WO2011151198A2 - Verbindungsstruktur elektrischer anschlüsse zur reihenschaltung von einzelzellen eines batteriemoduls - Google Patents

Verbindungsstruktur elektrischer anschlüsse zur reihenschaltung von einzelzellen eines batteriemoduls Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a connection structure of electrical connections of individual cells of a battery module.
  • the electrical connections of the individual cells are connected together in the form of a series connection.
  • the translation of European Patent DE 698 23 962 T2 discloses a battery assembly.
  • the individual batteries of the battery assembly are mechanically and electrically interconnected.
  • a connecting element is provided, which is connected to the corresponding poles of the battery by spot welding.
  • the translation of European Patent DE 603 00 048 T2 discloses a battery module.
  • the battery module comprises a plurality of flat cells, each of which has a drive strip for the positive pole or the negative pole of the battery module.
  • the electrical connection of the individual flat cells in the battery module is achieved by corresponding projections in the covers.
  • the projections have formed an electrical conductor, so that the corresponding interconnection of the individual flat cells of the battery module can be achieved by clamping the terminal strip.
  • the translation of European patent DE 600 04 303 T2 discloses a rechargeable battery.
  • the rechargeable battery consists of a large number of individual cells. Each of the single cells has collector plates, which represent the positive pole or the negative pole of each individual cell.
  • the collector plates have formed welding projections, via which the individual cells can be connected to each other according to a series connection.
  • the translation of European Patent DE 601 01 249 T2 discloses a battery module. A positive electrode plate is formed by laminating a positive active material on a positive collector. Likewise, a negative electrode plate is formed by laminating a negative active material on a negative collector. These electrode plates are superimposed together with a Seperator, which is placed between the electrode plates. The electrode plates are wound around an inner tube formed of stainless steel, aluminum or the like. The individual plate groups of the battery module are connected to a negative collector plate or to a positive collector plate. The collector plates are welded to the electrode plates.
  • the invention has for its object to provide a battery module consisting of several individual cells, wherein the electrically conductive connection of the individual cells with each other is designed such that a failure of the battery module due to mechanical, electrical and / or thermal see effects is excluded. Furthermore, the connection of the individual individual cells of a battery module should be possible in a simple or possibly automated manner.
  • High-performance battery modules are used for the operation of electric vehicles.
  • the voltage of the battery modules is usually several 100 V. This voltage is achieved by a series connection of a plurality of single cells. For a rated voltage of 400 V z. B. interconnected around 100 individual cells. Each cell has a positive pole and a negative pole whose connections must be connected as possible without contact resistance.
  • a connection structure of the electrical connections of the individual cells of a battery module is proposed.
  • the electrical connections of the individual cells are connected to one another in the form of the series connection.
  • the electrical connections, which are directed to the positive pole, or to the negative pole of the single cell have at the respective free end a tab.
  • the tabs are materially and / or positively and / or positively connected to each other in an electrically conductive manner.
  • a cohesive connection is achieved by applying solder to the lugs or by coating the lugs with solder. By means of heating and an additional mounting force which presses the bottles against each other, the cohesive connection of the two tabs of the electrical connections is achieved.
  • the tabs are subjected to a strong spatial heating and a suitable mounting force. This can make a reliable connection of the tabs. Leakage of heat into the cells can be achieved with pliers, which dissipate the heat directly to the left and right of the solder joint during the soldering process.
  • Another possibility of the electrically conductive connection of the electrical connections of two individual cells can be achieved by mechanical means which connect the tabs of the electrical connections with one another in a force-locking and / or positive-locking manner.
  • the electrical clamping device with which the tabs of the electrical connections are electrically connected to each other by the action of a mechanical force.
  • the electrical clamping device can also be used in addition to tabs, which are already interconnected by means of a solder and under the action of heat cohesively.
  • the electrical connections of the individual cells are formed such that a vertical and / or horizontal elastic movement of electrically connected tabs is given.
  • the overall structure of the electrical connections and the brackets connected to the solder is to be tuned so that their fatigue-relevant natural frequencies are above the frequencies occurring during operation in a vehicle.
