WO2023156203A1 - Cell-contacting system - Google Patents

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WO2023156203A1
WO2023156203A1 PCT/EP2023/052473 EP2023052473W WO2023156203A1 WO 2023156203 A1 WO2023156203 A1 WO 2023156203A1 EP 2023052473 W EP2023052473 W EP 2023052473W WO 2023156203 A1 WO2023156203 A1 WO 2023156203A1
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cell
connecting component
circuit board
management system
battery management
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PCT/EP2023/052473
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Ingo Weber
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Diehl Advanced Mobility GmbH
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    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals

Definitions

  • the invention relates to a cell contacting system comprising at least one cell connection element for electrically contacting a large number of battery cells of a battery system and a battery management system for monitoring the battery cells.
  • Electrically powered vehicles are equipped with a battery system made up of a large number of interconnected battery cells that provide the electrical energy required to operate and drive the vehicle.
  • the cells are electrically connected to a cell contacting system, which usually has a number of electrically conductive busbars capable of high currents.
  • Each busbar connects a large number of cells to form a battery module so that the necessary currents and voltages can be generated.
  • Several battery modules form the battery system.
  • the battery management system To monitor the battery system on the one hand and the battery modules on the other, there is a battery management system that is designed with appropriate sensors for measuring and processing one or more physical parameters, such as temperature, voltage and/or current.
  • the battery management system contains a printed circuit board with electronic components that process the measured or otherwise obtained data.
  • the battery management system is connected to the cell contacting system, for example via the busbars. This is done via a wiring harness or a flat conductor with a number of cables to the individual busbars or measuring points within the battery system. the bat
  • the battery management system is arranged on a housing of the battery system or is integrated into it and is therefore part of the battery system.
  • a cell contacting system of the type mentioned at the outset in which, according to the invention, the battery management system is electrically connected to the cell connecting element by a connecting component designed as a metallic stamped part.
  • the invention is based on the consideration that a compact arrangement of the battery management system within the battery system can be achieved if the battery management system is integrated in the cell contacting system. In addition, the battery management system is located closer to its measuring points.
  • the electrical contacting of the battery management system with one or more cell connection elements can be reduced with regard to the assembly effort if the contacting takes place by means of a rigid connection element and not by means of a cable.
  • the production costs can be kept low due to the design as a stamped part.
  • a stamped part can be a metallic component that is produced by a stamping process.
  • a cutting process for example by water jet or laser cutting, is considered equivalent to a stamping process in this context, so that a stamping process can also be understood as a cutting process.
  • further processing steps can be carried out to produce the shape of the stamped part, such as a bending process in which the stamped component is bent so that it is a stamped and bent part.
  • the connecting component is expediently designed in one piece, with any coating being included here. It can be made from flat sheet metal that has been stamped or cut. A further step in the form of bending in one or two bending areas is usually useful, so that the flat sheet metal shape is left in the bending areas.
  • a battery management system can be an electronic system that collects and processes values from one or more physical parameters of the battery system. It can be used to monitor the battery system, e.g. wise for detecting a battery temperature and/or a current flow, and also for its protection and, if necessary, for its regulation. For example, charge state detection, deep discharge protection and/or overcharge protection are useful protective functions.
  • the cell contacting system can be part of a battery system with a large number of battery cells, so that the invention can also be directed to such a battery system.
  • the cell connection element connects a plurality of battery cells to one another and possibly other units, for example one or more other electronic units, which can then be connected to the battery management system via the cell connection element.
  • the cell connection element can contain a busbar.
  • a connection to the cell connection element can be understood to mean, for example, a connection to a busbar or a contact unit which is electrically connected to the busbar.
  • the connection component can be connected directly to the busbar or to a contact unit which is connected to the busbar.
  • the electrical connection can be a data connection for the transmission of data, such as values of a measurement parameter, and is expediently used for the transmission of data.
  • the battery management system is expediently spatially integrated in the cell contacting system.
  • the battery management system can be located geometrically between components of the cell contacting system, for example geometrically between a number of cell connection elements or their busbars.
  • the battery management system is advantageously located geometrically in the plane in which a number of busbars are arranged.
  • the circuit board of the battery management system can be aligned parallel to the busbars.
  • the battery management system or its printed circuit board is connected to a number of cell connection elements via a number of connection components.
  • the battery management system can be arranged essentially in the middle between the busbars, for example.
  • Plastic frames can be arranged around the cell connecting elements, so that the battery management system lies between the frames, in particular in the middle between the frames.
  • connection component can be divided into a head part, a foot part and a middle part between the head part and the foot part.
  • the connection component With the head part, the connection component be connected to the battery management system, in particular to a printed circuit board of the battery management system, and with the foot part to the cell connecting element, for example the busbar.
  • the middle part can have a compensating element. Between the head and middle parts there can be a bending area of the connecting component, which has been produced by bending the stamped metal part.
  • connection component can also be a bending area of the connection component between the middle and foot part, which was produced by bending the stamped metal part.
  • the geometry of the connection component can be geometrically adapted in a simple manner to the area between the two joining points to the cell connection element and to the battery management system.
  • the connecting component is inserted into a printed circuit board of the battery management system at the head end with a press fit.
  • soldering or welding which is more complex during assembly.
  • aligning the head part of the connecting component on the printed circuit board can be simplified, since the head part can simply be inserted into an opening in the printed circuit board to produce the press fit and can thus be correctly aligned.
  • the press fit can result in cold welding of the head part with a metallic coating in the opening of the printed circuit board by pressing it in, so that good electrical contact is established.
  • the head part is expediently inserted vertically into the opening in the printed circuit board. If a middle part of the connecting component is aligned parallel to the board, a region of the connecting component between the head and middle parts can be curved perpendicularly to the board from a region aligned parallel to the printed circuit board to the head part.
  • the connecting component is arranged at a distance from the printed circuit board. Frictional contacts are avoided and further attachment along the length of the connecting component can be dispensed with, so that the mechanical loads remain low.
  • the connecting component is expediently all spaced apart from the PCB - except for the press fit, so it doesn't touch the PCB.
  • the fixed mechanical connection between the connecting component and the cell connecting element is advantageously produced by a material connection, in particular a weld.
  • the connecting component expediently has a planar enlargement on the base side, which is welded to the cell connecting element.
  • the welding can be done with a laser and can be, for example, a spot weld at one or more points or a weld on one or more lines.
  • the connecting part is a metallic stamped part and is therefore not elastically deformable like a cable or a thin wire.
  • the connecting component In the event of a relative movement between a busbar and the battery management system, for example due to vibration during operation, there could be high mechanical stress on the connecting component and especially on the joints between the connecting component and the busbar and the battery management system.
  • the connection component In order to reduce such a load and also for simple assembly, it is advantageous if the connection component has a certain three-dimensional elasticity in order to be able to compensate for distance tolerances between the busbar and the battery management system.
  • the connecting component has a compensating element guided in several curves, which allows a three-dimensional change in position of the head part relative to the foot part through elastic deformation.
  • This compensating element can be arranged in a central part between the head part and the foot part.
  • the curves run in opposite directions, so if there are two curves, a right-hand curve follows a left-hand curve or vice versa.
  • the curves can be made by bending. However, it is simpler and cheaper if the geometry of the curves, expediently of the entire compensating element, was produced by a stamping process of the central part. Here, too, this should include a cutting process,
  • the curves are advantageously arranged in one plane. If the connection component is produced from a metal sheet, the curves expediently do not protrude beyond the plane of the sheet. It is advantageous if the geometry of the central part over the entire compensating element, ie over all curves, is that of a flat metal sheet. No stamping process is required to manufacture, so manufacturing is easy.
  • connection component can be fixed mechanically rigidly with a press fit to a printed circuit board of the battery management system and contacted in an electrically conductive manner.
  • cold welding occurs in the press fit between the head part of the connection component and the printed circuit board.
  • Such can be produced if at least the head part is predominantly made of copper. Pure copper can be used for this purpose, with a copper alloy, ie an alloy with more than 50% copper, being more advantageous for achieving mechanical properties.
  • the copper alloy is, for example, bronze or a CuS or CuSP alloy.
  • a cost-effective production of the connecting component can be achieved if the entire connecting component - apart from one or more possible coatings - consists of a homogeneous metallic material which advantageously contains at least predominantly copper, such as one of the above alloys.
  • Busbars are usually made of aluminum or an aluminum alloy. If the connecting component is made of copper or a copper alloy at its foot part, corrosion can occur at the joint of the two metals, for example due to electrical contact stress. Corrosion can be counteracted with an intermediate coating. In order to achieve this, it is advantageous if at least one foot part of the connecting component has a coating made of another metal material over its core made of metal material. An advantageous coating is nickel or a nickel alloy. The coating can be applied by electroplating.
  • the connection component is expediently only partially galvanized, for example only on the foot part.
  • welding the base part to the cell connection element can be simplified if at least the base part of the connection component is made at least predominantly from aluminum. It can be made of aluminum or an aluminum alloy. Is the cell connection element also made of aluminum or an aluminum produced, a welding takes place between the same or similar materials.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the connecting component is designed as a bi-metal component.
  • the foot part can consist at least predominantly of aluminum, for example aluminum or an aluminum alloy, and at least the head part can consist at least predominantly of copper, in order to improve the press fit.
  • a boundary layer between the two metals expediently runs between the head part and the foot part, in particular at least predominantly in the middle part, which has not been subjected to a bending process.
