DE102013225340B4 - Battery module with a plurality of battery cells and battery system with at least one such battery module - Google Patents
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Abstract
Batteriemodul (1) mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (2), welche jeweils ein erstes Zellterminal (3) mit wenigstens einem Kontaktierungsabschnitt (5) und ein zweites Zellterminal (4) mit wenigstens einem Kontaktierungsabschnitt (5) aufweisen, wobei die Batteriezellen (2) elektrisch miteinander verschaltet sind, indem jeweils der Kontaktierungsabschnitt (5) eines Zellterminals (3, 4) einer Batteriezelle (2) mittels eines Zellverbinders (7) mit dem Kontaktierungsabschnitt (5) eines Zellterminals (3, 4) einer weiteren Batteriezelle (2) elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die Verbindung der Kontaktierungsabschnitte (5) mit dem jeweiligen Zellverbinder (7) eine Steckverbindung ist, wobei die Zellverbinder (7) jeweils eine erste Kontaktierungsöffnung und eine zweite Kontaktierungsöffnung aufweisen, wobei in die erste Kontaktierungsöffnung der Kontaktierungsabschnitt (5) eines Zellterminals (3, 4) einer Batteriezelle (2) kraftschlüssig eingesteckt ist und in die zweite Kontaktierungsöffnung der Kontaktierungsabschnitt (5) eines Zellterminals (3, 4) einer weiteren Batteriezelle (2) kraftschlüssig eingesteckt ist und das erste Zellterminal (3) und das zweite Zellterminal (4) einer Batteriezelle (2) des Batteriemoduls (1) jeweils als Kontaktfahne ausgebildet ist, wobei aus dem freien Ende der Kontaktfahne der wenigstens eine Kontaktierungsabschnitt (5) des jeweiligen Zellterminals (3, 4) gebildet ist, wobei zumindest diejenigen Kontaktierungsabschnitte (5), die mittels eines Zellverbinders (7) elektrisch leitfähig verbunden sind, einander zugewandt sind.Battery module (1) with a plurality of battery cells (2), each of which has a first cell terminal (3) with at least one contacting section (5) and a second cell terminal (4) with at least one contacting section (5), the battery cells (2) are electrically interconnected by electrically connecting the contacting section (5) of a cell terminal (3, 4) of a battery cell (2) to the contacting section (5) of a cell terminal (3, 4) of a further battery cell (2) by means of a cell connector (7). is conductively connected, the connection of the contacting sections (5) to the respective cell connector (7) being a plug connection, the cell connectors (7) each having a first contacting opening and a second contacting opening, the contacting section (5) being inserted into the first contacting opening Cell terminals (3, 4) of a battery cell (2) is inserted in a force-fitting manner and the contacting section (5) of a cell terminal (3, 4) of a further battery cell (2) is inserted in a force-fitting manner into the second contacting opening and the first cell terminal (3) and the second The cell terminal (4) of a battery cell (2) of the battery module (1) is each designed as a contact lug, with the at least one contacting section (5) of the respective cell terminal (3, 4) being formed from the free end of the contact lug, at least those contacting sections ( 5), which are electrically conductively connected by means of a cell connector (7), face each other.
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, welche jeweils ein erstes Zellterminal mit wenigstens einem Kontaktierungsabschnitt und ein zweites Zellterminal mit wenigstens einem Kontaktierungsabschnitt aufweisen, wobei die Batteriezellen elektrisch miteinander verschaltet sind, indem jeweils der Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer Batteriezelle mittels eines Zellverbinders mit dem Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer weiteren Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist.The invention relates to a battery module with a plurality of battery cells, each of which has a first cell terminal with at least one contacting section and a second cell terminal with at least one contacting section, the battery cells being electrically connected to one another in that the contacting section of a cell terminal of a battery cell is connected by means of a cell connector is electrically conductively connected to the contacting section of a cell terminal of another battery cell.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit wenigstens einem Batteriemodul.The invention further relates to a battery system with at least one battery module.
