EP4073879A1 - Vorrichtung zum trennen der elektrischen verbindung zu einer batteriezelle im ausgasungsfall - Google Patents

Vorrichtung zum trennen der elektrischen verbindung zu einer batteriezelle im ausgasungsfall

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EP4073879A1
EP4073879A1 EP20825136.3A EP20825136A EP4073879A1 EP 4073879 A1 EP4073879 A1 EP 4073879A1 EP 20825136 A EP20825136 A EP 20825136A EP 4073879 A1 EP4073879 A1 EP 4073879A1
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EP
European Patent Office
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outgassing
spacer
cell
contact point
connection
Prior art date
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Pending
Application number
EP20825136.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ignaz WEGLEHNER-PILGERSTORFER
Philipp KREISEL
Helmut Kastler
Lukas HAIDER
Manuel RIEGLER
Christian Leitner
Peter DOBUSCH
Gerhard WALDSCHÜTZ
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.)
John Deere Electric Powertrain LLC
Original Assignee
Kreisel Electric GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kreisel Electric GmbH and Co KG filed Critical Kreisel Electric GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for separating the electrical connection to a battery cell in the event of outgassing, the cell pole on the outgassing valve side being connected to an electrical contact point at a connection point via a connection conductor forming a fuse.
  • Battery cell defects which can be traced back to individual damaged cells, for example, are regularly accompanied by an uncontrolled escape of hot gas, which in turn can set in motion a self-reinforcing, heat-producing chain reaction known as "thermal runaway".
  • thermal runaway a self-reinforcing, heat-producing chain reaction known as "thermal runaway”.
  • contacting devices with two receptacle bodies for battery cell end sections opposite one another with respect to a passage opening have already been proposed, with a connection conductor passing through the passage opening being provided over which the cell pole of a battery cell on the degassing valve side is connected to an electrical contact point.
  • connection conductor The line cross-section of the connection conductor is selected in such a way that it is melted through by an overcurrent occurring in the event of a fault or by the escaping hot gas and thus the electrical connection is disconnected.
  • a ceramic flame retardant plate can be inserted into the receiving body for the battery cell to be protected, so that the battery cell inserted into that receiving body is thermally insulated from the hot gas or, in the worst case, is also protected from any developing flames.
  • a disadvantage of such flame retardant plates is that, due to their dimensions, they cannot withstand the action of the pressure of the hot gas and can no longer fulfill their function.
  • the invention is thus based on the object of creating a device of the type described above which, with low component requirements and a compact design, enables reliable electrical and thermal load protection of neighboring cells of an outgassing battery cell and prevents the spread of thermal runaway.
  • the invention achieves the stated problem in that a spacer which electrically isolates the connection point from the contact point and retains the cell pole in the event of outgassing is provided between the connection point and the contact point.
  • the spacer forms a stop for the outgassing valve-side pole cap of the defective battery cell, in particular in the longitudinal direction of the cell, whereby, due to the electrical insulation effect of the spacer, an electrical connection to the contact point is avoided if the outgassing valve-side pole cap actually strikes the spacer.
  • the device according to the invention can in principle be equipped with known flame protection plates with regard to thermal load protection, particularly favorable structural conditions result when the spacer itself forms the heat and flame protection.
  • the spacer In order to promote the discharge of hot gas and thereby ensure a separation of the electrical connection, the spacer, together with the connection conductor, can penetrate an outgassing channel extending between the electrical contact point and the cell pole on the outgassing valve side. In this way, the connection conductor is exposed to the escaping hot gas, which enables the connection conductor to melt through regardless of the electrical current intensity that occurs.
  • the outgassing duct has a height of 2 to 10 mm, preferably 3 to 6 mm.
  • connection conductor In the event of the connection conductor melting through, a spatial separation of the detached parts can be ensured and thus a continuing electrical connection can be avoided if the connection conductor is materially connected to the cell pole on the degassing valve side and the electrical contact point and if the connection conductor moves against a restoring force from the contact point to the cell pole extends towards.
  • the connection conductor can be welded or soldered both to the cell pole on the outgassing side and to the contact point.
  • point of contact under a Cohesive connection can also be understood to mean that, for example, the connection conductor and the contact point are formed in one piece, that is, are materially connected to one another.
