WO2024251868A1

WO2024251868A1 - Rechargeable battery pack

Info

Publication number: WO2024251868A1
Application number: PCT/EP2024/065579
Authority: WO
Inventors: Peter Pochert; Tamas ZELENA; Johannes FLOHE; Lisa Bayer; Bernd FREUDENMANN; Tobias Thiel; Tamas TARI; Enno Lorenz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2023-06-09
Filing date: 2024-06-06
Publication date: 2024-12-12
Anticipated expiration: 2025-12-09
Also published as: DE102023205391A1

Abstract

The invention relates to a rechargeable battery pack, in particular an interchangeable rechargeable battery pack, having a housing in which at least two rechargeable cells are accommodated, wherein the rechargeable cells are electrically connected in series and parallel via at least one cell connector in the form of a metal sheet, having a fuse unit for interrupting the current flow, wherein the fuse unit has at least one parallel fuse element which is arranged between two rechargeable cells that are connected together in parallel, wherein the parallel fuse element has at least one safety fuse. The invention proposes that the fuse unit have at least one series fuse element which is arranged in a series current path and has at least one safety fuse.

Description

Beschreibung Description

Titel title

Akku pack battery pack

Stand der Technik State of the art

In der DE 10 2017 208 834 A1 ist ein Ableiterelement mit einer Schmelzsicherung beschrieben. DE 10 2017 208 834 A1 describes a surge arrester element with a fuse.

Offenbarung der Erfindung disclosure of the invention

Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Wechselakkupack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest zwei Akkuzellen aufgenommen sind, wobei die Akkuzellen über zumindest einen blechförmigen Zellverbinder seriell und parallel elektrisch verbunden sind, mit einer Sicherungseinheit zur Unterbrechung des Stromflusses, wobei die Sicherungseinheit zumindest ein paralleles Sicherungselement aufweist, das zwischen zwei parallel miteinander verbundenen Akkuzellen angeordnet ist, wobei das parallele Sicherungselement zumindest eine Schmelzsicherung aufweist Es wird vorgeschlagen, dass die Sicherungseinheit zumindest ein serielles Sicherungselement aufweist, welches in einem seriellen Strompfad angeordnet ist und zumindest eine Schmelzsicherung aufweist Vorteilhaft kann dadurch ein besonders guter Schutz des Akkupacks bei einem Schaden oder Defekt realisiert werden. The invention relates to a battery pack, in particular a removable battery pack, with a housing in which at least two battery cells are accommodated, wherein the battery cells are electrically connected in series and in parallel via at least one sheet-metal cell connector, with a fuse unit for interrupting the flow of current, wherein the fuse unit has at least one parallel fuse element which is arranged between two battery cells connected in parallel, wherein the parallel fuse element has at least one fuse. It is proposed that the fuse unit has at least one serial fuse element which is arranged in a serial current path and has at least one fuse. This advantageously enables particularly good protection of the battery pack in the event of damage or a defect to be realized.

Der Akkupack ist insbesondere Teil eines Systems, welches sich aus dem Akkupack und einem Verbraucher zusammensetzt, wobei der Verbraucher während des Betriebs über den Akkupack mit Energie versorgt wird. Der Akkupack kann beispielsweise als ein Handwerkzeugmaschinenakkupack oder als ein Elektrofahrradakkupack ausgebildet sein. Der Akkupack ist insbesondere als ein Wechselakkupack ausgebildet, der bevorzugt werkzeuglos lösbar mit dem Verbraucher ausgebildet ist. Alternativ ist ebenso denkbar, dass der Akkupack fest im Gehäuse des Verbrauchers angebracht beziehungsweise integriert ist Der Akkupack ist insbesondere verbindbar mit einer Ladevorrichtung zum Aufladen des Akkupacks ausgebildet Alternativ oder zusätzlich kann der Akkupack auch derart ausgebildet sein, dass er im mit dem Verbraucher verbundenen Zustand aufladbar ist The battery pack is in particular part of a system which is composed of the battery pack and a consumer, whereby the consumer is supplied with energy via the battery pack during operation. The battery pack can be designed, for example, as a hand tool battery pack or as an electric bicycle battery pack. The battery pack is in particular designed as a removable battery pack which is preferably designed to be detachable from the consumer without tools. Alternatively, It is conceivable that the battery pack is firmly attached or integrated into the housing of the consumer. The battery pack is designed in particular to be connectable to a charging device for charging the battery pack. Alternatively or additionally, the battery pack can also be designed in such a way that it can be charged when connected to the consumer.

Der Verbraucher kann insbesondere als ein Gartengerät, wie beispielsweise ein Rasenmäher oder eine Heckenschere, als ein Haushaltsgerät, wie beispielsweise ein elektrischer Fensterreiniger oder Handstaubsauger, als eine Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Winkelschleifer, ein Schrauber, eine Bohrmaschine, ein Bohrhammer, etc., als ein elektrisches Fortbewegungsmittel, wie beispielsweise ein Elektrofahrrad in Form eines Pedelecs oder eines E-Bikes, als ein eScooter oder als ein Messwerkzeug, wie beispielsweise ein Laserentfernungsmessgerät, ausgebildet sein. Des Weiteren ist auch denkbar, dass der Verbraucher als ein anderes insbesondere tragbares Gerät ausgebildet ist, wie beispielsweise eine Baustellenbeleuchtung, ein Absauggerät oder ein Baustellenradio. The consumer can be designed in particular as a garden tool, such as a lawnmower or hedge trimmer, as a household appliance, such as an electric window cleaner or handheld vacuum cleaner, as a hand tool, such as an angle grinder, a screwdriver, a drill, a hammer drill, etc., as an electric means of transport, such as an electric bicycle in the form of a pedelec or an e-bike, as an eScooter or as a measuring tool, such as a laser distance measuring device. Furthermore, it is also conceivable that the consumer is designed as another, in particular portable, device, such as construction site lighting, a suction device or a construction site radio.

Der Akkupack weist ein Gehäuse auf, in welchem die Akkuzellen aufgenommen sind. Das Gehäuse des Akkupacks ist vorzugsweise als ein Außengehäuse ausgebildet. Der Akkupack, insbesondere das Gehäuse des Akkupacks, kann über eine mechanische Schnittstelle lösbar mit dem Verbraucher und/oder einer Ladevorrichtung verbindbar oder fest verbunden ausgebildet sein. Das Gehäuse des Akkupacks kann ein oder mehrere Gehäuseteile aufweisen. Das Gehäuse weist zumindest ein Gehäuseteil auf, das als ein Außengehäuseteil ausgebildet ist. Das Außengehäuseteil grenzt dabei den Akkupack nach außen ab und kann von einem Benutzer berührt werden. Zudem kann das Gehäuse zumindest ein Innengehäuseteil aufweisen, dass vollständig von dem zumindest einen Gehäuseteil umschlossen wird. The battery pack has a housing in which the battery cells are accommodated. The housing of the battery pack is preferably designed as an outer housing. The battery pack, in particular the housing of the battery pack, can be detachably connected to the consumer and/or a charging device via a mechanical interface or can be permanently connected. The housing of the battery pack can have one or more housing parts. The housing has at least one housing part that is designed as an outer housing part. The outer housing part delimits the battery pack from the outside and can be touched by a user. In addition, the housing can have at least one inner housing part that is completely enclosed by the at least one housing part.