Stand der TechnikState of the art
Batteriemodule, wie insbesondere als Energiespeicher zur Bereitstellung der für den Betrieb von Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen erforderlichen Energie ausgebildete Batteriemodule, umfassen üblicherweise mehrere Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils wenigstens eine negative Elektrode und wenigstens eine positive Elektrode aufweisen. Die Elektrodenanordnung kann dabei je nach Ausführung der Batteriezelle variieren. Insbesondere sind sogenannte Zellstapel (engl. „Stacks“) oder Zellwickel (engl. „Jelly Roll“) als Elektrodenanordnung bekannt. Aufgrund der vergleichsweise hohen Energiedichte werden insbesondere Lithium-Ionen-Zellen als Batteriezellen eingesetzt. Üblicherweise sind die Batteriezellen von einem Zellgehäuse umgeben. Insbesondere in Elektrofahrzeugen eingesetzte Batteriemodule weisen dabei Batteriezellen mit einem metallischen Zellgehäuse auf, welche die Elektrodenanordnung vor Feuchtigkeit und vor mechanischer Belastung schützen.Battery modules, such as battery modules designed in particular as energy storage devices for providing the energy required for the operation of hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles, usually comprise several battery cells, the battery cells each having at least one negative electrode and at least one positive electrode. The electrode arrangement can vary depending on the design of the battery cell. In particular, so-called cell stacks or cell rolls (Jelly Roll) are known as electrode arrangements. Due to the comparatively high energy density, lithium-ion cells in particular are used as battery cells. The battery cells are usually surrounded by a cell housing. Battery modules used in electric vehicles in particular have battery cells with a metallic cell housing, which protect the electrode arrangement from moisture and mechanical stress.
Zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Batteriezellen weisen die Batteriezellen üblicherweise zwei Zellterminals auf, wobei das eine Zellterminal mit der negativen Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist und das andere Zellterminal mit der positiven Elektrode der Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist. Mittels sogenannter Zellverbinder, welche als Kontaktierungselement dienen und häufig aus Kupfer oder Aluminium sind, werden die Batteriezellen über die Zellterminals miteinander zu einem Batteriemodul elektrisch verschaltet.For electrically conductive contacting of the battery cells, the battery cells usually have two cell terminals, one cell terminal being electrically conductively connected to the negative electrode of the battery cell and the other cell terminal being electrically conductively connected to the positive electrode of the battery cell. Using so-called cell connectors, which serve as a contacting element and are often made of copper or aluminum, the battery cells are electrically connected to one another via the cell terminals to form a battery module.
Bei der Verschaltung der Batteriezellen zu einem Batteriemodule liegt ein Schwerpunkt auf der Verbindung der Zellverbinder mit den Zellterminals. Hierzu sind unterschiedliche Verbindungsarten bekannt. Insbesondere können die Zellverbinder und die Zellterminals derart ausgestaltet sein, dass diese miteinander verschraubt oder die Zellverbinder auf die Zellterminals aufgeschraubt werden können. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Verbindungen wieder lösbar sind, sodass beispielsweise der Austausch einzelner Batteriezellen einfach möglich ist. Solche Schraubverbindungen weisen allerdings auch diverse Nachteile auf. So können durch ein Aufbringen zu hoher Drehmomente die Gewinde beschädigt werden. Ferner ist für ein Verschrauben ein hoher Zeitaufwand erforderlich. Zudem bedingt eine Schraubverbindung in der Regel einen hohen elektrischen Übergangswiderstand, der sich im Laufe der Zeit noch weiter erhöhen kann, beispielsweise aufgrund von Vibrationen und Stößen, die insbesondere beim Einsatz solcher Batteriezellen in einem Fahrzeug auftreten.When connecting the battery cells to form a battery module, the focus is on connecting the cell connectors to the cell terminals. Different types of connections are known for this purpose. In particular, the cell connectors and the cell terminals can be designed in such a way that they can be screwed together or the cell connectors can be screwed onto the cell terminals. The advantage here is that the connections can be detached again, so that individual battery cells can be easily replaced, for example. However, such screw connections also have various disadvantages. Applying too high a torque can damage the threads. Furthermore, a lot of time is required for screwing. In addition, a screw connection usually requires a high electrical contact resistance, which can increase further over time, for example due to vibrations and shocks that occur in particular when such battery cells are used in a vehicle.
