EP4659303A1

EP4659303A1 - Zellkontaktiereinheit

Info

Publication number: EP4659303A1
Application number: EP24705057.8A
Authority: EP
Inventors: Jonathan Markert; Fernando Perez Lazcano; Markus Rau; Toralf SEIDEL
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2023-02-07
Filing date: 2024-02-06
Publication date: 2025-12-10
Also published as: WO2024165544A1

Abstract

Gemäß der Erfindung ist eine Zellkontaktiereinheit (6) für eine Batterie mit mehreren Zellen vorgesehen, wobei im montierten Zustand benachbarte Zellen über Zellverbinder (8) elektrisch miteinander verbunden sind und ein Sensor-Kabelsatz (12) vorgesehen ist, welcher zumindest eine Sensorleitung (14) aufweist, die für eine Messung der Zellspannung elektrisch und gegen Überstrom gesichert mit der Zelle verbunden ist, wobei die Sensorleitung (14) über einen Bonddraht (64) und durch ein Bonding mit einem Spannungs-Abgriffspunkt elektrisch verbunden ist.

Description

Beschreibung

Zellkontaktiereinheit

Die Erfindung betrifft eine Zellkontaktiereinheit für eine Batterie mit mehreren Zellen.

Eine Zellkontaktiereinheit dient zur elektrischen Verbindung mehrerer Zellen einer Batterie. Dabei werden die Zellen je nach Bedarf seriell und / oder parallel miteinander verschaltet, sodass die Batterie eine bestimmte Spannung und einen bestimmten Strom bereitstellt. Mehrere Zellen sind aneinander gereiht und bilden einen Zellstapel aus. Die Zellen des Zellstapels bilden dabei beispielsweise jeweils ein Modul der Batterie. Bei entsprechend großen Batterien, z.B. für ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb (E-Fahrzeug), sind entsprechend viele Zellen nötig und die Batterie ist entsprechend groß. Beispielsweise weist die Batterie eine Breite und eine Länge im Bereich von 0,5 m bis 2 m auf, sodass entsprechend eine Kontaktierung der Zellen über eine größere Strecke nötig ist.

Eine solche Zellkontaktiereinheit weist üblicherweise einen Trägerrahmen auf, in welchem einzelne Zellverbinder jeweils in einer Halteaufnahme aufgenommen und gehalten sind. Über einen Zellverbinder erfolgt jeweils eine elektrische Verbindung der Zellpole von benachbarten Zellen. Bei der Montage wird der Trägerrahmen auf einen Stapel von aneinandergereihten Zellen angebracht und die einzelnen Zellverbinder werden elektrisch mit jeweils einem Zellpol einer jeweiligen Zelle kontaktiert. Dies erfolgt in der Regel durch Laserschweißen. Ein jeweiliger Trägerrahmen ist häufig so groß wie der Zellstapel. Aufgrund der Größe können Toleranzprobleme für weit auseinanderliegende Halteaufnahmen auftreten. Für unterschiedliche Stapelgrößen sind zudem unterschiedliche Trägerrahmen erforderlich, was zu einem hohen Aufwand bei der Herstellung und auch der Logistik führt. Aufgrund der teilweise sehr hohen Spannungen von typischerweise mehreren 100 V, speziell bei Traktionsbatterien für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, müssen zusätzlich Vorkehrungen für einen Berührungsschutz getroffen werden.

Speziell bei derartigen Hochvolt-Batterien ist üblicherweise ein sogenanntes Batteriemanagementsystem vorgesehen, welches unter anderem auch für eine Zustandsüberwachung der Batterie und der einzelnen Zellen ausgebildet ist. Hierzu ist in der Regel erforderlich, dass Sensorleitungen beispielsweise für Temperatur- Druck- oder Spannungsmessungen zu den einzelnen Zellen oder zumindest zu Teilbereichen der Batterie geführt werden. Hierzu ist häufig ein Sensor-Kabelsatz vorgesehen.

Insgesamt ist die Bereitstellung einer derartigen Zellkontaktiereinheit komplex und mit einem hohen Aufwand verbunden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zellkontaktiereinheit anzugeben, bei der die Herstellung und vorzugsweise auch die Handhabung vereinfacht ist und / oder ein zuverlässiger Betrieb sichergestellt ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Zellkontaktiereinheit für eine Batterie mit mehreren Zellen, wobei benachbarte Zellen über Zellverbinder elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Zellkontaktiereinheit einen Sensor-Kabelsatz mit zumindest einer Sensorleitung aufweist, die für eine Messung der Zellspannung elektrisch und gegen Überstrom gesichert mit der Zelle verbunden ist. Die Sensorleitung ist dabei mittels eines Bonddrahtes und durch Bonding mit einem Abgriffspunkt für die Zellspannung (Potentialabgriff) elektrisch verbunden.

Bei dem Bonddraht handelt es sich insbesondere um einen blanken Metalldraht, welcher unmittelbar mit dem Abgriffspunkt elektrisch durch das an sich bekannte Bonden verbunden ist. Durch das direkte Bonden ist daher kein separates Anschlusselement zum Anschließen der Sensorleitung am Abgriffspunkt für die Spannungsmessung erforderlich. Eine solche Spannungsmessung ist üblicherweise für jede Zelle einer Batterie insbesondere im Rahmen einer Batterieüberwachung und des Batteriemanagementsystems gefordert. Durch den Spannungsabgriff wird allgemein die Zellspannung erfasst.

Die verschiedenen Zellverbinder sind allgemein innerhalb zumindest eines Halters gehalten. Gemäß einer Ausführungsvariante sind mehrere Zellverbinder und insbesondere alle in einer Reihe angeordneten Zellverbinder gemeinsam innerhalb eines Halters gehalten. Dieser weist hierzu eine Vielzahl von Aufnahmen für die einzelnen Zellverbinder auf. Alternativ hierzu ist ein modularer Aufbau der Zellkontaktiereinheit vorgesehen, bei dem mehrere individuelle Halter, die vorzugsweise jeweils genau einen Zellverbinder aufnehmen, aneinandergereiht sind. Der bzw. die Halter bestehen jeweils aus Isoliermaterial und sind insbesondere als Kunststoffspritzgussteile ausgebildet.

In bevorzugter Ausgestaltung bildet der Bonddraht selbst eine Überstrom-Siche- rung mit einem vorgegebenen Sicherungsnennwert aus. Der Bonddraht ist daher als Sicherungselement, insbesondere als ein Schmelz-Sicherungsdraht ausgebildet. Es ist daher keine separate Sicherung erforderlich und auf eine solche wird verzichtet.

Der Sicherungsnennwert wird durch die Eigenschaften des Bonddrahtes definiert eingestellt. Speziell werden die geometrischen Eigenschaften, also die Länge und/oder die Querschnittsfläche geeignet eingestellt.

Bevorzugt weist der Bonddraht einen Sicherungsnennwert im Bereich von 250 mA bis 5 A und insbesondere im Bereich von 750 mA bis 1 ,5 A auf.

Der Bonddraht besteht dabei insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Insbesondere besteht er aus Silizium-Aluminium Legierung mit einem Silizium-Anteil von beispielsweise 1 %. Sein Durchmesser liegt beispielsweise im Bereich zwischen 25 pm bis 150 pm und insbesondere im Bereich von 50 pm bis 100 pm.

Seine Länge liegt vorzugsweise im Bereich von 10 mm bis 30 mm und insbesondere bei 15 mm.

Der Bonddraht ist dabei mit seinem einen Ende direkt mit einem jeweiligen Zellverbinder kontaktiert. Da der Zellverbinder unmittelbar am Zellpol der Zelle elektrisch kontaktierend anliegt, ist durch den Zellverbinder ein Spannungs-Abgriffspunkt definiert.

Bevorzugt ist der Bonddraht mit seinem anderen Ende an einem Kontaktelement, insbesondere einem Crimpkontakt angeschlossen. Bevorzugt ist er an diesem ebenfalls durch Bonden angeschlossen. Am Kontaktelement selbst ist wiederum die Sensorleitung insbesondere durch Crimpen angeschlossen. Der Bonddraht ist daher vorzugsweise mit beiden Enden durch Bonden elektrisch kontaktiert.

Insgesamt ist hierdurch eine einfache Montage und ein einfacher Anschluss der Sensorleitung mit integrierter, durch den Bonddraht ausgebildeten Sicherung ermöglicht. Der Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, dass keine separaten Sicherungselemente, keine Leiterplatten mit Sicherungselementen usw. erforderlich und vorgesehen sind. Insgesamt ist die Spannungsmessung daher sehr einfach, kompakt und kostengünstig gehalten. Es werden herkömmliche Bauteile, insbesondere herkömmliche Crimpkontakte verwendet. Insbesondere können und werden lediglich sogenannte SMD-Bauteile verwendet, wie sie aus der Leiterplatten Bestückung bekannt sind und die einfach und automatisiert montiert werden können.

Gemäß einem weiteren, eigenständig erfinderischen Aspekt, der jedoch auch mit dem zuvor beschriebenen Aspekt und ein oder mehreren der zuvor beschriebenen Merkmale kombinierbar ist, ist eine Zellkontaktiereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgesehen. Bei dieser ist gemäß einer ersten Alternative vorgesehen, dass mehrere Zellverbinder eine Gruppe bilden und mehrere Gruppen aneinandergereiht sind. Der Sensor-Kabelsatz ist modular aufgebaut und an Trennstellen in Teilstücke unterteilt. Jede Gruppe weist dabei ein Teilstück des Sensor-Kabelsatzes auf und die Teilstücke von aneinander angrenzenden Gruppen sind an den Trennstellen miteinander elektrisch verbunden. Die Verbindung der Teilstücke erfolgt insbesondere erst beim Zusammenbau der jeweiligen Zellkontaktiereinheit und nicht im Rahmen einer Vorkonfektionierung.

Hierzu sind insbesondere Verbindungselemente, nachfolgend kurz als Verbinder bezeichnet, angeordnet, über die vorzugsweise einzelweise jeweils eine durch eine jeweilige Trennstelle unterbrochene Sensorleitung wieder elektrisch verbunden ist. Innerhalb einer Gruppe sind die Sensorleitungen nicht unterbrochen. Eine Gruppe besteht dabei vorzugsweise aus 2 bis 8 und vorzugsweise aus 2 bis 6 Zellverbinder.

Durch diese Maßnahme wird ein modularer Aufbau erreicht und insbesondere wird ein nachfolgend noch im Detail beschriebener modulare Gedanke weiter geführt und auf den Sensor-Kabelsatz übertragen. Der Kabelsatz ist daher insgesamt durch eine Vielzahl von miteinander durch Verbinder zusammengesetzte Grup- pen-Teilstücken gebildet. Hierdurch ist eine besonders einfache Skalierbarkeit für unterschiedliche Anwendungsfälle und Ausgestaltungen der Zellkontaktiereinheit ermöglicht. Bei bisherigen Sensor-Kabelsätzen musste dieser für jeden Typ einer Zellkontaktiereinheit spezifisch vorkonfiguriert werden. Mit dem modularen Aufbau des Sensor-Kabelsatzes können quasi beliebige Zellkontaktiereinheiten mit unterschiedlichem Design modular aufgebaut werden. Dies vereinfacht die Montage, erhöht die Flexibilität und reduziert die Kosten.

Gemäß einer zweiten Alternative ist vorgesehen, dass der Sensor-Kabelsatz zumindest eine Flachleitung mit einzelnen Leitersträngen aufweist, wobei die Flachleitung entlang der Zellverbinder läuft und ein jeweiliger Leiterstrang jeweils zumindest einen Abschnitt einer jeweiligen Sensorleitung ausbildet.

