DE102018209815A1

DE102018209815A1 - accumulator

Info

Publication number: DE102018209815A1
Application number: DE102018209815.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Born; Manuel Winkler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Akkumulatormodul aufweisend mehrere Akkumulatorzellen, welche jeweils zwei Zellterminals aufweisen und welche mittels eines Zellverbinders miteinander verschaltet sind, wobei der Zellverbinder zumindest drei Anschlüsse aufweist, von denen ein jeder mit einem der Zellterminals verbunden ist, wobei der Zellverbinder zumindest zwei Federelemente aufweist, die jeweils zwischen zwei der Anschlüsse angeordnet sind, wobei die zumindest zwei Federelemente jeweils durch einen Abschnitt eines einlagigen Profilblechs ausgebildet sind und wobei die zumindest zwei Federelemente hinsichtlich ihrer federnden Wirkung unterschiedlich ausgebildet sind.The invention relates to an accumulator module comprising a plurality of accumulator cells, each of which has two cell terminals and which are interconnected by means of a cell connector, the cell connector having at least three connections, each of which is connected to one of the cell terminals, the cell connector having at least two spring elements, which are each arranged between two of the connections, the at least two spring elements each being formed by a section of a single-layer profiled sheet and the at least two spring elements being designed differently with regard to their resilient action.

Description

Die Erfindung betrifft ein Akkumulatormodul aufweisend mehrere Akkumulatorzellen, welche jeweils zwei Zellterminals aufweisen und welche mittels eines Zellverbinders miteinander verschaltet sind, wobei der Zellverbinder zumindest drei Anschlüsse aufweist, von denen ein jeder mit einem der Zellterminals verbunden ist.The invention relates to an accumulator module comprising a plurality of accumulator cells, each of which has two cell terminals and which are interconnected by means of a cell connector, the cell connector having at least three connections, each of which is connected to one of the cell terminals.

Ein Akkumulator für den Kraftfahrzeugbereich ist typischerweise aus mehreren im Wesentlichen identischen Akkumulatorzellen aufgebaut oder aus Akkumulatormodulen, die ihrerseits aus mehreren im Wesentlichen identischen Akkumulatorzellen aufgebaut sind. Dabei sind die Akkumulatorzellen, aus denen ein Akkumulator oder Akkumulatormodul aufgebaut ist, miteinander verschaltet, um auf diese Weise eine Betriebsspannung für den Akkumulator zu realisieren, die höher ist als die Betriebsspannung einer Akkumulatorzelle, und/oder um eine Ladekapazität für den Akkumulator zu realisieren, der höher ist als die Ladekapazität einer Akkumulatorzelle. Eine entsprechende Verschaltung von Akkumulatorzellen erfolgt dabei üblicherweise mithilfe von Zellverbindern.An accumulator for the motor vehicle sector is typically constructed from a plurality of essentially identical accumulator cells or from accumulator modules, which in turn are constructed from a plurality of essentially identical accumulator cells. The accumulator cells, from which an accumulator or accumulator module is constructed, are interconnected in order to achieve an operating voltage for the accumulator that is higher than the operating voltage of an accumulator cell, and / or to implement a charging capacity for the accumulator. which is higher than the charging capacity of an accumulator cell. A corresponding connection of accumulator cells is usually carried out with the aid of cell connectors.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgebildetes Akkumulatormodul anzugeben.Proceeding from this, the object of the invention is to specify an advantageously designed battery module.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Akkumulatormodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten.This object is achieved according to the invention by an accumulator module with the features of claim 1. Preferred further developments are contained in the related claims.

Ein entsprechendes Akkumulatormodul weist dabei mehrere Akkumulatorzellen auf, welche typischerweise im Wesentlichen einheitlich ausgestaltet sind und jeweils zwei Zellterminals aufweisen. Die zwei Zellterminals einer Akkumulatorzelle dienen dabei als äußere Kontakte oder Anschlüsse, über die sich die Akkumulatorzelle elektrisch leitend mit einer äußeren Beschaltung beschalten und/oder mit weiteren Akkumulatorzellen zusammenschalten lässt.A corresponding accumulator module has a plurality of accumulator cells, which are typically configured essentially uniformly and each have two cell terminals. The two cell terminals of an accumulator cell serve as external contacts or connections via which the accumulator cell can be electrically conductively connected to an external circuit and / or can be interconnected with further accumulator cells.