Alternativ zum Verschrauben kann eine elektrisch leitfähige Verbindung von Batteriezellen durch ein Verschweißen der Zellverbinder mit den Zellterminals der Batteriezellen hergestellt werden. Eine Schweißverbindung weist vorteilhafterweise einen niedrigen elektrischen Übergangswiderstand auf und ermöglicht eine dauerhaft stabile Verbindung von Zellverbinder und Zellterminal. Bei einem Verschweißen der Zellverbinder mit den Zellterminals ist es allerdings nicht möglich die mittels der Schweißverbindung elektrisch verschalteten Batteriezellen zerstörungsfrei wieder voneinander zu lösen. Ist eine einzige Batteriezelle defekt, kann diese daher nicht einzeln ausgetauscht werden, sondern es muss das gesamte Batteriemodul getauscht werden, wodurch die Kosten bei einem Defekt einer Batteriezelle hoch sind. Darüber hinaus besteht der weitere Nachteil, dass eine Qualitätskontrolle der Schweißnaht nur schwer oder gar nicht möglich ist. Zudem sind die für das Schweißen bevorzugten Laserschweißanlagen teuer.As an alternative to screwing, an electrically conductive connection of battery cells can be produced by welding the cell connectors to the cell terminals of the battery cells. A welded connection advantageously has a low electrical contact resistance and enables a permanently stable connection between the cell connector and the cell terminal. However, when the cell connectors are welded to the cell terminals, it is not possible to detach the battery cells that are electrically connected using the welded connection from each other again without being destroyed. If a single battery cell is defective, it cannot be replaced individually, but rather the entire battery module must be replaced, which means that the costs are high if a battery cell is defective. There is also the further disadvantage that quality control of the weld seam is difficult or impossible. In addition, the laser welding systems preferred for welding are expensive.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung der Zellterminals der Batteriezellen. Insbesondere soll dabei ein Batteriemodul mit einer lösbaren aber dauerhaft stabilen und niederohmigen elektrische Verbindung von Zellterminals bereitgestellt werden, vorzugsweise unter Nutzung prismatischer Batteriezellen.Against this background, it is an object of the present invention to improve a battery module with a plurality of battery cells, in particular with regard to the electrical contacting of the cell terminals of the battery cells. In particular, a battery module should be provided with a detachable but permanently stable and low-resistance electrical connection of cell terminals, preferably using prismatic battery cells.
Stand der Technik hierzu sind bspw. die Druckschriften
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen, welche jeweils ein erstes Zellterminal mit wenigstens einem Kontaktierungsabschnitt und ein zweites Zellterminal mit wenigstens einem Kontaktierungsabschnitt aufweisen, vorgeschlagen, wobei die Batteriezellen elektrisch miteinander verschaltet sind, indem jeweils der Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer Batteriezelle mittels eines Zellverbinders mit dem Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer weiteren Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die Verbindung der Kontaktierungsabschnitte mit dem jeweiligen Zellverbinder eine Steckverbindung ist. Hierbei wird durch die Steckverbindung zwischen Zellverbinder und dem jeweiligen Kontaktierungsabschnitt eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt. Das heißt, dass ein Verschrauben oder ein Verschweißen entfällt, wodurch die Kosten zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen Batteriezellen vorteilhafterweise reduziert sind. Vorteilhafterweise ist die Steckverbindung lösbar ausgebildet. Hierdurch ist eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Batteriezellen vorteilhafterweise durch entsprechendes Auseinanderstecken von Zellverbinder und Kontaktierungsabschnitt einfach wieder auftrennbar. Der Austausch einer defekten Batteriezelle aus dem Batteriemodul ist hierdurch vorteilhafterweise vereinfacht.To solve the problem, a battery module with a plurality of battery cells is used, which each having a first cell terminal with at least one contacting section and a second cell terminal with at least one contacting section, proposed, wherein the battery cells are electrically connected to one another by electrically conductively connecting the contacting section of a cell terminal of a battery cell to the contacting section of a cell terminal of a further battery cell by means of a cell connector is, wherein the connection of the contacting sections to the respective cell connector is a plug connection. Here, a non-positive connection is established by the plug connection between the cell connector and the respective contacting section. This means that there is no need for screwing or welding, which advantageously reduces the costs for producing the electrically conductive connection between battery cells. The plug connection is advantageously designed to be detachable. As a result, an electrically conductive connection between battery cells can advantageously be easily separated again by appropriately disassembling the cell connector and the contacting section. This advantageously simplifies the replacement of a defective battery cell from the battery module.