Der Akkupack weist zur Aufnahme der Akkuzellen vorzugsweise einen Zellenhalter auf. Der Zellenhalter des Akkupacks ist insbesondere als ein Gehäuseteil ausgebildet, vorzugsweise als ein Innengehäuseteil. Es ist allerdings ebenso denkbar, dass der Zellenhalter teilweise oder vollständig als ein Außengehäuseteil ausgebildet ist. Das Gehäuse des Akkupacks kann einen oder mehrere Zellenhalter aufweisen. Die Gehäuseteile, insbesondere die Zellenhalter, sind miteinander kraft-, form- und/oder stoffschlüs- sig verbunden. Der Zellenhalter kann auch hülsenförmige Einsätze aufweisen, die wiederum der Schutzeinheit zugeordnet sind und zumindest ein Verstärkungselement und/oder ein Schwächungselement aufweisen. Der Zellenhalter ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, ausgebildet. Der Zellenhalter ist bevorzugt aus einem temperaturbeständigen Kunststoff, bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff, ausgebildet. Alternativ ist ebenso denkbar, dass der Zellenhalter aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist. Der Zellenhalter ist insbesondere einteilig oder einstückig ausgebildet. Es sind auch noch weitere Werkstoffe, zum Beispiel Keramik denkbar. Unter einstückig soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere ein Bauteil verstanden werden, welches aus einem Stück ausgebildet und nicht aus mehreren Bauteilen, die stoffschlüssig und/oder kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind, ausgebildet ist. Ein einstückiges Bauteil besteht demnach aus einem einzigen Material. Unter einteilig soll im Zusammenhang dieser Anmeldung mehrere Bauteile, die stoffschlüssig, beispielsweise über ein 2K Spritzguss oder einen Stoffschluss, miteinander verbunden sind, verstanden werden. Eine einteilige Komponente kann somit aus einem oder mehreren Materialien bestehen. Alternativ ist auch denkbar, dass der Zellenhalter mehrteilig ausgebildet ist, wobei die unterschiedlichen Teile kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind. Der Akkupack kann einen oder mehrere Zellenhalter, die nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind, aufweisen. The battery pack preferably has a cell holder to hold the battery cells. The cell holder of the battery pack is designed in particular as a housing part, preferably as an inner housing part. However, it is also conceivable that the cell holder is designed partially or completely as an outer housing part. The housing of the battery pack can have one or more cell holders. The housing parts, in particular the cell holders, are connected to one another in a force-, form- and/or material-locking manner. sig connected. The cell holder can also have sleeve-shaped inserts, which in turn are assigned to the protective unit and have at least one reinforcing element and/or a weakening element. The cell holder is preferably made of a plastic, in particular a thermoplastic. The cell holder is preferably made of a temperature-resistant plastic, preferably a fiber-reinforced plastic. Alternatively, it is also conceivable for the cell holder to be made of a metallic material. The cell holder is in particular one-piece or integrally formed. Other materials, for example ceramic, are also conceivable. In the context of this application, one-piece is to be understood in particular as a component which is made of one piece and not from several components which are connected to one another in a material-locking and/or force-locking and/or form-locking manner. A one-piece component therefore consists of a single material. In the context of this application, one-piece is to be understood as several components which are connected to one another in a material-locking manner, for example via a 2K injection molding or a material bond. A one-piece component can therefore consist of one or more materials. Alternatively, it is also conceivable that the cell holder is made up of several parts, with the different parts being connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner. The battery pack can have one or more cell holders that are arranged next to one another and/or one behind the other.

Über eine mechanische Schnittstelle ist der Akkupack kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verbraucher verbindbar. Vorteilhaft umfasst die mechanische Schnittstelle zumindest ein Betätigungselement, über das die Verbindung des Akkupacks mit dem Verbraucher und/oder mit der Ladevorrichtung lösbar ist. Das Betätigungselement kann beispielsweise als ein Schloss, ein Knopf, ein Hebel oder als ein Taster ausgebildet sein. Das Betätigungselement kann am Akkupack oder am Verbraucher angeordnet sein. Zudem kann die mechanische Schnittstelle Führungselemente zur Führung des Akkupacks beim Verbindungsprozess und/oder Zentrierelemente zur Zentrierung des Akkupacks beim Verbindungsprozess umfassen. The battery pack can be connected to the consumer in a force-fitting and/or form-fitting manner via a mechanical interface. The mechanical interface advantageously comprises at least one actuating element via which the connection of the battery pack to the consumer and/or to the charging device can be released. The actuating element can be designed, for example, as a lock, a button, a lever or a push-button. The actuating element can be arranged on the battery pack or on the consumer. In addition, the mechanical interface can comprise guide elements for guiding the battery pack during the connection process and/or centering elements for centering the battery pack during the connection process.

Zudem weist der Akkupack zumindest eine elektrische Schnittstelle auf, über die der Akkupack mit dem Verbraucher und/oder mit der Ladevorrichtung elektrisch verbindbar ist. Über die elektrische Verbindung kann der Akkupack beispielsweise geladen und/oder entladen werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass über die elektrische Schnittstelle Informationen von dem Akkupack an den Verbraucher und umgekehrt übermittelbar sind. Die elektrische Schnittstelle ist bevorzugt als eine Kontaktschnittstelle ausgebildet, bei der die elektrische Verbindung über einen physischen Kontakt zumindest zweier leitfähiger Bauteile erfolgt. Die elektrische Schnittstelle umfasst bevorzugt zumindest zwei elektrische Kontaktelemente. Insbesondere ist einer der elektrischen Kontaktelemente als ein Plus-Kontakt und das andere elektrische Kontaktelement als ein Minus- Kontakt ausgebildet. Zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle zumindest einen Zusatzkontakt aufweisen, der dazu ausgebildet ist, zusätzliche Informationen an den Verbraucher und/oder an die Ladevorrichtung zu übertragen. Die Zusatzkontakte können als Signalkontakte, Codierkontakte, Temperaturkontakte, Bus- Kontakte etc. ausgebildet sein. Die elektrischen Kontaktelemente können beispielsweise als federnde Kontaktelemente in Form von Kontakttulpen oder als Flachkontakte in Form von Kontaktklingen ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle ein sekundäres Ladespulenelement zur induktiven Ladung aufweisen. Die mechanische Schnittstelle und die elektrische Schnittstelle können dabei integriert oder getrennt voneinander ausgebildet sein. In addition, the battery pack has at least one electrical interface via which the battery pack can be electrically connected to the consumer and/or to the charging device. The battery pack can be charged and/or discharged via the electrical connection, for example. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the electrical interface, information can be transmitted from the battery pack to the consumer and vice versa. The electrical interface is preferably designed as a contact interface in which the electrical connection is made via a physical contact between at least two conductive components. The electrical interface preferably comprises at least two electrical contact elements. In particular, one of the electrical contact elements is designed as a plus contact and the other electrical contact element as a minus contact. In addition, the electrical interface can have at least one additional contact which is designed to transmit additional information to the consumer and/or to the charging device. The additional contacts can be designed as signal contacts, coding contacts, temperature contacts, bus contacts, etc. The electrical contact elements can be designed, for example, as spring-loaded contact elements in the form of contact tulips or as flat contacts in the form of contact blades. Alternatively or additionally, the electrical interface can have a secondary charging coil element for inductive charging. The mechanical interface and the electrical interface can be integrated or designed separately from one another.

Des Weiteren umfasst der Akkupack vorzugsweise eine Elektronik. Die Elektronik kann beispielsweise eine Leiterplatte, eine Recheneinheit, eine Steuereinheit, einen Transistor, einen Kondensator, und/oder eine Speichereinheit aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist ebenfalls denkbar, dass Informationen von der Elektronik ermittelt werden. Die Elektronik ist zur Steuerung oder Regelung des Akkupacks und/oder des Verbrauchers ausgebildet. Die Elektronik umfasst insbesondere ein BMS (engl. Battery Management System), das zur Überwachung des Akkupacks ausgebildet ist. Das BMS ist insbesondere dazu ausgebildet, eine Überladung und/oder eine Tiefenentladung des Akkupacks zu verhindern. Vorzugsweise ist das BMS zur korrekten Zellsymmetrierung ausgebildet. Die Elektronik kann zudem ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen, beispielsweise einen Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Akkupacks oder einen Bewegungssensor zur Ermittlung von Bewegungen. Die Elektronik kann alternativ oder zusätzlich ein Kodierungselement, wie beispielsweise ein Kodierungswiderstand, aufweisen. Die elektrischen Kontaktelemente der elektrischen Schnittstelle des Akkupacks können auf der Leiterplatte der Elektronik angeordnet oder mit der Leiterplatte verbunden sein. Unter einer Leiterplatte soll im Zusammenhang dieser Anmeldung ein Schaltungsträger verstanden werden, der ein organisches oder anorganisches Substrat, beispielsweise IMS, aufweist. Die Leiterplatte kann als eine starre Leiterplatte oder als eine flexible Leiterplatte ausgebildet sein. Zudem kann es sich bei der Leiterplatte um eine bestückte oder eine unbestückte Leiterplatte handeln. Die Leiterplatte kann eine einzelne Lage aufweisen oder mehrlagig ausgebildet sein. Furthermore, the battery pack preferably comprises electronics. The electronics can, for example, comprise a circuit board, a computing unit, a control unit, a transistor, a capacitor, and/or a memory unit. Additionally or alternatively, it is also conceivable that information is determined by the electronics. The electronics are designed to control or regulate the battery pack and/or the consumer. The electronics in particular comprise a BMS (battery management system) which is designed to monitor the battery pack. The BMS is in particular designed to prevent overcharging and/or deep discharging of the battery pack. The BMS is preferably designed for correct cell symmetrization. The electronics can also comprise one or more sensor elements, for example a temperature sensor for determining the temperature inside the battery pack or a motion sensor for determining movements. The electronics can alternatively or additionally comprise a coding element, such as a coding resistor. The electrical contact elements of the electrical interface of the battery pack can be arranged on the circuit board of the electronics or connected to the circuit board. In the context of this application, a printed circuit board is understood to mean a circuit carrier that has an organic or inorganic substrate, for example IMS. The printed circuit board can be a It can be designed as a rigid circuit board or as a flexible circuit board. The circuit board can also be a populated or unpopulated circuit board. The circuit board can have a single layer or be multi-layered.

