WO2023036572A1 - Batterieanordnung, verfahren zum herstellen einer batterieanordnung sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Batterieanordnung, verfahren zum herstellen einer batterieanordnung sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2023036572A1
WO2023036572A1 PCT/EP2022/072897 EP2022072897W WO2023036572A1 WO 2023036572 A1 WO2023036572 A1 WO 2023036572A1 EP 2022072897 W EP2022072897 W EP 2022072897W WO 2023036572 A1 WO2023036572 A1 WO 2023036572A1
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WO
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circuit board
battery arrangement
printed circuit
energy storage
storage cells
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PCT/EP2022/072897
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Christian Schardax
Oliver Preradovic
Ludwig Neumann
Wulf Bramesfeld
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Battery arrangement method for producing a battery arrangement and motor vehicle
  • the present invention relates to a battery arrangement, such as a battery module, a method for producing a battery arrangement, and a motor vehicle.
  • Battery arrangements of the type in question include a large number of electrical energy storage cells, such as round cells or prismatic cells, which are electrically connected to one another to form an energy storage device, such as a high-voltage storage device.
  • the energy storage cells must be monitored during operation, for example by detecting the electrical voltage and the temperature of the cells.
  • a wiring harness that is connected to the energy storage cells can be used for this purpose.
  • a carrier plate, which is arranged on the energy storage cells, is often used.
  • the cable harness is integrated in such support plates.
  • the cell connectors, which are used to connect to the connection terminals/poles of the energy storage cells, are also arranged in the carrier plate.
  • the cell connectors are made of aluminum, for example, while the aforementioned signal lines are made of copper. This problem is also addressed in DE 10 2018 298 340 A1.
  • the published application relates to a cell contact for an energy storage module, which comprises at least one energy storage cell, each storage cell having at least two connection terminals, the cell contact having a carrier plate that can be arranged on the energy storage module, a cable harness carried by the carrier plate with a plurality of signal lines, and a plurality of or inserted into the carrier plate has cell connectors integrated into the carrier plate, which are designed to connect a connection terminal of the storage cell and a signal line of the cable harness, a connecting element being provided which has a first end which can be connected by means of signal conductors, and a second end which can be connected to can be connected to the cell connector, the carrier plate and/or the cell connector having at least one spatial orientation element which defines the spatial orientation between the connecting element and the cell connector and/or the carrier plate.
  • the additional connecting element and the orientation element can be a quick,
  • a battery arrangement comprises a multiplicity of energy storage cells, the energy storage cells having connection poles to which cell connectors are attached, in particular cohesively, as preferably welded, for interconnecting the energy storage cells, whereby attachment points/weld points are formed and the energy storage cells are connected to a contacting system , which is formed by a printed circuit board having a cover layer on both sides, the printed circuit board being arranged between the connection poles and the cell connectors in such a way that the attachment points, in particular the welding points, via which the cell connectors are connected indirectly to the connection poles via the printed circuit board, through the cover layers are protected from external influences.
  • the energy storage cells each have two connection poles, a positive pole and a negative pole.
  • the energy storage cells are not limited to a specific design. Typical designs are, for example, round cells or prismatic cells.
  • the energy storage cells are electrically connected, for example in series, via the connection poles and the cell connectors.
  • the contacting system is intended and designed to detect, among other things, the voltage of the cells, in other words designed to enable the energy storage cells to be monitored.
  • the contacting system is expediently designed to record the temperatures of the individual energy storage cells.
  • the aforementioned voltage taps and the means which are provided for measuring the temperature are expediently integrated into the printed circuit board.
  • the printed circuit board also known as a circuit board or printed circuit, is a carrier for electronic components. It is used for mechanical attachment and electrical connection.
  • the printed circuit board expediently comprises a carrier or a carrier material which comprises conductor tracks for contacting and connecting the energy storage cells, sensors etc.
  • cover layers are expediently provided on the upper and lower sides or formed directly by the carrier material.
  • these insulating or covering layers expediently serve or are used to protect the fastening points or in particular the welding points from corrosion.
