WO2014095146A1 - Batteriezelle mit überwachungsschaltung - Google Patents

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WO2014095146A1
WO2014095146A1 PCT/EP2013/072980 EP2013072980W WO2014095146A1 WO 2014095146 A1 WO2014095146 A1 WO 2014095146A1 EP 2013072980 W EP2013072980 W EP 2013072980W WO 2014095146 A1 WO2014095146 A1 WO 2014095146A1
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battery cell
battery
monitoring circuit
cell housing
housing
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PCT/EP2013/072980
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Holger Fink
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Robert Bosch Gmbh
Samsung Sdi Co., Ltd.
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery cell, a
  • Battery cell housing and a battery cell housing cover and a monitoring circuit comprises, wherein the monitoring circuit is applied directly to the battery cell housing.
  • 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 from 0.6 mm to 2.0 mm.
  • the battery cell housing cover and the battery cell housing are usually welded together during the manufacturing process of the battery cell.
  • 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 has 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 inside the
  • Battery cell housing arranged and connected via a respective current path within the battery cell housing, each having a battery cell terminal. Furthermore, the battery cell comprises a monitoring circuit which is designed to detect at least one measured variable of the battery cell.
  • the monitoring circuit is directly on the
  • the monitoring circuit is very well thermally coupled to the battery cell housing, which allows a very accurate and cost-effective detection of the temperature of the battery cell via the monitoring circuit. Furthermore, the monitoring circuit does not need to be separately mechanically fixed in such an embodiment, since it is mechanically robust connected to the battery cell housing. By this direct connection of the monitoring circuit with the battery cell, the relevant data on the operation of the battery cell, which significantly influences, for example, their aging, can also be determined by the
  • the battery cell housing is as
  • Hard shell housing executed. Such hard shell enclosures, also referred to as hardcase enclosures, are particularly well suited for use in vehicles.
  • Battery cell housing cover made of aluminum or stainless steel.
  • the battery cell housing has a wall thickness in the range of 0.4 mm to 1, 5 mm.
  • the battery cell case cover has a thickness in the range of 0.6 mm to 2.0 mm.
  • the monitoring circuit is designed as a flexible printed circuit board.
  • the advantage of such flexible, printed 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.
  • Flexible Printed Circuit Boards are also used in applications where the performance of the devices used to implement these applications is implied
  • the monitoring circuit is on a side wall of the
  • the Monitoring circuit thermally coupled particularly well to the battery cell.
  • the battery cell housing has two short and two long side walls and the monitoring circuit is applied to one of the two long side walls.
  • Such an application of the monitoring circuit on the front side of the battery cell housing is particularly suitable, for example
  • the battery cell according to the invention in an air-cooled battery system, in which the battery cells are thus cooled by an air flow.
  • the battery cells are not pressed directly against each other, but by means of spacers within the
  • the battery cell housing has two short and two long side walls and the monitoring circuit is applied to one of the two short side walls.
  • Such a lateral application of the monitoring circuit is particularly suitable when the battery cells are intended for use in battery modules, in which the battery cells are installed on the large-scale front side together in a press fit.
  • Such battery modules are used in particular when the battery cells are to be prevented from increasing their life by mechanical tension from extending mechanically during loading and unloading operations.
  • 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. Furthermore, 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 architecture of a battery system with battery cells
  • Figure 2 shows a first embodiment of a battery cell according to the invention
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a battery cell according to the invention.
  • FIG. 1 shows an architecture of a battery system 70 with battery cells 50 and monitoring circuits 40 of the prior art.
  • This battery system 70 has a battery string 60, which comprises a plurality of series-connected battery cells 50, of which five are shown in FIG. 1, while a not further defined number of battery cells 50 is indicated by dotted lines.
  • a predetermined number of battery cells 50, not further defined in FIG. 1 is combined into a respective battery module 55. Of these battery modules 55, only one is shown in FIG.
  • a monitoring circuit 40 is assigned to the respective battery cells 50 contained within a battery module 55. With the assigned
  • Monitoring circuit 40 of a battery module 55 can from each individual battery cell 50 within the respective battery module 55, the voltage and of several battery cells 50 of the battery module 55, the temperature can be measured.
  • a respective battery cell 50 is one
  • monitoring circuit 40 which is designed to detect measured variables of this battery cell 50, such as the temperature or the voltage of the battery cell 50.
  • the individual monitoring circuits 40 are connected in series with one another and further enable the cell-globally balancing of the charge of the individual battery cells 50.