Der Zellenhalter kann zumindest eine Einzelzellenaufnahme zur Aufnahme einer einzelnen Akkuzelle und/oder zumindest eine Mehrzellenaufnahme zur Aufnahme mehrerer Akkuzellen aufweisen. Die Aufnahme ist insbesondere derart ausgebildet, dass im mit der Akkuzelle verbundenen Zustand ein Großteil der Außenfläche, insbesondere ein Großteil der Mantelfläche der Akkuzelle, von der Aufnahme umschlossen ist. Insbesondere ist zumindest 25%, vorzugsweise zumindest 50%, bevorzugt zumindest 75%, der Mantelfläche der Akkuzelle von der Aufnahme umschlossen. Vorzugsweise ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass die zumindest eine Akkuzelle an einer Innenfläche der Aufnahme anliegt und durch die Aufnahme fixiert ist. Der Zellenhalter weist zwischen zwei benachbarten Aufnahmen eine Wandung auf, die die Aufnahme räumlich und/oder elektrisch und/oder thermisch voneinander isoliert. The cell holder can have at least one single cell receptacle for accommodating a single battery cell and/or at least one multi-cell receptacle for accommodating multiple battery cells. The receptacle is designed in particular such that, when connected to the battery cell, a large part of the outer surface, in particular a large part of the outer surface of the battery cell, is enclosed by the receptacle. In particular, at least 25%, preferably at least 50%, preferably at least 75%, of the outer surface of the battery cell is enclosed by the receptacle. The receptacle is preferably designed in such a way that the at least one battery cell rests against an inner surface of the receptacle and is fixed by the receptacle. The cell holder has a wall between two adjacent receptacles, which spatially and/or electrically and/or thermally insulates the receptacles from one another.

Die Akkuzelle kann als eine galvanische Zelle ausgebildet sein, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Zellpol an einem Ende und ein weiterer Zellpol an einem gegenüberliegenden Ende zu liegen kommen. Insbesondere weist die Akkuzelle an einem Ende einen positiven Zellpol und an einem gegenüberliegenden Ende einen negativen Zellpol auf. Bevorzugt sind die Akkuzellen als NiCd- oder NiMh-, besonders bevorzugt als lithiumbasierte Akkuzellen bzw. Li-Ion Akkuzellen, ausgebildet. Alternativ ist beispielhaft auch denkbar, dass die Akkuzelle als eine Pouchzelle oder als eine prismatische Zelle ausgebildet ist. Die Akkuspannung des Akkupacks ist in der Regel ein Vielfaches der Spannung einer einzelnen Akkuzelle und ergibt sich aus der Schaltung (parallel oder seriell) der Akkuzellen. Bei gängigen Akkuzellen mit einer Spannung von 3,6 V ergeben sich somit beispielhafte Akkuspannung von 3,6 V, 7,2 V, 10, 8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V, 54 V, 108 V etc. Bevorzugt ist die Akkuzelle als zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Rundzelle ausgebildet, wobei die Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. The battery cell can be designed as a galvanic cell, which has a structure in which a cell pole is located at one end and another cell pole at an opposite end. In particular, the battery cell has a positive cell pole at one end and a negative cell pole at an opposite end. The battery cells are preferably designed as NiCd or NiMh, particularly preferably as lithium-based battery cells or Li-Ion battery cells. Alternatively, it is also conceivable, for example, that the battery cell is designed as a pouch cell or as a prismatic cell. The battery voltage of the battery pack is usually a multiple of the voltage of an individual battery cell and results from the connection (parallel or series) of the battery cells. For common battery cells with a voltage of 3.6 V, this results in exemplary battery voltages of 3.6 V, 7.2 V, 10.8 V, 14.4 V, 18 V, 36 V, 54 V, 108 V, etc. The battery cell is preferably designed as an at least substantially cylindrical round cell, with the cell poles arranged at the ends of the cylinder shape.

Der zumindest eine Zellverbinder ist zur elektrischen Verbindung der Akkuzellen untereinander und insbesondere mit der Elektronik, vorzugsweise mit der Leiterplatte und/oder mit den elektrischen Kontaktelementen, ausgebildet. Der zumindest eine Zellverbinder kann einstückig, einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der zumindest eine Zellverbinder kann kraft- und/oder formschlüssig mit dem Gehäuse des Akkupacks, insbesondere dem Zellenhalter, verbunden sein. Es ist ebenso denkbar, dass der Zellverbinder teilweise oder vollständig von dem Gehäuse, insbesondere dem Zellenhalter, umspritzt ist. Der Zellverbinder ist aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Der Zellverbinder kann beispielsweise aus einem Reinkupfer (Kupfergehalt >95%), einer Kupferlegierung oder einer Nickel-Verbindung, einem Stahl, insbesondere Hilumin, einer Aluminiumlegierung oder Aluminium ausgebildet sein. Die Zellverbinder können an den Stirnseiten oder an der Mantelfläche der Akkuzellen mit diesen stoffschlüssig verbunden sein. Der Zellverbinder kann vollständig oder teilweise blechförmig ausgebildet sein. Beispielhaft ist denkbar, dass der Zellverbinder rohrförmige oder drahtförmige Abschnitt aufweist. The at least one cell connector is designed for electrically connecting the battery cells to one another and in particular to the electronics, preferably to the circuit board and/or to the electrical contact elements. The at least one cell connector can be designed as a single piece, one-piece or multi-piece. The at least a cell connector can be connected to the housing of the battery pack, in particular the cell holder, in a force-fitting and/or form-fitting manner. It is also conceivable that the cell connector is partially or completely overmolded by the housing, in particular the cell holder. The cell connector is made of a metallic material. The cell connector can be made, for example, of pure copper (copper content >95%), a copper alloy or a nickel compound, a steel, in particular hilumin, an aluminum alloy or aluminum. The cell connectors can be materially connected to the battery cells on the end faces or on the outer surface of the battery cells. The cell connector can be completely or partially made of sheet metal. For example, it is conceivable that the cell connector has tubular or wire-shaped sections.

Das parallele Sicherungselement ist insbesondere einstückig mit dem Zellverbinder ausgebildet. Das parallele Sicherungselement ist derart zwischen den parallel miteinander verbundenen Akkuzellen angeordnet, dass die parallel verbundenen Akkuzellen elektrisch über das parallele Sicherungselement verbunden sind. Das parallele Sicherungselement ist somit im parallelen Strompfad zwischen den beiden Akkuzellen angeordnet. The parallel fuse element is in particular formed in one piece with the cell connector. The parallel fuse element is arranged between the battery cells connected in parallel such that the battery cells connected in parallel are electrically connected via the parallel fuse element. The parallel fuse element is thus arranged in the parallel current path between the two battery cells.

Das serielle Sicherungselement ist insbesondere einstückig mit dem Zellverbinder ausgebildet. Das serielle Sicherungselement ist derart zwischen den seriell miteinander verbundenen Akkuzellen angeordnet, dass die seriell verbundenen Akkuzellen elektrisch über das serielle Sicherungselement verbunden sind. Das serielle Sicherungselement ist somit im seriellen Strompfad zwischen den beiden Akkuzellen angeordnet. The serial fuse element is in particular formed in one piece with the cell connector. The serial fuse element is arranged between the battery cells connected in series such that the battery cells connected in series are electrically connected via the serial fuse element. The serial fuse element is thus arranged in the serial current path between the two battery cells.

Im seriellen Strompfad sind unterschiedliche Zellpole miteinander verbunden, während im parallelen Strompfad gleiche Zellpole miteinander verbunden sind. In the serial current path, different cell poles are connected to each other, while in the parallel current path, identical cell poles are connected to each other.

