AT524120A4 - Device for connecting several battery cells in parallel with a contact strip - Google Patents
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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.A device for parallel contacting of several battery cells (1) with a contact strip (2) is described. In order to enable both a constructively simple and at the same time secure contacting of battery cells (1), which allows tolerance compensation and reduces the required installation space, in particular in the longitudinal direction of the battery cells (1), it is proposed that the contact strip (2) form contact sockets ( 3) crosses itself for contacting the battery cells (1) on the shell side.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum parallelen Kontaktieren The invention relates to a device for parallel contacting
mehrerer Batteriezellen mit einem Kontaktband. several battery cells with a contact strip.
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 In order to increase the capacity of a battery module, it is known to make contact with the battery cells of the battery module in parallel. This is usually done (DE102007063177A1) by rigid contacts that connect the same-sense poles of the battery cells to one another at their end sections. However, such a rigid connection has the disadvantage that forces can be overdetermined, especially if the battery cells are additionally mounted within the battery module, which not only results in increased mechanical stress in the area of the contact points, but also the risk of leakage sealed against the battery cell casings
Kühlsystems besteht. cooling system exists.
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 To compensate for tolerances, it is known from EP2823523B1 to connect contact points that are permanently connected to the battery cell bolts to one another via a flexible contact strip. Apart from the fact that the connection between the contact points and the battery cell poles is structurally complex, this type of connection requires a corresponding amount of space between battery modules, so that
ein erhöhter Platzbedarf gegeben ist. there is an increased need for space.
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 The invention is therefore based on the object of proposing a device for parallel contacting of the type described at the outset, which enables both structurally simple and at the same time reliable contacting of battery cells, which allows tolerance compensation and the required installation space
insbesondere in Längsrichtung der Batteriezellen reduziert. reduced especially in the longitudinal direction of the battery cells.
Flächen den Batteriezellenmantel kontaktiert. Surfaces contacted the battery cell shell.
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!| The contact strip forms particularly stable contact sockets if it crosses itself at least twice. In this way, two or more contact sockets each enclosing a battery cell can be formed. Accordingly, it is advantageous if the number of crossing points is equal to the number of parallel!|
Zu kontaktierenden Batteriezellen ist. Battery cells to be contacted is.
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 In order to enable a simple and reproducible manufacturing process for parallel contacting, it is proposed that snap-in connections be provided at the crossing points of the contact strip. In this way, the contact strip can be preformed before assembly on the battery cells and the contact sockets created in this way can be held in their position by the snap-in connections. Then the preformed contact strip on the
Batteriezellen aufgeschoben werden, wobei je eine Kontaktfassung eine Battery cells are postponed, each with a contact socket
unbeabsichtigtes Lösen beim Assemblieren verhindert werden kann. unintentional loosening during assembly can be prevented.
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 Structurally particularly favorable conditions for the snap-in connection result if the contact strip sections crossing at the crossing points each have a snap-in connector. This can be achieved in that the snap-in connectors provided for forming a snap-in connection are arranged on the opposite sides of the contact strip with respect to a contact strip longitudinal axis. Snap-in connectors can, for example, be incisions in the contact band, as a result of which the device according to the invention has a constant height
kann. can.
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 So that damage to the battery cells can be prevented when assembling the contact strip, but still enables sufficiently secure contact between the battery cells and the contact strip, it is proposed that the distance between two snap-in connectors along the contact strip be at least 1.01 times, preferably 1. 01 to 1.05 times, in particular 1.032 to 1.0335 times the circumference of the battery cell. With these geometric conditions, the internal stress of the contact strip is sufficient to exert enough force on the battery cell for proper contact. However, by deforming the prestressed contact mounts, the force input when the contact strip is pushed onto the battery cell can be kept sufficiently low so that the surface of the battery cells is not damaged
kommt. comes.
Grundsätzlich sinkt der unerwünschte Kontaktwiderstand mit steigender Normalkraft Basically, the undesired contact resistance decreases with increasing normal force
auf den Kontakt, sodass eine ausreichend hohe durch das Kontaktband auf die on the contact, so that a sufficiently high through the contact band on the
Randbereichen des Kontaktbandes vermieden wird. Edge areas of the contact strip is avoided.
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 In order to achieve a higher dielectric strength between individual groups when the battery cells of a battery module are connected in parallel in groups, it is recommended in a particularly compact embodiment of the device that an insulating frame is provided on the side of the contact strip facing away from the battery cell. This increases the tracking resistance of the device, so that several groups of battery cells can be arranged closely next to one another. The insulating frame can be made of plastic, for example, which offers robust protection of the contact strip without significantly increasing the mass of the device. The insulating frame is preferably adapted to the contours of the battery cells that are contacted in parallel with one another, so that several battery modules are next to one another in a space-saving manner
angeordnet werden können. can be arranged.
Für einen sicheren Halt des Kontaktbandes im Isolationsrahmen kann dieser wenigstens abschnittsweise Anschlagsbegrenzungen für das Kontaktband aufweisen. Die Anschlagsbegrenzungen können das Kontaktband quer zur For a secure hold of the contact strip in the insulation frame, the latter can have limit stops for the contact strip at least in sections. The stop limits can cross the contact band
Längsrichtung des Kontaktbandes begrenzen. Limit the longitudinal direction of the contact strip.