  • the boundary or joining layer can run within a compensation element between a head part and a foot part of the connecting component, in particular it can be completely contained therein.
  • the two metallic areas can be connected, for example, by means of a toothing or an overlap.
  • the invention also relates to a method for producing a cell contacting system.
  • a simple and inexpensive assembly of the cell contacting system can be achieved if, according to the invention, a connecting component in the form of a metallic stamped part is placed on a printed circuit board of a battery management system and connected to the printed circuit board and the connecting component is connected to a cell connecting element, which is used to electrically contact a large number of battery cells in a battery system , is welded.
  • connection component can first be inserted with its head part into an opening in the printed circuit board of the battery management system, and a press fit can thereby be produced.
  • connecting components can be connected to the printed circuit board, expediently as many connecting components as there are cell connecting elements or their busbars.
  • the head part of the connection component can then be welded to its cell connection element.
  • several connecting components can each be connected with their cell connecting element.
  • connection component is placed on the cell connection element and welded to it, in particular by means of laser welding. If the battery system has several cell connection elements, each cell connecting element can be welded in this way to a respective connecting component. Then the cell connection element with the connection component is placed on the battery management system, for example in such a way that the head part is located above the printed circuit board. The head part can now be inserted into an opening in the printed circuit board and a press fit can be produced as a result. The same procedure can be used with further cell connecting elements with their respective connecting element. The cell contacting system can then be electrically connected to the battery cells provided for this purpose with the one or more cell connection elements.
  • Both variants of the manufacturing or assembly process include that the battery management system is first inserted between several cell connection elements, such as busbars, and fastened there. Subsequently, a plurality of connection components are each placed at their installation site on the battery management system and each at their cell connection element and connected to the printed circuit board by means of a press fit and to their cell connection element by means of welding.
  • the order of the two connection steps can be selected, with the connection using a press-fit before welding making it easier to place the connection component in the right place. You can also choose whether all connecting elements are first connected on one of their parts and then all connected on their other side, or whether the connecting components are placed one after the other and connected on both sides.
  • FIG. 1 shows a battery system with a battery management system and several busbars
  • FIG. 4 shows the connection component from FIG. 3 on a battery management system and a busbar.
  • FIG. 1 shows a battery system 2 with a housing 4 in which a multiplicity of electric battery cells 6 are arranged, one of which is indicated schematically in FIG.
  • the battery cells 6 are divided into groups which are connected to one another via a number of cell connection elements 8a.
  • a battery management system 14 which contains a circuit board 16a with a large number of electronic components 18 , is arranged centrally between the five cell connection elements 8a and their plastic frames 12 for monitoring and controlling the battery system 2 .
  • Each of the cell connection elements 8a is connected to the battery management system 14 via a connection component 20a by the connection component 20a being attached to the circuit board 16a of the battery management system 14 .
  • connection components 20a there are five connection components 20a.
  • the battery management system 14 With its arrangement between the cell connection elements 8a, the battery management system 14 is integrated into a cell contacting system 22, which comprises the battery management system 14, the cell connection elements 8a with their plastic frames 12 and the connection components 20a.
  • FIG. 2 shows one of the connecting components 20a from FIG. 1, greatly enlarged.
  • the connecting component 20a is made in one piece from a bronze sheet by stamping and subsequent bending, so that it is a stamped and bent part.
  • the geometry of the connecting component 20a can be divided into five areas, which are separated from one another by dashed lines in FIG 28a or between the middle part 28a and the foot part 26a are arranged.
  • connection component 20a With its foot part 26a, the connection component 20a is welded to the busbar 10 assigned to it by laser welding with a plurality of welding lines.
  • the foot part 26a is made wider than the other areas of the connecting component 20a in the sheet metal plane of the connecting component 20a.
  • the sheet metal plane is the plane in which the sheet metal from which the connecting component 20a was punched extends.
  • foot part 26a is nickel-plated on its underside by electroplating, so that foot part 26a is coated with nickel on its underside.
  • the head part 24a of the connecting component 20a is introduced into the circuit board 16a with a press fit.
  • the metallic conductor track is continued in a metal layer in the opening in the printed circuit board 16a, into which the head part 24a is pressed. Due to the high outward pressure of the head part 24a against the metal-coated inner wall of the opening in the printed circuit board 16a, the head part 24a is cold-welded to the metal layer in the opening, as a result of which good electrical contact is produced.
  • the central part 28a of the connecting component 20a there is a twisted compensating element 34a consisting of a plurality of curves.
  • the geometry of the compensating element 34a allows elastic stretching of the central part 28a in the longitudinal direction 36 of the connecting component 20a, so that a distance tolerance between the circuit board 16a and the busbar 10 can be compensated for without an excessive force in the longitudinal direction 36 of the connecting component 20a on the circuit board 16a and the busbar 10 acts.
  • the four curves of the compensating element 34a are arranged in alternating directions of rotation and form a geometry of the plate that is widened in the sheet metal plane Central part 28a of the connecting component 2a0 in relation to the areas of the connecting component adjoining the compensating element 34a on both sides, in the exemplary embodiment shown the two bending areas 30, 32a.
  • the connecting component 20a is lifted out of the sheet metal plane.
  • the middle part 28a of the connecting component 20a exceeds the frame 12 of the busbar 10 and is led down again on the printed circuit board side in the direction perpendicular to the printed circuit board 16a.
  • the shape is such that the connecting component 20a is spaced apart from the printed circuit board 16a over its entire length—apart from the press fit. In this way, no chafing can occur between the connecting component 20a and the printed circuit board 16a, even when the battery system 2 vibrates.
  • the busbar 10 to the printed circuit board 16a other bending areas and bending directions can also be advantageous.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show a further connection component 20b.
  • FIG. 3 shows it as an individual component, FIG. 4 on a cell connecting element 8b, shown only schematically, for example its busbar, and plugged into the printed circuit board 16b, also shown only schematically.
  • the following description is essentially limited to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, to which reference is made with regard to features and functions that remain the same. In order not to have to repeat what has already been described, all features of the previous exemplary embodiment have been adopted in this subsequent exemplary embodiment without being described again, unless features are described as differences from the previous exemplary embodiment.
  • the connecting component 20b also has the flat widening on its foot part 26b, with which the connecting component 20b is welded to the cell connecting element 8b. There is also the curved compensating element 34b and the front bending area 30b.
  • the connecting component 20b designed as a bimetal made of two different metals. In its front area toward the head part 24b, the connecting component 20b consists of a CuS alloy with a small proportion of sulfur and optionally phosphorus. In its rear area towards the foot part 26b, the connection component 20b consists of aluminum or an aluminum alloy. The two areas overlap in the central part 28b within the compensating element 34b.
  • the two metals are joined together in an overlapping manner, as illustrated by the dashed line in FIGS. Because the foot part 26b and the cell connecting element 8b are of the same or similar material, the foot part 26b does not have to be coated with a different material.
  • the connecting component 20 is placed on the cell connecting element 8, in particular on its busbar 10, and then welded. If several cell connection elements 8 are to be connected to the battery management system 14, this step can be repeated for all cell connection elements 8. Then the cell connection element 8 is placed with the connection component 20 on the battery management system 14 so that the head part 24 is above the circuit board 16 . The head part 24 can now be inserted into the opening in the printed circuit board 16 and the connecting component 20 can be connected to the printed circuit board 16 by means of a press fit. If several cell connecting elements 8 are to be connected to the printed circuit board 16, this step can be repeated for all connecting components 20.

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Abstract

The invention relates to a cell-contacting system (22) comprising at least one cell connection element (8a, b) for electrically contacting a plurality of battery cells (6) of a battery system (2). The invention also relates to a battery management system (14) for monitoring the battery cells (6). To be able to produce a cell-contacting system which is simple to assemble and inexpensive, according to the invention the battery management system (14) is electrically connected to the cell connection element (8a, b) by means of a connection component (20a, b) designed as a metal stamped part.

Description

Ze 11 ko nta kt i e rsyste m Ze 11 contact syste m
Die Erfindung betrifft ein Zellkontaktiersystem umfassend zumindest ein Zellverbindungselement zur elektrischen Kontaktierung einer Vielzahl von Batteriezellen eines Batteriesystems und ein Batteriemanagementsystem zur Überwachung der Batteriezellen. The invention relates to a cell contacting system comprising at least one cell connection element for electrically contacting a large number of battery cells of a battery system and a battery management system for monitoring the battery cells.
Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind mit einem Batteriesystem aus einer Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen ausgerüstet, das die für den Betrieb und Antrieb des Fahrzeugs benötigte elektrische Energie zur Verfügung stellt. Die Zellen sind mit einem Zellkontaktiersystem elektrisch verbunden, das zumeist mehrere elektrisch leitfähige und hochstromfähige Busbars aufweist. Jede Busbar schaltet eine Vielzahl von Zellen zu jeweils einem Batteriemodul zusammen, sodass die notwendigen Ströme und Spannungen hergestellt werden können. Mehrere Batteriemodule bilden das Batteriesystem. Electrically powered vehicles are equipped with a battery system made up of a large number of interconnected battery cells that provide the electrical energy required to operate and drive the vehicle. The cells are electrically connected to a cell contacting system, which usually has a number of electrically conductive busbars capable of high currents. Each busbar connects a large number of cells to form a battery module so that the necessary currents and voltages can be generated. Several battery modules form the battery system.
