EP3878024A1 - Zellverbinder zum elektrisch leitenden verbinden von rundzellen einer batterie für ein kraftfahrzeug und verfahren zum herstellen einer batterie für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Zellverbinder zum elektrisch leitenden verbinden von rundzellen einer batterie für ein kraftfahrzeug und verfahren zum herstellen einer batterie für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP3878024A1
EP3878024A1 EP18806983.5A EP18806983A EP3878024A1 EP 3878024 A1 EP3878024 A1 EP 3878024A1 EP 18806983 A EP18806983 A EP 18806983A EP 3878024 A1 EP3878024 A1 EP 3878024A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
round cells
cell
battery
contact elements
spring arms
Prior art date
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Pending
Application number
EP18806983.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Faltermeier
Alexander Hahn
Michael Steckel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Publication of EP3878024A1 publication Critical patent/EP3878024A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
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    • H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
    • H01M50/56—Cup shaped terminals
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a cell connector for the electrically conductive connection of round cells of a battery for a motor vehicle and a method for producing a battery for a motor vehicle. Furthermore, the invention relates to a battery for a motor vehicle, comprising a plurality of round cells, which by means of at least one
  • EP 3 096 372 B1 describes a possibility of contacting several round cells of a battery in an electrically conductive manner.
  • the round cells become a battery module in a defined arrangement via a plastic base plate
  • a round contact spring is welded onto the parallel plate.
  • the contact springs are permanently connected to a respective positive pole of the associated round cell by means of a laser welding process.
  • the contact springs are each shaped in such a way that they provide a mounting unit for another round cell positioned above them via spring arms.
  • welding the contact springs to the base plate is very complex.
  • difficulties can arise in the exact positioning of the individual contact springs.
  • the cell connector according to the invention for the electrically conductive connection of round cells of a battery for a motor vehicle comprises a plurality of electrically conductive contact elements for the frontal connection of two of the round cells in series, the contact elements each having a bottom-side contact surface for producing one
  • the cell connector comprises a plurality of electrically conductive connecting webs which connect the grouped contact elements to one another.
  • the contact elements and connecting webs are made from a common stamped and bent part. For example, the contact elements and
  • Crosspieces can be made from a single sheet.
  • the cell connector according to the invention therefore does not first have to be produced in a complex manner by welding the contact elements and the connecting webs. Because the contact elements and the connecting webs are made from a common stamped and bent part, the entire cell connector can be produced in large numbers in a particularly simple and cost-effective manner.
  • a further round cell with its cell cup can then simply be inserted between the spring arms, as a result of which the cell cup of the round cell, for example the negative pole of the round cell, is held non-positively between the spring arms.
  • individual round cells can be easily contacted or connected in pairs with one another by means of the cell connector. Due to the electrically conductive connecting webs, which in turn connect the contact elements arranged in a row, for example, in an electrically conductive manner, a plurality of round cells arranged next to one another can also be very easily and reliably connected in parallel or electrically conductively connected to one another.
  • the common stamped and bent part, from which the contact elements and the connecting webs are made, is preferably punched out of an electrically highly conductive material and shaped accordingly in order to achieve the shape of the individual contact elements.
  • the material of the stamped and bent part is preferably selected so that it fulfills requirements with regard to good electrical conductivity as well as with regard to mechanical requirements, in particular with regard to high tensile strengths and low thermal stress relaxation.
  • the cell connector can be handled particularly easily during battery assembly, in particular when contacting the individual round cells.
  • a position-accurate arrangement of the contact elements to one another is automatically provided.
  • One embodiment of the invention provides that a voltage tap for balancing the round cells is formed on one of the contact elements arranged on the outside.
  • This voltage tap can be designed, for example, in the form of a contact tab or the like, so that during the operation of the battery it is very simple
  • Round cell or each parallel connected cell packet are monitored.
  • the round cells connected in parallel with each other are monitored via the voltage tap.
  • the spring arms each have at least one stiffening bead.
  • the entire current of the respective round cells flows through the finger-like spring arms, which is why the material should have good conductivity, for example by being made of copper or the like.
  • the volume of the spring arms should be as large as possible in order to have a low electrical resistance.
  • the spring force of the individual spring arms should in turn be very large in order to minimize the contact or transition resistance. For the latter requirement, it would be particularly advantageous if the spring arms were made, for example
  • a sufficient contact pressure by the spring arms can be achieved by the spring force being increased by additional, skillful shaping of the material in the area of the spring arms. Due to the stiffening beads in the spring arms, this effect can be achieved particularly easily and reliably. These stiffening beads are preferably formed starting from the bottom-side contact surface into the spring arms. This increases the bending stiffness of the spring arms and the
  • the spring force of the spring arms is also increased. This ensures a permanently reliable electrical contact between the spring arms of the contact elements and the respective cell cups of the round cells.
  • the spring arms have at least one longitudinal slot in order to promote a flat contact with the respective outer surfaces of the cell cups of the round cells.
  • the spring arms can also have a plurality of these longitudinal slots, so that the spring arms are divided into individual segments, which are particularly well planar to each other
  • Shell surfaces of the cell cups of the round cells can nestle. As a result, the respective contact resistance between the spring arms of the contact elements and the respective round cells can be reduced.
  • Raising in this case means that the bottom-side contact surfaces are raised opposite to the direction of extension of the spring arms.
  • a further embodiment of the invention provides that a respective spring ring, preferably made of spring steel, spans the spring arms of the respective contact elements on the outer circumference.
  • the contact elements themselves, in particular also the spring arms, can be made of a particularly good electrically conductive material, such as, for example Be made of copper.
  • a stamped and bent part is produced from a first plate and from a second plate, which are connected to one another and arranged one above the other, the first plate having better electrical conductivity than the second plate and the second plate a higher one
  • Round cells for each battery module are connected in parallel or connected to one another in an electrically conductive manner. Because the cell connector can have the contact elements arranged in a plurality of rows and columns relative to one another, it is possible in a simple manner by means of this embodiment of the cell connector to have a large number of the
  • Round cells not only to be connected in series but also in parallel, in particular to provide a battery with a very high capacity.
  • the round cells used usually have a high one
  • Connection webs have respective beads to compensate for mechanical stresses. Due to temperature fluctuations and different
  • Fatigue fractures or the like lead, in particular on respective material connections between the contact elements and the cell caps of the round cells.
  • it is preferably provided to provide the said beads on the connecting webs to compensate for mechanical stresses. This means that any mechanical stresses that occur in all spatial directions can be compensated for. This can ensure permanent reliable contacting
  • the battery according to the invention for a motor vehicle comprises a plurality of round cells which are connected to one another in an electrically conductive manner by means of at least one cell connector according to the invention or at least one advantageous embodiment of the cell connector according to the invention.
  • the battery comprises a plurality of battery modules arranged one behind the other, each of which has a module housing with respective through-openings surrounding the round cells, with at least one of the module housings in each case between the mutually facing end faces
  • Cell connector is arranged, by means of which the round cells arranged in the respective module housings are connected to one another in an electrically conductive manner. In this way, the battery can be assembled from the individual battery modules in a particularly simple manner.
  • the cell connectors serve as electrically conductive interfaces between the individual battery modules, that is, between the individual cells of the respective
  • a further embodiment of the battery provides that the module housings each have an insulator with cutouts for respective cell caps of the round cells, on which the cell connectors are arranged and are connected with their raised bottom-side contact surfaces to the cell caps of the round cells which are set back in the insulator. If the individual battery modules are not exactly inserted into one another during manufacture or, for example, individual spring arms of the contact elements are bent, this could lead to a short circuit in one or more round cells. This short circuit could cause a thermal runaway, which could affect neighboring cells. Therefore, said insulator is preferably provided, which is arranged between respective cell cups of the round cells, for example the negative poles, and the individual contact elements.
  • the insulator can be a plastic disk or a perforated plate, for example.
  • the fact that the module housing preferably itself comprises said insulator means that it does not first have to be installed in the battery in a complex manner.
  • Another advantage of the module housing, including the respective insulator, is that the round cells can be positioned in the longitudinal direction optimally and without tolerance to one another.
  • the cutouts of the insulator preferably have a smaller diameter than the round cells, so that the cutouts automatically provide an axial stop for the respective round cells.
  • a plurality of round cells are connected to one another in an electrically conductive manner by means of at least one cell connector according to the invention or by means of an embodiment of the cell connector according to the invention.
  • Battery modules is assembled, the battery modules being produced by arranging several of the round cells per battery module in the respective through openings of a respective module housing and connecting the respective cell caps of the round cells per module housing to at least one of the cell connectors.
  • the respective contact elements are connected with their bottom-side contact surfaces to the respective cell caps of the round cells, for example by means of laser welding.
  • the round cells must be fixed in the correct position to each other. This could be done, for example, by a workpiece carrier or the like, preferably however, this is done by the respective module housing itself, which said
  • the round cells are first inserted or positioned in the through openings of the respective module housing.