  • the lowest of the monitoring circuits 40 is arranged with one inside the battery system 70
  • Battery system control unit 65 connected. This can not only control the individual monitoring circuits 40, but also controls other circuit units within the battery system 70, such as the relays of a charging and disconnecting device 63 or the measurement of current flow through the battery string 60 and forms together with the
  • Monitoring circuits 40 a battery management system.
  • the battery cell 50 comprises a battery cell housing 30, a battery cell housing cover 28, two battery cell terminals 11 and 12, via which the battery cell 50 can be connected to a battery system, and 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 1 1, 12 (not shown). Furthermore, the battery cell 50 comprises a battery cell housing 30, a battery cell housing cover 28, two battery cell terminals 11 and 12, via which the battery cell 50 can be connected to a battery system, and 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 1 1, 12 (not shown). Furthermore, the battery cell housing 30, a battery cell housing cover 28, two battery cell terminals 11 and 12, via which the battery cell 50 can be connected to a battery system, and 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,
  • a monitoring circuit 40 which is designed in this first embodiment to detect the temperature and the voltage between the battery cell terminals 11, 12 of the battery cell 50 and which is applied directly to the battery cell housing 30.
  • the monitoring circuit 40 is directly on one
  • the battery cell housing 30 is purely exemplary as a hard-shell housing, that is, as a hardcase or as
  • the hard-shell housing in this first exemplary embodiment consists of a battery cell 50 according to the invention of FIG. 2 purely by way of example of aluminum and has, purely by way of example, a wall thickness of 0.8 mm.
  • the battery cell case cover 28 is in this first embodiment, purely by way of example of aluminum and has a thickness of purely exemplary also 0.8 mm.
  • the battery cell housing cover 28 is connected to the battery cell housing 30 purely by way of example via a circumferential laser weld seam 29. Thereby, the battery cell 50 is sealed and the battery cell case 30 is electrically connected to the battery cell case cover 28.
  • the monitoring circuit 40 in this first exemplary embodiment is embodied purely by way of example as a flexible printed circuit board.
  • the monitoring circuit 40 in this first embodiment is implemented as a flexible printed circuit.
  • PEN ie a polymer material
  • PEN was applied as a flexible substrate via a pressure-sensitive adhesive to the aluminum of the battery cell housing 30, which serves as a metal substrate in this first exemplary embodiment. Both the use of PEN as a flexible substrate and aluminum as a metal substrate is in this first
  • 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 monitoring circuit 40 is mounted on a side wall of the battery cell 50 according to the invention.
  • the monitoring circuit 40 is applied in this first embodiment on an outer wall of the battery cell case 30, which does not correspond to the bottom plate of the battery cell case 30.
  • Battery cell housing 30 has in this first embodiment, two short and two long side walls, wherein the two long side walls are longer than the two short side walls.
  • the monitoring circuit 40 is in this first embodiment of Figure 2 on the, seen from the viewer, front of the two long side walls, above the center of area of this long side wall of the Battery cell housing 30 applied.
  • the monitoring circuit 40 thus lies centrally on an outer side of one of the two long side walls of the battery cell housing 30.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an inventive device
  • Embodiment of a battery cell 50 according to the invention is the
  • Monitoring circuit 40 centrally on one of the two short side walls of the battery cell housing 30th
  • the monitoring circuit 40 is in the second
  • Embodiment of a battery cell according to the invention 50 thus on an outer side of one of the two short side walls of the battery cell housing 30th
  • battery cell housing 30 and the battery cell housing cover 28 are made of a different material, for example stainless steel.
  • the battery cell housing 30 and the battery cell housing cover 28 are made of a different material, for example stainless steel.
  • Battery cell housing cover 28 different materials can be selected. Furthermore, the wall thickness of the battery cell housing 30 or the thickness of the battery cell housing cover 28 in battery cells 50 according to the invention may be selected differently than in the exemplary embodiments presented above.
  • the monitoring circuits 40 are also capable of detecting further and / or other measured variables than those mentioned above, for example for detecting the battery cell current or the internal resistance of the battery cell 50.
  • Battery cell 50 also have a different shape and the Monitoring circuit 40 may also be applied elsewhere on the outer wall of the battery cell housing 30. For example, that must
  • Battery cell housing 30 of a battery cell 50 according to the invention do not have two long and two short side walls.
  • Battery cell housing 30 has a round shape.

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Abstract

Es wird eine Batteriezelle (50) zur Verfügung gestellt, welche ein Batteriezellengehäuse (30), einen Battenezellengehäusedeckel (28) sowie zwei Batteriezellenterminals (11, 12), über welche die Batteriezelle (50) mit einem Batteriesystem (70) verbindbar ist, umfasst. Des Weiteren 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. Ferner umfasst die Batteriezelle (50) eine Überwachungsschaltung (40), welche dazu ausgelegt ist, mindestens eine Messgröße der Batteriezelle (50) zu erfassen. Erfindungsgemäß ist die Überwachungsschaltung (40) direkt auf das Batteriezellengehäuse (30) aufgebracht.

