WO2020107043A1 - Vorrichtung zum lösbaren kontaktieren zweier batteriezellen - Google Patents

Vorrichtung zum lösbaren kontaktieren zweier batteriezellen Download PDF

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WO2020107043A1
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Gerhard WALDSCHÜTZ
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Raiffeisenlandesbank Oberösterreich Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a device for independently contacting two battery cells, with a base body having a passage opening.
  • the invention is therefore based on the object proposing a device for contacting battery cells that can be connected to a battery storage module, which not only enables a simpler, more modular assembly process, but also enables rapid replacement of individual battery cells.
  • the invention achieves the stated object in that the base body has two receptacles opposite the passage opening for circumferentially encompassing one end section of the battery cells inserted in a joining direction into the receptacle bodies, a contact spring being inserted into a guide passage of the first receptacle body, which in the through opening for the cohesive connection of the contact spring with the battery cell used in the two th receiving body opens, and that the contact spring forms contact tongues for releasably connecting the battery cell inserted into the first receiving body.
  • the base body of the device according to the invention has two receiving bodies which grip around the end sections of two battery cells around the circumference.
  • the base body also includes a passage opening for a contact spring, which is detachably connected to the battery cell inserted in the receiving space of the first receiving body and through the passage opening of the base body to the one in the receptacle space of the second receptacle inserted battery cell is cohesive and thus permanently connected.
  • the contact spring is used for positioning in a guide passage which runs on the bottom of the first receiving body and connects to the passage opening.
  • the detachable connection with the battery cell inserted into the first receptacle body can in principle take place in different ways, but particularly advantageous joining conditions result, however, when the contact spring forms contact tongues which bear resiliently on the battery cell used.
  • a particularly secure fit of the battery cell in the receiving space of the first recording body results when the contact tongues protrude against the joining direction and encompass the battery cell around the circumference under pretension. Accordingly, the features of the invention result in a particularly advantageous joining process, because first one of the battery cells to be contacted electrically can be introduced into the receiving space of the second receiving body, after which the contact spring is inserted into the guide passage of the first receiving body opposite with respect to the passage opening.
  • the first battery cell prepared in this way can then simply be connected to a further battery cell by inserting it into the receiving space of the first receiving body, the contact tongues making electrical contact with the further battery cell possible.
  • the guide path extends spirally around the passage opening and receives the contact spring with play transversely to the joining direction. This means that the contact spring is formed spirally and thus an expansion of the same in the joining direction is facilitated.
  • the spring cross section there is a fuse.
  • the guide passage to the receiving space of the first receiving body can be covered by fire protection.
  • this prevents heat development in the contact spring, in particular in the case of a design as a fuse, from being transferred to the battery cell inserted into the first receiving body.
  • a chain reaction can be avoided by the fact that leaking gas or even escaping flames pass through the passage opening into the receiving space of the first receiving body if the fire protection covers not only the guide passage but also the passage opening .
  • the contact tongues of the contact spring move from the guide path against the joining direction in the circumferential direction to the Project adjacent recesses of the first receiving body.
  • a direct contact of the jacket of the battery cell with a large part of the inside of the jacket surface of the first receiving body can be achieved are, whereby a sufficiently high stability of the plug mechanism is achieved by the jacket of the battery cell on the one hand encompassed by the contact tongues with a sufficiently high pretension and on the other hand, a permanent positive connection between the first receiving body and the battery cell is favored. Nevertheless, according to the design, the contact tongues remain movable with play relative to the base body or the first receiving body.
  • the second receiving body protrudes in its receiving space to engage in a groove in the forms the receiving space of the receiving body used battery cell.
  • the basic body between the second receiving body, the guide passage and the passage opening tion has a degassing duct connecting the receiving space of the second receiving body with at least one jacket-side degassing opening of the base body.
  • the degassing openings are arranged in the joining direction on the fleas of the guide passage or on the fleas of the passage opening.
  • the cross section of the degassing channel can widen towards one or more degassing openings.
  • the base body can form a guide surface for introducing hot gas flowing out of the battery cell inserted into the receiving space of the second receiving body into the degassing channel.
  • the guide surface is designed such that the hot gas flowing out of the outgassing valve of the battery cell inserted into the receiving space of the second receiving body is discharged from the passage opening of the base body and introduced into the degassing channel.
  • the receiving space of the second receiving body can be limited by fire protection to form a flow opening relative to the degassing channel, which can be made of mica, for example, or alternative materials obvious to the person skilled in the art.
  • the second receiving body form the detent arms encompassing the receiving space on the circumferential side.
  • the free space that results between the latching arms can form there at degassing openings for the degassing channel.