  • a further possible application of the electrical connections is that the electrical connections are partly guided between an outer support structure and an inner support structure such that an additional stability of the electrically conductive connection between the lugs is achieved.
  • the tabs of the electrical connections are freely accessible.
  • the support structure can be placed during assembly on the individual cells. The electrical connections and thus also the tabs are absorbed by the support structure. Only after the electrical connections are guided in the support structure, the tabs of the electrical connections are connected together.
  • connection between the cells the electrical connections and the support structure must in each case be designed to be so mobile that tearing or vibration of the tabs at the connection point is impossible.
  • Another embodiment of the support structure is that the electrical connections for the series connection of the individual cells are guided by means of a common inner support structure.
  • the transition area of importance which is achieved when the tabs of the electrical connections are superimposed and braced or soldered.
  • the transition surface of the tabs corresponds exactly to the product of overlap length and overlap width. If the clamping devices are also designed to be conductive and the tabs are also conductive on both sides, the contact surface can be tripled, namely once over and once under the connection. Since the contact resistance between two conductors depends significantly on the size of the transition surface, additional potential can be developed here.
  • the clamping device does not have to be metallic. It is sufficient if it has a coating that can act as a transition surface and conductor.
  • connection structure according to the invention represent one of the key components of electrical mobility. So far, there is no mass production of such modules and sufficient knowledge regarding fatigue strength and functional safety. This is precisely what is provided by the present invention.
  • the connection structure according to the invention also makes it possible to be used in mass production in the production of high-performance battery modules. The connection between the tabs of the electrical connections can thus be automated.
  • FIGS. 1A to 1 C show various embodiments in which the electrical connections of individual cells can be connected to one another in a material-locking manner.
  • FIGS. 2A and 2B show a connection structure which enables a reversible shape and / or non-positive connection of the electrical connections of individual cells.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the connection structure with which a non-positive and / or positive connection of the electrical connections of the individual cells can be achieved.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the connection structure according to the invention.
  • FIGS. 5A and 5B show the connection of the electrical connections of FIG.
  • connection structure according to the invention can be designed or how the connection structure according to the invention can be used. It goes without saying for a person skilled in the art that the exemplary embodiments described here do not represent a conclusive limitation of the invention.
  • FIGS. 1 a to 1 c show various embodiments of the integral connection of the electrical connections 4 and 5 of two individual cells 2.
  • the connection of the individual cells 2 is carried out in series connection of the individual cells 2.
  • a battery module 1 is constructed of a plurality of single cells 2, which are connected to each other in series, thereby achieving an operating voltage of a certain size.
  • Figure 1a shows an embodiment in which the terminals 4 and 5 are resiliently formed in the vertical direction V.
  • the electrical connections 4 and 5 are impressed in the horizontal direction H with a contour 15 which ensures the suspension in the vertical direction V.
  • tabs 8 are formed, which are provided for producing the cohesive connection with a Lot 20.
  • Figure 1 b shows the embodiment in which the terminals 4 and 5 are formed resiliently to the respective individual cells 2 in the horizontal direction H.
  • the electrical connections 4 and 5 in the vertical direction V have formed a corresponding contour 18.
  • this contour 18 a movement of the electrical terminals 4 and 5 in the horizontal direction H is possible.
  • FIG. 1 c shows an embodiment in which the electrical connections 4 and 5 are designed to be movable or resilient in both the horizontal direction H and in the vertical direction V.
  • the electrical connections 4 and 5 have a contour 15 oriented essentially in the horizontal direction H and a contour 18 oriented essentially in the vertical direction V.
  • FIGS. 2a and 2b show a further embodiment of the connection structure for a positive and / or non-positive connection of the tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 (not shown here).
  • a bistable spring 12 is clamped in a holder 22 in the case of FIG. 2A .
  • a bistable spring 12 is clamped in the case of FIG. 2A .
  • a free space 23 is formed between the bistable spring 12 and the holder 22.
  • At least the tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 can be inserted into this free space 23.
  • the underside 25 of the bistable spring 12 and the upper side 24 of the holder 22 may be provided with an electrically conductive coating.
