WO2014095145A1 - Batteriezelle mit beschleunigungssensor - Google Patents

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WO2014095145A1
WO2014095145A1 PCT/EP2013/072973 EP2013072973W WO2014095145A1 WO 2014095145 A1 WO2014095145 A1 WO 2014095145A1 EP 2013072973 W EP2013072973 W EP 2013072973W WO 2014095145 A1 WO2014095145 A1 WO 2014095145A1
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WO
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battery cell
monitoring circuit
battery
region
acceleration sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/072973
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Fink
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Samsung Sdi Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh, Samsung Sdi Co., Ltd. filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2014095145A1 publication Critical patent/WO2014095145A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/0891—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values with indication of predetermined acceleration values
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, a
  • Battery cell housing and a battery cell case cover and an acceleration sensor comprises.
  • Lithium-ion battery cells are very sensitive to moisture ingress. Due to the required high lifetimes of often over 10 years, battery cells of the prior art for use in vehicles are increasingly provided with a battery cell housing, which consists of a robust hard shell. Such battery cell housing are known in the art as so-called hardcase cases and have wall thicknesses in the range of 0.4 mm to 1, 5 mm. The wall thickness depends among other things on the related material. For the realization of the battery cell housing of the prior art is in particular the
  • the battery cell housing cover with which the battery cell housing of the battery cells are closable, nowadays usually have a thickness in the range of 0.6 mm to 2.0 mm.
  • the Battery cell housing cover and the battery cell housing in the course of the manufacturing process of the battery cell usually welded together.
  • a battery management system In order to safely operate battery cells, in particular lithium-ion battery cells, a battery management system (BMS) is required in the prior art.
  • the battery management system prevents overcharging or deep discharge of the battery cells of a battery as well as loading of the battery cells with inadmissibly high charging or discharging currents.
  • Electronic modules are used, which are monitoring circuits. These can monitor individual, but also several battery cells of a battery.
  • the monitoring circuit is placed either in the vicinity of the associated battery cell (s) as a “decentralized satellite”, or the entire electronics of the monitoring circuit is implemented in a “central electronics”, which may be located, for example, within a central battery system control unit of the battery management system.
  • a battery cell which includes a
  • Battery cell housing a battery cell housing cover and two
  • Battery cell terminals via which the battery cell is connectable to a battery system comprises. Furthermore, the battery cell comprises a positive electrode and a negative electrode, which are arranged within the battery cell housing and in each case via a current path within the battery cell
  • Battery cell housing are each connected to a battery cell terminal.
  • the battery cell has at least one
  • Environmental conditions critical condition is operated.
  • an acceleration sensor in or on the battery cell such critical conditions can be detected early and the battery cell information is provided, which can be used for safe operation of the battery cell under critical environmental conditions, such as an accident.
  • the acceleration sensor can be installed directly in or on the battery cell and fed from the battery cell. Since the acceleration sensor is connected directly to the battery cell, for example, the occurrence of impermissibly high accelerations can be registered, stored and evaluated over the entire life of the battery cell.
  • the at least one acceleration sensor is within the at least one acceleration sensor
  • Acceleration sensor particularly securely connected to the battery cell.
  • the at least one acceleration sensor is preferably designed to detect the linear acceleration and / or the rotational acceleration with which the battery cell is accelerated.
  • the acceleration sensor is designed to detect the transverse and / or rotational acceleration of the battery cell, the moved battery cell can be transferred to a safe operating state, for example if the braking is too slow or the rotation is too fast.
  • the acceleration sensor is implemented in an electronic circuit.
  • the electronic circuit is a micro-electro-mechanical system (MEMS), ie as
  • the acceleration sensor as a stand-alone
  • the battery cell further comprises a monitoring circuit, which comprises the electronic circuit, wherein the electronic circuit is adapted to the detected linear acceleration and / or rotational acceleration of the battery cell to transmit to the monitoring circuit.
  • the monitoring circuit is on the inside of the
  • Battery cell housing cover arranged.
  • the monitoring circuit need not be mechanically fixed separately, since it is mechanically robustly connected to the battery cell housing cover.
  • the monitoring circuit is designed as a flexible printed circuit board.
  • Circuits is that when using the same low thermal contact resistance can be realized. For this reason, it is advantageous to use such circuits in applications in which electronic components with high power losses are used. Furthermore, Flexible Printed Circuit Boards are also used in applications where the performance of realizing these
  • the battery cell housing cover preferably has a first and a second electrically conductive region, wherein the first and the second region are electrically insulated from one another and the first region is electrically conductively connected to the positive electrode and the second region is connected to the negative electrode of the battery cell.
  • the monitoring circuit can directly over the first and the second area of
  • the first and the second region are electrically insulated from one another and sealed from one another by penetration of moisture by means of nanomolding.
  • Nanomolding enables a particularly strong, at the nanometer level positive connection between the first and the second region of the battery cell housing cover.
  • a first supply voltage connection is preferred
  • Supply voltage terminal of the monitoring circuit electrically connected to the second region and the monitoring circuit is adapted to be fed via the first and / or the second region.
  • Supply voltage terminals of the monitoring circuit are dispensed in the interior of the battery cell guided supply lines. This can save material, costs and labor in the production of
  • the claimed battery cell is a lithium-ion battery cell.
  • the battery is particularly preferred as a
  • Lithium-ion battery is running. Advantages of such batteries include their comparatively high energy density and their high thermal stability. Another advantage of lithium-ion batteries is that they are not subject to memory effect.
  • a motor vehicle is provided with a battery having a battery cell according to the invention, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
  • Figure 1 shows an embodiment of a battery cell according to the invention with a realized in an exposed monitoring circuit
  • Accelerometer, and Figure 2 is a partial side view of the internal structure of another
  • Embodiment of a battery cell according to the invention Embodiment of a battery cell according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a battery cell according to the invention
  • the battery cell 50 with an acceleration sensor 42 implemented in an exposed monitoring circuit 40.
  • the battery cell 50 includes a
  • Battery cell case 30 a battery cell case cover 28, two
  • Battery cell terminals 1 1 and 12 via which the battery cell 50 is connectable to a battery system, as well as a positive electrode and a negative
  • Electrode which are arranged within the battery cell housing 30 and connected via a respective current path within the battery cell housing 30, each with a battery cell terminal 11, 12 (not shown). Furthermore, the battery cell 50 according to the invention comprises a
  • Acceleration sensor 42 which is designed purely by way of example in this embodiment, the linear acceleration and the
  • the battery cell 50 is installed purely by way of example in a motor vehicle in this embodiment.