Durch die Verwendung einer Flachleitung anstelle eines üblichen Sensor-Kabel- satz bestehend aus einer Vielzahl von einzelnen Rundleitungen/Mantelleitungen wird zum einen ein besonders flacher Aufbau erreicht sowie insgesamt ein kompaktes Design. Eine derartige Flachleitung eignet sich darüber hinaus insbesondere in Verbindung mit der zuvor beschriebenen ersten Alternative mit dem modularen Aufbau. Die einzelnen modularen Teilstücke des Kabelsatzes sind daher vorzugsweise jeweils durch Teilstücke der Flachleitung gebildet. Diese ist daher in Längsrichtung betrachtet in mehrere Teilstücke unterteilt, wobei jeder Gruppe ein Teilstück der Flachleitung zugeordnet ist.

Hervorzuheben ist, dass zumindest ein Teil der Sensorleitungen und damit auch der Leiterstränge über ein oder mehrere der Trennstellen quasi hindurchgeschleift wird. So werden beispielsweise die zum Anschluss einer Gruppe erforderlichen Sensorleitungen, die in Längsrichtung betrachtet eine letzte Anschlussgruppe bildet, über sämtliche vorhergehende Trennstellen und Gruppen hindurchgeschleift. Am Beginn dieses modular aufgebauten Kabelsatzes werden vorzugsweise alle Sensorleitungen/Leiterstränge über einen gemeinsamen Kabelsatz-Stecker angeschlossen und beispielsweise mit einem Batteriemanagementsystem verbunden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind mehrere voneinander getrennte Flachleitungen bzw. Teilstücke der Flachleitungen nebeneinander angeordnet. Jede der Flachleitungen weist dabei mehrere Leiterstränge auf. Zu Beginn weist der Kabelsatz dabei vorzugsweise so viele Flachleitungen auf, dass die Gesamtzahl der Leiterstränge ausreicht, um alle Gruppen in geeigneter Weise elektrisch zu kontaktieren.

Die Anzahl der nebeneinander angeordneten Flachleitungen reduziert sich in Längsrichtung vorzugsweise sukzessive. Die einzelnen Leiterstränge werden vorzugsweise jeweils nur bis zu der jeweiligen Gruppe durchgeschleift, an der sie kontaktiert sind. Durch diese Ausgestaltung ist der gesamte Kabelsatz daher insofern auch gestuft ausgebildet, als dass in Längsrichtung die Anzahl der Flachleitungen reduziert wird. Unter „nebeneinander angeordnet“ wird vorliegend verstanden, dass die Flachleitungen mit ihren Flachseiten nebeneinander oder mit ihren Flachseiten übereinander angeordnet sind.

Beispielsweise weist eine jeweilige Flachleitung eine Anzahl von 2-6 und vorzugsweise von 4 Leitersträngen auf.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Flachleitung als ein (biege) flexibles Flachbandkabel ausgebildet. Bei diesem sind die einzelnen Leiterstränge beispielsweise als insbesondere blanke Drähte (massiver Draht oder Litzendraht) parallel nebeneinander (innerhalb einer Lage) in einem gemeinsamen Isoliermantel und durch diesen zueinander isoliert angeordnet. Bei dem Flachbandkabel kann es sich um ein extrudiertes oder auch um ein laminiertes Kabel handeln.

Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit eine gedruckte Folienleitung (z.B. FPC: flexibel printed circuit) einzusetzen. Das flexible Flachbandkabel bietet jedoch insbesondere im Hinblick auf den modularen Aufbau und der Konfektionierung Vorteile.

Im Hinblick auf die elektrische Verbindung der einzelnen Leiterstränge, beispielsweise untereinander über die Trennstellen hinweg oder auch zu weiteren Komponenten, werden die bereits erwähnten Verbinder eingesetzt. Diese weisen dabei vorzugsweise unterschiedliche Funktionen und/oder unterschiedliche Ausgestaltungen auf. Insbesondere werden Verbinder eingesetzt, für ein oder mehrere und insbesondere alle der folgenden elektrischen Verbindungen:

Für die Verbindung der Leiterstränge untereinander zwischen zwei Teilstücken werden Verbinder eingesetzt, die vorzugsweise jeweils individuell gegenüberliegende Leiterstränge der beiden Teilstücke miteinander verbinden und dadurch die Trennstelle überbrücken. Hierzu sind vorzugsweise als Stoßverbinder bezeichnete Verbinder eingesetzt. Diese sind insbesondere lang gestreckt ausgebildet und weisen an ihren gegenüberliegenden Endbereichen jeweils ein Anschlussterminal insbesondere in Form eines Crimpterminals auf. Weiterhin sind Verbinder zur Verbindung zwischen der Flachleitung und einem daran angeschlossenen Stecker vorgesehen. Über diesen Stecker erfolgt insbesondere der Anschluss an eine mehradrige Anschlussleitung, die beispielsweise zum Batteriemanagementsystem führt. Diese Verbinder liegen bevorzugt direkt in einem Steckergehäuse ein und sind damit für eine Direktverbindung des Steckers mit der Flachleitung ausgebildet. Für jeden Leitungsstrang ist dabei jeweils genau ein Verbinder ausgebildet. Dieser ist beispielsweise an seinem einen Ende mit einem Crimpterminal zum Anschluss an den Leiterstrang und an der anderen Seite mit einem Steckterminal (Buchse oder Steckerstift) versehen, welches einen Steckkontakt des Steckers bildet.

Alternativ zu einer solchen Direktkontaktierung wird ein solcher Stecker mittelbar über einzelne Verbindungsleitungen, die bevorzugt als Rundleiter ausgebildet sind, angeschlossen. Hierzu sind die Verbinder bevorzugt als doppelseitige Verbinder ausgebildet, die mit ihrem einen Ende einen jeweiligen Leiterstrang und mit ihrem anderen Ende eine jeweilige Verbindungsleitung kontaktieren. Die beiden Enden sind dabei vorzugsweise jeweils als geeignete Crimpterminals unterschiedlichen Typs ausgebildet.

Ein weiterer Verbindertyp ist für eine Verbindung zwischen einem jeweiligen Leiterstrang und einem der Zellverbinder und/oder mit einem Sensor vorgesehen. Ein derartiger Verbindertyp weist vorzugsweise zur elektrischen Kontaktierung des Zellverbinders und/oder des Sensors eine Schweißlasche auf, sodass der Verbinder mit seinem einen Ende am Sensor bzw. am Zellverbinder durch Schweißen (insbesondere Ultraschallschweißen) elektrisch kontaktiert ist. Das andere Ende ist wiederum vorzugsweise als ein Crimpterminal ausgebildet, mit dem ein jeweiliger Leiterstrang elektrisch kontaktiert wird.

Allgemein ist in bevorzugter Ausgestaltung für die Kontaktierung eines jeweiligen Leiterstrangs vorgesehen, dass ein jeweiliger Verbinder ein Crimpterminal aufweist. Bei der Verbindung der Leiterstränge über eine Trennstelle hinweg weist der Verbinder entsprechend zwei Crimpterminals auf. Um bei der Montage den Anschluss der Verbinder zu vereinfachen, ist in zweckdienlicher Ausgestaltung unterhalb eines jeweiligen Verbinders, speziell zumindest im Bereich eines Crimpterminals, eine Aussparung ausgebildet, sodass der Verbinder / das Crimpterminal für ein Montagewerkzeug, insbesondere ein Crimp- werkzeug zugänglich ist, welches zur Befestigung und zum elektrischen Anschluss des Verbinders ausgebildet ist.

In bevorzugter Ausgestaltung sind die Zellverbinder einer Gruppe von einem gemeinsamen Halterahmen gehalten. Die mehreren Halterahmen sind bei der montierten Zellkontaktiereinheit insbesondere seriell aneinander angereiht. Bevorzugt ist die zuvor erwähnte Aussparung direkt am Halterahmen ausgebildet, sodass die Zugänglichkeit für das Crimp Werkzeug gewährleistet ist. Da die Halterahmen zugleich die Trennstellen für die unterschiedlichen Teilstücke des modularen Kabelsatzes bilden, sind diese Aussparungen insbesondere an den Randseiten ausgebildet, an denen die Halterahmen aneinander anliegen.

Allgemein sind üblicherweise bei einem jeweiligen Halterahmen mehrere Aussparungen vorgesehen, die an den Positionen platziert sind, an denen ein jeweiliges Crimpterminal erforderlich und vorgesehen ist. Die Aussparungen sind allgemein insbesondere an einer Unterseite, also an einer der Flachleitung gegenüberliegenden Seite des Halterahmen angeordnet. Die Flachleitung liegt allgemein auf einer Oberseite auf.

Im Hinblick auf eine möglichst einfache Kontaktierung ist weiterhin vorgesehen, dass der Verbinder, insbesondere das Crimpterminal, ohne Abisolierung des jeweiligen Leitungsstrangs mit diesem elektrisch kontaktiert ist. Das Crimpterminal und insbesondere (scharfkantige) Crimpflanken werden daher durch die Isolierung hindurchgepresst und kontaktieren und klemmen (crimpen) den jeweiligen Leiterstrang.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch eine modulare Zellkontaktiereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Dieser modulare Aspekt ist ein eigenständiger erfinderischer Aspekt, ist jedoch auch mit ein oder mehreren der zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale kombinierbar. Die modulare Zellkontaktiereinheit ist für eine Batterie mit mehreren Zellen ausgebildet und weist eine Vielzahl von einzelnen Haltern auf, die modular aneinandergereiht sind. Jeder Halter weist dabei jeweils zumindest einen und vorzugsweise genau einen Zellverbinder zur elektrischen Verbindung benachbarter Zellen auf. Der jeweilige Halter weist hierzu eine Halteaufnahme, insbesondere eine Streckaufnahme auf, in die ein jeweiliger Zellverbinder eingesetzt, insbesondere eingesteckt wird und in der der Zellverbinder bevorzugt formschlüssig gehalten wird. Die einzelnen Halter bestehen dabei typischerweise aus einem Isolierstoff, speziell Kunststoff wohingegen die Zellverbinder leitend sind und insbesondere aus Metall bestehen. Diese Halter bilden insofern einen Trägerrahmen für die Zellverbinder aus.

Unter modular aneinandergereiht wird vorliegend verstanden, dass die Anzahl der Halter der Zellkontaktiereinheit durch einfaches Weglassen oder Hinzufügen der einzelnen Halter gewählt werden kann. Damit kann also speziell die Länge des durch die Halter gebildeten Trägerrahmens problemlos an eine erforderliche Länge eines Zellstapels angepasst werden. Bei den einzelnen Haltern handelt es sich daher um individuelle und insbesondere monolithische Einzelstücke, die beispielsweise in einem Spritzguss-Verfahren hergestellt werden. Durch diesen modularen Aufbau lassen sich daher mit gleichen Modul-Bauteilen ohne weiteres unterschiedliche Varianten an Zellkontaktiereinheiten zusammenstellen und aufbauen. Durch die als Gleichteile ausgebildeten Halter ist daher problemlos der gesamte Trägerrahmen skalierbar. Insgesamt ist die Herstellung und auch die Herstellungslogistik deutlich vereinfacht.

Weiterhin ist durch diesen modularen Aufbau eine bessere Positionierung der einzelnen Halter und Zellverbinder in Relation zur jeweiligen Zelle auch bei großen Batterien erreicht. Aufgrund der als Einzelteil ausgebildeten Halter sind diese vorzugsweise zueinander zumindest geringfügig versetzbar. Alternativ oder ergänzend ist ein jeweiliger Zellverbinder in der jeweiligen Halteaufnahme zumindest geringfügig für einen Toleranzausgleich beweglich angeordnet. Insgesamt können dadurch Toleranzen auch bei großen Zellstapeln ausgeglichen werden, so dass ein jeweiliger Zellverbinder bei der Montage an der gewünschten Stelle in Relation zum jeweiligen Zellpol positioniert werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Halter entlang eines Montagebandes aneinandergereiht und an diesem gehalten. Das Montageband ist insbesondere nach Art einer Schiene, speziell als eine Metallschiene ausgebildet. Es ist daher insbesondere zug- und drucktest und weist insbesondere auch eine hohe Steifigkeit, insbesondere auch eine hohe Biegesteifigkeit auf. Das Montageband ist hierzu bevorzugt als eine Profilschiene und damit nicht lediglich als eine einfache Flachschiene ausgebildet. Im Querschnitt betrachtet ist sie insbesondere als eine C-Profilschiene ausgebildet.

