EP4616468A1 - Batteriemodul mit wenigstens zwei batterieeinzelzellen - Google Patents

Batteriemodul mit wenigstens zwei batterieeinzelzellen

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EP4616468A1
EP4616468A1 EP23793336.1A EP23793336A EP4616468A1 EP 4616468 A1 EP4616468 A1 EP 4616468A1 EP 23793336 A EP23793336 A EP 23793336A EP 4616468 A1 EP4616468 A1 EP 4616468A1
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EP
European Patent Office
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battery module
battery cells
individual
cell
individual battery
Prior art date
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Pending
Application number
EP23793336.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sascha KOCH
Andreas Maier
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Daimler Truck Holding AG
Original Assignee
Daimler Truck AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Truck AG filed Critical Daimler Truck AG
Publication of EP4616468A1 publication Critical patent/EP4616468A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
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    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
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    • H02J7/70—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction

Definitions

  • Battery module with at least two individual battery cells
  • the invention relates to a battery module with at least two individual battery cells according to the type defined in the preamble of claim 1.
  • Battery modules with at least two individual battery cells are known from the prior art.
  • DE 102017 112 347 A1 describes such a battery module under the name battery device.
  • Prismatic individual battery cells are stacked in a stacking direction and connected to one another via cell connectors for charging and discharging.
  • monitoring electronics are provided for the battery, which is typically also referred to as CSE (Cell Supervision Electronics).
  • balancing resistors are typically located in the area of the cell monitoring electronics.
  • heat is generated in the area of the balancing resistors when they are used, i.e. when power or charge is consumed from the individual battery cells.
  • this problem is This is remedied by arranging the entire cell monitoring electronics in the battery module in such a way that they are connected to a heat sink in a heat-transfer manner. In practice, this is relatively complex because the cell monitoring electronics then become part of the battery module. Since these components are typically produced by different manufacturers, a considerable amount of additional assembly work is required during final assembly in order to connect the cell monitoring electronics with the balancing resistors in a heat-conducting manner to the cooling for the battery module.
  • the object of the present invention is to provide an improved battery module which avoids the disadvantages described.
  • poles of the individual battery cells are connected via cell connectors for charging and discharging the battery module.
  • at least one cell monitoring electronics is provided, as well as balancing resistors for adjusting the charge states of the individual battery cells.
  • a contacting unit is provided which contacts the cell connectors of all individual battery cells assigned to one of the cell monitoring electronics and connects them to the cell monitoring electronics.
  • the balancing resistors are not arranged in the area of the cell monitoring electronics, as is usual in the prior art, but in the area of the contacting unit.
  • This contacting unit which in principle already exists and only comprises electrical line elements, can now be ideally used to accommodate the balancing resistors.
  • the contacting unit has supply lines for supplying power to the cell monitoring electronics from the battery module.
  • the cell monitoring electronics therefore draw the power it needs for operation from the battery module it is monitoring.
  • the contacting unit has measuring lines to the individual cell connectors of the individual battery cells, with the compensating resistors being part of the respective measuring line. They are thus easily and efficiently integrated into the contacting unit.
  • the contacting unit has at least one temperature sensor.
  • a temperature sensor can be implemented as an NTC resistor, for example.
  • several such temperature sensors can be arranged distributed over the surface of the contacting unit in order to detect the temperature at several points on the battery module.
  • a particularly advantageous embodiment of the battery module according to the invention can also provide that the measuring lines, the supply lines and the temperature measuring lines are connected via the contacting unit to the cell monitoring electronics, which, as already mentioned above, are designed independently of the contacting unit.
  • This supplies the cell monitoring electronics with power and the required measured values so that they can ideally monitor the cells and control them accordingly, as is fundamentally known from the prior art.
  • the individual battery cells within the battery module according to the invention can be electrically connected in series via the cell connectors. Other connections are also conceivable in principle; in view of the simple and efficient construction of both the battery module and the cell monitoring electronics, it is particularly useful if the individual battery cells of a module are each connected in series.