Eine solche Zusammenschaltung ist in dem hier beschriebenen Akkumulatormodul realisiert und infolgedessen bildet das Akkumulatormodul eine Art Batterieverbund oder einen Teil eines Batterieverbundes aus mehreren Akkumulatormodulen aus. Dieser Batterieverbund ist vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug ausgelegt und wird daher bevorzugt als Energiespeicher, beispielsweise als Traktionsakkumulator, in einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Zur vollständigen Ausbildung einer entsprechenden Zusammenschaltung oder Verschaltung von Akkumulatorzellen kommen dabei typischerweise mehrere Zellverbinder, insbesondere mehrere gleichartige Zellverbinder, zum Einsatz und dementsprechend weist ein nachfolgend näher beschriebenes Akkumulatormodul typischerweise mehrere Zellverbinder, insbesondere mehrere gleichartige Zellverbinder, auf.Such an interconnection is implemented in the accumulator module described here, and as a result the accumulator module forms a type of battery assembly or part of a battery assembly from a plurality of accumulator modules. This battery assembly is preferably designed for a motor vehicle and is therefore preferably used as an energy store, for example as a traction accumulator, in a motor vehicle. A plurality of cell connectors, in particular a plurality of identical cell connectors, are typically used to completely form a corresponding interconnection or interconnection of accumulator cells, and accordingly an accumulator module described in more detail below typically has a plurality of cell connectors, in particular a plurality of identical cell connectors.

Erfindungsgemäß ist die Zusammenschaltung dabei mithilfe eines Zellverbinders realisiert, welcher zumindest drei bevorzugt flache, plattenförmige Anschlüsse aufweist, von denen ein jeder mit einem der Zellterminals verbunden und insbesondere fest verbunden ist. Eine entsprechende Verbindung ist hierbei entweder als reversibel lösbare Verbindung ausgebildet, also beispielsweise als Schraubverbindung, oder als unlösbare Verbindung, also zum Beispiel als Lötverbindung oder Schweissverbindung. Infolgedessen verbindet der Zellverbinder zweckdienlicherweise mit den zumindest drei Anschlüssen Zellterminals von zumindest drei Akkumulatorzellen, so dass über den Zellverbinder oder mithilfe des Zellverbinders üblicherweise zumindest drei Akkumulatorzellen miteinander verschaltet sind. Hierbei weist der Zellverbinder weiter zumindest zwei Federelemente auf, die jeweils zwischen zwei der Anschlüsse angeordnet sind, so dass insbesondere über ein jedes Federelement zwei Anschlüsse mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbunden sind. D. h. auch, dass typischerweise über ein jedes Federelement auch zwei Zellterminals elektrisch leitend und mechanisch miteinander verbunden sind. Dabei sind die zumindest zwei Federelemente jeweils durch einen Abschnitt eines einlagigen Profilblechs ausgebildet und zudem hinsichtlich ihrer federnden Wirkung unterschiedlich ausgebildet. Hierdurch sind die zumindest zwei Federelemente dann insbesondere unterschiedlich steif oder unterschiedlich weich ausgebildet und dementsprechend verformen sich die zumindest zwei Federelemente bei gegebener einwirkender Kraft unterschiedlich stark.According to the invention, the interconnection is realized with the aid of a cell connector, which has at least three preferably flat, plate-shaped connections, each of which is connected to one of the cell terminals and in particular is permanently connected. A corresponding connection is either designed as a reversibly releasable connection, for example as a screw connection, or as a non-releasable connection, for example as a soldered connection or welded connection. As a result, the cell connector expediently connects cell terminals of at least three battery cells to the at least three connections, so that at least three battery cells are usually connected to one another via the cell connector or with the aid of the cell connector. Here, the cell connector further has at least two spring elements, which are each arranged between two of the connections, so that, in particular, two connections are mechanically and electrically conductively connected to one another via each spring element. I.e. also that typically two cell terminals are electrically conductively and mechanically connected to each other via each spring element. The at least two spring elements are each formed by a section of a single-layer profiled sheet and are also designed differently with regard to their resilient effect. As a result, the at least two spring elements are in particular of different stiffness or different softness, and accordingly the at least two spring elements deform to different extents with a given acting force.