  • the arrangement is expediently such that a circuit board rests on a connection pole and the respective cell connector is attached directly to the corresponding connection pole via the circuit board, in particular by means of welding. This arrangement automatically insulates the attachment point/weld over the facings. In other words, the attachment point is embedded in the cover layers or bordered or surrounded by them.
  • cover layers are expediently formed from a plastic which acts as an insulating layer.
  • these cover layers are part of the printed circuit board anyway, so that separate corrosion protection can be dispensed with.
  • the printed circuit board has a carrier made of an electrically insulating material with conductive connections (conductor tracks) adhering thereto.
  • the electrically insulating material can be a plastic.
  • the printed circuit board is presently a flexible printed circuit board (FPC - Flexible Printed Circuit Board).
  • FPC Flexible Printed Circuit Board
  • etched copper-coated foils for example polyimide foils
  • Single-sided FPC, double-sided FPC or multi-layer FPC can be used here.
  • the flexible printed circuit board has polyimide layers on the outside, which are each connected via adhesive layers to a conductor track or conductor tracks formed between them or in the middle.
  • the outer polyimide layers, optionally also together with the respective adhesive layers, are referred to here as the cover layers.
  • single-sided or multi-layer flexible printed circuit boards can be used to advantage.
  • connection poles expediently have first contact areas which make direct contact with second contact areas of the cell connectors via the printed circuit board.
  • the indirect contacting is expediently made via the conductor tracks or via the conductor track of the printed circuit board arranged there.
  • the cover layers or at least one cover layer is/are removed or not present in the area of the contact surface/contact surfaces or at least in the area of the fastening point/fastening points.
  • the printed circuit board is “free” in the area of the contact surfaces so that the top layers do not have any negative effects on the welding result due to melting.
  • the contact surfaces contact the cover layers at least in regions.
  • the cover layers are therefore arranged between the contact surfaces, at least partially.
  • the fastening point or welding point itself expediently has no cover layers for the aforementioned reasons.
  • the cover layers in the area of the fastening points can also initially be designed to be continuous if it is ensured that the cover layers do not influence the welding result. In other words, the cover layers are then welded. This can possibly be advantageous since the cover layers are not removed or the corresponding areas do not have to be left uncovered.
  • a secure embedding of the attachment points is also guaranteed.
  • the cover layers adjoin or at least adjoin the contact surfaces. Adjacent is to be understood to mean that it is ensured that the attachment points are safely protected from external influences.
  • the cell connectors are attached to the terminal posts by means of fusion or pressure welding. In the present case, preferred welding methods are laser welding or ultrasonic welding.
  • connection poles and the cell connectors are formed from an aluminum material.
  • the circuit board traces are typically made of a copper material. Any corrosion problems at the attachment points can be advantageously avoided by insulating the cover layers or by embedding the attachment points in the cover layers.
  • the battery arrangement is distinguished by its simple structure, since complicated interconnection structures can also be easily implemented mechanically via the printed circuit board.
  • the cell connectors which are used to connect the cells, are placed at the required points on the printed circuit board and then welded directly to the connection poles via the printed circuit board.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a battery assembly, comprising the steps:
  • connection poles Interconnecting the energy storage cells by attaching cell connectors to the connection poles, the cell connectors being attached directly to the connection poles via the printed circuit board, as a result of which the attachment points are protected from external influences by the cover layers.
  • the cell connectors are advantageously not attached directly to the connection poles, but rather indirectly via the printed circuit board.
  • the outer layers of the printed circuit board which can also be referred to as cover layers or insulating layers, can thus be used to insulate or embed the fastening points.
  • the cover layers or insulating layers are preferably made of formed from a plastic material. If a flexible printed circuit board is used, it is typically a polyimide material.
  • the entire structure and the process are characterized by their simplicity. In addition, low weights can be realized. Despite the simple structure, a very long service life is guaranteed, since the structure implicitly brings excellent corrosion protection with it.
  • the invention is also aimed at a motor vehicle comprising at least one battery arrangement according to the invention.