  • the contact spring forms clamping fins at its end section opening into the passage opening. Due to the fact that the contact spring is therefore only positioned under prestress within the passage opening, it remains displaceable with play so that a mechanical load on the electrical contact spring is avoided despite the positioning aid.
  • a module with several devices according to the invention which has a carrier with several recesses for circumferential, detachable Has embracing the second receiving body.
  • the carrier arranged in this way can loosen the groove Prevent locking body connection between the second receiving body and the battery cell when the recesses form limit stops for the second receiving body transverse to the joining direction.
  • the cutouts encompass the second receiving bodies in a form-fitting manner.
  • a battery cell can first be inserted into the second receiving body in the devices according to the invention, as described above, after which the integral connection between the contact spring and this first battery cell is established. Thereafter, the devices with the first battery cells can be inserted into the recesses of the carrier, after which further battery cells are inserted into the first receiving body projecting beyond the carrier. If a battery cell of the module is defective, the affected device can be released from the carrier plate independently of the other devices and a corresponding exchange can be carried out.
  • the respective second receiving bodies can form stop surfaces acting in the joining direction.
  • the battery cells inserted into the first receiving body are connected via their cell jacket by an electrically contacting contact unit.
  • This contact unit can be spaced apart from the carrier and together with this form a flow channel into which the individual degassing openings of the devices according to the invention open.
  • FIG. 1 shows the device according to the invention with a battery cell accommodated in the receiving space of the second receiving body
  • Fig. 2 is a section corresponding to line II-II of Fig. 1 through two battery cells connected in series via the device according to the invention and Fig. 3 shows a detail of a module composed of devices according to the invention.
  • the device according to the invention for independently contacting two battery cells comprises a base body 1, which has a first receiving body 2 and a second receiving body 3, which encompass the end sections of the respective battery cells on the circumference.
  • the contacting of the battery cells inserted into the receptacles 4, 5 of the receptacle bodies 2, 3 takes place via a contact spring 7 guided through a passage opening 6.
  • the contact spring 7 has contact tongues 8 which protrude against the joining direction and one assigned to the first receptacle body 2 Grip the battery cell in a clamped manner, and protrudes through the passage opening 6 of the base body 1, whereby a material connection of the contact spring 7 with a battery cell inserted into the receiving space 5 of the receiving body 3 is made possible by, for example, welding or soldering processes.
  • the contact spring 7 is arranged in a guide passage 9 running on the bottom of the first receiving body 2.
  • the contact spring 7 is inserted into the guide aisle 9, whereupon a first battery cell is inserted into the receiving space 5 of the second receiving body 3. Due to the initially free accessibility of the receiving space 4 of the first receiving body 2, the cohesive contacting of this battery cell with the contact spring 7 can be carried out in a simple manner.
  • a further battery cell is inserted into the receiving space 4 of the first receiving body 2, the contacting being detachable via the clamping contact tongues 8. So that the entire required clamping force not only has to be applied by the contact tongues 8, these can protrude from recesses 10 which are incorporated in the first receiving body 2 and adjoin the receiving space 4.
  • the clamped by the contact tongues 8 of the contact spring 7 fene battery cell additionally fixed by a positive connection between the first receiving body 2 and the battery cell.
  • both the guide passage 9 and the contact spring 7 arranged therein can be designed spirally, as a result of which mechanical decoupling in the joining direction is achieved.
  • the guide aisle 9 can be dimensioned such that the contact spring 7 arranged therein can be displaced with play transversely to the joining direction, as can be seen in FIG. 2 .
  • the contact spring 7 forms clamping fins 11 on its end section projecting into the passage opening 6.
  • the battery cell can be inserted particularly easily and gently in these two th receiving body 3 if it forms locking arms 12 which encompass the battery cell on the circumference.
  • FIG. 2 shows two battery cells connected in series via the device according to the invention. So that mutual interference of the neighboring battery cells can be prevented, the devices shown in FIG. 2 have a fire protection 13 that covers the guide aisle 9 and in this embodiment also the passage opening 6. Another fire protection 13 can be arranged between the battery cell accommodated in the receiving space 5 of the second receiving body 3 and the adjoining degassing duct 14, the fire protection 13, which consists, for example, of mica or other refractory materials that are obvious to a person skilled in the art Must have cohesive connection of the battery cell with the contact spring 7.
  • the cross section of the degassing channel 14 arranged between the receiving space 5, the guide passage 9 and the passage opening 6 widens towards the degassing opening arranged on the casing side on the second receiving body 3 in the direction of the base body 1, so that selective pressure peaks can be avoided, despite a compact design of the device according to the invention .