Description

Beschreibung Titel
Batteriezelle mit Überwachungsschaltung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezelle, die ein
Batteriezellengehäuse und einen Batteriezellengehäusedeckel sowie eine Überwachungsschaltung umfasst, wobei die Überwachungsschaltung direkt auf das Batteriezellengehäuse aufgebracht ist.
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 sowie zwei
Batteriezellenterminals, über welche die Batteriezelle mit einem Batteriesystem verbindbar ist, umfasst. Des Weiteren 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. Ferner umfasst die Batteriezelle eine Überwachungsschaltung, welche dazu ausgelegt ist, mindestens eine Messgröße der Batteriezelle zu erfassen.
Erfindungsgemäß ist die Überwachungsschaltung direkt auf das
Batteriezellengehäuse aufgebracht. Durch eine derart ausgeführte Batteriezelle ist die Überwachungsschaltung sehr gut thermisch an das Batteriezellengehäuse gekoppelt, was eine sehr genaue und kostengünstige Erfassung der Temperatur der Batteriezelle über die Überwachungsschaltung ermöglicht. Ferner muss die Überwachungsschaltung in einer solchen Ausführung nicht separat mechanisch fixiert werden, da sie mechanisch robust mit dem Batteriezellengehäuse verbunden ist. Durch diese direkte Verbindung der Überwachungsschaltung mit der Batteriezelle können ferner die relevanten Daten über den Betrieb der Batteriezelle, welcher beispielsweise deren Alterung maßgeblich beeinflusst, durch die
Überwachungsschaltung aufgezeichnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Batteriezellengehäuse als
Hartschalen-Gehäuse ausgeführt. Solche auch als Hardcase-Gehäuse bezeichneten Hartschalen-Gehäuse eignen sich besonders gut für den Einsatz in Fahrzeugen.
Bevorzugt bestehen das Batteriezellengehäuse und/oder der
Batteriezellengehäusedeckel aus Aluminium oder Edelstahl.
Bevorzugt weist das Batteriezellengehäuse eine Wandstärke im Bereich von 0,4 mm bis 1 ,5 mm auf. Bevorzugt weist der Batteriezellengehäusedeckel eine Dicke im Bereich von 0,6 mm bis 2,0 mm auf.
Vorzugsweise 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 ist die Überwachungsschaltung auf einer Seitenwand des
Batteriezellengehäuses aufgebracht. Durch eine solche Ausführungsform der Batteriezelle ist die Überwachungsschaltung thermisch besonders gut an die Batteriezelle gekoppelt.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung dieser Ausführungsform weist das Batteriezellengehäuse zwei kurze und zwei lange Seitenwände auf und ist die Überwachungsschaltung auf einer der beiden langen Seitenwände aufgebracht. Eine derartige Aufbringung der Überwachungsschaltung auf der Stirnseite des Batteriezellengehäuses eignet sich beispielsweise besonders gut bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Batteriezelle in einem luftgekühlten Batteriesystem, bei welchem die Batteriezellen also über einen Luftstrom gekühlt werden. Bei einem solchen Batteriesystem werden die Batteriezellen nicht direkt gegeneinander gepresst, sondern mittels Abstandhaltern innerhalb des
Batteriesystems verbaut, damit der Luftstrom zwischen den
Batteriezellengehäusen durchströmen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Batteriezellengehäuse zwei kurze und zwei lange Seitenwände auf und ist die Überwachungsschaltung auf einer der beiden kurzen Seitenwände aufgebracht. Eine derartige seitliche Aufbringung der Überwachungsschaltung eignet sich insbesondere dann, wenn die Batteriezellen für den Einsatz in Batteriemodulen vorgesehen sind, in welchen die Batteriezellen über die großflächige Stirnseite miteinander in einem Pressverband verbaut werden. Derartige Batteriemodule werden insbesondere dann eingesetzt, wenn die Batteriezellen zur Erhöhung ihrer Lebensdauer durch mechanische Verspannung daran gehindert werden sollen, sich mechanisch bei Lade- und Entladevorgängen auszudehnen.