  • the modules can then be connected in series or in parallel, or in blocks in series and then in parallel, or in blocks in parallel and then in series.
  • the number of balancing resistors is one greater than the number of individual battery cells, with two of the balancing resistors being connected to the edge cell connectors.
  • edge cell connectors in the sense of the description here are cell connectors which do not connect two poles within the module, but which would, for example, connect the adjacent cells of adjacent modules in the case of several modules positioned next to one another. In the series connection mentioned above, one of these edge cell connectors is therefore connected to the positive pole of one of the individual battery cells of the module, the other to the negative pole of another of the individual battery cells of the module.
  • the contact unit itself can be designed as a flexible printed circuit.
  • a printed circuit with a fixed circuit board would also be conceivable.
  • the design as a flexible printed circuit has decisive advantages, since thermal expansions occur repeatedly within the battery module and since the individual battery cells change their thickness slightly when charging and discharging. Due to this so-called breathing and the high temperature differences that can occur in such a battery module, flexible printed circuits are clearly preferable, since they offer greater flexibility and are able to compensate for potential expansions far better than circuits printed on conventional "hard” circuit boards.
  • the individual battery cells which can preferably but not necessarily be designed as stacked prismatic individual battery cells, are actively cooled.
  • Such an active Cooling the individual battery cells for example via cooling elements through which a liquid or gaseous medium flows, which are usually placed on one of the front sides of such a stack of prismatic individual battery cells or on one of the front sides of an arrangement of round cells, allows the desired temperature to be set during operation, which can include both cooling and heating at very low ambient temperatures and shortly after the battery module is started.
  • Such cooling is now of decisive advantage for the compensating resistors arranged in the area of the contact unit. Waste heat generated in this area can either help to heat up the battery when required or can be indirectly dissipated via the individual battery cells through their active cooling, thus effectively counteracting the risk of undesirable thermal influences from the compensating resistors.
  • Fig. 1 is a plan view of a section of a battery module in an embodiment according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation of a battery module according to the invention.
  • FIG. 1 shows a section of a battery module 1, which in the embodiment shown here is made up of six individual battery cells 2.1 to 2.6.
  • the individual battery cells or cells which are all referred to below with the reference symbol 2 without any additional information, are arranged mirrored to one another, so that the adjacent battery poles, marked here with + and -, are connected via cell connectors 3.
  • the two cell connectors marked 3' are edge cell connectors 3' in the battery module 1 or section of a battery module 1 shown here and are accordingly connected to adjacent cells 2 outside the area of the battery module 1 shown.
  • the illustrated section of the battery module 1 also comprises a contact unit designated 4, which is designed as a flexible printed circuit In the illustration in Figure 1, it comprises a contact 5 on the right, via which it can be connected to a cell monitoring electronics 6 visible in Figure 2.
  • the contact unit 4 also has two supply lines designated 7, which contact the respective edge cell connectors 3' and which serve to supply voltage to the cell monitoring electronics 6 via the contact 5.
  • the contact unit 4 also has measuring lines 8, which also connect the edge cell connectors 3' and the cell connectors 3 to the contact 5.
  • a compensating resistor 9.1 to 9.7 is integrated into each of these measuring lines 8, which can be used for charge equalization, the so-called cell balancing.
  • the arrangement on the contacting element 4 is of crucial advantage, since waste heat generated in the area of the balancing resistors 9.1 to 9.7 is dissipated into the individual battery cells 2.1 to 2.6 and does not reach the area of the cell monitoring electronics 6, where it would be far more damaging and difficult to dissipate. In the area of the individual battery cells 2, the heat is much easier to tolerate, since the individual battery cells 2 have a comparatively large thermal mass and are typically connected to an active cooling system for the operation of the battery module 1, i.e. for charging and discharging the same, for example a cooling plate arranged on a base area through which a cooling medium flows.
  • the waste heat of the balancing resistors 9.1 to 9.7 which are also described below with the reference number 9 when they are addressed together, can thus be dissipated indirectly via the battery cells 2.
  • the number of individual battery cells 2 monitored by one of the cell monitoring electronics 6 varies accordingly, for example depending on the type and manufacturer of the corresponding cell monitoring electronics.
