WO2020177989A1 - Batterie mit einer mehrzahl von batteriezellen - Google Patents

Batterie mit einer mehrzahl von batteriezellen Download PDF

Info

Publication number
WO2020177989A1
WO2020177989A1 PCT/EP2020/053494 EP2020053494W WO2020177989A1 WO 2020177989 A1 WO2020177989 A1 WO 2020177989A1 EP 2020053494 W EP2020053494 W EP 2020053494W WO 2020177989 A1 WO2020177989 A1 WO 2020177989A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
battery
components
contact area
designed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2020/053494
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Steffens
Christian Elsner
Michael Brandner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Publication of WO2020177989A1 publication Critical patent/WO2020177989A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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 invention relates to a battery having a plurality of battery cells which are connected to one another in an electrically conductive manner.
  • components designed as arresters of a respective battery cell are connected to one another and / or at least one is used as a cell connector
  • DE 10 2011 085 467 A1 describes that in a lithium-ion battery, the cell terminals of a respective battery cell by means of a
  • Cell connector can be connected electrically in series. It can be provided that the cell connector is placed on the cell terminals and through a single-type
  • DE 10 2011 085 467 A1 suggests, due to the process engineering difficulties allegedly associated with this, materially connecting side surfaces of the cell terminals to a side edge surface of the cell connector, the side edge surface of the cell connector resting against the side surface of the cell terminal without a gap.
  • This gap-free concern is to be achieved in the subject matter of DE 10 2011 085 467 A1 in that the respective cell connector has a curved deformation area. A deformation force can be applied to the deformation area in order to bring the side edge surfaces of the cell connector into contact with the side surfaces of the cell terminals of adjacent electrochemical cells.
  • first arresters 14 of negative electrodes of the respective battery cell 12 can be formed by metal sheets or foils made of copper.
  • second arresters 16 of positive electrodes of the respective battery cell 12 can be formed by metal sheets or foils made of aluminum. It can be seen from FIG. 1 that the first arresters 14 of two battery cells 12, which are formed from copper, are connected to one another in an overlapping area 18 via a weld 20. In an analogous manner, the second arresters 16 formed from aluminum of two further battery cells 12 are in a further overlapping area 22 over another
  • a cell connector 24 is also shown, which in a first
  • Overlap area 26 is connected to at least one of the second arresters 16 via a further weld 20 and in a second overlap area 28 via yet another weld 20 with at least one of the first arresters 14. In such a contact with the battery cells 12 by the formation of
  • Welded connections which can be achieved in particular by laser beam welding, can result from upstream bending operations of different sizes between components in the form of the arresters 14, 16 among one another and between the cell connector 24 and the arresters 14, 16. This should be explained with reference to FIG.
  • a first component is shown in FIG. 2, which can be, for example, the cell connector 24 or one of the arresters 14, 16.
  • Weld 20 is to be connected. What has been said with reference to the components shown by way of example in FIG second arrester 16 in the overlap area 26. Accordingly, due to component inaccuracies, which can be caused by tolerances in previous forming operations, gaps 30 of different sizes can occur between the respective components, in the example shown in FIG. 2, for example, gap 30 between cell connector 24 and arrester 14.
  • FIG. 2 From FIG. 2 it can also be seen that due to the size of the gap 30 in
  • the object of the present invention is therefore to create a battery of the type mentioned at the beginning in which a particularly reliable electrically conductive connection between the components can be achieved.
  • the battery according to the invention which can be provided in particular for a motor vehicle, comprises a plurality of battery cells which are electrically conductive
  • a first component of the interconnected components has a flat contact area in which the first component is connected to a second component of the interconnected components by welding. The first component has in the
  • the process reliability during laser beam welding can be increased in this way.
  • the corresponding process can be used flexibly for all weldable materials.
  • a particularly reliable electrically conductive connection of the components to one another can also be established with mixed connections, for example the welding of a component made of aluminum to a component made of copper.
  • a reliable bridging of the gap by welding can also be achieved with sizes of a gap which are less than or equal to the height of the respective bulge.
  • the at least one bulge ensures stiffening of the first component. As a result, it is prevented that the first component can bend or bend against the direction or in the direction in which the at least one bulge is formed.
  • Fig. 1 shows a section of a battery in which the arrester of battery cells
  • Fig. 2 shows the problem of the occurrence of a gap between components of the
  • FIG. 3 schematically shows the provision of a bulge formed as a bead in a first, upper component and the associated bridging of the gap before two components are welded together;
  • Fig. 6 shows a variant of the welded connection, in which the upper or first
  • Component is brought into contact with a second component in a two-dimensional contact area, with which the first component having a plurality of bulges is to be welded, with the
  • Formation of several weld seams can be provided in the contact area.