Bevorzugt sind die einzelnen Halter nicht direkt miteinander verbunden, sondern liegen lediglich lose aneinander an. Die einzelnen Halter sind daher lediglich mittelbar über das Montageband aneinander gehalten. Durch diese Maßnahme ist eine einfache Ausgestaltung der einzelnen Halter ermöglicht und diese weisen beispielsweise keine Verbindungselemente, insbesondere keine angeformten Verbindungselemente zur direkten Verbindung der einzelnen Halter untereinander auf.

Vorzugsweise weist ein jeweiliger Halter zumindest eine Führung für das Montageband auf, wobei ein jeweiliger Halter mit der Führung auf das Montageband aufgebracht ist, beispielsweise aufgeschoben oder (ein-) geklipst. Die Führung erstreckt sich daher in Längsrichtung des Montagebandes und ist derart insbesondere nach Art eines Führungskanals ausgebildet, dass das Montageband durch die Führung hindurchgeschoben werden kann. Gleichzeitig ist das Montageband durch die Führung formschlüssig gehalten, derart, dass es lediglich in Längsrichtung bewegbar ist und senkrecht zur Längsrichtung jeweils ortsfest gehalten ist. Hierzu ist die Führung im Querschnitt betrachtet beispielsweise C-förmig ausgebildet. Die einzelnen Halter sind quasi auf dieses Montageband aufgefädelt. Die Aneinanderreihung erfolgt bei der Konfiguration des Trägerrahmens lediglich durch das Aufschieben oder Aufklipsen auf das Montageband. Hierdurch ist eine einfache Skalierbarkeit und Herstellung erzielt. In bevorzugter Ausgestaltung weist ein jeweiliger Halter zwei insbesondere randseitigen gegenüberliegende Führungen für zwei Montagebänder auf. Die Führungen sind hierbei beispielsweise identisch ausgebildet. Bevorzugt unterscheiden sie sich jedoch beispielsweise im Hinblick auf ihre Größe. Entsprechend sind auch die beiden Montagebänder entweder identisch oder bevorzugt unterschiedlich ausgebildet. Durch die insbesondere gegenüberliegend angeordneten Montagebänder ist insgesamt eine zuverlässige und genaue Führung und Aneinanderreihung der einzelnen Halter gewährleistet.

Bevorzugt ist zwischen den beiden Führungen die jeweilige Halteaufnahme für den jeweiligen Zellverbinder angeordnet.

Das zumindest eine Montageband ist in bevorzugter Ausgestaltung als ein Spannband ausgebildet, über das die einzelnen Zellen der Batterie im montierten Zustand miteinander verspannt sind. Im montierten Zustand wird mit Hilfe des Montagebands auf zwei insbesondere randseitige Zellen eine Spannkraft ausgeübt, sodass diese beiden Zellen und weitere zwischen diesen Zellen angeordnete Zellen dauerhaft kompakt gegeneinander verspannt sind. Üblicherweise weist der Zellstapel Druckplatten insbesondere aus Metall (Stahl) auf, die zumindest an den gegenüberliegenden Enden des Zellstapels angebracht sind. Mit diesen Druckplatten sind die üblicherweise als Stahlbänder ausgebildeten Montagebänder verschweißt. Eine Komprimierbarkeit von zumindest zwei benachbarten Zellen wird bevorzugt dadurch erreicht, indem zwischen diesen Zellen ein Kompressionspolster platziert wird, welches leicht komprimierbar ist und eine hohe Festigkeit für länger andauernde Belastungen aufweist. Bei der Montage wird dabei beispielsweise derart vorgegangen, dass die einzelnen Zellen in einer Hilfs-Spannvorrichtung gegeneinander verspannt werden, dass anschließend das Spannband fixiert wird, bevor dann die Hilfs-Spannvorrichtung wieder gelöst wird. Durch das Spannband wird daher der Zellstapel in seinem verspannten Zustand fixiert und gehalten.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die nebeneinander angeordneten Halter einen Längskanal zur Aufnahme eines als Sensor-Kabelsatz bezeichneten Kabelsatzes aus. Jeder Halter definiert dabei einen Kanalabschnitt, welcher insbesondere zwischen der zumindest einen Führung und der Halteaufnahme ausgebildet ist. Hierdurch wird in einfacher Weise als integraler Bestandteil der jeweiligen Halter zugleich eine Kabelführung für den Kabelsatz ausgebildet. Der Kabelsatz weist typischerweise eine Vielzahl von Sensorleitungen auf, welche jeweils zu einem Sensor, beispielsweise Temperatursensor, Spannungssensor (zumindest ein Spannungsabgriff) usw. führen. Die Sensoren sind im endmontierten Zustand über den Kabelsatz insbesondere an einem Batteriemanagementsystem angeschlossen, über das die Batterie und die einzelnen Zellen überwacht werden.

Allgemein schließen sich beidseitig an die Halteaufnahme Randbereiche des Halters an, die an einer Rückseite Basisflächen ausbilden, welche bevorzugt zur Auflage auf zumindest einer Zelle vorgesehen sind. Im montierten Zustand liegen die Halter mit den Basisflächen vorzugsweise jeweils auf zumindest einer Zelle auf, insbesondere auf einem Zellgehäuse und zwar im Bereich neben einem jeweiligen Zellpol auf. Zumindest verläuft die Basisfläche parallel zum Zellgehäuse mit einem Toleranzabstand. Typischerweise überdeckt ein jeweiliger Halter zwei benachbarte Zellen bereichsweise. Die Basisflächen sind insbesondere plan ausgebildet.

Die Randbereiche bilden alternativ und insbesondere ergänzend an einer Vorderseite die Führungen aus.

Die Halteaufnahme ist vorzugsweise nach Art einer Mulde ausgebildet, die zur Rückseite und damit zum Zellverbinder hin offen ist, sodass dieser von der Rückseite her eingelegt werden kann. Die Mulde ist dabei bevorzugt derart dimensioniert, dass sie einen jeweiligen Zellpol aufnehmen kann, sodass die Basisflächen vorzugsweise auf einer Außenseite der Zelle neben dem Zellpol zum Aufliegen kommen.

Der Boden der Mulde ist bevorzugt allgemein derart ausgebildet, dass durch diesen eine Überdeckung für den Zellverbinder und damit ein Berührungsschutz ausgebildet ist. Die Zellkontaktiereinheit weist regelmäßig Anschluss-Terminals auf und definiert damit quasi einen Anschluss für den Pluspol bzw. den Minuspol des jeweiligen Zellstapels (Modul). An diesen Anschluss-Terminals sind im endmontierten Zustand Anschlussleitungen (Batterieleitungen) angeschlossen

Bevorzugt weist die Zellkontaktiereinheit allgemein - auch unabhängig von dem modularen Aufbau - mehrere Temperatursensoren auf, welche insbesondere über die Länge der Zellkontaktiereinheit verteilt angeordnet sind. Ein jeweiliger Temperatursensor ist über jeweils einen Kontaktstecker an einer Sensorleitung angeschlossen. Die Montage und der elektrische Anschluss der Temperatursensoren sind hierdurch vereinfacht. Bei der Montage werden zunächst die Temperatursensoren beispielsweise durch Kleben an einer gewünschten Position angebracht, bevor sie nachfolgend an der Sensorleitung angeschlossen werden.

Bevorzugt weist der Temperatursensor selbst unmittelbar Kontaktstifte für die Steckkontaktierung mit dem Kontaktstecker auf. Der Temperatursensor weist als Sensorelement üblicherweise ein elektronisches Bauteil beispielsweise einen sogenannten NTC-Thermistor auf.

Ein jeweiliger Kontaktstecker ist dabei vorzugsweise in einer Steckeraufnahme eines jeweiligen Halters aufgenommen und dort fixiert. Allgemein weisen zumindest einige der Halter und vorzugsweise alle Halter nach Art des Gleichteile-Prinzips eine derartige Steckeraufnahme auf. Der Kontaktstecker ist in die Steckeraufnahme in einer Steckrichtung einführbar und ist dort fixiert und gehalten.

Im Bereich der Steckeraufnahme und insbesondere anschließend an die Steckeraufnahme weist der Halter bevorzugt einen Durchbruch zu einer Rückseite auf. Demgegenüber ist der Kontaktstecker an einer gegenüberliegenden Vorderseite des Halters angebracht und von dort in die Steckeraufnahme eingeführt.

Allgemein weist der Halter ein oder mehrere solche Steckeraufnahmen und auch Durchbrüche für Sensorikelemente auf. Bevorzugt weist der Halter beidseitig zu der Halteaufnahme jeweils zumindest eine Steckeraufnahme auf. Bevorzugt stehen die Temperatursensoren wärmeleitend mit der Zelle, insbesondere mit dem Zellgehäuse in Kontakt. Ein jeweiliger Temperatursensor liegt daher auf dem Zellgehäuse auf. Dies erfolgt entweder unmittelbar oder auch beispielsweise mittelbar über ein wärmeleitendes Element, wie beispielsweise ein Wärmeleitpad.

Über zumindest einen Teil der Temperatursensoren erfolgt eine sogenannte Hot- Spot-Temperaturmessung im Betrieb. Die entsprechenden Temperatursensoren sind hierfür bevorzugt angrenzend an einem Zellpol oder Zellverbinder positioniert, da dort im Bereich der Zellpole aufgrund des Stromflusses hohe Temperaturen im Betrieb auftreten.

Bevorzugt ist zumindest ein weiterer Temperatursensor für eine sogenannte Cold- Spot-Temperaturmessung angebracht, wobei dieser beabstandet vom Zellverbinder angebracht ist. Durch diesen weiteren Temperatursensor erfolgt daher im Betrieb eine Temperaturmessung beabstandet von einem Zellpol einer jeweiligen Zelle. Der Temperatursensor steht im montierten Zustand dabei insbesondere wiederum in thermischem Kontakt mit der Zelle, speziell mit dem Zellgehäuse.

Die weiteren Temperatursensoren sind dabei insbesondere im Bereich des Montagebandes angeordnet. In bevorzugter Ausgestaltung weist dieses hierzu Sensoröffnungen auf, durch die der jeweilige weitere Temperatursensor elektrisch an die jeweilige Sensorleitung angeschlossen ist/wird. Insbesondere taucht der Temperatursensor in eine solche Sensoröffnung ein und bevorzugt durch diese hindurch. Die Kontaktierung erfolgt dabei wiederum über einen Kontaktstecker wie er zuvor beschrieben wurde.

Die verschiedenen Temperatursensoren sind insbesondere als Gleichteile ausgebildet.

In bevorzugter Ausgestaltung weisen zumindest einige der Halter und insbesondere ein randseitiger Halter eine Öffnung mit einem Positionierelement auf, wobei das Positionierelement zur Ortsfixierung des Montagebandes in die Sensoröffnung eingreift. Das Positionierelement ist dabei insbesondere als ein Steg, insbesondere ein um die Öffnung um laufender Steg ausgebildet. Dieser um laufende Steg greift vorzugsweise passgenau in die Sensoröffnung ein. Der weitere Temperatursensor liegt daher insbesondere geschützt in dieser Öffnung ein, die daher eine Art Sensoraufnahme ausbildet.