  • Preferred motor vehicles are, in particular, land vehicles such as passenger cars, motorcycles and commercial vehicles.
  • Battery arrangements of the type in question are expediently arranged or accommodated in an energy storage housing.
  • such energy storage housings have a lower housing part and an upper housing part, it being possible for one or more battery arrangements to be arranged in the lower housing part.
  • an energy store has a plurality of battery arrangements.
  • Such battery arrangements can also be referred to as battery modules.
  • only one battery module, which in this case is very large, can be provided. This is typically the case when round cells are used as energy storage cells.
  • FIG. 1 shows a schematic partial view of an embodiment of a battery arrangement
  • Fig. 2 a further schematic partial view of an embodiment of a
  • Fig. 3 a further schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 1 shows a detail of a battery arrangement in a schematic view.
  • a region of an energy storage cell 10 together with a connection pole 12 can be seen. This is, for example, an energy storage cell 10 with a prismatic housing.
  • a second connection pole is not shown here.
  • Reference number 40 designates a part of a cell connector, which is welded to the connection pole 12 via two weld points 60, for example two laser weld seams.
  • the connection pole 12 has a first contact surface 14, and the cell connector 40 has a second contact surface 42. These are not in direct contact with one another.
  • a printed circuit board 20 is arranged in between, which includes outer cover layers 26 which are connected to a conductor track 22 via adhesive layers 24 .
  • the contact surfaces 14 and 42 and in particular the fastening points 60 are insulated over their entire circumference by the cover layers 26, are encased or shielded from external influences.
  • the outer layers 26, as sketched in FIG. 1, are in particular plastic layers, for example polyimide layers if it is a flexible circuit board. It should be noted that the present sketch does not actually depict the proportions. In reality, there is no gap between the second contact surface 42 and the conductor track 22 .
  • the cover layers 26 adjoin the contact surfaces 14 and 42.
  • FIG. This arrangement allows embedding or surrounding of the contact surfaces and thus also of the fastening points.
  • the printed circuit board is freed from the insulation or from the outer cover layers, which means that only metal is welded to metal. Any outer polyimide layers do not affect the welding result.
  • FIG. 2 shows an embodiment which is essentially similar to that known from FIG. However, the outer layers of the printed circuit board 20 reach into the area of the first contact surface 42 there. Otherwise, the features from FIG. 1 are known.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the outer layers of the printed circuit board 20 protrude both into the area of the first contact area 42 and into the area of the second contact area 14 .
  • metal can be welded to metal.
  • the cover layers in the area of the contact surfaces 14 and 42 may be continuous, that is to say on the top and bottom. However, it must be checked whether the welding result is negatively influenced.
  • connection pole 14 first contact surface

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Abstract

Batterieanordnung, umfassend eine Vielzahl von Energiespeicherzellen, wobei die Energiespeicherzellen Anschlusspole aufweisen, an welchen zur Verschaltung der Energiespeicherzellen Zellverbinder befestigt, insbesondere geschweißt, sind, und wobei die Energiespeicherzellen mit einem Kontaktierungssystem verbunden sind, welches durch eine beidseitig eine Deckschicht aufweisende Leiterplatte gebildet ist, wobei die Leiterplatte derart zwischen den Anschlusspolen und den Zellverbindern angeordnet ist, dass die Befestigungsstellen, insbesondere die Schweißstellen, über welche die Zellverbinder mittelbar über die Leiterplatte mit den Anschlusspolen verbunden sind, durch die Deckschichten vor äußeren Einflüssen geschützt sind.

Description

Batterieanordnung, Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung, wie ein Batteriemodul, ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung sowie ein Kraftfahrzeug.