  • a first component 34 is shown, which can be, for example, the cell connector 24 shown in FIG. 1 or one of the arresters 14, 16 of the respective battery cell 12.
  • a second component 36 is shown in FIG. 3, which can be a further one of the two arresters 14, 16.
  • the first component 34 in the form of the cell connector 24 can be welded to the first arrester 14 and / or to the second arrester 16 which the second component 36 is then provided.
  • the first component 34 can be designed as one of the arresters 14, 16, which is then connected to the other arrester 14, 16, in which case the second component 36 is provided by the other arrester 14, 16.
  • the first component 34 can also be referred to as a top plate because it is arranged above the second component 36.
  • the gap 30 between the two components 34, 36 can be bridged during clamping. This is because the deformation of the bulge 38, which is configured as a bead, for example, causes the bead to be compressed during tensioning. If a force F is applied to the first component 34, which is illustrated in FIG. 3 by force arrows 40, the bulge 38 becomes
  • the bulge 38 is therefore flexible with regard to the size of the gap 30.
  • the gap 30 is comparatively large.
  • the gap 30 is smaller in the illustration shown on the right in FIG. 3.
  • the illustration shown on the right in FIG. 3 also indicates how the weld seam 20 is formed by means of the laser beam 32 in order to connect the two components 34, 36 to one another in an electrically conductive manner.
  • Upper plate is bent or bulged in the form of cell connector 24 (see FIG. 2) in the vertical direction (z direction). This also ensures that the cell connector 24, as an example of the first component 34, does not lie flat against the second component 36, for example in the form of the arrester 14 (see FIG. 2). This can happen if the components 34, 36 are essentially flat, that is, if the first component 34 does not have the at least one bulge 38.
  • the bulge 38 or bead formed in the first component 34 ensures that the first component 34 is more rigidly stiffened. This significantly reduces the risk of the first component 34 bending in the vertical direction (z direction).
  • the bulge 38 or bead is shown in the illustration on the right in FIG. 4 in a side view and not in cross section as in FIG. 3.
  • the height I ⁇ k of the respective bulge 38 formed in the first component 34 is greater than a height hs of the gap 30.
  • that in the first component 34 should preferably introduced contour respectively
  • Bulge 38 have a height I ⁇ k which is greater than the existing gap 30 between the components 34, 36.
  • the bulge 38 can have many suitable geometries. It can thus be provided that at least one of the bulges 38 is designed essentially as a linear bead, as is shown schematically and by way of example in FIGS. 3 to 5.
  • At least one of the bulges 38 can be designed in a cross-shaped and / or circular shape in a plan view.
  • other suitable shapes are also conceivable.
  • first component 34 has a flat contact area 42, in which the first component 34 is connected to the second component 36 by welding.
  • the first component 34 has in the contact area 42 a plurality of bulges 38 which are arranged next to one another but are not shown in detail in FIG. 6 and which are shaped towards the second component 36.
  • the contact area 42 which has a defined width b K , provides a comparatively large contact width, which enables several weld seams 20 to be formed next to one another as well as welds with wider seams.
  • Such wide seams or weld seams 20 can be achieved, for example, by a wobbling movement of the laser beam 32, also referred to as wobbling, during laser welding.
  • the weld seams 20 arranged next to one another are shown on the right in FIG.
  • the first component 34 has a respective bulge 38 which can be designed in the manner of the bead shown in FIGS. 3 to 5. According to the illustration shown by way of example in FIG. 6, several, in particular three, contours or beads can be used
  • Such widths b K of the contact area 42 have proven to be particularly advantageous for the geometric optimization of the battery contact.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Als Ableiter einer jeweiligen Batteriezelle ausgebildete Bauteile (34, 36) sind miteinander durch Schweißen verbunden, und/oder es ist wenigstens ein als Zellverbinder ausgebildetes Bauteil (34) mit wenigstens einem als Ableiter einer der Batteriezellen ausgebildeten Bauteil (36) in einem Überlappungsbereich der Bauteile (34, 36) durch Schweißen verbunden. Ein erstes Bauteil (34) der miteinander verbundenen Bauteile (34, 36) weist einen flächigen Kontaktbereich (42) auf, in welchem das erste Bauteil (34) mit einem zweiten Bauteil (36) der miteinander verbundenen Bauteile (34, 36) durch das Schweißen verbunden ist. Das erste Bauteil (34) weist in dem Kontaktbereich eine oder eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausbuchtungen (38) auf, welche zu dem zweiten Bauteil (36) hin ausgeformt sind.