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 eine Architektur eines Batteriesystems mit Batteriezellen und
Überwachungsschaltungen des Standes der Technik,
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle, und
Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle. Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 ist eine Architektur eines Batteriesystems 70 mit Batteriezellen 50 und Überwachungsschaltungen 40 des Standes der Technik gezeigt. Dieses Batteriesystem 70 weist einen Batteriestrang 60 auf, der eine Vielzahl an in Reihe geschalteten Batteriezellen 50 umfasst, von denen in Figur 1 fünf dargestellt sind, während eine nicht weiter definierte Anzahl an Batteriezellen 50 durch Punktlinien angedeutet ist. Innerhalb des Batteriestrangs 60 ist jeweils eine vorbestimmte, in der Figur 1 nicht weiter definierte Anzahl an Batteriezellen 50 zu jeweils einem Batteriemodul 55 zusammengefasst. Von diesen Batteriemodulen 55 ist in Figur 1 lediglich eines dargestellt. In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel einer Architektur eines Batteriesystems 70 des Standes der Technik ist den jeweils innerhalb eines Batteriemoduls 55 enthaltenden Batteriezellen 50 eine Überwachungsschaltung 40 zugeordnet. Mit der zugeordneten
Überwachungsschaltung 40 eines Batteriemoduls 55 können von jeder einzelnen Batteriezelle 50 innerhalb des jeweiligen Batteriemoduls 55 die Spannung und von mehreren Batteriezellen 50 des Batteriemoduls 55 die Temperatur gemessen werden. In anderen Architekturen von Batteriesystemen 70 des Standes der Technik ist jeweils einer Batteriezelle 50 eine
Überwachungsschaltung 40 zugeordnet, die dazu ausgelegt ist, Messgrößen dieser Batteriezelle 50, wie beispielsweise die Temperatur oder die Spannung der Batteriezelle 50, zu erfassen. In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel sind die einzelnen Überwachungsschaltungen 40 in Serie miteinander verschaltet und ermöglichen des Weiteren die zellglobale Ausbalancierung der Ladung der einzelnen Batteriezellen 50. Die unterste der Überwachungsschaltungen 40 ist mit einem innerhalb des Batteriesystems 70 angeordneten
Batteriesystemsteuergerät 65 verbunden. Dieses vermag nicht nur die einzelnen Überwachungsschaltungen 40 zu steuern, sondern kontrolliert ebenfalls weitere Schaltungseinheiten innerhalb des Batteriesystems 70, wie beispielsweise die Relais einer Lade- und Trenneinrichtung 63 oder die Messung des Stromflusses durch den Batteriestrang 60 und bildet zusammen mit den
Überwachungsschaltungen 40 ein Batteriemanagementsystem.
Die Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50. Die Batteriezelle 50 umfasst ein Batteriezellengehäuse 30, einen Batteriezellengehäusedeckel 28, zwei Batteriezellenterminals 11 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 1 1 , 12 verbunden sind (nicht dargestellt). Des Weiteren umfasst die
erfindungsgemäße Batteriezelle 50 eine Überwachungsschaltung 40, welche in diesem ersten Ausführungsbeispiel dazu ausgelegt ist, die Temperatur und die Spannung zwischen den Batteriezellenterminals 11 , 12 der Batteriezelle 50 zu erfassen und welche direkt auf das Batteriezellengehäuse 30 aufgebracht ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Überwachungsschaltung 40 direkt auf einer
Außenseite des Batteriezellengehäuses 30 beziehungsweise von außen auf eine Außenwand des Batteriezellengehäuses 30 aufgebracht. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist das Batteriezellengehäuse 30 rein beispielhaft als Hartschalen-Gehäuse, also als Hardcase beziehungsweise als
Hardcase-Gehäuse ausgeführt. Das Hartschalen-Gehäuse besteht in diesem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 der Figur 2 rein beispielhaft aus Aluminium und weist rein beispielhaft eine Wandstärke von 0,8 mm auf. Auch der Batteriezellengehäusedeckel 28 besteht in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft aus Aluminium und weist eine Dicke von rein beispielhaft ebenfalls 0,8 mm auf. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist der Batteriezellengehäusedeckel 28 mit dem Batteriezellengehäuse 30 rein beispielhaft über eine umlaufende Laserschweißnaht 29 verbunden. Dadurch ist die Batteriezelle 50 abgedichtet und das Batteriezellengehäuse 30 ist elektrisch mit dem Batteriezellengehäusedeckel 28 verbunden.