  • the module housing itself can also serve as a transport container for the round cells from a cell manufacturer to a battery producer.
  • Suitable devices on the module housings preferably fix the cell connectors in their respective intended positions, so that the individual contact elements are thereby connected to the respective ones
  • a further embodiment of the method provides that the battery modules produced are plugged together one behind the other and respective cell cups of the round cells are plugged between the respective spring arms of the contact elements on the cell connectors arranged on the adjacent battery modules.
  • the respective cell cups of the round cells i.e. the cup bases, of the next round cells are inserted between the spring arms of the respective contact elements.
  • the round cells in question must also be fixed for this step. This could in turn be done by a workpiece carrier, but is preferably done by the respective module housing in which the round cells are already fixed.
  • two complete battery modules are plugged into each other. To produce a battery, several of the battery modules can also be plugged together one after the other. Through the respective contact elements can also
  • Figure 1 is a perspective view of a partially shown battery for a motor vehicle, which has a plurality of nested battery modules, each having a plurality of round cells.
  • FIG. 2 shows a perspective view of three round cells which are connected by means of a cell connector
  • FIG. 4 shows a perspective view of one of the cell connectors installed in the battery, which has a plurality of electrically conductive contact elements which are connected to one another by respective electrically conductive connecting webs;
  • FIG. 5 shows a perspective view of a plurality of round cells, three pairs of the round cells being connected to one another in series by means of one of the cell connectors;
  • FIG. 7 shows a perspective view of two battery modules before they are plugged together
  • Fig. 8 is a detailed perspective view of one of the battery modules before the
  • FIG. 9 shows a further detailed perspective view of one of the battery modules after the cell connectors have been attached; 10 shows a perspective view of a further embodiment of the cell connector, wherein this has a plurality of spring washers per contact element;
  • Figure 1 1 is a plan view of the further embodiment of the cell connector.
  • FIG. 12 shows a sectional view of the further embodiment of the cell connector along the sectional plane A-A identified in FIG. 11;
  • FIG. 13 is a perspective view of a partially finished stamped and bent part
  • FIG. 14 is a perspective view of a further embodiment of the cell connector
  • a battery 10 for a motor vehicle is partially shown in a perspective view in FIG. 1.
  • the battery 10 can be, for example, a high-voltage battery for an electrically driven motor vehicle.
  • the battery 10 is produced from a plurality of battery modules 12 inserted into one another.
  • Each battery module 12 comprises a respective module housing 14, which are designed such that the module housing 14
  • Each of the battery modules 12 comprises a plurality of round cells 16, the
  • each of the battery modules 12 has eight cell packs of five each, which are arranged one above the other and are not designated in any more detail
  • Round cells 16 For the cross-module and electrically conductive connection of the individual round cells 16, respective cell connectors 18 are used. By means of the cell connector 18, respective cell beakers - in the present case respective minus poles 20 - and cell caps - in the present case - plus poles 22 of the round cells 16 can be electrically connected to one another in a module-spanning manner. Even if it is always assumed below that the cell caps are the plus poles 22 and the cell cups are the Minuspole acts 20 acts, the following explanations apply equally to the reverse case; so if plus and minus poles are reversed.
  • the cell connector 18 - and also the other cell connectors 18 of the battery 10 - have electrically conductive contact elements 24 for connecting two of the round cells 16 in pairs on the end side in series.
  • the contact elements 24 also have respective bottom-side contact surfaces (not described in more detail here) for establishing a material connection with the respective positive poles 22 of the round cells 16.
  • the contact elements 24 each have four spring arms 26 for establishing a non-positive connection with a respective negative pole 20 of the round cells 16, that is to say with the so-called cup.
  • the individual spring arms 26 have been provided with a reference symbol only on the entire left contact element 24.
  • the cell connector 18 has a plurality of electrically conductive connecting webs 28 which connect the contact elements 24 arranged in a row to one another.
  • the connecting webs 28 ensure a parallel connection of the respective round cells 16.
  • the contact elements 24 and the connecting webs 28 are made from a common stamped and bent part.
  • FIG 3 shows one of the round cells 16 in a perspective view.
  • the positive pole 22 of the round cell 16 can be clearly seen, which can be integrally connected to one of the said bottom-side contact surfaces of the contact elements 24, for example by laser welding or the like.
  • one of the cell connectors 18 alone is shown in a further perspective view.
  • respective holes 30 can be seen in the region of the bottom-side contact surfaces of the contact elements 24, which are also not shown here. These holes 30 can favor a cohesive connection between the contact elements 24 and the positive poles 22 of the round cells 16 and can also reduce the weight of the cell connectors 18 by saving material.
  • each cell packet connected in parallel on round cells 16 per cell connector 18 are monitored. Via the voltage tap 32, it is not necessary to individually monitor the voltage of each of the round cells 16 connected in parallel by means of the cell connector 18.
  • FIG. 5 shows eight of the round cells 16 in a perspective view, which have been connected to one another in an electrically conductive manner by means of one of the cell connectors 18.
  • three pairs of round cells 16 are each by means of the
  • Contact elements 24 have been electrically conductively connected to one another at the end.
  • the positive pole 22 of the round cells 16 was connected in an electrically conductive manner to a respective negative pole 20 of the round cells 16 by means of the contact elements 24.
  • the respective spring arms 26 establish a non-positive connection with the respective negative poles 20 of the round cells 16 in question.
  • the round cells 16 must with their
  • the module housing 14 of the battery modules 12 shows one of the battery modules 12 three times in order to explain individual steps for producing the battery modules 12 in more detail.
  • the module housing 14 of the battery modules 12 shows one of the battery modules 12 three times in order to explain individual steps for producing the battery modules 12 in more detail.
  • Battery modules 12 have 16 for each of the round cells to be accommodated
  • the battery modules 12 have eight rows of five cells arranged one above the other on round cells 16.
  • the round cells 16 are alternately arranged once with their positive pole 22 to the front or with their negative pole 20 to the front.
  • the respective module housing 14 are therefore equipped with the individual round cells 16.
  • the module housings 14 also have respective insulators 36, which, depending on the arrangement of the round cells 16, are also arranged alternately either on the front or on the rear of the module housings 14 as part of the module housings 14.
  • the individual cell connectors 18 corresponds to the row-wise alternating arrangement of the round cells 16 with their minus poles 20 and plus poles 22 to the front or to the rear.
  • the individual positive poles 22 are integrally connected to the cell connectors 18, for example by laser welding. Due to the fact that the round cells 16 are arranged within the through openings 34, they are reliably and precisely fixed in position. In addition, others can
  • Devices can be provided on the module housings 14 in order to fix the round cells 16 in the correct position for the welding process, so that the connection of the
  • the individual After inserting the individual round cells 16 into the module housing 14 and welding the contact elements 24 to the positive poles 22, the individual can
  • Battery modules 12 are inserted into one another. This process is illustrated in FIG. 7 using two battery modules 12 shown in perspective and equipped with round cells 16.
  • the respective negative poles 20 of the round cells 16 are inserted between the respective spring arms 26 of the contact elements 24 of the respective cell connectors 18, which are arranged on the adjacent battery module 12.
  • the spring arms 26 are bent radially somewhat outwards and clasp the respective negative poles 20 of the round cells 16, as a result of which an electrical contact can be ensured.
  • the battery 10 shown in FIG. 1 can then be assembled or manufactured by appropriately plugging together several of these preassembled battery modules 12.
  • FIG. 8 shows one of the battery modules 12 in a perspective detailed view, specifically before the individual cell connectors 18 have been attached. If the battery modules 12 are not exactly inserted into one another or, for example, one of the spring arms 26 of the cell connectors 18 is bent, this could lead to a short circuit between the individual round cells 16. This short circuit could cause a thermal runaway, affecting the neighboring cells in question could.
  • said insulators 36 are provided as part of the module housing 14.
  • the respective module housings 14 have said insulators 36 for each cell row.
  • the insulators 36 have respective cutouts 38 for the respective positive poles 22 of the round cells 16.
  • the individual positive poles 22 are arranged set back to the insulators 36, so the positive poles 22 do not project beyond the respective insulators 36 in the axial direction.
  • the insulators 36 can be plastic disks or perforated plates. Another advantage of the insulators 36 provided with the cutouts 38 is that the individual round cells 16 can be positioned optimally and without tolerance in the longitudinal direction, since the diameters of the cutouts 38 are smaller than the outer diameter of the round cells 16.
  • FIG. 9 shows the battery module 12 in a further perspective detailed view, the cell connectors 18 having now been attached.
  • the cell connectors 18 have been connected with their raised bottom-side contact surfaces, which are not described in greater detail here, to the positive poles 22 of the round cells 16, which are set back in the insulators 36.
  • set-back arrangement of the positive poles 22 of the round cells 16 can effectively avoid short circuits between the individual round cells 16 when the battery modules 12 are plugged together.