Description

Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierbei sind als Ableiter einer jeweiligen Batteriezelle ausgebildete Bauteile miteinander und/oder wenigstens ein als Zellverbinder
ausgebildetes Bauteil mit wenigstens einem als Ableiter einer der Batteriezellen ausgebildeten Bauteil in einen Überlappungsbereich der Bauteile durch Schweißen verbunden.
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2011 085 467 A1 , dass bei einem Lithium-Ionen- Akkumulator die Zellterminals einer jeweiligen Akkumulatorzelle mittels eines
Zellverbinders elektrisch in Reihe geschaltet werden können. Hierbei kann vorgesehen sein, den Zellverbinder auf die Zellterminals aufzulegen und durch sortenreines
Durchschweißen des Zellverbinders mit den Zellterminals zu verschweißen. Die
DE 10 2011 085 467 A1 schlägt jedoch aufgrund damit angeblich verbundener prozesstechnischer Schwierigkeiten vor, Seitenflächen der Zellterminals mit einer seitlichen Randfläche des Zellverbinders stoffschlüssig zu verbinden, wobei die seitliche Randfläche des Zellverbinders spaltfrei an der Seitenfläche des Zellterminals anliegt. Dieses spaltfreie Anliegen soll bei dem Gegenstand der DE 10 2011 085 467 A1 erreicht werden, indem der jeweilige Zellverbinder einen gewölbten Verformungsbereich aufweist. Auf den Verformungsbereich kann eine Verformungskraft aufgebracht werden, um die seitlichen Randflächen des Zellverbinders mit den Seitenflächen der Zellterminals von benachbarten elektrochemischen Zellen in Anlage zu bringen.
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass diese Art der stoffschlüssigen Verbindung eine hochpräzise Fertigung der Zellterminals und des Zellverbinders erforderlich macht, und dass die Handhabung des Zellverbinders im Hinblick auf das Aufbringen der Verformungskraft prozesstechnische Schwierigkeiten mit sich bringt. Jedoch auch beim Verschweißen von Bauteilen von Batterien, welche in einem
Überlappungsbereich der Bauteile durch Schweißen miteinander verbunden sind, können Schwierigkeiten auftreten. Dies soll mit Verweis auf Fig. 1 und Fig. 2 erläutert werden.
Von einer Batterie 10 ist in Fig. 1 ausschnittsweise und schematisch eine Mehrzahl von Batteriezellen 12 gezeigt. Insbesondere bei einer Ausbildung der Batteriezellen 12 als Lithium-Ionen-Zellen können erste Ableiter 14 von negativen Elektroden der jeweiligen Batteriezelle 12 durch Bleche beziehungsweise Folien aus Kupfer gebildet sein.
Demgegenüber können zweite Ableiter 16 von positiven Elektroden der jeweiligen Batteriezelle 12 durch Bleche oder Folien aus Aluminium gebildet sein. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die aus Kupfer gebildeten ersten Ableiter 14 zweier Batteriezellen 12 in einem Überlappungsbereich 18 über eine Schweißnaht 20 miteinander verbunden sind. In analoger Weise sind die aus Aluminium gebildeten zweiten Ableiter 16 zweier weiterer Batteriezellen 12 in einem weiteren Überlappungsbereich 22 über eine weitere
Schweißnaht 20 miteinander verbunden.
In Fig. 1 ist zudem ein Zellverbinder 24 gezeigt, welcher in einem ersten
Überlappungsbereich 26 über eine weitere Schweißnaht 20 mit zumindest einem der zweiten Ableiter 16 verbunden ist und in einem zweiten Überlappungsbereich 28 über nochmals eine weitere Schweißnaht 20 mit zumindest einem der ersten Ableiter 14. Bei einem derartigen Kontaktieren der Batteriezellen 12 durch die Ausbildung von
Schweißverbindungen, welche insbesondere durch Laserstrahlschweißen erreicht werden kann, können aufgrund von vorgelagerten Biegeoperationen unterschiedlich große Spalte zwischen Bauteilen in Form der Ableiter 14, 16 untereinander sowie zwischen dem Zellverbinder 24 und den Ableitern 14, 16 entstehen. Dies soll mit Bezug auf Fig. 2 erläutert werden.