  • connection conductor run helically around the spacer.
  • a mechanical tolerance compensation can take place both in and against the joining direction, because the helical configuration allows a certain stretching or compression of the connection conductor in and against the joining direction.
  • the spacer can be inserted from the contact point into the intermediate space spanned by the connection conductor.
  • the spacer In the case of a helical connection conductor, the spacer thus runs along the main helix axis formed by the helical shape of the connection conductor and thus penetrates the envelope of the helix.
  • connection conductor is designed as a double helix. Because these measures increase the ratio of the free surface area of the connection conductor to its mass, melting through is further promoted as a result of hot gas escaping. If the two conductor tracks of the double helix open opposite one another in a common connection point for the cell pole of a battery cell on the outgassing valve side, the self-centering of the connection point can result in a welding process Material and electrical connection of the connection point with the cell pole of the battery cell on the outgassing side are facilitated.
  • the spacer is spaced apart from the cell pole on the degassing valve side during normal operation.
  • the smallest distance between the spacer and the cell pole on the degassing valve side is to be taken into account, so that the minimum distance is usually measured from the end face of the spacer facing the cell pole on the degassing valve side and closest to it.
  • This minimum distance can be, for example, in a range from 0.1 to 5 mm, preferably from 0.5 to 2 mm, on the one hand to enable sufficient hot gas to escape and on the other hand to prevent the cell pole from deviating and thus a short circuit in the event of outgassing.
  • the spacer In order to use the spacer, despite its compact design, to protect the area immediately adjacent to the contact point, in which, for example, an adjacent battery cell is located, from electrical and thermal stress and to simplify the assembly process, it is proposed that the spacer have a flame retardant base and has a retaining extension protruding from this flame retardant base in the direction of the cell pole on the degassing valve side.
  • the spacer prevents hot gas from spreading with the aid of the flame retardant base and at the same time ensures via the retaining extension that there is sufficient free space between the outgassing valve and the flame retardant base for this hot gas to dissipate. This also prevents a protruding cell pole cap or an emerging electrode coil from blocking the removal of hot gas.
  • the spacer can be a screen body with a disk-shaped flame retardant base and a cylindrical retaining extension.
  • the spacer can thus be designed as a one-piece component, which can preferably be designed to be rotationally symmetrical with respect to its longitudinal axis of the retaining extension.
  • the spacer can be manufactured as an injection molded component.
  • a heat-resistant and flame-retardant plastic material can be used to ensure that there is sufficient heat protection.
  • guide surfaces extending from the cylindrical retaining extension to the disk-shaped flame retardant base can be formed by an umbrella-like or mushroom-like design of the spacer, which further promote the discharge of the hot gas into the outgassing channel. In the event that the retaining extension is surrounded by the connection conductor, such guide surfaces also enable a targeted flow onto the connection conductor, so that it melts through reliably.
  • the retaining extension has an insulation chamber.
  • the retaining extension can form a cavity which acts as a thermal insulator and, in the event of outgassing, reduces the spread of the heat acting on the spacer.
  • This cavity can preferably be open to the flame retardant base.
  • the contact point form a cell receptacle for a battery cell connected against a joining direction, the cell receptacle with the connection conductor being inserted into a base body and against the Joining direction is stop-limited.
  • the cell receptacle can be limited, for example, by a contact spring base from which contact tongues protrude against the joining direction for encompassing the battery cell to be received.
  • the flame retardant base of the spacer can also be provided between the contact spring base and the cell receptacle.
  • the Contact spring can be designed in one piece together with the connection conductor and the stop hook.
  • the contact spring can be designed, for example, as a deep-drawn part that was previously punched from a contact sheet.
  • the stop hooks can be designed, for example, in such a way that they reach behind or under any undercuts of the base body.
  • the base body form latching arms for circumferential engagement in a groove in the adjacent battery cell.
  • the freedom of movement of the battery cell connected to the contact point via the connection conductor is restricted in the joining direction, whereby mechanical damage or even breakage of the connection conductor or the connection point is prevented.
  • the assembly process is further improved because these measures enable a centered positioning of the cell pole on the degassing valve side in relation to the connection conductor and thereby facilitate a welding process.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a device according to the invention and FIG. 2 shows a schematic sectional view of a device according to the invention in the installed position during normal operation.