  • the degassing duct 14 can, as shown for example in FIGS. 2 and 3, adjoin a guide surface 15 formed by the base body 1, thereby favoring a targeted deflection of a hot gas flowing out of the battery cell into the degassing duct 14.
  • a carrier plate 16 used as a carrier has for this purpose a plurality of recesses which encompass the second receptacle body by 3 of the devices, thereby preventing inadvertent detachment of the latching body 17 of the second receptacle body 3 from grooves 18 incorporated into the battery cells.
  • the respective second receiving bodies 3 can form stop surfaces 19 acting in the joining direction.
  • FIG. 3 of the carrier plate 16 its cutouts can encompass both the receiving body 3 and the battery cells arranged therein.
  • the battery cells inserted into the first receiving body 2 can be connected to one another via their cell jacket by a contact unit 20, which can be arranged on a parallel plate 21 acting as a support.
  • a contact unit 20 For a correct releasable contacting, it is recommended if the contact unit has 20 cutouts that encircle the battery cells on the circumference.
  • the contact unit 20 can, as shown in FIG. 3, form con tact tongues 8, which resiliently encompass the battery cells arranged in the cutouts.
  • the device according to the invention enables the replacement of individual battery cells regardless of their position in the module.
  • the contact unit 20 is detached from the cell shells of the battery cells assembled into a module.
  • the device according to the invention with the remaining, defective and cohesively connected battery cell is freely accessible.
  • the device can then be released from the carrier plate 16 by pulling it out, which enables an exchange of the defective battery cell.
  • the position of the inventive devices of the intact battery cells remains unchanged.
  • the device according to the invention is assembled into a module in the reverse order.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen, mit einem eine Durchtrittsöffnung (6) aufweisenden Grundkörper beschrieben. Um nicht nur einen einfacheren, modulareren Assemblierungsvorgang, sondern auch einen schnellen Austausch einzelner Batteriezellen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper (1) zwei bezüglich der Durchtrittsöffnung (6) gegenüberliegende Aufnahmekörper (2,3) zum umfangsseitigen Umgreifen jeweils eines Endabschnittes der in einer Fügerichtung in die Aufnahmekörper (2,3) eingesetzten Batteriezellen aufweist, wobei eine Kontaktfeder (7) in einen Führungsgang (9) des ersten Aufnahmekörpers (2) eingesetzt ist, der in die Durchtrittsöffnung (6) zum stoffschlüssigen Verbinden der Kontaktfeder (7) mit der in den zweiten Aufnahmekörper (3) eingesetzten Batteriezelle mündet, und dass die Kontaktfeder (7) Kontaktzungen (8) zum lösbaren Verbinden der in den ersten Aufnahmekörper (2) eingesetzten Batteriezelle bildet..

Description

VORRICHTUNG ZUM LÖSBAREN KONTAKTIEREN ZWEIER
BATTERIEZELLEN
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen, mit einem eine Durchtrittsöffnung aufweisenden Grundkör- per.
Stand der Technik
Zum Verbinden einzelner Batteriezellen zu einem Batteriespeichermodul ist es be kannt (EP3096372A1 ), die Batteriezellen kopfseitig in Aufnahmeräumen einer Kontaktplatte anzuordnen und über Kontaktfedern mit einer in Fügerichtung der ersten Batteriezelle nachgereihten zweiten Batteriezelle in Serie elektrisch zu ver binden. Eine Parallelschaltung mehrere solcher in Serie geschalteten Batteriedub letten erfolgt über eine elektrisch leitfähige Parallelplatte, die die Kontaktfedern miteinander verbindet. Nachteilig ist an dieser Konstruktion allerdings, dass abge sehen vom damit verbundenen Assemblierungsaufwand zum Tausch von nur ei- ner beispielsweise fehlerhaften Batteriezelle die stoffschlüssigen Verbindungen al ler Batteriezellen gelöst werden müssen, um die fehlerhafte Batteriezelle aus dem Verbund entfernen und ersetzen zu können.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kontaktie rung von zu einem Batteriespeichermodul verbindbaren Batteriezellen vorzuschla gen, die nicht nur einen einfacheren, modulareren Assemblierungsvorgang, son dern auch einen schnellen Austausch einzelner Batteriezellen ermöglicht. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Grundkörper zwei be züglich der Durchtrittsöffnung gegenüberliegende Aufnahmekörper zum umfangs seitigen Umgreifen jeweils eines Endabschnittes der in einer Fügerichtung in die Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezellen aufweist, wobei eine Kontaktfeder in einen Führungsgang des ersten Aufnahmekörpers eingesetzt ist, der in die Durch trittsöffnung zum stoffschlüssigen Verbinden der Kontaktfeder mit der in den zwei ten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezelle mündet, und dass die Kontaktfeder Kontaktzungen zum lösbaren Verbinden der in den ersten Aufnahmekörper einge setzten Batteriezelle bildet. Der Grundkörper der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwei Aufnahmekörper auf, die die Endabschnitte zweier Batteriezellen um fangseitig umgreifen. Um zwei entgegengesetzte Pole dieser Batteriezellen auf kurzem Wege elektrisch zu verbinden, umfasst der Grundkörper darüber hinaus eine Durchtrittsöffnung für eine Kontaktfeder, die mit der in den Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle lösbar verbunden ist und durch die Durchtrittsöffnung des Grundkörpers hindurch mit der in den Aufnahme raum des zweiten Aufnahmekörpers eingesetzte Batteriezelle stoffschlüssig und damit unlösbar verbunden ist. Um eine stoffschlüssige Verbindung zu erleichtern, ist die Kontaktfeder zur Positionierung in einen Führungsgang eingesetzt, der am Boden des ersten Aufnahmekörpers verläuft und an die Durchtrittsöffnung an schließt. Die lösbare Verbindung mit der in den ersten Aufnahmekörper eingesetz ten Batteriezelle kann grundsätzlich auf unterschiedliche Weise erfolgen, beson ders vorteilhafte Fügebedingungen ergeben sich allerdings, wenn die Kontaktfeder Kontaktzungen bildet, die federnd an der eingesetzten Batteriezelle anliegen. Ein besonders sicherer Sitz der Batteriezelle im Aufnahmeraum des ersten Aufnah mekörpers ergibt sich, wenn die Kontaktzungen gegen die Fügerichtung aufragen und die eingesetzte Batteriezelle umfangsseitig unter Vorspannung umgreifen. Demnach ergibt sich zufolge der erfindungsgemäßen Merkmale ein besonders vorteilhafter Fügevorgang, weil zunächst eine der elektrisch zu kontaktierenden Batteriezellen in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingebracht werden kann, wonach die Kontaktfeder in den Führungsgang des bezüglich der Durchtrittsöffnung gegenüberliegenden ersten Aufnahmekörpers eingesetzt wird. Danach wird der in die Durchtrittsöffnung vorragende Endabschnitt der Kontaktfe der mit einem Zellenpol der eingebrachten Batteriezelle stoffschlüssig verbunden. Die derart vorbereitete erste Batteriezelle kann dann einfach mit einer weiteren Batteriezelle verbunden werden, indem diese in den Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers eingesteckt wird, wobei die Kontaktzungen eine elektrische Kontaktierung mit der weiteren Batteriezelle ermöglichen.
Um die Batteriezellen sowohl quer zur als auch in Fügerichtung besser mecha nisch voneinander zu entkoppeln, wird vorgeschlagen, dass der Führungsgang spiralförmig um die Durchtrittöffnung verläuft und die Kontaktfeder mit Spiel quer zur Fügerichtung aufnimmt. Dies bedeutet, dass auch die Kontaktfeder spiralför mig ausgebildet ist und damit eine Dehnung derselben in Fügerichtung erleichtert wird. Darüber hinaus ergibt sich bei geeigneter Dimensionierung des Federquer schnittes eine Schmelzsicherung.
Um eine Beeinträchtigung benachbarter Zellen im Fehlerfall zu verhindern, kann der Führungsgang zum Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers hin von ei nem Feuerschutz abgedeckt sein. Dadurch wird einerseits verhindert, dass sich eine Wärmeentwicklung in der Kontaktfeder, insbesondere bei einer Ausführung als Schmelzsicherung, auf die in den ersten Aufnahmekörper eingesetzte Batte riezelle überträgt. Andererseits kann bei einer Beschädigung der in den zweiten Aufnahmekörper eingesetzten Batteriezelle eine Kettenreaktion vermieden wer den, dass austretendes Fleißgas oder gar austretende Flammen durch die Durch trittsöffnung in den Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers gelangen, wenn der Feuerschutz nicht nur den Führungsgang, sondern auch die Durchtrittsöffnung abdeckt.