Ein randseitiger Halter bildet den Abschluss der Zellkontaktiereinheit und nimmt vorzugsweise anstelle eines normalen Zellverbinders lediglich einen Zellanschluss auf, der insbesondere mit dem Anschluss-Terminal verbunden ist oder ein Teilstück desselben ist. Der Zellanschluss dient - ähnlich wie ein Zellverbinder - zur elektrischen Kontaktierung des Zellpols einer randseitigen Zelle. Über das Anschluss-Terminal ist dann ein Anschluss an eine Anschlussleitung ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch eine Zellkontaktiereinheit für eine Batterie mit mehreren Zellen, wobei im montierten Zustand der Zellkontaktiereinheit benachbarte Zellen über die Zellverbinder elektrisch miteinander verbunden sind und die Zellverbinder in zumindest einem Halter gehalten sind. Am Halter ist weiterhin in einer mit dem Halter verbundenen Halterung ein Messsensor, insbesondere ein Temperatursensor angebracht. Der Messsensor ist in der Halterung elastisch gehalten. Die Halterung ist daher geeignet und flexibel ausgebildet, um die gewünschte elastische Befestigung zu ermöglichen. Bevorzugt ist der Messsensor dabei zumindest in Längsrichtung der Zellkontaktiereinheit elastisch gehalten.

Die zuvor im Hinblick auf den Temperatursensor beschriebenen Merkmale können mit diesem elastischen Halteprinzip kombiniert werden (sofern nicht technisch ausgeschlossen), sind also bevorzugte Weiterbildungen dieses elastischen Halteprinzips.

Anstelle eines Temperatursensors kann auch an anderer Messsensor, beispielsweise ein Spannungsmesssensor eingesetzt und elastisch gehalten sein. Über den Messsensor wird allgemein eine Zustandsgröße der Batterie bzw. einer Zelle der Batterie erfasst.

Über den Temperatursensor wird im Betrieb eine Temperatur der Batterie bzw. zumindest einer Zelle erfasst. Der Temperatursensor steht hierbei entweder unmittelbar oder mittelbar in wärmeleitenden Kontakt mit der Zelle, beispielsweise über ein Kontaktpad. Dieses Kontaktpad, oder allgemein ein thermisches Kontaktelement zu einem Temperatur-Messort, ist üblicherweise fest mit diesem Temperatur- Messort verbunden. Allgemein ist der Messsensor mit einem Messelement mit dem Messort (fest) verbunden. Der Messort ist beispielsweise ein typischerweise metallisches Gehäuse der Zelle oder z.B. bei einer Spannungsmessung auch ein Zellpol. Das Kontaktelement ist bevorzugt an diesem Messort befestigt. Dies kann beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung wie Kleben oder dem zuvor beschriebenen Bonden durch einen Bonding - Draht auch durch eine sonstige Verbindung erfolgen.

Im Betrieb besteht das Problem, dass beispielsweise durch Temperaturänderungen unterschiedliche Längenausdehnungen zwischen der Zellkontaktiereinheit und der Batterie / den Zellen erfolgt, sodass sich also die Zellkontaktiereinheit und damit der Messsensor unter Umständen relativ zu dem (festen) Messort verschiebt. Durch die elastische Halterung des Messsensors an der Zellkontaktiereinheit wird daher ein Längenausgleich ermöglicht, sodass der Kontakt zwischen dem Messsensor und dem Messort möglichst frei von mechanischen Belastungen ist. Dadurch wird also die Gefahr zumindest verringert, dass der (thermische) Kontakt zwischen dem Temperatursensor (Messsensor) und dem Messort beeinträchtigt wird, was zu fehlerhaften (Temperatur-) Messungen führen könnte.

In bevorzugter Ausgestaltung bildet die Halterung zusammen mit dem zumindest einen Halter ein monolithisches Bauteil. Insbesondere ein monolithisches Spritz- guss-Bauteil . Allgemein ist der Halter aus Kunststoff ausgebildet.

Zur Ausübung der elastischen Haltekraft auf den Messsensor weist die Halterung in bevorzugter Weiterbildung zumindest eine gebogene Haltelasche auf, an der der Messsensor anliegt. Durch diese gebogene Haltelasche ist der Messsensor also elastisch und damit flexibel gehalten. Durch die Haltelasche ist insofern eine Federlasche und damit eine federnde Halterung ausgebildet. Die Haltelasche ist dabei Teil des monolithischen Spritzguss-Bauteils.

Bevorzugt ist in Längsrichtung betrachtet beidseitig zum Messsensor jeweils eine Haltelasche angeordnet.

Der Messsensor weist allgemein üblicherweise ein (thermisches oder elektrisches) Kontaktelement für einen (thermischen oder elektrischen) Kontakt mit dem (Temperatur-) Messort auf. Dieses Kontaktelement ist als ein elektrisches Sensorbauteil ausgebildet oder mit einem solchen verbunden. Weiterhin umfasst der Messsensor üblicherweise eine Sensorelektronik, um ein Sensor-Signal zu erzeugen. Dieses wird über eine entsprechende Sensor-Leitung an eine Auswerteeinheit übermittelt, die beispielsweise Teil des Batterie-Managementsystems ist.

Üblicherweise ist diese Sensorleitung über einen Kontaktstecker mit dem Messsensor verbunden.

Insbesondere weist der Messsensor eine Leiterplatte mit darauf angebrachter Sensorelektronik auf sowie Anschlüsse, insbesondere Steckeranschlüssen für den Anschluss der Sensorleitung.

Ausführungsbeispiele zu den Erfindungen werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen

FIG 1 eine perspektivische Darstellung einer Zellkontaktiereinheit,

FIG 2A eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der Zellkontaktiereinheit gemäß FIG 1 mit Blick auf die Rückseite

FIG 2B eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der Zellkontaktiereinheit gemäß FIG 1 mit Blick auf die Vorderseite

FIG 3 eine perspektivische Darstellung eines Halters mit Blickrichtung auf eine Vorderseite, FIG 4 perspektivische Darstellung des Halters gemäß FIG 3 mit Blickrichtung auf eine Rückseite,

FIG 5 eine ausschnittsweise perspektivische Aufsicht auf die Zellkontaktiereinheit gemäß FIG 1 ,

FIG 6 die Ansicht gemäß FIG 5, wobei jedoch einer der Halter ausgeblendet ist, sodass der Blick auf den im Halter einliegenden Zellverbinder und weitere Komponenten freigegeben ist,

FIG 7 eine vergrößerte ausschnittsweise perspektivische Darstellung der Zellkontaktiereinheit im Bereich zweier benachbarter Zellpole, wobei mehrere Komponenten ausgeblendet sind, zur Erläuterung der Anordnung eines Temperatursensors,

FIG 8 eine vergrößerte ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines Endbereichs der Zellkontaktiereinheit gemäß FIG 1 ,

FIG 9 eine stark vereinfachte, ausschnittsweise Aufsicht auf eine Zellkontaktiereinheit mit einem modularen Sensor-Kabelsatz,

FIG 10 eine perspektivische, ausschnittsweise Ansicht von oben auf eine Zellkontaktiereinheit mit einem in einer Halterung elastisch gehaltenen Temperatursensor,

FIG 11 die Ansicht gemäß Figur 10, mit ausgeblendetem Kontaktstecker und einer transparent dargestellten Leiterplatte sowie

FIG 12 eine perspektivische Darstellung von oben auf einen Halter für die Zellverbinder mit der monolithisch angeformten Halterung für den Temperatursensor.

FIG 1 zeigt eine Zellkontaktiereinheit 6 für eine hier nicht weiter dargestellte Batterie, welche bevorzugt für ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug vorgesehen ist und dort als Traktionsbatterie auch eingesetzt wird. Üblicherweise setzt sich die Batterie aus mehreren Modulen zusammen, die miteinander verschaltet sind. Jedes Modul wiederum weist eine Vielzahl von einzelnen (Batterie-) Zellen auf, die in einer Längsrichtung L aneinandergereiht sind und einen Zellstapel bilden. Die einzelnen Zellen sind häufig quaderförmig / prismatisch ausgebildet. Die Zellkontaktiereinheit 6 erstreckt sich entsprechend auch entlang der Längsrichtung L, sowie in einer Vertikalrichtung V. In einer Querrichtung Q schließen sich die Zellen an. Längsrichtung L, Querrichtung Q und Vertikalrichtung V bilden ein kartesisches Koordinatensystem.

Die einzelnen Zellen eines Moduls sind seriell miteinander über das Zellkontaktierungssystem elektrisch verbunden. Hierzu sind jeweils ein Zellpaar über einen jeweiligen Zellverbinder 8 (FIG 2) elektrisch miteinander verbunden.

Der Spannungsabgriff für die Gesamtspannung des Moduls erfolgt über randseitige und in Längsrichtung L gegenüberliegende Anschluss-Terminals 10, an denen im montierten Zustand jeweils eine Anschlussleitung angeschlossen ist.

Die gesamte Batterie weist üblicherweise ein Batteriemanagementsystem auf, welches unter anderem auch zur Überwachung des aktuellen Zustands der Batterie und insbesondere auch der einzelnen Zellen ausgebildet ist. Das Modul und insbesondere die Zellen sind allgemein mit einer Sensorik ausgestattet, die über einen Kabelsatz 12 angeschlossen und mit dem Batteriemanagementsystem im eingebauten Zustand verbunden ist. Der Kabelsatz 12 weist dabei eine Vielzahl von einzelnen Sensorleitungen 14 auf. Im Ausführungsbeispiel weist der Kabelsatz 12 an seinem einen Ende einen Multipol-Stecker 16 auf, über den der Kabelsatz 12 an z.B. das Batteriemanagementsystem angeschlossen werden kann.

Der Aufbau und die Funktion der Zellkontaktiereinheit 6 wird nachfolgend im Zusammenhang mit einigen wesentlichen Aspekten erläutert:

1. Modularer Aufbau

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Zellkontaktiereinheit 6 ist in deren modularen Aufbau zu sehen, wie er insbesondere aus FIG 2A und FIG 2B zu entnehmen ist: Eine Vielzahl von einzelnen aus Isoliermaterial bestehenden Haltern 18 sind in Längsrichtung L aneinandergereiht. Ein jeder der Halter 18 nimmt einen Zellverbinder 8 auf. Die einzelnen Halter 18 sind insbesondere als (Kunststoff-) Spritz- guss-Teile und speziell als Gleichteile ausgebildet. Die einzelnen Halter 18 sind entlang zumindest eines Montagebandes 20, im Ausführungsbeispiel zwei Montagebänder 20, nämlich ein unteres Montageband 20A sowie ein hierzu vorzugsweise verschiedenes, insbesondere schmäleres oberes Montageband 20B aneinandergereiht. Speziell sind die Halter 18 auf ein jeweiliges Montageband 20 aufgeschoben und / oder aufgeklipst und an diesem formschlüssig gehalten. Die Montagebänder 20 sind im Ausführungsbeispiel als Profilschienen insbesondere aus Metall ausgebildet.

Die Halter 18 und insgesamt auch die jeweilige Zellkontaktiereinheit 6 weisen jeweils eine zu den Zellen orientierte Rückseite 22 (vgl. FIG 2A) sowie eine gegenüberliegende Vorderseite 24 (vgl. FIG 2B) auf.

Die einzelnen Halter 18 sind in einer Aufsicht in Querrichtung Q betrachtet rechteckförmig ausgebildet und weisen in Längsrichtung L gegenüberliegende Seitenkanten auf, die bevorzugt geradlinig verlaufen. Die einzelnen Halter 18 liegen mit diesen Seitenkanten plan und vorzugsweise lose aneinander an. Sie sind untereinander lediglich durch die Montagebänder 20 verbunden und aneinander gehalten.

Die Montagebänder 20 sind bevorzugt als Spannbänder ausgebildet und sorgen dafür, dass im endmontierten Zustand die einzelnen Zellen in Längsrichtung L gegeneinander verspannt gehalten sind. Hierzu werden die Montagebänder 20 zumindest in geeigneter Weise am Zellstapel mechanisch befestigt.