Die Schmelzsicherung ist derart ausgebildet, dass durch ein Abschmelzen der Schmelzsicherung ein Stromkreis unterbrochen wird. Die Schmelzsicherung ist insbesondere derart ausgebildet, dass bei einem Überschreiten eines Schwellenwerts einer Stromstärke und einer Zeit diese auslöst und schmilzt. The fuse is designed in such a way that a circuit is interrupted when the fuse melts. The fuse is designed in particular in such a way that it is triggered and melts when a threshold value for current and time is exceeded.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Schmelzsicherung stegförmig mit einem vorzugsweise im Wesentlichen konstanten Querschnitt ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch ein effektiver Schutz realisiert werden. Insbesondere ist der Querschnitt entlang einer Längserstreckung der Schmelzsicherung im Wesentlichen konstant. Alternativ ist auch denkbar, dass der Querschnitt variabel ist, wobei der Querschnitt entlang der Längserstreckung der Schmelzsicherung insbesondere in einem Bereich zwischen 10% und 100%, vorzugsweise zwischen 25% und 50%, variiert. Furthermore, it is proposed that the fuse be connected in a web-shaped manner with a preferably designed with a substantially constant cross-section. This advantageously allows effective protection to be achieved. In particular, the cross-section along a longitudinal extension of the fuse is substantially constant. Alternatively, it is also conceivable that the cross-section is variable, with the cross-section along the longitudinal extension of the fuse varying in particular in a range between 10% and 100%, preferably between 25% and 50%.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Schmelzsicherung zwei parallele, insbesondere koaxiale, Abschnitte aufweist, die über einen gekrümmten Abschnitt insbesondere direkt miteinander verbunden sind. Vorteilhaft kann dadurch die Auslösecharakteristik der Schmelzsicherung optimiert werden. Vorzugsweise erstreckt sich der gekrümmte Abschnitt entlang zumindest einer kreisförmigen Bahn. It is further proposed that the fuse has two parallel, in particular coaxial, sections, which are connected to one another, in particular directly, via a curved section. This advantageously allows the triggering characteristics of the fuse to be optimized. The curved section preferably extends along at least one circular path.

Zudem wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Sicherungselement zwei Schmelzsicherungen aufweist, die derart gekrümmt sind, dass ein Abstand zwischen den Schmelzsicherungen mittig am geringsten ist. Vorteilhaft kann dadurch die Stabilität des Zellverbinders optimiert werden. It is also proposed that the at least one fuse element has two fuses that are curved in such a way that the distance between the fuses is smallest in the middle. This can advantageously optimize the stability of the cell connector.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sicherungseinheit ein erstes paralleles Sicherungselement mit einer einzigen Schmelzsicherung und ein zweites paralleles Sicherungselement mit zwei Schmelzsicherungen aufweist, wobei die Schmelzsicherung des ersten parallelen Sicherungselements einen größeren Querschnitt aufweist. Vorteilhaft kann dadurch die Auslösecharakteristik weiter verbessert werden. Insbesondere sind die Querschnitte derart ausgebildet, dass das erste parallele Sicherungselement im Wesentlichen die gleiche Auslösezeit aufweist wie das zweite parallele Sicherungselement. It is further proposed that the fuse unit has a first parallel fuse element with a single fuse and a second parallel fuse element with two fuses, wherein the fuse of the first parallel fuse element has a larger cross-section. This can advantageously further improve the triggering characteristics. In particular, the cross-sections are designed such that the first parallel fuse element has essentially the same triggering time as the second parallel fuse element.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Querschnitt der Schmelzsicherung des ersten parallelen Sicherungselement kleiner als eine Summe der Querschnitte der Schmelzsicherungen des zweiten parallelen Sicherungselements ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch die Auslösecharakteristik weiter verbessert werden. Insbesondere entspricht der Querschnitt der Schmelzsicherung des ersten parallelen Sicherungselements ungefähr 80% bis 99% der Summe der Querschnitte der Schmelzsicherungen des zweiten parallelen Sicherungselements. Zudem wird vorgeschlagen, dass das Sicherungselement zwei Schmelzsicherungen aufweist, wobei nur eine Schmelzsicherung geradlinige und die weitere Schmelzsicherung gekrümmt ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch eine optimale Stabilität und Auslösecharakteristik bei einem geringen Bauraum gewährleistet werden. It is further proposed that the cross section of the fuse of the first parallel fuse element is smaller than the sum of the cross sections of the fuses of the second parallel fuse element. This can advantageously further improve the triggering characteristics. In particular, the cross section of the fuse of the first parallel fuse element corresponds to approximately 80% to 99% of the sum of the cross sections of the fuses of the second parallel fuse element. It is also proposed that the fuse element has two fuses, with only one fuse being straight and the other being curved. This advantageously ensures optimal stability and triggering characteristics in a small installation space.

Zudem wird vorgeschlagen, dass der Zellverbinder einen oder mehrere Anbindungsabschnitte aufweist, über die der Zellverbinder mit jeweils einer Akkuzelle insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Der Stoffschluss kann beispielsweise über ein Widerstandsschweißverfahren oder über ein Laserschweißverfahren erfolgen. Im Anbindungsabschnitt liegt der Zellverbinder teilweise oder vollständig direkt an dem Zellpol der Akkuzelle an. It is also proposed that the cell connector has one or more connection sections, via which the cell connector is connected to a battery cell in particular in a materially bonded manner. The material bond can be achieved, for example, using a resistance welding process or a laser welding process. In the connection section, the cell connector lies partially or completely directly on the cell pole of the battery cell.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Anbindungsabschnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Kontur aufweist, wobei ein Durchmesser der Kontur im Wesentlichen einem Zelldurchmesser der Akkuzelle entspricht. Vorteilhaft kann dadurch der elektrische Kontakt sowie die Wärmeabfuhr optimiert werden. Die Kontur des Anbindungsabschnitt kann auch größer oder kleiner als der Zelldurchmesser ausgebildet sein. Insbesondere liegt der Durchmesser der Kontur in einem Bereich zwischen 80% und 110% des Zelldurchmessers. It is further proposed that the connection section has a substantially circular contour, with a diameter of the contour corresponding substantially to a cell diameter of the battery cell. This can advantageously optimize the electrical contact and heat dissipation. The contour of the connection section can also be larger or smaller than the cell diameter. In particular, the diameter of the contour is in a range between 80% and 110% of the cell diameter.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Schmelzsicherung in den Anbindungsabschnitt, vorzugsweise in zwei miteinander über die Schmelzsicherung verbundene Anbindungsabschnitte, hineinragt. Vorteilhaft kann dadurch die Schmelzsicherung verlängert und die Auslösecharakteristik optimiert werden. Insbesondere ragt die Schmelzsicherung um zumindest 3%, vorzugsweise um zumindest 5%, bevorzugt zumindest um 10%, des Zelldurchmessers in den Anbindungsabschnitt hinein. It is further proposed that the fuse extends into the connection section, preferably into two connection sections connected to one another via the fuse. This advantageously allows the fuse to be lengthened and the triggering characteristics to be optimized. In particular, the fuse extends into the connection section by at least 3%, preferably by at least 5%, preferably by at least 10% of the cell diameter.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Anbindungsabschnitte des Zellverbinders maximal ein serielles Sicherungselement aufweisen. Vorteilhaft kann dadurch die Auslösecharakteristik weiter optimiert werden. Alternativ oder zusätzlich weist die Anbindungsabschnitte höchsten 2 parallele Sicherungselemente auf. It is also proposed that the connection sections of the cell connector have a maximum of one serial safety element. This can advantageously further optimize the triggering characteristics. Alternatively or additionally, the connection sections have a maximum of 2 parallel safety elements.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zwei Anbindungsabschnitte über ein serielles Sicherungselement mit zwei Schmelzsicherungen verbunden sind, wobei die zwei Schmelzsicherungen über ein Kontaktierungselement direkt miteinander verbunden sind. Vorteilhaft kann die Auslösecharakteristik durch diese Maßnahme weiter verbessert werden. Das Kontaktierungselement ist zur Verbindung mit der Elektronik, insbesondere einer Leiterplatte der Elektronik, einer Stromschiene oder einem anderen elektrisch leitenden Bauteil ausgebildet. Furthermore, it is proposed that two connection sections are connected to two fuses via a serial fuse element, whereby the two fuses are directly connected to each other via a contacting element. The triggering characteristic can advantageously be further improved by this measure. The contacting element is designed to be connected to the electronics, in particular to a circuit board of the electronics, a busbar or another electrically conductive component.