Ferner ist die Überwachungsschaltung 40 in diesem ersten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft als Flexible Printed Circuit Board ausgeführt. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Überwachungsschaltung 40 in diesem ersten 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 Batteriezellengehäuses 30, welches in diesem ersten Ausführungsbeispiel als Metall Substrat 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 ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 ist die Überwachungsschaltung 40 auf einer Seitenwand des
Batteriezellengehäuses 30 aufgebracht. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist die Überwachungsschaltung 40 in diesem ersten Ausführungsbeispiel auf einer Außenwand des Batteriezellengehäuses 30 aufgebracht, welche nicht der Bodenplatte des Batteriezellengehäuses 30 entspricht. Das
Batteriezellengehäuse 30 weist in diesem ersten Ausführungsbeispiel zwei kurze und zwei lange Seitenwände auf, wobei die beiden langen Seitenwände länger sind als die beiden kurzen Seitenwände.
Die Überwachungsschaltung 40 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 2 auf der, vom Betrachter aus gesehen, vorderen der beiden langen Seitenwände, oberhalb des Flächenmittelpunktes dieser langen Seitenwand des Batteriezellengehäuses 30 aufgebracht. Die Überwachungsschaltung 40 liegt also mittig auf einer Außenseite einer der beiden langen Seitenwände des Batteriezellengehäuses 30. Die Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Batteriezelle 50. Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich lediglich in der Position der Überwachungsschaltung 40 auf dem Batteriezellengehäuse 30 von dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 2. In diesem zweiten
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 ist die
Überwachungsschaltung 40, anders als im ersten Ausführungsbeispiel, mittig auf einer der beiden kurzen Seitenwände des Batteriezellengehäuses 30
aufgebracht. Die Überwachungsschaltung 40 liegt im zweiten
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 also auf einer Außenseite einer der beiden kurzen Seitenwände des Batteriezellengehäuses 30.
In allen oben dargestellten Ausführungsbeispielen von erfindungsgemäßen Batteriezellen 50 ist 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. Es können auch erfindungsgemäße Batteriezellen 50 realisiert werden, in denen das Batteriezellengehäuse 30 und/oder der Batteriezellengehäusedeckel 28 aus einem anderen Material, beispielsweise aus Edelstahl bestehen. Für das Batteriezellengehäuse 30 und den
Batteriezellengehäusedeckel 28 können auch unterschiedliche Materialien gewählt werden. Ferner kann auch die Wandstärke des Batteriezellengehäuses 30 beziehungsweise die Dicke des Batteriezellengehäusedeckels 28 in erfindungsgemäßen Batteriezellen 50 anders als in den oben dargestellten Ausführungsbeispielen gewählt sein.
Des Weiteren können auch erfindungsgemäße Batteriezellen 50 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. Des Weiteren kann das Batteriezellengehäuse 30 einer erfindungsgemäßen
Batteriezelle 50 auch eine andere Form aufweisen und die Überwachungsschaltung 40 auch an anderer Stelle auf der Außenwand des Batteriezellengehäuses 30 aufgebracht sein. Zum Beispiel muss das
Batteriezellengehäuse 30 einer erfindungsgemäßen Batteriezelle 50 nicht zwei lange und zwei kurze Seitenwände aufweisen. Es können rein beispielhaft auch erfindungsgemäße Batteriezellen 50 realisiert sein, in denen das
Batteriezellengehäuse 30 eine runde Form hat.

Claims

Ansprüche
1. Batteriezelle (50), umfassend
- ein Batteriezellengehäuse (30),
- einen Batteriezellengehäusedeckel (28),
- zwei Batteriezellenterminals (1 1 , 12), über welche die Batteriezelle (50) mit einem Batteriesystem (70) 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 (11 , 12) verbunden sind,
- eine Überwachungsschaltung (40), welche dazu ausgelegt ist, mindestens eine Messgröße der Batteriezelle (50) zu erfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Überwachungsschaltung (40) direkt auf das Batteriezellengehäuse (30) aufgebracht ist.
2. Batteriezelle (50) nach Anspruch 1 , wobei das Batteriezellengehäuse (30) als Hartschalen-Gehäuse ausgeführt ist.
3. Batteriezelle (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungsschaltung (40) als Flexible Printed Circuit Board ausgeführt ist.
4. Batteriezelle (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Überwachungsschaltung (40) auf einer Seitenwand des
Batteriezellengehäuses (30) aufgebracht ist.
5. Batteriezelle (50) nach Anspruch 4, wobei das Batteriezellengehäuse
zwei kurze und zwei lange Seitenwände aufweist und wobei die Überwachungsschaltung (30) auf einer der beiden langen Seitenwände aufgebracht ist.
6. Batteriezelle (50) nach Anspruch 4, wobei das Batteriezellengehäuse (30) zwei kurze und zwei lange Seitenwände aufweist und wobei die
Überwachungsschaltung (30) auf einer der beiden kurzen Seitenwände aufgebracht ist.
7. Batterie mit einer Batteriezelle (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 7, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
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