Dabei ist der wenigstens eine Kontaktierungsabschnitt ein Teil des jeweiligen Zellterminal, wobei der wenigstens eine Kontaktierungsabschnitt mit dem jeweiligen Zellterminal einteilig hergestellt ist.The at least one contacting section is a part of the respective cell terminal, with the at least one contacting section being manufactured in one piece with the respective cell terminal.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Batteriemodul zumindest als Teil eines Energiespeichers ausgebildet ist, welcher die für den Betrieb eines Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugs erforderliche Energie bereitstellt. Die Batteriezellen des Batteriemoduls sind dabei vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen. Die Batteriezellen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sind vorzugsweise in Reihe und/oder parallel verschaltet. Insbesondere ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass einige Batteriezellen eines Batteriemoduls auf herkömmliche Weise, insbesondere durch Anschweißen eins Zellverbinders, elektrisch miteinander verschaltet sind, wobei die auf diese Weise verschalteten Batteriezellen Untereinheiten („Subunits“) bilden, die dann mit anderen Untereinheiten und/oder Batteriezellen auf erfindungsgemäße Weise miteinander verschaltet sind, indem jeweils der Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer Untereinheit mittels eines Zellverbinders mit dem Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer weiteren Untereinheit oder einer Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die Verbindung der Kontaktierungsabschnitte mit dem Zellverbinder jeweils eine Steckverbindung ist. Eine derartige Untereinheit bildet dabei quasi wiederum eine Batteriezelle im Sinne der vorliegenden Erfindung.In particular, it is provided that the battery module according to the invention is designed at least as part of an energy storage device which provides the energy required for the operation of a hybrid, plug-in hybrid or electric vehicle. The battery cells of the battery module are preferably lithium-ion cells. The battery cells of the battery module according to the invention are preferably connected in series and/or parallel. In particular, according to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that some battery cells of a battery module are electrically connected to one another in a conventional manner, in particular by welding a cell connector, with the battery cells connected in this way forming subunits, which are then connected to other subunits and/or battery cells are interconnected in a manner according to the invention by electrically conductively connecting the contacting section of a cell terminal of a subunit by means of a cell connector to the contacting section of a cell terminal of a further subunit or a battery cell, wherein the connection of the contacting sections to the cell connector is in each case a plug-in connection . Such a subunit essentially forms a battery cell in the sense of the present invention.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zellverbinder jeweils eine erste Kontaktierungsöffnung und eine zweite Kontaktierungsöffnung aufweisen, wobei in die erste Kontaktierungsöffnung der Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer Batteriezelle kraftschlüssig eingesteckt ist und in die zweite Kontaktierungsöffnung der Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals einer weiteren Batteriezelle kraftschlüssig eingesteckt ist. Die Kontaktierungsabschnitte der elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Zellterminals bilden bei dieser Ausgestaltung den männlichen Teil der Steckverbindung und die Zellverbinder den weiblichen Teil. Vorteilhafterweise begünstigt eine derartige Ausgestaltung eine einteilige Ausbildung des wenigstens einen Kontaktierungsabschnittes mit dem jeweiligen Zellterminal. Denn der jeweilige Kontaktierungsabschnitt kann dabei in konstruktiv einfacher Weise als nach außen weisender Kontaktstift ausgebildet sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass der die Kontaktierungsöffnung aufweisende Zellverbinderabschnitt entgegen der Kraft einer mechanischen Feder auf den Zellverbinder aufschiebbar ist, derart, dass die Kontaktierungsöffnung dabei auf den Zellverbinder aufgeschoben wird und sich die Gesamtlänge des Zellverbinders dadurch verkürzt. Hierdurch ist vorteilhafterweise das Herstellen der