Zeichnungen drawings

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Merkmale alternative Ausführungsformen werden mit dem gleichen Bezugszeichen und einem zusätzlichen die Ausführungsform kennzeichnenden Buchstaben gekennzeichnet. Further advantages emerge from the following description of the drawings. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will also expediently consider the features individually and combine them into further useful combinations. Features of alternative embodiments are identified with the same reference symbol and an additional letter identifying the embodiment.

Es zeigen: They show:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Elektrofahrrads mit einem erfindungsgemäßen Akkupack; Fig. 1 is a perspective view of an electric bicycle with a battery pack according to the invention;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Akkupacks; Fig. 2 is a perspective view of an exemplary battery pack;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Akkupacks gemäß Fig. 2 ohne Gehäuse; Fig. 3 is a perspective view of the battery pack according to Fig. 2 without housing;

Fig. 4 eine Vorderansicht auf einen Zellenhalter des Akkupacks gemäß Fig. 3 mit einem Zellverbinder; Fig. 4 is a front view of a cell holder of the battery pack according to Fig. 3 with a cell connector;

Fig. 5 eine alternative Ausführungsform eines Zellverbinders. Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 5 shows an alternative embodiment of a cell connector. Description of the embodiments

In Figur 1 ist ein Verbraucher 10 mit einem Akkupack 100 in einer perspektivischen Seitenansicht gezeigt Der Verbraucher 10 ist beispielhaft als ein elektrisch angetriebenes Fortbewegungsmittel 12, insbesondere als ein Elektrofahrrad 14, ausgebildet Das Elektrofahrrad 14 kann beispielsweise als ein Pede- lec oder als ein E-Bike ausgebildet sein. In Figure 1, a consumer 10 with a battery pack 100 is shown in a perspective side view. The consumer 10 is designed, for example, as an electrically powered means of transport 12, in particular as an electric bicycle 14. The electric bicycle 14 can be designed, for example, as a pedelec or as an e-bike.

Das Elektrofahrrad 14 weist einen Rahmen 18 bzw. einen Fahrradrahmen auf. Mit dem Rahmen 18 sind zwei Räder 20 verbunden. Zudem weist der Verbraucher 10 eine Antriebseinheit 22 auf, die einen Elektromotor umfasst. Der Elektromotor ist vorzugsweise als ein Permanentmagnet-erregter, bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet. Der Elektromotor ist beispielhaft als ein Mittelmotor ausgebildet, wobei auch ein Nabenmotor oder dergleichen denkbar ist. The electric bicycle 14 has a frame 18 or a bicycle frame. Two wheels 20 are connected to the frame 18. The consumer 10 also has a drive unit 22, which includes an electric motor. The electric motor is preferably designed as a permanent magnet-excited, brushless DC motor. The electric motor is designed, for example, as a mid-engine, although a hub motor or the like is also conceivable.

Die Antriebseinheit 22 umfasst eine Steuereinheit (nicht dargestellt), die zur Steuerung oder Regelung des Elektrofahrrads 14, insbesondere des Elektromotors, ausgebildet ist. Das Elektrofahrrad 14 weist eine Tretkurbel 24 auf. Die Tretkurbel 24 ist mit einer Tretkurbelwelle (nicht dargestellt) verbunden. The drive unit 22 comprises a control unit (not shown) which is designed to control or regulate the electric bicycle 14, in particular the electric motor. The electric bicycle 14 has a pedal crank 24. The pedal crank 24 is connected to a pedal crank shaft (not shown).

Die Steuereinheit und die Antriebseinheit 22 mit dem Elektromotor und der Tretkurbelwelle sind in einem mit dem Rahmen verbundenen Antriebsgehäuse 26 angeordnet. Die Antriebsbewegung des Elektromotors wird vorzugsweise über ein Getriebe (nicht dargestellt) auf die Tretkurbelwelle übertragen, wobei die Größe der Unterstützung durch die Antriebseinheit 22 mittels der Steuereinheit gesteuert oder geregelt wird. The control unit and the drive unit 22 with the electric motor and the pedal crankshaft are arranged in a drive housing 26 connected to the frame. The drive movement of the electric motor is preferably transmitted to the pedal crankshaft via a gear (not shown), the amount of support provided by the drive unit 22 being controlled or regulated by means of the control unit.

Der Verbraucher 10 ist mit dem Akkupack 100, der zur Energieversorgung der Antriebseinheit 22 ausgebildet ist, elektrisch und mechanisch verbunden. Der Akkupack 100 ist beispielhaft als ein Wechselakkupack 102 ausgebildet. Der Akkupack 100 ist beispielhaft im verbundenen Zustand vollständig im Rahmen 18 des Elektrofahrrads 14 aufgenommen. Die Verbindung kann dabei über ein axiales Einschieben des Akkupacks 100 in das Unterrohr des Rahmens 18 oder durch ein seitliches Einschwenken des Akkupacks 100 in den Rahmen 18 erfolgen. Alternativ ist ebenso denkbar, dass der Akkupack 100 derart ausgebildet ist, dass der Akkupack 100 an einer Außenseite des Rahmens 18 befestigbar ist. The consumer 10 is electrically and mechanically connected to the battery pack 100, which is designed to supply energy to the drive unit 22. The battery pack 100 is designed, for example, as a removable battery pack 102. The battery pack 100 is, for example, completely accommodated in the frame 18 of the electric bicycle 14 in the connected state. The connection can be made by axially inserting the battery pack 100 into the down tube of the frame 18 or by the battery pack 100 can be pivoted sideways into the frame 18. Alternatively, it is also conceivable that the battery pack 100 is designed in such a way that the battery pack 100 can be fastened to an outer side of the frame 18.

In Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht des Akkupacks 100 gezeigt. Der Akkupack 100 weist ein Gehäuse 104 auf, das als ein Außengehäuse ausgebildet ist. Das Gehäuse 104 weist beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Akkupacks 100. Figure 2 shows a perspective view of the battery pack 100. The battery pack 100 has a housing 104, which is designed as an outer housing. The housing 104 has, for example, a rectangular cross-section and extends essentially over the entire length of the battery pack 100.

Der Akkupack 100 weist eine Ladezustandsanzeige 106 auf, die am Gehäuse 104 des Akkupacks 100 angeordnet und zur Anzeige des Ladezustands des Akkupacks 100 ausgebildet ist. Zudem ist das Gehäuse 104 des Akkupacks 100 mit zwei Verbindungsplatten 108 verbunden. Die Verbindungsplatten 108 sind beispielhaft mit dem Gehäuse 104 des Akkupacks 100 verschraubt, es wäre aber ebenso denkbar, dass die Verbindungsplatten 108 mittels einer anderen Verbindungsart mit dem Gehäuse 104 verbunden sind oder einstückig mit dem Gehäuse 104 des Akkupacks 100 ausgebildet sind. Die erste Verbindungsplatte 110 umfasst dabei eine Verriegelungseinheit 113, die mit einer korrespondierenden Verriegelungseinheit (nicht dargestellt) des Elektrofahrrads 14 verbindbar ist. Die zweite Verbindungsplatte 112 umfasst eine elektrische Schnittstelle (nicht dargestellt) zur elektrischen Verbindung des Akkupacks 100 mit dem Elektrofahrrad 14. The battery pack 100 has a charge level indicator 106, which is arranged on the housing 104 of the battery pack 100 and is designed to display the charge level of the battery pack 100. In addition, the housing 104 of the battery pack 100 is connected to two connecting plates 108. The connecting plates 108 are screwed to the housing 104 of the battery pack 100, for example, but it would also be conceivable for the connecting plates 108 to be connected to the housing 104 by means of a different type of connection or to be formed integrally with the housing 104 of the battery pack 100. The first connecting plate 110 comprises a locking unit 113, which can be connected to a corresponding locking unit (not shown) of the electric bicycle 14. The second connecting plate 112 comprises an electrical interface (not shown) for electrically connecting the battery pack 100 to the electric bicycle 14.