  • FIG. 2B illustrates the situation in which the bistable spring 12 is triggered.
  • the bistable spring 12 bears against the top of the holder 22. By this position of the bistable spring 12, the positive and / or non-positive retention of the electrical connections 4 and 5 takes place.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the connection structure for producing a positive and / or non-positive connection of the tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 for the individual cells 2 of a battery module 1.
  • the connecting structure 10 consists of a U-shaped base body 28 in which an abutment 32 can be inserted.
  • the abutment 32 has a toothing 29 which cooperates with a corresponding toothing 27 of the U-shaped mounting of the connecting structure 10. The position of the abutment 32 can thus be adjusted via the teeth 27 and 29.
  • the U-shaped holding element 28 and the abutment 32 form a free space 33. In this space, a spring element 30 is provided. Between the abutment 32 and the spring element 30, the tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 are pushed.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the connection structure 10 according to the invention.
  • the connection structure 10 comprises a block 40 in which a cutout 45 is formed. In the cutout 45 sits a bistable spring 22 which acts on a pressure block 41.
  • a clearance 42 is formed between the block 40 and the pressure block 41.
  • the tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 can be inserted.
  • the force of the bistable spring is evenly distributed on the tabs 8.
  • the tabs are thus pressed uniformly against a surface 43 of the block 40.
  • this surface and also a corresponding opposite surface 44 of the pressure block 41 may be provided with a conductive coating.
  • FIG. 5A shows a first embodiment of the strain relief of the connected lugs 8 of the electrical terminals 4 and 5 of corresponding individual cells 2.
  • the electrical connections 4 and 5 of the individual cells 2 are in the embodiment shown in FIG. 5A with an outer support structure 16 and with an inner Support structure 17 provided. Each of the electrical connections 4 and 5 thus has an individual outer support structure 16 and an individually inner support structure 17.
  • the electrical connections 4 and 5 of the individual cells 2 have a common inner support structure 17.
  • the inner support structure 17 and the outer support structure 16 is placed on the individual cells 2 of the battery module 1.
  • the electrical connections 4 and 5 or the lugs 8 formed on the electrical connections 4 and 5 are received by the support structure 16 and 17.
  • the tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 are connected together in the correspondingly desired manner, so that the tabs have a cohesive and / or positive and / or non-positive Composite.
  • the inner support structure 17 and the outer support structure 16 act in such a way in connection with the electrical terminals 4 and 5 and the connected tabs 8 of the electrical connections 4 and 5 together that a tearing or vibration of the tabs 8 is impossible.

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Abstract

Es ist eine Verbindungsstruktur (10) für elektrische Anschlüsse (4, 5) von Einzelzellen (2) eines Batteriemoduls (1) offenbart. Die elektrischen Anschlüsse (4, 5) der Einzelzellen (2) sind in Form einer Reihenschaltung miteinander verbunden. Die elektrischen Anschlüsse (4, 5) haben am jeweiligen freien Ende (7) Laschen (8) ausgeformt, wobei die Verbindungsstruktur (10) die Laschen (8) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig elektrisch leitend verbindet.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Verbindungsstruktur elektrischer Anschlüsse zur Reihenschaltung von Einzel- zellen eines Batteriemoduls
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsstruktur elektrischer Anschlüsse von Einzelzellen eines Batteriemoduls. Die elektrischen Anschlüsse der Einzelzellen sind in Form einer Reihenschaltung miteinander verbunden.
Hintergrund der Erfindung Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 698 23 962 T2 offenbart eine Batterieanordnung. Die einzelnen Batterien der Batterieanordnung sind mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Für die Verbindung der einzelnen Batterien ist ein Verbindungselement vorgesehen, das mit den entsprechenden Polen der Batterie durch Punktschweißen verbunden ist. Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 603 00 048 T2 offenbart ein Batteriemodul. Das Batteriemodul umfasst mehrere Flachzellen, von denen jede einen Antriebsstreifen für den positiven Pol bzw. den negativen Pol des Batteriemoduls besitzt. Die elektrische Verbindung der einzelnen Flachzellen im Batteriemodul wird durch entsprechende Vorsprünge in den Abdeckungen erreicht. Die Vorsprünge haben einen elektrischen Leiter ausgebildet, so dass durch Klemmung der Anschlussstreifen die entsprechende Verschaltung der einzelnen Flachzellen des Batteriemoduls erzielt werden kann.
Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 600 04 303 T2 offenbart eine wiederaufladbare Batterie. Die wiederaufladbare Batterie besteht aus ei- ner Vielzahl von Einzelzellen. Jede der Einzelzellen besitzt Kollektorplatten, die den positiven Pol bzw. den negativen Pol einer jeden Einzelzelle darstellen. Die Kollektorplatten haben Schweißvorsprünge ausgebildet, über die die einzelnen Zellen entsprechend einer Reihenschaltung miteinander verbunden werden können. Die Übersetzung der europäischen Patentschrift DE 601 01 249 T2 offenbart ein Batteriemodul. Eine positive Elektrodenplatte ist durch Schichten eines positiven aktiven Materials auf einen positiven Kollektor ausgebildet. Ebenso ist eine negative Elektrodenplatte durch Schichten eines negativen aktiven Materials auf einen negativen Kollektor ausgebildet. Diese Elektrodenplatten werden zusammen mit einem Seperator übereinander gelegt, der zwischen die Elektrodenplatten gelegt wird. Die Elektrodenplatten werden um ein inneres Rohr gewickelt, das aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder dergleichen gebildet ist. Die einzelnen Plattengruppen des Batteriemoduls sind an eine negative Kollektorplatte bzw. an eine positive Kollektorplatte angeschlossen. Die Kollek- torplatten werden mit den Elektrodenplatten verschweißt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus mehreren Einzelzellen bestehendes Batteriemodul zu schaffen, wobei die elektrisch leitende Verbindung der Einzelzellen untereinander derart ausgestaltet ist, dass ein Versagen des Batteriemoduls aufgrund von mechanischen, elektrischen und/oder thermi- sehen Einflüssen ausgeschlossen ist. Ferner soll die Verbindung der einzelnen Einzelzellen eines Batteriemoduls auf einfache bzw. möglichst automatisierte Weise möglich sein.
Für den Betrieb von Elektrofahrzeugen werden leistungsstarke Batteriemodule eingesetzt. Die Spannung der Batteriemodule beträgt in der Regel mehrere 100 V. Diese Spannung wird durch eine Reihenschaltung einer Vielzahl von Einzelzellen erreicht. Für eine Nennspannung von 400 V werden z. B. rund 100 Einzelzellen zusammengeschaltet. Jede Zelle hat einen positiven Pol und einen negativen Pol, deren Anschlüsse möglichst ohne Übergangswiderstand miteinander verbunden werden müssen. Hierzu ist eine Verbindungsstruktur der elektrischen Anschlüsse der Einzelzellen eines Batteriemoduls vorgeschlagen. Die elektrischen Anschlüsse der Einzelzellen sind in Form der Reihenschaltung miteinander verbunden. Die elektrischen Anschlüsse, welche auf den positiven Pol, bzw. auf den negativen Pol der Einzelzelle gerichtet sind, weisen am jeweiligen freien Ende eine Lasche auf. Mittels einer Verbindungsstruktur werden die Laschen stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig elektrisch leitend miteinander verbunden.
Eine stoffschlüssige Verbindung wird dadurch erzielt, dass auf die Laschen Lot aufgetragen wird bzw. dass die Laschen mit Lot beschichtet sind. Mittels Erwärmung und einer zusätzlichen Montagekraft, welche die Flaschen aneinander drückt, wird die stoffschlüssige Verbindung der beiden Laschen der elektrischen Anschlüsse erzielt. Für die Verbindung der Laschen mit einem Lot werden die Laschen einer starken räumlichen Erwärmung und einer angemesse- nen Montagekraft ausgesetzt. Dadurch kann man eine zuverlässige Verbindung der Laschen herstellen. Ein Abfließen der Wärme in die Zellen kann mit Zangen erreicht werden, die während des Lötvorgangs die Wärme direkt links und rechts von der Lötstelle ableiten.