Batterieanordnungen der in Rede stehenden Art umfassen eine Vielzahl von elektrischen Energiespeicherzellen, wie Rundzellen oder prismatische Zellen, welche zum Formen eines Energiespeichers, wie eines Hochvoltspeichers, miteinander elektrisch verschaltet sind. Die Energiespeicherzellen müssen im Betrieb überwacht werden, indem beispielsweise die elektrische Spannung und die Temperatur der Zellen erfasst werden. Hierzu kann ein Kabelbaum verwendet werden, der mit den Energiespeicherzellen verbunden ist. Oftmals wird ein Trägerplatte verwendet, welche auf den Energiespeicherzellen angeordnet wird. In derartigen Trägerplatten ist der Kabelbaum integriert. Daneben sind in der Trägerplatte die Zellverbinder angeordnet, die der Verbindung mit den Anschlussterminals/Polen der Energiespeicherzellen dienen. Die Anordnung bzw. Befestigung der verschiedenen Komponen- ten/Elemente aneinander ist nicht unproblematisch, da unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden und es zu Korrosionsproblemen kommen kann. Die Zellverbinder sind beispielsweise aus Aluminium, während die vorgenannten Signalleitungen aus Kupfer sind. Dieses Problem wird auch in der DE 10 2018 298 340 A1 adressiert. Die Offenlegungsschrift betrifft eine Zellkontaktierung für ein Energiespeichermodul, das mindestens eine Energiespeicherzelle umfasst, wobei jede Speicherzelle mindestens zwei Anschlussterminals aufweist, wobei die Zellkontaktierung eine auf dem Energiespeichermodul anordenbare Trägerplatte, einen von der Trägerplatte getragenen Kabelbaum mit mehreren Signalleitungen, und mehrere in die Trägerplatte eingesetzte oder in die Trägerplatte integrierte Zellverbinder aufweist, die dazu ausgelegt sind, ein Anschlussterminal der Speicherzelle und eine Signalleitung des Kabelbaums zu verbinden, wobei ein Verbindungselement vorgesehen ist, das ein erstes Ende aufweist, das mittels Signalleitern verbindbar ist, und ein zweites Ende aufweist, das mit dem Zellverbinder verbindbar ist, wobei die Trägerplatte und/oder die Zellverbinder mindestens ein räumliches Orientierungselement aufweist, das die räumliche Orientierung zwischen Verbindungselement und Zellverbinder und/oder Trägerplatte festlegt. Durch das zusätzliche Verbindungselement und das Orientierungselement kann eine schnelle, einfache und ortsgenaue Anordnung zwischen Signalleitung und Zellverbinder erreicht werden. Allerdings erhöht sich dabei auch der Bau- und Montageaufwand.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieanordnung, ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung sowie ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche einfach und kostengünstig aufgebaut sind und dabei höchste Anforderungen hinsichtlich des Korrosionsschutzes erfüllen.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterieanordnung gemäß Anspruch 1 , durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß umfasst eine Batterieanordnung eine Vielzahl von Energiespeicherzellen, wobei die Energiespeicherzellen Anschlusspole aufweisen, an welchen zur Verschaltung der Energiespeicherzellen Zellverbinder befestigt, insbesondere stoffschlüssig, wie bevorzugt geschweißt, sind, wodurch Befestigungsstel- len/Schweißstellen gebildet sind und wobei die Energiespeicherzellen mit einem Kontaktierungssystem verbunden sind, welches durch eine beidseitig eine Deckschicht aufweisende Leiterplatte gebildet ist, wobei die Leiterplatte derart zwischen den Anschlusspolen und den Zellverbindern angeordnet ist, dass die Befestigungsstellen, insbesondere die Schweißstellen, über welche die Zellverbinder mittelbar über die Leiterplatte mit den Anschlusspolen verbunden sind, durch die Deckschichten vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Die Energiespeicherzellen umfassen jeweils zwei Anschlusspole, einen Pluspol und einen Minuspol. Die Energiespeicherzellen sind nicht auf eine bestimmte Bauform beschränkt. Typische Bauformen sind beispielsweise Rundzellen oder prismatische Zellen. Über die Anschlusspole und die Zellverbinder werden die Energiespeicherzellen elektrisch verschaltet, beispielsweise in Reihe. Das Kontaktierungssystem ist dazu