  • the battery cell 50 includes an acceleration sensor 42 disposed therein
  • Embodiment is designed to the transverse acceleration with which the battery cell 50 and the motor vehicle is linearly accelerated and the rotational acceleration, with which the
  • Battery cell 50 or the motor vehicle spin-accelerated, that is accelerated in a rotation to detect.
  • the acceleration sensor 42 is pure
  • the acceleration sensor 42 is also embodied purely by way of example in an electronic circuit 43. In other words, that is
  • Acceleration sensor 42 in this embodiment purely as an example Part of an electronic circuit 43 realized.
  • the acceleration sensor 42 itself is purely exemplary in this embodiment as
  • MEMS Micro-Electro-Mechanical System
  • the MEMS sensor is exhibited by the electronic circuit 43 in this embodiment.
  • the battery cell 50 in this exemplary embodiment has an optional monitoring circuit 40, which comprises the electronic circuit 43.
  • the electronic circuit 43 is formed purely by way of example in this embodiment, the detected linear acceleration and the detected rotational acceleration of the battery cell 50 to the
  • Monitoring circuit 40 to transmit.
  • the electronic circuit 43 is installed or realized purely by way of example in a monitoring circuit 40 in this embodiment. Further, the electronic circuit 43 is designed purely by way of example, the
  • Acceleration sensor 42 are detected, to the monitoring circuit 40 to transmit or the monitoring circuit 40 to provide.
  • the monitoring circuit 40 is further designed in this embodiment, purely by way of example, to detect the temperature and the voltage between the battery cell terminals 1 1, 12 of the battery cell 50. Furthermore, the monitoring circuit 40 in this embodiment, purely by way of example including electronic circuit 43 and velvet
  • Battery cell housing cover 28 applied. If the battery cell housing 30 is closed with the battery cell housing cover 28, the
  • the monitoring circuit 40 including electronic
  • Circuit 43 and velvet acceleration sensor 42 to Illustrated exposed, that is, it is visible to the viewer in their position, although they are on the bottom
  • the battery cell housing 30 is purely exemplary as a hard shell housing, ie as a hard case or as
  • Hardcase housing executed.
  • the hard-shell housing is in this embodiment of a battery cell 50 of the invention shown in FIG. 1 purely by way of example of aluminum and, purely by way of example, has a wall thickness of
  • Embodiment purely by way of example of aluminum and has a thickness of purely exemplary also 0.8 mm.
  • the monitoring circuit 40 in this exemplary embodiment including the electronic circuit 43 or together with the acceleration sensor 42, is embodied purely by way of example as a flexible printed circuit board.
  • the monitoring circuit 40 together with the electronic circuit 43 or together with the acceleration sensor 42 in this embodiment is designed as a flexible printed circuit.
  • PEN ie a polymer material, was applied as a flexible substrate via a pressure-sensitive adhesive to the aluminum of the Battenezellengekorusedeckels 28, which serves as a metal substrate in this first embodiment. Both the use of PEN as a flexible substrate and aluminum as a metal substrate is in this first embodiment.
  • other polymeric materials such as PET or PI, can also be used as flexible substrates.
  • Other metal substrates can also be used to create a Flexible Printed Circuit Board (FPCB).
  • FPCB Flexible Printed Circuit Board
  • the battery cell case cover 28 has first and second electrically conductive portions 26 and 27, wherein the first and second portions 26, 27 are electrically insulated from each other, and the first portion 26 with the positive electrode and the second portion 27 with the negative electrode of the battery cell 50 is electrically conductively connected (not shown).
  • the first electrically conductive region 26 has in this Embodiment, the potential of the positive electrode and the second electrically conductive portion 27, the potential of the negative electrode.
  • the battery cell housing cover 28 consists purely by way of example of the first and the second region 26 and 27.
  • the second region 27 is smaller than the first region 26 of FIG.
  • the second area 27 is further rectangular around that with the negative electrode
  • the first area 26 makes up the remaining part of the
  • Battenezellengephingedeckels 28 which includes the connected to the positive electrode battery cell terminal 11.
  • the first and the second region 26, 27 of the Battenezellengekorusedeckels 28 are purely electrically isolated from each other and sealed from penetration of moisture by means of nanomolding connected to each other.
  • the second area 27 is in this embodiment of a battery cell 50 according to the invention
  • Battenezellengephaseusedeckels 28 are thus connected to each other at their common contact edge by means of nanomolding in this embodiment.
  • the first region 26 may also be electrically insulated from the battery cell housing 30 via nanomolding or via a nano-gold-plated region 25.
  • the first region 26 is connected to the battery cell housing 30 in an electrically conductive manner purely by way of example via a circumferential laser weld seam 29.
  • the battery cell 50 is sealed against ingress of moisture and the battery cell housing 30 is electrically connected to the first region 26 of the Battenezellengephasepackusedeckels 28.
  • the monitoring circuit 40 is located on the inside of the In other words, the monitoring circuit 40 located in the first region 26 adjoins the nanogolded region 25 which lies between the first and the second region 26, 27 of the battery cell housing cover 28 in this exemplary embodiment , Furthermore, the monitoring circuit 40 in this embodiment has a first and a second supply voltage terminal, wherein the first
  • Monitoring circuit 40 is electrically conductively connected to the second region 27. Further, the monitoring circuit 40 is in this
  • Embodiment purely by way of example designed to be fed via the first and the second region 26, 27 of the battery cell housing cover 28.
  • Monitoring circuit 40 is therefore connected in this embodiment, purely by way of example over the nanogolded region 25 away with the second region 27 of the battery cell housing cover 28 electrically conductive.
  • FIG. 2 shows a partial side view of the internal structure of another embodiment of a battery cell 50 according to the invention. This lateral
  • Partial view shows a Battenezellengephaseusedeckel 28 with a purely exemplary arranged on the inside, optional monitoring circuit 40, which one executed in an electronic circuit 43
  • the Battenezellengekorusedeckel 28 is connected to two current collectors 13, 14, wherein a first current collector 13 to the positive electrode and a second current collector 14 to the negative electrode of the battery cell 50 is connected (not shown).
  • the first current collector 13 to the positive electrode and a second current collector 14 to the negative electrode of the battery cell 50 is connected (not shown).
  • the second current collector 14 to the negative electrode of the battery cell 50 is connected (not shown).
  • Battenezellengepureckel 28 in a first and a second region 26, 27 divided, which via nanomolding or via a
  • nano-gold plated area 25, electrically isolated from each other, are connected together.
