[go: up one dir, main page]

DE102024204866A1 - Battery pack - Google Patents

Battery pack

Info

Publication number
DE102024204866A1
DE102024204866A1 DE102024204866.6A DE102024204866A DE102024204866A1 DE 102024204866 A1 DE102024204866 A1 DE 102024204866A1 DE 102024204866 A DE102024204866 A DE 102024204866A DE 102024204866 A1 DE102024204866 A1 DE 102024204866A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery pack
cell
designed
components
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024204866.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Kunert
Johannes Duerr
Dennis Mehlo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102024204866.6A priority Critical patent/DE102024204866A1/en
Priority to CN202510687164.4A priority patent/CN121035504A/en
Publication of DE102024204866A1 publication Critical patent/DE102024204866A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/244Secondary casings; Racks; Suspension devices; Carrying devices; Holders characterised by their mounting method
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/298Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the wiring of battery packs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Wechselakkupack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest eine Akkuzelle aufgenommen ist, wobei der Akkupack zumindest zwei Komponenten aufweist, die aneinander anliegen und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Komponenten, insbesondere beide Komponenten, eine Oberflächenmodifikation aufweist, die zur Erhöhung einer Kontaktkraft zwischen den Komponenten ausgebildet ist. The invention relates to a battery pack, in particular a replaceable battery pack, with a housing in which at least one battery cell is received, wherein the battery pack has at least two components that are in contact with each other and are force-fit together. It is proposed that at least one of the components, in particular both components, has a surface modification designed to increase the contact force between the components.

Description

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2020201165 A1 ist eine Batterieanordnung mit einer Vielzahl an Batteriezellen beschrieben, wobei ein Zuganker zur Aufbringung einer Vorspannkraft auf einen Batteriepack vorgesehen ist.In the DE 10 2020201165 A1 is described a battery arrangement with a plurality of battery cells, wherein a tension anchor is provided for applying a preload force to a battery pack.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Wechsel akku pack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest eine Akkuzelle aufgenommen ist, wobei der Akkupack zumindest zwei Komponenten aufweist, die aneinander anliegen und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Es wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Komponenten, insbesondere beide Komponenten, eine Oberflächenmodifikation aufweist, die zur Erhöhung einer Kontaktkraft zwischen den Komponenten ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch die Robustheit des Akkupacks erhöht werden.The invention relates to a battery pack, in particular a replaceable battery pack, with a housing in which at least one battery cell is received, wherein the battery pack has at least two components that are in contact with each other and are force-fit together. It is proposed that at least one of the components, in particular both components, has a surface modification designed to increase the contact force between the components. Advantageously, this can increase the robustness of the battery pack.

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 comprising the battery pack and a device, the device being supplied with energy via the battery pack during operation. The battery pack can be, for example, a power tool battery pack or an e-bike battery pack. The battery pack is specifically designed as a replaceable battery pack, preferably one that can be detached from the device without tools. Alternatively, it is also conceivable that the battery pack is permanently attached to or integrated into the device's housing. The battery pack is, in particular, designed to be connectable to a charging device for recharging the battery pack. Alternatively or additionally, the battery pack can also be designed to be rechargeable while connected to the device.

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 may be trained in various ways, including 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 power tool, such as an angle grinder, screwdriver, drill, hammer drill, etc.; as an electric means of transport, such as an electric bicycle in the form of a pedelec or e-bike, as an e-scooter; or as a measuring tool, such as a laser distance meter. Furthermore, it is also conceivable that the consumer may be trained in other, particularly portable, devices, such as construction site lighting, a dust extractor, 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. Vorzugsweise besteht das Gehäuse vollständig aus Außengehäuseteilen. 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. Das Gehäuse des Akkupacks kann aus einem metallischen Werkstoff und/oder aus einem Kunststoff ausgebildet sein.The battery pack has a housing in which the battery cells are contained. The battery pack housing is preferably designed as an outer casing. The battery pack, and in particular its housing, can be detachably connected to the load and/or a charging device via a mechanical interface, or it can be permanently connected. The battery pack housing can have one or more housing parts. The housing has at least one housing part that is designed as an outer casing part. Preferably, the housing consists entirely of outer casing parts. The outer casing part separates the battery pack from the outside and can be touched by a user. Furthermore, the housing can have at least one inner casing part that is completely enclosed by the at least one housing part. The battery pack housing can be made of a metallic material and/or a plastic.