vorgesehen und ausgelegt, unter anderem die Spannung der Zellen zu erfassen, mit anderen Worten ausgelegt, eine Überwachung der Energiespeicherzellen zu ermöglichen. Das Kontaktierungssystem ist insbesondere zweckmäßigerweise ausgelegt, die Temperaturen der einzelnen Energiespeicherzellen zu erfassen. Vorliegend sind die vorgenannten Spannungsabgriffe sowie die Mittel, welche zur Temperaturerfassung vorgesehen sind, zweckmäßigerweise in die Leiterplatte integriert. Die Leiterplatte, auch Platine oder gedruckte Schaltung genannt, ist ein Träger für elektronische Bauteile. Sie dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung. Zweckmäßigerweise umfasst die Leiterplatte einen Träger oder ein Trägermaterial, welches Leiterbahnen umfasst zur Kontaktierung und Anbindung der Energiespeicherzellen, Sensoren etc. Zur Isolierung der Leiterplatte sind zweckmäßigerweise jeweils ober- und unterseitig Deckschichten vorgesehen oder unmittelbar durch das Trägermaterial ausgebildet. Diese Isolierungs- oder Deckschichten dienen vorliegend zweckmäßigerweise dazu bzw. werden dazu verwendet, die Befestigungsstellen bzw. insbesondere die Schweißstellen, vor Korrosion zu schützen. Die Anordnung erfolgt zweckmäßigerweise derart, dass auf einem Anschlusspol eine Leiterplatte aufliegt und der jeweilige Zellverbinder mittelbar über die Leiterplatte an dem entsprechenden Anschlusspol befestigt wird, insbesondere mittels Schweißen. Durch diese Anordnung ist die Befestigungsstelle/Schweißstelle automatisch über die Deckschichten isoliert. Mit anderen Worten ist die Befestigungsstelle in die Deckschichten eingebettet bzw. von diesen umrandet oder umringt.
Zweckmäßigerweise sind die Deckschichten aus einem Kunststoff gebildet, welcher als Isolationsschicht wirkt. Vorteilhafterweise sind diese Deckschichten ohnehin Bestandteil der Leiterplatte, sodass auf einen gesonderten Korrosionsschutz verzichtet werden kann. Durch die Anordnung der Leiterplatte zwischen den Anschlusspolen und den Zellverbindern ist automatisch eine Isolation der Befestigungsstellen erreicht bzw. bewirkt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Leiterplatte einen Träger aus einem elektrisch isolierenden Material mit daran haftenden leitenden Verbindungen (Leiterbahnen) auf. Das elektrisch isolierende Material kann ein Kunststoff sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Leiterplatte vorliegend eine flexible Leiterplatte (FPC - Flexible Printed Circuit Board). Es hat sich herausgestellt, dass sich mit flexiblen, gedruckten Schaltungen sehr schnell und wirtschaftlich komplexe Zellverbindungssysteme realisieren lassen. Hierbei werden beispielsweise geätzte kupferbeschichtete Folien, beispielsweise Polyimid-Folien, verwendet, welche das vorgenannte Trägermaterial darstellen. Vorliegend können einseitige FPC, doppelseitige FPC oder mehrlagige FPC zum Einsatz kommen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die flexible Leiterplatte außenseitig Polyimidschichten auf, welche jeweils über Klebstoffschichten mit einer dazwischen oder mittig ausgebildeten Leiterbahn oder Leiterbahnen verbunden sind. Die äußere Polyimidschichten, ggf. auch zusammen mit den jeweiligen Klebstoffschichten, werden vorliegend als die Deckschichten bezeichnet. Je nach Ausgestaltung können einseitige oder mehrlagige flexible Leiterplatten mit Vorteil zum Einsatz kommen.
Zweckmäßigerweise weisen die Anschlusspole erste Kontaktflächen auf, welche mittelbar über die Leiterplatte zweite Kontaktflächen der Zellverbinder kontaktieren. Die mittelbare Kontaktierung erfolgt dabei zweckmäßigerweise über die Leiterbahnen bzw. über die dort angeordnete Leiterbahn der Leiterplatte.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Deckschichten oder ist zumindest eine Deckschicht im Bereich der Kontaktfläche/Kontaktflächen oder zumindest im Bereich der Befestigungsstelle/Befestigungsstellen entfernt oder nicht vorhanden. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte im Bereich der Kontaktflächen entsprechend „freigestellt“, um keine negativen Auswirkungen durch Aufschmelzen der Deckschichten auf das Schweißergebnis zu verursachen.