Die Federelemente sind dabei zweckdienlicherweise derart ausgelegt, dass die zu erwartenden Krafteinwirkungen oder zumindest die zu erwartenden häufig wiederkehrenden Krafteinwirkungen in guter Näherung lediglich zu einer elastischen Verformung führen. Das heißt, dass bevorzugt der elastische Anteil überwiegt und der plastische Anteil im Vergleich dazu gering ausfällt. Hierdurch wird dann eine Art Toleranzausgleich zwischen den einzelnen Zellterminals ermöglicht und es wird verhindert, dass es zu einer mechanischen Überbelastung kommt, durch die der Zellverbinder und/oder eine der Akkumulatorzellen beschädigt wird. Dabei gilt es zu bedenken, dass es im Laufe des Lebenszyklus eines Akkumulatormoduls, typischerweise durch den Betrieb oder aufgrund der Alterung, zu Volumenänderungen bei den Akkumulatorzellen kommt, wodurch der Abstand zwischen den Zellterminals üblicherweise variiert oder schwankt. Diese Schwankungen führen zu lokalen Krafteinwirkungen und werden mithilfe der Federelemente des Zellverbinders kompensiert. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Federelemente hinsichtlich ihrer federnden Wirkung wird zudem berücksichtigt, dass in einem Akkumulatormodul mit unterschiedlich starken lokalen Krafteinwirkungen zu rechnen ist.The spring elements are expediently designed in such a way that the forces to be expected or at least the frequently recurring forces to be expected only lead to elastic deformation to a good approximation. This means that the elastic part predominates and the plastic part is small in comparison. This then enables a kind of tolerance compensation between the individual cell terminals and prevents a mechanical overload which can damage the cell connector and / or one of the accumulator cells. It should be borne in mind that there are volume changes in the battery cells over the course of the life cycle of a battery module, typically as a result of operation or due to aging, as a result of which the distance between the cell terminals usually varies or fluctuates. These fluctuations lead to local forces and are compensated for using the spring elements of the cell connector. Due to the different design of the Spring elements with regard to their resilient effect are also taken into account that different strengths of local forces can be expected in an accumulator module.

Insbesondere zugunsten einer einfachen Fertigung ist es dabei weiter von Vorteil, wenn der Zellverbinder einteilig und einstückig (monolithisch) ausgestaltet ist und wenn ein einlagiges Profilblech den Zellverbinder ausbildet. Jener einstückige und einteilige Zellverbinder weist dann die beiden Abschnitte auf, die die zumindest zwei Federelemente ausbilden. Mit Hilfe eines solchen Zellverbinders sind dann typischerweise zumindest drei Akkumulatorzellen miteinander verschaltet.In particular, in favor of simple production, it is further advantageous if the cell connector is designed in one piece and in one piece (monolithic) and if a single-layer profiled sheet forms the cell connector. That one-piece and one-piece cell connector then has the two sections which form the at least two spring elements. With the aid of such a cell connector, at least three accumulator cells are then typically interconnected.

In vorteilhafter Weiterbildung ist ein derartiges Profilblech als Stanzbiegeblech ausgebildet und beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt.In an advantageous further development, such a profiled sheet is designed as a stamped and bent sheet and is made, for example, from aluminum or an aluminum alloy.

Alternativ ist der Zellverbinder aus mehreren Zellverbinderteilen zusammengesetzt, welche beispielsweise durch Verschrauben oder Verschweißen miteinander verbunden sind. In einem solchen Fall bildet dann typischerweise ein solches Zellverbinderteil ein Federelement aus.Alternatively, the cell connector is composed of several cell connector parts which are connected to one another, for example, by screwing or welding. In such a case, such a cell connector part typically forms a spring element.

Unabhängig davon, ob der Zellverbinder einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist, ist mithilfe des Zellverbinders bevorzugt eine Parallelschaltung von mehreren Akkumulatorzellen realisiert. Alternativ ist mit dem Zellverbinder eine Reihenschaltung oder eine Mischung aus Parallelschaltung und Reihenschaltung umgesetzt.Regardless of whether the cell connector is made in one piece or in several parts, the cell connector is preferably used to connect a plurality of battery cells in parallel. Alternatively, a series connection or a mixture of parallel connection and series connection is implemented with the cell connector.

Einer weiteren Ausgestaltung entsprechend weist der Zellverbinder zumindest vier Anschlüsse auf sowie zumindest drei Federelemente, wobei wiederum jedes Federelement zwischen zwei Anschlüssen angeordnet ist, so dass insbesondere ein jedes Federelement zwei Anschlüsse und insbesondere auch zwei Zellterminals mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbindet. Weiter ist ein jedes Federelement auch bei dieser Ausführungsvariante durch einen Abschnitt eines einlagigen Profilblechs ausgebildet, welches nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten ausgestaltet ist. Hierbei sind die zumindest drei Federelemente in Reihe geschaltet, wodurch ein mittleres Federelement zwischen zwei äußeren Federelementen angeordnet ist. Dabei ist bevorzugt das mittlere Federelement steifer oder weniger weich ausgestaltet als die äußeren Federelemente, sodass sich die äußeren Federelemente bei einer gegebenen, auf die Federelemente einwirkenden Kraft stärker elastisch und/oder plastisch verformen als das mittlere Federelement.According to a further embodiment, the cell connector has at least four connections and at least three spring elements, with each spring element in turn being arranged between two connections, so that in particular each spring element connects two connections and in particular also two cell terminals to one another in a mechanically and electrically conductive manner. Furthermore, each spring element is also formed in this embodiment variant by a section of a single-layer profiled sheet which is designed according to one of the embodiment variants described above. Here, the at least three spring elements are connected in series, whereby a middle spring element is arranged between two outer spring elements. The middle spring element is preferably stiffer or less soft than the outer spring elements, so that the outer spring elements deform more elastically and / or plastically than the middle spring element for a given force acting on the spring elements.