Um trotz einer platzsparenden formschlüssigen Aufnahme der Batteriezelle im Aufnahmeraum des ersten Aufnahmekörpers eine mechanische Überbestimmung der Kontaktfeder zu vermeiden und gleichzeitig nicht alle erforderlichen Klemm kräfte in die Kontaktfeder einzuleiten, wird vorgeschlagen, dass die Kontaktzungen der Kontaktfeder vom Führungsgang gegen die Fügerichtung in umfangsseitige, an den Aufnahmeraum angrenzende Aussparungen des ersten Aufnahmekörpers vorragen. Daher kann ein direkter Kontakt des Mantels der Batteriezelle mit einem Großteil der Innenseite der Mantelfläche des ersten Aufnahmekörpers erreicht werden, wodurch eine ausreichend hohe Stabilität des Steckmechanismus erzielt wird, indem der Mantel der Batteriezelle einerseits von den Kontaktzungen mit ei ner ausreichend hohen Vorspannung umgriffen und andererseits eine dauerhafte formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Aufnahmekörper und der Batte riezelle begünstigt wird. Dennoch bleiben zufolge der Ausgestaltung die Kontakt zungen gegenüber dem Grundkörper bzw. dem ersten Aufnahmekörper mit Spiel beweglich.
Um eine Beschädigung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Kontaktfe der und der von dem zweiten Aufnahmekörper aufgenommenen Batteriezelle zu verhindern, empfiehlt es sich in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass der zweite Aufnahmekörper in dessen Auf nahmeraum vorragende Rastkörper zum Eingriff in eine Nut der in den Aufnahme raum des Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle bildet. Dadurch wird die Bewegungsfreiheit der stoffschlüssig mit der Kontaktfeder verbundenen Batterie zelle in Fügerichtung eingeschränkt, wodurch ein Bruch der Kontaktfeder bzw. des Stoffschlusses verhindert wird.
Damit im Falle eines Ausgasens der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnah mekörpers eingesetzten Batteriezelle entstehenden Gasmengen sicher abgeleitet werden können und dennoch eine kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht werden kann, wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper zwi schen dem zweiten Aufnahmekörper, dem Führungsgang und der Durchtrittsöff nung einen, den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers mit wenigstens ei ner mantelseitigen Entgasungsöffnung des Grundkörpers verbindenden Entga sungskanal aufweist. Dies bedeutet, dass wenigstens die Entgasungsöffnungen in Fügerichtung auf der Flöhe des Führungsganges bzw. auf der Flöhe der Durch trittsöffnung angeordnet sind. Um punktuelle Druckspitzen zu vermeiden und gleichzeitig die Ausströmungsgeschwindigkeiten zu reduzieren, kann sich der Querschnitt des Entgasungskanals zu einer einzelnen oder mehreren Entga sungsöffnungen hin erweitern. Um einen Gasstrom zum ersten Aufnahmekörper hin zu verhindern, kann der Grundkörper eine Leitfläche zum Einleiten von aus der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers eingesetzten Batteriezelle ausströmenden Heißgases in den Entgasungskanal bilden. Zu diesem Zweck ist die Leitfläche so ausgebildet, dass vom Ausgasungsventil der in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekör pers eingesetzten Batteriezelle ausströmendes Heißgas von der Durchtrittsöffnung des Grundkörpers ab- und in den Entgasungskanal eingeleitet wird. Zur Verbesse rung der Strömungsbedingungen kann der Aufnahmeraum des zweiten Aufnah mekörpers unter Ausbildung einer Strömungsöffnung gegenüber dem Entga sungskanal von einem Feuerschutz begrenzt sein, wobei dieser beispielsweise aus Glimmer, oder für den Fachmann naheliegenden alternativen Materialien be stehen kann.
Um das Einsetzen einer Batteriezelle in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnah mekörpers zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass der zweite Aufnahmekörper den Aufnahmeraum umfangsseitig umgreifende, vom Grundkörper vorragende Rastarme bildet. Der sich zwischen den Rastarmen ergebende Freiraum kann da bei Entgasungsöffnungen für den Entgasungskanal bilden.
Für eine exakte Positionierung des zu verbindendenden Kontaktfederabschnitts vor der eingegangenen stoffschlüssigen Verbindung, ist es vorteilhaft, wenn die Kontaktfeder an ihrem in die Durchtrittsöffnung mündenden Endabschnitt Klemm flossen ausbildet. Dadurch, dass die Kontaktfeder demzufolge allerdings nur unter Vorspannung innerhalb der Durchtrittsöffnung positioniert wird, bleibt diese weiter hin mit Spiel verlagerbar, sodass eine mechanische Belastung der elektrischen Kontaktfeder trotz Positionierungshilfe vermieden wird.