Eine weitere Möglichkeit der elektrisch leitenden Verbindung der elektrischen Anschlüsse zweier Einzelzellen kann über mechanische Mittel erreicht werden, die die Laschen der elektrischen Anschlüsse kraftschlüssig und/oder formschlüssig elektrisch leitend miteinander verbinden.
Es ist eine Klemmvorrichtung vorgesehen, mit der durch Einwirkung einer mechanischen Kraft die Laschen der elektrischen Anschlüsse elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die elektrische Klemmvorrichtung kann man auch zusätzlich zu Laschen anwenden, die bereits mittels eines Lots und unter Einwirkung von Wärme stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Für die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung der Laschen der elektrischen Anschlüsse ist eine Vielzahl von Varianten denkbar. Bei einem Klickverschluss werden die Laschen in den Klickverschluss eingelegt. Die ei- gentliche Klemmung wird stets durch die Vorschubbewegung gegen ein Feder- element aufgebaut, wobei die Vorschubbewegung nur bei der Montage auftritt. Die Klemmkraft bleibt somit während des Betriebs bzw. des Einsatzes des Batteriemoduls Aufrecht erhalten. Evtl. Setzerscheinungen können durch Feder- elemente abgefangen werden. Ein Verlust der Klemmkraft bzw. ein Rücksetzen der Vorschubbewegung der Klemmvorrichtung kann durch eine Mechanik mit Rastern bzw. mit Selbsthemmung oder durch plastische Verformung verhindert werden. Ferner gibt es eine Vielzahl von weiteren Verbindungsmöglichkeiten der Laschen der elektrischen Anschlüsse. Eine Möglichkeit hierzu ist ein Blind- niet, ein selbsthemmender Keil, eine Klickverzahnung mit hinterlegter Feder für eine Vorspannreserve oder eine bistabile Feder, die bei der Montage der Einzelzellen und der Verbindung der Laschen von einer Gleichgewichtslage in eine andere gebracht wird und somit die Klemmung bewirkt.
Die elektrischen Anschlüsse der Einzelzellen sind dabei derart ausgeformt, dass eine vertikale und/oder horizontale elastische Bewegung der elektrisch leitend verbundenen Laschen gegeben ist. Die Gesamtstruktur aus den elektrischen Anschlüssen und den mit dem Lot verbundenen Laschen ist dabei so abzustimmen, dass ihre ermüdungsrelevanten Eigenfrequenzen oberhalb der im Betrieb in einem Fahrzeug auftretenden Frequenzen liegen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der elektrischen Anschlüsse ist, dass die elektrischen Anschlüsse zum Teil derart zwischen einer äußeren Stützstruktur und einer inneren Stützstruktur geführt sind, dass eine zusätzliche Stabilität der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Laschen erzielt wird. Die Laschen der elektrischen Anschlüsse sind dabei frei zugänglich. Die Stützstruktur kann dabei bei der Montage auf die Einzelzellen aufgesetzt werden. Die elektrischen Anschlüsse und somit auch die Laschen werden von der Stützstruktur aufgenommen. Erst nachdem die elektrischen Anschlüsse in der Stützstruktur geführt sind, werden die Laschen der elektrischen Anschlüsse miteinander verbunden. Dabei ist sicherzustellen, dass die Verbindung zwischen den Zel- len, den elektrischen Anschlüssen und der Stützstruktur in jedem Fall in sich so beweglich ausgebildet sein muss, dass ein Abreißen bzw. ein Abvibrieren der Laschen an der Verbindungsstelle unmöglich ist. Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Stützstruktur ist, dass die elektrischen Anschlüsse für die Reihenschaltung der Einzelzellen mittels einer gemeinsamen inneren Stützstruktur geführt sind.