In Figur 3 ist der Akkupack 100 ohne das Gehäuse 104 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Akkupack 100 umfasst zwei Zellenhalter 114, in welchen beispielhaft jeweils zehn Akkuzellen 116 angeordnet sind. Die Akkuzellen 116 sind beispielhaft als zylindrische Li-Ion Rundzellen ausgebildet. Die Akkuzellen 116 sind in einem Zellenhalter 114 parallel zueinander angeordnet und beginnen beziehungsweise enden auf der gleichen Höhe. Die zwei Zellenhalter 114 sind hintereinander angeordnet, sodass die Akkuzellen 116 des ersten Zellenhalters 114 koaxial zu den Akkuzellen 116 des zweiten Zellenhalters 114 angeordnet sind. In Figure 3, the battery pack 100 is shown without the housing 104 in a perspective view. The battery pack 100 comprises two cell holders 114, in each of which ten battery cells 116 are arranged, for example. The battery cells 116 are designed, for example, as cylindrical Li-ion round cells. The battery cells 116 are arranged parallel to one another in a cell holder 114 and begin and end at the same height. The two cell holders 114 are arranged one behind the other, so that the battery cells 116 of the first cell holder 114 are arranged coaxially to the battery cells 116 of the second cell holder 114.

Der Zellenhalter 114 ist beispielhaft mehrteilig ausgebildet wobei die einzelnen Komponenten der Zellenhalter 114 miteinander vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine stoffschlüssige Verbindung denkbar. Alternativ wäre ebenso eine einstückige Ausbildung der Zellenhalter 114 denkbar. Der Zellenhalter 114 ist beispielhaft aus einem Kunststoff, insbesondere aus einer Hartplastik, ausgebildet. Die Zellenhalter 114 umfassen beispielhaft jeweils zehn Aufnahmen 120 (siehe Figur 4), die zur Aufnahme der Akkuzellen 116 ausgebildet sind. Die Aufnahmen 120 sind beispielhaft als Einzelzellenaufnahmen 121 zur Aufnahme einer einzelnen AkkuzelleThe cell holder 114 is, for example, designed in several parts, whereby the individual components of the cell holder 114 are preferably connected to one another in a force- and/or are positively connected. Alternatively or additionally, a material connection is also conceivable. Alternatively, a one-piece design of the cell holder 114 would also be conceivable. The cell holder 114 is made, for example, from a plastic, in particular from a hard plastic. The cell holders 114 each comprise, for example, ten receptacles 120 (see Figure 4), which are designed to hold the battery cells 116. The receptacles 120 are, for example, designed as individual cell receptacles 121 for holding a single battery cell

116 ausgebildet. 116 trained.

Zudem weist der Akkupack 100 eine Elektronik 126 auf, die eine Leiterplatte 128 umfasst. Die Elektronik 126 umfasst dabei eine Steuereinheit zur Regelung oder Steuerung des Akkupacks 100. Die Leiterplatte 128 umfasst elektronische Komponente, die nicht dargestellt sind. Die Leiterplatte 128 der Elektronik 126 ist mittels Zellverbindern 130 mit den Akkuzellen 116 elektrisch verbunden. Die Zellverbinder 130 können beispielsweise über eine Schweißverbindung oder eine Lötverbindung stoffschlüssig mit der Leiterplatte 128 verbunden sein. In addition, the battery pack 100 has an electronics unit 126, which comprises a circuit board 128. The electronics unit 126 comprises a control unit for regulating or controlling the battery pack 100. The circuit board 128 comprises electronic components that are not shown. The circuit board 128 of the electronics unit 126 is electrically connected to the battery cells 116 by means of cell connectors 130. The cell connectors 130 can be connected to the circuit board 128 in a materially bonded manner, for example, via a welded connection or a soldered connection.

Die Zellverbinder 130 sind mit den Akkuzellen 116 beispielhaft an den ZellpolenThe cell connectors 130 are connected to the battery cells 116 at the cell poles

117 der Akkuzellen 116 stoffschlüssig verbunden. Die Zellverbinder 130 sind aus einem elektrisch leitenden, insbesondere metallischen, Material ausgebildet. Beispielhaft sind die Zellverbinder 130 aus einem hochreinen, vernickelten Stahl, beispielsweise Hilumin, ausgebildet. Die Zellverbinder 130 sind blechförmig ausgebildet. 117 of the battery cells 116 are connected in a materially bonded manner. The cell connectors 130 are made of an electrically conductive, in particular metallic, material. For example, the cell connectors 130 are made of a high-purity, nickel-plated steel, for example Hilumin. The cell connectors 130 are made of sheet metal.

In Figur 4 ist eine Vorderansicht auf den Zellenhalter 114 gemäß Figur 3 gezeigt. Der Zellenhalter 114 umfasst beispielhaft auf beiden Seiten Zellverbinder 130. Auf der gezeigten Seite des Zellenhalters 114 umfasst dieser beispielhaft drei Zellverbinder 130: einen ersten Zellverbinder 150, einen zweiten Zellverbinder 152 und einen dritten Zellverbinder 154. Figure 4 shows a front view of the cell holder 114 according to Figure 3. The cell holder 114 comprises, for example, cell connectors 130 on both sides. On the side of the cell holder 114 shown, it comprises, for example, three cell connectors 130: a first cell connector 150, a second cell connector 152 and a third cell connector 154.

Die Akkuzellen 116 weisen einen positiven Zellpol 156 und einen negativen Zellpol 158 auf. Die positiven Zellpole 156 und die negativen Zellpole 158 der Akkuzellen 116 sind dabei auf einander gegenüberliegenden Seiten der Akkuzellen 116 angeordnet. Die Akkuzellen 116 sind im Zellenhalter 114 in unterschiedli- chen Orientierungen aufgenommen, wodurch auf der gezeigten Seiten des Zellenhalters 114 sowohl positive Zellpole 156 als auch negative Zellpole 158 angeordnet sind. The battery cells 116 have a positive cell pole 156 and a negative cell pole 158. The positive cell poles 156 and the negative cell poles 158 of the battery cells 116 are arranged on opposite sides of the battery cells 116. The battery cells 116 are arranged in the cell holder 114 in different different orientations, whereby both positive cell poles 156 and negative cell poles 158 are arranged on the shown sides of the cell holder 114.

In einem seriellen Strompfad sind dabei Akkuzellen 116 mit unterschiedlichen Zellpolen 117 miteinander elektrisch über einen der Zellverbinder 130 verbunden und in einem parallelen Strompfad sind die Akkuzellen 116 mit gleichen Zellpolen 117 miteinander elektrisch über einen der Zellverbinder 130 verbunden. In a serial current path, battery cells 116 with different cell poles 117 are electrically connected to one another via one of the cell connectors 130, and in a parallel current path, battery cells 116 with the same cell poles 117 are electrically connected to one another via one of the cell connectors 130.

Der erste Zellverbinder 150 verbindet beispielsweise zwei Akkuzellen 116 über die jeweiligen positiven Zellpole 156 und schaltet sie somit parallel. Der erste Zellverbinder 150 umfasst dabei je Akkuzelle 116 einen Anbindungsabschnitt 160, über den der Zellverbinder 150 mit der Akkuzelle 116 verbunden ist. The first cell connector 150 connects, for example, two battery cells 116 via the respective positive cell poles 156 and thus connects them in parallel. The first cell connector 150 comprises a connection section 160 for each battery cell 116, via which the cell connector 150 is connected to the battery cell 116.

Die Anbindungsabschnitte 160 weisen eine im Wesentlichen kreisförmige Kontur 162 auf, wobei der Durchmesser der Kontur 162 im Wesentlichen einem Zellendurchmesser der Akkuzellen 116 entspricht. Beispielhaft weicht der Durchmesser der Kontur 162 nur um ein paar % von dem Zellendurchmesser ab. Die Zellverbinder 130 sind beispielhaft aus einem Blech ausgebildet. Die Verbindung der Zellverbinder 130 mit den Zellpolen 117 der Akkuzellen 116 erfolgt beispielhaft über ein Widerstandschweißverfahren an beispielhaft zwei Schweißpunkten 164. Im Bereich der Schweißpunkte 164 weist der Zellverbinder 130 auf einer dem Zellpol 117 zugewandten Seite Dimpel (nicht dargestellt) auf. The connection sections 160 have a substantially circular contour 162, wherein the diameter of the contour 162 substantially corresponds to a cell diameter of the battery cells 116. For example, the diameter of the contour 162 deviates from the cell diameter by only a few percent. The cell connectors 130 are formed from a sheet metal, for example. The connection of the cell connectors 130 to the cell poles 117 of the battery cells 116 is carried out, for example, using a resistance welding process at, for example, two welding points 164. In the area of the welding points 164, the cell connector 130 has dimples (not shown) on a side facing the cell pole 117.