Damit in einem Modul aus mehreren Batteriezellen einerseits der Assembliervor- gang erleichtert wird und andererseits der Tausch einzelner Batteriezellen unab hängig von Ihrer Position im Modul ermöglicht wird, kann ein Modul mit mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen vorgesehen werden, das einen Träger mit mehreren Aussparungen zum umfangsseitigen, lösbaren Umgreifen der zweiten Aufnahmekörper aufweist. Der so angeordnete Träger kann das Lösen der Nut- Rastkörper-Verbindung zwischen dem zweiten Aufnahmekörper und der Batterie zelle verhindern, wenn die Aussparungen Begrenzungsanschläge für den zweiten Aufnahmekörper quer zur Fügerichtung bilden. Im einfachsten Fall umgreifen die Aussparungen die zweiten Aufnahmekörper dabei formschlüssig. Zum Assemblie- ren kann in die erfindungsgemäßen Vorrichtungen wie oben beschreiben zunächst in den zweiten Aufnahmekörper eine Batteriezelle eingesetzt werden, wonach die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Kontaktfeder und dieser ersten Batterie zelle hergestellt wird. Danach können die Vorrichtungen mit den ersten Batterie zellen in die Aussparungen des Trägers eingesetzt werden, wonach weitere Batte riezellen in die über den Träger hinausragenden ersten Aufnahmekörper einge führt werden. Ist eine Batteriezelle des Moduls schadhaft, so kann die betroffene Vorrichtung unabhängig von den anderen Vorrichtungen aus der Trägerplatte ge löst werden und ein entsprechende Austausch durchgeführt werden. Für eine gleichmäßige Flöhenausrichtung der verschiedenen erfindungsgemäßen Vorrich tungen am Träger, können die jeweiligen zweiten Aufnahmekörper in Fügerichtung wirkende Anschlagflächen ausbilden.
Um trotz der modularen Ausgestaltung einen Potentialausgleich zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die in die ersten Aufnahmekörper eingesetzten Batterie zellen über ihren Zellenmantel durch eine elektrisch kontaktierende Kontakteinheit verbunden sind. Diese Kontakteinheit kann vom Träger beabstandet sein und ge meinsam mit diesem einen Strömungskanal bilden, in den die einzelnen Entga sungsöffnungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen einmünden.
Kurze Beschreibung der Erfindung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zei gen
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer in den Aufnahmeraum des zweiten Aufnahmekörpers aufgenommenen Batteriezelle,
Fig. 2 einen der Linie ll-ll der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch zwei über die erfindungsgemäße Vorrichtung in Serie geschaltete Batteriezellen und Fig. 3 einen Ausschnitt eines aus erfindungsgemäßen Vorrichtungen zusammen gesetzten Moduls.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batte riezellen umfasst einen Grundkörper 1 , der einen ersten Aufnahmekörper 2 und einen zweiten Aufnahmekörper 3 aufweist, die die Endabschnitte der jeweiligen Batteriezellen umfangseitig umgreifen. Die Kontaktierung der in die Aufnahme räume 4,5 der Aufnahmekörper 2,3 eingesetzten Batteriezellen erfolgt über eine durch eine Durchtrittsöffnung 6 geführte Kontaktfeder 7. Hierzu weist die Kontakt feder 7 Kontaktzungen 8 auf, die gegen die Fügerichtung aufragen und eine dem ersten Aufnahmekörper 2 zugeordnete Batteriezelle klemmend umgreifen, und ragt durch die Durchtrittsöffnung 6 des Grundkörpers 1 , wodurch ein stoffschlüssi ges Verbinden der Kontaktfeder 7 mit einer in den Aufnahmeraum 5 des Aufnah mekörpers 3 eigesetzten Batteriezelle durch beispielsweise Schweiß- oder Lötvor gänge ermöglicht wird. Um die stoffschlüssige Kontaktierung zu erleichtern, ist die Kontaktfeder 7 in einem am Boden des ersten Aufnahmekörpers 2 verlaufenden Führungsgang 9 angeordnet.