  • two cell monitoring electronics 6 and, accordingly, two contact units 4 can be seen.
  • the individual battery cells 2 which are designated here with 2.1 to 2.n in one part of the battery module 1 and 2.n+1 to 2.m in the other part of the battery module 1, are shown and arranged in an area provided for the cells, which is outlined here with a dash-dotted line.
  • CELL Cell Connection Unit
  • CSE cell monitoring electronics 6

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (1) mit wenigstens zwei Batterieeinzelzellen (2), wobei Pole der Batterieeinzelzellen (2) zum Laden und Entladen über Zellverbinder (3, 3') verbunden sind, wobei wenigstens eine Zellüberwachungselektronik (6) sowie Ausgleichswiderstände (9) zum Anpassen der Ladezustände der Batterieeinzelzellen (2) vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße Batteriemodul (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktierungseinheit (4) vorgesehen ist, welche die Zellverbinder (3, 3') aller einer der Zellüberwachungselektroniken (6) zugeordneten Batterieeinzelzellen (2) kontaktiert und mit der Zellüberwachungselektronik (6) verbindet, wobei die Ausgleichswiderstände (9) auf der Kontaktierungseinheit (4) angeordnet sind.

Description

Batteriemodul mit wenigstens zwei Batterieeinzelzellen
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit wenigstens zwei Batterieeinzelzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Batteriemodule mit wenigstens zwei Batterieeinzelzellen sind soweit aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 102017 112 347 A1 ein derartiges Batteriemodul unter der Bezeichnung Batterievorrichtung. Dabei sind in einer Stapelrichtung prismatische Batterieeinzelzellen aufgestapelt und über Zellverbinder zum Laden und Entladen miteinander verbunden. Außerdem ist eine Überwachungselektronik für die Batterie vorgesehen, welche typischerweise auch als CSE (Cell Supervision Electronics) bezeichnet wird.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es ferner bekannt, Ausgleichswiderstände, sogenannte Balancing-Widerstände vorzusehen, um die Ladung der Batterieeinzelzellen eines Batteriemoduls untereinander angleichen zu können. Dafür wird eine Anpassung aller Batterieeinzelzellen an die Zelle mit dem geringsten Ladezustand vorgenommen, indem über die Balancing-Widerstände die Ladung entsprechend reduziert wird. Dies dient dazu, dass bei einem Entladen der Batterie, beispielsweise wenn Leistung zum Fahren eines Fahrzeugs aus der Batterie entnommen wird, einzelne Batterieeinzelzellen nicht zu tief entladen werden, weil aufgrund von noch vorhandener Leistung in den anderen Batterieeinzelzellen weiterhin Leistung entnommen wird.
Diese Balancing-Widerstände befinden sich typischerweise im Bereich dieser Zellüberwachungselektronik. Im Bereich der Ausgleichswiderstände entsteht bei ihrem Einsatz, also wenn Leistung bzw. Ladung aus den Batterieeinzelzellen verbraucht wird, jedoch Wärme. In der oben genannten DE 102017 112 347 A1 wird dieses Problem dadurch behoben, dass die gesamte Zellüberwachungselektronik so in dem Batteriemodul angeordnet wird, dass sie mit einem Kühlkörper wärmeübertragend verbunden ist. Dies ist in der Praxis vergleichsweise aufwändig, weil damit die Zellüberwachungselektronik Teil des Batteriemoduls wird. Da diese Bauteile typischerweise von verschiedenen Herstellern produziert werden, entsteht bei der Endmontage ein erheblicher zusätzlicher Montageaufwand, um die Zellüberwachungselektronik mit den Ausgleichswiderständen wärmeleitend mit der Kühlung für das Batteriemodul zu verbinden.