Steckverbindung weiter vereinfacht.According to the invention, it is provided that the cell connectors each have a first contacting opening and a second contacting opening, the contacting section of a cell terminal of a battery cell being non-positively inserted into the first contacting opening and the contacting section of a cell terminal of a further battery cell being non-positively inserted into the second contacting opening. In this embodiment, the contacting sections of the cell terminals connected to one another in an electrically conductive manner form the male part of the plug connection and the cell connectors form the female part. Such a configuration advantageously promotes a one-piece design of the at least one contacting section with the respective cell terminal. This is because the respective contacting section can be designed in a structurally simple manner as an outward-facing contact pin. In particular, it is provided that the cell connector section having the contacting opening can be pushed onto the cell connector against the force of a mechanical spring, such that the contacting opening is pushed onto the cell connector and the overall length of the cell connector is thereby shortened. This advantageously further simplifies the production of the plug connection.
Erfindungsgemäß ist das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal einer Batteriezelle des Batteriemoduls jeweils als Kontaktfahne ausgebildet ist, wobei aus dem freien Ende der Kontaktfahne der wenigstens eine Kontaktierungsabschnitt des jeweiligen Zellterminals gebildet ist. Eine Kontaktfahne im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere ein flächiges und vergleichsweise dünn ausgebildetes Kontaktierungselement. Derartige Kontaktierungselemente beziehungsweise Kontaktfahnen sind insbesondere von sogenannten Pouch-Zellen bekannt. Bei der vorliegenden Erfindung ist dabei insbesondere vorgesehen, dass die Zellterminals von prismatisch ausgebildeten Batteriezellen, bei denen die Elektrodenanordnung von einem metallischen Zellgehäuse, einem sogenannten Hardcase, umgeben ist, als derartiges Kontaktelement beziehungsweise als Kontaktfahne ausgebildet sind. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Zellgehäuse der Batteriezellen zwei metallische Halbschalen umfasst, die derart um die Elektrodenanordnung angeordnet sind, dass nur die als Kontaktfahnen ausgebildeten Zellterminals aus den zusammengefügten Halbschalen herausragen. Die Halbschalen können dabei insbesondere durch Verschweißen miteinander zu einem prismatischen Zellgehäuse verbunden sein. Die Zellterminals sind dabei jeweils gegen das Zellgehäuse elektrisch isoliert.According to the invention, the first cell terminal and the second cell terminal of a battery cell of the battery module are each designed as a contact lug, with the at least one contacting section of the respective cell terminal being formed from the free end of the contact lug. A contact tab in the sense of the present invention is in particular a flat and comparatively thin contacting element. Such contacting elements or contact lugs are known in particular from so-called pouch cells. In the present invention, it is particularly provided that the cell terminals of prismatic battery cells, in which the electrode arrangement is surrounded by a metallic cell housing, a so-called hard case, are designed as such a contact element or as a contact lug. In particular, it is provided that the cell housing of the battery cells comprises two metal half-shells, which are arranged around the electrode arrangement in such a way that only the cell terminals designed as contact tabs protrude from the assembled half-shells. The half-shells can be connected to one another, in particular by welding, to form a prismatic cell housing. The cell terminals are each electrically insulated from the cell housing.