Ein jeweiliger Halter 18 - wie er insbesondere auch aus FIG 3 und FIG 4 zu entnehmen ist - weist im Ausführungsbeispiel eine zentrale Halteaufnahme 26 auf, die nach Art einer Mulde ausgebildet ist und zur Rückseite 22 hin offen ist. In der Halteaufnahme 26 ist der Zellverbinder 8 angeordnet. In Vertikalrichtung V schließen sich beidseitig Randbereiche 28 an. Diese bilden an der Rückseite 22 plane Basisflächen 30 aus, mit denen der Halter 18 im montierten Zustand auf einer jeweiligen Zelle aufliegt oder zumindest insbesondere parallel zu einer Außenseite der Zelle mit geringem Abstand positioniert ist. An der Vorderseite 24 bildet der Halter 18 eine zentrale Überdeckung 32 aus, die die Halteaufnahme 26 zur Vorderseite 24 hin begrenzt und einen Berührungsschutz ausbildet.

An der Vorderseite 24 bilden die Randbereiche 28 an in Vertikalrichtung V gegenüberliegenden Endbereichen jeweils eine Führung 34 aus, nämlich eine untere Führung 34A zur Aufnahme des unteren Montagebands 20A und eine obere Führung 34B zur Aufnahme des oberen Montagebands 20B. Die Führungen 34 weisen dabei jeweils insbesondere hakenförmige Halteelemente auf, welche das jeweilige Montageband 20 umgreifen, sodass diese in Querrichtung Q formschlüssig gehalten sind. Insofern bilden die Führungen 34 jeweils eine Art Führungskanal aus, in den die Montagebänder 20 eingeschoben oder eingesteckt/ eingeklipst werden können bzw. mit denen die jeweiligen Halter 18 auf die Montagebänder 20 aufgeschoben oder aufgeklipst werden können. Die Halteelemente sind dabei beispielsweise als durchgehende Leisten (untere Führung 34A) oder als einzelne ausgeformte Elemente (obere Führung 34B) ausgebildet, die sich nur über ein Teilstück der Länge des Halters 18 erstrecken.

Die beiden Randbereiche 28 weisen in Vertikalrichtung V vorzugsweise jeweils eine gleiche Breite auf. An der Vorderseite 24 weist der obere Randbereich 28 neben der oberen Führung 34B noch einen Kanalabschnitt 36 auf. Die aneinandergereihten Kanalabschnitte 36 bilden einen Kabelkanal 38 aus, in dem der Kabelsatz 12 einliegt. Über einzelne als Klipse 40 ausgebildete Halteelemente sind die Sensorleitungen 14 des Kabelsatzes 12 gehalten.

Der Halter 18 ist weiterhin zur Aufnahme von Sensorik-Elementen, beispielsweise Temperatursensoren, Drucksensoren, Spannungsabgriffe usw. ausgebildet, die jeweils über die einzelnen Sensorleitungen 14 angeschlossen sind. Insbesondere sind Steckeraufnahmen 42 am Halter 42 ausgebildet, in denen Anschlusselemente zum Anschluss der Sensorleitungen 14 angeordnet sind.

Ein jeweiliger Zellverbinder 8 weist gemäß FIG 2B jeweils zwei in Längsrichtung L gegenüberliegende, und insbesondere in etwa streifenförmige Kontaktlaschen 44 auf, die über ein Zwischenteil 46 miteinander verbunden sind. Dieses ist bevorzugt für einen Längenausgleich ausgebildet und im Ausführungsbeispiel insbesondere wellenförmig. Weiterhin weist der Zellverbinder 8 einen insbesondere durch eine Anschlusslasche 48 ausgebildeten Anschlussbereich auf, welcher für einen Spannungsabgriff genutzt wird. Der Zellverbinder 8 weist weiterhin zwei insbesondere kreisrunde Polöffnungen 50 auf. Diese sind insbesondere jeweils mittig in jeder Kontaktlasche 42 ausgebildet.

Bei der Montage mit einer jeweiligen Zelle werden die Kontaktlaschen 44 flächig auf einen jeweiligen Zellpol der Zelle aufgelegt. Der Zellpol ist hierzu bevorzugt in etwa quaderförmig ausgebildet. Er weist weiterhin bevorzugt einen nach oben abstehenden Kontaktzapfen mit typischerweise kreisrunden Querschnitt auf. Die Polöffnungen 50 werden jeweils über diesen Kontaktzapfen gestülpt und nehmen diesen vorzugsweise passgenau (mit Einführspiel) auf. Dadurch wird eine korrekte Positionierung und auch eine Überprüfung der Positionierung sichergestellt und ermöglicht. Alternativ - insbesondere bei einer Variante ohne Kontaktzapfen - erfolgt die Überprüfung der Positionierung bevorzugt anhand der Ränder des beispielsweise quaderförmigen Zellpols.

Bei der Montage der jeweiligen Zellkontaktiereinheit 6 wird wie folgt vorgegangen: Zunächst werden die einzelnen Halter 18 mit den erforderlichen Komponenten, speziell mit dem Zellverbinder 8 sowie vorzugsweise mit zumindest einem Teil der Sensorik-Elemente, wie beispielsweise die erwähnten Anschlusselemente, insbesondere Kontaktstecker, bestückt. Anschließend werden die Halter 18 sukzessive auf die beiden Montagebänder 20 aufgeschoben oder aufgeklipst. Nachfolgend wird der Kabelsatz 12 montiert und die einzelnen Sensorleitungen 12 werden an die Sensorik-Elemente angeschlossen. Bevorzugt erfolgt anschließend noch ein Funktionstest. Die so fertig gestellten Zellkontaktiereinheiten 6 werden dann typischerweise verpackt und an einen Montageort geliefert, an dem die Batterie zusammengestellt wird.

Dort werden die Zellkontaktiereinheiten 6 am Zellstapel zur Ausbildung des Moduls angebracht. Hierzu werden die einzelnen Zellverbinder 8 elektrisch mit den Zellpolen der Zellen insbesondere durch Schweißen elektrisch und mechanisch verbunden. Über die Montagebänder 20 werden vorzugsweise zusätzlich die einzelnen Zellen des Moduls mechanisch aneinander gehalten, und zwar insbesondere in einem verspannten Zustand gehalten, bei dem die Zellen mit einer Spannkraft in Längsrichtung gegeneinander gepresst sind. Hierzu werden die Montagebänder 20 in geeigneter Weise mit dem Zellstapel mechanisch verbunden, insbesondere durch Verschweißen. Üblicherweise weist der Zellstapel Druckplatten insbesondere aus Metall auf, die zumindest an den gegenüberliegenden Enden des Zellstapels angebracht sind und bei Bedarf sind weitere über die Länge verteilt angebracht. Diese Druckplatten sind dabei insbesondere elektrisch isoliert von den Zellen angebracht. Mit diesen Druckplatten sind die Montagebänder 20 verschweißt.

Die Montagebänder 20 sind zu den typischerweise auch aus Metall bestehenden Zellgehäuse elektrisch isoliert. Dies erfolgt insbesondere durch die aus Kunststoff bestehende Halter 18.

In bevorzugter Weiterbildung ist weiterhin ein (doppelseitiges) Klebeband angebracht, mit dem die Zellkontaktiereinheit 6 ergänzend an den Zellen gehalten ist und die einzelnen Zellen hierdurch auch mechanisch miteinander koppelt. Das Klebeband ist also zwischen Zellgehäuse und Zellkontaktiereinheit 6, insbesondere zwischen Zellgehäuse und den Haltern 18 angebracht. Speziell liegen die rückseitigen Basisflächen 30 der Halter auf dem Klebeband auf.

Zwischen zwei benachbarten Zellen sind typischerweise Kompressionselemente, auch als Kompressionskissen bezeichnet, angebracht.

Der besondere Vorteil des beschriebenen modularen Aufbaus ist in der einfachen Skalierbarkeit an unterschiedlich große Zellstapel zu sehen. Aufgrund der verwendeten Gleichteile ist eine einfache Lagerhaltung und insgesamt eine einfache Montage erreicht. Durch das Prinzip mit den aufschiebbaren Haltern 18 auf die Montagebänder 20 ist eine sehr einfache Montage erreicht, insbesondere da die einzelnen Halter 18 untereinander nicht verbunden werden müssen. Im Ausführungsbeispiel weist jeder Halter 18 genau einen Zellverbinder 8 auf. Alternativ hierzu kann ein jeweiliger Halter beispielsweise auch mehrere Halteaufnahmen 26 aufweisen, wobei die Halter weiterhin modular aneinandergereiht sind. Insbesondere weisen derartige (Paar-) Halter genau zwei Halteaufnahmen 26 auf oder alternativ auch genau drei oder genau vier Halteaufnahmen 26. Derartige (Mehrfach-) Halter 18 mit mehreren Halteaufnahmen 26 sind beispielsweise durch eine Aneinanderreihung von den im Ausführungsbeispiel beschriebenen (Einzel-) Haltern 18 gebildet, wobei ein jeweiliger (Mehrfach-) Halter 18 als monolithische, einstückige Bauteile ausgebildet sind, insbesondere als Spritzguss-Bauteile.

Die nachfolgend beschriebenen weiteren Aspekte sind beispielsweise mit einem modular aufgebautem Halter 18 kombiniert, wie er zuvor beschrieben wurde. Alternativ sind sie mit einem gemeinsamen Halter für mehrere und insbesondere alle Zellverbinder in einer Reihe kombiniert. Ein solcher gemeinsamer und bevorzugt als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildeter gemeinsamer Halter ist beispielsweise in den Figuren 10 bis 12 gezeigt.

2. Berührungsschutz

Wie bereits zuvor erwähnt, bildet die Überdeckung 32 einen Berührungsschutz insbesondere gemäß Schutzklasse IPXXB nach ISO 20653 aus. Der Berührungsschutz wird nachfolgend anhand der FIG 3 und FIG 4 näher erläutert. Durch den Berührungsschutz ist sichergestellt, dass von der Vorderseite 24 her der Zellverbinder 8 nicht mit dem Finger, genauer mit einem Prüffinger gemäß IEC 61032 (Figur 2, Test probe B) berührt werden kann. Um gleichzeitig eine Montage der Zellkontaktiereinheit 6 an den Zellen zu ermöglichen, was ein elektrisches und mechanisches Verbinden des Zellverbinders 8 mit einem Zellpol der jeweiligen Zelle erfordert, ist die Überdeckung 32 geeignet ausgebildet: Diese weist zunächst Montageöffnungen 52 auf, die im Ausführungsbeispiel L-förmig ausgebildet sind. Durch diese kann bei der Montage ein Montagewerkzeug hindurch greifen. Insbesondere ein Schweißwerkzeug zum Verschweißen des Zellverbinders 8 mit der Zelle. Alternativ sind auch andere, beispielsweise langgestreckte und/ oder bogenförmige Geometrien möglich. Zusätzlich sind Polfenster 54 ausgebildet, die bevorzugt jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Montageöffnungen 52 angeordnet sind. Die Polfenster 54 fluchten bei eingelegtem Zellverbinder 8 mit dessen Polöffnungen 50 (vgl. FIG 2). Über die Polfenster 54 ist daher eine optische Kontrolle der korrekten Positionierung relativ zu den Zellpolen ermöglicht.

Wie anhand der FIG 4 weiterhin zu erkennen ist, sind im Inneren der Halteaufnahme 26 Fixierstege 56 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel umranden diese jeweils eine Montageöffnung 52. Sie stehen entgegen der Querrichtung Q ausgehend von einem durch die Überdeckung 32 gebildeten Boden in den Innenraum der Halteaufnahme 26 ab und bilden ein Gegenlager für den Zellverbinder 8 aus. Der Zellverbinder 8 liegt auf diesen Fixierstegen 56 zumindest bei der Montage und bevorzugt auch im montierten Zustand auf oder weist alternativ im montierten Zustand einen Toleranzabstand auf. Mit diesen Fixierstegen 56 wird der Zellverbinder 8 bei der Montage gegen die Zellpole gedrückt, sodass eine Schweißverbindung zuverlässig ausgebildet werden kann. Die Andruckkraft wird dabei typischerweise von einem Niederhalter ausgeübt, der sich an Vorderseite 24 an der Überdeckung 32 abstützt. Typischerweise ist durch den Niederhalter hindurch eine Schweißelektrode geführt, die zum Verschweißen durch die Montageöffnung 52 hindurch geführt wird.