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich besonders vorteilhafte As semblierungsbedingungen. So wird in einem ersten Assemblierungsschritt die Kontaktfeder 7 in den Führungsgang 9 eingesetzt, worauf eine erste Batteriezelle in den Aufnahmeraum 5 des zweiten Aufnahmekörpers 3 eingefügt wird. Durch die vorerst freie Zugänglichkeit des Aufnahmeraums 4 des ersten Aufnahmekörpers 2 kann die stoffschlüssige Kontaktierung dieser Batteriezelle mit der Kontaktfeder 7 auf einfache Weise durchgeführt werden. Im letzten Schritt wird eine weitere Bat teriezelle in den Aufnahmeraum 4 des ersten Aufnahmekörpers 2 eingefügt, wobei die Kontaktierung lösbar über die klemmenden Kontaktzungen 8 erfolgt. Damit die gesamte erforderliche Klemmkraft nicht nur von den Kontaktzungen 8 aufgebracht werden muss, können diese aus Aussparungen 10 hervorragen, die in den ersten Aufnahmekörper 2 eingearbeitet sind und an dessen Aufnahmeraum 4 angrenzen. Dadurch wird die von den Kontaktzungen 8 der Kontaktfeder 7 klemmend umgrif- fene Batteriezelle zusätzlich durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Aufnahmekörper 2 und der Batteriezelle fixiert.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, kann sowohl der Führungsgang 9, als auch die darin angeordnete Kontaktfeder 7 spiralförmig ausgeführt sein, wodurch eine mechanische Entkopplung in Fügerichtung erreicht wird. Soll die mechani sche Entkopplung nicht nur in, sondern auch quer zur Fügerichtung ermöglicht werden, so kann der Führungsgang 9 so dimensioniert sein, dass die darin ange ordnete Kontaktfeder 7 mit Spiel quer zur Fügerichtung verlagerbar ist, wie dies der Fig. 2 zu entnehmen ist. Damit trotz dieses Spiels die stoffschlüssige Verbin dung zwischen der Kontaktfeder 7 und der vom zweiten Aufnahmekörper 3 aufge nommenen Batteriezelle exakt durchgeführt werden kann, bildet die Kontaktfeder 7 an ihrem in die Durchtrittsöffnung 6 ragenden Endabschnitt Klemmflossen 11 aus. Die Batteriezelle kann besonders einfach und kraftschonend in diesen zwei ten Aufnahmekörper 3 eingefügt werden, wenn dieser Rastarme 12 ausbildet, die die Batteriezelle umfangseitig umgreifen.
Die Fig. 2 zeigt zwei über die erfindungsgemäße Vorrichtung in Serie geschaltete Batteriezellen. Damit eine gegenseitige Beeinträchtigung der benachbarten Batte riezellen verhindert werden kann, weisen die in Fig. 2 gezeigten Vorrichtungen ei nen Feuerschutz 13 auf, der den Führungsgang 9 und in dieser Ausführung auch die Durchtrittsöffnung 6 abdeckt. Ein weiterer Feuerschutz 13 kann zwischen der im Aufnahmeraum 5 des zweiten Aufnahmekörpers 3 aufgenommene Batteriezelle und dem daran anschließenden Entgasungskanal 14 angeordnet sein, wobei die ser Feuerschutz 13, der beispielsweise aus Glimmer oder anderen für den Fach mann naheliegenden, feuerfesten Materialien besteht, einen Durchbruch zur stoff schlüssigen Verbindung der Batteriezelle mit der Kontaktfeder 7 aufweisen muss. Der Querschnitt des zwischen dem Aufnahmeraum 5, dem Führungsgang 9 und der Durchtrittsöffnung 6 angeordneten Entgasungskanals 14 erweitert sich zur mantelseitig am zweiten Aufnahmekörper 3 angeordneten Entgasungsöffnung in Richtung des Grundkörpers 1 , sodass punktuelle Druckspitzen, trotz einer kom pakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung, vermieden werden können. Der Entgasungskanal 14 kann, wie beispielsweise in den Fig. 2 und 3 dargestellt, an eine vom Grundkörper 1 gebildete Leitfläche 15 angrenzen, wodurch eine ge zielte Umlenkung eines aus der Batteriezelle ausströmenden Heißgases in den Entgasungskanal 14 begünstigt wird.