  • the cell connector 18 shown here differs from the previously shown cell connectors 18 only in that a respective spring ring 40 spans the spring arms 26 of the respective contact elements 24 on the outer circumference. This allows an additional reinforcing spring force when producing the non-positive
  • connection to the respective negative poles 20 of the round cells 16 can be guaranteed. Even if the spring arms 26 should have an unfavorable relaxation behavior, the spring rings 40 ensure that the non-positive connection is permanent and reliable
  • connection to the respective negative poles 20 of the round cells 16 can be maintained.
  • the cell connector 18 can be compensated for by the spring rings 40, which the respective spring arms 26 Cover around the outside circumference.
  • the spring ring 40 preferably exerts a certain prestress on the respective spring arms 26.
  • FIG. 1 the embodiment of the cell connector 18 shown in Fig. 10 is shown in a plan view.
  • the respective spring rings 40 span the four spring arms 26 of the contact elements 24 on the outer circumference.
  • FIG. 12 shows the cell connector 18 along the section plane A-A identified in FIG. 11 in a partially sectioned view.
  • the spring arms 26 have respective indentations 42 into which the spring rings 40 engage.
  • the spring arms 26 simply have to be bent radially inward, after which the spring ring 40 is then placed over the spring arms 26 and arranged in the region of the indentations 42. Thereafter, the spring arms 26 can be snapped radially outward, as a result of which the respective spring ring 40 remains positioned precisely on the indentations 42.
  • the bottom-side contact surface 44 for establishing the cohesive connection with the respective positive poles 22 of the round cells 16 can also be seen for the first time. All cell connectors 18 have this bottom-side contact surface 44 for each contact element 24. As can be seen, the bottom-side contact surface 44 is raised. This means that the respective bottom-side contact surfaces 44 are turned outwards in opposition to the alignment of the spring arms 26. This facilitates the integral connection of the bottom-side contact surfaces 44 with the respective positive poles 22 of the round cells 16.
  • all embodiments of the cell connector 18 per spring arm 26 each have at least one stiffening bead 46.
  • These stiffening beads 46 are used in particular for stiffening the spring arms 26 in the radial direction, that is to say when they are expanded radially outward by the respective round cells 16.
  • the spring force of the individual spring arms 26 should be as large as possible to the contact or
  • FIG. 13 shows a stamped and bent part 48 which has not yet been produced and from which the individual contact elements 24 and connecting webs 28 can be produced.
  • the stamped and bent part 4 can be punched out of a single sheet, for example, the individual spring arms 26 of the contact elements 24 and the corresponding connecting webs 28 being formed. After the punching process, the spring arms 26 are bent upwards, with the respective raised bottom-side also
  • Contact surfaces 44 for example, by an embossing process or otherwise
  • Forming process can be formed.
  • FIG. 14 shows a further embodiment of the cell connector 18 in a perspective view, which has been produced from the stamped and bent part 48 not yet completed in FIG. 13.
  • the cell connector 18 does not only comprise a single row of the contact elements 24.
  • the contact elements 24 are arranged in several rows and columns with respect to one another, the contact elements 24 which are arranged directly adjacent to each other being connected to one another by means of the respective connecting webs 28 .
  • the connecting webs 28 can also have beads, which are not shown here, in order to compensate for mechanical stresses.
  • the cell connector 18 shown here is particularly suitable for large-capacity batteries.
  • very many of the round cells 16 per battery module 12 are interconnected in parallel.
  • Batteries 10 with large capacities generally consist of high-capacity cells, in the present case of corresponding round cells 16, with rather low currents per round cell 16.
  • the contact resistance and the specific resistance play a rather subordinate role.
  • a smaller number of spring arms 26 per contact element 24 is sufficient; in the present case, the contact elements 24 have only three instead of four of the spring arms 26. Because only three of the spring arms 26 have to be provided per contact element 24, it is also relatively easy in this embodiment of the cell connector 18 to produce it from a coherent sheet metal by means of a stamping and bending process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zellverbinder (16) zum elektrisch leitenden Verbinden von Rundzellen (16) einer Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere elektrisch leitende Kontaktelemente (24) zum stirnseitigen Verbinden von jeweils zwei der Rundzellen (16) in Reihenschaltung, wobei die Kontaktelemente (24) jeweils eine bodenseitige Kontaktfläche (44) zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung mit einer jeweiligen Zellkappe (22) der Rundzellen (16) und Federarme (26) zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung mit einem jeweiligen Zellbecher (20) der Rundzellen (16) aufweisen; mehrere elektrisch leitende Verbindungsstege (28), welche die gruppiert angeordneten Kontaktelemente (24) miteinander verbinden; wobei die Kontaktelemente (24) und Verbindungsstege (28) aus einem gemeinsamen Stanzbiegeteil (48) hergestellt sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug.

Description

ZELLVERBINDER ZUM ELEKTRISCH LEITENDEN VERBINDEN VON RUNDZELLEN EINER BATTERIE FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER BATTERIE FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Rundzellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung noch eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Rundzellen, welche mittels wenigstens einem
Zellverbinder elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Stand der Technik
Um bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, seien es Hybridfahrzeuge oder rein elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge, die erforderliche elektrische Energie bereitstellen zu können, wird üblicherweise eine Vielzahl von einzelnen Batteriezellen elektrisch leitend miteinander verbunden beziehungsweise verschaltet. Insbesondere die Montage und Verschaltung solcher Batteriezellen kann sich sehr aufwändig gestalten. Die einzelnen Batteriezellen werden üblicherweise - je nach Leistungsanforderung - in unterschiedlichen Konfigurationen teilweise parallel und teilweise in Reihe verschaltet. Um Hochvoltsysteme von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen mit einer entsprechenden Spannung versorgen zu können, ist es üblicherweise unumgänglich, solche Batteriezellen teilweise in Reihe miteinander zu verschalten, um beispielsweise 400 Volt Betriebsspannung oder auch mehr erzielen zu können. Zur Kapazitätssteigerung werden zudem auch mehrere Zellen parallel verschaltet. Eine wesentliche Herausforderung bei der Herstellung solcher Batterien für Kraftfahrzeuge stellt dabei die möglichst einfache und dennoch zuverlässige elektrische Kontaktierung der einzelnen Batteriezellen untereinander dar. Die EP 3 096 372 B1 beschreibt eine Möglichkeit, mehrere Rundzellen einer Batterie elektrisch leitend miteinander zu kontaktieren. Die Rundzellen werden über eine Grundplatte aus Kunststoff in einer definierten Anordnung zu einem Batteriemodul
zusammengeschlossen. Zudem wird eine Parallelplatte aus einem elektrisch hochleitfähigem Kontaktwerkstoff zum elektrisch leitenden Verbinden der Rundzellen verwendet. Je
Rundzelle wird eine Kontaktfeder auf die Parallelplatte aufgeschweißt. Die Kontaktfedern werden mit einem jeweiligen Pluspol der zugehörigen Rundzelle unlösbar mittels eines Laserschweißverfahrens verbunden. Die Kontaktfedern sind jeweils so ausgeformt, dass sie über Federarme eine Aufnahmeeinheit für eine weitere, darüber positionierte Rundzelle bieten. Insbesondere das Verschweißen der Kontaktfedern mit der Grundplatte ist sehr aufwendig. Zudem können sich dabei Schwierigkeiten bei der genauen Positionierung der einzelnen Kontaktfedern ergeben.
Beschreibung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher eine Vielzahl von Rundzellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug auf besonders einfache und zuverlässige Weise elektrisch leitend verbunden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Rundzellen sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Zellverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von Rundzellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug umfasst mehrere elektrisch leitende Kontaktelemente zum stirnseitigen Verbinden von jeweils zwei der Rundzellen in Reihenschaltung, wobei die Kontaktelemente jeweils eine bodenseitige Kontaktfläche zum Herstellen einer
stoffschlüssigen Verbindung mit einer jeweiligen Zellkappe der Rundzellen und Federarme zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung mit einem jeweiligen Zellbecher der Rundzellen aufweisen. Bei der Zellkappe kann es sich um einen jeweiligen Pluspol und bei dem Zellbecher um einen jeweiligen Minuspol der Rundzellen handeln. Es ist aber auch möglich, dass es sich bei der Zellkappe um einen jeweiligen Minuspol und bei dem Zellbecher um einen jeweiligen Pluspol der Rundzellen handelt, auch wenn dies an sich eher ungewöhnlich ist. Zudem umfasst der erfindungsgemäße Zellverbinder mehrere elektrisch leitende Verbindungsstege, welche die gruppiert angeordneten Kontaktelemente miteinander verbinden. Die Kontaktelemente und Verbindungsstege sind dabei aus einem gemeinsamen Stanzbiegeteil hergestellt. Beispielsweise können die Kontaktelemente und
Verbindungsstege aus einem einzigen Blech hergestellt sein. Der erfindungsgemäße Zellverbinder muss also nicht erst aufwändig durch Verschweißen der Kontaktelemente und der Verbindungsstege hergestellt werden. Dadurch, dass die Kontaktelemente und die Verbindungsstege aus einem gemeinsamen Stanzbiegeteil hergestellt sind, kann der gesamte Zellverbinder besonders einfach und kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden.