In Fig. 2 ist ein erstes Bauteil gezeigt, bei welchem es sich beispielsweise um den Zellverbinder 24 oder einen der Ableiter 14, 16 handeln kann. Beispielsweise soll der Fall betrachtet werden, dass der Zellverbinder 24 mit dem ersten Ableiter 14 über die
Schweißnaht 20 verbunden werden soll. Das mit Bezug auf die beispielhaft in Fig. 2 gezeigten Bauteile Ausgeführte gilt jedoch auch für Verbinden der ersten Ableiter 14 miteinander in dem Überlappungsbereich 18, für das Verbinden der zweiten Ableiter 16 miteinander in dem Überlappungsbereich 22 und für das Verbinden des Zellverbinders 24 mit einem der zweiten Ableiter 16 in dem Überlappungsbereich 26. Demgemäß können etwa aufgrund von Bauteilungenauigkeiten, welche durch Toleranzen in vorangehenden Umformoperationen bedingt sein können, unterschiedlich große Spalte 30 zwischen den jeweiligen Bauteilen auftreten, bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel also etwa der Spalt 30 zwischen dem Zellverbinder 24 und dem Ableiter 14.
Aufgrund derartiger Spalte 30 ist die Prozesssicherheit beim Ausbilden der
Schweißverbindung durch Herstellen der Schweißnähte 20 eingeschränkt. Ein die jeweilige Schweißnaht 20 herstellender Laserstrahl 32 ist in Fig. 2 schematisch gezeigt. Aus Fig. 2 ist des Weiteren ersichtlich, dass aufgrund der Größe des Spalts 30 in
Hochrichtung (z-Richtung), also senkrecht zu einer flächigen Erstreckung der im
Wesentlichen ebenen Bauteile, der Fall auftreten kann, dass eine schlechte oder gar keine Anbindung erreicht wird. Auch dies ist nachteilig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Batterie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine besonders zuverlässige elektrisch leitende Verbindung zwischen den Bauteilen erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Batterie, welche insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein kann, umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen, welche elektrisch leitend
miteinander verbunden sind. Als Ableiter einer jeweiligen Batteriezelle ausgebildete Bauteile sind in einem Überlappungsbereich der Bauteile durch Schweißen miteinander verbunden. Zusätzlich oder alternativ ist wenigstens ein als Zellverbinder ausgebildetes Bauteil mit wenigstens einem als Ableiter einer der Batteriezellen ausgebildeten Bauteil in einem Überlappungsbereich der Bauteile durch Schweißen verbunden. Hierbei weist ein erstes Bauteil der miteinander verbundenen Bauteile einen flächigen Kontaktbereich auf, in welchem das erste Bauteil mit einem zweiten Bauteil der miteinander verbundenen Bauteile durch das Schweißen verbunden ist. Das erste Bauteil weist in dem
Kontaktbereich eine oder eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten
Ausbuchtungen auf, welche zu dem zweiten Bauteil hin ausgeformt sind.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine vor dem Schweißen in das erste Bauteil eingebrachte geometrische Kontur in Form der wenigstens einen Ausbuchtung einem zuverlässigen Überbrücken eines Spalts zwischen den Bauteilen während des Fügeprozesses dient. Diese Ausbuchtung oder Kontur stellt im gespannten Zustand, in welchem das erste Bauteil gegen das zweite Bauteil gedrückt wird, einen sicheren Kontakt zwischen den miteinander zu verschweißenden Bauteilen her. Hierbei verhält sich die Ausbuchtung flexibel, da sie bei Vorliegen eines Spalts nur geringer Höhe zwischen den Bauteilen intensiver zusammengestaucht wird als bei Vorliegen eines Spalts größerer Höhe. Durch das Vorsehen der in das erste Bauteil eingebrachten wenigstens einen Kontur oder Ausbuchtung kann prozesssicher die Verbindung zwischen den Bauteilen durch Schweißen hergestellt werden. Folglich ist eine besonders zuverlässige elektrisch leitende Verbindung zwischen den Bauteilen erreichbar.
Insbesondere kann auf diese Weise die Prozesssicherheit beim Laserstrahlschweißen gesteigert werden. Zudem ist das entsprechende Verfahren flexibel für alle schweißbaren Werkstoffe anwendbar. Insbesondere lässt sich auch bei Mischverbindungen, etwa dem Verschweißen eines Bauteils aus Aluminium mit einem Bauteil aus Kupfer, eine besonders zuverlässige elektrisch leitende Verbindung der Bauteile miteinander hersteilen.