Für die im Batteriemodul herrschende Stromdichte ist die Übergangsfläche von Bedeutung, die dadurch erreicht wird, wenn die Laschen der elektrischen Anschlüsse übereinander gelegt und verspannt bzw. verlötet werden. Die Übergangsfläche der Laschen entspricht dabei genau dem Produkt von Überlappungslänge und Überlappungsbreite. Werden die Klemmvorrichtungen ebenfalls leitend ausgeführt und die Laschen sind ebenfalls beidseitig leitend, lässt sich die Kontaktfläche verdreifachen, nämlich einmal über und einmal unter der Verbindung. Da der Übergangswiderstand zwischen zwei Leitern maßgeblich von der Größe der Übergangsfläche abhängt, lässt sich hier zusätzliches Potential erschließen. Die Klemmvorrichtung muss nicht metallisch ausgeführt sein. Es genügt, wenn sie über eine Beschichtung verfügt, die als Übergangs- fläche und Leiter fungieren kann. Hochleistungsbatteriemodule, bei denen die elektrischen Anschlüsse mittels der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur miteinander verbunden sind, stellen eine der Schlüsselkomponenten der elektrischen Mobilität dar. Bislang gibt es keine Großserienfertigung derartiger Module und keine ausreichenden Erkenntnisse in Bezug auf die Dauerfestigkeit und die funktionale Sicherheit. Gerade dies wird mit der gegenwärtigen Erfindung zur Verfügung gestellt. Die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur ermöglicht es auch, in der Großserie bei der Herstellung von Hochleistungsbatteriemodulen eingesetzt zu werden. Die Verbindung zwischen den Laschen der elektrischen Anschlüsse kann somit automatisiert werden Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.
Figuren 1A bis 1 C zeigen verschiedene Ausführungsvarianten, an denen die elektrischen Anschlüsse von Einzelzellen stoffschlüssig miteinander verbunden werden können. Figuren 2A und 2B zeigen eine Verbindungsstruktur, die eine reversible Form und/oder kraftschlüssige Verbindung der elektrischen Anschlüsse von Einzelzellen ermöglicht.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindungsstruktur, mit der eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung der elektrischen Anschlüsse der Einzelzellen erzielt werden kann.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur. Figur 5A und 5B zeigen die Verbindung der elektrischen Anschlüsse von
Einzelzellen, wobei die Anschlüsse mit Stützstrukturen versehen sind.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber in den einzel- nen Figuren nur Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur ausgestaltet sein kann bzw. wie die erfindungsgemäße Verbindungsstruktur verwendet werden kann. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die hier be- schriebenen Ausführungsbeispiele keine abschließende Begrenzung der Erfindung darstellen.
Die Figuren 1a bis 1c zeigen verschiedene Ausführungsformen der stoffschlüssigen Verbindung der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 zweier Einzelzellen 2. Die Verbindung der Einzelzellen 2 wird dabei in Reihenschaltung der einzelnen Zellen 2 ausgeführt. Ein Batteriemodul 1 ist aus einer Vielzahl von Einzelzellen 2 aufgebaut, die jeweils in Reihenschaltung miteinander verbunden sind, um dadurch eine Betriebsspannung von bestimmter Größe zu erreichen. Figur 1a zeigt eine Ausführungsform, bei der die Anschlüsse 4 und 5 in vertikaler Richtung V federnd ausgebildet sind. Den elektrischen Anschlüssen 4 und 5 ist hierzu in horizontaler Richtung H eine Kontur 15 aufgeprägt, die für die Federung in vertikaler Richtung V sorgt. Im Bereich der Reihenenden 7 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 sind Laschen 8 ausgebildet, die zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung mit einem Lot 20 versehen sind.
Figur 1 b zeigt die Ausführungsform, bei der die Anschlüsse 4 und 5 zu den jeweiligen Einzelzellen 2 in horizontaler Richtung H federnd ausgebildet sind. Zur Bereitstellung der federnden Wirkung in horizontaler Richtung H haben die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 in vertikaler Richtung V eine entsprechende Kontur 18 ausgeformt. Durch diese Kontur 18 ist somit eine Bewegung der e- lektrischen Anschlüsse 4 und 5 in horizontaler Richtung H möglich.
Figur 1c zeigt eine Ausführungsform, bei der die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 sowohl in horizontaler Richtung H, als auch in vertikaler Richtung V be- weglich bzw. federnd ausgebildet sind. Hierzu besitzen die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 eine im Wesentlichen in horizontaler Richtung H ausgerichtete Kontur 15 und eine im Wesentlichen in vertikaler Richtung V ausgerichtete Kontur 18.