Vorrichtung vor unerwünschten Verdrehungen schützt. Device protects against unwanted twisting.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es In the drawing, the subject of the invention is shown as an example. It
zeigen demonstrate
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung zweier erfindungsgemäßer Vorrichtungen mit zwei eingesetzten Batteriezellen, 1 shows a perspective view of two devices according to the invention with two battery cells inserted,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in größerem Maßstab, 2 shows a larger-scale perspective view of a device according to the invention,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie Ill-IIl der Fig. 2 in größerem Maßstab, Fig. 3 shows a larger-scale section along the line III-IIl of Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2 in größerem Maßstab und Figure 4 shows a larger-scale section along the line IV-IV of Figure 2 and
Fig. 5 eine Abwicklung des Kontaktbandes der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 5 shows a development of the contact strip of the device according to the invention.
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 A device for parallel contacting of battery cells 1 has, as can be seen in particular from FIGS. 1 and 2, a contact strip 2 for contacting the battery cells 1. So that the battery cells 1 can be securely contacted with one another without requiring an excessively large overall height of battery modules, the contact strip 2 crosses itself to form contact sockets 3 for contacting the battery cells 1 on the shell side. In this way, the battery cell end sections 4 remain freely accessible, which structurally facilitates the use of any other devices, such as measuring or protection devices. By crossing the contact strip 2, sufficient force can still be exerted on the battery cells 1 to
eine sichere und kompakte Kontaktierung zu gewähren. Ein weiterer Vorteil liegt to ensure safe and compact contacting. Another benefit lies
keinen Einfluss auf die erfindungsgemäße Kontaktierung haben. have no influence on the contacting of the invention.
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 So that the contact sockets 3 allow the same contact conditions for each battery cell, the contact strip 2 can cross itself at least twice. This creates two contact sockets 3, each contact socket 3 enclosing a battery cell 1 in each case. Basically it is recommended that the number of crossing points 5 of the contact strip 2 is equal to the number of battery cells 1 . The device can therefore also be used to contact more than two
Batteriezellen 1 eingesetzt werden. Battery cells 1 are used.
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 As particularly shown in Figs. 4 and 5, latching connections 6 can be provided at the crossing points 5 of the contact strip 2, which allow the contact sockets 3 to be preformed. The contact strip 2 can therefore be preformed to form the contact sockets 3 and can be held in this preformed shape with the aid of the latching connections 6 before the contact strip 2 is placed on the battery cells 1 for contacting them
aufgeschoben wird. is postponed.
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 Particularly favorable structural conditions result when the contact strip sections 7 crossing one another at the crossing points 5 each have a snap-in connector 8 , the snap-in connectors 8 together forming the snap-in connection 6 . As shown in Fig. 5, the latching connectors 8 can be connected by means of opposite sides of the contact strip 2 with respect to a contact strip longitudinal axis
angeordnete Einschnitte gebildet sein. arranged incisions can be formed.
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 5 shows the contact strip 2 in developed form. Particularly favorable contact and assembly conditions result when the distance 9 between two snap-in connectors 8 is 1.03 to 1.04 times the circumference of the battery cell 1, since this allows sufficient force to be exerted by the crossed contact strip 2 on the casing of the battery cell 1 and yet the contact socket offers enough space to be pushed onto the battery cell without this
zu beschädigen. Der Abstand 9 bezieht sich dabei auf den Abstand zwischen zwei to damage. The distance 9 refers to the distance between two
Rastverbindern 8 einen abweichenden Abstand 9a, 9b aufweisen. Snap connectors 8 have a different distance 9a, 9b.
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). In order to reduce the contact resistance and the probability of damage when assembling the device, the contact strip 2 can have ovoid projections 10 on its battery cell-side surface, as can be seen, for example, in FIG. 3 . In the assembled state of the device, the ovoid projections can preferably be arranged at regular intervals around the circumference of the battery cell 2 (FIGS. 1 and 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 From Fig. 2 it can be seen that the contact strip 2 can be framed by an insulating frame 11, which on the one hand increases the stability of the device and on the other hand enables a compact arrangement of several devices next to one another without the risk of a short circuit between different ones
Kontaktbändern 2 ausgesetzt zu sein. To be exposed to contact strips 2.
Der Isolationsrahmen 11 kann Anschlagsbegrenzungen 12 aufweisen, welche das Kontaktband 2 quer zu seiner Längsrichtung begrenzen und somit einen sicheren The insulating frame 11 can have limit stops 12, which limit the contact strip 2 transversely to its longitudinal direction and thus provide a secure
Sitz des Kontaktbandes 2 im Isolationsrahmen 11 ermöglichen (Figs. 1 bis 4). Allow seat of the contact strip 2 in the insulating frame 11 (Figs. 1 to 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 A special support can be provided for the latching connections 6 between two battery cells 1 . So that any reinforcing ribs can engage in this area without increasing the thickness of the device, the contact strip 2 in the area of these snap-in connections 6 can have a
geringere Breite aufweisen, als im restlichen Bereich des Kontaktbandes 2. have a smaller width than in the remaining area of the contact strip 2.
Wie den Fig. 1, 2 und 5 zu entnehmen ist, kann das Kontaktband 2 As can be seen from Figs. 1, 2 and 5, the contact strip 2
endabschnittseitig einen Anschluss 13 für etwaige Verbraucher aufweisen. end portion side have a connection 13 for any consumers.
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| PC | Change of the owner |
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