In der Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines aus mehrerer erfindungsgemäßen Vorrichtun gen zusammengesetztes Moduls dargestellt. Eine als Träger eingesetzte Träger platte 16 weist hierzu mehrere Aussparungen auf, die die zweiten Aufnahmekör per 3 der Vorrichtungen umgreifen, wodurch ein unbeabsichtigtes Lösen der Rast körper 17 der zweiten Aufnahmekörper 3 aus in die Batteriezellen eingearbeiteten Nuten 18 verhindert wird. Für eine gleichmäßige Höhenausrichtung können die jeweiligen zweiten Aufnahmekörper 3 in Fügerichtung wirkende Anschlagflächen 19 ausbilden. In einer alternativen, in der Fig. 3 gezeigten Ausführung der Träger platte 16 können deren Aussparungen sowohl die Aufnahmekörper 3, als auch die darin angeordneten Batteriezellen umgreifen. Die in die ersten Aufnahmekörper 2 eingesetzten Batteriezellen können über ihren Zellenmantel durch eine Kontakt einheit 20 miteinander verbunden sein, die an einer als Unterstützung wirkende Parallelplatte 21 angeordnet sein kann. Für eine ordnungsgemäße lösbare Kon taktierung empfiehlt es sich, wenn die Kontakteinheit 20 Aussparungen aufweist, die die Batteriezellen umfangseitig umgreifen. Um einen besonders sicheren Sitz zu gewährleisten, kann die Kontakteinheit 20, wie in der Fig. 3 dargestellt, Kon taktzungen 8 ausbilden, die die in den Aussparungen angeordneten Batteriezellen federnd umgreifen.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird der Tausch einzelner Batteriezellen unabhängig von ihrer Position im Modul ermöglicht. Im Falle eines Schadens einer Batteriezelle wird die Kontakteinheit 20 von den Zellenmänteln der zu einem Mo dul zusammengefügten Batteriezellen gelöst. Nach Herausziehen der lösbar ver bundenen Batteriezelle aus dem Aufnahmeraum 4 des Aufnahmekörpers 2 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der noch verbleibenden, schadhaften und stoffschlüssig verbundenen Batteriezelle frei zugänglich. Die Vorrichtung kann an schließend aus der Trägerplatte 16 durch Herausziehen gelöst werden, wodurch ein Austausch der schadhaften Batteriezelle ermöglicht wird. Die Position der er findungsgemäßen Vorrichtungen der intakten Batteriezellen bleibt unverändert. Ein Zusammenfügen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem Modul erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum unabhängigen Kontaktieren zweier Batteriezellen, mit ei nem eine Durchtrittsöffnung (6) aufweisenden Grundkörper (1 ), dadurch gekenn zeichnet, dass der Grundkörper (1 ) zwei bezüglich der Durchtrittsöffnung (6) ge genüberliegende Aufnahmekörper (2,3) zum umfangsseitigen Umgreifen jeweils eines Endabschnittes der in einer Fügerichtung in die Aufnahmekörper (2,3) ein gesetzten Batteriezellen aufweist, wobei eine Kontaktfeder (7) in einen Führungs gang (9) des ersten Aufnahmekörpers (2) eingesetzt ist, der in die Durchtrittsöff nung (6) zum stoffschlüssigen Verbinden der Kontaktfeder (7) mit der in den zwei ten Aufnahmekörper (3) eingesetzten Batteriezelle mündet, und dass die Kontakt feder (7) Kontaktzungen (8) zum lösbaren Verbinden der in den ersten Aufnahme körper (2) eingesetzten Batteriezelle bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Füh rungsgang (9) spiralförmig um die Durchtrittöffnung (6) verläuft und die Kontaktfe der (7) mit Spiel quer zur Fügerichtung aufnimmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsgang (9) zum Aufnahmeraum (4) des ersten Aufnahmekörpers (2) hin von einem Feuerschutz (13) abgedeckt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzungen (8) der Kontaktfeder (7) vom Führungsgang (9) gegen die Fügerichtung in umfangsseitige, an den Aufnahmeraum (4) angrenzende Ausspa rungen (10) des ersten Aufnahmekörpers (2) vorragen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmekörper (3) in dessen Aufnahmeraum (5) vorragende Rastkörper (17) zum Eingriff in eine Nut (18) der in den Aufnahmeraum des Auf nahmekörpers eingesetzten Batteriezelle bildet.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) zwischen dem zweiten Aufnahmekörper (3), dem Füh rungsgang (9) und der Durchtrittsöffnung (6) einen, den Aufnahmeraum (5) des zweiten Aufnahmekörpers (3) mit wenigstens einer mantelseitigen Entgasungsöff- nung des Grundkörpers (1 ) verbindenden Entgasungskanal (14) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund körper (1 ) eine Leitfläche (15) zum Einleiten von aus der in den Aufnahmeraum (5) des zweiten Aufnahmekörpers (3) eingesetzten Batteriezelle ausströmenden Heißgases in den Entgasungskanal (14) bildet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufnahmekörper (3) den Aufnahmeraum (5) umfangsseitig um greifende, vom Grundkörper (1 ) vorragende Rastarme (12) bildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfeder (7) an ihrem in die Durchtrittsöffnung (6) mündenden End- abschnitt Klemmflossen (11 ) ausbildet.
10. Modul mit mehreren Vorrichtungen nach einem der vorangegangenen An sprüche, gekennzeichnet durch einen Träger, der mehrere Aussparungen zum umfangsseitigen, lösbaren Umgreifen der zweiten Aufnahmekörper (3) aufweist.
11. Modul nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine, die in die ersten Auf- nahmekörper eingesetzten Batteriezellen B über ihren Zellenmantel miteinander elektrisch kontaktierenden Kontakteinheit (20).
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