AT524120A4

AT524120A4 - Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren mehrerer Batteriezellen mit einem Kontaktband

Info

Publication number: AT524120A4
Application number: ATA51100/2020A
Authority: AT
Inventors: Wagner Rafael
Original assignee: Kreisel Electric Gmbh & Co Kg
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-03-15
Also published as: AT524120B1; WO2022126155A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren mehrerer Batteriezellen (1) mit einem Kontaktband (2) beschrieben. Um sowohl eine konstruktiv einfache und gleichzeitig sichere Kontaktierung von Batteriezellen (1) zu ermöglichen, die einen Toleranzausgleich erlaubt und den erforderlichen Bauraum insbesondere in Längsrichtung der Batteriezellen (1) reduziert, wird vorgeschlagen, dass sich das Kontaktband (2) unter Ausbildung von Kontaktfassungen (3) zur mantelseitigen Kontaktierung der Batteriezellen (1) selbst kreuzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren

mehrerer Batteriezellen mit einem Kontaktband.

Zur Erhöhung der Kapazität eines Batteriemoduls ist es bekannt, die Batteriezellen des Batteriemoduls parallel zu Kontaktieren. Dies erfolgt üblicherweise (DE102007063177A1) durch starre Kontakte, die die gleichsinnigen Pole der Batteriezellen an ihren Endabschnitten miteinander verbinden. Eine solche starre Verbindung bringt allerdings den Nachteil mit sich, dass es gerade bei einer zusätzlichen Lagerung der Batteriezellen innerhalb des Batteriemoduls zu einer Kräfteüberbestimmung kommen kann, wodurch sich nicht nur eine erhöhte mechanische Belastung im Bereich der Kontaktstellen ergibt, sondern auch die Gefahr von Leckagen eines gegenüber den Batteriezellenmäntel abgedichteten

Kühlsystems besteht.

Zum Toleranzausgleich ist es aus der EP2823523B1 bekannt, fest mit den Batteriezellbolen verbundene Kontaktstellen über ein flexibles Kontaktband miteinander zu verbinden. Abgesehen davon, dass die Verbindung zwischen den Kontaktstellen und den Batteriezellpolen konstruktiv aufwendig ist, erfordert diese Verbindungsart einen entsprechenden Bauraum zwischen Batteriemodulen, sodass

ein erhöhter Platzbedarf gegeben ist.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren der eingangs geschilderten Art vorzuschlagen, die sowohl eine konstruktiv einfache und gleichzeitig sichere Kontaktierung von Batteriezellen ermöglicht, die einen Toleranzausgleich erlaubt und den erforderlichen Bauraum

insbesondere in Längsrichtung der Batteriezellen reduziert.

Flächen den Batteriezellenmantel kontaktiert.

Besonders stabile Kontaktfassungen bildet das Kontaktband aus, wenn sich dieses wenigstens zweimal selbst kreuzt. Auf diese Weise können zwei oder mehr jeweils eine Batteriezelle umschließende Kontaktfassungen gebildet werden. Demnach ist es vorteilhaft, wenn die Anzahl der Kreuzungspunkte gleich der Anzahl an paralle!|

Zu kontaktierenden Batteriezellen ist.

Um einen einfachen und reproduzierbaren Fertigungsprozess beim parallelen Kontaktieren zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass an den Kreuzungspunkten des Kontaktbandes Rastverbindungen vorgesehen sind. Auf diese Weise kann das Kontaktband vor der Assemblierung auf die Batteriezellen vorgeformt und die so entstandenen Kontaktfassungen durch die Rastverbindungen in ihrer Position gehalten werden. Anschließend kann das vorgeformte Kontaktband auf die

Batteriezellen aufgeschoben werden, wobei je eine Kontaktfassung eine

unbeabsichtigtes Lösen beim Assemblieren verhindert werden kann.

Konstruktiv besonders günstige Bedingungen der Rastverbindung ergeben sich dabei, wenn die sich an den Kreuzungspunkten querenden Kontaktbandabschnitte je einen Rastverbinder aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die zur Ausbildung einer Rastverbindung vorgesehenen Rastverbinder an den bezüglich einer Kontaktbandlängsachse gegenüberliegenden Seiten des Kontaktbandes angeordnet sind. Rastverbinder können beispielsweise Einschnitte im Kontaktband sein, wodurch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine konstante Höhe aufweisen

kann.