Gemäß einer Ausführungsform kontaktieren die Kontaktflächen die Deckschichten zumindest bereichsweise. Die Deckschichten sind also zwischen den Kontaktflächen, zumindest teilweise, angeordnet. Die Befestigungsstelle bzw. Schweißstelle selbst weist zweckmäßigerweise, aus den vorgenannten Gründen, keine Deckschichten auf. Alternativ können die Deckschichten im Bereich der Befestigungsstellen aber auch zunächst durchgängig ausgebildet sein, wenn sichergestellt ist, dass die Deckschichten das Schweißergebnis nicht beeinflussen. Mit anderen Worten wird dann über die Deckschichten verschweißt. Dies kann ggf. vorteilhaft sein, da die Deckschichten nicht entfernt werden bzw. die entsprechenden Stellen nicht freigelassen werden müssen. Außerdem ist damit auch ein sicheres Einbetten der Befestigungsstellen gewährleitstet.
Gemäß einer Ausführungsform grenzen die Deckschichten an die Kontaktflächen an oder zumindest an. Das Angrenzen ist dahingehend zu verstehen, dass sichergestellt ist, dass die Befestigungsstellen sicher vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zellverbinder an den Anschlusspolen mittels Schmelz- oder Pressschweißen befestigt. Bevorzugte Schweißverfahren sind vorliegend Laserschweißen oder Ultraschallschweißen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlusspole und die Zellverbinder aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet. Die Leiterbahnen der Leiterplatte sind typischerweise aus einem Kupfermaterial. Etwaige Korrosionsprobleme an den Befestigungsstellen können mit Vorteil über die Isolation der Deckschichten bzw. über die Einbettung der Befestigungsstellen in die Deckschichten vermieden werden. Darüber hinaus zeichnet sich die Batterieanordnung durch ihren einfachen Aufbau aus, da über die Leiterplatte auch komplizierte Verschaltungsstrukturen maschinell gut realisierbar sind. Die Zellverbinder, welche der Verschaltung der Zellen dienen, werden an den gewünschten Stellen auf die Leiterplatte gelegt und dann mittelbar über die Leiterplatte mit den Anschlusspolen verschweißt.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung, umfassend die Schritte:
- Anordnen einer Vielzahl von Energiespeicherzellen zum Formen einer Batterieanordnung;
- Anordnen einer Leiterplatte auf der Batterieanordnung, welche ausgelegt ist, das Kontaktierungssystem der Batterieanordnung zu formen oder zu bilden, wobei die Leiterbahnen der Leiterplatte entsprechende Anschlusspole der Energiespeicherzellen kontaktieren und wobei die Leiterplatte beidseitig Deckschichten aufweist;
Verschalten der Energiespeicherzellen durch das Befestigen von Zellverbindern an den Anschlusspolen, wobei die Zellverbinder mittelbar über die Leiterplatte an den Anschlusspolen befestigt werden, wodurch die Befestigungsstellen über die Deckschichten vor äußeren Einflüssen geschützt sind.
Die im Zusammenhang mit der Batterieanordnung erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend für das Verfahren wie auch umgekehrt.
Mit Vorteil werden vorliegend die Zellverbinder nicht unmittelbar an den Anschlusspolen befestigt, sondern mittelbar über die Leiterplatte. Damit können die äußeren Schichten der Leiterplatte, welche auch als Deckschichten oder Isolationsschichten bezeichnet werden können, zur Isolierung bzw. Einbettung der Befestigungsstellen verwendet werden. Die Deckschichten oder Isolationsschichten sind bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Im Falle der Verwendung einer flexiblen Leiterplatte handelt es sich typischerweise um einen Polyimidwerkstoff. Der gesamte Aufbau sowie das Verfahren zeichnet sich durch seine Einfachheit aus. Zudem können geringe Gewichte realisiert werden. Trotz des einfachen Aufbaus ist eine sehr hohe Lebensdauer gewährleistet, da der Aufbau implizit einen hervorragenden Korrosionsschutz mit sich bringt.