  • a device for separating the electrical connection to a battery cell 1 in the event of outgassing has a connection conductor 2 which forms a fuse and connects the cell pole 3 of the battery cell 1 on the outgassing valve side at a connection point 4 to an electrical contact point 5 in the form of a contact spring base. Between the connection point 4 and the contact point 5 there is a connection point 4 from the contact point in the event of outgassing 5 electrically insulating spacers 6 retaining the cell pole 3 are provided.
  • the device according to the invention thus enables, on the one hand, the electrical connection of the defective battery cell 1 to the contact point 5 to be separated due to the melting of the connecting conductor 2 and, on the other hand, the spacer 6 prevents the pole cap 7 on the outgassing valve side from being detached from the battery cell 1, so that the electrode coil does not come off this can escape, but is retained in the defective battery cell 1.
  • the contact point 5 can form a cell receptacle 8 for a battery cell 9 connected against a joining direction F, the cell receptacle 8 with the connection conductor 2 being inserted into a base body 10 and against the joining direction F is limited by stop hook 11.
  • the base body 10 can also form latching arms 12 for circumferential engagement in a groove 13 of the adjoining battery cell 1.
  • contact tongues 14 can protrude against the joining direction F for encompassing the battery cell 9 to be received.
  • connection conductor 2 runs as a double helix around the spacer 6, the conductor tracks of the connection conductor 2 jointly opening into the connection point 4.
  • the spacer 6 is inserted from the contact point 5 into the intermediate space 16 spanned by the connection conductor 2.
  • the connection point 4 can preferably be materially connected to the cell pole 3, for example with the aid of a welding process.
  • the spacer 6 can have a disk-shaped flame retardant base 17, preferably having the diameter of the battery cell, and a retaining extension 18 protruding from this flame retardant base 17 in the direction of the cell pole 3 on the degassing valve side.
  • the spacer 6 can be inserted into the cell receptacle 8 in a simple manner and, for example, be limited to a stop in the joining direction F by the support edge of the contact point 5.
  • the spacer 6 can form guide surfaces 19 extending from the retaining extension 18 to the flame retardant base 17.
  • the retaining extension 18 can be a
  • the spacer 6 can form a cavity which is open towards the flame protection base 17.
  • the flame retardant base 17 can be provided between the contact point 5 and the cell receptacle 8 of the spacer 6.
  • the spacer 6 can be spaced from the cell pole 3, on the one hand to allow sufficient hot gas to escape and, on the other hand, to prevent the cell pole 3 from escaping and thus a short circuit in the event of outgassing.

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Trennen der elektrischen Verbindung zu einer Batteriezelle (1) im Ausgasungsfall, wobei der ausgasungsventilseitige Zellenpol (3) an einer Anschlussstelle (4) über einen, eine Schmelzsicherung ausbildenden Anschlussleiter (2) mit einer elektrischen Kontaktstelle (5) verbunden ist, beschrieben. Um eine derartige Vorrichtung zu schaffen, die bei geringem Bauteilbedarf und kompakter Bauweise einen zuverlässigen elektrischen und thermischen Belastungsschutz von Nachbarzellen einer ausgasenden Batteriezelle ermöglicht und die Ausbreitung eines Thermal Runaway verhindert, wird vorgeschlagen, dass zwischen der Anschlussstelle (4) und der Kontaktstelle (5) ein im Ausgasungsfall die Anschlussstelle (4) von der Kontaktstelle (5) elektrisch isolierender und den Zellenpol (3) rückhaltender Abstandshalter (6) vorgesehen ist.

Description

Vorrichtung zum Trennen der elektrischen Verbindung zu einer Batteriezelle im
Ausgasungsfall
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen der elektrischen Verbindung zu einer Batteriezelle im Ausgasungsfall, wobei der ausgasungsventilseitige Zellenpol an einer Anschlussstelle über einen, eine Schmelzsicherung ausbildenden Anschlussleiter mit einer elektrischen Kontaktstelle verbunden ist.