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Batteriemodul anzugeben, welches die beschriebenen Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls ergeben sich dabei aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Batteriemodul ist es vorgesehen, dass, vergleichbar wie im Stand der Technik Pole der Batterieeinzelzellen zum Laden und Entladen des Batteriemoduls über Zellverbinder verbunden sind. Ferner ist wenigstens eine Zellüberwachungselektronik vorgesehen ebenso wie Ausgleichwiderstände zum Anpassen der Ladezustände der Batterieeinzelzellen. Erfindungsgemäß ist es nun so, dass eine Kontaktierungseinheit vorgesehen ist, welche die Zellverbinder aller einer der Zellüberwachungselektroniken zugeordneten Batterieeinzelzellen kontaktiert und mit der Zellüberwachungselektronik verbindet. Die Ausgleichswiderstände sind dabei nicht, wie es im Stand der Technik üblich ist, im Bereich der Zellüberwachungselektronik angeordnet, sondern im Bereich der Kontaktierungseinheit. Diese Kontaktierungseinheit, welche prinzipiell auch bisher bereits existiert und lediglich elektrische Leitungselemente umfasst, kann also nun ideal genutzt werden, um die Ausgleichswiderstände mit aufzunehmen. Diese sind damit von der vergleichsweise temperaturempfindlichen Zellüberwachungselektronik ausreichend weit entfernt und stehen dafür in sehr engem thermischen Kontakt mit den Batterieeinzelzellen. Diese haben eine vergleichsweise große thermische Masse, sodass sie hinsichtlich der von den Ausgleichswiderständen erzeugten Wärme relativ unempfindlich sind. Typischerweise sind die Batterieeinzelzelle, insbesondere bei einer Ausgestaltung aus Lithium-Ionen-Zellen, ohnehin aktiv gekühlt, sodass die Ausgleichswiderstände mittelbar von der Kühlung der Batterieeinzelzellen profitieren können. Die Zellüberwachungselektronik selbst kann dann mit der Kontaktierungseinheit elektrisch verbunden werden, wobei diese unabhängig von der Kontaktierungseinheit bleibt und damit einfach und effizient beispielsweise seitlich, oberhalb oder an anderer beliebiger Stelle zu dem Batteriemodul positioniert werden kann.
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es nun ferner vorgesehen sein, dass die Kontaktierungseinheit Versorgungleitungen zur Stromversorgung der Zellüberwachungselektronik aus dem Batteriemodul aufweist. Die Zellüberwachungselektronik bezieht ihre zum Betrieb notwendige Leistung also aus demjenigen Batteriemodul, welches sie überwacht.
Wie bereits angedeutet kann es gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung ferner vorgesehen sein, dass die Kontaktierungseinheit Messleitungen zu den einzelnen Zellverbindern der Batterieeinzelzellen aufweist, wobei die Ausgleichswiderstände Teil der jeweiligen Messleitung sind. Sie sind damit einfach und effizient in die Kontaktierungseinheit eingebunden.
Eine weitere außerordentlich günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es nun ferner vorsehen, dass die Kontaktierungseinheit wenigstens einen Temperatursensor aufweist. Ein solcher Temperatursensor kann gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung beispielsweise als NTC-Widerstand realisiert werden. Vorzugsweise können mehrere derartige Temperatursensoren über die Fläche der Kontaktierungseinheit verteilt angeordnet werden, um so an mehreren Stellen des Batteriemoduls die Temperatur zu erfassen.
Eine besonders günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls kann es darüber hinaus vorsehen, dass die Messleitungen, die Versorgungsleitungen und die Temperaturmessleitungen über die Kontaktierungseinheit mit der, wie oben bereits angesprochen, unabhängig von der Kontaktierungseinheit ausgebildeten Zellüberwachungselektronik verbunden sind. Hierdurch wird die Zellüberwachungselektronik mit Leistung und den benötigten Messwerten versorgt, sodass diese die Zellen ideal überwachen und entsprechend steuern kann, wie dies grundlegend aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Batterieeinzelzellen innerhalb des Batteriemoduls gemäß der Erfindung können dabei über die Zellverbinder elektrisch in Reihe verschaltet sein. Auch andere Verschaltungen sind prinzipiell denkbar, im Hinblick auf den einfachen und effizienten Aufbau sowohl des Batteriemoduls als auch der Zellüberwachungselektronik ist es besonders sinnvoll, wenn die Batterieeinzelzellen eines Moduls jeweils in Reihe verschaltet sind. Die Module können dann ihrerseits in Reihe oder parallel bzw. in Blöcken in Reihe und dann parallel oder auch in Blöcken parallel und dann in Reihe miteinander verschaltet werden.
Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung sieht es nun ferner vor, dass die Zahl der Ausgleichswiderstände um eins größer als die Zahl der Batterieeinzelzellen ist, wobei zwei der Ausgleichswiderstände mit den randseitigen Zellverbindern verbunden sind. Solche randseitigen Zellverbinder im Sinne des hier vorliegenden Beschreibung sind dabei Zellverbinder, welche innerhalb des Moduls keine zwei Pole verbinden, sondern welche beispielsweise bei mehreren aneinander positionierten Modulen die benachbarten Zellen von benachbarten Modulen verbinden würden. Bei der oben angesprochenen Reihenschaltung ist also einer dieser randseitigen Zellverbinder mit dem positiven Pol einer der Batterieeinzelzellen des Moduls verbunden, der andere mit dem negativen Pol einer anderen der Batterieeinzelzellen des Moduls.
Die Kontaktierungseinheit selbst kann gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls als flexibler gedruckter Schaltkreis ausgebildet sein. Prinzipiell wäre auch ein gedruckter Schaltkreis mit einer festen Platine denkbar. Die Ausgestaltung als flexibler gedruckter Schaltkreis hat jedoch entscheidende Vorteile, da es innerhalb des Batteriemoduls immer wieder zu thermischen Ausdehnungen kommt und da die Batterieeinzelzellen beim Laden und Entladen ihre Dicke geringfügig ändern. Durch dieses soganennte Atmen und die hohen Temperaturunterschiede, welche in einem solchen Batteriemodul auftreten können, sind flexible gedruckte Schaltkreise eindeutig zu bevorzugen, da diese eine höhere Flexibilität mit sich bringen und in der Lage sind, potenzielle Ausdehnungen weitaus besser auszugleichen als auf herkömmliche "harte" Platinen gedruckte Schaltkreise.
Wie bereits oben erwähnt kann es gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls ferner vorgesehen sein, dass die Batterieeinzelzellen, welche vorzugsweise aber nicht zwingend als aufgestapelte prismatische Batterieeinzelzellen ausgebildet sein können, aktiv gekühlt sind. Eine solche aktive Kühlung der Batterieeinzelzellen beispielsweise über von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchströmte Kühlelemente, welche meist auf einer der Stirnseiten eines solchen Stapels von prismatischen Batterieeinzelzellen oder an einer der Stirnseiten einer Anordnung von Rundzellen platziert werden, erlaubt das Einstellen der gewünschten Temperatur im Betrieb, was sowohl eine Kühlung als auch eine Erwärmung bei sehr niedrigen Umgebungstemperaturen und kurz nach dem Start des Batteriemoduls beinhalten kann. Eine solche Kühlung ist nun von entscheidendem Vorteil für die im Bereich der Kontaktierungseinheit angeordneten Ausgleichswiderstände. In ihrem Bereich entstehende Abwärme kann so entweder zum Aufheizen der Batterie bei Bedarf beitragen oder kann über die Batterieeinzelzellen mittelbar durch deren aktive Kühlung mit abgeführt werden, sodass der Gefahr einer unerwünschten thermischen Beeinflussung durch die Ausgleichswiderstände effizient entgegengewirkt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Batteriemoduls in einer Ausgestaltung gemäß der Erfindung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß der Erfindung.