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 load via a mechanical interface, either by force or form-fit. Advantageously, the mechanical interface includes at least one actuating element that allows the connection between the battery pack and the load and/or the charging device to be released. The actuating element can be, for example, a lock, a button, a lever, or a push button. The actuating element can be located on the battery pack or on the load. Furthermore, the mechanical interface can include 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.Furthermore, the battery pack has at least one electrical interface via which it can be electrically connected to the load and/or the charging device. The battery pack can be charged and/or discharged via this electrical connection. Alternatively or additionally, it is also conceivable that information can be transmitted between the battery pack and the load via the electrical interface. 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 positive contact and the other as a negative contact. Additionally, the electrical interface can have at least one auxiliary contact configured to transmit additional information to the load and/or the charging device. The auxiliary contacts can be configured as signals. The electrical contact elements can be configured as contacts, coding contacts, temperature contacts, bus contacts, etc. These electrical contact elements can be, for example, spring-loaded contact elements in the form of contact tulips or flat contacts in the form of contact blades. Alternatively or additionally, the electrical interface can include a secondary charging coil element for inductive charging. The mechanical and electrical interfaces can be integrated or separate.

Insbesondere weist der Akkupack eine Elektronik auf. Die Elektronik des Akkupacks kann beispielsweise eine Leiterplatte, eine Recheneinheit, eine Steuereinheit, einen Transistor, einen Kondensator, Sensorelemente, Leuchtdiode, eine Speichereinheit, etc. aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist ebenfalls denkbar, dass Informationen von der Elektronik ermittelt werden. Die Elektronik ist insbesondere 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.In particular, the battery pack includes electronic components. These electronic components may include, for example, a circuit board, a processing unit, a control unit, a transistor, a capacitor, sensor elements, a light-emitting diode, a memory unit, etc. Additionally or alternatively, it is also conceivable that the electronic components acquire information. The electronic components are specifically designed to control or regulate the battery pack and/or the connected device. The electronic components include, in particular, a BMS (Battery Management System) designed to monitor the battery pack. The BMS is specifically designed to prevent overcharging and/or deep discharging of the battery pack. Preferably, the BMS is designed to ensure correct cell balancing. The electronic components may also include one or more sensor elements, such as a temperature sensor to determine the temperature inside the battery pack or a motion sensor to detect movement. Alternatively or additionally, the electronic components may include a coding element, such as a coding resistor. The electrical contact elements of the battery pack's electrical interface may be arranged on the circuit board of the electronic components or connected to the circuit board. For the purposes of this application, a printed circuit board (PCB) is understood to be a circuit carrier comprising an organic or inorganic substrate, for example, IMS. The PCB can be rigid or flexible. Furthermore, the PCB can be populated or unpopulated. The PCB can be single-layer or multi-layered.

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 with a structure in which one cell terminal is located at one end and another cell terminal at the opposite end. In particular, the battery cell has a positive cell terminal at one end and a negative cell terminal at the opposite end. Preferably, the battery cells are designed as NiCd or NiMH cells, and especially preferably as lithium-based 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 generally a multiple of the voltage of a single 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, exemplary battery voltages of 3.6 V, 7.2 V, 10 V, 8 V, 14.4 V, 18 V, 36 V, 54 V, 108 V, etc., result. Preferably, the battery cell is designed as a round cell that is at least substantially cylindrical, with the cell poles arranged at the ends of the cylindrical shape.

Unter eine Oberflächenmodifikation soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere eine Oberflächenmodifikation, die einstückig mit der Komponente ausgebildet ist, verstanden werden. Die Oberflächenmodifikation ist somit aus dem gleichen Material wie die Komponente ausgebildet.In the context of this application, a surface modification shall be understood to mean, in particular, a surface modification that is formed integrally with the component. The surface modification is thus formed from the same material as the component.

Unter einer Kontaktkraft soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere eine Kraft verstanden werden, die benötigt wird, um die zwei Komponenten voneinander zu lösen. Die Kontaktkraft ist insbesondere als eine Reibungskraft ausgebildet.In the context of this application, a contact force is understood to mean, in particular, a force required to separate the two components. The contact force is specifically a frictional force.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Komponenten als ein Zellenhalter zur Aufnahme der Akkuzellen ausgebildet ist und der Zellenhalter die Oberflächenmodifikation aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann eine der Komponenten als eine Zwischenplatte ausgebildet sein, wobei die Zwischenplatte die Oberflächenmodifikation aufweist.Furthermore, it is proposed that at least one of the components be designed as a cell holder for receiving the battery cells, and that the cell holder has the surface modification. Alternatively or additionally, one of the components can be designed as an intermediate plate, wherein the intermediate plate has the surface modification.