Eine entsprechende federnde Wirkung ist dabei je nach Ausführungsvariante beispielsweise dadurch realisiert, dass ein ein Federelement ausbildendender Abschnitt, zumindest im Profil oder Querschnitt betrachtet, eine Bogenform aufweist. Hierbei weist der Zellverbinder typischerweise eine Längausdehnung auf und die Enden der Bogenform sind in Richtung der Längausdehnung räumlich voneinander beanstandet. Jene Längsausdehnung erstreckt sich weiter bevorzugt in einer Verbindungsrichtung, entlang derer auch die Zellterminals nebeneinander angeordnet sind, welche über den Zellverbinder insbesondere unlösbar miteinander verbunden und zweckdienlicherweise miteinander verschaltet sind.Depending on the embodiment variant, a corresponding resilient effect is achieved, for example, in that a section forming a spring element has an arc shape, at least when viewed in profile or cross section. Here, the cell connector typically has a longitudinal extension and the ends of the arch shape are spatially spaced apart in the direction of the longitudinal extension. That longitudinal extension preferably extends in a connecting direction, along which the cell terminals are also arranged next to one another, which are in particular permanently connected to one another via the cell connector and expediently connected to one another.

Alternativ weist ein ein Federelement ausbildendender Abschnitt, zumindest im Profil oder Querschnitt betrachtet, eine V-Form oder Dreieck-Form, eine eckige U-Form oder Viereck-Form oder eine Mäander-Form auf. Auf diese Weise ist dann quasi jeweils eine Art lokale Stauchung im Profilblech realisiert, die insbesondere quer zur Richtung der Längsausdehnung des Profilblechs ausgedehnt ist, also weg von den Akkumulatorzellen oder hin zu den Akkumulatorzellen. Je nach Anwendungsfall sind auch MischFormen aus diesen Grundformen vorgesehen. Typisch ist dabei ein Profil oder Querschnitt eines ein Federelement ausbildendenden Abschnitts in Richtung der Längsausdehnung des Profilblechs, welches bzw. welcher zumindest eine Biegung und/oder einen Knick aufweist.Alternatively, a section forming a spring element, at least when viewed in profile or cross-section, has a V-shape or triangle shape, an angular U-shape or square shape or a meandering shape. In this way, a kind of local compression in the profile sheet is then realized, which is in particular extended transversely to the direction of the longitudinal expansion of the profile sheet, that is to say away from the battery cells or towards the battery cells. Depending on the application, mixed forms of these basic forms are also provided. A profile or cross section of a section forming a spring element in the direction of the longitudinal extension of the profile sheet, which has at least one bend and / or kink, is typical.

Zur Realisierung unterschiedlicher federnder Wirkungen weisen die die Federelemente ausbildenden Abschnitte dann beispielsweise unterschiedliche Blechstärken auf und/oder unterschiedliche Breiten. Als Breite ist hierbei insbesondere die Ausdehnung eines Abschnittes in Querrichtung quer zur Verbindungsrichtung und somit quer zur Längsausdehnung des Zellverbinders anzusehen. Die Querrichtung ist dabei typischerweise parallel zur Oberseite eines Zellterminals ausgerichtet, auf der ein Anschluss des Zellverbinders aufliegt.To realize different resilient effects, the sections forming the spring elements then have, for example, different sheet thicknesses and / or different widths. The width in this case is in particular the extent of a section in the transverse direction transverse to the connection direction and thus transverse to the longitudinal extension of the cell connector. The transverse direction is typically aligned parallel to the top of a cell terminal on which a connection of the cell connector rests.

Weist der Zellverbinder in unterschiedlichen Abschnitten, also insbesondere in den Abschnitten die die Federelemente ausbilden, unterschiedliche Breiten auf, so ist einer Ausführung bevorzugt, bei der die größte Breite des Zellverbinders größer als das 1,1-fache, weiter bevorzugt als das 1,2-fache und insbesondere als das 1,5-fache, der kleinsten Breite des Zellverbinders ist. Hierbei weist die kleinste Breite typischerweise eine Ausdehnung auf, die typischerweise im Bereich von etwa 30 mm bis etwa 60 mm liegt. Die unterschiedlichen Breiten sind dabei insbesondere in den Abschnitten des Zellverbinders und somit des Profilblechs ausgebildet, mit denen die Federelemente realisiert sind. D. h., dass ein Federelement die kleinste Breite aufweist und ein Federelement die größte Breite.If the cell connector has different widths in different sections, in particular in the sections that form the spring elements, an embodiment is preferred in which the greatest width of the cell connector is greater than 1.1 times, more preferably than 1.2 times, and in particular as 1.5 times, the smallest width of the cell connector. Here, the smallest width typically has an extension that is typically in the range from approximately 30 mm to approximately 60 mm. The different widths are formed in particular in the sections of the cell connector and thus of the profiled sheet with which the spring elements are realized. That is, a spring element has the smallest width and a spring element has the largest width.