Um ein jeweiliges Paar von Rundzellen in Reihe miteinander zu verschalten, muss lediglich die bodenseitige Kontaktfläche von einem der Kontaktelemente stoffschlüssig mit einer jeweiligen Zellkappe der Rundzellen verbunden werden, beispielsweise durch
Laserschweißen oder dergleichen. Anschließend kann eine weitere Rundzelle mit ihrem Zellbecher einfach zwischen die Federarme gesteckt werden, infolgedessen der Zellbecher der Rundzelle, also beispielsweise der Minuspol der Rundzelle, kraftschlüssig zwischen den Federarmen gehalten wird. So können einzelne Rundzellen jeweils paarweise mittels des Zellverbinders ganz einfach in Reihe miteinander kontaktiert beziehungsweise verschaltet werden. Durch die elektrisch leitenden Verbindungsstege, welche die beispielsweise in einer Reihe angeordneten Kontaktelemente wiederum elektrisch leitend miteinander verbinden, können mehrere nebeneinander angeordnete Rundzellen zudem ganz einfach und prozesssicher parallel verschaltet beziehungsweise elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Das gemeinsame Stanzbiegeteil, aus welchem die Kontaktelemente und die Verbindungsstege hergestellt sind, wird vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitenden Material ausgestanzt und entsprechend umgeformt, um die Formgebung der einzelnen Kontaktelemente zu erzielen. Das Material des Stanzbiegeteils ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass es sowohl Anforderungen im Hinblick auf eine gute elektrische Leitfähigkeit als auch im Hinblick auf mechanische Anforderungen erfüllt, insbesondere im Hinblick auf hohe Zugfestigkeiten und geringe thermische Spannungsrelaxation.
Mittels des erfindungsgemäßen Zellverbinders ist es auf besonders einfache und
zuverlässige Weise möglich, eine Vielzahl von Rundzellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug sowohl in Reihe als auch parallel miteinander zu kontaktieren. Da das
Stanzbiegeteil, aus welchem die Kontaktelemente und der Verbindungssteg hergestellt sind, vorzugsweise aus einem einzelnen Blech besteht, kann der Zellverbinder während der Batteriemontage, insbesondere bei der Kontaktierung der einzelnen Rundzellen, besonders einfach gehandhabt werden. Zudem ist automatisch eine positionsgenaue Anordnung der Kontaktelemente zueinander gegeben.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass an einer der außen angeordneten Kontaktelemente ein Spannungsabgriff für ein Balancing der Rundzellen ausgeformt ist. Dieser Spannungsabgriff kann beispielsweise in Form einer Kontaktfahne oder dergleichen ausgebildet sein, sodass während des Betriebs der Batterie ganz einfach ein
Spannungsabgriff an den parallel verschalteten Rundzellen für das Zell-Balancing erfolgen kann. Für das so genannte Balancing müssen üblicherweise die Spannungen jeder
Rundzelle beziehungsweise jedes parallel verschalteten Zellpakets überwacht werden. Um nicht jede Rundzelle eines Zellpakets einzeln zu überwachen, werden die parallel verschalteten Rundzellen untereinander über den Spannungsabgriff überwacht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Federarme jeweils zumindest eine Versteifungssicke aufweisen. Durch die fingerartigen Federarme fließt der gesamte Strom der jeweiligen Rundzellen, weswegen das Material eine gute Leitfähigkeit aufweisen sollte, beispielsweise indem es aus Kupfer oder dergleichen besteht. Das Volumen der Federarme sollte dabei möglichst groß sein, um einen geringen elektrischen Widerstand zu haben. Die Federkraft der einzelnen Federarme sollte wiederum sehr groß sein, um den Kontakt- beziehungsweise Übergangswiderstand zu minimieren. Für letztere Anforderung wäre es besonders vorteilhaft, wenn die Federarme zum Beispiel aus
Federstahl wären. Ist die Spannungsrelaxation hoch, verliert das Kontaktelement im Laufe der Zeit seinen Anpressdruck, sodass der Widerstand ansteigt. In diesem Fall könnten die Kontaktelemente durch die erhöhte Belastung thermisch zerstört werden. Durch den Strom in Kombination mit der Summe der Widerstände entsteht eine Verlustleistung, die zum einen einem Antrieb des betreffenden Kraftfahrzeugs nicht mehr zur Verfügung steht, zum anderen in Wärme umgesetzt wird, die zusätzlich abgeführt werden muss. Ein besonders großer Strom pro Rundzelle fließt in so genannten Boost-Batterien. Hierbei sollte die Anzahl, das Volumen und die Leitfähigkeit der Federarme der Kontaktelemente maximiert und der Kontaktwiderstand minimiert werden. Kupfer zum Beispiel ist ein sehr guter elektrischer Leiter, besitzt jedoch eine eher geringe Zugfestigkeit sowie eine hohe Spannungsrelaxation. Ein hinreichender Anpressdruck durch die Federarme kann dadurch erzielt werden, indem durch zusätzliche, geschickte Umformung des Materials im Bereich der Federarme die Federkraft erhöht wird. Durch die besagten Versteifungssicken in den Federarmen kann dieser Effekt besonders einfach und zuverlässig erzielt werden. Diese Versteifungssicken sind vorzugsweise ausgehend von der bodenseitigen Kontaktfläche bis in die Federarme hinein ausgebildet. Dadurch wird die Biegesteifigkeit der Federarme erhöht und die
Federkraft der Federarme wird ebenfalls erhöht. Dadurch kann eine dauerhaft zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen den Federarmen der Kontaktelemente und den jeweiligen Zellbechern der Rundzellen sichergestellt werden.
Gemäß einer weiter Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Federarme wenigstens einen Längsschlitz aufweisen, um ein flächiges Anschmiegen an jeweilige Mantelflächen der Zellbecher der Rundzellen zu begünstigen. Auch können die Federarme je nach Geometrie und Größe mehrere dieser Längsschlitze aufweisen, sodass die Federarme in einzelne Segmente unterteilt sind, welche sich besonders gut flächig an jeweilige
Mantelflächen der Zellbecher der Rundzellen anschmiegen können. Dadurch kann der jeweilige Übergangswiderstand zwischen den Federarmen der Kontaktelemente und den jeweiligen Rundzellen verkleinert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die bodenseitigen
Kontaktflächen der Kontaktelemente erhaben ausgebildet sind. Erhaben bedeutet in dem Fall, dass die bodenseitigen Kontaktflächen entgegengesetzt zur Erstreckungsrichtung der Federarme erhaben sind. Durch diese erhaben ausgebildeten bodenseitigen Kontaktflächen können die Kontaktelemente besonders einfach und zuverlässig stoffschlüssig mit den jeweiligen Zellkappen der Rundzellen verbunden werden, beispielsweise durch
Laserschweißen oder dergleichen. Zudem ergibt sich dadurch ein gewisser räumlicher Isolationsabstand zwischen den bodenseitigen Kontaktflächen und den Federarmen, mittels welchen die jeweiligen Zellbecher gehalten werden können.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein jeweiliger Federring, vorzugsweise aus einem Federstahl, die Federarme der jeweiligen Kontaktelemente außenumfangsseitig umspannt. So können die Kontaktelemente selbst, insbesondere auch die Federarme, aus einem besonders gut elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer hergestellt sein. Durch den Federring, der die Federarme der jeweiligen
Kontaktelemente außenumfangsseitig umspannt, kann dennoch eine ausreichend gute Federkraft und somit eine ausreichend gute kraftschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen Zellbecher der Rundzellen und den Kontaktelementen sichergestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das
Stanzbiegeteil aus einem ersten Blech und aus einem zweiten Blech hergestellt ist, welche übereinander angeordnet miteinander verbunden sind, wobei das erste Blech eine bessere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Blech und das zweite Blech eine höhere