  • the two areas 26, 27 of the battery cell housing cover 28 are in this embodiment, purely by way of example the same size. Further, the Battenezellengepureckel 28 in this further
  • Embodiment purely by way of example its length divided into two halves, wherein the first half of the first region 26 of the battery cell case cover 28, while the second half is the second area 27 of the
  • Battery cell case cover 28 makes.
  • the current collectors 13, 14 connect the first and the second region 26 and 27 of the
  • Battery cell case cover 28 with the positive and the negative electrode of the battery cell 50. On the battery cell case cover
  • the battery cell terminal 1 1 connected to the positive electrode is enclosed by the first region 26, while the battery cell terminal 12 connected to the negative electrode is enclosed by the second region 27.
  • the acceleration sensor 42 is designed purely by way of example to detect the linear acceleration of the battery cell 50, that is to say the linear acceleration with which the battery cell 50 is moved.
  • battery cells 50 according to the invention can also be used
  • Acceleration sensors 42 are realized, which are only designed to detect the rotational acceleration of the battery cell 50.
  • the electronic circuit 43, in which the acceleration sensor 42 is implemented, in this further exemplary embodiment is designed purely by way of example to supply the detected linear acceleration to the monitoring circuit 40
  • monitoring circuit 40 together with the electronic circuit 43 or together with the acceleration sensor 42 in this further
  • Embodiment of Figure 1 set forth as Flexible Printed Circuit Board, so designed as a flexible printed circuit or as a flexible, printed circuit. Furthermore, in this further exemplary embodiment of FIG. 2, as shown in the description of the exemplary embodiment of FIG. 1, the monitoring circuit 40 has a first and a second supply voltage connection. The first
  • Supply voltage connection is in this further embodiment electrically conductively connected to the first region 26 of the battery cell housing cover 28, while the second supply voltage terminal is electrically conductively connected to the second region 27 of the battery cell housing cover 28.
  • first supply voltage terminal of the monitoring circuit 40 is soldered in this further embodiment directly to the first region 26, while the second supply voltage terminal of the monitoring circuit 40 is soldered directly to the second region 27.
  • the monitoring circuit 40 is designed in this further embodiment to be fed via the first and the second region 26, 27 of the battery cell housing cover 28. Since the electronic circuit 43 is implemented with acceleration sensor 42 within the monitoring circuit 40, in this further embodiment, the electronic circuit 43 and the acceleration sensor 42 via the first and the second
  • the monitoring circuit 40 in this further embodiment purely by way of example a copper layer 41, with which the first and the second supply voltage terminal of the monitoring circuit 40 are electrically conductively connected.
  • the current path between the first region 26 and the positive electrode or between the second region 27 and the negative electrode may have further components or electrical units, so that the potential of the first and / or second region 26, 27 is not must be identical to the potential of the positive or negative electrode.
  • the geometry or the dimension of the first and / or the second region 26, 27 of the battery cell housing cover 28 of a battery cell 50 according to the invention can also deviate from those shown here. It can purely by way of example according to the invention with 50 battery cells Battery cell housing covers 28 are executed, which have a round first and a second round region 26, 27, which together can make up only a part of the battery cell case cover 28.
  • battery cells 50 both the choice of material and the choice of wall thickness or the thickness for the realization of the battery cell housing 30 and the battery cell case cover 28 selected purely by way of example. Furthermore, inventive
  • Battery cell 50 be completely realized without monitoring circuit 40, which only have an acceleration sensor 42, which also need not be performed in an electronic circuit 43.
  • Monitoring circuit 40 but for example one applied on an outer or inner wall of the battery cell housing 30
  • Acceleration sensor 42 has. Furthermore, you can also share
  • Be implemented battery cells 50 according to the invention in which a
  • Monitoring circuit 40 and an acceleration sensor 42 are realized, wherein the monitoring circuit 40 does not include the acceleration sensor 42, in which the acceleration sensor 42 is thus not realized within the monitoring circuit 40. Furthermore, the acceleration sensor 42 is thus not realized within the monitoring circuit 40. Furthermore, the acceleration sensor 42 is thus not realized within the monitoring circuit 40. Furthermore, the acceleration sensor 42 is thus not realized within the monitoring circuit 40. Furthermore, the acceleration sensor 42 is thus not realized within the monitoring circuit 40. Furthermore, the acceleration sensor 42 is thus not realized within the monitoring circuit 40. Furthermore, the
  • Acceleration sensor 42 in such battery cells 50 still connected to the monitoring circuit 40 and be adapted to transmit the detected linear acceleration and / or rotational acceleration of the battery cell 50 according to the invention to the monitoring circuit 40.
  • battery cells 50 according to the invention can also be used
  • Monitoring circuits 40 also for detecting further and / or other measured variables than those mentioned above, for example for detecting the
  • the monitoring circuit 40 of a battery cell 50 according to the invention can also be designed only to the one of the
  • Acceleration sensor 42 transmitted linear acceleration and / or

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Abstract

Es wird eine Batteriezelle (50) zur Verfügung gestellt, welche ein Batteriezellengehäuse (30), einen Battenezellengehäusedeckel (28) und zwei Batteriezellenterminals (11, 12), über welche die Batteriezelle (50) mit einem Batteriesystem verbindbar ist, umfasst. Ferner umfasst die Batteriezelle (50) eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses (30) angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses (30) mit jeweils einem Batteriezellenterminal (11, 12) verbunden sind. Erfindungsgemäß weist die Batteriezelle (50) mindestens einen Beschleunigungssensor (42) auf.

Description

Beschreibung Titel
Batteriezelle mit Beschleunigungssensor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, die ein
Batteriezellengehäuse und einen Batteriezellengehäusedeckel sowie einen Beschleunigungssensor umfasst.
Stand der Technik
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen (z. B. bei Windkraftanlagen) als auch in Fahrzeugen (z. B. in Hybrid- und
Elektrofahrzeugen) vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden. Aus heutiger Sicht sehr vielversprechend ist dabei der Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien beziehungsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen.
Lithium-Ionen-Batteriezellen sind sehr empfindlich gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit. Aufgrund der geforderten hohen Lebensdauern von oft über 10 Jahren werden Batteriezellen des Standes der Technik für den Einsatz in Fahrzeugen immer häufiger mit einem Batteriezellengehäuse versehen, welches aus einer robusten Hartschale besteht. Derartige Batteriezellengehäuse sind im Stand der Technik auch als sogenannte Hardcase-Gehäuse bekannt und weisen Wandstärken im Bereich von 0,4 mm bis 1 ,5 mm auf. Die Wandstärke ist dabei unter anderem abhängig von dem verwandten Material. Für die Realisierung der Batteriezellengehäuse des Standes der Technik ist insbesondere die
Verwendung von Aluminium oder Edelstahl beliebt, wobei Edelstahlgehäuse tendenziell mit geringeren Wandstärken ausgeführt werden.