In der Darstellung der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einem Batteriemodul 1 zu erkennen, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel aus sechs Batterieeinzelzellen 2.1 bis 2.6 aufgebaut ist. Die Batterieeinzelzellen oder Zellen, welche alle gemeinsam nachfolgend mit dem Bezugszeichen 2 ohne Zusatz bezeichnet werden, sind jeweils gespiegelt zueinander angeordnet, sodass über Zellverbinder 3 die jeweils benachbarten hier mit + und - gekennzeichneten Batteriepole verbunden werden. Die zwei mit 3' bezeichneten Zellverbinder sind in dem hier dargestellten Batteriemodul 1 oder Ausschnitt eines Batteriemoduls 1 randseitige Zellverbinder 3‘ und werden dementsprechend mit benachbarten Zellen 2 außerhalb des dargestellten Bereichs des Batteriemoduls 1 verbunden.
Der dargestellte Abschnitt des Batteriemoduls 1 umfasst außerdem eine mit 4 bezeichnete Kontaktierungseinheit, welche als flexibler gedruckter Schaltkreis ausgebildet ist. Sie umfasst in der Darstellung der Figur 1 rechts eine Kontaktierung 5, über welche sie mit einer in Figur 2 erkennbaren Zellüberwachungselektronik 6 verbunden werden kann. Die Kontaktierungseinheit 4 weist außerdem zwei mit 7 bezeichnete Versorgungsleitungen auf, welche die jeweils randseitigen Zellverbinder 3‘ kontaktieren, und welche zur Spannungsversorgung der Zellüberwachungselektronik 6 über die Kontaktierung 5 dienen. Die Kontaktierungseinheit 4 weist außerdem Messleitungen 8 auf, welche die randseitigen Zellverbinder 3' und die Zellverbinder 3 ebenfalls mit der Kontaktierung 5 verbinden. In diese Messleitungen 8 ist nun jeweils ein Ausgleichswiderstand 9.1 bis 9.7 integriert, welcher zum Ladungsausgleich, dem sogenannten Cell Balancing genutzt werden kann. Die Anordnung auf dem Kontaktierungselement 4 ist dabei von entscheidendem Vorteil, da im Bereich der Ausgleichswiderstände 9.1 bis 9.7 anfallende Abwärme in die Batterieeinzelzellen 2.1 bis 2.6 abgeführt wird und nicht in den Bereich der Zellüberwachungselektronik 6 gelangt, so sie weitaus schädlicher und schwieriger abzuführen wäre. Im Bereich der Batterieeinzelzellen 2 lässt sich die Wärme sehr viel leichter tolerieren, da die Batterieeinzelzellen 2 eine vergleichsweise große thermische Masse haben und typischerweise für den Betrieb des Batteriemoduls 1, also zum Laden und Entladen desselben ohnehin an eine aktive Kühlung, beispielsweise an einem Bodenbereich angeordnete von einem Kühlmedium durchströmte Kühlplatte angeschlossen sind. Die Abwärme der Ausgleichswiderstände 9.1 bis 9.7, welche nachfolgend wenn sie gemeinsam adressiert sind, auch lediglich mit dem Bezugszeichen 9 beschrieben werden, lässt sich damit mittelbar über die Batteriezellen 2 abführen.
Typischerweise ist es nun so, dass die Anzahl der von einer der Zellüberwachungselektroniken 6 überwachten Batterieeinzelzellen 2 entsprechend variiert, beispielsweise je nach Bautyp und Hersteller der entsprechenden Zellüberwachungselektronik. In der Darstellung der Figur 2 sind daher zwei Zellüberwachungselektroniken 6 und dementsprechend zwei Kontaktierungseinheiten 4 zu erkennen. Innerhalb des in Figur 2 angedeuteten Batteriemoduls 1 sind dabei die Batterieeinzelzellen 2, welche hier mit 2.1 bis 2.n in dem einen Teil des Batteriemoduls 1 und 2.n+1 bis 2.m in dem anderen Teil des Batteriemoduls 1 bezeichnet sind, sind dabei in einem für die Zellen vorgesehenen Bereich, welcher hier strichpunktiert umrandet ist, dargestellt und angeordnet. Ganz oben befindet sich in der Darstellung der Figur 2 in dem Batteriemodul 1 dementsprechend ein nicht umrandeter Bereich, in welchem die Zellüberwachungselektroniken 6, hier zwei Stück, eine je Teil des Batteriemoduls 1 entsprechend angeordnet sind. Dazwischen als Verbindungsglieder zwischen den Batterieeinzelzellen 2 einerseits und den Zellüberwachungselektroniken 6 andererseits befinden sich die Kontaktierungseinheiten 4, hier zwei Stück, eine je Teil des Batteriemoduls 1. Auf diesem sind wiederum die Versorgungsleitungen 7 sowie die Messleitungen 8 zu erkennen. Daneben sind Ausgleichswiderstände 9.1 bis 9.n in dem einen Teil und 9.n+1 bis 9.m in dem anderen Teil eingezeichnet. Dies entspricht soweit dem auch in Figur 1 in einer realen Draufsicht dargestellten Aufbau. Zusätzlich, und dies ist in der Darstellung der Figur 1 nicht zu erkennen, sind nun in jeder der Kontaktierungseinheiten 4 jeweils drei Temperatursensoren 10, vorzugsweise in Form von NTC-Widerständen, zu erkennen, welche über Temperaturmessleitungen 11 mit der jeweiligen Zellüberwachungselektronik 6 verbunden sind.