Der erste Zellverbinder 150 weist zudem zwei Kontaktierungselemente 166 auf, die zur Verbindung des Zellverbinders 130, insbesondere der Akkuzellen 116, mit der Elektronik 126, insbesondere der Leiterplatte 128, ausgebildet sind. Die Kontaktierungselemente 166 sind dabei derart ausgebildet, dass die aus der Ebene der Anbindungsabschnitte 160 herausgebogen werden und beispielhaft in einen Raum zwischen der Leiterplatte 128 und dem Zellenhalter 114 hineinragen. The first cell connector 150 also has two contacting elements 166, which are designed to connect the cell connector 130, in particular the battery cells 116, to the electronics 126, in particular the circuit board 128. The contacting elements 166 are designed in such a way that they are bent out of the plane of the connection sections 160 and, for example, protrude into a space between the circuit board 128 and the cell holder 114.

Der zweite Zellverbinder 152 ist zur elektrischen Verbindung von vier Akkuzellen 116 mit jeweils zwei positiven Zellpolen 156 und zwei negativen Zellpolen 158 ausgebildet. Somit verschaltet der Zellverbinder 130 die jeweiligen Akkuzellen 116 sowohl parallel als auch seriell beziehungsweise in Serie. Der Akkupack 100, insbesondere der Zellverbinder 130, weist zudem eine Sicherungseinheit 180 zur Unterbrechung des Stromflusses auf. Der Sicherungseinheit 180 ist zumindest ein paralleles Sicherungselement 182, welches im parallelen Strompfad angeordnet ist, und zumindest ein serielles Sicherungselement 184, welches im seriellen Strompfad angeordnet ist, zugeordnet. The second cell connector 152 is designed for the electrical connection of four battery cells 116, each with two positive cell poles 156 and two negative cell poles 158. The cell connector 130 thus connects the respective battery cells 116 both in parallel and in series. The battery pack 100, in particular the cell connector 130, also has a fuse unit 180 for interrupting the flow of current. The fuse unit 180 is assigned at least one parallel fuse element 182, which is arranged in the parallel current path, and at least one serial fuse element 184, which is arranged in the serial current path.

Der zweite Zellverbinder 152 weist beispielhaft zwei parallele Sicherungselemente 182 und kein serielles Sicherungselement im seriellen Strompfad auf. Im Bereich der seriellen Verbindung weist der zweite Zellverbinder 152 ein Kontaktierungselement 166 auf. The second cell connector 152 has, for example, two parallel fuse elements 182 and no serial fuse element in the serial current path. In the area of the serial connection, the second cell connector 152 has a contacting element 166.

Das erste parallele Sicherungselement 186 ist beispielhaft zwischen zwei negativen Zellpolen 158 angeordnet. Das erste parallele Sicherungselement 186 ist insbesondere zwischen zwei Anbindungsabschnitten 160 des Zellverbinders 130 angeordnet und verbindet diese elektrisch. Das erste parallele Sicherungselement 186 ist als eine Schmelzsicherung 190 und einstückig mit dem Zellverbinder 130 ausgebildet. Die Schmelzsicherung 190 des ersten parallelen Sicherungselements 186 ist dabei beispielhaft stegförmig ausgebildet. Die Schmelzsicherung 190 des ersten parallelen Sicherungselements 186 erstreckt sich geradlinig und weist einen konstanten Querschnitt 192 auf. Zur Verlängerung der Schmelzsicherung 190 ragt diese in die benachbarten Anbindungsabschnitte 160 hinein, sodass, der Durchmesser des Anbindungsabschnitts 160 unmittelbar benachbart zu der Schmelzsicherung 190 durch Ausschnitte 194 verkleinert wird. The first parallel fuse element 186 is arranged, for example, between two negative cell poles 158. The first parallel fuse element 186 is arranged in particular between two connection sections 160 of the cell connector 130 and connects them electrically. The first parallel fuse element 186 is designed as a fuse 190 and in one piece with the cell connector 130. The fuse 190 of the first parallel fuse element 186 is designed, for example, in the shape of a web. The fuse 190 of the first parallel fuse element 186 extends in a straight line and has a constant cross-section 192. To extend the fuse 190, it projects into the adjacent connection sections 160, so that the diameter of the connection section 160 immediately adjacent to the fuse 190 is reduced by cutouts 194.

Das zweite parallele Sicherungselement 196 des zweiten Zellverbinders 152 verbindet beispielhaft zwei positive Zellpole 156 elektrisch miteinander. Das zweite parallele Sicherungselement 196 weist beispielhaft zwei Schmelzsicherungen 190 auf. Beide Schmelzsicherungen 190 des zweiten Zellverbinders 152 weisen einen konstanten Querschnitt 192 auf. Die beiden Querschnitte 192 sind beispielhaft gleich ausgebildet, wobei die Summe der Querschnitte 192 der Schmelzsicherungen 190 des zweiten parallelen Sicherungselements 196 größer, insbesondere um ca. 10% größer, als der Querschnitt 192 der Schmelzsicherung 190 des ersten parallelen Sicherungselements 186 des zweiten Zellverbinders 152 ausgebildet ist. Die erste Schmelzsicherung 200 des zweiten parallelen Sicherungselements 196 ist stegförmig mit beispielhaft drei Abschnitten ausgebildet Die erste Schmelzsicherung 200 weist zwei koaxiale Abschnitte 202 auf, die im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Die koaxialen Abschnitte 202 ragen beispielhaft in die angrenzenden Anbindungsabschnitte 160 hinein. Zwischen den koaxialen Abschnitten 202 weist die erste Schmelzsicherung 200 einen gekrümmten Abschnitt 204 auf. Der gekrümmte Abschnitt 204 erstreckt sich beispielhaft kreisförmig in Richtung der benachbarten zweiten Schmelzsicherung 206. The second parallel fuse element 196 of the second cell connector 152 connects, for example, two positive cell poles 156 electrically to one another. The second parallel fuse element 196 has, for example, two fuses 190. Both fuses 190 of the second cell connector 152 have a constant cross-section 192. The two cross-sections 192 are, for example, of the same design, with the sum of the cross-sections 192 of the fuses 190 of the second parallel fuse element 196 being larger, in particular approximately 10% larger, than the cross-section 192 of the fuse 190 of the first parallel fuse element 186 of the second cell connector 152. The first fuse 200 of the second parallel fuse element 196 is designed in the shape of a web with, for example, three sections. The first fuse 200 has two coaxial sections 202 that run essentially in a straight line. The coaxial sections 202 protrude, for example, into the adjacent connection sections 160. Between the coaxial sections 202, the first fuse 200 has a curved section 204. The curved section 204 extends, for example, in a circle in the direction of the adjacent second fuse 206.

Die zweite Schmelzsicherung 206 des zweiten parallelen Sicherungselements 196 weist beispielhaft im Wesentlichen die gleiche Länge wie die erste Schmelzsicherung 200 auf. Die zweite Schmelzsicherung 206 ist im Wesentlichen vollständig gekrümmt ausgebildet, wobei die Krümmung kreisförmig in Richtung der ersten Schmelzsicherung 200 erfolgt. The second fuse 206 of the second parallel fuse element 196 has, for example, essentially the same length as the first fuse 200. The second fuse 206 is essentially completely curved, with the curvature being circular in the direction of the first fuse 200.

Der dritte Zellverbinder 154 weist zwei parallele Sicherungselemente 182 zur Verbindung von jeweils zwei gleichen Zellpolen 117 und ein serielles Sicherungselement 184 zur Verbindung unterschiedlicher Zellpole 117 auf. The third cell connector 154 has two parallel fuse elements 182 for connecting two identical cell poles 117 and a serial fuse element 184 for connecting different cell poles 117.

Die zwei parallelen Sicherungselemente 182 des dritten Zellverbinders 154 weisen jeweils zwei Schmelzsicherungen 190 auf, wobei die Querschnitte 192 konstant ausgebildet und die Summen der Querschnitte 192 sich im Wesentlichen entsprechen. The two parallel fuse elements 182 of the third cell connector 154 each have two fuses 190, wherein the cross sections 192 are constant and the sums of the cross sections 192 essentially correspond.