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 stoffschlüssig verbunden. Der Zellenhalter ist vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einer Hartplastik, vorzugsweise aus 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 weist mehrere Zellenhalter auf, die nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet sind.The cell holder of the battery pack is designed, in particular, as a housing component, preferably as an inner housing component. However, it is also conceivable that the cell holder is designed partially or completely as an outer housing component. The housing of the battery pack can have one or more cell holders. The housing components, in particular the cell holders, are connected to one another by force-fit, form-fit, and/or material bonding. The cell holder is preferably made of a plastic, in particular a hard plastic, preferably a thermoplastic. The cell holder is preferably made of a temperature-resistant plastic, preferably a fiber-reinforced plastic. Alternatively, it is also conceivable that the cell holder is made of a metallic material. The cell holder is, in particular, designed as a single piece. Other materials, for example ceramics, are also conceivable. In the context of this application, "single piece" is understood to mean, in particular, a component that is formed from a single piece and not from several components that are connected by material bonding and/or force-fit and/or form bonding. The components are formed in a way that is intrinsically connected to one another. A one-piece component therefore consists of a single material. In the context of this application, "one-piece" is understood to mean several components that are materially connected to one another, for example, via two-component injection molding or a material bond. A one-piece component can thus consist of one or more materials. Alternatively, it is also conceivable that the cell holder is formed in multiple parts, with the different parts being connected to one another by force and/or form-fitting. The battery pack has several cell holders that are arranged next to each other and/or one behind the other.

Die Zwischenplatte ist insbesondere als ein Innengehäuseteil ausgebildet, das stirnseitig an einem oder zwei Zellenhaltern angeordnet ist. Die Zwischenplatte liegt dabei vorzugsweise teilweise an dem Zellenhalter beziehungsweise an den Zellenhalter unmittelbar an. Die Zwischenplatte ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Zellenhalter ausgebildet, wobei auch andere Materialien, wie beispielsweise Kunststoff, Metall oder Keramik, denkbar sind.The intermediate plate is specifically designed as an inner housing component that is arranged at the end face of one or two cell holders. The intermediate plate preferably rests partially against the cell holder or directly against the cell holder. The intermediate plate is preferably made of the same material as the cell holder, although other materials, such as plastic, metal, or ceramic, are also conceivable.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Komponenten als ein Zellverbinder zur elektrischen Kontaktierung der Akkuzelle ausgebildet ist, wobei der Zellverbinder die Oberflächenmodifikation aufweist. Der Zellverbinder ist zur elektrischen Kontaktierung zumindest einer Akkuzelle ausgebildet. Der Zellverbinder liegt vorzugsweise an der Akkuzelle, insbesondere an einem elektrisch leitenden Bereich der Akkuzelle, beispielsweise einem Zellpol, an. Der Zellverbinder kann beispielsweise aus einem Metallblech, einem Kabel oder aus einem Draht ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Zellverbinder aus einem Metallblech ausgebildet, wobei der Zellverbinder zumindest eine Akkuzelle, vorzugsweise mehrere Akkuzellen stirnseitig teilweise oder im Wesentlichen vollständig abdeckt. Die Zellverbinder sind vorzugsweise einstückig oder einteilig ausgebildet. Die Zellverbinder sind bevorzugt aus Aluminium, Stahl, Kupfer oder Nickel oder eine Legierung aus zumindest einem dieser Materialien ausgebildet. Der Zellverbinder kann ein Federelement zur bereichsweisen Erhöhung der Elastizität des Zellverbinders aufweisen, wobei das Federelement insbesondere einstückig mit dem Zellverbinder ausgebildet ist. Zudem kann der Zellverbinder eine Schmelzsicherung aufweisen.It is further proposed that at least one of the components be configured as a cell connector for electrically contacting the battery cell, wherein the cell connector has the surface modification. The cell connector is configured for electrically contacting at least one battery cell. The cell connector preferably rests against the battery cell, in particular against an electrically conductive area of the battery cell, for example, a cell terminal. The cell connector can be made, for example, of a metal sheet, a cable, or a wire. Preferably, the cell connector is made of a metal sheet, wherein the cell connector partially or substantially completely covers at least one battery cell, preferably several battery cells, at their end faces. The cell connectors are preferably formed in one piece or as a single component. The cell connectors are preferably made of aluminum, steel, copper, or nickel, or an alloy of at least one of these materials. The cell connector can have a spring element for selectively increasing the elasticity of the cell connector, wherein the spring element is preferably formed integrally with the cell connector. In addition, the cell connector can have a fusible link.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenmodifikation als ein Bereich erhöhter Rauheit ausgebildet ist, in welchem eine Rautiefe bei zumindest 10 µm, insbesondere zumindest 15 µm, vorzugsweise zumindest 20 µm, liegt. Vorteilhaft kann dadurch die Kontaktkraft weiter optimiert werden. Die Rautiefe ist vorzugsweise nach der VDI-Richtlinie 3400 klassifiziert. Die Rautiefe kann als eine Rmax-Klasse oder als eine Rz-Klasse klassifiziert sein. Bei der Rmax-Klasse wird dabei eine maximale Rautiefe einer Oberfläche bestimmt, unabhängig von der mittleren Rautiefe. Bei der Rz-Klasse wird eine mittlere Rautiefe bestimmt.Furthermore, it is proposed that the surface modification be designed as an area of increased roughness, in which the roughness depth is at least 10 µm, in particular at least 15 µm, preferably at least 20 µm. Advantageously, this allows for further optimization of the contact force. The roughness depth is preferably classified according to VDI guideline 3400. The roughness depth can be classified as an Rmax class or an Rz class. With the Rmax class, a maximum roughness depth of a surface is determined, independent of the average roughness depth. With the Rz class, an average roughness depth is determined.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenmodifikation eine Vielzahl an Eingriffsstrukturelementen aufweist, die im verbundenen Zustand in die korrespondierende Komponente zumindest teilweise eindringen. Vorteilhaft kann dadurch die Kontaktkraft weiter optimiert werden. Die Eingriffsstrukturelementen sind vorzugsweise definiert ausgebildet, sodass die Oberflächenmodifikation durch eine Vielzahl an im Wesentlichen gleichen Eingriffsstrukturelementen gebildet wird. Alternativ ist ebenso denkbar, dass die Eingriffsstrukturelementen zufällig und undefiniert ausgebildet sind.Furthermore, it is proposed that the surface modification comprises a multitude of interlocking structural elements which, in the connected state, at least partially penetrate the corresponding component. Advantageously, this allows for further optimization of the contact force. The interlocking structural elements are preferably defined, such that the surface modification is formed by a multitude of essentially identical interlocking structural elements. Alternatively, it is also conceivable that the interlocking structural elements are randomly and undefinedly formed.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Eingriffsstrukturelemente pyramidenförmig und/oder dreieckig ausgebildet sind. Vorteilhaft kann dadurch die Kontaktkraft weiter optimiert werden.Furthermore, it is proposed that the intervention structure elements be pyramid-shaped and/or triangular. This would advantageously allow for further optimization of the contact force.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Oberflächenmodifikation mittels einer Erodiertechnik hergestellt ist. Vorteilhaft können dadurch die Komponenten gezielt und kostengünstig mit einer Oberflächenmodifikation versehen werden.Furthermore, it is proposed that the surface modification be produced using an electrical discharge machining (EDM) technique. This allows for the targeted and cost-effective application of surface modifications to the components.