Damit eine Beschädigung der Batteriezellen beim Assemblieren des Kontaktbandes verhindert werden kann, jedoch dennoch ein ausreichend sicherer Kontakt zwischen Batteriezellen und Kontaktband ermöglicht wird, wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen zwei Rastverbindern entlang des Kontaktbandes wenigstens das 1,01-fache, vorzugsweise das 1,01- bis 1,05-fache, insbesondere das 1,032- bis 1,0335-fache des Umfangs der Batteriezelle beträgt. Bei diesen geometrischen Bedingungen reicht die Eigenspannung des Kontaktbandes aus, um genügend Kraft zum ordnungsgemäßen Kontaktieren auf die Batteriezelle auszuüben. Durch Verformen der vorgespannten Kontaktfassungen kann jedoch der Krafteintrag beim Aufschieben des Kontaktbandes auf die Batteriezelle ausreichend gering gehalten werden, sodass es zu keiner Beschädigung der Oberfläche der Batteriezellen

kommt.

Grundsätzlich sinkt der unerwünschte Kontaktwiderstand mit steigender Normalkraft

auf den Kontakt, sodass eine ausreichend hohe durch das Kontaktband auf die

Randbereichen des Kontaktbandes vermieden wird.

Um bei einer gruppenweisen Parallelisierung der Batteriezellen eines Batteriemoduls eine höhere Spannungsfestigkeit zwischen einzelnen Gruppen zu erreichen, empfiehlt es sich in einer besonders kompakten Ausgestaltungform der Vorrichtung, dass auf der der Batteriezelle abgewandten Seite des Kontaktbandes ein Isolationsrahmen vorgesehen ist. Dadurch wird die Kriechstromfestigkeit der Vorrichtung erhöht, sodass mehrere Gruppen von Batteriezellen eng nebeneinander angeordnet werden können. Der Isolationsrahmen kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein, was einen robusten Schutz des Kontaktbandes bietet, ohne die Masse der Vorrichtung wesentlich zu erhöhen. Der Isolationsrahmen ist vorzugsweise an die Konturen der miteinander parallel kontaktierten Batteriezellen angepasst, sodass mehrere Batteriemodule platzsparend nebeneinander

angeordnet werden können.

Für einen sicheren Halt des Kontaktbandes im Isolationsrahmen kann dieser wenigstens abschnittsweise Anschlagsbegrenzungen für das Kontaktband aufweisen. Die Anschlagsbegrenzungen können das Kontaktband quer zur

Längsrichtung des Kontaktbandes begrenzen.

Vorrichtung vor unerwünschten Verdrehungen schützt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es

zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen mit zwei eingesetzten Batteriezellen,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in größerem Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-IIl der Fig. 2 in größerem Maßstab,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2 in größerem Maßstab und

Fig. 5 eine Abwicklung des Kontaktbandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren von Batteriezellen 1 weist, wie insbesondere aus den Figs. 1 und 2 zu entnehmen ist, ein Kontaktband 2 zum Kontaktieren der Batteriezellen 1 auf. Damit die Batteriezellen 1 sicher miteinander kontaktiert werden können, ohne dabei eine übermäßig große Bauhöhe von Batteriemodulen zu bedingen, kreuzt sich das Kontaktband 2 unter Ausbildung von Kontaktfassungen 3 zur mantelseitigen Kontaktierung der Batteriezellen 1 selbst. Auf diese Weise bleiben die Batteriezellenendabschnitte 4 frei zugänglich, was den Einsatz von etwaigen anderen Vorrichtungen, beispielsweise Mess- oder Schutzvorrichtungen, konstruktiv erleichtert. Durch das Kreuzen des Kontaktbandes 2 kann dennoch ausreichend Kraft auf die Batteriezellen 1 ausgeübt werden, um

eine sichere und kompakte Kontaktierung zu gewähren. Ein weiterer Vorteil liegt

keinen Einfluss auf die erfindungsgemäße Kontaktierung haben.

Damit die Kontaktfassungen 3 für jede Batteriezelle gleiche Kontaktbedingungen ermöglichen, kann sich das Kontaktband 2 wenigstens zweimal selbst kreuzen. Dadurch entstehen zwei Kontaktfassungen 3, wobei jede Kontaktfassung 3 jeweils eine Batteriezelle 1 umschließt. Grundsätzlich empfiehlt es sich, dass die Anzahl an Kreuzungspunkten 5 des Kontaktbandes 2 gleich der Anzahl an Batteriezellen 1 ist. Die Vorrichtung kann demnach auch zum Kontaktieren von mehr als zwei

Batteriezellen 1 eingesetzt werden.

Wie insbesondere in den Figs. 4 und 5 offenbart wird, können an den Kreuzungspunkten 5 des Kontaktbandes 2 Rastverbindungen 6 vorgesehen sein, welche ein Vorformen der Kontaktfassungen 3 ermöglichen. Das Kontaktband 2 kann demnach zur Ausbildung der Kontaktfassungen 3 vorgeformt werden und mithilfe der Rastverbindungen 6 in dieser vorgeformten Form gehalten werden, bevor das Kontaktband 2 zum Kontaktieren der Batteriezellen 1 auf diese

aufgeschoben wird.