Das serielle Sicherungselement 184 umfasst beispielsweise zwei Schmelzsicherungen 190. Die zwei Schmelzsicherungen 190 des seriellen Sicherungselements 184 sind beispielhaft gekrümmt ausgebildet. Alternativ wäre auch ein teilweise oder vollständig geradliniger Verlauf denkbar. Die Schmelzsicherungen 190 des seriellen Sicherungselements 184 weisen einen gleichen und im Wesentlichen konstanten Querschnitt 192 auf. Die Summe der Querschnitte 192 der Schmelzsicherungen im seriellen Strompfad sind dabei größer als die Summe der Querschnitte 192 der Schmelzsicherungen 190 im parallelen Strompfad, vorzugsweise um einen Faktor 0,5 größer, bevorzugt um einen Faktor von 1 ,0 größer, wobei der Faktur beispielhaft als 1 ,4 ausgebildet ist. In Figur 5 ist eine Frontansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zellverbinders 130a gezeigt Der Zellverbinder 130a ist zur elektrischen Verbindung von zehn Akkuzellen ausgebildet und weist zehn Anbindungsabschnitte 160a auf, die im Wesentlichen den Anbindungsabschnitten 160 des zuvor beschriebenen Zellverbinders 130 entsprechen. The serial fuse element 184 comprises, for example, two fuses 190. The two fuses 190 of the serial fuse element 184 are, for example, curved. Alternatively, a partially or completely straight course would also be conceivable. The fuses 190 of the serial fuse element 184 have an identical and essentially constant cross-section 192. The sum of the cross-sections 192 of the fuses in the serial current path are larger than the sum of the cross-sections 192 of the fuses 190 in the parallel current path, preferably larger by a factor of 0.5, preferably larger by a factor of 1.0, with the factor being, for example, 1.4. Figure 5 shows a front view of an alternative embodiment of a cell connector 130a according to the invention. The cell connector 130a is designed for the electrical connection of ten battery cells and has ten connection sections 160a, which essentially correspond to the connection sections 160 of the previously described cell connector 130.

Der Zellverbinder 130a ist dabei zur parallelen Verschaltung von sechs Akkuzellen miteinander und vier Akkuzellen miteinander ausgebildet, wobei die parallele Verschaltung jeweils über ein einziges paralleles Sicherungselement 182a erfolgt. Somit weist jeder Anbindungsabschnitt 160a maximal zwei parallele Sicherungselemente 182a auf. Beispielhaft entspricht die Anzahl der parallelen Sicherungselemente 182a der Anzahl der miteinander parallel zu verbindenden Akkuzellen. Die parallelen Sicherungselemente 182a weisen beispielhaft jeweils eine einzige Schmelzsicherung 190a oder zwei Schmelzsicherungen 190a auf. Die Schmelzsicherungen 190a sind wie zuvor beschrieben beispielhaft stegförmig ausgebildet. Die Querschnitte 192a der Schmelzsicherungen 190a sind beispielhaft konstant ausgebildet, alternativ wären aber auch variierende Querschnitte denkbar. Die Schmelzsicherungen 190a sind beispielhaft gekrümmt oder geradlinig ausgebildet, wobei auch eine Kombination denkbar wäre. The cell connector 130a is designed for parallel connection of six battery cells to one another and four battery cells to one another, with the parallel connection being carried out via a single parallel fuse element 182a. Each connection section 160a thus has a maximum of two parallel fuse elements 182a. For example, the number of parallel fuse elements 182a corresponds to the number of battery cells to be connected in parallel. The parallel fuse elements 182a each have, for example, a single fuse 190a or two fuses 190a. The fuses 190a are designed in a web-like manner as described above. The cross sections 192a of the fuses 190a are designed to be constant as an example, but varying cross sections would also be conceivable as an alternative. The fuses 190a are designed to be curved or straight as an example, although a combination would also be conceivable.

Der Zellverbinder 130a weist zudem zwei serielle Sicherungselemente 184a auf. Die seriellen Sicherungselemente 184a sind beispielhaft im Wesentlichen identisch ausgebildet. Die seriellen Sicherungselemente 184a des Zellverbinders 130a weisen beispielhaft zwei Schmelzsicherungen 210a auf. Die Schmelzsicherungen 210a sind beispielhaft stegförmig und geradlinig ausgebildet. Zudem verlaufen den Schmelzsicherungen 210a beispielhaft im Wesentlichen parallel zueinander. Die Schmelzsicherungen 210a sind im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Schmelzsicherungen 190a nicht in direkter Verbindung mit zwei Anbindungsabschnitten 160a des Zellverbinders 130a, sondern sind nur auf einer Seite mit einem der Anbindungsabschnitten 160a direkt verbunden. Auf der gegenüberliegenden Seite der Schmelzsicherung 210a ist diese mit dem Kontaktierungselement 166a verbunden. Die elektrische Verbindung der beiden Anbindungsabschnitte 160a über das serielle Sicherungselement 184a erfolgt somit über zwei Schmelzsicherungen 210a, die miteinander über das Kontaktierungselement 166a verbunden sind. The cell connector 130a also has two serial fuse elements 184a. The serial fuse elements 184a are essentially identical in design. The serial fuse elements 184a of the cell connector 130a have two fuses 210a, for example. The fuses 210a are, for example, web-shaped and straight. In addition, the fuses 210a run essentially parallel to one another, for example. In contrast to the previously described fuses 190a, the fuses 210a are not directly connected to two connection sections 160a of the cell connector 130a, but are only directly connected on one side to one of the connection sections 160a. On the opposite side of the fuse 210a, it is connected to the contacting element 166a. The electrical connection of the two connection sections 160a via the serial fuse element 184a is thus via two fuses 210a, which are connected to each other via the contacting element 166a.

Zudem weist der Zellverbinder 130a auch ein paralleles Sicherungselement 182a auf, das zwei Anbindungsabschnitte 160a über zwei Schmelzsicherungen 210a, die über ein Kontaktierungselement 166a verbunden sind, verbindet. In addition, the cell connector 130a also has a parallel fuse element 182a, which connects two connection sections 160a via two fuses 210a, which are connected via a contacting element 166a.

Die Sicherungseinheit 180a des Zellverbinders 130a ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass jeder Anbindungsabschnitt 160a direkt mit zumindest einer Schmelz- Sicherung 190a, 210a verbunden ist. Vorteilhaft kann dadurch die Auslösecharakteristik optimiert werden The fuse unit 180a of the cell connector 130a is advantageously designed such that each connection section 160a is directly connected to at least one fuse 190a, 210a. This advantageously allows the triggering characteristics to be optimized.

Claims

claims

1. Battery pack, in particular a removable battery pack, with a housing (104) in which at least two battery cells (116) are accommodated, the battery cells (116) being electrically connected in series and in parallel via at least one sheet-metal cell connector (130), with a fuse unit (180) for interrupting the flow of current, the fuse unit (180) having at least one parallel fuse element (182) which is arranged between two battery cells (116) connected in parallel, the parallel fuse element (182) having at least one fuse (190), characterized in that the fuse unit (180) has at least one serial fuse element (184) which is arranged between two battery cells (184) connected in series and has at least one fuse (190).

2. Battery pack according to claim 1, characterized in that the fuse (190) is web-shaped with a preferably constant cross-section (192).

3. Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse (190) has two parallel, in particular coaxial, sections (202) which are connected to one another via a curved section (204).

4. Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one fuse element (182, 184) has two fuses (190) which are curved such that a distance between the fuses (190) is smallest in the middle.

5. Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse unit (180) has a first parallel fuse element (186) with a single fuse (190) and a second parallel fuse element (196) with two fuses (200, 206), wherein the fuse (190) of the first parallel fuse element (186) has a larger cross-section (192)

6. Battery pack according to claim 5, characterized in that the cross section (192) of the fuse (190) of the first parallel fuse element (186) is smaller than a sum of the cross sections (192) of the fuses (200, 206) of the second parallel fuse element (196)

7. Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the fuse element (182) has two fuses (190), wherein only one fuse (190) is straight and the other fuse (190) is curved

8. Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the cell connector (130) has one or more connection sections (160) via which the cell connector (130) is connected to a respective battery cell (116), in particular in a materially bonded manner

9. Battery pack according to claim 8, characterized in that the connection section (160) has a substantially circular contour (162), wherein a diameter of the contour corresponds substantially to a cell diameter of the battery cell (116)

10. Battery pack according to one of claims 8 or 9, characterized in that the fuse (190) projects into the connection section (160), preferably into two connection sections (160) connected to one another via the fuse (190).

11. Battery pack according to one of claims 8 to 10, characterized in that the connection sections (160) of the cell connector (130) have a maximum of one serial fuse element 0.

12. Battery pack according to one of claims 8 to 11, characterized in that two connection sections (160a) are connected to two fuses (210a) via a serial fuse element (184a), wherein the two fuses (210a) are directly connected to one another via a contacting element (166a).

13. Battery pack according to claim 12, characterized in that the fuses (210a) run partially or completely parallel to one another.