Des Weiteren kann auch bei Größen eines Spalts, welche geringer oder gleich einer Höhe der jeweiligen Ausbuchtung sind, eine zuverlässige Überbrückung des Spalts durch das Schweißen erreicht werden. Darüber hinaus sorgt die wenigstens eine Ausbuchtung für eine Versteifung des ersten Bauteils. Folglich wird verhindert, dass sich das erste Bauteil entgegen der Richtung oder in die Richtung, in welche die wenigstens eine Ausbuchtung ausgeformt ist, aufbiegen oder verbiegen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ausschnittsweise eine Batterie, bei welcher Ableiter von Batteriezellen der
Batterie miteinander durch Schweißen verbunden sind, wobei die miteinander verschweißten Ableiter unterschiedlicher Batteriezellen des Weiteren mit einem Zellverbinder der Batterie verschweißt sind;
Fig. 2 die Problematik des Auftretens eines Spalts zwischen Bauteilen der
Batterie wie etwa zwischen den Ableitern beziehungsweise zwischen dem Zellverbinder und einem der Ableiter;
Fig. 3 schematisch das Vorsehen einer als Sicke ausgebildeten Ausbuchtung in einem ersten, oberen Bauteil und das damit einhergehende Überbrücken des Spalts vor dem Verschweißen zweier Bauteile miteinander;
Fig. 4 die aussteifende Wirkung einer derartigen Sicke, welche eine Verbiegung des oberen Bauteils in Hochrichtung unterbindet;
Fig. 5 die beiden miteinander zu verschweißenden Bauteile in einem voneinander beabstandeten und in einem aneinander anliegenden Zustand; und
Fig. 6 eine Variante der Schweißverbindung, bei welcher das obere oder erste
Bauteil in einem flächigen Kontaktbereich mit einem zweiten Bauteil in Anlage gebracht wird, mit welchem das eine Mehrzahl von Ausbuchtungen aufweisende erste Bauteil verschweißt werden soll, wobei auch die
Ausbildung von mehreren Schweißnähten in dem Kontaktbereich vorgesehen sein kann.
Im Hinblick auf den mit Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2 erläuterten Sachverhalt wird auf den einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung verwiesen.
In einer linken Darstellung in Fig. 3 ist ein erstes Bauteil 34 gezeigt, bei welchem es sich beispielsweise um den in Fig. 1 gezeigten Zellverbinder 24 oder einen der Ableiter 14, 16 der jeweiligen Batteriezelle 12 handeln kann. Des Weiteren ist in Fig. 3 ein zweites Bauteil 36 gezeigt, bei welchem es sich um einen weiteren der beiden Ableiter 14, 16 handeln kann.
Es kann so beispielsweise das erste Bauteil 34 in Form des Zellverbinders 24 mit dem ersten Ableiter 14 und/oder mit dem zweiten Ableiter 16 verschweißt werden, durch welchen dann das zweite Bauteil 36 bereitgestellt ist. Des Weiteren kann das erste Bauteil 34 als einer der Ableiter 14, 16 ausgebildet sein, welcher dann mit dem anderen Ableiter 14, 16 verbunden wird, wobei in diesem Fall durch den anderen Ableiter 14, 16 das zweite Bauteil 36 bereitgestellt ist. Das erste Bauteil 34 kann auch als Oberblech bezeichnet werden, weil es oberhalb des zweiten Bauteils 36 angeordnet ist.
Durch das Ausbilden wenigstens einer Ausbuchtung 38 in dem ersten Bauteil 34, welche zu dem zweiten Bauteil 36 hin ausgeformt ist, kann der Spalt 30 zwischen den beiden Bauteilen 34, 36 beim Spannen überbrückt werden. Denn durch das Verformen der beispielsweise als Sicke ausgebildeten Ausbuchtung 38 wird die Sicke beim Spannen zusammengestaucht. Wird also auf das erste Bauteil 34 eine Kraft F aufgebracht, welche in Fig. 3 durch Kraftpfeile 40 veranschaulicht ist, so wird die Ausbuchtung 38
zusammengestaucht und so der Spalt 30 überbrückt. Die Sicke beziehungsweise
Ausbuchtung 38 ist somit flexibel im Hinblick auf die vorliegende Größe des Spalts 30.
In der in Fig. 3 mittig gezeigten Darstellung ist der Spalt 30 vergleichsweise groß.