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kontaktierungsabschnitt eines als Kontaktfahne ausgebildeten Zellterminals durch Umformung abgewinkelt, besonders bevorzugt rechtwinklig abgewinkelt. Hierdurch ist die Herstellung der Steckverbindung eines Kontaktierungsabschnittes mit einem Zellverbinder vorteilhafterweise weiter vereinfacht. Zur Ausbildung mehrerer Kontaktierungsabschnitte ist insbesondere vorgesehen, das das Zellterminal in mehreren freien Enden ausläuft, wobei jedes freie Ende einen Kontaktierungsabschnitt im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt. Ist das Zellterminal als Kontaktfahne ausgebildet, so ist insbesondere vorgesehen, dass zwei Kontaktierungsabschnitte ausgebildet sind, indem das Zellterminal an seinem freien Ende einen Einschnitt aufweist, vorzugsweise mittig, wobei der Abschnitt des Zellterminals links von dem Einschnitt einen ersten Kontaktierungsabschnitt bildet und der Abschnitt des Zellterminals rechts von dem Einschnitt einen zweiten Kontaktierungsabschnitt bildet. Vorzugsweise sind der erste Kontaktierungsabschnitt und der zweite Kontaktierungsabschnitt dabei in entgegengesetzte Richtungen abgewinkelt, besonders bevorzugt mit einem Winkel von 90°.Preferably, the at least one contacting section of a cell terminal designed as a contact lug is angled by deformation, particularly preferably angled at right angles. This advantageously further simplifies the production of the plug connection of a contacting section with a cell connector. In order to form several contacting sections, it is in particular provided that the cell terminal terminates in several free ends, each free end representing a contacting section in the sense of the present invention. If the cell terminal is designed as a contact tab, it is in particular provided that two contacting sections are formed in that the cell terminal has an incision at its free end, preferably in the middle, the section of the cell terminal to the left of the incision forming a first contacting section and the section of the cell terminal to the right of the incision forms a second contacting section. Preferably, the first contacting section and the second contacting section are angled in opposite directions, particularly preferably at an angle of 90°.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest diejenigen Kontaktierungsabschnitte, die mittels eines Zellverbinders elektrisch leitfähig verbunden sind, einander zugewandt sind. Hierdurch ist vorteilhafterweise die Herstellung der Steckverbindung weiter vereinfacht. Insbesondere kann hierbei durch die Ausrichtung der Kontaktierungsabschnitte der Batteriezellen vorgegeben sein, wie die Batteriezellen miteinander zu verschalten sind, indem immer diejenigen Batteriezellen, die nebeneinander angeordnet sind und deren Kontaktierungsabschnitte einander zugewandt sind, mit einem Zellverbinder elektrisch leitfähig verbunden werden.According to the invention, it is provided that at least those contacting sections that are electrically conductively connected by means of a cell connector face each other. This advantageously further simplifies the production of the plug connection. In particular, the alignment of the contacting sections of the battery cells can determine how the battery cells are to be connected to one another, in that always those battery cells that are arranged next to one another and whose contacting sections face each other are electrically conductively connected to a cell connector.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls weisen die Batteriezellen jeweils ein prismatisches Zellgehäuse auf, aus dem das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal herausragen, wobei die Kontaktierungsabschnitte jeweils durch einen Zellterminalabschnitt von dem Zellgehäuse beabstandet parallel zu dem Bereich des Zellgehäuses, aus dem das erste Zellterminal und das zweite Zellterminal herausragen, ausgerichtet sind. Hierdurch ist das elektrisch leitfähige Verbinden von nebeneinander angeordneten Batteriezellen vorteilhafterweise weiter vereinfacht. Vorteilhafterweise sind die Zellterminals zumindest teilweise elastisch rückstellend ausgebildet, sodass das Herstellen der Steckverbindung noch weiter vereinfacht ist.In a further particularly preferred embodiment of the battery module according to the invention, the battery cells each have a prismatic cell housing from which the first cell terminal and the second cell terminal protrude, the contacting sections each being spaced apart from the cell housing by a cell terminal section parallel to the area of the cell housing from which the first cell terminal and the second cell terminal protrude, are aligned. This advantageously further simplifies the electrically conductive connection of battery cells arranged next to one another. Advantageously, the cell terminals are designed to be at least partially elastically restoring, so that producing the plug connection is even further simplified.