Zur Überwachung des Batteriesystems einerseits und der Batteriemodule andererseits ist ein Batteriemanagementsystem vorhanden, das mit entsprechenden Sensoren zur Messung und Verarbeitung eines oder mehrerer physikalischer Parameter ausgeführt ist, wie die Temperatur, Spannung und/oder Strom. Das Batteriemanagementsystem enthält hierfür eine Leiterplatte mit elektronischen Bauelementen, die die gemessenen oder anders erhaltenen Daten verarbeiten. To monitor the battery system on the one hand and the battery modules on the other, there is a battery management system that is designed with appropriate sensors for measuring and processing one or more physical parameters, such as temperature, voltage and/or current. For this purpose, the battery management system contains a printed circuit board with electronic components that process the measured or otherwise obtained data.
Zur Überwachung des Batteriesystems ist das Batteriemanagementsystem mit dem Zellkontaktiersystem verbunden, beispielsweise über die Busbars. Dies geschieht über einen Kabelbaum oder einen Flachleiter mit einer Mehrzahl von Kabeln zu den einzelnen Busbars beziehungsweise Messpunkten innerhalb des Batteriesystems. Das Bat- teriemanagementsystem ist an einem Gehäuse des Batteriesystems angeordnet oder in dieses integriert und damit Teil des Batteriesystems. To monitor the battery system, the battery management system is connected to the cell contacting system, for example via the busbars. This is done via a wiring harness or a flat conductor with a number of cables to the individual busbars or measuring points within the battery system. the bat The battery management system is arranged on a housing of the battery system or is integrated into it and is therefore part of the battery system.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Zellkontaktiersystem anzugeben, das einfach in der Montage und kostengünstig ist. It is an object of the invention to specify a cell contacting system that is easy to assemble and inexpensive.
Diese Aufgabe wird durch ein Zellkontaktiersystem der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß das Batteriemanagementsystem mit einem als metallisches Stanzteil ausgeführten Verbindungsbauteil mit dem Zellverbindungselement elektrisch verbunden ist. This object is achieved by a cell contacting system of the type mentioned at the outset, in which, according to the invention, the battery management system is electrically connected to the cell connecting element by a connecting component designed as a metallic stamped part.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass eine kompakte Anordnung des Batteriemanagementsystems innerhalb des Batteriesystems erreicht werden kann, wenn das Batteriemanagementsystem im Zellkontaktiersystem integriert ist. Zudem ist das Batteriemanagementsystem näher an seinen Messstellen angeordnet. Die elektrische Kontaktierung des Batteriemanagementsystems mit einer oder mehrerer Zellverbindungselementen kann hinsichtlich des Montageaufwands verringert werden, wenn die Kontaktierung mittels eines starren Verbindungselements erfolgt und nicht mittels eines Kabels. Durch die Ausführung als Stanzteil können die Herstellungskosten gering gehalten werden. The invention is based on the consideration that a compact arrangement of the battery management system within the battery system can be achieved if the battery management system is integrated in the cell contacting system. In addition, the battery management system is located closer to its measuring points. The electrical contacting of the battery management system with one or more cell connection elements can be reduced with regard to the assembly effort if the contacting takes place by means of a rigid connection element and not by means of a cable. The production costs can be kept low due to the design as a stamped part.
Ein Stanzteil kann ein metallisches Bauteil sein, das durch einen Stanzprozess hergestellt ist. Ein Schneidprozess, beispielsweise durch Wasserstrahl- oder Laserschneiden, wird in diesem Zusammenhang als gleichwertig zu einem Stanzprozess angesehen, sodass unter einem Stanzprozess auch ein Schneidprozess verstanden werden kann. Zusätzlich zum Stanzprozess können noch weitere Bearbeitungsschritte zum Herstellen der Form des Stanzteils erfolgen, wie beispielsweise ein Biegeprozess, bei dem das gestanzte Bauteil gebogen wird, sodass es ein Stanz-Biegeteil ist. Das Verbindungsbauteil ist zweckmäßigerweise einstückig ausgeführt, wobei eine eventuelle Beschichtung hierbei inbegriffen zu sehen ist. Es kann aus einem ebenen Blech hergestellt sein, das gestanzt beziehungsweise geschnitten wurde. Meist ist ein weiterer Schritt in Form eines Biegens in einem oder zwei Biegebereichen sinnvoll, sodass die ebene Blechform in den Biegebereichen verlassen wird. A stamped part can be a metallic component that is produced by a stamping process. A cutting process, for example by water jet or laser cutting, is considered equivalent to a stamping process in this context, so that a stamping process can also be understood as a cutting process. In addition to the stamping process, further processing steps can be carried out to produce the shape of the stamped part, such as a bending process in which the stamped component is bent so that it is a stamped and bent part. The connecting component is expediently designed in one piece, with any coating being included here. It can be made from flat sheet metal that has been stamped or cut. A further step in the form of bending in one or two bending areas is usually useful, so that the flat sheet metal shape is left in the bending areas.
Ein Batteriemanagementsystem kann ein elektronisches System sein, das Werte von einem oder mehreren physikalischen Parametern des Batteriesystems erfasst und verarbeitet. Es kann zur Überwachung des Batteriesystems eingesetzt werden, beispiels- weise zur Erfassung einer Batterietemperatur und/oder eines Stromflusses, und auch zu dessen Schutz und ggf. zu dessen Regelung. Als Schutzfunktionen sind beispielsweise eine Ladezustandserkennung, ein Tiefentladeschutz und/oder ein Überladeschutz sinnvoll. A battery management system can be an electronic system that collects and processes values from one or more physical parameters of the battery system. It can be used to monitor the battery system, e.g. wise for detecting a battery temperature and/or a current flow, and also for its protection and, if necessary, for its regulation. For example, charge state detection, deep discharge protection and/or overcharge protection are useful protective functions.
Das Zellkontaktiersystem kann Teil eines Batteriesystems mit einer Vielzahl von Batteriezellen sein, sodass die Erfindung auch auf ein solches Batteriesystem gerichtet werden kann. Das Zellverbindungselement verbindet eine Mehrzahl von Batteriezellen miteinander und unter Umständen weitere Einheiten, beispielsweise eine oder mehrere weitere elektronische Einheiten, die dann über das Zellverbindungselement mit dem Batteriemanagementsystem verbunden werden können. Das Zellverbindungselement kann eine Busbar enthalten. Unter einer Verbindung mit dem Zellverbindungselement kann beispielsweise eine Verbindung mit einer Busbar oder einer Kontakteinheit verstanden werden, die mit der Busbar elektrisch verbunden ist. Die Verbindung des Verbindungsbauteils kann hierbei unmittelbar mit der Busbar oder mit einer Kontakteinheit erfolgen, die mit der Busbar verbunden ist. Die elektrische Verbindung kann eine datentechnische Verbindung sein zur Übertragung von Daten, wie Werte eines Messparameters, und wird zweckmäßigerweise zur Übertragung von Daten verwendet. The cell contacting system can be part of a battery system with a large number of battery cells, so that the invention can also be directed to such a battery system. The cell connection element connects a plurality of battery cells to one another and possibly other units, for example one or more other electronic units, which can then be connected to the battery management system via the cell connection element. The cell connection element can contain a busbar. A connection to the cell connection element can be understood to mean, for example, a connection to a busbar or a contact unit which is electrically connected to the busbar. In this case, the connection component can be connected directly to the busbar or to a contact unit which is connected to the busbar. The electrical connection can be a data connection for the transmission of data, such as values of a measurement parameter, and is expediently used for the transmission of data.
Zweckmäßigerweise ist das Batteriemanagementsystem im Zellkontaktiersystem räumlich integriert. Hierfür kann sich das Batteriemanagementsystem geometrisch zwischen Bauelementen des Zellkontaktiersystems befinden, beispielsweise geometrisch zwischen mehreren Zellverbindungselementen beziehungsweise deren Busbars. Vorteilhafterweise liegt das Batteriemanagementsystem geometrisch in der Ebene, in denen mehrere Busbars angeordnet sind. Die Leiterplatte des Batteriemanagementsystems kann parallel zu den Busbars ausgerichtet sein. The battery management system is expediently spatially integrated in the cell contacting system. For this purpose, the battery management system can be located geometrically between components of the cell contacting system, for example geometrically between a number of cell connection elements or their busbars. The battery management system is advantageously located geometrically in the plane in which a number of busbars are arranged. The circuit board of the battery management system can be aligned parallel to the busbars.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Batteriemanagementsystem beziehungsweise deren Leiterplatte mit mehreren Zellverbindungselementen über mehrere Verbindungsbauteile verbunden ist. Hierbei kann das Batteriemanagementsystem jedenfalls im Wesentlichen in der Mitte zwischen beispielsweise den Busbars angeordnet sein. Um die Zellverbindungselemente können Kunststoffrahmen angeordnet sein, sodass das Batteriemanagementsystem zwischen den Rahmen liegt, insbesondere mittig zwischen den Rahmen. It is also advantageous if the battery management system or its printed circuit board is connected to a number of cell connection elements via a number of connection components. In any case, the battery management system can be arranged essentially in the middle between the busbars, for example. Plastic frames can be arranged around the cell connecting elements, so that the battery management system lies between the frames, in particular in the middle between the frames.