Federsteifigkeit, insbesondere auch eine geringere Spannungsrelaxation, als das erste Blech aufweist. Durch diese Hybridbauweise des Stanzbiegeteils kann sowohl den mechanischen Anforderungen als auch den Anforderungen hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit gleichermaßen gut Rechnung getragen werden. Die beiden Bleche aus den
unterschiedlichen Materialien können beispielsweise durch Kaltwalzen hergestellt werden. Durch die Hybridbauweise des Stanzbiegeteils kann einerseits die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktelemente maximiert und andererseits auch eine dauerhaft aufbringbare kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktelementen und den Rundzellen
sichergestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktelemente in mehreren Reihen und Spalten zueinander angeordnet und die jeweils unmittelbar
benachbarten Kontaktelemente mittels jeweils einem der Verbindungsstege miteinander verbunden sind. Bei manchen Traktionsbatterien für elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuge ist insbesondere eine große Kapazität gewünscht. Dafür werden üblicherweise viele
Rundzellen je Batteriemodul parallel verschaltet beziehungsweise elektrisch leitend miteinander verbunden. Dadurch, dass der Zellverbinder die in mehreren Reihen und Spalten zueinander angeordneten Kontaktelemente aufweisen kann, ist es mittels dieser Ausführungsform des Zellverbinders auf einfache Weise möglich, eine Vielzahl der
Rundzellen nicht nur in Reihe sondern auch parallel miteinander zu verschalten, um insbesondere eine Batterie mit einer sehr hohen Kapazität bereitzustellen. Bei Batterien mit größeren Kapazitäten weisen die eingesetzten Rundzellen üblicherweise eine hohe
Kapazität aber mit sehr geringen Strömen auf. In diesem Fall spielen der Kontaktwiderstand und der spezifische Widerstand eine eher untergeordnete Rolle. In diesem Fall ist es möglich, eine geringe Anzahl an Federarmen je Kontaktelement, beispielsweise lediglich drei Federarme, vorzusehen. So ist es auf besonders einfache Weise möglich, das besagte Stanzbiegeteil, aus welchem die Kontaktelemente und Verbindungsstege hergestellt sind, beispielsweise aus einem einzigen zusammenhängenden Blech zu fertigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die
Verbindungsstege jeweilige Sicken zum Ausgleich von mechanischen Spannungen aufweisen. Aufgrund von Temperaturschwankungen und unterschiedlichen
Materialkoeffizienten innerhalb der Batterie können sich die jeweiligen Materialien unterschiedlich ausdehnen. Dies könnte zu Spannungen und unter Umständen zu
Ermüdungsbrüchen oder ähnlichem führen, insbesondere an jeweiligen stoffschlüssigen Verbindungen zwischen den Kontaktelementen und den Zellkappen der Rundzellen. Um dem vorzubeugen, ist es vorzugsweise vorgesehen, an den Verbindungsstegen die besagten Sicken zum Ausgleich von mechanischen Spannungen vorzusehen. So können insbesondere in allen Raumrichtungen eventuell auftretende mechanische Spannungen ausgeglichen werden. Dadurch kann eine dauerhaft zuverlässige Kontaktierung
beziehungsweise elektrische Verschaltung der einzelnen Rundzellen innerhalb der Batterie sichergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Batterie für ein Kraftfahrzeug umfasst mehrere Rundzellen, welche mittels wenigstens einem erfindungsgemäßen Zellverbinder oder wenigstens einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zellverbinders elektrisch leitendend miteinander verbunden sind.
Eine Ausführungsform der Batterie sieht vor, dass die Batterie mehrere hintereinander angeordnete Batteriemodule umfasst, welche jeweils ein Modulgehäuse mit jeweiligen die Rundzellen umschließenden Durchgangsöffnungen aufweist, wobei zwischen jeweiligen einander zugewandten Stirnseiten der Modulgehäuse jeweils zumindest einer der
Zellverbinder angeordnet ist, mittels welchem die in den jeweiligen Modulgehäusen angeordneten Rundzellen elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Batterie aus den einzelnen Batteriemodulen besonders einfach zusammengesetzt werden. Die Zellverbinder dienen dabei als elektrisch leitende Schnittstellen zwischen den einzelnen Batteriemodulen, also zwischen den einzelnen Zellen der jeweiligen
Batteriemodule, und ebenfalls als elektrische Verbindungsstellen beziehungsweise
Schnittstellen innerhalb der Batteriemodule selbst. Eine weitere Ausführungsform der Batterie sieht vor, dass die Modulgehäuse jeweils einen Isolator mit Aussparungen für jeweilige Zellkappen der Rundzellen aufweisen, an welchem die Zellverbinder angeordnet sind und mit ihren erhabenen bodenseitigen Kontaktflächen mit den zurückversetzt im Isolator angeordneten Zellkappen der Rundzellen verbunden sind. Falls die einzelnen Batteriemodule während der Herstellung nicht exakt ineinandergesteckt werden oder zum Beispiel einzelne Federarme der Kontaktelemente verbogen sind, könnte dies zu einem Kurzschluss in einer oder mehreren Rundzellen führen. Dies Kurzschluss könnte ein Thermal Runaway verursachen, wodurch Nachbarzellen in Mitleidenschaft gezogen werden könnten. Daher ist vorzugsweise der besagte Isolator vorgesehen, welcher zwischen jeweiligen Zellbechern der Rundzellen, beispielsweise den Minuspolen, und den einzelnen Kontaktelementen angeordnet ist. Bei dem Isolator kann es sich beispielsweise um eine Kunststoffscheibe oder auch um eine Lochplatte handeln. Dadurch, dass die Modulgehäuse vorzugsweise selbst den besagten Isolator umfassen, muss dieser nicht erst aufwändig innerhalb der Batterie montiert werden. Ein weiterer Vorteil des Modulgehäuses inklusive des jeweiligen Isolators ist, dass die Rundzellen in Längsrichtung optimal und toleranzfrei zueinander positioniert werden können. Vorzugsweise wiesen die Aussparungen des Isolators einen geringeren Durchmesser als die Rundzellen auf, sodass durch die Aussparungen automatisch ein axialer Anschlag für die jeweiligen Rundzellen gegeben ist.
Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug werden mehrere Rundzellen mittels wenigstens einem erfindungsgemäßen Zellverbinder oder mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zellverbinders elektrisch leitendend miteinander verbunden.
Eine Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Batterie aus mehreren
Batteriemodulen zusammengesetzt wird, wobei die Batteriemodule hergestellt werden, indem je Batteriemodul mehrere der Rundzellen in jeweiligen Durchgangsöffnungen eines jeweiligen Modulgehäuses angeordnet und je Modulgehäuse jeweilige Zellkappen der Rundzellen stoffschlüssig mit zumindest einem der Zellverbinder verbunden werden.
Zunächst werden die jeweiligen Kontaktelemente mit ihren bodenseitigen Kontaktflächen mit den jeweiligen Zellkappen der Rundzellen verbunden, zum Beispiel mittels Laserschweißen. Hierfür müssen die Rundzellen in der richtigen Position zueinander fixiert werden. Dies könnte zum Beispiel durch einen Werkstückträger oder ähnliches geschehen, vorzugsweise erfolgt dies jedoch durch die jeweiligen Modulgehäuse selbst, welche die besagten
Durchgangsöffnungen zum Umschließen der Rundzellen aufweisen. Also vor dem stoffschlüssigen Verbinden der jeweiligen Zellkappen der Rundzellen mit den
Kontaktelementen werden die Rundzellen zuerst in den Durchgangsöffnungen der jeweiligen Modulgehäuse eingesetzt beziehungsweise positioniert. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Modulgehäuse selbst auch als Transportbehälter für die Rundzellen von einem Zellhersteller zu einem Batteriefertiger dienen können. Geeignete Vorrichtungen an den Modulgehäusen fixieren vorzugsweise die Zellverbinder an ihrer jeweils bestimmungsgemäßen Position, sodass dadurch das Verbinden der einzelnen Kontaktelemente mit den jeweiligen
Zellkappen der Rundzellen deutlich vereinfacht wird und maschinell erfolgen kann.