ZeichnungenDrawings

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.Further advantages arise from the following drawing description. The drawings, the description, and the claims contain numerous features in combination. A person skilled in the art will expediently consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Elektrofahrrads mit einem Akkupack;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Akkupacks;
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Zellenhalters des Akkupacks, der mittels Oberflächenmodifikationen mit Zwischenplatten verbunden wird;
  • 4a eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform der Oberflächenmodifikation;
  • 4b eine schematische Ansicht zweiter Komponenten, die ohne Oberflächenmodifikation miteinander verbunden sind;
  • 5 eine schematische Ansicht eines Zellverbinders des Akkupacks, der über eine Oberflächenmodifikation mit einer Akkuzelle verbunden ist.
They show:
  • 1 a perspective view of an electric bicycle with a battery pack;
  • 2 a perspective view of an example battery pack;
  • 3 a perspective view of a cell holder of the battery pack, which is connected to intermediate plates by means of surface modifications;
  • 4a a schematic view of a possible embodiment of the surface modification;
  • 4b a schematic view of two components connected without surface modification;
  • 5 A schematic view of a cell connector of the battery pack, which is connected to a battery cell via a surface modification.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary implementations

In 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 Pedelec oder als ein E-Bike ausgebildet sein.In 1 A consumer 10 with a battery pack 100 is shown in a perspective side view. The consumer 10 is designed as an example of 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 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 a permanent magnet excited, brushless DC motor. The electric motor is shown as a mid-drive motor, 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 includes a control unit (not shown) 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 axle (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, comprising the electric motor and the crank axle, are arranged in a drive housing 26 connected to the frame. The drive motion of the electric motor is preferably transmitted to the crank axle via a gearbox (not shown), with the degree of assistance provided by the drive unit 22 being controlled or regulated by 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, beispielsweise am Unterrohr des Rahmens 18 oder am Sitzrohr.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 shown, by way of example, as a replaceable battery pack 102. In its connected state, the battery pack 100 is shown, by way of example, fully integrated into the frame 18 of the electric bicycle 14. The connection can be made by axially inserting the battery pack 100 into the down tube of the frame 18 or by pivoting the battery pack 100 laterally into the frame 18. Alternatively, it is also conceivable that the battery pack 100 is designed such that it can be attached to an outside of the frame 18, for example, to the down tube or the seat tube.