Das Verbindungsbauteil kann in einen Kopfteil, einen Fußteil und einen Mittelteil zwischen Kopf- und Fußteil aufgeteilt sein. Mit dem Kopfteil kann das Verbindungsbauteil mit dem Batteriemanagementsystem verbunden sein, insbesondere mit einer Leiterplatte des Batteriemanagementsystems, und mit dem Fußteil mit dem Zellverbindungselement, beispielsweise der Busbar. Der Mittelteil kann ein Ausgleichselement aufweisen. Zwischen dem Kopf- und Mittelteil kann ein Biegebereich des Verbindungsbauteils liegen, der durch ein Biegen des gestanzten Metallteils hergestellt wurde.The connection component can be divided into a head part, a foot part and a middle part between the head part and the foot part. With the head part, the connection component be connected to the battery management system, in particular to a printed circuit board of the battery management system, and with the foot part to the cell connecting element, for example the busbar. The middle part can have a compensating element. Between the head and middle parts there can be a bending area of the connecting component, which has been produced by bending the stamped metal part.
Auch zwischen dem Mittel- und Fußteil kann ein Biegebereich des Verbindungsbauteils liegen, der durch ein Biegen des gestanzten Metallteils hergestellt wurde. Auf diese Weise kann die Geometrie des Verbindungsbauteils in einfacher Weise an den Bereich zwischen den beiden Fügestellen zum Zellverbindungselement und zum Batteriemanagementsystem geometrisch angepasst werden. There can also be a bending area of the connection component between the middle and foot part, which was produced by bending the stamped metal part. In this way, the geometry of the connection component can be geometrically adapted in a simple manner to the area between the two joining points to the cell connection element and to the battery management system.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Verbindungsbauteil kopfseitig mit einem Pressfit in eine Leiterplatte des Batteriemanagementsystems eingefügt. Auf ein in der Montage aufwändigeres Verlöten oder Verschweißen kann verzichtet werden. Zudem kann ein Ausrichten des Kopfteils des Verbindungsbauteils an der Leiterplatte vereinfacht werden, da der Kopfteil zum Herstellen des Pressfits einfach in eine Öffnung der Leiterplatte eingesteckt und somit korrekt ausgerichtet werden kann. Durch den Pressfit kann eine Kaltverschweißung des Kopfteils mit einer metallischen Beschichtung in der Öffnung der Leiterplatte durch das Einpressen entstehen, sodass eine gute elektrische Kontaktierung hergestellt wird. Im Kopfteil ist vorteilhafterweise ein oder mehrere Schlitze zur besseren Verformung des Kopfteils beim Pressfit und damit zum besseren Anpassen der Form des Kopfteils an die Öffnung der Leiterplatte. Der Kopfteil wird zweckmäßigerweise senkrecht in die Öffnung der Leiterplatte eingeführt. Ist ein Mittelteil des Verbindungsbauteils parallel zur Platte ausgerichtet, kann ein Bereich des Verbindungsbauteils zwischen Kopf- und Mittelteil von einem zur Leiterplatte parallel ausgerichteten Bereich bis zum Kopfteil rechtwinklig zur Platte hin gekrümmt sein. In an advantageous embodiment of the invention, the connecting component is inserted into a printed circuit board of the battery management system at the head end with a press fit. There is no need for soldering or welding, which is more complex during assembly. In addition, aligning the head part of the connecting component on the printed circuit board can be simplified, since the head part can simply be inserted into an opening in the printed circuit board to produce the press fit and can thus be correctly aligned. The press fit can result in cold welding of the head part with a metallic coating in the opening of the printed circuit board by pressing it in, so that good electrical contact is established. In the head part there is advantageously one or more slots for better deformation of the head part during the press fit and thus for better adaptation of the shape of the head part to the opening in the printed circuit board. The head part is expediently inserted vertically into the opening in the printed circuit board. If a middle part of the connecting component is aligned parallel to the board, a region of the connecting component between the head and middle parts can be curved perpendicularly to the board from a region aligned parallel to the printed circuit board to the head part.
Während eines Betriebs des Batteriesystems in einem Fahrzeug ist das Batteriesystem Vibrationen und anderen Beschleunigungen ausgesetzt. Die zuverlässig erhalten bleibende Kontaktierung durch das Verbindungselement sollte solche mechanischen Belastungen lange unbeschadet überdauern. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungsbauteil - abgesehen vom Pressfit - von der Leiterplatte beabstandet angeordnet ist. Reibkontakte werden vermieden und auf eine weitere Befestigung entlang der Länge des Verbindungsbauteils kann verzichtet werden, sodass die mechanischen Belastungen gering gehalten bleiben. Zweckmäßigerweise ist das Verbindungsbauteil über- all von der Leiterplatte beabstandet - abgesehen vom Pressfit, und berührt die Leiterplatte also nicht. During operation of the battery system in a vehicle, the battery system is exposed to vibrations and other accelerations. The contact that is reliably maintained by the connecting element should withstand such mechanical loads for a long time without being damaged. It is advantageous for this if the connecting component—apart from the press fit—is arranged at a distance from the printed circuit board. Frictional contacts are avoided and further attachment along the length of the connecting component can be dispensed with, so that the mechanical loads remain low. The connecting component is expediently all spaced apart from the PCB - except for the press fit, so it doesn't touch the PCB.
Die feste mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungsbauteil und dem Zellverbindungselement wird vorteilhafterweise durch eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt, insbesondere eine Verschweißung. Um diese einfach und stabil herstellen zu können, weist das Verbindungsbauteil zweckmäßigerweise fußseitig eine planare Vergrößerung auf, die an das Zellverbindungselement angeschweißt ist. Die Verschweißung kann mit einem Laser erfolgen und beispielsweise eine Punktverschweißung an einem oder mehreren Punkten sein oder eine Verschweißung an einer oder mehrerer Linien. The fixed mechanical connection between the connecting component and the cell connecting element is advantageously produced by a material connection, in particular a weld. In order to be able to produce this easily and stably, the connecting component expediently has a planar enlargement on the base side, which is welded to the cell connecting element. The welding can be done with a laser and can be, for example, a spot weld at one or more points or a weld on one or more lines.
Das Verbindungsteil ist ein metallisches Stanzteil und ist mithin nicht elastisch verformbar wie ein Kabel oder ein dünner Draht. Bei einer Relativbewegung zwischen einer Busbar und dem Batteriemanagementsystem, beispielsweise durch eine Erschütterung im Betrieb, würde es daher zu einer hohen mechanischen Belastung auf das Verbindungsbauteil kommen können und vor allem auf die Fügestellen zwischen dem Verbindungsbauteil und der Busbar und dem Batteriemanagementsystem. Um eine solche Belastung zu verringern und auch für eine einfache Montage ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungsbauteil eine gewisse dreidimensionale Elastizität aufweist, um Abstandstoleranzen zwischen Busbar und Batteriemanagementsystem ausgleichen zu können. The connecting part is a metallic stamped part and is therefore not elastically deformable like a cable or a thin wire. In the event of a relative movement between a busbar and the battery management system, for example due to vibration during operation, there could be high mechanical stress on the connecting component and especially on the joints between the connecting component and the busbar and the battery management system. In order to reduce such a load and also for simple assembly, it is advantageous if the connection component has a certain three-dimensional elasticity in order to be able to compensate for distance tolerances between the busbar and the battery management system.
Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungsbauteil ein in mehreren Kurven geführtes Ausgleichselement aufweist, das durch eine elastische Verformung eine dreidimensionale Positionsveränderung des Kopfteils zum Fußteil zulässt. Dieses Ausgleichselement kann in einem Mittelteil zwischen dem Kopfteil und dem Fußteil angeordnet sein. Die Kurven sind gegenläufig zueinander, bei zwei Kurven folgt also eine Rechtskurve einer Linkskurve oder umgekehrt. Es können zumindest vier Kurven vorhanden sein, davon zwei kleinere und zwischen ihnen zwei größere, wobei sich die Größe auf den Biegewinkel bezieht. In order to achieve this, it is advantageous if the connecting component has a compensating element guided in several curves, which allows a three-dimensional change in position of the head part relative to the foot part through elastic deformation. This compensating element can be arranged in a central part between the head part and the foot part. The curves run in opposite directions, so if there are two curves, a right-hand curve follows a left-hand curve or vice versa. There may be at least four bends, two smaller ones and between them two larger ones, where the size relates to the bend angle.
Die Kurven können durch ein Biegen hergestellt sein. Einfacher und kostengünstiger jedoch ist es, wenn die Geometrie der Kurven, zweckmäßigerweise des gesamten Ausgleichselements, durch einen Stanzprozess des Mittelteils hergestellt wurde. Auch hier soll dies einen Schneidprozess mit umfassen, Die Kurven sind vorteilhafterweise in einer Ebene angeordnet. Bei einer Herstellung des Verbindungsbauteils aus einem Metallblech ragen die Kurven zweckmäßigerweise nicht über die Blechebene hinaus. Es ist insofern vorteilhaft, wenn die Geometrie des Mittelteils über das gesamte Ausgleichselement, also über alle Kurven, die eines ebenen Metallblechs ist. Es wird kein Umformprozess zur Herstellung benötigt, sodass die Herstellung einfach ist. The curves can be made by bending. However, it is simpler and cheaper if the geometry of the curves, expediently of the entire compensating element, was produced by a stamping process of the central part. Here, too, this should include a cutting process, The curves are advantageously arranged in one plane. If the connection component is produced from a metal sheet, the curves expediently do not protrude beyond the plane of the sheet. It is advantageous if the geometry of the central part over the entire compensating element, ie over all curves, is that of a flat metal sheet. No stamping process is required to manufacture, so manufacturing is easy.