Weiter richtet sich die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Batterieanordnung. Bevorzugte Kraftfahrzeuge sind insbesondere Landfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, Krafträder und Nutzfahrzeuge. Batterieanordnungen der in Rede stehenden Art sind zweckmäßigerweise in einem Energiespeichergehäuse angeordnet bzw. untergebracht. Derartige Energiespeichergehäuse weisen gemäß einer Ausführungsform ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil auf, wobei eine oder mehrere Batterieanordnungen in dem Gehäuseunterteil angeordnet sein können.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Energiespeicher mehrere Batterieanordnungen auf. Derartige Batterieanordnungen können auch als Batteriemodule bezeichnet werden. Alternativ kann auch nur ein, in diesem Fall sehr großes, Batteriemodul vorgesehen sein. Dies ist typischerweise bei Verwendung von Rundzellen als Energiespeicherzellen der Fall.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von Batterieanordnungen mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer Batterieanordnung;
Fig. 2: eine weitere schematische Teilansicht einer Ausführungsform einer
Batterieanordnung;
Fig. 3: eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform einer
Batterieanordnung. Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Detail einer Batterieanordnung. Zu erkennen ist ein Bereich einer Energiespeicherzelle 10 nebst Anschlusspol 12. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Energiespeicherzelle 10 mit einem prismatischen Gehäuse. Ein zweiter Anschlusspol ist vorliegend nicht dargestellt. Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Teil eines Zellverbinders, welcher über zwei Schweißstellen 60, beispielsweise zwei Laserschweißnähte, an den Anschlusspol 12 geschweißt ist. Der Anschlusspol 12 weist eine erste Kontaktfläche 14 auf, der Zellverbinder 40 eine zweite Kontaktfläche 42. Diese liegen nicht unmittelbar aneinander an. Dazwischen ist eine Leiterplatte 20 angeordnet, welche äußere Deckschichten 26 umfasst, welche über Klebeschichten 24 mit einer Leiterbahn 22 verbunden sind. Schematisch dargestellt ist, dass die Kontaktflächen 14 und 42 und insbesondere die Befestigungsstellen 60 vollumfänglich über die Deckschichten 26 isoliert, umhüllt bzw. vor äußeren Einflüssen abgeschirmt sind. Die äußeren Schichten 26, wie in der Fig. 1 skizziert, sind insbesondere Kunststoffschichten, beispielsweise Polyimidschichten, wenn es sich um eine flexible Leiterplatte handelt. Anzumerken ist, dass die vorliegende Skizze die Größenverhältnisse nicht real abbildet. So ist zwischen der zweiten Kontaktfläche 42 und der Leiterbahn 22 in der Realität kein Spalt vorhanden.
In der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform grenzen die Deckschichten 26 an die Kontaktflächen 14 und 42 an. Über diese Anordnung wird ein Einbetten bzw. Umgeben der Kontaktflächen und damit auch der Befestigungsstellen erreicht. Die Leiterplatte ist im Bereich der Kontaktflächen 14 und 42 von der Isolation bzw. von den äußeren Deckschichten befreit, wodurch erreicht werden kann, dass nur Metall auf Metall geschweißt wird. Die etwaigen äußeren Polyimidschichten beeinflussen also das Schweißergebnis nicht.
In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform zu sehen, welche im Wesentlichen der aus der Fig. 1 bekannten ähnelt. Allerdings reichen dort die äußeren Schichten der Leiterplatte 20 in den Bereich der ersten Kontaktfläche 42 hinein. Im Übrigen sind die Merkmale aus der Fig. 1 bekannt.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die äußeren Schichten der Leiterplatte 20 sowohl in den Bereich der ersten Kontaktfläche 42 als auch in den Bereich der zweiten Kontaktfläche 14 hineinragen. In beiden Fällen, also sowohl gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 wie auch der Ausführungsform der Fig. 3, kann Metall auf Metall geschweißt werden.