Die Aufteilung in dem strichpunktiert umrandeten Bereich der Zellen 2 (ZELLE), dem gestrichelt umrandeten Bereich der Kontaktierungseinheiten, welche auch als CCU (Cell Connection Unit) bezeichnet werden, sowie der Zellüberwachungselektroniken 6 (CSE) ermöglicht einen sehr effizienten Aufbau. Durch die Integration der Ausgleichswiderstände 9 in den Bereich der CCU und damit auf die Kontaktierungseinheiten 4 lassen sich diese einfach und effizient anordnen und potenziell entstehende Abwärme kann sehr einfach abgeführt werden.
ERSATZBLATT (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche Batteriemodul (1) mit wenigstens zwei Batterieeinzelzellen (2), wobei Pole der Batterieeinzelzellen (2) zum Laden und Entladen über Zellverbinder (3, 3') verbunden sind, wobei wenigstens eine Zellüberwachungselektronik (6) sowie Ausgleichswiderstände (9) zum Anpassen der Ladezustände der Batterieeinzelzellen (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktierungseinheit (4) vorgesehen ist, welche die Zellverbinder (3, 3') aller einer der Zellüberwachungselektroniken (6) zugeordneten Batterieeinzelzellen (2) kontaktiert und mit der Zellüberwachungselektronik (6) verbindet, wobei die Ausgleichswiderstände (9) auf der Kontaktierungseinheit (4) angeordnet sind. Batteriemodul (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheit (4) Versorgungsleitungen (7) zur Stromversorgung der Zellüberwachungselektronik (6) aufweist. Batteriemodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheit (4) Messleitungen (8) zu den einzelnen Zellverbindern (3, 3') aufweist, wobei die Ausgleichswiderstände Teil der jeweiligen Messleitung sind. Batteriemodul (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheit (4) wenigstens einen Temperatursensor (10) aufweist. Batteriemodul (1) nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messleitungen (8), die Versorgungsleitungen (7) und Temperaturmessleitungen (11) über die Kontaktierungseinheit (4) mit der unabhängig von der Kontaktierungseinheit (4) ausgebildeten Zellüberwachungselektronik (6) verbunden sind. Batteriemodul (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursensoren als NTC-Widerstände (10) ausgebildet sind. Batteriemodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) innerhalb des Batteriemoduls (1) über die Zellverbinder (3, 3') elektrisch in Reihe verschaltet sind. Batteriemodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Ausgleichswiderstände (9) um eins größer als die Zahl der Batterieeinzelzellen (2) ist, wobei zwei der Ausgleichswiderstände mit randseitigen Zellverbindern (3') verbunden sind. Batteriemodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheit (4) als flexibler gedruckter Schaltkreis ausgebildet ist. Batteriemodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) in wärmeleitender Verbindung mit einer aktiven Kühleinrichtung ausgebildet sind.
EP23793336.1A 2022-11-08 2023-10-18 Batteriemodul mit wenigstens zwei batterieeinzelzellen Pending EP4616468A1 (de)

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