Das Verbindungsbauteil kann mit einem Pressfit mit einer Leiterplatte des Batteriemanagementsystems mechanisch starr befestigt und elektrisch leitend kontaktiert sein. Für beide Aspekte der Verbindung ist es vorteilhaft, wenn im Pressfit zwischen dem Kopfteil des Verbindungsbauteils und der Leiterplatte eine Kaltverschweißung entsteht. Eine solche kann hergestellt werden, wenn zumindest der Kopfteil überwiegend aus Kupfer gefertigt ist. Hierfür kommt reines Kupfer in Betracht, wobei eine Kupferlegierung, also eine Legierung mit mehr als 50 % Kupfer, vorteilhafter zum Erreichen mechanischer Eigenschaften ist. Die Kupferlegierung ist z.B. Bronze oder eine CuS- oder CuSP-Legierung. Eine kostengünstige Herstellung des Verbindungsbauteils kann erreicht werden, wenn das gesamte Verbindungsbauteil - abgesehen von einer oder mehreren eventuellen Beschichtungen - aus einem homogenen metallischen Material besteht, das vorteilhafterweise zumindest überwiegend Kupfer enthält, wie z.B. aus einer der obigen Legierungen. The connection component can be fixed mechanically rigidly with a press fit to a printed circuit board of the battery management system and contacted in an electrically conductive manner. For both aspects of the connection, it is advantageous if cold welding occurs in the press fit between the head part of the connection component and the printed circuit board. Such can be produced if at least the head part is predominantly made of copper. Pure copper can be used for this purpose, with a copper alloy, ie an alloy with more than 50% copper, being more advantageous for achieving mechanical properties. The copper alloy is, for example, bronze or a CuS or CuSP alloy. A cost-effective production of the connecting component can be achieved if the entire connecting component - apart from one or more possible coatings - consists of a homogeneous metallic material which advantageously contains at least predominantly copper, such as one of the above alloys.
Busbars sind üblicherweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Ist das Verbindungsbauteil an seinem Fußteil aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt, so kann es an der Fügestelle der zwei Metalle zu Korrosion kommen, beispielsweise durch elektrische Kontaktspannung. Mit einer Zwischenbeschichtung kann der Korrosion entgegengewirkt werden. Um das zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Fußteil des Verbindungsbauteils über seinem Kern aus metallischem Material eine Beschichtung aus einem anderen metallischen Material aufweist. Eine vorteilhafte Beschichtung ist Nickel oder eine Nickellegierung. Die Beschichtung kann durch Galvanisieren aufgebracht werden. Zweckmäßigerweise ist das Verbindungsbauteil nur partiell galvanisiert, beispielsweise nur am Fußteil. Busbars are usually made of aluminum or an aluminum alloy. If the connecting component is made of copper or a copper alloy at its foot part, corrosion can occur at the joint of the two metals, for example due to electrical contact stress. Corrosion can be counteracted with an intermediate coating. In order to achieve this, it is advantageous if at least one foot part of the connecting component has a coating made of another metal material over its core made of metal material. An advantageous coating is nickel or a nickel alloy. The coating can be applied by electroplating. The connection component is expediently only partially galvanized, for example only on the foot part.
Ein Verschweißen des Fußteils mit dem Zellverbindungselement kann vereinfacht werden, wenn zumindest der Fußteil des Verbindungsbauteils zumindest überwiegend aus Aluminium gefertigt ist. Es kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Ist das Zellverbindungselement ebenfalls aus Aluminium oder einer Aluminiumle- gierung hergestellt, so findet eine Verschweißung zwischen gleichen oder ähnlichen Materialien statt. Welding the base part to the cell connection element can be simplified if at least the base part of the connection component is made at least predominantly from aluminum. It can be made of aluminum or an aluminum alloy. Is the cell connection element also made of aluminum or an aluminum produced, a welding takes place between the same or similar materials.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verbindungsbauteil als Bi-Metallbauteil ausgeführt ist. Hierbei kann der Fußteil zumindest überwiegend aus Aluminium bestehen, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und zumindest der Kopfteil zumindest überwiegend aus Kupfer, um den Pressfit zu verbessern. A further advantageous embodiment of the invention provides that the connecting component is designed as a bi-metal component. In this case, the foot part can consist at least predominantly of aluminum, for example aluminum or an aluminum alloy, and at least the head part can consist at least predominantly of copper, in order to improve the press fit.
Eine Grenzschicht zwischen den beiden Metallen verläuft zweckmäßigerweise zwischen dem Kopfteil und dem Fußteil, insbesondere zumindest überwiegend im Mittelteil, der keinem Biegeprozess unterworfen wurde. Die Grenz- oder Fügeschicht kann innerhalb eines Ausgleichselements zwischen einem Kopfteil und einem Fußteil des Verbindungsbauteils verlaufen, insbesondere vollständig darin enthalten sein. Die Verbindung der beiden metallischen Bereiche kann beispielsweise durch eine Verzahnung oder eine Überlappung hergestellt sein. A boundary layer between the two metals expediently runs between the head part and the foot part, in particular at least predominantly in the middle part, which has not been subjected to a bending process. The boundary or joining layer can run within a compensation element between a head part and a foot part of the connecting component, in particular it can be completely contained therein. The two metallic areas can be connected, for example, by means of a toothing or an overlap.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktiersystems. Eine einfache und kostengünstige Montage des Zellkontaktiersystems kann erreicht werden, wenn erfindungsgemäß ein Verbindungsbauteil in Form eines metallischen Stanzteils an einer Leiterplatte eines Batteriemanagementsystems platziert und mit der Leiterplatte verbunden wird und das Verbindungsbauteil mit einem Zellverbindungselement, das zur elektrischen Kontaktierung einer Vielzahl von Batteriezellen eines Batteriesystems dient, verschweißt wird. The invention also relates to a method for producing a cell contacting system. A simple and inexpensive assembly of the cell contacting system can be achieved if, according to the invention, a connecting component in the form of a metallic stamped part is placed on a printed circuit board of a battery management system and connected to the printed circuit board and the connecting component is connected to a cell connecting element, which is used to electrically contact a large number of battery cells in a battery system , is welded.
Die Reihenfolge der beiden Verbindungsschritte ist frei wählbar. So kann zunächst das Verbindungsbauteil mit seinem Kopfteil in eine Öffnung der Leiterplatte des Batteriemanagementsystems eingefügt und hierdurch ein Pressfit hergestellt werden. In gleicher weise können mehrere Verbindungsbauteile mit der Leiterplatte verbunden werden, zweckmäßigerweise so viele Verbindungsbauteile, wie Zellverbindungselemente beziehungsweise deren Busbars vorhanden sind. Anschließend kann der Kopfteil des Verbindungsbauteils mit seinem Zellverbindungselement verschweißt werden. Auch hier können mehrere Verbindungsbauteile jeweils mit ihrem Zellverbindungselement verbunden werden. The order of the two connection steps can be freely selected. In this way, the connecting component can first be inserted with its head part into an opening in the printed circuit board of the battery management system, and a press fit can thereby be produced. In the same way, several connecting components can be connected to the printed circuit board, expediently as many connecting components as there are cell connecting elements or their busbars. The head part of the connection component can then be welded to its cell connection element. Here, too, several connecting components can each be connected with their cell connecting element.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Verbindungsbauteil an dem Zellverbindungselement platziert und mit diesem verschweißt wird, insbesondere mittels Laserschweißen. Weist das Batteriesystem mehrere Zellverbindungselemente auf, so kann jedes Zellverbindungselement in dieser Weise mit jeweils einem Verbindungsbauteil verschweißt werden. Dann wird das Zellverbindungselement mit dem Verbindungsbauteil an dem Batteriemanagementsystem platziert, beispielsweise so, dass sich der Kopfteil über der Leiterplatte befindet. Nun kann der Kopfteil in eine Öffnung der Leiterplatte eingefügt und hierdurch ein Pressfit hergestellt werden. In gleicher weise kann mit weiteren Zellverbindungselementen mit jeweils ihrem Verbindungselement verfahren werden. Anschließend kann das Zellkontaktiersystem mit der einen oder den mehreren Zellverbindungselementen mit den dafür vorgesehenen Batteriezellen elektrisch verbunden werden. Another possibility is that the connection component is placed on the cell connection element and welded to it, in particular by means of laser welding. If the battery system has several cell connection elements, each cell connecting element can be welded in this way to a respective connecting component. Then the cell connection element with the connection component is placed on the battery management system, for example in such a way that the head part is located above the printed circuit board. The head part can now be inserted into an opening in the printed circuit board and a press fit can be produced as a result. The same procedure can be used with further cell connecting elements with their respective connecting element. The cell contacting system can then be electrically connected to the battery cells provided for this purpose with the one or more cell connection elements.