Stand der Technik
Batteriezellendefekte, die beispielsweise auf einzelne beschädigte Zellen zurückzuführen sind, gehen regelmäßig mit einem unkontrollierten Austritt von Heißgas einher, was wiederum eine sich selbst verstärkende, Wärme produzierende Kettenreaktion in Gang setzen kann, die als „Thermal Runaway“ bekannt ist. Um in einem solchen Fall die betroffene Batteriezelle einerseits elektrisch aus einem Zellverbund zu lösen und andererseits umliegende Batteriezellen vor dem austretenden Heißgas zu schützen, wurden bereits Kontaktierungsvorrichtungen mit zwei bezüglich einer Durchtrittsöffnung gegenüberliegenden Aufnahmekörpern für Batteriezellenendabschnitte vorgeschlagen, wobei ein die Durchtrittsöffnung durchsetzender Anschlussleiter vorgesehen ist, über den der ausgasungsventilseitige Zellenpol einer Batteriezelle mit einer elektrischen Kontaktstelle verbunden ist. Dabei wird der Leitungsquerschnitt des Anschlussleiters so gewählt, dass dieser durch einen im Fehlerfall auftretenden Überstrom bzw. durch das austretende Heißgas durchgeschmolzen und somit die elektrische Verbindung getrennt wird. Um überdies benachbarte Batteriezellen vor einer thermischen Schädigung zu schützen, kann eine keramische Flammschutzplatte in den Aufnahmekörper für die zu schützende Batteriezelle eingesetzt sein, sodass die in jenen Aufnahmekörper eingesetzte Batteriezelle vom Heißgas thermisch isoliert ist bzw. im schlimmsten Fall auch gegenüber etwaigen sich entwickelnden Flammen geschützt ist. Nachteilig an derartigen Flammschutzplatten ist jedoch, dass diese aufgrund ihrer Dimensionierung der Druckeinwirkung des Heißgases nicht standhalten und ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.
Es hat sich in diesem Zusammenhang darüber hinaus gezeigt, dass im Fall eines Zellendefektes und dem damit verbundenen Druckanstieg innerhalb der betroffenen Batteriezelle in der Regel nicht nur Heißgas entweicht, sondern dass auch der Elektrodenwickel der Batteriezelle die ausgasungsventilseitige Polkappe druckbedingt ablöst und aus der Batteriezelle durch die Durchtrittsöffnung der Kontaktierungsvorrichtung hindurch austreten kann. Dies birgt in weiterer Folge die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen dem dann freiliegenden Elektrodenwickel und der zufolge der Schmelzsicherung zuvor bereits elektrisch getrennten Nachbarzelle, sodass die durch den Kurzschluss resultierende Wärmeentwicklung wiederum zu einer Ausbreitung des „Thermal Runaway“ auf angrenzende Batteriezellen führt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei geringem Bauteilbedarf und kompakter Bauweise einen zuverlässigen elektrischen und thermischen Belastungsschutz von Nachbarzellen einer ausgasenden Batteriezelle ermöglicht und die Ausbreitung eines Thermal Runaway verhindert.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zwischen der Anschlussstelle und der Kontaktstelle ein im Ausgasungsfall die Anschlussstelle von der Kontaktstelle elektrisch isolierender und den Zellenpol rückhaltender Abstandhalter vorgesehen ist. Zufolge dieser Merkmale kann im Ausgasungsfall einerseits die elektrische Verbindung der defekten Batteriezelle zur Kontaktstelle aufgrund des Durchschmelzens des Anschlussleiters getrennt werden und andererseits verhindert der Abstandhalter ein Ablösen der ausgasungsventilseitigen Polkappe von der Batteriezelle, sodass der Elektrodenwickel nicht aus dieser austreten kann, sondern in der defekten Batteriezelle zurückgehalten wird. Der Abstandhalter bildet dabei insbesondere in Zellenlängsrichtung einen Anschlag für die ausgasungsventilseitige Polkappe der defekten Batteriezelle, wobei aufgrund der elektrischen Isolationswirkung des Abstandhalters eine elektrische Verbindung zur Kontaktstelle vermieden wird, wenn die ausgasungsventilseitige Polkappe tatsächlich an den Abstandhalter anschlägt. Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung im Hinblick auf einen thermischen Belastungsschutz grundsätzlich mit bekannten Flammschutzplatten ausgestattet sein kann, ergeben sich besonders günstige konstruktive Bedingungen, wenn der Abstandhalter selbst den Hitze- und Flammschutz bildet.