Vorzugsweise ist der wenigstens eine Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals jeweils durch Abwinkeln des freien Endes des jeweiligen Zellterminals ausgebildet. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Kontaktierungsabschnitte der Batteriezellen des Batteriemoduls derart abgewinkelt sind, dass elektrisch leitfähig miteinander verbundene Kontaktierungsabschnitte einander zugewandt sind. Vorzugsweise liegen die Kontaktierungsabschnitte dabei in einer Ebene. Hierdurch ist die Verbindbarkeit der Kontaktierungsabschnitte vorteilhafterweise weiter verbessert.Preferably, the at least one contacting section of a cell terminal is formed by bending the free end of the respective cell terminal. In particular, it is provided that the contacting sections of the battery cells of the battery module are angled in such a way that contacting sections that are electrically conductively connected to one another face one another. The contacting sections preferably lie in one plane. This advantageously further improves the connectivity of the contacting sections.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sieht vor, dass eine Anzahl von Batteriezellen elektrisch parallel verschaltet ist, wobei die Zellterminals dieser Batteriezellen jeweils einen ersten Kontaktierungsabschnitt und einen zweiten Kontaktierungsabschnitt aufweisen, wobei über den ersten Kontaktierungsabschnitt einer parallel verschalteten Batteriezelle eine erste weitere Batteriezelle und über den zweiten Kontaktierungsabschnitt eine zweite weitere Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist. Insbesondere ist dabei vorgesehen dass das Zellterminal einer Batteriezelle des Batteriemoduls dabei „T“-förmig aus dem Zellgehäuse ragt, wobei der „I“-Abschnitt der Zellterminalabschnitt ist, durch welchen der erste und der zweite Kontaktierungsabschnitt jeweils von dem Zellgehäuse beabstandet ist. Der „-“-Abschnitt bildet dabei jeweils den ersten Kontaktierungsabschnitt und den zweiten Kontaktierungsabschnitt. Vorzugsweise sind die Kontaktierungsabschnitte nebeneinander angeordneter Batteriezellen dabei einander zugewandt. Gemäß einer Ausgestaltungsvariante weisen der erste und der zweite Kontaktierungsabschnitt eines Zellterminals jeweils nach Innen und nach Außen und somit nicht zu benachbarten Batteriezellen. Diese Zellterminals sind bei dieser Ausgestaltungsvariante seitlich mittels eines Zellverbinders kontaktiert, wobei der Zellverbinder durch seitliches Heranführen an das jeweilige zu kontaktierende Zellterminal auf die Kontaktierungsabschnitte aufgesteckt ist.A further advantageous embodiment of the battery module according to the invention provides that a number of battery cells are electrically connected in parallel, the cell terminals of these battery cells each having a first contacting section and a second contacting section, with a first further battery cell being connected via the first contacting section of a battery cell connected in parallel and above a second further battery cell is electrically conductively connected to the second contacting section. In particular, it is provided that the cell terminal of a battery cell of the battery module protrudes from the cell housing in a “T” shape, the “I” section being the cell terminal section through which the first and second contacting sections are each spaced from the cell housing. The “-” section forms the first contacting section and the second contacting section. Preferably, the contacting sections of battery cells arranged next to one another face each other. According to one embodiment variant, the first and second contacting sections of a cell terminal each point inwards and outwards and therefore not towards neighboring battery cells. In this embodiment variant, these cell terminals are contacted laterally by means of a cell connector, the cell connector being plugged onto the contacting sections by being brought laterally towards the respective cell terminal to be contacted.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls sieht vor, dass eine Anzahl von Batteriezellen elektrisch in Reihe verschaltet ist, wobei die Zellterminals dieser Batteriezellen jeweils wenigstens einen Kontaktierungsabschnitt aufweisen, wobei über den Kontaktierungsabschnitt einer in Reihe verschalteten Batteriezelle eine weitere Batteriezelle elektrisch leitfähig verbunden ist.A further advantageous embodiment of the battery module according to the invention provides that a number of battery cells are electrically connected in series, the cell terminals of these battery cells each having at least one contacting section, with a further battery cell being electrically conductively connected via the contacting section of a battery cell connected in series.