Die Batteriezellengehäusedeckel, mit welchen die Batteriezellengehäuse der Batteriezellen verschließbar sind, weisen heutzutage meist eine Dicke im Bereich von 0,6 mm bis 2,0 mm auf. Im Stand der Technik werden der Batteriezellengehäusedeckel und das Batteriezellengehäuse im Verlauf des Fertigungsprozesses der Batteriezelle meist miteinander verschweißt.
Um Batteriezellen, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen, sicher betreiben zu können, ist im Stand der Technik ein Batteriemanagementsystem (BMS) erforderlich. Das Batteriemanagementsystem verhindert unter anderem eine Überladung oder Tiefenentladung der Batteriezellen einer Batterie sowie eine Belastung der Batteriezellen mit unzulässig hohen Lade- oder Entladeströmen. Für Batterien, die in Elektro- oder Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, sind aufgrund der großen Anzahl an Batteriezellen, die in derartigen Batterien verbaut werden, komplexe Elektroniken für die Realisierung des
Batteriemanagementsystems erforderlich.
Für die Überwachung der Batteriezellen werden sogenannte CSC
Elektronikmodule eingesetzt, bei welchen es sich um Überwachungsschaltungen handelt. Diese können einzelne, aber auch mehrere Batteriezellen einer Batterie überwachen. Dazu wird die Überwachungsschaltung entweder in der Nähe der zugehörigen Batteriezelle(n) als "dezentraler Satellit" platziert, oder die gesamte Elektronik der Überwachungsschaltung wird in einer "Zentralelektronik" realisiert, welche sich beispielsweise innerhalb eines zentralen Batteriesystemsteuergeräts des Batteriemanagementsystems befinden kann.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird eine Batteriezelle zur Verfügung gestellt, welche ein
Batteriezellengehäuse, einen Batteriezellengehäusedeckel und zwei
Batteriezellenterminals, über welche die Batteriezelle mit einem Batteriesystem verbindbar ist, umfasst. Ferner umfasst die Batteriezelle eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des
Batteriezellengehäuses mit jeweils einem Batteriezellenterminal verbunden sind. Erfindungsgemäß weist die Batteriezelle mindestens einen
Beschleunigungssensor auf. Die Überschreitung eines maximal zulässigen Grenzwertes für die Linear- und/oder die Drehbeschleunigung einer beschleunigt bewegten Batteriezelle lässt darauf schließen, dass die Batteriezelle in einem hinsichtlich der
Umgebungsbedingungen kritischen Zustand betrieben wird. Durch den Verbau eines Beschleunigungssensors in oder auf der Batteriezelle können solche kritischen Zustände frühzeitig erkannt und der Batteriezelle Informationen zur Verfügung gestellt werden, welche für einen sicheren Betrieb der Batteriezelle unter kritischen Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise einem Unfall, genutzt werden können. Dabei kann der Beschleunigungssensor direkt in oder auf der Batteriezelle verbaut und aus der Batteriezelle gespeist werden. Da der Beschleunigungssensor direkt mit der Batteriezelle verbunden ist, kann optional beispielsweise das Auftreten unzulässig hoher Beschleunigungen über das gesamte Leben der Batteriezelle registriert, gespeichert und ausgewertet werden.
Bevorzugt ist der mindestens eine Beschleunigungssensor innerhalb der
Batteriezelle angeordnet. In einer derartigen Ausführungsform ist der
Beschleunigungssensor besonders sicher mit der Batteriezelle verbunden.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Beschleunigungssensor dazu ausgelegt, die Linearbeschleunigung und/oder die Drehbeschleunigung, mit welcher die Batteriezelle beschleunigt wird, zu erfassen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der Beschleunigungssensor dazu ausgelegt, die transversale und/oder die rotatorische Beschleunigung der Batteriezelle zu erfassen, kann die bewegte Batteriezelle beispielsweise bei einer zu starken Abbremsung oder einer zu schnellen Drehung in einen sicheren Betriebszustand überführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor in einer elektronischen Schaltung ausgeführt. Besonders bevorzugt ist die elektronische Schaltung als Micro-Electro-Mechanical System (MEMS), also als
mikroelektronisches mechanisches System ausgeführt. Durch eine derartige Ausführungsform kann der Beschleunigungssensor als eigenständiges
Bauelement mit sehr geringen Abmessungen realisiert werden, welches
Logikelemente und mechanische Strukturen beispielsweise in einem Chip vereint.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform weist die Batteriezelle ferner eine Überwachungsschaltung auf, welche die elektronische Schaltung umfasst, wobei die elektronische Schaltung dazu ausgebildet ist, die erfasste Linearbeschleunigung und/oder Drehbeschleunigung der Batteriezelle an die Überwachungsschaltung zu übermitteln. Durch eine derartige
Ausführungsform ist der Beschleunigungssensor innerhalb einer
Überwachungsschaltung realisierbar, mit welcher auch weitere Messgrößen einer Batteriezelle, beispielsweise deren Klemmspannung und/oder deren
Temperatur erfassbar sein können.
Bevorzugt ist die Überwachungsschaltung auf der Innenseite des
Batteriezellengehäusedeckels angeordnet. Durch eine derart ausgeführte Batteriezelle muss die Überwachungsschaltung nicht separat mechanisch fixiert werden, da sie mechanisch robust mit dem Batteriezellengehäusedeckel verbunden ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Überwachungsschaltung als Flexible Printed Circuit Board ausgeführt. Der Vorteil solcher flexibler, gedruckter
Schaltkreise liegt darin, dass bei Verwendung derselben geringe thermische Übergangswiderstände realisiert werden können. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, derartige Schaltkreise bei Anwendungen einzusetzen, bei denen elektronische Bauelemente mit großen Verlustleistungen zum Einsatz kommen. Ferner werden Flexible Printed Circuit Boards auch bei Anwendungen eingesetzt, bei denen die Leistungsfähigkeit der zur Realisierung dieser
Anwendungen verwandten Bauelemente mit zunehmender Temperatur zurückgeht. Bevorzugt weist der Batteriezellengehäusedeckel einen ersten und einen zweiten elektrisch leitfähigen Bereich auf, wobei der erste und der zweite Bereich elektrisch voneinander isoliert sind und der erste Bereich mit der positiven Elektrode und der zweite Bereich mit der negativen Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden sind. Durch eine derartige Ausführungsform kann die Überwachungsschaltung direkt über den ersten und den zweiten Bereich des
Batteriezellengehäusedeckels gespeist werden.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform sind der erste und der zweite Bereich elektrisch voneinander isoliert und gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding miteinander verbunden. Nanomolding ermöglicht eine besonders feste, auf Nanometerebene formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich des Batteriezellengehäusedeckels.