Wie bereits zuvor dargelegt, ist es von Vorteil, wenn ein jeder ein Federelement ausbildender Abschnitt eine Bogenform aufweist. Eine solche Bogenform erstreckt sich dann typischerweise in einer Bogenrichtung quer zur Verbindungrichtung und quer zur Querrichtung, wobei die Bogenrichtung bevorzugt von den Akkumulatorzellen weg zeigt. Die Bogenhöhe einer Bogenform entspricht dann insbesondere der Ausdehnung der Bogenform in Bogenrichtung und zwar unabhängig davon, ob die Bogenrichtung von den Akkumulatorzellen weg zeigt oder in Richtung der Akkumulatorzellen zeigt. Einer Ausführungsvariante entsprechend weisen die Federelemente zur Realisierung unterschiedlicher federnder Wirkungen Bogenformen mit unterschiedlichen Bogenhöhen auf oder Bogenformen, die sich hinsichtlich ihrer Geometrien unterscheiden. Dabei sind unterschiedliche Geometrien zum Beispiel durch unterschiedliche Krümmungen umgesetzt. As already explained above, it is advantageous if each section forming a spring element has an arc shape. Such an arc shape then typically extends in an arc direction transverse to the connecting direction and transverse to the transverse direction, the arc direction preferably pointing away from the battery cells. The arc height of an arc shape then corresponds in particular to the extent of the arc shape in the arc direction, regardless of whether the arc direction points away from the battery cells or points in the direction of the battery cells. According to one embodiment variant, the spring elements have arch shapes with different arch heights or arch shapes that differ in their geometries in order to achieve different resilient effects. Different geometries are implemented, for example, by different curvatures.

Unterscheiden sich die Federelemente hinsichtlich der Bogenhöhe, so ist weiter eine Ausführungsvariante bevorzugt, bei der die größte Bogenhöhe des Zellverbinders größer als das 1,1-fache, weiter bevorzugt als das 1,2-fache und insbesondere als das 1,5-fache, der kleinsten Bogenhöhe des Zellverbinders ist. Typisch ist dabei ein Wert für die kleinste Bogenhöhe, der im Bereich von etwa 2 mm bis etwa 15 mm liegt. Die Differenz zwischen der größten Bogenhöhe und der kleinsten Bogenhöhe ist dann bevorzugt größer gleich 1 mm. Das Prinzip der unterschiedlichen Bogenhöhen oder allgemeiner unterschiedlicher Höhen ist hierbei auch auf Federelemente übertragbar, die anstatt einer Bogenform eine V-Form oder Dreieck-Form, eine eckige U-Form oder Viereck-Form oder eine Mäander-Form aufweisen.If the spring elements differ in terms of the arch height, then an embodiment variant is preferred in which the greatest arch height of the cell connector is greater than 1.1 times, more preferably than 1.2 times and in particular 1.5 times. the smallest arc height of the cell connector. A value for the smallest arc height, which is in the range from approximately 2 mm to approximately 15 mm, is typical. The difference between the largest arch height and the smallest arch height is then preferably greater than or equal to 1 mm. The principle of different arch heights or more generally different heights can also be applied to spring elements which have a V-shape or triangle shape, an angular U-shape or square shape or a meandering shape instead of an arch shape.

Die unterschiedlichen federnden Wirkungen der Federelemente lassen sich typischerweise zumindest in erster Näherung mathematisch beschreiben, indem jedem Federelement des Zellverbinders eine Federkonstante D zugewiesen wird. Jene Federkonstante D ist dabei eine Proportionalitätskonstante, mit der das Verhältnis F/Δx zwischen einer in Verbindungsrichtung auf ein Federelement einwirkenden Kraft F und der Änderung der Ausdehnung des Federelements in Verbindungsrichtung oder der Änderung des Abstandes Δx zwischen zwei benachbarten Zellterminals, die über das Federelement miteinander verbunden sind, in Verbindungsrichtung. Hierbei ist bevorzugt die größte Federkonstante des Zellverbinders größer als das 1,1-fache, weiter bevorzugt als das 1,2-fache und insbesondere als das 1,5-fache, der kleinsten Federkonstante.The different resilient effects of the spring elements can typically be described mathematically, at least to a first approximation, by assigning a spring constant D to each spring element of the cell connector. That spring constant D is a proportionality constant with which the ratio F / Δx between a force F acting in the connection direction on a spring element and the change in the extension of the spring element in the connection direction or the change in the distance Δx between two neighboring cell terminals, which are connected to one another via the spring element are connected in the direction of connection. In this case, the largest spring constant of the cell connector is preferably greater than 1.1 times, more preferably than 1.2 times, and in particular 1.5 times, the smallest spring constant.