Beide Varianten des Herstellungs- beziehungsweise Montageverfahrens schließen mit ein, dass zunächst das Batteriemanagementsystem zwischen mehrere Zellverbindungselemente, wie Busbars, eingefügt und dort befestigt wird. Anschließend werden mehrere Verbindungsbauteile jeweils an ihren Montageort an dem Batteriemanagementsystem und jeweils ihrem Zellverbindungselement gesetzt und mittels Pressfit mit der Leiterplatte und mittels Verschweißung mit ihrem Zellverbindungselement verbunden. Die beiden Verbindungsschritte sind in ihrer Reihenfolge wählbar, wobei das Verbinden mittels Pressfit vor dem Verschweißen eine einfachere Platzierung des Verbindungsbauteils an der richtigen Stelle ermöglicht. Auch kann gewählt werden, ob zunächst alle Verbindungselemente an einem ihrer Teile verbunden und dann alle an ihrer anderen Seite verbunden werden, oder ob die Verbindungsbauteile jeweils nacheinander platziert und beidseitig verbunden werden. Both variants of the manufacturing or assembly process include that the battery management system is first inserted between several cell connection elements, such as busbars, and fastened there. Subsequently, a plurality of connection components are each placed at their installation site on the battery management system and each at their cell connection element and connected to the printed circuit board by means of a press fit and to their cell connection element by means of welding. The order of the two connection steps can be selected, with the connection using a press-fit before welding making it easier to place the connection component in the right place. You can also choose whether all connecting elements are first connected on one of their parts and then all connected on their other side, or whether the connecting components are placed one after the other and connected on both sides.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die teilweise in einigen abhängigen Ansprüchen zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Die Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden, insbesondere bei Rückbezügen von Ansprüchen, sodass ein einzelnes Merkmal eines abhängigen Anspruchs mit einem einzelnen, mehreren oder allen Merkmalen eines anderen abhängigen Anspruchs kombinierbar ist. Außerdem sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination sowohl mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und funktionale Vorrichtungsmerkmale auch als entsprechende Verfahrensmerkmale. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. The description given so far of advantageous configurations of the invention contains numerous features, some of which are summarized in a number of dependent claims. However, the features can expediently also be considered individually and combined to form further meaningful combinations, in particular in the case of back-references from claims, so that an individual feature of a dependent claim can be combined with an individual, several or all features of another dependent claim. In addition, these features can each be combined individually and in any suitable combination both with the method according to the invention and with the device according to the invention according to the independent claims. Thus, method features are also to be seen formulated as properties of the corresponding device unit and functional device features also as corresponding method features. The properties, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings. The exemplary embodiments serve to explain the invention and do not limit the invention to the combination of features specified therein, not even in relation to functional features.
Es zeigen: Show it:
FIG 1 ein Batteriesystem mit einem Batteriemanagementsystem und mehreren Busbars, 1 shows a battery system with a battery management system and several busbars,
FIG 2 ein Verbindungsbauteil zwischen dem Batteriemanagementsystem und einer der Busbars, 2 shows a connection component between the battery management system and one of the busbars,
FIG 3 ein weiteres Verbindungsbauteil und 3 shows another connecting component and
FIG 4 das Verbindungsbauteil aus FIG 3 an einem Batteriemanagementsystem und einer Busbar. 4 shows the connection component from FIG. 3 on a battery management system and a busbar.
FIG 1 zeigt ein Batteriesystem 2 mit einem Gehäuse 4, in dem eine Vielzahl von elektrischen Batteriezellen 6 angeordnet ist, von denen in FIG 1 eine schematisch angedeutet ist. Die Batteriezellen 6 sind in Gruppen aufgeteilt, die über mehrere Zellverbindungselemente 8a miteinander verbunden sind. In dem Ausführungsbeispiel aus FIG 1 sind fünf Zellverbindungselemente 8a mit jeweils einer Busbars 10 vorhanden, die jeweils in einem Kunststoffrahmen 12 gehalten sind. Zur Überwachung und Steuerung des Batteriesystems 2 ist mittig zwischen den fünf Zellverbindungselementen 8a beziehungsweise deren Kunststoffrahmen 12 ein Batteriemanagementsystem 14 angeordnet, das eine Leiterplatte 16a mit einer Vielzahl von elektronischen Bauteilen 18 enthält. Jedes der Zellverbindungselemente 8a ist über ein Verbindungsbauteil 20a mit dem Batteriemanagementsystem 14 verbunden, indem das Verbindungsbauteil 20a an der Leiterplatte 16a des Batteriemanagementsystems 14 befestigt ist. Entsprechend sind fünf Verbindungsbauteile 20a vorhanden. Das Batteriemanagementsystem 14 ist mit seiner Anordnung zwischen den Zellverbindungselementen 8a in ein Zellkontaktiersystem 22 integriert, das das Batteriemanagementsystem 14, die Zellverbindungselemente 8a mit ihren Kunststoffrahmen 12 und die Verbindungsbauteile 20a umfasst. In FIG 2 ist eines der Verbindungsbauteile 20a aus FIG 1 stark vergrößert dargestellt. Das Verbindungsbauteil 20a ist einstückig aus einem Bronzeblech durch Ausstanzen und anschließendes Biegen hergestellt, sodass es ein Stanz-Biegeteil ist. Die Geometrie des Verbindungsbauteils 20a kann in fünf Bereiche unterteilt werden, die in FIG 2 der Übersichtlichkeit halber mit gestrichelten Linien voneinander abgegrenzt sind: einen Kopfteil 24a, einen Fußteil 26a, einen Mittelteil 28a und zwei Biegebereiche 30a, 32a, die zwischen Kopfteil 24a und Mittelteil 28a beziehungsweise zwischen Mittelteil 28a und Fußteil 26a angeordnet sind. FIG. 1 shows a battery system 2 with a housing 4 in which a multiplicity of electric battery cells 6 are arranged, one of which is indicated schematically in FIG. The battery cells 6 are divided into groups which are connected to one another via a number of cell connection elements 8a. In the exemplary embodiment from FIG. 1, there are five cell connecting elements 8a, each with a busbar 10, which are each held in a plastic frame 12. A battery management system 14 , which contains a circuit board 16a with a large number of electronic components 18 , is arranged centrally between the five cell connection elements 8a and their plastic frames 12 for monitoring and controlling the battery system 2 . Each of the cell connection elements 8a is connected to the battery management system 14 via a connection component 20a by the connection component 20a being attached to the circuit board 16a of the battery management system 14 . Correspondingly, there are five connection components 20a. With its arrangement between the cell connection elements 8a, the battery management system 14 is integrated into a cell contacting system 22, which comprises the battery management system 14, the cell connection elements 8a with their plastic frames 12 and the connection components 20a. FIG. 2 shows one of the connecting components 20a from FIG. 1, greatly enlarged. The connecting component 20a is made in one piece from a bronze sheet by stamping and subsequent bending, so that it is a stamped and bent part. The geometry of the connecting component 20a can be divided into five areas, which are separated from one another by dashed lines in FIG 28a or between the middle part 28a and the foot part 26a are arranged.
Mit seinem Fußteil 26a ist das Verbindungsbauteil 20a an die ihm zugeordnete Busbar 10 durch Laserschweißen mit mehreren Schweißlinien angeschweißt. Hierfür ist der Fußteil 26a gegenüber den übrigen Bereichen des Verbindungsbauteils 20a in der Blechebene des Verbindungsbauteils 20a verbreitert ausgeführt. Die Blechebene ist diejenige Ebene, in der sich das Blech, aus dem das Verbindungsbauteil 20a ausgestanzt wurde, erstreckte. Um einer Korrosion des Fußteils 26a beziehungsweise der Busbar 10 im Bereich der Verschweißung entgegenzuwirken, ist der Fußteil 26a auf seiner Unterseite durch Galvanisieren vernickelt, sodass der Fußteil 26a auf seiner Unterseite mit Nickel beschichtet ist. With its foot part 26a, the connection component 20a is welded to the busbar 10 assigned to it by laser welding with a plurality of welding lines. For this purpose, the foot part 26a is made wider than the other areas of the connecting component 20a in the sheet metal plane of the connecting component 20a. The sheet metal plane is the plane in which the sheet metal from which the connecting component 20a was punched extends. In order to counteract corrosion of foot part 26a or busbar 10 in the area of the weld, foot part 26a is nickel-plated on its underside by electroplating, so that foot part 26a is coated with nickel on its underside.
Der Kopfteil 24a des Verbindungsbauteils 20a ist mit einem Pressfit in die Leiterplatte 16a eingebracht. Zur Kontaktierung des Kopfteils 24a mit einer Leiterbahn der Leiterplatte 16a ist die metallische Leiterbahn in eine Metallschicht in der Öffnung der Leiterplatte 16a fortgeführt, in die der Kopfteil 24a eingepresst ist. Durch den hohen Druck des Kopfteils 24a nach außen gegen die mit Metall beschichtete Innenwand der Öffnung der Leiterplatte 16a ist eine Kaltverschweißung des Kopfteils 24a mit der Metallschicht in der Öffnung entstanden, wodurch eine gute elektrische Kontaktierung entsteht. The head part 24a of the connecting component 20a is introduced into the circuit board 16a with a press fit. In order to make contact between the head part 24a and a conductor track on the printed circuit board 16a, the metallic conductor track is continued in a metal layer in the opening in the printed circuit board 16a, into which the head part 24a is pressed. Due to the high outward pressure of the head part 24a against the metal-coated inner wall of the opening in the printed circuit board 16a, the head part 24a is cold-welded to the metal layer in the opening, as a result of which good electrical contact is produced.