Um das Ableiten von Heißgas zu begünstigen und dabei eine Trennung der elektrischen Verbindung sicherzustellen, kann der Abstandhalter gemeinsam mit dem Anschlussleiter einen sich zwischen der elektrischen Kontaktstelle und dem ausgasungsventilseitigen Zellenpol erstreckenden Ausgasungskanal durchsetzen. Auf diese Weise wird der Anschlussleiter dem austretenden Heißgas ausgesetzt, was das Durchschmelzen des Anschlussleiters unabhängig von der auftretenden elektrischen Stromstärke ermöglicht. Günstige Bedingungen in Bezug auf eine kompakte Bauweise sowie ein zuverlässiges Abführen von Heißgas ergeben sich beispielsweise, wenn der Ausgasungskanal eine Höhe von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 3 bis 6 mm aufweist.
Im Falle eines Durchschmelzens des Anschlussleiters kann eine räumliche Trennung der gelösten Teile sichergestellt und damit eine fortbestehende elektrische Verbindung vermieden werden, wenn der Anschlussleiter mit dem ausgasungsventilseitigen Zellenpol und der elektrischen Kontaktstelle stoffschlüssig verbunden ist und wenn der Anschlussleiter sich gegen eine Rückstellkraft von der Kontaktstelle zum Zellenpol hin erstreckt. Beispielsweise kann der Anschlussleiter sowohl mit dem ausgasungsseitigen Zellenpol als auch mit der Kontaktstelle verschweißt oder verlötet sein. In Bezug auf die Kontaktstelle kann unter einer stoffschlüssigen Verbindung auch verstanden werden, dass beispielsweise der Anschlussleiter und die Kontaktstelle einstückig ausgebildet, also stofflich miteinander verbunden sind.
Weil Batteriezellen gerade im Zusammenhang mit Batteriemodulen im Normalbetrieb oftmals zyklischen elektrischen und damit auch mechanischen Belastungen unterworfen sind, kann das dabei auf die Anschlussleiter insbesondere in Fügerichtung wirkende Zug-/Druck-Lastspiel auf Dauer zu Ermüdungsrissen der Anschlussleiter führen. Um vor diesem Hintergrund die mechanische Belastung der Anschlussleiter zu reduzieren, ohne dabei die Schutzfunktion des Abstandhalters zu beeinträchtigen, wird vorgeschlagen, dass der Anschlussleiter helixförmig um den Abstandhalter verläuft. Zufolge dieser Maßnahmen kann sowohl in und gegen die Fügerichtung ein mechanischer Toleranzausgleich erfolgen, weil die helixförmige Ausgestaltung eine gewisse Streckung bzw. Stauchung des Anschlussleiters in und gegen die Fügerichtung erlaubt.
Um eine einfache Assemblierung sowie eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, kann der Abstandhalter von der Kontaktstelle aus in den vom Anschlussleiter aufgespannten Zwischenraum eingesetzt sein. Im Fall eines helixförmigen Anschlussleiters verläuft der Abstandhalter somit entlang der durch die Helixform des Anschlussleiters gebildeten Helixhauptachse und durchsetzt damit die Einhüllende der Helix.
Damit in diesem Zusammenhang die Schmelzsicherung unabhängig von der Menge des austretenden Heißgases zuverlässig ausgelöst wird, empfiehlt es sich, dass der Anschlussleiter als Doppelhelix ausgebildet ist. Dadurch, dass sich aufgrund dieser Maßnahmen das Verhältnis der freien Oberfläche des Anschlussleiters zu dessen Masse vergrößert, wird das Durchschmelzen zufolge eines Heißgasaustritts weiter begünstigt. Sofern die beiden Leiterbahnen der Doppelhelix einander gegenüberliegend in einer gemeinsamen Anschlussstelle für den ausgasungsventilseitigen Zellenpol einer Batteriezelle münden, kann durch die damit einhergehende Selbstzentrierung der Anschlussstelle ein Schweißprozess zur stoffschlüssigen und elektrischen Verbindung der Anschlussstelle mit dem ausgasungsseitigen Zellenpol der Batteriezelle erleichtert werden.