Schließlich sieht eine weitere Ausführungsform des Verfahrens vor, dass die hergestellten Batteriemodule hintereinander zusammengesteckt und dabei jeweilige Zellbecher der Rundzellen zwischen die jeweiligen Federarme der Kontaktelemente an den jeweils benachbarten Batteriemodulen angeordneten Zellverbinder gesteckt werden. Nach dem Einstecken der Rundzellen in die jeweiligen Modulgehäuse und dem Verschweißen der Kontaktelemente mit ihren bodenseitigen Kontaktflächen an den Zellkappen der Rundzellen werden also die jeweiligen Zellbecher der Rundzellen, also die Becherböden, der jeweils nächsten Rundzellen zwischen die Federarme der jeweiligen Kontaktelemente gesteckt. Für diesen Arbeitsschritt müssen die betreffenden Rundzellen ebenfalls fixiert werden. Dies könnte wiederum durch einen Werkstückträger erfolgen, erfolgt vorzugsweise jedoch durch die jeweiligen Modulgehäuse, in denen die Rundzellen bereits fixiert angeordnet sind. Im Prinzip werden also jeweils zwei komplette Batteriemodule in einander gesteckt. Zur Herstellung einer Batterie können so auch mehrere der Batteriemodule nacheinander zusammengesteckt werden. Durch die jeweiligen Kontaktelemente kann zudem ein
Längentoleranzausgleich zwischen den einzelnen Rundzellen erfolgen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der
Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Kurze Figurenbeschreibung
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer teilweise dargestellten Batterie für ein Kraftfahrzeug, welche mehrere ineinander gesteckte Batteriemodule aufweist, die jeweils eine Vielzahl von Rundzellen aufweisen;
Fig. 2 eine Perspektivansicht auf drei Rundzellen, welche mittels eines Zellverbinders verbunden sind;
Fig. 3 eine Perspektivansicht auf eine der Rundzellen;
Fig. 4 eine Perspektivansicht auf einen der in der Batterie verbauten Zellverbinder, welcher mehrere elektrisch leitende Kontaktelemente aufweist, die durch jeweilige elektrisch leitende Verbindungsstege miteinander verbunden sind;
Fig. 5 eine Perspektivansicht auf mehrere Rundzellen, wobei drei Paare der Rundzellen mittels einem der Zellverbinder stirnseitig in Reihenschaltung miteinander verbunden sind;
Fig. 6 eine Abfolge von Schritten zum Herstellen der einzelnen Batteriemodule;
Fig. 7 eine Perspektivansicht auf zwei Batteriemodule bevor diese zusammengesteckt werden;
Fig. 8 eine perspektivische Detailansicht auf eines der Batteriemodule, bevor die
Zellverbinder am Batteriemodul angebracht worden sind;
Fig. 9 eine weitere perspektivische Detailansicht auf eines der Batteriemodule nachdem die Zellverbinder angebracht worden sind; Fig. 10 eine Perspektivansicht auf eine weitere Ausführungsform des Zellverbinders, wobei dieser je Kontaktelement mehrere Federringe aufweist;
Fig. 1 1 eine Draufsicht auf die weitere Ausführungsform des Zellverbinders;
Fig. 12 eine Schnittansicht der weiteren Ausführungsform des Zellverbinders entlang der in Fig. 1 1 gekennzeichneten Schnittebene A-A;
Fig. 13 eine Perspektivansicht auf ein teilweise fertiggestelltes Stanzbiegeteil, aus
welchem die Kontaktelemente und Verbindungsstege hergestellt werden; und in
Fig. 14 eine Perspektivansicht auf eine weitere Ausführungsform des Zellverbinders,
welcher aus dem in Fig. 13 gezeigten Stanzbiegeteil hergestellt worden ist.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Eine Batterie 10 für ein Kraftfahrzeug ist teilweise in einer Perspektivansicht in Fig. 1 gezeigt. Bei der Batterie 10 kann es sich beispielsweise um eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug handeln. Die Batterie 10 ist aus mehreren ineinander gesteckten Batteriemodulen 12 hergestellt. Jedes Batteriemodul 12 umfasst ein jeweiliges Modulgehäuse 14, welche derart ausgebildet sind, dass die Modulgehäuse 14
ineinandergesteckt werden können.
Jedes der Batteriemodule 12 umfasst eine Vielzahl von Rundzellen 16, wobei der
Übersichtlichkeit halber nur einige der Rundzellen 16 mit einem Bezugszeichen versehen worden sind. Im vorliegend gezeigten Beispiel weist jedes der Batteriemodule 12 acht übereinander angeordnete, nicht näher bezeichnete Zellpakete von jeweils fünf der
Rundzellen 16 auf. Zum modulübergreifenden und elektrisch leitenden Verbinden der einzelnen Rundzellen 16 dienen jeweilige Zellverbinder 18. Mittels der Zellverbinder 18 können jeweilige Zellbecher - vorliegend jeweilige Minuspole 20 - und Zellkappen - vorliegend jeweilige - Pluspole 22 der Rundzellen 16 modulübergreifend elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Auch wenn nachfolgend immer davon ausgegangen wird, dass es sich bei den Zellkappen um die Pluspole 22 und bei den Zellbechern um die Minuspole handelt 20 handelt, gelten die nachfolgenden Erläuterungen genauso für den umgekehrten Fall; also wenn Plus- und Minuspole vertauscht sind.
In Fig. 2 sind drei der Rundzellen 16 in einer Perspektivansicht gezeigt, welche mittels einem der Zellverbinder 18 parallel miteinander verschaltet beziehungsweise kontaktiert sind. Der Zellverbinder 18 - und auch die anderen Zellverbinder 18 der Batterie 10 - weisen elektrisch leitende Kontaktelemente 24 zum paarweisen stirnseitigen Verbinden von jeweils zwei der Rundzellen 16 in Reihenschaltung auf. Die Kontaktelemente 24 weisen zudem jeweilige hier nicht näher bezeichnete bodenseitige Kontaktflächen zum Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung mit den jeweiligen Pluspolen 22 der Rundzellen 16 auf. Zudem weisen die Kontaktelemente 24 im vorliegend gezeigten Fall jeweils vier Federarme 26 zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung mit einem jeweiligen Minuspol 20 der Rundzellen 16, also mit dem so genannten Becher, auf. Der Übersichtlichkeit halber sind nur am ganzen linken Kontaktelement 24 die einzelnen Federarme 26 mit einem Bezugszeichen versehen worden. Des Weiteren weist der Zellverbinder 18 mehrere elektrisch leitende Verbindungsstege 28 auf, welche die in einer Reihe angeordneten Kontaktelemente 24 miteinander verbinden. Die Verbindungsstege 28sorgen für eine Parallelschaltung der jeweiligen Rundzellen 16. Die Kontaktelemente 24 und die Verbindungsstege 28 sind dabei aus einem gemeinsamen Stanzbiegeteil hergestellt.
In Fig. 3 ist eine der Rundzellen 16 in einer Perspektivansicht gezeigt. In der vorliegenden Darstellung ist der Pluspol 22 der Rundzelle 16 gut zu erkennen, welcher stoffschlüssig mit einer der besagten bodenseitigen Kontaktflächen der Kontaktelemente 24 verbunden werden kann, beispielsweise durch Laserschweißen oder dergleichen.
In Fig. 4 ist einer der Zellverbinder 18 alleine in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt. In der vorliegenden Darstellung sind jeweilige Löcher 30 im Bereich der hier auch nicht näher bezeichneten bodenseitigen Kontaktflächen der Kontaktelemente 24 zu erkennen. Diese Löcher 30 können eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktelementen 24 und den Pluspolen 22 der Rundzellen 16 begünstigen und durch Materialeinsparung auch zu einer Gewichtsreduktion der Zellverbinder 18 beitragen.
An einer der außen angeordneten Kontaktelemente 24, gemäß der vorliegenden Darstellung an dem ganz links angeordneten Kontaktelement 24, ist ein Spannungsabgriff 32 für ein Balancing der mittels des Zellverbinders 18 parallel verschalteten Rundzellen 16
vorgesehen. Für das Balancing müssen die Spannungen der Rundzellen 16
beziehungsweise jedes parallel verschalteten Zellpakets an Rundzellen 16 je Zellverbinder 18 überwacht werden. Über den Spannungsabgriff 32 ist es nicht erforderlich, jede der mittels des Zellverbinders 18 parallel verschalteten Rundzellen 16 einzeln hinsichtlich ihrer Spannung zu überwachen.
In Fig. 5 sind acht der Rundzellen 16 in einer Perspektivansicht gezeigt, welche mittels einem der Zellverbinder 18 elektrisch leitend miteinander verbunden worden sind. In der vorliegenden Darstellung sind drei Paare von Rundzellen 16 jeweils mittels der
Kontaktelemente 24 stirnseitig elektrisch leitend miteinander verbunden worden. Mittels der Kontaktelemente 24 wurde dabei jeweils der Pluspol 22 der Rundzellen 16 mit einem jeweiligen Minuspol 20 der Rundzellen 16 elektrisch leitend verbunden. Die jeweiligen Federarme 26 stellen dabei eine kraftschlüssige Verbindung mit den jeweiligen Minuspolen 20 der betreffenden Rundzellen 16 her. Die Rundzellen 16 müssen dabei mit ihrem
Zellboden, also mit ihrem Minuspol 20, einfach zwischen die jeweiligen Federarme 26 der Kontaktelemente 24 gedrückt werden. Dabei spreizen sich die Federarme 26 ein Stück weit nach außen auf und umschließen dann die Rundzellen 16 im Bereich der Minuspole 20 kraftschlüssig, infolgedessen eine zuverlässige elektrische Kontaktierung sichergestellt werden kann.