Weiter alternativ ist es möglich, dass die Deckschichten im Bereich der Kontaktflä- chen 14 und 42 auch jeweils, also oberseitig und unterseitig, durchgehend ausgebildet sind. Hierbei muss allerdings geprüft werden, ob ggf. das Schweißergebnis negativ beeinflusst wird.
Bezugszeichenliste
10 Energiespeicherzelle
12 Anschlusspol 14 erste Kontaktfläche
20 Leiterplatte
22 Leiterbahn
24 Klebeschicht
26 Deckschicht 40 Zellverbinder
42 zweite Kontaktfläche
60 Schweißstelle, Befestigungsstelle

Claims

Ansprüche
1. Batterieanordnung, umfassend eine Vielzahl von Energiespeicherzellen (10), wobei die Energiespeicherzellen (10) Anschlusspole (12) aufweisen, an welchen zur Verschaltung der Energiespeicherzellen (10) Zellverbinder (40) befestigt, insbesondere geschweißt, sind, wodurch Befestigungsstellen (60) gebildet sind, und wobei die Energiespeicherzellen (10) mit einem Kontaktierungssystem verbunden sind, welches durch eine beidseitig eine Deckschicht (26) aufweisende Leiterplatte (20) gebildet ist, wobei die Leiterplatte (20) derart zwischen den Anschlusspolen (12) und den Zellverbindern (40) angeordnet ist, dass die Befestigungsstellen (60), insbesondere die Schweißstellen, über welche die Zellverbinder (40) mittelbar über die Leiterplatte (20) mit den Anschlusspolen (12) verbunden sind, durch die Deckschichten (26) vor äußeren Einflüssen geschützt sind.
2. Batterieanordnung nach Anspruch 1 , wobei die Deckschichten (26) aus einem Kunststoff gebildet sind, welcher als Isolationsschicht wirkt.
3. Batterieanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiterplatte (20) eine flexible Leiterplatte ist.
4. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlusspole (12) erste Kontaktflächen (14) aufweisen, welche mittelbar über die Leiterplatte (20) zweite Kontaktflächen (42) der Zellverbinder (40) kontaktieren.
5. Batterieanordnung nach Anspruch 4, wobei die Deckschichten (26) im Bereich der Kontaktflächen (14, 42) oder zumindest im Bereich der Befestigungsstellen/Schweißstellen (60) entfernt oder nicht vorhanden sind.
6. Batterieanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei die Kontaktflächen (14, 42) die Deckschichten (26) zumindest bereichsweise kontaktieren.
7. Batterieanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Deckschichten (26) an die Kontaktflächen (14, 42) zumindest angrenzen.
8. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zellverbinder (40) an den Anschlusspolen (12) mittels Schmelz- o- der Pressschweißen befestigt sind.
9. Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlusspole (12) und die Zellverbinder (40) aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sind.
10. Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung, insbesondere einer Batterieanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
Anordnen einer Vielzahl von Energiespeicherzellen (10) zum Formen einer Batterieanordnung;
Anordnen einer Leiterplatte (20) auf der Batterieanordnung, welche ausgelegt ist, das Kontaktierungssystem der Batterieanordnung zu bilden, wobei die Leiterbahnen (22) der Leiterplatte (20) entsprechende Anschlusspole (12) der Energiespeicherzellen (10) kontaktieren und wobei die Leiterplatte (20) beidseitig Deckschichten (40) aufweist;
Verschalten der Energiespeicherzellen durch das Befestigen von Zellverbindern (40) an den Anschlusspolen (12), wobei die Zellverbinder (40) mittelbar über die Leiterplatte (20) an den Anschlusspolen (12) befestigt werden, wodurch die Befestigungsstellen (60) über die Deckschichten (26) vor äußeren Einflüssen geschützt sind.
11 . Kraftfahrzeug, umfassend zumindest eine Batterieanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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