Um trotz einer zuverlässigen Abstandhalterfunktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Eigenspannungen zufolge einer durch wechselnde Betriebsparameter hervorgerufenen Zellatmung zu induzieren, welche die Vorrichtung oder die Batteriezellen selbst beschädigen könnten, empfiehlt es sich, dass der Abstandhalter im Normalbetrieb vom ausgasungsventilseitigen Zellenpol beabstandet ist. Dabei ist der kleinste Abstand zwischen dem Abstandhalter und dem ausgasungsventilseitigen Zellenpol zu berücksichtigen, sodass der Mindestabstand in der Regel von der dem ausgasungsventilseitigen Zellenpol zugewandten sowie diesen am nächsten stehenden Stirnfläche des Abstandhalters gemessen wird. Jener Mindestabstand kann beispielsweise in einem Bereich von 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm liegen, um einerseits den ausreichenden Austritt von Heißgas zu ermöglichen und andererseits ein Ausweichen des Zellenpols und damit einen Kurzschluss im Ausgasungsfall zu verhindern.
Um mit dem Abstandhalter trotz seiner kompakten Bauweise auch den unmittelbar an die Kontaktstelle anschließenden Bereich, in dem sich beispielsweise eine angrenzende Batteriezelle befindet, vor einer elektrischen und thermischen Belastung zu schützen und dabei den Assemblierungsvorgang zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass der Abstandhalter eine Flammschutzbasis und einen von dieser Flammschutzbasis in Richtung des ausgasungsventilseitigen Zellenpols vorragenden Rückhaltefortsatz aufweist. Demzufolge verhindert der Abstandhalter mit Hilfe der Flammschutzbasis ein Ausbreiten von Heißgas und stellt gleichzeitig über den Rückhaltefortsatz sicher, dass zwischen dem Ausgasungsventil und der Flammschutzbasis ausreichend Freiraum zur Ableitung dieses Heißgases besteht. Somit kann also auch verhindert werden, dass eine abstehende Zellenpolkappe oder ein austretender Elektrodenwickel den Abtransport von Heißgas blockieren. Beispielsweise kann der Abstandhalter ein Schirmkörper mit einer scheibenförmigen Flammschutzbasis und einem zylinderförmigem Rückhaltefortsatz sein. Zufolge dieser Merkmale kann der Abstandhalter somit als einstückiges Bauteil ausgebildet sein, das bevorzugt bezüglich seiner Rückhaltefortsatzlängsachse rotationssymmetrisch ausgebildet sein kann. Um einfache Fertigungsbedingungen zu ermöglichen, kann der Abstandhalter als Spritzgussbauteil gefertigt sein. Damit eine ausreichende Hitzeschutzwirkung gegeben ist, kann ein hitzebeständiges sowie flammhemmendes Kunststoffmaterial zum Einsatz kommen. Darüber hinaus können durch eine schirm- bzw. pilzartige Ausgestaltung des Abstandhalters sich vom zylinderförmigen Rückhaltefortsatz zur scheibenförmigen Flammschutzbasis erstreckende Leitflächen ausgebildet sein, die das Ableiten des Heißgases in den Ausgasungskanal weiter begünstigen. Für den Fall, dass der Rückhaltefortsatz vom Anschlussleiter umgeben ist, ermöglichen solche Leitflächen auch ein gezieltes Anströmen des Anschlussleiters, sodass dieser zuverlässig durchschmilzt.
Damit in diesem Zusammenhang unter Beibehaltung einfacher Fertigungsbedingungen die Wirkung des Abstandhalters als thermischer Schutz verbessert werden kann, empfiehlt es sich, dass der Rückhaltefortsatz eine Isolationskammer aufweist. Beispielsweise kann der Rückhaltefortsatz einen Hohlraum ausbilden, der als thermischer Isolator wirkt und im Ausgasungsfall die Ausbreitung der auf den Abstandhalter einwirkenden Hitze vermindert. Dieser Hohlraum kann vorzugsweise zur Flammschutzbasis hin offen sein.