Je nach Anwendungsfall weist der Zellverbinder desweiteren zumindest fünf Anschlüsse auf sowie zumindest vier Federelemente. Jedes Federelement ist dabei wiederum durch einen Abschnitt eines Profilblechs, also eines einlagigen Profilblechs, ausgebildet und zwischen zwei Anschlüssen angeordnet, so dass insbesondere ein jedes Federelement drei Anschlüsse und insbesondere auch zwei Zellterminals mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbindet. D. h., dass in den meisten Fällen fünf Akkumulatorzellen oder mehr mit einem einzigen Zellverbinder miteinander verbunden oder miteinander verschaltet werden.Depending on the application, the cell connector also has at least five connections and at least four spring elements. Each spring element is in turn formed by a section of a profiled sheet, that is to say a single-layer profiled sheet, and arranged between two connections, so that in particular each spring element connects three connections and in particular also two cell terminals to one another in a mechanically and electrically conductive manner. That is, in most cases, five or more battery cells are connected or connected to one another with a single cell connector.

Von Vorteil ist weiterhin eine Ausführung des Zellverbinders, bei der dieser mehr als zwei unterschiedlich federnde Federelemente aufweist. D. h. insbesondere das der Zellverbinder zumindest drei Federelemente mit drei verschiedenen Breiten, Blechstärken und/oder Bogenhöhen aufweist.An embodiment of the cell connector is also advantageous, in which it has more than two different spring elements. I.e. in particular that the cell connector has at least three spring elements with three different widths, sheet thicknesses and / or bow heights.

Ein so ausgestaltetes Akkumulatormodul ist dann bevorzugt für ein Kraftfahrzeug ausgelegt und ausgebildet. Hierbei bildet das Akkumulatormodul dann beispielsweise einen Energiespeicher oder einen Teil eines Energiespeichers für den Antrieb oder Vortrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs aus.An accumulator module designed in this way is then preferably designed and constructed for a motor vehicle. The accumulator module then forms, for example, an energy store or part of an energy store for driving or propelling an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführung eines Akkumulatormoduls mit einem ersten Zellverbindertyp,
2 in einer vergrößerten Seitenansicht die erste Ausführung des Akkumulatormoduls mit dem ersten Zellverbindertyp,
3 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht die erste Ausführung des Akkumulatormoduls mit dem ersten Zellverbindertyp,
4 in der vergrößerten perspektivischen Ansicht eine zweite Ausführung des Akkumulatormoduls mit einem zweiten Zellverbindertyp sowie
5 in der vergrößerten Draufsicht die zweite Ausführung des Akkumulatormoduls mit dem zweiten Zellverbindertyp.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of a schematic drawing. In it show:

1 a perspective view of a first embodiment of an accumulator module with a first cell connector type,
2 an enlarged side view of the first embodiment of the accumulator module with the first cell connector type,
3 in an enlarged perspective view, the first embodiment of the accumulator module with the first cell connector type,
4 in the enlarged perspective view of a second embodiment of the battery module with a second cell connector type and
5 in the enlarged plan view the second embodiment of the accumulator module with the second cell connector type.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes Akkumulatormodul 2 weist sechs Akkumulatorzellen 4 auf, die in einer Verbindungsrichtung 6 nebeneinander angeordnet und aneinandergereiht sind. Dabei weist jede Akkumulatorzelle 4 zwei Zellterminals 8 auf, die die äußeren Anschlüsse der entsprechenden Akkumulatorzelle 4 ausbilden, also quasi den Pluspol und den Minuspol.An exemplary battery module described below 2 has six accumulator cells 4 on that in a connecting direction 6 are arranged side by side and strung together. Each battery cell shows 4 two cell terminals 8th on the outer connections of the corresponding battery cell 4 train, so to speak the plus pole and the minus pole.

Zur Parallelschaltung der sechs Akkumulatorzellen 4 weist das Akkumulatormodul 2 weiter einen Zellverbinder 10 auf mit einer Längsausdehnung in Verbindungsrichtung 6, wobei der Zellverbinder 10 durch ein einlagiges und einstückiges (monolithisches) Profilblech beispielsweise aus Aluminium ausgebildet ist. For parallel connection of the six accumulator cells 4 has the accumulator module 2 further a cell connector 10 with a longitudinal expansion in the direction of connection 6 , with the cell connector 10 is formed by a single-layer and one-piece (monolithic) profile sheet, for example made of aluminum.