In den Mittelteil 28a des Verbindungsbauteils 20a ist ein aus mehreren Kurven bestehendes, gewundenes Ausgleichselement 34a eingebracht. Die Geometrie des Ausgleichselements 34a erlaubt eine elastische Streckung des Mittelteils 28a in die Längsrichtung 36 des Verbindungsbauteils 20a, sodass eine Abstandstoleranz zwischen der Leiterplatte 16a und der Busbar 10 ausgeglichen werden kann, ohne dass eine zu große Kraft in Längsrichtung 36 des Verbindungsbauteils 20a auf die Leiterplatte 16a und die Busbar 10 wirkt. Die vier Kurven des Ausgleichselements 34a sind in alternierender Drehrichtung angeordnet und bilden eine in der Blechebene verbreiterte Geometrie des Mittelteils 28a des Verbindungsbauteils 2a0 gegenüber den beidseitig an das Ausgleichselement 34a anschließenden Bereichen des Verbindungsbauteils, im gezeigten Ausführungsbeispiel den beiden Biegebereichen 30, 32a. In the central part 28a of the connecting component 20a, there is a twisted compensating element 34a consisting of a plurality of curves. The geometry of the compensating element 34a allows elastic stretching of the central part 28a in the longitudinal direction 36 of the connecting component 20a, so that a distance tolerance between the circuit board 16a and the busbar 10 can be compensated for without an excessive force in the longitudinal direction 36 of the connecting component 20a on the circuit board 16a and the busbar 10 acts. The four curves of the compensating element 34a are arranged in alternating directions of rotation and form a geometry of the plate that is widened in the sheet metal plane Central part 28a of the connecting component 2a0 in relation to the areas of the connecting component adjoining the compensating element 34a on both sides, in the exemplary embodiment shown the two bending areas 30, 32a.
Durch jeden der beiden Biegebereiche 30, 32a wird das Verbindungsbauteil 20a aus der Blechebene herausgehoben. Im Beispiel aus FIG 2 übersteigt das Verbindungsbauteil 20a mit seinem Mittelteil 28a den Rahmen 12 der Busbar 10 und ist leiterplattenseitig wieder herabgeführt in Richtung senkrecht zur Leiterplatte 16a. Die Formgebung ist so, dass das Verbindungsbauteil 20a auf seiner ganzen Länge - abgesehen vom Pressfit - von der Leiterplatte 16a beabstandet angeordnet ist. Auf diese Weise kann auch bei Vibration des Batteriesystems 2 kein Scheuern zwischen Verbindungsbauteil 20a und Leiterplatte 16a entstehen. Je nach Anordnungen eines Zellverbindungselements zum Batteriemanagementsystem 14, im Ausführungsbeispiel aus FIG 1 der Busbar 10 zur Leiterplatte 16a, können auch andere Biegebereiche und Biegerichtungen vorteilhaft sein. Through each of the two bending areas 30, 32a, the connecting component 20a is lifted out of the sheet metal plane. In the example from FIG. 2, the middle part 28a of the connecting component 20a exceeds the frame 12 of the busbar 10 and is led down again on the printed circuit board side in the direction perpendicular to the printed circuit board 16a. The shape is such that the connecting component 20a is spaced apart from the printed circuit board 16a over its entire length—apart from the press fit. In this way, no chafing can occur between the connecting component 20a and the printed circuit board 16a, even when the battery system 2 vibrates. Depending on the arrangements of a cell connecting element to the battery management system 14, in the exemplary embodiment from FIG. 1 the busbar 10 to the printed circuit board 16a, other bending areas and bending directions can also be advantageous.
FIG 3 und FIG 4 zeigen ein weiteres Verbindungsbauteil 20b. FIG 3 zeigt es als einzelnes Bauteil, FIG 4 auf einem nur schematisch dargestellten Zellverbindungselement 8b, beispielsweise deren Busbar, und eingesteckt in die ebenfalls nur schematisch dargestellte Leiterplatte 16b. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel in den FIGen 1 und 2, auf das bezüglich gleich bleibender Merkmale und Funktionen verwiesen wird. Um nicht bereits Beschriebenes mehrfach ausführen zu müssen, sind alle Merkmale des vorangegangenen Ausführungsbeispiels in diesem nachfolgenden Ausführungsbeispiel übernommen, ohne dass sie erneut beschrieben sind, es sei denn, Merkmale sind als Unterschiede zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben. Zum einfacheren Verständnis sind außerdem gleiche Bauteile in den beiden Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugsziffern und anderen Bezugsbuchstaben bezeichnet, wobei sie identisch zueinander oder mit geringfügigen Unterschieden, z.B. in Abmessung, Position und/oder Geometrie, zueinander sein können. Wird die Bezugsziffer alleine ohne einen Bezugsbuchstaben erwähnt, so sind die entsprechenden Bauteile aller Ausführungsbeispiele angesprochen. FIG. 3 and FIG. 4 show a further connection component 20b. FIG. 3 shows it as an individual component, FIG. 4 on a cell connecting element 8b, shown only schematically, for example its busbar, and plugged into the printed circuit board 16b, also shown only schematically. The following description is essentially limited to the differences from the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2, to which reference is made with regard to features and functions that remain the same. In order not to have to repeat what has already been described, all features of the previous exemplary embodiment have been adopted in this subsequent exemplary embodiment without being described again, unless features are described as differences from the previous exemplary embodiment. Also, for ease of understanding, like components in the two embodiments are denoted by the same reference numerals and different reference letters, and they may be identical to one another or with slight differences, e.g., in dimension, position and/or geometry, from one another. If the reference number is mentioned alone without a reference letter, then the corresponding components of all exemplary embodiments are addressed.
Wie das Verbindungsbauteil 20a weist auch das Verbindungsbauteil 20b die ebene Verbreiterung an seinem Fußteil 26b auf, mit der das Verbindungsbauteil 20b an das Zellverbindungselement 8b angeschweißt ist. Auch das kurvige Ausgleichselement 34b ist vorhanden und der vordere Biegebereich 30b. Allerdings ist das Verbindungsbauteil 20b als Bimetall aus zwei verschiedenen Metallen ausgeführt. In seinem vorderen Bereich zum Kopfteil 24b hin besteht das Verbindungsbauteil 20b aus einer CuS- Legierung mit einem geringen Anteil an Schwefel und gegebenenfalls Phosphor. In seinem hinteren Bereich zum Fußteil 26b hin besteht das Verbindungsbauteil 20b aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die beiden Bereiche überlappen sich im Mittelteil 28b innerhalb des Ausgleichselements 34b. Dort sind die beiden Metalle überlappend zusammengefügt, wie durch die gestrichelte Linie in den FIGen 3 und 4 dargestellt ist. Durch die Materialgleich- oder ähnlichkeit von Fußteil 26b und Zellverbindungselement 8b kann die Beschichtung des Fußteils 26b mit einem anderen Material entfallen. Like the connecting component 20a, the connecting component 20b also has the flat widening on its foot part 26b, with which the connecting component 20b is welded to the cell connecting element 8b. There is also the curved compensating element 34b and the front bending area 30b. However, the connecting component 20b designed as a bimetal made of two different metals. In its front area toward the head part 24b, the connecting component 20b consists of a CuS alloy with a small proportion of sulfur and optionally phosphorus. In its rear area towards the foot part 26b, the connection component 20b consists of aluminum or an aluminum alloy. The two areas overlap in the central part 28b within the compensating element 34b. There, the two metals are joined together in an overlapping manner, as illustrated by the dashed line in FIGS. Because the foot part 26b and the cell connecting element 8b are of the same or similar material, the foot part 26b does not have to be coated with a different material.
Zum Herstellen des Zellkontaktiersystems 22 wir das Verbindungsbauteil 20 am Zellverbindungselement 8, insbesondere an seiner Busbar 10 platziert und anschließend verschweißt. Sind mehrere Zellverbindungselemente 8 mit dem Batteriemanagementsystem 14 zu verbinden, kann dieser Schritt für alle Zellverbindungselemente 8 wiederholt werden. Dann wird das Zellverbindungselement 8 mit dem Verbindungsbauteil 20 am Batteriemanagementsystem 14 platziert, sodass der Kopfteil 24 über der Leiterplatte 16 ist. Nun kann der Kopfteil 24 in die Öffnung der Leiterplatte 16 eingesteckt und das Verbindungsbauteil 20 mittels Pressfit mit der Leiterplatte 16 verbunden werden. Sind mehrere Zellverbindungselemente 8 mit der Leiterplatte 16 zu verbinden, kann dieser Schritt für alle Verbindungsbauteile 20 wiederholt werden. To produce the cell contacting system 22, the connecting component 20 is placed on the cell connecting element 8, in particular on its busbar 10, and then welded. If several cell connection elements 8 are to be connected to the battery management system 14, this step can be repeated for all cell connection elements 8. Then the cell connection element 8 is placed with the connection component 20 on the battery management system 14 so that the head part 24 is above the circuit board 16 . The head part 24 can now be inserted into the opening in the printed circuit board 16 and the connecting component 20 can be connected to the printed circuit board 16 by means of a press fit. If several cell connecting elements 8 are to be connected to the printed circuit board 16, this step can be repeated for all connecting components 20.