Bevorzugt ist ein erster Versorgungsspannungsanschluss der
Überwachungsschaltung mit dem ersten Bereich und/oder ein zweiter
Versorgungsspannungsanschluss der Überwachungsschaltung mit dem zweiten Bereich elektrisch leitfähig verbunden und ist die Überwachungsschaltung dazu ausgebildet, über den ersten und/oder den zweiten Bereich gespeist zu werden. Durch eine derartige Ausführungsform können auf von den
Versorgungsspannungsanschlüssen der Überwachungsschaltung in das Innere der Batteriezelle geführte Versorgungsleitungen verzichtet werden. Dadurch können Material, Kosten und Arbeitsaufwand bei der Herstellung der
Batteriezelle eingespart werden.
Bevorzugt ist die beanspruchte Batteriezelle eine Lithium-Ionen-Batteriezelle.
Ferner wird eine Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle
bereitgestellt, wobei die Batterie besonders bevorzugt als eine
Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt ist. Vorteile solcher Batterien sind unter anderem in ihrer vergleichsweise hohen Energiedichte sowie ihrer großen thermischen Stabilität gegeben. Ein weiterer Vorteil von Lithium-Ionen-Batterien ist, dass diese keinem Memory Effekt unterliegen.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie mit einer erfindungsgemäßen Batteriezelle bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle mit einem in einer freigelegten Überwachungsschaltung realisierten
Beschleunigungssensor, und Figur 2 eine seitliche Teilansicht des inneren Aufbaus eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Batteriezelle.
Ausführungsformen der Erfindung Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle
50 mit einem in einer freigelegten Überwachungsschaltung 40 realisierten Beschleunigungssensor 42. Die Batteriezelle 50 umfasst ein
Batteriezellengehäuse 30, einen Batteriezellengehäusedeckel 28, zwei
Batteriezellenterminals 1 1 und 12, über welche die Batteriezelle 50 mit einem Batteriesystem verbindbar ist, sowie eine positive Elektrode und eine negative
Elektrode, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses 30 angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses 30 mit jeweils einem Batteriezellenterminal 11 , 12 verbunden sind (nicht dargestellt). Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Batteriezelle 50 einen
Beschleunigungssensor 42, welcher in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft dazu ausgelegt ist, die Linearbeschleunigung sowie die
Drehbeschleunigung, mit welcher die Batteriezelle 50 beschleunigt wird, zu erfassen. Die Batteriezelle 50 ist in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft in einem Kraftfahrzeug verbaut. Mit anderen Worten ausgedrückt, umfasst die Batteriezelle 50 einen Beschleunigungssensor 42, welcher in diesem
Ausführungsbeispiel dazu ausgelegt ist, die transversale Beschleunigung, mit welcher die Batteriezelle 50 beziehungsweise das Kraftfahrzeug linear beschleunigt wird und die rotatorische Beschleunigung, mit welcher die
Batteriezelle 50 beziehungsweise das Kraftfahrzeug drehbeschleunigt, also in einer Drehung beschleunigt wird, zu erfassen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Beschleunigungssensor 42 rein
beispielhaft innerhalb der Batteriezelle 50 angeordnet beziehungsweise verbaut. Dabei ist der Beschleunigungssensor 42 ferner rein beispielhaft in einer elektronischen Schaltung 43 ausgeführt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der
Beschleunigungssensor 42 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Teil einer elektronischen Schaltung 43 realisiert. Der Beschleunigungssensor 42 selbst ist dabei in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als
MEMS-Sensor, also als Micro-Electro-Mechanical System (MEMS)
beziehungsweise als mikroelektronisches mechanisches System ausgeführt, welches innerhalb der elektronischen Schaltung 43 angeordnet beziehungsweise realisiert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der MEMS-Sensor in diesem Ausführungsbeispiel von der elektronischen Schaltung 43 aufgewiesen.
Des Weiteren weist die Batteriezelle 50 in diesem Ausführungsbeispiel eine optionale Überwachungsschaltung 40 auf, welche die elektronische Schaltung 43 umfasst. Die elektronische Schaltung 43 ist in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft dazu ausgebildet, die erfasste Linearbeschleunigung sowie die erfasste Drehbeschleunigung der Batteriezelle 50 an die
Überwachungsschaltung 40 zu übermitteln. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die elektronische Schaltung 43 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft in einer Überwachungsschaltung 40 verbaut beziehungsweise realisiert. Ferner ist die elektronische Schaltung 43 rein beispielhaft dazu ausgelegt, die
Linearbeschleunigung beziehungsweise die Drehbeschleunigung, mit welcher die Batteriezelle 50 beziehungsweise das Kraftfahrzeug beschleunigt werden und welche vom dem in der elektronischen Schaltung 43 realisierten
Beschleunigungssensor 42 erfasst werden, an die Überwachungsschaltung 40 zu übermitteln beziehungsweise der Überwachungsschaltung 40 bereitzustellen. Die Überwachungsschaltung 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner rein beispielhaft dazu ausgelegt, die Temperatur und die Spannung zwischen den Batteriezellenterminals 1 1 , 12 der Batteriezelle 50 zu erfassen. Des Weiteren ist die Überwachungsschaltung 40 in diesem Ausführungsbeispiel rein beispielhaft samt elektronischer Schaltung 43 beziehungsweise samt
Beschleunigungssensor 42 direkt auf der Innenseite des
Batteriezellengehäusedeckels 28 aufgebracht. Ist das Batteriezellengehäuse 30 mit dem Batteriezellengehäusedeckel 28 verschlossen, liegt die
Überwachungsschaltung 40 samt elektronischer Schaltung 43 beziehungsweise samt Beschleunigungssensor 42 also auf der nach innen weisenden Seite des Batteriezellengehäusedeckels 28, also auf der Unterseite des
Batteriezellengehäusedeckels 28 und ist im fertigen Produkt von außen nicht sichtbar. In Figur 1 ist die Überwachungsschaltung 40 samt elektronischer
Schaltung 43 beziehungsweise samt Beschleunigungssensor 42 zu Anschauungszwecken freigelegt dargestellt, das heißt, sie ist für den Betrachter in ihrer Position sichtbar dargestellt, obwohl sie auf der Unterseite