Zur Gewährleistung des gewünschten Berührungsschutzes weisen die Öffnungen 52, 54 eine begrenzte maximale Öffnungsweite auf, sodass die einschlägigen Normen für den Berührungsschutz erfüllt sind. Der Berührungsschutz ist dabei insbesondere gemäß der ISO 20653 ausgebildet. In dieser ist eine Prüfsonde definiert, die auch als Prüffinger bezeichnet wird. Der Berührungsschutz ist nunmehr derart ausgebildet, dass mit einer derartigen Prüfsonde der Kontakt mit dem Zellverbinder zuverlässig vermieden ist. Die Prüfsonde weist dabei gemäß der Norm - in Abhängigkeit einer Eindringtiefe - einen Durchmesser von 12 mm, 8mm, oder 4 mm auf. Speziell ist daher die maximale Öffnungsweite kleiner 12 mm und vorzugsweise kleiner 8 mm. Unter maximale Öffnungsweite wird insbesondere verstanden, dass die jeweilige Öffnung 52,54 an jeder Stelle eine maximale Kreisfläche von kleiner 12 mm, vorzugsweise von kleiner 8mm aufweisen muss (ggf. unter weiteren Randbedingungen, wie sie in den Normen niedergelegt sind).

3. Sensorik

Für die Überwachung der Batterie ist allgemein eine Sensorik vorgesehen. Die jeweilige Zellkontaktiereinheit 6 ist dabei insbesondere für eine Temperaturmessung und eine Spannungsmessung ausgebildet. D. h. die entsprechende Sensorik ist unmittelbar in die Zellkontaktiereinheit 6 integriert. Die speziellen Maßnahmen für die Sensorik werden im Zusammenhang mit den FIG 5-8 und auch in Verbindung mit den FIG 3 und 4 näher erläutert.

Hervorzuheben ist, dass ein jeweiliger Halter 18 durch die Steckeraufnahmen 42 dazu ausgebildet ist, Teile der Sensorik, insbesondere Kontaktstecker 58 aufzunehmen.

Wie insbesondere aus FIG 3 zu entnehmen ist, sind im Ausführungsbeispiel die Steckeraufnahmen 42 in Längsrichtung L an gegenüberliegenden Seiten des Halters 18 ausgebildet und damit jeweils benachbart zu der Halteaufnahme 26. Die Steckeraufnahmen 42 sind dabei insbesondere nach Art von Aufnahmekanälen, insbesondere durchgehende Aufnahmekanäle ausgebildet. Ein jeweiliger Kontaktstecker 58 lässt sich beispielsweise an der Vorderseite 24 in diese Steckeraufnahmen 42 in einer Steckrichtung einstecken, die im Ausführungsbeispiel entgegen der Vertikalrichtung V orientiert ist, wie dies in FIG 3 durch Pfeile dargestellt ist.

Da die Sensorik jeweils auf der der Zelle zugewandten Seite angeordnet und typischerweise mit der Zelle verbunden ist, sind geeignete Durchbrüche 60 ausgebildet in denen Teile der Sensorik, beispielsweise ein Sensor einliegt. Über die Durchbrüche 60 ist also eine Verbindung von der Rückseite 22 zur Vorderseite 24 geschaffen. Die Durchbrüche 60 sind im Ausführungsbeispiel anschließend an eine jeweilige Steckeraufnahme 42 angeordnet.

Wie speziell anhand der FIG 6 und 7 zu erkennen ist, liegen zumindest bei einigen der Halter 18 in den gegenüberliegenden Steckeraufnahmen 42 Kontaktstecker 58 ein, die insbesondere in FIG 7 zu erkennen sind, bei der der Halter 18 ausgeblendet ist. Der auf der linken Seite dargestellte Kontaktstecker 58A dient zum Anschluss eines Temperatursensors 62. Der auf der rechten Seite dargestellte Kontaktstecker 58B dient zur Spannungsmessung und ist im Ausführungsbeispiel mit einem bevorzugt durchgehend als blanker Leiter ausgebildeten Bonddraht 64 verbunden, welcher unmittelbar den Zellverbinder 8 und zwar insbesondere dessen Anschlusslasche 48 kontaktiert.

Ein jeweiliger Kontaktstecker 58 weist jeweils ein innenliegendes, hier nicht näher dargestelltes Kontaktelement auf, welches insbesondere als ein Crimpkontakt ausgebildet ist. Dieser weist typischerweise einen Crimpbereich auf, an dem jeweils ein abisolierter Leiter der jeweiligen Sensorleitung 14 angeschlossen ist. Am gegenüberliegenden vorderen Ende weist das Kontaktelement einen vorderen Steckteil, typischerweise einen Kontaktstift oder eine Kontaktbuchse auf.

Allgemein wird bevorzugt ein sehr kleinbauendes Kontaktelement eingesetzt, dessen Länge vorzugsweise kleiner 20mm und beispielsweise kleiner 15 mm ist und dessen Breite und Höhe bevorzugt kleiner 4mm und insbesondere kleiner 2 mm sind. Bei dem Crimpkontakt handelt es sich beispielsweise um ein unter dem Markennamen „NanoMQS“ bekanntes Kontaktelement

Das Kontaktelement ist dabei von einem isolierenden Steckergehäuse umgeben. Bevorzugt ist das vordere Ende des Kontaktelements frei zugänglich und nicht vom Steckergehäuse geschützt, und zwar insbesondere beim Kontaktstecker 58B. Anders als bei herkömmlichen Kontaktsteckern ist daher ein Teil des Kontaktelementes, speziell der vordere Steckteil quasi freigelegt und gerade nicht mehr vom Steckergehäuse umgeben.

3.1. Direktes Bonding mit Überstromschutz für Spannungsmessung

Für die Spannungsmessung wird die Spannung - vorzugsweise einer jeden Zelle - über den Bonddraht 64 abgegriffen. Dieser Bonddraht 64 ist mit seinen beiden Enden jeweils durch unmittelbares, direktes Bonden einerseits mit dem Zellverbinder 8 und andererseits mit dem beschriebenen Kontaktelement, und zwar insbesondere mit dessen vorderem Steckteil verbunden. Der Bonddraht 64 ist also unmittelbar, also ohne weitere Zwischenelemente, stoffschlüssig mit dem jeweiligen Element verbunden.

Für derartige Spannungsmessungen einer jeweiligen Zelle ist regelmäßig eine Absicherung gegenüber Überströme gefordert. Herkömmlich werden hierfür typischerweise separate Sicherungselemente eingesetzt, die getrennt angeschlossen werden müssen und die typischerweise einen Sicherungsträger erfordern und beispielsweise auf einer Platine angeordnet sind.

Bei der vorliegenden Ausgestaltung dient nunmehr der Bonddraht 64 selbst als ein Sicherungselement und insbesondere als eine Schmelzsicherung. Die Sicherungseigenschaften des Bonddrahtes 64 sind dabei durch dessen Geometrie und Matenaleigenschaften in geeigneter Weise eingestellt. So weist der Bonddraht 64 beispielsweise eine Gesamtlänge lediglich im Bereich von 10-30 mm und einen Durchmesser von beispielsweise 50 pm bis 100 pm auf. Er besteht insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, beispielsweise einer Aluminium- Silizium-Legierung mit einem einprozentigen Siliziumanteil. Insgesamt ist hierdurch ein Sicherungsnennwert von beispielsweise 750 mA bis 1 ,5 A eingestellt.

Die Absicherung über Bonddraht 64 weist als Vorteil einen extrem geringen Bauraumbedarf sowie den Verzicht auf ein separates Sicherungselement auf, welches üblicherweise einen Sicherungsträger, wie beispielsweise eine Platine erfordert.

3.2. Temperaturmessung

Für die Temperaturüberwachung sind mehrere Temperatursensoren 62 vorgesehen. Diese Temperatursensoren 62 stehen dabei jeweils in thermisch leitendem Kontakt mit der Zelle und zwar insbesondere mit dem Zellgehäuse beispielsweise an der Stirnseite. Im Ausführungsbeispiel sind einige der Temperatursensoren 62A für eine Hot Spot-Messung vorgesehen und hierzu bevorzugt unmittelbar angrenzend an einem jeweiligen Zellpol 66 (vergleiche hierzu insbesondere FIG 7) positioniert. Daneben sind weitere Temperatursensoren 62B für eine sogenannte Cold-Spot-Temperaturmessung vorgesehen, die jeweils weiter entfernt zum Zellpol 66 angeordnet sind. Speziell ist ein derartiger weiterer Temperatursensor 62B in einem Randbereich 28 des Halters 18 positioniert wie nachfolgend noch im Zusammenhang mit der FIG 8 näher erläutert wird.

Der Aufbau eines jeweiligen Temperatursensors 62 ist anhand eines Hot-Spot- Temperatursensors 62A in der FIG 7 zu entnehmen. Der Temperatursensor 62 weist als Sensorelement ein geeignetes elektronisches Bauteil, insbesondere einen NTC-Thermistor auf. Dieser ist auf einer Leiterplatte kontaktiert, die entweder unmittelbar oder im Ausführungsbeispiel über ein wärmeleitendes Zwischenelement (Wärmepad) auf dem Zellgehäuse beispielsweise durch Kleben befestigt ist.

Mit der Leiterplatte und mit dem Sensorelement sind Kontaktstifte 68 verbunden, auf die im montierten Zustand der Kontaktstecker 58A unmittelbar aufgesteckt ist. Der Kontaktstecker 58A ist vorzugsweise identisch zum zuvor beschriebenen Kontaktstecker 58B ausgebildet (ggf. ohne teilweise freigelegtem Kontaktelement).

Das im Steckergehäuse einliegende Kontaktelement ist wiederum bevorzugt ein Crimpkontakt. Der vordere Steckbereich weist Kontaktbuchsen auf, die auf die Kontaktstifte 68 aufgesteckt sind.

Die Kontaktstifte 68 sind aus der Leiterplattenebene herausgebogen. Sie verlaufen insbesondere parallel zur Leiterplattenebene und sind entsprechend zumindest L und im Ausführungsbeispiel U-förmig gebogen. Auf der Leiterplatte ist ein vertikal abstehendes Stabilisierungselement 70 angeordnet, welches zur mechanischen Stabilisierung der Kontaktstifte 68 dient. Der obere Bereich der Kontaktstifte 68, der in den Kontaktstecker 58 A eingesteckt ist, tritt im Ausführungsbeispiel aus diesem Stabilisierungselement 70 heraus. Das Stabilisierungselement 70 dient insbesondere auch zur Aufnahme der Steckkräfte beim Aufstecken des Kontaktsteckers 58A.

Anhand der FIG 7 ist die typische Ausgestaltung des Zellpols 66 zu erkennen, welcher eine in etwa quaderförmige Basis aufweist mit einem in der Mitte nach oben abstehenden Kontaktzapfen 72, welcher im montierten Zustand in der Polöffnung 50 des Zellverbinders 8 einliegt. Der weitere Temperatursensor 62B ist - wie anhand der FIG 8 zu erkennen ist - im Bereich einer der beiden Montagebänder 20 und insbesondere im Bereich des oberen Montagebands 20B angeordnet. Dieses weist hierzu eine Sensoröffnung 74 auf, durch die der Temperatursensor 62B von der Rückseite 28 zur Vorderseite hindurchtreten kann. Entsprechend weist auch der Halter 18 und zwar insbesondere im Bereich der Führung 34,34 B eine Öffnung auf, durch den der Temperatursensor 62B hindurchgesteckt ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei ein Positionierelement 76 ausgebildet, welches insbesondere als ein nach oben abstehender und um die Öffnung umlaufender Randsteg ausgebildet ist. Der Halter 18 greift mit diesem Positionierelement 76 in die Sensoröffnung 74 ein, sodass das Montageband 20B ortsfixiert und der Temperatursensor 62B geschützt ist.