Demgegenüber ist in der in Fig. 3 rechts gezeigten Darstellung der Spalt 30 kleiner. In der in Fig. 3 rechts gezeigten Darstellung ist zudem angedeutet, wie mittels des Laserstrahls 32 die Schweißnaht 20 ausgebildet wird, um die beiden Bauteile 34, 36 elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
In einer in Fig. 4 linken Darstellung ist der Fall veranschaulicht, bei welchem das
Oberblech etwa in Form des Zellverbinders 24 (vergleiche Fig. 2) in Hochrichtung (z- Richtung) aufgebogen beziehungsweise aufgewölbt ist. Auch dies sorgt dafür, dass der Zellverbinder 24 als Beispiel für das erste Bauteil 34 nicht gut flächig an dem zweiten Bauteil 36 etwa in Form des Ableiters 14 (vergleiche Fig. 2) anliegt. Hierzu kann es kommen, wenn die Bauteile 34, 36 im Wesentlichen eben ausgebildet sind, wenn also das erste Bauteil 34 nicht die wenigstens eine Ausbuchtung 38 aufweist.
Gemäß der in Fig. 4 rechten Darstellung sorgt die in dem ersten Bauteil 34 ausgebildete Ausbuchtung 38 oder Sicke dafür, dass das erste Bauteil 34 stärker versteift ist. Dadurch ist die Gefahr einer Verbiegung des ersten Bauteils 34 in die Hochrichtung (z-Richtung) deutlich reduziert. Die Ausbuchtung 38 oder Sicke ist in der in Fig. 4 rechten Darstellung in einer Seitenansicht gezeigt und nicht wie in Fig. 3 im Querschnitt.
Anhand von Fig. 5 sollen vorteilhafte Abmessungen der Ausbuchtung 38 bezogen auf andere Parameter des ersten Bauteils 34 beziehungsweise den Spalt 30 veranschaulicht werden. So kann vorgesehen sein, dass bei einer Dicke to des ersten Bauteils 34 für eine Höhe hi< der Ausbuchtung 38 die Beziehung 0,001*to s hi< s 1000*to gilt. Die
entsprechenden Parameter des ersten Bauteils 34 in Form der Dicke to und der Höhe Iΐk sind in der in Fig. 5 linken Darstellung angegeben.
Gemäß der in Fig. 5 rechten Darstellung ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Höhe Iΐk der jeweiligen in dem ersten Bauteil 34 insbesondere durch Prägen ausgebildeten Ausbuchtung 38 größer ist als eine Höhe hs des Spalts 30. Mit anderen Worten sollte vorzugsweise die in das erste Bauteil 34 eingebrachte Kontur beziehungsweise
Ausbuchtung 38 eine Höhe Iΐk aufweisen, welche größer ist als der vorhandene Spalt 30 zwischen den Bauteilen 34, 36.
Die Ausbuchtung 38 kann viele geeignete Geometrien aufweisen. So kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Ausbuchtungen 38 im Wesentlichen als linienförmige Sicke ausgebildet ist, wie dies schematisch und beispielhaft in Fig. 3 bis Fig. 5 dargestellt ist.
Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens eine der Ausbuchtungen 38 in einer Draufsicht kreuzförmig und/oder kreisförmig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere geeignete Formen denkbar.
In der in Fig. 6 linken Darstellung ist eine weitere Möglichkeit der Verbindung des ersten Bauteils 34 mit dem zweiten Bauteil 36 schematisch gezeigt. Hierbei weist das erste Bauteil 34 einen flächigen Kontaktbereich 42 auf, in welchem das erste Bauteil 34 mit dem zweiten Bauteil 36 durch Schweißen verbunden wird.
Das erste Bauteil 34 weist bei dieser Variante in dem Kontaktbereich 42 eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, jedoch in Fig. 6 im Detail nicht näher gezeigten Ausbuchtungen 38 auf, welche zu dem zweiten Bauteil 36 hin ausgeformt sind. Durch den Kontaktbereich 42, welcher eine definierte Breite bK aufweist, ist eine vergleichsweise große Aufstandsbreite bereitgestellt, welche eine Ausbildung mehrerer Schweißnähte 20 nebeneinander sowie von Schweißungen mit breiteren Nähten ermöglicht. Solche breiten Nähte oder Schweißnähte 20 können beispielsweise durch eine auch als Wobbeln bezeichnete Taumelbewegung des Laserstrahls 32 beim Laserschweißen erreicht werden. Die nebeneinander angeordneten Schweißnähte 20 sind in der in Fig. 6 rechten
Darstellung gezeigt. Im Bereich jeder dieser Schweißnähte 20 weist das erste Bauteil 34 eine jeweilige Ausbuchtung 38 auf, welche nach Art der in Fig. 3 bis Fig. 5 gezeigten Sicke ausgebildet sein kann. Gemäß der in Fig. 6 beispielhaft gezeigten Darstellung können also mehrere, insbesondere drei Konturen beziehungsweise Sicken
nebeneinander in dem Kontaktbereich 42 vorgesehen sein.