beziehungsweise der Innenseite des Battenezellengehäusedeckels 28 angeordnet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Batteriezellengehäuse 30 rein beispielhaft als Hartschalen-Gehäuse, also als Hardcase beziehungsweise als
Hardcase-Gehäuse ausgeführt. Das Hartschalen-Gehäuse besteht in diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 der Figur 1 rein beispielhaft aus Aluminium und weist rein beispielhaft eine Wandstärke von
0,8 mm auf. Auch der Batteriezellengehäusedeckel 28 besteht in diesem
Ausführungsbeispiel rein beispielhaft aus Aluminium und weist eine Dicke von rein beispielhaft ebenfalls 0,8 mm auf. Ferner ist die Überwachungsschaltung 40 in diesem Ausführungsbeispiel samt elektronischer Schaltung 43 beziehungsweise samt Beschleunigungssensor 42 rein beispielhaft als Flexible Printed Circuit Board ausgeführt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Überwachungsschaltung 40 samt elektronischer Schaltung 43 beziehungsweise samt Beschleunigungssensor 42 in diesem Ausführungsbeispiel als flexibler, gedruckter Schaltkreis ausgeführt. Dafür wurde in diesem ersten Ausführungsbeispiel PEN, also ein Polymermaterial, als flexibles Substrat über ein drucksensitives Klebemittel auf das Aluminium des Battenezellengehäusedeckels 28, welches in diesem ersten Ausführungsbeispiel als Metallsubstrat dient, aufgebracht. Sowohl die Verwendung von PEN als flexibles Substrat als auch von Aluminium als Metallsubstrat ist in diesem ersten
Ausführungsbeispiel rein beispielhaft gewählt. Es können beispielsweise auch andere Polymermaterialien, beispielsweise PET oder PI, als flexible Substrate verwendet werden. Auch können andere Metallsubstrate für die Erzeugung eines Flexible Printed Circuit Boards (FPCB) herangezogen werden.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Batteriezellengehäusedeckel 28 einen ersten und einen zweiten elektrisch leitfähigen Bereich 26 und 27 auf, wobei der erste und der zweite Bereich 26, 27 elektrisch voneinander isoliert sind und der erste Bereich 26 mit der positiven Elektrode und der zweite Bereich 27 mit der negativen Elektrode der Batteriezelle 50 elektrisch leitfähig verbunden ist (nicht dargestellt). Der erste elektrisch leitfähige Bereich 26 weist in diesem Ausführungsbeispiel das Potenzial der positiven Elektrode und der zweite elektrisch leitfähige Bereich 27 das Potenzial der negativen Elektrode auf. In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Batteriezellengehäusedeckel 28 rein beispielhaft aus dem ersten und dem zweiten Bereich 26 und 27. Dabei ist der zweite Bereich 27 kleiner als der erste Bereich 26 des
Battenezellengehäusedeckels 28. In diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Bereich 27 ferner rechteckförmig um das mit der negativen Elektrode
verbundene Batteriezellenterminal 12 angeordnet, ohne die äußeren
Abmessungen des Battenezellengehäusedeckels 28 zu tangieren und ohne über die halbe Länge des Battenezellengehäusedeckels 28 hinauszureichen. Des
Weiteren ist der zweite Bereich 27, welcher in diesem Ausführungsbeispiel also das mit der negativen Elektrode verbundene Batteriezellenterminal 12
einschließt, in diesem Ausführungsbeispiel in den ersten Bereich 26 eingebettet. Der erste Bereich 26 macht den verbleibenden Teil des
Battenezellengehäusedeckels 28 aus, welcher das mit der positiven Elektrode verbundene Batteriezellenterminal 11 einschließt.
In diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 sind der erste und der zweite Bereich 26, 27 des Battenezellengehäusedeckels 28 rein beispielhaft elektrisch voneinander isoliert und gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding miteinander verbunden. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der zweite Bereich 27 in diesem
Ausführungsbeispiel rein beispielhaft über einen umlaufenden nanogemoldeten Bereich 25 von dem ersten Bereich 26 elektrisch isoliert und mit dem ersten Bereich 26 verbunden. Der erste und der zweite Bereich 26 und 27 des
Battenezellengehäusedeckels 28 sind in diesem Ausführungsbeispiel also an ihrer gemeinsamen Berührungskante mittels Nanomolding miteinander verbunden. Der erste Bereich 26 kann optional ebenfalls elektrisch von dem Batteriezellengehäuse 30 über Nanomolding beziehungsweise über einen nanogemoldeten Bereich 25 isoliert sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Bereich 26 rein beispielhaft über eine umlaufende Laserschweißnaht 29 mit dem Batteriezellengehäuse 30 elektrisch leitfähig verbunden. Dadurch ist die Batteriezelle 50 gegenüber einem Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet und das Batteriezellengehäuse 30 ist elektrisch mit dem ersten Bereich 26 des Battenezellengehäusedeckels 28 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Überwachungsschaltung 40 auf der Innenseite des Batteriezellengehäusedeckels 28 rein beispielhaft vollständig innerhalb des ersten Bereiches 26. Mit anderen Worten ausgedrückt, grenzt die im ersten Bereich 26 liegende Überwachungsschaltung 40 in diesem Ausführungsbeispiel an den nanogemoldeten Bereich 25 an, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich 26, 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 liegt. Ferner weist die Überwachungsschaltung 40 in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten und einen zweiten Versorgungsspannungsanschluss auf, wobei der erste
Versorgungsspannungsanschluss der Überwachungsschaltung 40 mit dem ersten Bereich 26 und der zweite Versorgungsspannungsanschluss der
Überwachungsschaltung 40 mit dem zweiten Bereich 27 elektrisch leitfähig verbunden ist. Ferner ist die Überwachungsschaltung 40 in diesem
Ausführungsbeispiel rein beispielhaft dazu ausgebildet, über den ersten und den zweiten Bereich 26, 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 gespeist zu werden. Der zweite Versorgungsspannungsanschluss der
Überwachungsschaltung 40 ist in diesem Ausführungsbeispiel also rein beispielhaft über den nanogemoldeten Bereich 25 hinweg mit dem zweiten Bereich 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 elektrisch leitfähig verbunden.