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Batteriesystem umfassend wenigstens ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von Batteriezellen vorgeschlagen, wobei das wenigstens eine Batteriemodul ein erfindungsgemäßes Batteriemodul ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Batteriesystem mehrere Batteriemodule aufweist, wobei die Batteriemodule parallel und/oder in Reihe miteinander verschaltet sind. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Batteriesystem ein für den Einsatz in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ausgebildetes Batteriesystem ist. Das Batteriesystem umfasst dabei diverse Systemkomponenten, insbesondere wenigstens eine Kühlvorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen und/oder ein Batteriemanagementsystem zum Überwachen und Steuern der Batteriemodule.To solve the problem mentioned at the beginning, a battery system comprising at least one battery module with a plurality of battery cells is further proposed, the at least one battery module being a battery module according to the invention This battery module is. In particular, it is provided that the battery system has a plurality of battery modules, with the battery modules being connected to one another in parallel and/or in series. In particular, it is envisaged that the battery system is a battery system designed for use in hybrid, plug-in hybrid or electric vehicles. The battery system includes various system components, in particular at least one cooling device for temperature control of the battery cells and/or a battery management system for monitoring and controlling the battery modules.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul; -
2 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul; -
3 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul; -
4 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Batteriemodul; -
5 in einer schematischen Darstellung eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels für eine Batteriezelle eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls; -
6 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Batteriezelle eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls; und -
7 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Elektrodenanordnung mit Zellterminals einer Batteriezelle eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.
-
1 in a schematic representation an embodiment of a battery module according to the invention; -
2 in a schematic representation a further embodiment of a battery module according to the invention; -
3 in a schematic representation a further embodiment of a battery module according to the invention; -
4 in a schematic representation a further embodiment of a battery module according to the invention; -
5 in a schematic representation a perspective view of an exemplary embodiment of a battery cell of a battery module according to the invention; -
6 in a schematic representation a further embodiment of a battery cell of a battery module according to the invention; and -
7 in a schematic representation an embodiment of an electrode arrangement with cell terminals of a battery cell of a battery module according to the invention.
Das in
Die Kontaktierungsabschnitte 5 sind jeweils durch einen Zellterminalabschnitt von dem Zellgehäuse der jeweiligen Batteriezelle 2 beabstandet und parallel zu dem Bereich des Zellgehäuses, aus dem die jeweiligen Zellterminals 3, 4 herausragen, ausgerichtet. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Kontaktierungsabschnitt 5 und ein Zellterminal 3 beziehungsweise ein Zellterminal 4, anders als in
Die Batteriezellen 2 des Batteriemoduls 1 sind in dem in
Die Zellverbinder 7 weisen bei dem in
Bei dem in
Einige der Batteriezellen 2 weisen dabei Zellterminals 3, 4 mit einem ersten Kontaktierungsabschnitt 5 und einem zweiten Kontaktierungsabschnitt 6 auf (in
Weiter ist in
Insbesondere können die Kontaktierungsabschnitte 5, 6 der Batteriezellen 2 unterschiedliche Längen aufweisen, insbesondere in Abhängigkeit der geplanten Verschaltung der Batteriezellen 2.In particular, the contacting
Bei den in
Die Zellterminals 3, 4 dieser Untereinheiten weisen dabei jeweils einen Kontaktierungsabschnitt 5 auf, über welchen die Untereinheiten quasi als Batteriezellen untereinander mittels eines Zellverbinders 7 elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Die Anbindung eines Kontaktierungsabschnittes 5 an den Zellverbinder 7 ist dabei als Steckverbindung realisiert. Vorteilhafterweise sind diese Untereinheiten dabei durch Lösen der mittels des jeweiligen Zellverbinders 7 hergestellten Steckverbindung einfach austauschbar, insbesondere im Fall eines Defektes einer solchen Untereinheit. The
Bei dem in
Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.The exemplary embodiments shown in the figures and explained in connection with them serve to explain the invention and are not restrictive of it.
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