Es können jedoch auch andere geometrische Konturen wie Verprägungen oder Kanten im jeweiligen Oberteil beziehungsweise Oberblech, also in dem ersten Bauteil 34, vorgesehen sein, um den Spalt 30 möglichst zuverlässig zu überbrücken. Durch das Spannen der Bauteile 34, 36 vor der Schweißoperation drücken sich diese eingebrachten Konturen flexibel zusammen, sodass die ausgebildeten Schweißnähte 20 eine besonders zuverlässige elektrisch leitende Verbindung zwischen den Bauteilen 34, 36 hersteilen können.
Vorzugsweise gilt bei einer Dicke to des ersten Bauteils 34 von to ä 0,5 Millimeter für eine Breite bK des Kontaktbereichs 42 die Beziehung 0,1 *to s bK s 25*to.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn bei einer Dicke to des ersten Bauteils 34 von to = 0,5 Millimeter für eine Breite bK des Kontaktbereichs 42 die Beziehung
0,1 *to s bK s 25*to gilt.
Derartige Breiten bK des Kontaktbereichs 42 haben sich nämlich als für die geometrische Optimierung der Batteriekontaktierung besonders vorteilhaft herausgestellt.
Bezugszeichenliste
Batterie
Batteriezelle
Ableiter
Ableiter
Überlappungsbereich
Schweißnaht
Überlappungsbereich
Zellverbinder
Überlappungsbereich
Überlappungsbereich
Spalt
Laserstrahl
Bauteil
Bauteil
Ausbuchtung
Kraftpfeil
Kontaktbereich

Claims

Daimler AG Patentansprüche
1. Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (12), welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei als Ableiter (14, 16) einer jeweiligen Batteriezelle (12) ausgebildete Bauteile (34, 36) miteinander und/oder wenigstens ein als Zellverbinder (24) ausgebildetes Bauteil (34) mit wenigstens einem als Ableiter (14, 16) einer der Batteriezellen (12) ausgebildeten Bauteil (36) in einem Überlappungsbereich (18, 22, 26, 28) der Bauteile (34, 36) durch Schweißen verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Bauteil (34) der miteinander verbundenen Bauteile (34, 36) einen flächigen Kontaktbereich (42) aufweist, in welchem das erste Bauteil (34) mit einem zweiten Bauteil (36) der miteinander verbundenen Bauteile (34, 36) durch das Schweißen verbunden ist, wobei das erste Bauteil (34) in dem Kontaktbereich eine oder eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausbuchtungen (38) aufweist, welche zu dem zweiten Bauteil (36) hin ausgeformt sind.
2. Batterie nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Dicke to des ersten Bauteils (34) von to ä 0,5 Millimeter für eine Breite bK des Kontaktbereichs (42) die Beziehung 0,1 *to ^ bK ^ 25*to gilt.
3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Dicke to des ersten Bauteils (34) von to s 0,5 Millimeter für eine Breite bK des Kontaktbereichs (42) die Beziehung to ^ bK ^ 125*to gilt.
4. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Dicke to des ersten Bauteils (34) für eine Höhe Iΐk einer jeweiligen
Ausbuchtung (38) die Beziehung 0,001 *to s hi< s 1000*to gilt.
5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Höhe Iΐk einer jeweiligen Ausbuchtung (38) größer oder gleich einer Höhe hs eines zwischen dem ersten Bauteil (34) und dem zweiten Bauteil (36) benachbart zu dem Kontaktbereich (42) vorhandenen Spalts (30) ist.
6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine der Ausbuchtungen (38) als im Wesentlichen linienförmige Sicke ausgebildet ist.
7. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine der Ausbuchtungen (38) in einer Draufsicht kreuzförmig und/oder kreisförmig ausgebildet ist.
8. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Kontaktbereich (42) das erste Bauteil (34) mit dem zweiten Bauteil (36) durch eine oder eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Schweißnähten (20) verbunden ist.