Anhand der FIG 8 ist weiterhin noch ein randseitiger Halter 18' zu erkennen. Dieser nimmt anstelle eines Zellverbinders 8 einen hier nicht näher zu erkennenden Zelleanschluss auf, welcher ähnlich wie der Zellverbinder 8 zur elektrischen Kontaktierung eines Zellpols 66 ausgebildet ist, jedoch lediglich zur elektrischen Kontaktierung des äußersten, randseitigen Zellpols 66 der ersten bzw. der letzten Zelle im Modul. Der randseitige Halter 18' ist in etwa als ein halber normaler Halter 18 ausgebildet.

Der Zellanschluss weist analog dem Zellverbinder 8 eine Kontaktlasche 44 mit einer darin ausgebildeten Polöffnung 50 auf. Der Zellanschluss, zumindest sein im randseitigen Halter 18' einliegender Teilbereich ist insbesondere als flaches Blech ausgebildet. Der Zellanschluss ist insgesamt bevorzugt insbesondere als ein Blechbiegeteil ausgebildet, welches seitlich aus dem randseitigen Halter 18' herausgeführt und mit dem Anschluss-Terminal 10 verbunden oder Teil desselben ist. Der Zellanschluss ist mit dem Zellpol 66 elektrisch und mechanisch verbunden.

Der randseitige Halter 18' weist entsprechend den normalen Haltern 18 ebenfalls Montageöffnungen 52 sowie ein Polfenster 54 auf. Weiterhin weist er zumindest eine Steckeraufnahme 42 auf, in dem insbesondere ein Kontaktstecker 58 B für den Abgriff der Zellenspannung mittels des Bonddrahts 64 angeordnet ist. Am gegenüberliegenden Ende der Zellkontaktiereinheit ist ein identisch aufgebauter randseitiger Halter 18' angeordnet.

4. Modularer Sensor-Kabelsatz

Im Zusammenhang mit der Figur 9 ist eine Zellkontaktiereinheit 6 mit einem modularen Sensor-Kabelsatz 12 dargestellt. Dieser ist insbesondere mit einem oder mehreren der zuvor beschriebenen Aspekte, insbesondere mit dem gesamten modularen Aufbau der Zellkontaktiereinheit 6 kombiniert. Grundsätzlich ist dieser aber auch als ein eigenständiges erfinderisches Konzept ausgelegt, welches unabhängig von den zuvor beschriebenen Aspekten eingesetzt werden kann, speziell bei allgemein modular aufgebauten Zellkontaktiereinheiten.

Im Ausführungsbeispiel sind zunächst mehrere Zellverbinder 8 jeweils zu einer Gruppe 80 zusammengefasst. Die Zellverbinder 8 einer jeweiligen Gruppe 80 sind über einen gemeinsamen Halterahmen 82 gehalten. Sie bilden daher mit dem Halterahmen 82 eine vorgefertigte Moduleinheit.

Der Sensor-Kabelsatz 12 weist insbesondere mehrere nebeneinander angeordnete Flachleitungen 84 auf, die jeweils mehrere Leiterstränge 86 aufweisen.

Eine jeweilige Flachleitungen 84 ist dabei in Längsrichtung betrachtet in Teilstücke 88 unterteilt, wobei jede Gruppe 80 ein Teilstück 88 einer jeweiligen Flachleitung 84 aufweist. D.h. mehrere in Längsrichtung sich aneinander anschließende Teilstücke bilden eine jeweilige Flachleitung 84 aus. Bei der Flachleitung 84 handelt es sich insbesondere um ein flexibles Flachbandkabel, bei dem die einzelnen Leiterstränge 86 in einem gemeinsamen Isolationsmantel eingebettet sind.

Wie anhand der Figur 9 zu erkennen ist, sind mehrere Flachleitungen 84 und damit auch mehrere Teilstücke 88 der mehreren Flachleitungen 84 nebeneinander angeordnet. Die Flachleitungen 84 und damit der Kabelsatz 12 erstrecken sich von einer Anschlussseite (Anfangsseite) auf der rechten Bildhälfte zu einer Endseite in Richtung zu der linken Bildhälfte. Die erste Gruppe 80 weist dabei bevorzugt zumindest so viele Flachleitungen 82 und damit so viele Leiterstränge 86 auf, wie für die elektrische Kontaktierung sämtlicher zu kontaktierender Komponenten der Zellkontaktiereinheit 6 erforderlich sind. Zum Ende hin reduziert sich die Zahl der nebeneinander angeordneten Flachleitungen 84 sukzessive, so dass der Kabelsatz 12 im Bereich der Zellverbinder 8 eine gestufte Ausbildung aufweist.

Die Leiterstränge 86 sind allgemein an den durch die Halterahmen 82 gebildeten Grenzen zwischen den Gruppen zunächst unterbrochen. Die Halterahmen 82 definieren daher zugleich Trennstellen für einen jeweiligen Leiterstrang 86 und damit auch für die Flachleitung 82. Die Leiterstränge 86 werden bei der Montage erst nachträglich über Verbinder 90 über die Trennstelle hinweg miteinander elektrisch verbunden.

Ein erster Typ Verbinder 90A ist zur Verbindung zweier Leiterstränge 86 ausgebildet. Hierzu weist er insbesondere zwei gegenüberliegende Crimpterminals auf, über die ein jeweiliger Leiterstrang 86, genauer zwei Abschnitte des Leiterstrangs 86 der Flachleitung 82 miteinander verbunden werden. Die elektrische Kontaktierung erfolgt dabei bevorzugt ohne Entfernung der Isolierung.

Ein zweiter Typ Verbinder 90B ist zur Verbindung eines jeweiligen Leiterstrangs 86 mit einem jeweiligen Zellverbinder 8 oder auch mit einem Sensor, insbesondere Temperatursensor 62 ausgebildet. Dieser Verbinder 90B weist in seinem einen Ende insbesondere eine Schweißlasche auf, mit der er, beispielsweise durch Ultraschallschweißen mit dem Zellverbinder 8 bzw. mit dem Sensor 62 elektrisch verbunden ist. Das andere Ende ist bevorzugt wiederum als ein Crimpterminal zur Kontaktierung mit einem jeweiligen Leiterstrang 86 ausgebildet. Dieser zweite Typ Verbinder 90B ist vorzugsweise als ein gewinkelter (insbesondere L-förmig) Verbinder ausgebildet, sodass sich also das eine Ende, speziell das Crimpterminal in Längsrichtung des Kabelsatzes 12 erstreckt und das andere Ende, speziell die Schweißlasche, senkrecht hierzu orientiert ist. Im Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Flachleitungen 84 am Beginn des Kabelsatzes 12 über Rundleitungen 92 mit einem Multipol-Stecker 16 verbunden, über den der gesamte Sensor-Kabelsatz 12 beispielsweise an einem Batteriemanagementsystem angeschlossen ist. Die Rundleitungen 92 bildet dabei Verbindungsleitungen zwischen den Flachleitungen 84 und dem Stecker 16. Zur Kontaktierung dieser Rundleitungen 92 an einem jeweiligen Leiterstrang 86 ist schließlich ein dritter Typ Verbinder 90C vorgesehen, welcher an seinem einen Ende zur Kontaktierung eines jeweiligen Leitungsstrangs 86 und mit seinem anderen Ende zur Kontaktierung einer jeweiligen Rundleitung 92 ausgebildet ist. Beide Enden sind dabei vorzugsweise durch geeignet ausgestaltete, unterschiedliche Crimpterminals gebildet.

Bei der Montage werden die einzelnen Gruppen 80 der Zellkontaktiereinheit 6 vorgefertigt und bevorzugt zugleich mit den Teilstücken 88 der Flachleitungen 84 versehen. Der Haltrahmen 82, die Zellverbinder 8, ggf. Sensoren 62 sowie die ggf. mehreren nebeneinander angeordneten Teilstücke 88 der ggf. mehreren Flachleitungen 84 bilden daher vorzugsweise eine vorgefertigte Moduleinheit. Die einzelnen Leiterstränge 86 sind dabei beispielsweise bereits mit den Zellverbindern 8 und/oder Sensoren 62 elektrisch kontaktiert, die diese jeweilige Gruppe 80 aufweist.

Zur Ausbildung der Zellkontaktiereinheit 6 werden diese Moduleinheiten und damit mehrere Gruppen 80 insbesondere seriell aneinander gereiht. Anschließend werden die Leiterstränge 86 von Teilstücken 88 benachbarter Gruppen 80 elektrisch über die Verbinder 90A verbunden, sodass ein jeweiliger Leiterstrang 86 über mehrere Halterahmen 82 und damit über die Trennstellen hinweg durchgeschleift wird. Bei Bedarf können ergänzend noch die Zellverbinder 8 und/oder Sensoren 62 elektrisch über die Verbinder 90 B angeschlossen werden, sofern dies nicht bereits zuvor bei der Vorkonfiguration der Moduleinheiten erfolgte.

Um ein zuverlässiges Crimpen zu ermöglichen sind insbesondere an den Halterahmen 82 Aussparungen 94 vorgesehen, die in der Figur 9 lediglich durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Diese sind insbesondere an den Randbereichen der Halterahmen 82 und dort insbesondere an der Unterseite ausgebildet. Diese Aussparungen 94 sind derart ausgebildet, dass im Bereich der Verbinder 90A und speziell im Bereich von deren Crimpterminals diese von einem Crimp- werkzeug umgriffen werden können.

5. Elastische und flexible Befestigung des Temperatursensors an dem Halter

Im Zusammenhang mit den Figuren 10-12 wird eine Ausführungsvariante mit einem elastisch gehaltenen Temperatursensor 62 näher beschrieben. Diese elastische Befestigung des Temperatursensors 62 wird als eine eigenständig erfinderische Idee angesehen.

Wie anhand der Figuren 10- 12 zu erkennen ist, ist der Temperatursensor 62 in einer speziellen Halterung 100 gehalten. Diese ist monolithisches Teilstück eines Halters 18, welcher im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen einen gemeinsamen Halter 18 für eine Vielzahl von Zellverbindern 8 bildet. Insbesondere bildet er einen gemeinsamen Halter 18 für alle in einer Reihe in Längsrichtung L nebeneinander angeordneten Zellverbinder 8. Bei dem Halter 18 handelt sich insbesondere um ein Kunststoff-Spritzguss Teil.

Die Halterung 100 weist zwei in Längsrichtung L gegenüberliegende Halteteile 102 auf, die jeweils über ein Basisteil mit dem restlichen Halter 18 verbunden sind. An dieses Basisteil schließt sich eine quasi frei geschnittene und gebogene Haltelasche 104 an. Diese weist im Ausführungsbeispiel zwei parallel nebeneinander angeordnete Bögen, insbesondere U-förmiger Bögen auf. Diese bestehen ebenfalls aus dem gleichen Kunststoffmaterial und sind Teilstück des monolithischen Halters 18 der Halterung 100.

Grundsätzlich sind auch alternative gebogene Ausführungen möglich, beispielsweise s-förmig-gebogen. Im Ausführungsbeispiel sind die Bögen in Querrichtung (gemäß der vorliegenden Richtungsnomenklatur) gebogen d. h. sie sind aus der Ebene der Zellverbinder 8 (Ebene aufgespannt durch die Längsrichtung L und die Vertikalrichtung V) nach oben herausgebogen. Grundsätzlich besteht alternativ auch die Möglichkeit, dass sie innerhalb der Ebene der Zellverbinder 8 bogenförmig verlaufen.

Allgemein ist durch diesen bogenförmigen Verlauf der Haltelaschen 104 eine Elastizität in Längsrichtung L ausgebildet. Die Haltelaschen 104 sin daher als Federlaschen ausgebildet.

In der Halterung 100 ist der Temperatursensor 62 aufgenommen. Dieser weist insbesondere eine Leiterplatte 106 mit integrierter Sensorelektronik auf. Diese ist über einen Kontaktstecker 108 mit einer Sensorleitung 14 und über den Kabelsatz 12, wie er zuvor beschrieben wurde, beispielsweise mit einem Batteriemanagementsystem verbunden.