In Fig. 6 ist eines der Batteriemodule 12 dreimal dargestellt, um einzelne Schritte zum Herstellen der Batteriemodule 12 näher zu erläutern. Die Modulgehäuse 14 der
Batteriemodule 12 weisen für jeder der aufzunehmenden Rundzellen 16 jeweilige
zylindrische Durchgangsöffnungen 34 auf, welche die Rundzellen 16 aufnehmen und umschließen können. Wie bereits erwähnt, weisen die Batteriemodule 12 acht übereinander angeordnete Fünfer-Reihen an Rundzellen 16 auf. Hierbei werden die Rundzellen 16 reihenweise abwechselnd einmal mit ihrem Pluspol 22 nach vorne beziehungsweise mit ihrem Minuspol 20 nach vorne angeordnet. Die jeweiligen Modulgehäuse 14 werden also mit den einzelnen Rundzellen 16 bestückt. Je Zellreihe weisen die Modulgehäuse 14 zudem jeweilige Isolatoren 36 auf, wobei diese entsprechend der Anordnung der Rundzellen 16 ebenfalls alternierend entweder vorderseitig oder rückseitig an den Modulgehäusen 14 als Bestandteil der Modulgehäuse 14 angeordnet sind. Entsprechend der reihenweise alternierenden Anordnung der Rundzellen 16 mit ihren Minuspolen 20 und Pluspolen 22 nach vorne beziehungsweise nach hinten, werden die einzelnen Zellverbinder 18
angeordnet.
Nachdem die einzelnen Rundzellen 16 in den Modulgehäusen 14, genauer in den
Durchgangsöffnungen 34, angeordnet worden sind, werden die einzelnen Pluspole 22 stoffschlüssig mit den Zellverbindern 18 verbunden, beispielsweise durch Laserschweißen. Dadurch, dass die Rundzellen 16 innerhalb der Durchgangsöffnungen 34 angeordnet sind, werden diese zuverlässig und positionsgenau fixiert. Zudem können noch weitere
Vorrichtungen an den Modulgehäusen 14 vorgesehen sein, um die Rundzellen 16 für den Schweißvorgang positionsgenau zu fixieren, sodass dadurch das Verbinden der
Kontaktelemente 24 der jeweiligen Zellverbinder 18 mit den Pluspolen 22 deutlich vereinfacht wird und maschinell erfolgen kann.
Nach dem Einstecken der einzelnen Rundzellen 16 in die Modulgehäuse 14 und dem Verschweißen der Kontaktelemente 24 mit den Pluspolen 22 können die einzelnen
Batteriemodule 12 ineinandergesteckt werden. In Fig. 7 ist dieser Vorgang anhand von zwei perspektivisch dargestellten und mit Rundzellen 16 bestückten Batteriemodulen 12 dargestellt. Die beiden Batteriemodule 12 mit den bestückten Rundzellen 16, welche mit ihren jeweiligen Pluspolen 22 schon stoffschlüssig mit den jeweiligen Zellverbindern 18 verbunden worden sind, werden einfach zusammengesteckt. Dabei werden die jeweiligen Minuspole 20 der Rundzellen 16 zwischen die jeweiligen Federarme 26 der Kontaktelemente 24 der jeweiligen Zellverbinder 18 gesteckt, die am jeweils benachbarten Batteriemodul 12 angeordnet sind. Die Federarme 26 werden dabei radial etwas nach außen gebogen und umklammern die jeweiligen Minuspole 20 der Rundzellen 16, infolgedessen eine elektrische Kontaktierung sichergestellt werden kann. Durch entsprechendes Zusammenstecken von mehreren dieser vormontierten Batteriemodule 12 kann dann die in Fig. 1 dargestellte Batterie 10 montiert beziehungsweise hergestellt werden.
In Fig. 8 ist eines der Batteriemodule 12 in einer perspektivischen Detailansicht gezeigt, und zwar noch bevor die einzelnen Zellverbinder 18 angebracht worden sind. Werden die Batteriemodule 12 nicht exakt ineinander gesteckt oder ist zum Beispiel einer der Federarme 26 der Zellverbinder 18 verbogen, so könnte dies zu einem Kurzschluss zwischen den einzelnen Rundzellen 16 führen. Dieser Kurzschluss könnte einen Thermal Runaway verursachen, wodurch die betreffenden Nachbarzellen in Mitleidenschaft gezogen werden könnten. Um dies zu verhindern, sind die besagten Isolatoren 36 als Teil der Modulgehäuse 14 vorgesehen. Die jeweiligen Modulgehäuse 14 weisen je Zellreihe die besagten Isolatoren 36 auf. Die Isolatoren 36 weisen dabei für die jeweiligen Pluspole 22 der Rundzellen 16 jeweilige Aussparungen 38 auf. Die einzelnen Pluspole 22 sind dabei zurückversetzt zu den Isolatoren 36 angeordnet, die Pluspole 22 ragen also in axialer Richtung nicht über die jeweiligen Isolatoren 36 hinaus. Bei den Isolatoren 36 kann es sich um Kunststoffscheiben oder Lochplatten handeln. Ein weiterer Vorteil der mit den Aussparungen 38 versehenen Isolatoren 36 ist, dass die einzelnen Rundzellen 16 in Längsrichtung optimal und toleranzfrei positioniert werden können, da die Durchmesser der Aussparungen 38 kleiner sind als die Außendurchmesser der Rundzellen 16.
In Fig. 9 ist das Batteriemodul 12 in einer weiteren perspektivischen Detailansicht gezeigt, wobei die Zellverbinder 18 nun angebracht worden sind. Die Zellverbinder 18 sind dabei mit ihren hier nicht näher bezeichneten erhabenen bodenseitigen Kontaktflächen mit den zurückversetzt in den Isolatoren 36 angeordneten Pluspolen 22 der Rundzellen 16 verbunden worden. Durch das Vorsehen der Isolatoren 36 und der entsprechend
zurückversetzten Anordnung der Pluspole 22 der Rundzellen 16 können während dem Zusammenstecken der Batteriemodule 12 Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Rundzellen 16 effektiv vermieden werden.
In Fig. 10 ist eine weitere mögliche Ausführungsform des Zellverbinders 18 in einer
Perspektivansicht gezeigt. Der hier gezeigte Zellverbinder 18 unterscheidet sich von den zuvor gezeigten Zellverbindern 18 lediglich dadurch, dass ein jeweiliger Federring 40 die Federarme 26 der jeweiligen Kontaktelemente 24 außenumfangsseitig umspannt. Dadurch kann eine zusätzlich verstärkende Federkraft beim Herstellen der kraftschlüssigen
Verbindung mit den jeweiligen Minuspolen 20 der Rundzellen 16 gewährleistet werden. Selbst wenn die Federarme 26 ein ungünstiges Relaxationsverhalten aufweisen sollten, sorgen die Federringe 40 dafür, dass dauerhaft und zuverlässig die kraftschlüssige
Verbindung mit den jeweiligen Minuspolen 20 der Rundzellen 16 aufrechterhalten werden kann. In dem Fall wäre es beispielsweise möglich, den Zellverbinder 18 selbst sogar aus Kupfer herzustellen, welches zwar sehr gute elektrisch leitende Fähigkeiten, jedoch verhältnismäßig ungünstige mechanische Eigenschaften aufweist. Letzteres kann durch die Federringe 40 kompensiert werden, welche die jeweiligen Federarme 26 außenumfangsseitig umspannen. Vorzugsweise übt der Federring 40 dabei auf die jeweiligen Federarme 26 eine gewisse Vorspannung aus.
In Fig. 1 1 ist die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform des Zellverbinders 18 in einer Draufsicht gezeigt. Hier ist nochmals gut zu erkennen, wie die jeweiligen Federringe 40 die jeweils vier Federarme 26 der Kontaktelemente 24 außenumfangsseitig umspannen.
In Fig. 12 ist der Zellverbinder 18 entlang der in Fig. 1 1 gekennzeichneten Schnittebene A-A in einer teilweise geschnittenen Ansicht gezeigt. Hier ist nochmals deutlich zu erkennen, wie die Federringe 40 die Federarme 26 außenumfangsseitig umgeben und umspannen. Die Federarme 26 weisen jeweilige Einbuchtungen 42 auf, in welche die Federringe 40 eingreifen. Zur Anbringung beziehungsweise Montage der Federringe 40 müssen die Federarme 26 einfach radial nach innen gebogen werden, wonach dann der Federring 40 über die Federarme 26 gestülpt und im Bereich der Einbuchtungen 42 angeordnet wird. Danach kann man die Federarme 26 nach radial außen schnappen lassen, infolgedessen der jeweilige Federring 40 positionsgenau an den Einbuchtungen 42 positioniert bleibt.
In der vorliegenden Darstellung ist erstmalig auch die bereits mehrfach erwähnte bodenseitige Kontaktfläche 44 zum Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung mit den jeweiligen Pluspolen 22 der Rundzellen 16 zu erkennen. Sämtliche Zellverbinder 18 weisen je Kontaktelement 24 diese bodenseitige Kontaktfläche 44 auf. Wie zu erkennen, ist die bodenseitige Kontaktfläche 44 erhaben ausgebildet. Das bedeutet, dass die jeweiligen bodenseitigen Kontaktflächen 44 entgegengesetzt zur Ausrichtung der Federarme 26 nach außen gestülpt sind. Dies erleichtert die stoffschlüssige Verbindung der bodenseitigen Kontaktflächen 44 mit den jeweiligen Pluspolen 22 der Rundzellen 16.