In 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 Grundkörper 105 auf, welcher sich zwischen zwei Endplatten 103 erstreckt, wobei die Endplatten 103 den Grundkörper 105 stirnseitig abschließen. Der Grundkörper 105 weist einen beispielhaft rechteckigen Querschnitt auf und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Akkupacks 100. Der Grundkörper 105 ist beispielhaft aus einem metallischen Werkstoff, beispielhaft aus Aluminium, ausgebildet. Die Endplatten 103 des Gehäuses 104 sind beispielhaft aus einem Kunststoff, insbesondere aus einer Hartplastik, ausgebildet.In 2 Figure 1 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 base body 105, which extends between two end plates 103, the end plates 103 terminating the base body 105 at its ends. The base body 105 has, for example, a rectangular cross-section and extends substantially over the entire length of the battery pack 100. The base body 105 is, for example, made of a metallic material, for example, aluminum. The end plates 103 of the housing 104 are, for example, made of a plastic, in particular a hard plastic.

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. Es ist ebenso denkbar, dass die Verbindungsplatten 108 und die Endplatten 103 einstückig oder einteilig miteinander ausgebildet sind.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 indicate the charge level of the battery pack 100. Furthermore, the housing 104 of the battery pack 100 is connected to two connecting plates 108. The connecting plates 108 are shown screwed to the housing 104 of the battery pack 100 by way of example; however, it would also be conceivable that the connecting plates 108 are connected to the housing 104 by a different type of connection or are formed integrally with the housing 104 of the battery pack 100. The first connecting plate 110 includes 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 includes an electrical interface (not shown) for the electrical connection of the battery pack 100 to the electric bicycle 14. It is also conceivable that the connecting plates 108 and the end plates 103 are formed in one piece or as a single unit.

In 3 ist ein Zellenhalter 200 gezeigt, der in dem Gehäuse 104 des Akkupacks 100 angeordnet ist. Der Akkupack 100 weist beispielhaft fünf Zellenhalter 200 auf, wobei zwischen den Zellenhaltern 200 eine Zwischenplatte 210 angeordnet ist. Beispielhaft ist an jeder Stirnseite der Zellenhalter 200 des Akkupacks 100 eine Zwischenplatte 210 angeordnet, die die Zellenhalter 200 stirnseitig abschließt. Der Zellenhalter 200 und die Zwischenplatten 210 sind beispielhaft aus einem Kunststoff, insbesondere einer Hartplastik, ausgebildet.In 3 A cell holder 200 is shown, arranged in the housing 104 of the battery pack 100. The battery pack 100 has, by way of example, five cell holders 200, with an intermediate plate 210 arranged between the cell holders 200. By way of example, an intermediate plate 210 is arranged on each end face of the cell holders 200 of the battery pack 100, closing off the end faces of the cell holders 200. The cell holder 200 and the intermediate plates 210 are, by way of example, made of a plastic, in particular a hard plastic.

Der Zellenhalter 200 ist zur Aufnahme von Akkuzellen 202 ausgebildet. Der Zellenhalter 200 ist beispielhaft zur Aufnahme von zehn Akkuzellen 202 ausgebildet. Die Akkuzellen 202 sind beispielhaft als zylindrische Rundzellen ausgebildet, die sich entlang ihrer Längserstreckung zwischen zwei Zellpolen 220 (siehe 5) erstrecken.The cell holder 200 is designed to hold battery cells 202. The cell holder 200 is designed, by way of example, to hold ten battery cells 202. The battery cells 202 are designed, by way of example, as cylindrical round cells, which extend along their longitudinal extent between two cell poles 220 (see 5 extend.

Der Zellenhalter 200 ist zur Einzelzellenaufnahme ausgebildet, sodass die Akkuzellen 202 einzeln und getrennt voneinander in separaten Einzelzellenaufnahmen 204 angeordnet sind. Der Zellenhalter 200 ist beispielhaft aus einem Kunststoff, insbesondere aus einer glasfaserverstärkten Hartplastik, ausgebildet. Der Zellenhalter 200 ist zudem zweiteilig ausgebildet, wobei auch eine einstückige Ausbildung denkbar wäre.The cell holder 200 is designed to accommodate individual cells, so that the battery cells 202 are arranged individually and separately from one another in separate cell holders 204. The cell holder 200 is, by way of example, made of a plastic, in particular a glass fiber reinforced hard plastic. The cell holder 200 is also designed in two parts, although a one-piece design would also be conceivable.