Die Leiterplatte 106 ist zwischen den beiden gegenüberliegenden Halteteilen 102 eingeklemmt und zwar gegen die elastische Haltekraft des jeweiligen Halteteils 102 bzw. der jeweiligen Haltelasche 104.

Wie insbesondere aus den Figuren 11 und 12 zu erkennen ist, weist eine jeweilige Haltelasche 104 endseitig Halteelemente insbesondere zur formschlüssigen Fixierung der Leiterplatte 106 auf. Und zwar bildet eine jeweilige Haltelasche 104 eine untere Auflage aus, insbesondere in Form eines streifenförmigen und im Ausführungsbeispiel etwa L-förmig ausgebildeten Elements, welches insbesondere auch einen Anschlag aufweist, an dem der Temperatursensor 62 und insbesondere die Leiterplatte 106 bevorzugt mit ihrer Längsseite anliegt. Weiterhin bildet eine jeweilige Haltelasche 104 ein in Längsrichtung L wirksames Halteelement aus, welches insbesondere dafür ausgelegt ist, die Leiterplatte 106 zu übergreifen.

In der FIG 11 ist der Kontaktstecker 108 weggelassen und die Leiterplatte 106 ist transparent dargestellt, sodass Elektronikbauteile wie z.B. die Leiterbahnen zu erkennen sind. Insbesondere ist aufgrund der transparenten Darstellung zu erkennen, dass ein thermisches Kontaktelement 110 angeordnet ist, welches im thermischen Kontakt mit der hier nicht dargestellten Zelle der Batterie thermisch leitend verbunden ist. Insbesondere liegt dieses Kontaktelement 110 flächig auf dem Zellgehäuse auf und ist mit diesem beispielsweise fest verbunden, insbesondere stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben. Bei diesem Kontaktelement 110 handelt es sich beispielsweise um eine Metallplatte, deren Temperatur beispielsweise durch entsprechende Messelektroden des Temperatursensor 62 erfasst wird.

Bezugszeichenliste

Zellkontaktiereinheit

8 Zellverbinder

10 Anschluss-T erminal

12 Kabelsatz

14 Sensorleitung

16 Multipol-Stecker

18 Halter

20 Montageband

20A unteres Montageband

20B oberes Montageband

22 Rückseite

24 Vorderseite

26 Halteaufnahme

28 Randbereich

30 Basisfläche

32 Überdeckung

34 Führung

34A untere Führung

34B obere Führung

36 Kanalabschnitt

38 Kabelkanal

40 Klipse

42 Steckeraufnahme

44 Kontaktlasche

46 Zwischenteil

48 Anschlusslasche

50 Polöffnungen

52 Montageöffnung

54 Polfenster

56 Fixiersteg

58, 58A, 58B Kontaktstecker

60 Durchbruch

62, 62A, 62B Temperatursensor

64 Bonddraht 66 Zellpol

68 Kontaktstift

70 Stabilisierungselement

72 Kontaktzapfen

74 Sensoröffnung

76 Positionierelement

80 Gruppe

82 Halterahmen

84 Flachleitung

86 Leiterstrang

88 Teilstück

90 A-C Verbinder

92 Rundleitung

94 Aussparung

100 Halterung

102 Halteteil

104 Haltelasche

106 Leiterplatte

108 Kontaktstecker

110 Kontaktelement

L Längsrichtung

Q Querrichtung

V Vertikalrichtung

Claims

Ansprüche

1 . Zellkontaktiereinheit (6) für eine Batterie mit mehreren Zellen, wobei benachbarte Zellen im montierten Zustand über Zellverbinder (8) elektrisch miteinander verbunden sind und ein Sensor-Kabelsatz (12) vorgesehen ist, welcher zumindest eine Sensorleitung (14) aufweist, die für eine Messung der Zellspannung elektrisch und gegen Überstrom gesichert mit der Zelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorleitung (14) über einen Bonddraht (64) und durch ein Bonding mit einem Spannungs-Abgriffspunkt elektrisch verbunden ist.

2. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Bonddraht (64) eine Überstrom-Sicherung mit einem vorgegebenen Sicherungsnennwert ausbildet.

3. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Bonddraht (64) einen Sicherungsnennwert im Bereich von 250mA bis 5A, insbesondere im Bereich von 750 mA bis 1 ,5A aufweist.

4. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem der Bonddraht (64) mit seinem einen Ende über Bonding direkt am Zellverbinder (8) kontaktiert ist.

5. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei der Bonddraht (64) mit seinem anderen Ende an einem Kontaktelement insbesondere durch Bonding angeschlossen ist, und am Kontaktelement die Sensorleitung (14) angeschlossen ist.

6. Zellkontaktiereinheit (6) für eine Batterie, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zellkontaktiereinheit (6) Zellverbinder (8) zur elektrischen Verbindung von benachbarten Zellen der Batterie sowie einen Sensor-Kabelsatz (12) mit einer Vielzahl von Sensorleitungen (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a) mehrere Zellverbinder (8) eine Gruppe (80) bilden und mehrere Gruppen (80) aneinandergereiht sind und dass der Sensor-Kabelsatz (12) modular aufgebaut ist und in mehrere Teilstücke (88) unterteilt ist, wobei jede Gruppe (80) ein Teilstück (88) aufweist und die Teilstücke (88) von aneinander angrenzenden Gruppen (80) miteinander elektrisch verbunden sind, und / oder dass b) der Sensor-Kabelsatz (12) zumindest eine Flachleitung (84) mit einzelnen Leitersträngen (86) aufweist, die entlang der Zellverbinder (8) verläuft, und ein jeweiliger Leiterstrang (86) jeweils zumindest einen Abschnitt einerjeweiligen Sensorleitung (14) ausbildet.

7. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der mehrere voneinander getrennte Flachleitungen (84) nebeneinander angeordnet sind.

8. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, bei der die zumindest eine Flachleitung (84) als ein flexibles Flachbandkabel ausgebildet ist.

9. Zellkontaktiereinheit (6) einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der Verbinder (90A-C) angeordnet sind, die für eine oder mehrere der nachfolgenden elektrischen Verbindungen eingesetzt sind:

- Verbindung der Leiterstränge (86) untereinander,

- Verbindung zwischen Flachleitung (84) und einen daran angeschlossenem Stecker (16),

- Verbindung zwischen einem jeweiligen Leiterstrang (86) und einem Rundleiter,

- Verbindung eines der Leiterstränge (86) mit einem der Zellverbinder (8),

- Verbindung eines der Leiterstränge (86) mit einem Sensor.

10. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Verbinder (90A-C) für die Verbindung mit jeweils einem der Leiterstränge (86) ein Crimpterminal aufweist.

11 . Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem unterhalb des Verbinders (90A-C) eine Aussparung ausgebildet ist, so dass dieser für ein Montagewerkzeug, insbesondere für ein Crimpwerkzeug zugänglich ist.

12. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , bei dem der Verbinder (90B) für die Verbindung zwischen Leiterstrang (86) und dem Zellverbinder (8) und / oder dem Sensor eine Schweißlasche aufweist und über eine Schweißverbindung mit dem Zellverbinder (8) bzw. dem Sensor verbunden ist.

13. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der der Verbinder (90A-C) ohne Abisolierung des jeweiligen Leiterstrangs (86) mit diesem kontaktiert ist.

14. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Zellverbinder (8) einer Gruppe (80) von einem gemeinsamen Halterahmen (82) gehalten sind und die Halterahmen (82) aneinandergereiht sind, wobei vorzugsweise an den Halterahmen (82) zumindest eine Aussparung (94) für ein Crimpwerkzeug ausgebildet ist.

15. Modulare Zellkontaktiereinheit (6), insbesondere mit den Merkmalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für eine Batterie mit mehreren Zellen, welche eine Vielzahl von Haltern (18) aufweist, die modular aneinandergereiht sind, wobei die Halter (18) jeweils eine Halteaufnahme (26) aufweisen, in der ein Zellverbinder (8) zur elektrischen Verbindung benachbarter Zellen angeordnet ist.

16. Modulare Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halter (18) entlang eines insbesondere als Schiene ausgebildeten Montagebandes (20) aneinandergereiht und an diesem gehalten sind.

17. Modulare Zellkontaktiereinheit (6) dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein jeweiliger Halter (18) eine Führung (34) für das Montageband (20) aufweist, und mit der Führung (34) auf das Montageband (20) aufgebracht ist.

18. Modulare Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein jeweiliger Halter (18) zwei Führungen (34) für jeweils ein Montageband (20) aufweist, wobei vorzugsweise zwischen den Führungen (34) die Halteaufnahme (26) angeordnet ist.

19. Modulare Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Montageband (20) als ein Spannband ausgebildet ist, über das mehrere Zellen im montierten Zustand miteinander verspannt sind.

20. Modulare Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die nebeneinander angeordneten Halter (18) einen Kabelkanal (38) zur Aufnahme eines Sensor-Kabelsatzes (12) ausbilden, wobei jeder Halter (18) einen Kanalabschnitt (36) definiert, welcher insbesondere zwischen der Führung (34) und der Halteaufnahme (26) angeordnet ist.

21 . Modulare Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei sich beidseitig an die Halteaufnahme (26) Randbereiche (28) anschließen, die an einer Rückseite (22) Basisflächen (30) ausbilden, welche bevorzugt zur Auflage auf eine jeweilige Zelle vorgesehen sind und die vorzugsweise an einer Vorderseite (24) die Führungen (34) aufweisen.

22. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche mehrere Temperatursensoren (62) aufweist, die jeweils über einen Kontaktstecker (58) an einer Sensorleitung (14) angeschlossen sind.

23. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der jeweilige Temperatursensor (62) Kontaktstifte (68) zur Steckkontaktierung mit dem Kontaktstecker (58) aufweist.

24. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein jeweiliger Kontaktstecker (58) jeweils in einer Steckeraufnahme (42) eines jeweiligen Halters (18) aufgenommen ist.

25. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei für eine Hot-Spot-Temperaturmessung zumindest einer der Temperatursensoren (62, 62A) angrenzend an einem Zellverbinder (8) positioniert sind.

26. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei für eine Cold-Spot-Temperaturmessung zumindest ein weiterer Temperatursensor (62, 62B) beabstandet vom Zellverbinder (8) positioniert ist.

27. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch und nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Montageband (20) zumindest eine Sensoröffnung (74) aufweist, durch die eine Kontaktierung des weiteren Temperatursensors (62, 62B) mit Hilfe eines weiteren Kontaktsteckers (58) erfolgt.

28. Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest einer der Halter (18), insbesondere ein randseitiger Halter (18‘), eine Öffnung mit einem Positionierelement (76) aufweist, wobei das Positionierelement (76) zur Ortsfixierung des Montagebandes (20) in die Sensoröffnung (74) greift.

29. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der Ansprüche 15 bis 28, welche einen randseitigen Halter (18‘) aufweist, welcher einen Zellanschluss zur elektrischen Kontaktierung eines Zellpols (66) einer randseitigen Zelle aufweist, wobei der Zellanschluss mit einem Anschluss-Terminal (10) verbunden ist, an dem eine Anschlussleitung anschließbar ist.

30. Zellkontaktiereinheit (6) für eine Batterie mit mehreren Zellen, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im montierten Zustand benachbarte Zellen über Zellverbinder (8) elektrisch miteinander verbunden sind und die Zellverbinder (8) in zumindest einem Halter (18) gehalten sind und wobei weiterhin ein Messsensor, insbesondere Temperatursensor (62) in einer Halterung (100) elastisch gehalten ist.

31 . Zellkontaktiereinheit (6) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Halterung (100) mit dem Halter (18) ein monolithisches Bauteil bildet.

32. Zellkontaktiereinheit (6) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (100) zumindest eine gebogene Haltelasche aufweist, an der der Messsensor anliegt, wobei durch die gebogene Haltelasche der Messsensor elastisch gehalten ist.