Um die Verbindung mit benachbarten Batteriezellen zu erleichtern und die erfindungsgemäße Vorrichtung räumlich gegenüber den Batteriezellen mit Spiel festzulegen, wird vorgeschlagen, dass die Kontaktstelle eine Zellenaufnahme für eine gegen eine Fügerichtung anschließende Batteriezelle bildet, wobei die Zellenaufnahme mit dem Anschlussleiter in einen Grundkörper eingesetzt und gegen die Fügerichtung anschlagsbegrenzt ist. Die Zellenaufnahme kann beispielsweise von einer Kontaktfederbasis begrenzt sein, von der gegen die Fügerichtung Kontaktzungen zum mantelseitigen Umgreifen der aufzunehmenden Batteriezelle aufragen. Zwischen der Kontaktfederbasis und der Zellenaufnahme kann aber auch, wie oben beschrieben, die Flammschutzbasis des Abstandhalters vorgesehen sein. Gemäß besonders günstigen Ausführungsformen kann die Kontaktfeder gemeinsam mit dem Anschlussleiter sowie den Anschlagshaken einstückig ausgebildet sein. Dabei kann die Kontaktfeder beispielsweise als Tiefziehteil ausgebildet sein, das zuvor aus einem Kontaktblech gestanzt wurde. Die Anschlagshaken können beispielsweise so ausgebildet sein, dass diese etwaige Hinterschneidungen des Grundkörpers hinter- bzw. untergreifen.
Um in diesem Zusammenhang eine Beschädigung der Anschlussstelle zu verhindern, empfiehlt es sich, dass der Grundkörper Rastarme zum umfangsseitigen Eingriff in eine Nut der angrenzenden Batteriezelle ausbildet. Dadurch wird die Bewegungsfreiheit der über den Anschlussleiter mit der Kontaktstelle verbundenen Batteriezelle in Fügerichtung eingeschränkt, wodurch eine mechanische Beschädigung oder gar ein Bruch des Anschlussleiters bzw. der Anschlussstelle verhindert wird. Darüber hinaus wird der Assembliervorgang weiter verbessert, weil diese Maßnahmen eine zentrierte Positionierung des ausgasungsventilseitigen Zellenpols gegenüber dem Anschlussleiter ermöglichen und dadurch einen Schweißprozess erleichtern.
Kurze Beschreibung der Erfindung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Einbaulage im Normalbetrieb.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen der elektrischen Verbindung zu einer Batteriezelle 1 im Ausgasungsfall weist einen eine Schmelzsicherung ausbildenden Anschlussleiter 2 auf, der den ausgasungsventilseitigen Zellenpol 3 der Batteriezelle 1 an einer Anschlussstelle 4 mit einer elektrischen Kontaktstelle 5 in Form einer Kontaktfederbasis verbindet. Zwischen der Anschlussstelle 4 und der Kontaktstelle 5 ist ein im Ausgasungsfall die Anschlussstelle 4 von der Kontaktstelle 5 elektrisch isolierender und den Zellenpol 3 rückhaltender Abstandhalter 6 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit im Ausgasungsfall, dass einerseits die elektrische Verbindung der defekten Batteriezelle 1 zur Kontaktstelle 5 aufgrund des Durchschmelzens des Anschlussleiters 2 getrennt wird und andererseits verhindert der Abstandhalter 6 ein Ablösen der ausgasungsventilseitigen Polkappe 7 von der Batteriezelle 1 , sodass der Elektrodenwickel nicht aus dieser austreten kann, sondern in der defekten Batteriezelle 1 zurückgehalten wird.
Wie aus der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgeht, kann die Kontaktstelle 5 eine Zellenaufnahme 8 für eine gegen einer Fügerichtung F anschließende Batteriezelle 9 bilden, wobei die Zellenaufnahme 8 mit dem Anschlussleiter 2 in einen Grundkörper 10 eingesetzt und gegen die Fügerichtung F über Anschlagshaken 11 anschlagsbegrenzt ist. Der Grundkörper 10 kann zudem Rastarme 12 zum umfangsseitigen Eingriff in eine Nut 13 der angrenzenden Batteriezelle 1 ausbilden. Von der als Kontaktfederbasis ausgeformten Kontaktstelle 5 können, wie in Fig. 1 dargestellt ist, gegen die Fügerichtung F Kontaktzungen 14 zum mantelseitigen Umgreifen der aufzunehmenden Batteriezelle 9 aufragen.