Besonders günstige konstruktive Bedingungen ergeben sich, wenn die sich an den Kreuzungspunkten 5 querenden Kontaktbandabschnitte 7 je einen Rastverbinder 8 aufweisen, wobei die Rastverbinder 8 gemeinsam die Rastverbindung 6 ausbilden. Wie in der Fig. 5 gezeigt, können die Rastverbinder 8 durch an bezüglich einer Kontaktbandlängsachse gegenüberliegenden Seiten des Kontaktbandes 2

angeordnete Einschnitte gebildet sein.

Fig. 5 zeigt das Kontaktband 2 in abgewickelter Form. Besonders günstige Kontaktund Assemblierbedingungen ergeben sich, wenn der Abstand 9 zwischen zwei Rastverbindern 8 das 1,03- bis 1,04-fache des Umfangs der Batteriezelle 1 beträgt, da hierdurch ausreichend Kraft vom gekreuzten Kontaktband 2 auf den Mantel der Batteriezelle 1 ausgeübt werden kann und dennoch die Kontaktfassung genügend Platz bietet, um auf die Batteriezelle aufgeschoben werden zu können, ohne diese

zu beschädigen. Der Abstand 9 bezieht sich dabei auf den Abstand zwischen zwei

Rastverbindern 8 einen abweichenden Abstand 9a, 9b aufweisen.

Zur Verringerung des Kontaktwiderstandes und der Beschädigungswahrscheinlichkeit beim Assemblieren der Vorrichtung kann das Kontaktband 2 ovoide Vorsprünge 10 an dessen batteriezellenseitigen Fläche aufweisen, wie dies beispielsweise der Fig. 3 zu entnehmen ist. Die ovoiden Vorsprünge können vorzugsweise im assemblierten Zustand der Vorrichtung in gleichmäßigen Abständen umfangseitig um die Batteriezelle 2 angeordnet sein (Figs. 1 und 2).

Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Kontaktband 2 von einem Isolationsrahmen 11 umrahmt sein kann, wodurch einerseits die Stabilität der Vorrichtung erhöht wird und andererseits ein kompaktes Anordnen mehrerer Vorrichtungen nebeneinander ermöglicht wird, ohne der Gefahr eines Kurzschlusses zwischen unterschiedlichen

Kontaktbändern 2 ausgesetzt zu sein.

Der Isolationsrahmen 11 kann Anschlagsbegrenzungen 12 aufweisen, welche das Kontaktband 2 quer zu seiner Längsrichtung begrenzen und somit einen sicheren

Sitz des Kontaktbandes 2 im Isolationsrahmen 11 ermöglichen (Figs. 1 bis 4).

Eine besondere Unterstützung kann für die Rastverbindungen 6 zwischen zwei Batteriezellen 1 vorgesehen sein. Damit in diesem Bereich etwaige Verstärkungsrippen eingreifen können, ohne dabei die Dicke der Vorrichtung zu erhöhen, kann das Kontaktband 2 im Bereich dieser Rastverbindungen 6 eine

geringere Breite aufweisen, als im restlichen Bereich des Kontaktbandes 2.

Wie den Fig. 1, 2 und 5 zu entnehmen ist, kann das Kontaktband 2

endabschnittseitig einen Anschluss 13 für etwaige Verbraucher aufweisen.

Claims

(43543) IV

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren mehrerer Batteriezellen (1) mit einem Kontaktband (2), dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kontaktband (2) unter Ausbildung von Kontaktfassungen (3) zur mantelseitigen Kontaktierung der

Batteriezellen (1) selbst kreuzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das

Kontaktband (2) wenigstens zweimal selbst kreuzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kreuzungspunkten (5) des Kontaktbandes (2) Rastverbindungen (6) vorgesehen

sind.

4. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sich an den Kreuzungspunkten (5) querenden Kontaktbandabschnitte (7) je

einen Rastverbinder (8) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (9) zwischen zwei Rastverbindern (8) entlang des Kontaktbandes (2) das 1,01- bis

1,05-fache des Umfangs der Batteriezelle (1) beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die batteriezellenseitige Fläche des Kontaktbands (2) ovoide Vorsprünge (10)

aufweist.

Isolationsrahmen (11) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationsrahmen (11) wenigstens abschnittsweise Anschlagsbegrenzungen (12) für das Kontaktband (2) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktband (2) im Bereich der Rastverbindung (6) eine geringere Breite

aufweist, als im restlichen Bereich des Kontaktbandes (2).