Der Akkupack 100 weist zudem Zellverbinder 206 zur elektrischen Verbindung der Akkuzellen 202 auf. Beispielhaft ist jede Akkuzelle 202 insbesondere stirnseitig am Zellpol 220 mit einem Zellverbinder 206 verbunden. Der Zellverbinder 206 ist beispielhaft aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Metallblech, ausgebildet. Die Akkuzellen 202 sind über die Zellverbinder 206 parallel oder seriell miteinander verschaltet. Der Zellverbinder 206 ist beispielhaft derart ausgebildet, dass der Zellverbinder 206 kraftschlüssig und lösbar mit den Akkuzellen 202 verbunden ist. Die Vorspannkraft wird dabei durch ein elastisches Federelement 208, das beispielhaft als einem Schaumstoff 209, insbesondere Poron, ausgebildet ist, aufgebracht, wobei das elastische Federelement 208 im verbundenen Zustand unmittelbar und unter einer Verformung am Zellverbinder 206 anliegt. Die elastischen Federelemente 208 sind beispielhaft an den Zwischenplatten 210 angeordnet. Die Zwischenplatte 210 ist einteilig ausgebildet, wobei die elastischen Federelemente 208 stoffschlüssig mit einer Grundplatte 211 aus Hartplastik verbunden sind.The battery pack 100 also includes cell connectors 206 for electrically connecting the battery cells 202. For example, each battery cell 202 is connected to a cell connector 206, particularly at its end face at the cell terminal 220. The cell connector 206 is, for example, made of a metallic material, in particular a metal sheet. The battery cells 202 are connected to each other in parallel or in series via the cell connectors 206. The cell connector 206 is, for example, designed such that it is positively and detachably connected to the battery cells 202. The preload is applied by an elastic spring element 208, which is, for example, made of a foam 209, in particular Poron, wherein the elastic spring element 208, in the connected state, bears directly against the cell connector 206 and is deformed. The elastic spring elements 208 are, for example, arranged on the intermediate plates 210. The intermediate plate 210 is formed in one piece, wherein the elastic spring elements 208 are materially bonded to a base plate 211 made of hard plastic.

Die Zellenhalter 200 sind über nicht dargestellte Befestigungselemente, die beispielhaft als Zuganker ausgebildet sind, miteinander axial verpresst. Die Zellenhalter 200 liegen im montierten Zustand über Kontaktflächen 211 unmittelbar an Kontaktflächen 214 der Zwischenplatten 210 an. Die Kontaktfläche 214 der Zwischenplatte 210 erstreckt sich beispielhaft durchgehend entlang der Kontur der Zwischenplatte 210. Die Kontaktfläche 211 des Zellenhalters 206 erstreckt sich beispielhaft unterbrochen entlang der Kontur des Zellenhalters 206.The cell holders 200 are axially pressed together by means of fastening elements (not shown), which are exemplified as tie rods. In the assembled state, the cell holders 200 rest directly against contact surfaces 214 of the intermediate plates 210 via contact surfaces 211. The contact surface 214 of the intermediate plate 210 extends continuously along the contour of the intermediate plate 210. The contact surface 211 of the cell holder 206 extends, by example, intermittently along the contour of the cell holder 206.

Der Zellenhalter 200 und die Zwischenplatten 210 weisen jeweils Oberflächenmodifikationen 212 auf, die zur Erhöhung der Kontaktkraft zwischen den Komponenten 215 des Akkupacks 100 in Form des Zellenhalters 200 und der Zwischenplatte 210 ausgebildet sind.The cell holder 200 and the intermediate plates 210 each have surface modifications 212 designed to increase the contact force between the components 215 of the battery pack 100 in the form of the cell holder 200 and the intermediate plate 210.

Die Oberflächenmodifikation 212 ist beispielhaft als eine Mikroverzahnung 216 ausgebildet und in 4a schematisch dargestellt. Die Oberflächenmodifikation 212, insbesondere die Mikroverzahnung 216, ist einstückig mit den jeweiligen Komponenten 215 ausgebildet. Beispielhaft kann die Oberflächenmodifikation 212, insbesondere die Mikroverzahnung 216, über eine gezielte Erodiertechnik hergestellt sein. Die Oberflächenmodifikation 212 ist dabei derart ausgebildet, dass eine Rautiefe, insbesondere nach einer Rz-Klasse, in einem Bereich zwischen 18 bis 20 µm liegt. Die Mikroverzahnung 216 ist dabei undefiniert und zufällig ausgebildet.The surface modification 212 is exemplified as a micro-serration 216 and in 4a schematically represented. The surface modification 212, in particular the micro-serration 216, is formed integrally with the respective components 215. For example, the surface modification 212, in particular the micro-serration 216, can be produced using a targeted electrical discharge machining (EDM) technique. The surface modification 212 is designed such that the roughness depth, in particular according to an Rz class, lies in the range between 18 and 20 µm. The micro-serration 216 is undefined and randomly formed.

Vorteilhaft kann durch die Oberflächenmodifikation 212 der Komponenten 215 die Kontaktraft, insbesondere die Torsionssteifigkeit, signifikant erhöht werden, wodurch auch eine Dicke der Komponenten reduziert werden kann. In 4b sind zum Vergleich zwei Komponenten 215a mit einer standartmäßigen und deutlich geringeren Rautiefe der jeweiligen Kontaktflächen 211a, 214a gezeigt, die zur Erreichung der gleichen Kontaktkraft, insbesondere Torsionssteifigkeit, eine signifikant höher Materialdicke aufweisen.Advantageously, the surface modification 212 of the components 215 can significantly increase the contact force, especially the torsional stiffness, which also allows for a reduction in the thickness of the components. 4b For comparison, two components 215a with a standard and significantly lower roughness depth of the respective contact surfaces 211a, 214a are shown, which have a significantly higher material thickness in order to achieve the same contact force, in particular torsional stiffness.