Durch die in den Figuren 1A bis 1 C dargestellten Ausführungsformen der elekt- rischen Anschlüsse 4 und 5 ist es möglich, dass die über ein Lot 20 verbundenen Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 während des Betriebs nicht abreißen. Die in den elektrischen Anschlüssen 4 und 5 ausgeformten Konturen 15 und/oder 18 ermöglichen es, entsprechende Stöße bzw. Erschütterungen des Batteriemoduls 1 während des Einsatzes in einem Fahrzeug ab- zufangen. Somit ist sichergestellt, dass die stoffschlüssig verbundenen Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 eine dauerhafte elektrische Verbindung auch während des Betriebs gewährleisten.
Die Figuren 2a und 2b zeigen eine weitere Ausführungsform der Verbindungsstruktur für eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung der Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 (hier nicht dargestellt). In einer Halterung 22 ist eine bistabile Feder 12 eingespannt. Bei dem in Figur 2A ist eine bistabile Feder 12 eingespannt. Bei dem in Figur 2A dargestellten Zustand ist zwischen der bistabilen Feder 12 und der Halterung 22 ein Freiraum 23 ausgebildet. In diesen Freiraum 23 können zumindest die Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 eingeführt werden. Zur Erhöhung der Effektivi- tat der elektrischen Leitfähigkeit, wenn die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 miteinander verbunden sind, kann die Unterseite 25 der bistabilen Feder 12 und die Oberseite 24 der Halterung 22 mit einer elektrisch leitenden Beschich- tung versehen sein. In Figur 2B ist die Situation dargestellt, bei der die bistabile Feder 12 ausgelöst ist. Die bistabile Feder 12 liegt dabei an der Oberseite der Halterung 22 an. Durch diese Stellung der bistabilen Feder 12 erfolgt die form- und/oder kraftschlüssige Halterung der elektrischen Anschlüsse 4 und 5.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Verbindungsstruktur zur Herstellung einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung der Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 für die Einzelzellen 2 eines Batte- riemoduls 1 . Die Verbindungsstruktur 10 besteht aus einem U-förmigen Grundkörper 28, in dem ein Widerlager 32 einsetzbar ist. Das Widerlager 32 besitzt eine Verzahnung 29, die mit einer entsprechenden Verzahnung 27 der U- förmigen Halterung der Verbindungsstruktur 10 zusammenwirkt. Über die Verzahnung 27 und 29 kann somit die Position des Widerlagers 32 eingestellt wer- den. Das U-förmige Halteelement 28 und das Widerlager 32 bilden einen Freiraum 33 aus. In diesem Freiraum ist ein Federelement 30 vorgesehen. Zwischen das Widerlager 32 und das Federelement 30 werden die Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 geschoben. Nachdem dies geschehen ist, wird das U-förmige Halteelement 28 gegen das Widerlager 32 geschoben und in der Position über die Verrastungen 27 und 29 gehalten. Parallel dazu wird durch das Verschieben des U-förmigen Halteelements 28 die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung der Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 hergestellt. Auch hier ist es möglich, dass das Widerlager und/oder die Feder 30 mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sind, um somit die elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen 4 und 5 der Einzelzellen 2 des Batteriemoduls herzustellen. Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsstruktur 10. Die Verbindungsstruktur 10 umfasst einen Block 40, in dem eine Freisparung 45 ausgebildet ist. In der Freisparung 45 sitzt eine bistabile Feder 22, die auf einen Andruckblock 41 wirkt. Zwischen dem Block 40 und dem Andruckblock 41 ist ein Freiraum 42 ausgebildet. In diesem Freiraum 42 können die Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 eingeschoben werden. Nachdem die bistabile Feder ausgelöst ist, wirkt diese auf den Andruckblock 41 . Durch den Andruckblock 41 wird die Kraft der bistabilen Feder gleichmäßig auf die Laschen 8 verteilt. Durch den Andruckblock 41 werden die Laschen somit gleichmäßig gegen eine Fläche 43 des Blocks 40 gedrückt. Wie bereits oben erwähnt, kann diese Fläche und auch eine entsprechende entgegengesetzte Fläche 44 des Andruckblocks 41 mit einer leitenden Beschichtung versehen sein.