Um die mechanischen Eigenschaften der Federarme 26 zu verbessern, weisen
vorzugsweise alle Ausführungsformen des Zellverbinders 18 je Federarm 26 jeweils zumindest eine Versteifungssicke 46 auf. Diese Versteifungssicken 46 dienen insbesondere zur Versteifung der Federarme 26 in radialer Richtung, also wenn diese durch die jeweiligen Rundzellen 16 nach radial außen aufgespreizt werden. Die Federkraft der einzelnen Federarme 26 sollte möglichst groß sein, um den Kontakt- beziehungsweise
Übergangswiderstand zu minimieren. Diese Versteifungssicken 46 wirken zudem einer Spannungsrelaxation der Federarme 26 entgegen. In Fig. 13 ist ein noch nicht fertig hergestelltes Stanzbiegeteil 48 gezeigt, aus welchem die einzelnen Kontaktelemente 24 und Verbindungsstege 28 hergestellt werden können. Das Stanzbiegeteil 4 kann beispielsweise aus einem einzelnen Blech herausgestanzt werden, wobei die einzelnen Federarme 26 der Kontaktelemente 24 und die entsprechenden Verbindungsstege 28 ausgebildet werden. Nach dem Stanzvorgang werden die Federarme 26 nach oben gebogen, wobei zudem die jeweiligen erhabenen bodenseitigen
Kontaktflächen 44 beispielsweise durch einen Prägevorgang oder anderweitigen
Umformvorgang ausgebildet werden können.
In Fig. 14 ist eine weitere Ausführungsform des Zellverbinders 18 in einer Perspektivansicht gezeigt, welcher aus dem in Fig. 13 gezeigten noch nicht fertiggestellten Stanzbiegeteil 48 hergestellt worden ist. Im Gegensatz zu den bisher gezeigten Zellverbindern 18 umfasst der Zellverbinder 18 nicht nur eine einzelne Reihe der Kontaktelemente 24. Zudem sind die Kontaktelemente 24 in mehreren Reihen und Spalten zueinander angeordnet, wobei die jeweils unmittelbar benachbart angeordneten Kontaktelemente 24 mittels der jeweiligen Verbindungsstege 28 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstege 28 können in diesem Fall aber auch bei dem anderen Ausführungsbeispiel hier nicht näher dargestellte Sicken zum Ausgleich von mechanischen Spannungen aufweisen.
Der hier gezeigte Zellverbinder 18 ist insbesondere für Batterien mit großer Kapazität geeignet. Hier werden sehr viele der Rundzellen 16 je Batteriemodul 12 parallel miteinander verschaltet. Batterien 10 mit großen Kapazitäten bestehen in der Regel aus hochkapazitiven Zellen, im vorliegenden Fall aus entsprechenden Rundzellen 16, mit eher geringen Strömen je Rundzelle 16. In diesem Fall spielen somit der Kontakt- und der spezifische Widerstand eine eher untergeordnete Rolle. In diesem Fall reicht eine geringere Anzahl an Federarmen 26 je Kontaktelement 24 aus, vorliegend weisen die Kontaktelemente 24 nur drei statt vier der Federarme 26 auf. Dadurch, dass lediglich drei der Federarme 26 pro Kontaktelement 24 vorgesehen werden müssen, ist es bei dieser Ausführungsform des Zellverbinders 18 ebenfalls relativ einfach möglich, diesen aus einem zusammenhängenden Blech durch einen Stanzbiegevorgang herzustellen. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Batterie
12 Batteriemodul
14 Modulgehäuse
16 Rundzelle
18 Zellverbinder
20 Minuspol der Rundzellen
22 Pluspol der Rundzellen
24 Kontaktelemente der Zellverbinder
26 Federarme der Kontaktelemente
28 Verbindungsstege der Zellverbinder
30 Löcher in den Kontaktelementen
32 Spannungsabgriffe an den Zellverbindern 34 Durchgangsöffnungen in den Modulgehäusen
36 Isolatoren der Modulgehäuse
38 Aussparungen in den Isolatoren
40 Federringe
42 Einbuchtungen in den Federarmen
44 bodenseitige Kontaktflächen der Kontaktelemente
46 Versteifungssicken in den Federarmen
48 Stanzbiegeteil

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Zellverbinder (18) zum elektrisch leitenden Verbinden von Rundzellen (16) einer Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend
mehrere elektrisch leitende Kontaktelemente (24) zum stirnseitigen Verbinden von jeweils zwei der Rundzellen (16) in Reihenschaltung, wobei die Kontaktelemente (24) jeweils eine bodenseitige Kontaktfläche (44) zum
Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung mit einer jeweiligen Zellkappe (22) der Rundzellen (16) und Federarme (26) zum Herstellen einer kraftschlüssigen Verbindung mit einem jeweiligen Zellbecher (20) der Rundzellen (16) aufweisen;
mehrere elektrisch leitende Verbindungsstege (28), welche die gruppiert angeordneten Kontaktelemente (24) miteinander verbinden;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktelemente (24) und Verbindungsstege (28) aus einem gemeinsamen Stanzbiegeteil (48) hergestellt sind.
2. Zellverbinder (18) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
an einer der außen angeordneten Kontaktelemente (24) ein Spannungsabgriff (32) für ein Balancing der Rundzellen (16) ausgeformt ist.
3. Zellverbinder (18) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Federarme (26) jeweils zumindest eine Versteifungssicke (46) aufweisen.
4. Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Federarme (26) wenigstens einen Längsschlitz aufweisen, um ein flächiges Anschmiegen an jeweilige Mantelflächen der Zellbecher (20) der Rundzellen (16) zu begünstigen.
5. Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die bodenseitigen Kontaktflächen (44) der Kontaktelemente (24) erhaben ausgebildet sind.
6. Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein jeweiliger Federring (40) die Federarme (26) der jeweiligen Kontaktelemente (24) außenumfangsseitig umspannt.
7. Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stanzbiegeteil (48) aus einem ersten Blech und aus einem zweiten Blech hergestellt ist, welche übereinander angeordnet miteinander verbunden sind, wobei das erste Blech eine bessere elektrische Leitfähigkeit als das zweite Blech und das zweite Blech eine höhere Federsteifigkeit, insbesondere auch eine geringere
Spannungsrelaxation, als das erste Blech aufweist.
8. Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktelemente (24) in mehreren Reihen und Spalten zueinander angeordnet und die jeweils unmittelbar benachbarten Kontaktelemente (24) mittels jeweils einem der Verbindungsstege (28) miteinander verbunden sind.
9. Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungsstege (28) jeweilige Sicken zum Ausgleich von mechanischen Spannungen aufweisen.
10. Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mehrere Rundzellen (16), welche
mittels wenigstens einem Zellverbinder (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche elektrisch leitendend miteinander verbunden sind.
1 1. Batterie (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (10) mehrere hintereinander angeordnete Batteriemodule (12) umfasst, welche jeweils ein Modulgehäuse (14) mit jeweiligen die Rundzellen (16)
umschließenden Durchgangsöffnungen (34) aufweist, wobei zwischen jeweiligen einander zugewandten Stirnseiten der Modulgehäuse (14) jeweils zumindest einer der Zellverbinder (18) angeordnet ist, mittels welchem die in den jeweiligen
Modulgehäusen (14) angeordneten Rundzellen (16) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
12. Batterie (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Modulgehäuse (14) jeweils einen Isolator (36) mit Aussparungen (38) für jeweilige Zellkappen (22) der Rundzellen (16) aufweisen, an welchem die Zellverbinder (18) angeordnet sind und mit ihren erhabenen bodenseitigen Kontaktflächen (44) mit den zurückversetzt im Isolator (36) angeordneten Zellkappen (22) der Rundzellen (16) verbunden sind.
13. Verfahren zum Herstellen einer Batterie (10) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem
mehrere Rundzellen (16) mittels wenigstens einem Zellverbinder (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 elektrisch leitendend miteinander verbunden werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batterie (10) aus mehreren Batteriemodulen (12) zusammengesetzt wird, wobei die Batteriemodule (12) hergestellt werden, indem je Batteriemodul (12) mehrere der Rundzellen (16) in jeweiligen Durchgangsöffnungen (34) eines jeweiligen
Modulgehäuses (14) angeordnet und je Modulgehäuse (14) jeweilige Zellkappen (22) der Rundzellen (16) stoffschlüssig mit zumindest einem der Zellverbinder (18) verbunden werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die hergestellten Batteriemodule (12) hintereinander zusammengesteckt und dabei jeweilige Zellbecher (20) der Rundzellen (16) zwischen die jeweiligen Federarme (26) der Kontaktelemente (24) an den jeweils benachbarten Batteriemodulen (12) angeordneten Zellverbinder (18) gesteckt werden.
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