In 5 ist eine schematische Ansicht des Zellverbinders 206 im mit einem Zellpol 220 einer Akkuzelle 202 verbundenen Zustand gezeigt.In 5 Figure 1 shows a schematic view of the cell connector 206 in the state connected to a cell pole 220 of a battery cell 202.

Die Einzelzellenaufnahme 204 des Zellenhalters 200 weist beispielhaft radiale Fixierelemente 222 auf, die zur radialen Fixierung der Akkuzellen 202 im Zellenhalter 200 ausgebildet sind. Die radialen Fixierelemente 222 sind vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff, beispielsweise aus einer Weichplastik, ausgebildet.The single-cell receptacle 204 of the cell holder 200 has, by way of example, radial fixing elements 222, which are designed for radially fixing the battery cells 202 in the cell holder 200. The radial fixing elements 222 are preferably made of an elastic plastic, for example, a soft plastic.

Der Zellenhalter 200 weist zudem ein Festlager 224 auf, wobei das Festlager 224 beispielhaft einstückig mit dem Zellenhalter 200 ausgebildet ist. Das Festlager 224 ist beispielhaft als ein Pin 226 ausgebildet, der in eine korrespondierende Ausnehmung im Zellverbinder 206 eingreift und den Zellverbinder 206 beispielhaft im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene des Zellverbinders 206 formschlüssig hält.The cell holder 200 also has a fixed bearing 224, wherein the fixed bearing 224 is, by way of example, formed integrally with the cell holder 200. The fixed bearing 224 is, by way of example, designed as a pin 226 which engages in a corresponding recess in the cell connector 206 and holds the cell connector 206, by way of example, essentially perpendicular to a plane of the cell connector 206, in a form-fitting manner.

Der Zellverbinder 206 weist zudem ein Relativspielkompensationselement 228 auf, welches zur Kompensation eines Spiels zwischen den kraftschlüssig miteinander verbundenen Komponenten 215 in Form der Akkuzelle 202 und des Zellverbinders 206 ausgebildet ist. Das Relativspielkompensationselement 228 ist beispielhaft einstückig mit dem Zellverbinder 206 ausgebildet, insbesondere durch eine gezielte Materialschwächung mittels Ausnehmungen.The cell connector 206 also features a relative play compensation element 228, which is designed to compensate for play between the force-fit connected components 215 in the form of the battery cell 202 and the cell connector 206. The relative play compensation element 228 is, by way of example, formed integrally with the cell connector 206, in particular by means of targeted material weakening by means of recesses.

Der Zellverbinder 206 weist einen Kontaktbereich 230 auf, in welchem der Zellverbinder 206 am Zellpol 220 der Akkuzelle 202 unmittelbar anliegt. Auf einer der Akkuzelle 202 zugewandten Seite weist der Zellverbinder 206 im Kontaktbereich 230 eine Oberflächenmodifikation 212 zur Erhöhung der Kontaktkraft auf.The cell connector 206 has a contact area 230 in which the cell connector 206 directly abuts the cell terminal 220 of the battery cell 202. On one side facing the battery cell 202, the cell connector 206 has a surface modification 212 in the contact area 230 to increase the contact force.

Die Oberflächenmodifikation 212 des Zellverbinders ist beispielhaft als ein Eingriffsstrukturelement 232 ausgebildet. Das Eingriffsstrukturelement 232 ist insbesondere als eine Mikroverkrallung 234 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Zellverbinder 206 aus einem härteren Material als der Zellpol 220 der Akkuzelle 202 ausgebildet, sodass die Mikroverkrallung 234 unter Krafteinwirkung in Richtung der Akkuzelle 202 sich im Zellpol 220 verkrallt, indem sich bevorzugt die Mikroverkrallung 234 in eine weichere Oberflächenschicht des Zellpols 220 eingräbt.The surface modification 212 of the cell connector is exemplified as an engagement structure element 232. The engagement structure element 232 is particularly designed as a micro-claw 234. Preferably, the cell connector 206 is made of a harder material than the cell pole 220 of the battery cell 202, such that the micro-claw 234, under the influence of force in the direction of the battery cell 202, engages in the cell pole 220, preferably by digging into a softer surface layer of the cell pole 220.