PCT/EP2020/053494 2019-03-06 2020-02-11 Batterie mit einer mehrzahl von batteriezellen Ceased WO2020177989A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019001603.3 2019-03-06
DE102019001603.3A DE102019001603A1 (de) 2019-03-06 2019-03-06 Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020177989A1 true WO2020177989A1 (de) 2020-09-10

Family

ID=69593656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/053494 Ceased WO2020177989A1 (de) 2019-03-06 2020-02-11 Batterie mit einer mehrzahl von batteriezellen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019001603A1 (de)
WO (1) WO2020177989A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0717453A1 (de) * 1994-12-16 1996-06-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Herstellungsverfahren einer verpackten Batterie
DE102011085467A1 (de) 2011-10-28 2013-05-02 Elringklinger Ag Elektrochemische Vorrichtung
DE102012221780A1 (de) * 2012-11-28 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Batterie mit einer optisch transparenten Abdeckung, Kraftfahrzeug mit der Batterie sowie Verfahren zur Herstellung der Batterie
US20180294465A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery pack

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0717453A1 (de) * 1994-12-16 1996-06-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Herstellungsverfahren einer verpackten Batterie
DE102011085467A1 (de) 2011-10-28 2013-05-02 Elringklinger Ag Elektrochemische Vorrichtung
DE102012221780A1 (de) * 2012-11-28 2014-05-28 Robert Bosch Gmbh Batterie mit einer optisch transparenten Abdeckung, Kraftfahrzeug mit der Batterie sowie Verfahren zur Herstellung der Batterie
US20180294465A1 (en) * 2017-04-10 2018-10-11 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019001603A1 (de) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009023792B4 (de) Verfahren zum einseitigen, einstufigen Fügen eines Metallblechstapels
EP3031564B1 (de) Hilfselement zum einpressen in eine ersten bauteil für ein schweissverfahren zwischen zwei nicht direkt miteinander verschweissbare bauteile
DE4408751C2 (de) Anschlußklemmenstruktur für Strahlschweißverbindungen
DE112012003782T5 (de) Verpressungsstruktur für Metallelemente und Sammelschiene, welche diese verwendet
DE102022128032A1 (de) Elektrisches verbindungsmittel zum verbinden von anschlüssen von batterieeinheiten in einem batteriepack
DE102014207085A1 (de) Verfahren zum Anschweißen von Sicherungselementen
DE2140364C3 (de) Polbrücke für elektrische Akkumulatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP1799394B1 (de) Verfahren zum schweissen einer struktur
EP4324047B1 (de) Zellverbinder und verfahren zum kontaktieren wenigstens zweier galvanischer zellen
EP1504840A1 (de) Lötverbindung mit mehreren überlappenden Blechen
WO2020177989A1 (de) Batterie mit einer mehrzahl von batteriezellen
DE602005003520T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Plattenstapelvorform zum hydrostatischen Formen
WO2015043951A1 (de) Verfahren zur herstellung von bändern und streifen aus zwei metallischen materialien
WO2018197314A1 (de) Lotformteil zum diffusionslöten, verfahren zu dessen herstellung und verfahren zu dessen montage
DE102020123851A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kopplung von Batteriezellen eines Batteriemoduls und Batteriemodul
DE102020128367B4 (de) Anordnung mit einem aus mindestens drei aufeinanderliegenden Blechlagen zusammengefügten Blechstapel, elektrischer Kontakt umfassend diese Anordnung und Verfahren zum Durchsetzfügen eines Blechstapels
WO2024046908A1 (de) Batteriezelle, system, verfahren zur herstellung eines batteriezellverbunds und batteriezellverbund
DE102018114235A1 (de) Herstellungsverfahren einer anschlussplatte
DE4240338C1 (de) Stromableiterfahne und Verfahren zu deren Herstellung
DE102021005006A1 (de) Verfahren zum Verschweißen von Hohlprofilen, sowie Bauteil, hergestellt in einem solchen Verfahren
DE112020006622T5 (de) Widerstand
DE112020007121T5 (de) Verbindungsstruktur aus Harzelementen, Harzgehäuse für elektrische Ausrüstungen undLaserschweißverfahren
DE4414037A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden der Enden von dünnen Metallbändern, insbesondere von bandförmigen Metallfolien
DE69211959T2 (de) Plattenstruktur und Verfahren zur dessen Herstellung
DE68927058T2 (de) Gitter für bleiakkumulatoren

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20705645

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20705645

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1