Insbesondere der Fig. 2 kann entnommen werden, dass der Abstandhalter 6 gemeinsam mit dem Anschlussleiter 2 einen sich zwischen der elektrischen Kontaktstelle 5 und dem ausgasungsventilseitigen Zellenpol 3 erstreckenden Ausgasungskanal 15 für das abzuleitende Fleißgas durchsetzen kann. In der gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verläuft der Anschlussleiter 2 als Doppelhelix um den Abstandhalter 6, wobei die Leiterbahnen des Anschlussleiters 2 gemeinsam in der Anschlussstelle 4 münden. Dabei ist der Abstandhalter 6 von der Kontaktstelle 5 aus in den vom Anschlussleiter 2 aufgespannten Zwischenraum 16 eingesetzt. Die Anschlussstelle 4 kann vorzugsweise mit dem Zellenpol 3 stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise mithilfe eines Schweißverfahrens. Der Abstandhalter 6 kann eine scheibenförmige, vorzugsweise den Durchmesser der Batteriezelle aufweisende Flammschutzbasis 17 und einen von dieser Flammschutzbasis 17 in Richtung des ausgasungsventilseitigen Zellenpols 3 vorragenden Rückhaltefortsatz 18 aufweisen. Dabei kann der Abstandhalter 6 auf einfache Weise in die Zellenaufnahme 8 eingelegt werden und beispielsweise durch den Auflagerand der Kontaktstelle 5 in Fügerichtung F anschlagsbegrenzt sein. Um zudem das Ableiten des Fleißgases in den Ausgasungskanal 15 weiter zu begünstigen, kann der Abstandhalter 6 sich vom Rückhaltefortsatz 18 zur Flammschutzbasis 17 erstreckende Leitflächen 19 ausbilden. Für einen verbesserten thermischen Schutz kann der Rückhaltefortsatz 18 eine
Isolationskammer 20 aufweisen. Beispielsweise kann der Abstandhalter 6 einen Hohlraum ausbilden, der zur Flammschutzbasis 17 hin offen ist. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann die Flammschutzbasis 17 zwischen der Kontaktstelle 5 und der Zellenaufnahme 8 des Abstandhalters 6 vorgesehen sein. Wie ebenfalls aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Abstandhalter 6 vom Zellenpol 3 beabstandet sein, um einerseits den ausreichenden Austritt von Heißgas zu ermöglichen und andererseits ein Ausweichen des Zellenpols 3 und damit einen Kurzschluss im Ausgasungsfall zu verhindern.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Trennen der elektrischen Verbindung zu einer Batteriezelle (1) im Ausgasungsfall, wobei der ausgasungsventilseitige Zellenpol (3) an einer Anschlussstelle (4) über einen, eine Schmelzsicherung ausbildenden Anschlussleiter (2) mit einer elektrischen Kontaktstelle (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Anschlussstelle (4) und der Kontaktstelle (5) ein im Ausgasungsfall die Anschlussstelle (4) von der Kontaktstelle (5) elektrisch isolierender und den Zellenpol (3) rückhaltender Abstandshalter (6) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (6) gemeinsam mit dem Anschlussleiter (2) einen sich zwischen der elektrischen Kontaktstelle (5) und dem ausgasungsventilseitigen Zellenpol (3) erstreckenden Ausgasungskanal (15) durchsetzt.
3. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussleiter (2) helixförmig um den Abstandshalter (6) verläuft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussleiter (2) als Doppelhelix ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (6) von der Kontaktstelle (5) aus in den vom Anschlussleiter (2) aufgespannten Zwischenraum (16) eingesetzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (6) im Normalbetrieb vom ausgasungsventilseitigen Zellenpol (3) beabstandet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (6) eine Flammschutzbasis (17) und einen von dieser Flammschutzbasis (17) in Richtung des ausgasungsventilseitigen Zellenpols (3) vorragenden Rückhaltefortsatz (18) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhaltefortsatz (18) eine Isolationskammer (20) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (5) eine Zellenaufnahme (8) für eine gegen eine Fügerichtung (F) anschließende Batteriezelle (9) bildet, wobei die Zellenaufnahme (8) mit dem
Anschlussleiter (2) in einen Grundkörper (10) eingesetzt und gegen die Fügerichtung (F) anschlagsbegrenzt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (10) Rastarme (12) zum umfangsseitigen Eingriff in eine Nut (13) der angrenzenden Batteriezelle (1) ausbildet.
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