Teil des Zellverbinders 10 sind dabei sechs flache, plattenförmige Abschnitte des Profilblechs, welche Anschlüsse 12 ausbilden. Hierbei liegt ein jeder Anschluss 12 auf einem Zellterminal 8 auf und ist mit diesem Zellterminal 8 bevorzugt unlösbar verbunden, also zum Beispiel verklebt, verlötet oder verschweißt. Alternativ sind diese Verbindungen als reversibel lösbare Verbindungen ausgebildet, beispielsweise als Schraubverbindungen.Part of the cell connector 10 are six flat, plate-shaped sections of the profile sheet, which connections 12 form. Each connection is located here 12 on a cell terminal 8th on and is with this cell terminal 8th preferably permanently connected, for example glued, soldered or welded. Alternatively, these connections are designed as reversibly releasable connections, for example as screw connections.

Desweiteren weist der Zellverbinder 10 Abschnitte mit einer Bogenform auf, wobei ein jeder solcher Abschnitt ein Federelement 14 ausbildet und zwei unmittelbar benachbarte Anschlüsse 12 mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbindet. D. h., dass der Zellverbinder 12 im Ausführungsbeispiel durch mehrere Anschlüsse 12 und mehrere Federelemente 14 ausgebildet ist, die im Wechsel in Verbindungsrichtung 6 nebeneinander angeordnet sind. Die Bogenformen erstrecken sich hierbei im Ausführungsbeispiel nach oben oder von den Akkumulatorzellen 4 weg. Alternativ sind die Bogenformen nach unten hin zu den Akkumulatorzellen 4 gerichtet.Furthermore, the cell connector 10 Sections with an arc shape, each such section being a spring element 14 trained and two immediately adjacent connections 12 mechanically and electrically conductive. That is, the cell connector 12 in the exemplary embodiment by several connections 12 and several spring elements 14 is formed, which alternately in the connection direction 6 are arranged side by side. In the exemplary embodiment, the arch shapes extend upwards or from the battery cells 4 path. Alternatively, the arc shapes are down towards the battery cells 4 directed.

Die Federelemente 14 unterscheiden sich dabei hinsichtlich ihrer federnden Wirkung, wobei im Ausführungsbeispiel drei unterschiedlich federnde Wirkungen und somit drei unterschiedlich steife Federelemente realisiert sind. Jene unterschiedlich federnden Wirkungen sind dabei im Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 3 durch unterschiedliche Bogenhöhen H1,H2,Hx bei den Bogenformen der Federelemente 14 realisiert, also durch unterschiedliche Ausdehnungen der Bogenformen der Federelemente 14 in eine Bogenrichtung 16 quer zur Verbindungsrichtung 6.The spring elements 14 differ in terms of their resilient effect, with three different resilient effects and thus three differently rigid spring elements being realized in the exemplary embodiment. Those different resilient effects are in the exemplary embodiment according to 1 to 3 due to different bow heights H1 . H2 . Hx in the arch shapes of the spring elements 14 realized, that is, by different extensions of the arch shapes of the spring elements 14 in an arc direction 16 transverse to the connection direction 6 ,

Hierbei entspricht im Ausführungsbeispiel die größte Bogenhöhe H1 etwa dem doppelten der kleinsten Bogenhöhe H2. Zwischen dem Federelement 14 mit der größten Bogenhöhe H1 und dem Federelement 14 mit der kleinsten Höhe H2 ist zudem noch ein Federelement 14 mit einer mittleren Bogenhöhe Hx angeordnet.Here, the largest arc height corresponds to the exemplary embodiment H1 about twice the smallest arc height H2 , Between the spring element 14 with the greatest bow height H1 and the spring element 14 with the smallest height H2 is also a spring element 14 with a medium bow height Hx arranged.

Eine alternative Ausführungsvariante des Zellverbinders 10 und somit des Akkumulatormoduls 2 ist in den Darstellungen 4 und 5 wiedergegeben. Hier weisen die Bogenformen der Federelemente 14 des Zellverbinders 10 einheitliche Bogenhöhen auf. Die unterschiedlichen federnden Wirkungen der Federelemente 14 sind stattdessen durch unterschiedliche Breiten B1,B2,Bx der Federelemente 14 realisiert, also durch unterschiedliche Ausdehnungen der Federelemente 14 in eine Querrichtung 18 quer zur Bogenrichtung 16 quer zur Verbindungsrichtung 6.An alternative variant of the cell connector 10 and thus the accumulator module 2 is in the representations 4 and 5 played. Here are the arch shapes of the spring elements 14 of the cell connector 10 uniform bow heights. The different spring effects of the spring elements 14 are instead of different widths B1 . B2 . Bx the spring elements 14 realized, so by different dimensions of the spring elements 14 in a transverse direction 18 across the arc direction 16 transverse to the connection direction 6 ,

Dabei entspricht im Ausführungsbeispiel die größte Breite B1 etwa dem doppelten der kleinsten Breite B2. Zwischen dem Federelement 14 mit der größten Breit B1 und dem Federelement 14 mit der kleinsten Breite B2 ist zudem noch ein Federelement 14 mit einer mittleren Breite Bx angeordnet.The greatest width corresponds to the exemplary embodiment B1 about twice the smallest width B2 , Between the spring element 14 with the largest width B1 and the spring element 14 with the smallest width B2 is also a spring element 14 with a medium width Bx arranged.