Figur 5a und Figur 5b zeigen Ausführungsformen, bei der die stoffschlüssigen und/oder kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen verbundenen Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 Zug entlastet sind. Figur 5A zeigt eine erste Ausführungsform der Zugentlastung der verbundenen Laschen 8 der e- lektrischen Anschlüsse 4 und 5 entsprechender Einzelzellen 2. Die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 der Einzelzellen 2 sind bei der in Figur 5A gezeigten Ausführungsform mit einer äußeren Stützstruktur 16 und mit einer inneren Stützstruktur 17 versehen. Jeder der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 besitzt somit eine individuelle äußere Stützstruktur 16 und eine individuell innere Stützstruktur 17. Bei der in Figur 5B dargestellten Ausführungsform besitzen die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 der Einzelzellen 2 eine gemeinsame inne- re Stützstruktur 17. Bei der Montage des Batteriemoduls aus den Einzelzellen 2 wird die innere Stützstruktur 17 und die äußere Stützstruktur 16 auf die Einzelzellen 2 des Batteriemoduls 1 aufgesetzt. Die elektrischen Anschlüsse 4 und 5 bzw. die an den elektrischen Anschlüssen 4 und 5 ausgebildeten Laschen 8 werden von der Stützstruktur 16 und 17 aufgenommen. In der Stützstruktur werden die Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 in der entsprechend gewünschten Art und Weise miteinander verbunden, damit die Laschen einen stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbund darstellen. Die innere Stützstruktur 17 und die äußere Stützstruktur 16 wirken dabei derart in Verbindung mit den elektrischen Anschlüssen 4 und 5 und den verbundenen Laschen 8 der elektrischen Anschlüsse 4 und 5 zusammen, dass ein Abreißen bzw. Abvibrieren der Laschen 8 unmöglich ist. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verbindungsstruktur (10) elektrischer Anschlüsse (4, 5) von Einzelzellen (2) eines Batteriemoduls (1 ), wobei die elektrischen Anschlüsse (4, 5) der Einzelzellen (2) in Form einer Reihenschaltung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (4, 5) am jeweiligen freien Ende (7) Laschen (8) ausgeformt haben und dass die Verbindungs- struktur (10) die Laschen (8) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig elektrisch leitend verbindet.
2. Verbindungsstruktur (10) nach Anspruch 1 , wobei die Laschen (8) der elektrischen Anschlüsse (4, 5) mit einem Lot (20) beschichtet sind und dass die stoffschlüssige Verbindung der Laschen (8) mittels Erwärmung und einer Montagekraft bewirkbar ist.
3. Verbindungsstruktur (10) nach Anspruch 1 , wobei die Laschen (8) der elektrischen Anschlüsse (4, 5) über mechanische Mittel (12, 13) kraftschlüssig und/oder formschlüssig elektrisch leitend verbindbar sind.
4. Verbindungsstruktur (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Klemmvorrichtung vorgesehen ist, mit der, durch Einwirkung einer mechanischen Kraft, die Laschen (8) der elektrischen Anschlüsse (4, 5) e- lektrisch leitend verbunden sind.
5. Verbindungsstruktur (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektrischen Anschlüsse (4, 5) derart ausgeformt sind, dass eine vertikale und/oder horizontale elastische Bewegung der elektrisch leitend verbundenen Laschen (8) gegeben ist.
6. Verbindungsstruktur (1 ) nach den Ansprüchen 1 bis 5, wobei die elektrischen Anschlüsse (4, 5) zum Teil derart zwischen einer äußeren Stützstruktur (16) und einer inneren Stützstruktur (17) geführt sind, dass die Laschen (8) frei zugänglich sind. Verbindungsstruktur (1 ) nach Anspruch 6, wobei die elektrischen An Schlüsse (4, 5) zur Reihenschaltung der Einzelzellen (2) mittels einer ge meinsamen inneren Stützstruktur (17) geführt sind.
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