Bezugszeichenliste Batteriesystem Gehäuse Batteriezelle a, b Zellverbindungselement 0 Busbar 2 Kun ststoff ra h m e n 4 Batteriemanagementsystem 6a,b Leiterplatte 8 elektronisches Bauteil 0a, b Verbindungsbauteil 2 Zellkontaktiersystem 4a, b Kopfteil 6a, b Fußteil 8a, b Mittelteil 0a, b Biegebereich 2a, b Biegebereich 4a, b Ausgleichselement 6 Längsrichtung List of reference symbols battery system housing battery cell a, b cell connecting element 0 busbar 2 plastic frame 4 battery management system 6a, b printed circuit board 8 electronic component 0a, b connecting component 2 cell contacting system 4a, b head part 6a, b foot part 8a, b middle part 0a, b bending area 2a, b bending area 4a, b compensating element 6 in the longitudinal direction

Claims

Patentansprüche Zellkontaktiersystem (22) umfassend zumindest eine Zellverbindungselement (8a, b) zur elektrischen Kontaktierung einer Vielzahl von Batteriezellen (6) eines Batteriesystems (2) und ein Batteriemanagementsystem (14) zur Überwachung der Batteriezellen (6), dad u rch ge ken nzeich net, dass das Batteriemanagementsystem (14) mit einem als metallisches Stanzteil ausgeführten Verbindungsbauteil (20a, b) mit dem Zellverbindungselement (8a, b) elektrisch verbunden ist. Zellkontaktiersystem nach Anspruch 1, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Batteriemanagementsystem (14) geometrisch zwischen mehreren Zellverbindungselementen (8a, b) angeordnet ist. Zellkontaktiersystem nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20a, b) kopfseitig mit einem Pressfit in eine Leiterplatte (16a, b) des Batteriemanagementsystems (14) eingefügt ist. Zellkontaktiersystem nach Anspruch 3, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20a, b) - abgesehen vom Pressfit - von der Leiterplatte (16a,b) beabstandet angeordnet ist. Zellkontaktiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20a, b) fußseitig eine planare Vergrößerung aufweist, die an dem Zellverbindungselement (8a, b) angeschweißt ist. 6. Zellkontaktiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20a, b) in einem Mittelteil (28a, b) zwischen einem Kopfteil (24a, b) und einem Fußteil (26a, b) ein in mehreren Kurven geführtes Ausgleichselement (34a, b) aufweist, das durch eine elastische Verformung eine dreidimensionale Positionsveränderung des Kopfteils (24a, b) zum Fußteil (26a, b) zulässt. Claims Cell contacting system (22) comprising at least one cell connection element (8a, b) for making electrical contact with a large number of battery cells (6) of a battery system (2) and a battery management system (14) for monitoring the battery cells (6), thereby identified that the battery management system (14) is electrically connected to the cell connecting element (8a, b) with a connecting component (20a, b) designed as a metallic stamped part. Cell contacting system according to Claim 1, characterized in that the battery management system (14) is arranged geometrically between a plurality of cell connection elements (8a, b). Cell contacting system according to Claim 1 or 2, characterized in that the connecting component (20a, b) is inserted at the head end with a press fit into a printed circuit board (16a, b) of the battery management system (14). Cell contacting system according to Claim 3, characterized in that the connecting component (20a, b)—apart from the press fit—is arranged at a distance from the printed circuit board (16a, b). Cell contacting system according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting component (20a, b) has a planar enlargement on the foot side, which is welded to the cell connecting element (8a, b). 6. Zellkontaktiersystem according to any one of the preceding claims, dad u rch ge ken nzeich net that the connecting component (20a, b) in a middle part (28a, b) between a head part (24a, b) and a foot part (26a, b). compensating element (34a, b) guided in several curves, which allows a three-dimensional change in position of the head part (24a, b) to the foot part (26a, b) by elastic deformation.
7. Zellkontaktiersystem nach Anspruch 6, dad u rch ge ken nzeich net, dass die Geometrie des Ausgleichselements (34a, b) durch ein Stanzprozess des Mittelteils (28a, b) hergestellt wurde. 7. Cell contacting system according to claim 6, characterized in that the geometry of the compensating element (34a, b) was produced by a stamping process of the central part (28a, b).
8. Zellkontaktiersystem nach Anspruch 6 oder 7, dad u rch ge ken nzeich net, dass die Geometrie des Mittelteils (28a, b) über das gesamte Ausgleichselement (34a, b) die eines ebenen Metallblechs ist. 8. Cell contacting system according to claim 6 or 7, characterized in that the geometry of the central part (28a, b) over the entire compensating element (34a, b) is that of a flat sheet metal.
9. Zellkontaktiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20a) zumindest überwiegend aus Kupfer gefertigt ist. 9. Zellkontaktiersystem according to any one of the preceding claims, dad u rch ge ken nzeich net that the connecting component (20a) is at least predominantly made of copper.
10. Zellkontaktiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ken nzeich net, dass zumindest ein Fußteil (26a) des Verbindungsbauteils (20a) über seinem Kern aus metallischem Material eine Beschichtung aus einem anderen metallischen Material aufweist. 10. Cell contacting system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one foot part (26a) of the connecting component (20a) has a coating of another metallic material over its core made of metallic material.
11. Zellkontaktiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ken nzeich net, dass zumindest einen Fußteil (26b) des Verbindungsbauteils (20b) zumindest überwiegend aus Aluminium gefertigt ist. 11. Cell contacting system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one foot part (26b) of the connecting component (20b) is at least predominantly made of aluminum.
12. Zellkontaktiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20b) als Bi-Metallbauteil ausgeführt ist. Zellkontaktiersystem nach Anspruch 12, dad u rch ge ken nzeich net, dass eine Grenzschicht zwischen den beiden Metallen innerhalb eines Ausgleichselements (34b) zwischen einem Kopfteil (24b) und einem Fußteil (26b) des Verbindungsbauteils (20b) verläuft. Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktiersystems (22), bei dem ein Verbindungsbauteil (20a, b) in Form eines metallischen Stanzteils an einer Leiterplatte (16a, b) eines Batteriemanagementsystems (14) platziert und mit der Leiterplatte (16a, b) verbunden wird und das Verbindungsbauteil (20a, b) mit einem Zellverbindungselement (8a, b), das zur elektrischen Kontaktierung einer Vielzahl von Batteriezellen (6) eines Batteriesystems (2) dient, verschweißt wird. Verfahren nach Anspruch 14, dad u rch ge ken nzeich net, dass das Verbindungsbauteil (20a, b) an dem Zellverbindungselement (8a, b) platziert und mit dieser verschweißt wird und das Zellverbindungselement (8a, b) mit dem angeschweißten Verbindungsbauteil (20a, b) an einer Leiterplatte (16a, b) eines Batteriemanagementsystems (14) platziert und das Verbindungsbauteil (20a, b) über einen Pressfit mit der Leiterplatte (16a, b) verbunden wird. 12. cell contacting system according to one of the preceding claims, dad u rch ge ken nzeich net that the connecting component (20b) is designed as a bi-metal component. Cell contacting system according to Claim 12, characterized in that a boundary layer between the two metals runs within a compensating element (34b) between a head part (24b) and a foot part (26b) of the connecting component (20b). Method for producing a cell contacting system (22), in which a connecting component (20a, b) in the form of a metallic stamped part is placed on a printed circuit board (16a, b) of a battery management system (14) and connected to the printed circuit board (16a, b) and that Connecting component (20a, b) is welded to a cell connecting element (8a, b) which is used for electrically contacting a multiplicity of battery cells (6) of a battery system (2). Method according to Claim 14, characterized in that the connection component (20a, b) is placed on the cell connection element (8a, b) and welded to it and the cell connection element (8a, b) is welded to the connection component (20a, b) placed on a printed circuit board (16a, b) of a battery management system (14) and the connecting component (20a, b) is connected to the printed circuit board (16a, b) via a press fit.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206943A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Technical Materials Inc. Methods for creating side-by-side metallic bonds between different materials using solid-phase bonding and the products produced thereby
EP2393144A1 (en) * 2009-02-02 2011-12-07 GS Yuasa International Ltd. Conductor for connecting terminals, assembled battery, and method for producing assembled battery
DE112014006057T5 (en) * 2013-12-25 2016-09-15 Yazaki Corporation Electric wire connection structure
US20180026250A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Ford Global Technologies, Llc Flexible multi-layered bus bar
US20180269445A1 (en) * 2016-03-02 2018-09-20 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery module

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2658034A1 (en) 2012-04-27 2013-10-30 Magna E-Car Systems GmbH & Co OG Tension calliper element, cell monitoring unit, battery unit and method for producing same
US10044018B2 (en) 2013-09-06 2018-08-07 Johnson Controls Technology Company Battery module lid assembly system and method of making the same
DE102020005235B4 (en) 2020-08-27 2023-08-24 Diehl Advanced Mobility GmbH Electronic component for a cell contacting system
CN213280234U (en) 2020-09-25 2021-05-25 蜂巢能源科技有限公司 PCB sampling slave plate and bus bar assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2393144A1 (en) * 2009-02-02 2011-12-07 GS Yuasa International Ltd. Conductor for connecting terminals, assembled battery, and method for producing assembled battery
US20110206943A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Technical Materials Inc. Methods for creating side-by-side metallic bonds between different materials using solid-phase bonding and the products produced thereby
DE112014006057T5 (en) * 2013-12-25 2016-09-15 Yazaki Corporation Electric wire connection structure
US20180269445A1 (en) * 2016-03-02 2018-09-20 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Battery module
US20180026250A1 (en) * 2016-07-21 2018-01-25 Ford Global Technologies, Llc Flexible multi-layered bus bar

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