Unabhängig von der genauen Ausgestaltung des Zellverbinders 10 und insbesondere der Federelemente 14 des Zellverbinders 10 werden der mittels der Federelemente 14 Krafteinwirkungen, die beispielsweise durch Volumenänderungen bei den Akkumulatorzellen 4 hervorgerufen werden, kompensiert und kleinere Schwankungen bei den Abständen x zwischen zwei unmittelbar benachbarten und über den Zellverbinder 10 miteinander verbundenen Zellterminals 8 ermöglicht, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Zellverbinder 10 oder eine der Akkumulatorzellen 4 beschädigt wird.Regardless of the exact design of the cell connector 10 and in particular the spring elements 14 of the cell connector 10 be the means of the spring elements 14 The effects of force, for example due to changes in volume in the battery cells 4 are caused, compensated and minor fluctuations in the distances x between two immediately adjacent and via the cell connector 10 interconnected cell terminals 8th enables without the risk of the cell connector 10 or one of the accumulator cells 4 is damaged.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Akkumulatormodulaccumulator
44: Akkumulatorzelleaccumulator cell
66: Verbindungsrichtungconnection direction
88th: Zellterminalcell terminal
1010: Zellverbindercell connectors
1212: Anschlussconnection
1414: Federelementspring element
1616: Bogenrichtungarc direction
1818: Querrichtung transversely
H1H1: größte Bogenhöhegreatest bow height
H2H2: mittlere Bogenhöhemedium bow height
H2H2: kleinste Bogenhöhe smallest bow height
B1B1: größte Breitegreatest width
BxBx: mittlere Breitemedium width
B2B2: kleinste Breite smallest width
XX: Abstand zwischen zwei ZellterminalsDistance between two cell terminals

Claims

Accumulator module (2) comprising a plurality of accumulator cells (4), each of which has two cell terminals (8) and which are interconnected by means of a cell connector (10), the cell connector (10) having at least three connections (12), each of which with one of the cell terminals (8) is connected, the cell connector (10) having at least two spring elements (14), which are each arranged between two of the connections (12), the at least two spring elements (14) each by a section of a single-layer profiled sheet are formed and the at least two spring elements (14) are designed differently with regard to their resilient effect.

Accumulator module (2) after Claim 1 , wherein the cell connector (10) is formed in one piece and wherein a single-layer profiled sheet forms the cell connector (10).

Accumulator module (2) after Claim 1 or 2 A parallel connection of several of the accumulator cells (4) is realized by means of the cell connector (10).

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 3, wherein the cell connector (10) has at least four connections (12) and at least three spring elements (14), which are each arranged between two of the connections (12), the at least three spring elements (14) are connected in series, so that a middle spring element (14) is arranged between two outer spring elements (14), and the outer spring elements (14) are designed to be less rigid than the middle spring element (14).

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 4, wherein each section forming a spring element (14) has an arch shape for realizing a resilient effect.

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 5, wherein the sections forming a spring element (14) each have different widths (B1, B2, Bx) for realizing different resilient effects.

Accumulator module (2) after Claim 6 , wherein the greatest width (B1) of the cell connector (10) is greater than 1.1 times the smallest width (B2) of the cell connector (10).

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 7, wherein the sections forming a spring element (14) each have an arch shape for realizing a resilient effect, and these arch shapes have different arch heights (H1, H2, Hx) for realizing different resilient effects ,

Accumulator module (2) after Claim 8 , wherein the greatest arch height (H1) of the cell connector (10) is greater than 1.1 times the smallest arch height (H2) of the cell connector (10).

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 9, wherein the cell connector (10) has at least five connections (12) and at least four spring elements (14), which are each arranged between two of the connections (12), and wherein the at least four Spring elements (14) are connected in series.

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 10, wherein the cell connector (10) has more than two different spring elements (14).

Accumulator module (2) according to one of Claims 1 to 11, this being designed for a motor vehicle.

Accumulator module (2) according to one of claims 1 to 12, wherein each spring element (14) of the cell connector (10) can be assigned a spring constant and wherein the largest spring constant of the cell connector (10) is greater than 1.1 times the smallest spring constant of the cell connector (10) is.