Die Figur 2 zeigt eine seitliche Teilansicht des inneren Aufbaus eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50. Diese seitliche
Teilansicht zeigt einen Battenezellengehäusedeckel 28 mit einer rein beispielhaft auf dessen Innenseite angeordneten, optionalen Überwachungsschaltung 40, welche einen in einer elektronischen Schaltung 43 ausgeführten
Beschleunigungssensor 42 aufweist. In diesem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Battenezellengehäusedeckel 28 mit zwei Stromkollektoren 13, 14 verbunden, wobei ein erster Stromkollektor 13 mit der positiven Elektrode und ein zweiter Stromkollektor 14 mit der negativen Elektrode der Batteriezelle 50 verbunden ist (nicht dargestellt). In diesem weiteren Ausführungsbeispiel ist der
Battenezellengehäusedeckel 28, in einen ersten und einen zweiten Bereich 26, 27 unterteilt, welche über Nanomolding beziehungsweise über einen
nanogemoldeten Bereich 25, elektrisch voneinander isoliert, miteinander verbunden sind. Die beiden Bereiche 26, 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 sind in diesem weiteren Ausführungsbeispiel rein beispielhaft gleich groß. Ferner ist der Battenezellengehäusedeckel 28 in diesem weiteren
Ausführungsbeispiel rein beispielhaft seiner Länge nach in zwei Hälften unterteilt, wobei die erste Hälfte den ersten Bereich 26 des Batteriezellengehäusedeckels 28 ausmacht, während die zweite Hälfte den zweiten Bereich 27 des
Batteriezellengehäusedeckels 28 ausmacht. Die Stromkollektoren 13, 14 verbinden den ersten und den zweiten Bereich 26 und 27 des
Batteriezellengehäusedeckels 28 mit der positiven beziehungsweise mit der negativen Elektrode der Batteriezelle 50. Auf dem Batteriezellengehäusedeckel
28 sind die beiden Batteriezellenterminals 11 , 12 der Batteriezelle 50
angeordnet. Das mit der positiven Elektrode verbundene Batteriezellenterminal 1 1 wird von dem ersten Bereich 26 eingeschlossen, während das mit der negativen Elektrode verbundene Batteriezellenterminal 12 von dem zweiten Bereich 27 eingeschlossen wird.
In diesem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Beschleunigungssensor 42 rein beispielhaft dazu ausgelegt, die Linearbeschleunigung der Batteriezelle 50, also die Linearbeschleunigung, mit welcher die Batteriezelle 50 bewegt wird, zu erfassen. Es können ferner auch erfindungsgemäße Batteriezellen 50 mit
Beschleunigungssensoren 42 realisiert werden, welche lediglich dazu ausgelegt sind, die Drehbeschleunigung der Batteriezelle 50 zu erfassen. Die elektronische Schaltung 43, in welcher der Beschleunigungssensor 42 ausgeführt ist, ist in diesem weiteren Ausführungsbeispiel rein beispielhaft dazu ausgelegt, die erfasste Linearbeschleunigung an die Überwachungsschaltung 40 zu
übermitteln, beziehungsweise der Überwachungsschaltung 40 bereitzustellen.
Ferner ist die Überwachungsschaltung 40 samt elektronischer Schaltung 43 beziehungsweise samt Beschleunigungssensor 42 in diesem weiteren
Ausführungsbeispiel rein beispielhaft größtenteils innerhalb des ersten Bereiches
26 angeordnet und ragt über den nanogemoldeten Bereich 25 zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich 26, 27 hinweg. Dabei ist die
Überwachungsschaltung 40 samt elektronischer Schaltung 43 beziehungsweise samt Beschleunigungssensor 42, wie in der Beschreibung zu dem
Ausführungsbeispiel der Figur 1 dargelegt, als Flexible Printed Circuit Board, also als flexibler gedruckter Schaltkreis beziehungsweise als flexible, gedruckte Schaltung ausgeführt. Ferner weist die Überwachungsschaltung 40 in diesem weiteren Ausführungsbeispiel der Figur 2, wie in der Beschreibung zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 dargelegt, einen ersten und einen zweiten Versorgungsspannungsanschluss auf. Der erste
Versorgungsspannungsanschluss ist in diesem weiteren Ausführungsbeispiel elektrisch leitfähig mit dem ersten Bereich 26 des Batteriezellengehäusedeckels 28 verbunden, während der zweite Versorgungsspannungsanschluss elektrisch leitfähig mit dem zweiten Bereich 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 verbunden ist. Zum Zwecke der elektrisch leitfähigen Verbindung ist der erste Versorgungsspannungsanschluss der Überwachungsschaltung 40 in diesem weiteren Ausführungsbeispiel direkt auf den ersten Bereich 26 gelötet, während der zweite Versorgungsspanungsanschluss der Überwachungsschaltung 40 direkt auf den zweiten Bereich 27 gelötet ist. Die Überwachungsschaltung 40 ist in diesem weiteren Ausführungsbeispiel dazu ausgelegt, über den ersten und den zweiten Bereich 26, 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 gespeist zu werden. Da die elektronische Schaltung 43 mit Beschleunigungssensor 42 innerhalb der Überwachungsschaltung 40 realisiert ist, werden in diesem weiteren Ausführungsbeispiel auch die elektronische Schaltung 43 sowie der Beschleunigungssensor 42 über den ersten und den zweiten
Versorgungsspannungsanschluss der Überwachungsschaltung 40
beziehungsweise über den ersten und den zweiten Bereich 26, 27 gespeist beziehungsweise mit elektrischer Energie versorgt. Zur besseren Kontaktierung weist die Überwachungsschaltung 40 in diesem weiteren Ausführungsbeispiel rein beispielhaft eine Kupferschicht 41 auf, mit welcher der erste und der zweite Versorgungsspannungsanschluss der Überwachungsschaltung 40 elektrisch leitfähig verbunden sind. Die Überwachungsschaltung 40 sowie deren elektrische Kontaktierung über den ersten und den zweiten
Versorgungsspannungsanschluss mit dem ersten und dem zweiten Bereich 26, 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 ist in Figur 2 in einer Detailansicht dargestellt.
In allen hier dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Strompfad zwischen dem ersten Bereich 26 und der positiven Elektrode beziehungsweise zwischen dem zweiten Bereich 27 und der negativen Elektrode noch weitere Bauelemente beziehungsweise elektrische Einheiten aufweisen, so dass das Potenzial des ersten und/oder zweiten Bereiches 26, 27 nicht mit dem Potenzial der positiven beziehungsweise negativen Elektrode identisch sein muss. Ferner kann die Geometrie beziehungsweise die Abmessung des ersten und/oder des zweiten Bereiches 26, 27 des Batteriezellengehäusedeckels 28 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 auch von den hier dargestellten abweichen. Es können rein beispielhaft auch erfindungsgemäße Batteriezellen 50 mit Batteriezellengehäusedeckeln 28 ausgeführt werden, welche einen runden ersten und einen runden zweiten Bereich 26, 27 aufweisen, die zusammen auch nur einen Teil des Batteriezellengehäusedeckels 28 ausmachen können. Des Weiteren ist in allen oben dargestellten Ausführungsbeispielen von
erfindungsgemäßen Batteriezellen 50 sowohl die Wahl des Materials als auch die Wahl der Wandstärke beziehungsweise der Dicke für die Realisierung des Batteriezellengehäuses 30 beziehungsweise des Batteriezellengehäusedeckels 28 rein beispielhaft gewählt. Ferner können auch erfindungsgemäße
Batteriezellen 50 ganz ohne Überwachungsschaltung 40 realisiert sein, welche lediglich einen Beschleunigungssensor 42 aufweisen, der auch nicht in einer elektronischen Schaltung 43 ausgeführt sein muss. Es kann beispielsweise auch eine erfindungsgemäße Batteriezelle 50 realisiert sein, welche keine
Überwachungsschaltung 40, dafür aber beispielsweise einen auf einer Außenoder Innenwand des Batteriezellengehäuses 30 aufgebrachten
Beschleunigungssensor 42 aufweist. Des Weiteren können auch
erfindungsgemäße Batteriezellen 50 realisiert sein, in welchen eine
Überwachungsschaltung 40 und ein Beschleunigungssensor 42 realisiert sind, wobei die Überwachungsschaltung 40 den Beschleunigungssensor 42 jedoch nicht umfasst, in welchen der Beschleunigungssensor 42 also nicht innerhalb der Überwachungsschaltung 40 realisiert ist. Ferner kann der
Beschleunigungssensor 42 in solchen Batteriezellen 50 dennoch mit der Überwachungsschaltung 40 verbunden und dazu ausgelegt sein, die erfasste Linearbeschleunigung und/oder Drehbeschleunigung der erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 an deren Überwachungsschaltung 40 zu übertragen. Des Weiteren können auch erfindungsgemäße Batteriezellen 50 mit
Überwachungsschaltungen 40 realisiert sein, in welchen die
Überwachungsschaltungen 40 auch zur Erfassung weiterer und/oder anderer Messgrößen als den oben erwähnten, beispielsweise zur Erfassung des
Batteriezellstroms oder des Innenwiderstandes der Batteriezelle 50 in der Lage sind. Die Überwachungsschaltung 40 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 kann aber auch lediglich dazu ausgelegt sein, die von dem
Beschleunigungssensor 42 übermittelte Linearbeschleunigung und/oder
Drehbeschleunigung der erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 zu empfangen.

Claims

Ansprüche
Batteriezelle (50), umfassend
- ein Batteriezellengehäuse (30),
- einen Batteriezellengehäusedeckel (28),
- zwei Batteriezellenterminals (11 , 12), über welche die Batteriezelle (40) mit einem Batteriesystem verbindbar ist,
- eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, welche innerhalb des Batteriezellengehäuses (30) angeordnet und über jeweils einen Strompfad innerhalb des Batteriezellengehäuses (30) mit jeweils einem
Batteriezellenterminal (1 1 , 12) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Batteriezelle (50) mindestens einen Beschleunigungssensor (42) aufweist.
Batteriezelle (50) nach Anspruch 1 , wobei der mindestens eine
Beschleunigungssensor (42) innerhalb der Batteriezelle (50) angeordnet ist.
Batteriezelle (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Beschleunigungssensor (42) dazu ausgelegt ist, die Linearbeschleunigung und/oder die Drehbeschleunigung, mit welcher die Batteriezelle (50) beschleunigt wird, zu erfassen.
Batteriezelle (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Beschleunigungssensor (42) in einer elektronischen Schaltung (43) ausgeführt ist.
Batteriezelle (50) nach Anspruch 3 und 4, wobei die Batteriezelle (50) ferner eine Überwachungsschaltung (40) aufweist, welche die elektronische Schaltung (43) umfasst, wobei die elektronische Schaltung (43) dazu ausgebildet ist, die erfasste Linearbeschleunigung und/oder Drehbeschleunigung der Batteriezelle (50) an die Überwachungsschaltung (40) zu übermitteln.
Batteriezelle (50) nach Anspruch 5, wobei die Überwachungsschaltung (40) auf der Innenseite des Batteriezellengehäusedeckels (28) angeordnet ist.
Batteriezelle (50) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die
Überwachungsschaltung (40) als Flexible Printed Circuit Board ausgeführt ist.
0
8. Batteriezelle (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Batteriezellengehäusedeckel (28) einen ersten und einen zweiten elektrisch leitfähigen Bereich (26, 27) aufweist, wobei der erste und der zweite Bereich (26, 27) elektrisch voneinander isoliert sind und der erste Bereich (26) mit5 der positiven Elektrode und der zweite Bereich (27) mit der negativen
Elektrode der Batteriezelle (50) elektrisch leitfähig verbunden ist.
9. Batteriezelle (50) nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Bereich (26, 27) elektrisch voneinander isoliert und gegenüber einem Eindringen von o Feuchtigkeit abgedichtet mittels Nanomolding miteinander verbunden sind.
10. Batteriezelle (50) nach Anspruch 8 oder 9 und einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein erster Versorgungsspannungsanschluss der
Überwachungsschaltung (40) mit dem ersten Bereich (26) und/oder ein
5 zweiter Versorgungsspannungsanschluss der Überwachungsschaltung (40) mit dem zweiten Bereich (27) elektrisch leitfähig verbunden ist und wobei die Überwachungsschaltung (40) dazu ausgebildet ist, über den ersten und/oder den zweiten Bereich (26, 27) gespeist zu werden. 0 1 1. Batterie mit einer Batteriezelle (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 1 1 , wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. 5
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109844543A (zh) * 2016-10-14 2019-06-04 罗伯特·博世有限公司 用于将若干微机械的加速度传感器布置到塑料构件上或中的方法以及相应的塑料构件

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09171812A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Honda Motor Co Ltd 鉛蓄電池装置
US6558835B1 (en) * 1999-08-31 2003-05-06 Toshiba Battery Co., Ltd. Battery module of parallel electric cell rod bodies
US20080084180A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-10 Fujitsu Limited Battery pack and electronic device
DE102009035479A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09171812A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Honda Motor Co Ltd 鉛蓄電池装置
US6558835B1 (en) * 1999-08-31 2003-05-06 Toshiba Battery Co., Ltd. Battery module of parallel electric cell rod bodies
US20080084180A1 (en) * 2006-09-29 2008-04-10 Fujitsu Limited Battery pack and electronic device
DE102009035479A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109844543A (zh) * 2016-10-14 2019-06-04 罗伯特·博世有限公司 用于将若干微机械的加速度传感器布置到塑料构件上或中的方法以及相应的塑料构件

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