Die Mlkroverkrallung 234 ist beispielhaft pyramidenförmig mit einer Dreiecksstruktur ausgebildet, wobei auch andere Strukturen denkbar sind. Vorteilhaft muss durch die Mikroverkrallung keinerlei Prozesswärme aufgewendet werden, im Gegensatz zu einer stoffschlüssigen Verbindung durch beispielsweise einem üblichen Schweißverfahren zwischen Akkuzelle und Zellverbinder. Durch die Verkrallung kann somit vorteilhaft die Kontaktkraft, insbesondere die Reibungskraft, zwischen dem Zellverbinder 206 und der Akkuzelle 202 signifikant erhöht werden, was zu einer deutlich optimierten kraftschlüssigen und somit lösbaren Verbindung zwischen den Komponenten 215 führt.The micro-claw 234 is exemplified as a pyramidal structure with a triangular form, although other structures are also conceivable. Advantageously, the micro-claw requires no process heat, unlike a material-bonded connection achieved through, for example, a conventional welding process between the battery cell and the cell connector. The claw thus advantageously increases the contact force, particularly the frictional force, between the cell connector 206 and the battery cell 202, resulting in a significantly optimized, force-fit, and therefore detachable connection between the components 215.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was automatically generated and is included solely for the reader's convenience. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2020201165 A1 [0001]DE 10 2020201165 A1 [0001]

Claims (8)

Akkupack, insbesondere Wechselakkupack, mit einem Gehäuse (104) in welchem zumindest eine Akkuzelle (202) aufgenommen ist, wobei der Akkupack (200) zumindest zwei Komponenten (215) aufweist, die aneinander anliegen und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten (215), insbesondere beide Komponenten (2152), eine Oberflächenmodifikation (212) aufweist, die zur Erhöhung einer Kontaktkraft zwischen den Komponenten (215) ausgebildet ist.Battery pack, in particular a replaceable battery pack, with a housing (104) in which at least one battery cell (202) is received, wherein the battery pack (200) has at least two components (215) that are in contact with each other and are force-fit together, characterized in that at least one of the components (215), in particular both components (2152), has a surface modification (212) designed to increase a contact force between the components (215). Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten (215) als ein Zellenhalter (206) zur Aufnahme der Akkuzellen (202) ausgebildet ist und die Oberflächenmodifikation (212) aufweist.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the components (215) is designed as a cell holder (206) for receiving the battery cells (202) and has the surface modification (212). Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten (215) als eine Zwischenplatte (210) ausgebildet ist und die Oberflächenmodifikation (212) aufweist.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the components (215) is designed as an intermediate plate (210) and has the surface modification (212). Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Komponenten (215) als ein Zellverbinder (206) zur elektrischen Kontaktierung der Akkuzelle (202) ausgebildet ist.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the components (215) is designed as a cell connector (206) for electrical contacting the battery cell (202). Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmodifikation (212) als ein Bereich erhöhter Rauheit ausgebildet ist, in welchem eine Rautiefe bei zumindest 10 µm, insbesondere zumindest 15 µm, vorzugsweise zumindest 20 µm, liegt.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the surface modification (212) is designed as an area of increased roughness in which a roughness depth of at least 10 µm, in particular at least 15 µm, preferably at least 20 µm, is located. Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmodifikation (212) eine Vielzahl an Eingriffsstrukturelementen (232) aufweist, die im verbundenen Zustand in die korrespondierende Komponente (215) zumindest teilweise eindringen.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the surface modification (212) has a plurality of engagement structure elements (232) which, in the connected state, at least partially penetrate into the corresponding component (215). Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsstrukturelemente (232) pyramidenförmig und/oder dreieckig ausgebildet sind.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the engagement structure elements (232) are pyramid-shaped and/or triangular. Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenmodifikation (212) mittels einer Erodiertechnik hergestellt ist.Battery pack according to one of the preceding claims, characterized in that the surface modification (212) is produced by means of an erosion technique.
DE102024204866.6A 2024-05-27 2024-05-27 Battery pack Pending DE102024204866A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024204866.6A DE102024204866A1 (en) 2024-05-27 2024-05-27 Battery pack
CN202510687164.4A CN121035504A (en) 2024-05-27 2025-05-27 Battery pack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024204866.6A DE102024204866A1 (en) 2024-05-27 2024-05-27 Battery pack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102024204866A1 true DE102024204866A1 (en) 2025-11-27

Family

ID=97599714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102024204866.6A Pending DE102024204866A1 (en) 2024-05-27 2024-05-27 Battery pack

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN121035504A (en)
DE (1) DE102024204866A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120219837A1 (en) 2009-09-30 2012-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for electrical energy storage
DE102014018303A1 (en) 2014-12-10 2016-06-16 Daimler Ag Cell block and battery case
JP2016184470A (en) 2015-03-25 2016-10-20 トヨタ自動車株式会社 Battery pack
US20200144576A1 (en) 2017-05-12 2020-05-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply device, vehicle equipped with same, power storage device and separator for power supply device
US20210050567A1 (en) 2018-09-21 2021-02-18 Lg Chem, Ltd. Battery Package Including Fixing Member, a Device Including the Same and Manufacturing Method of Battery Package
CN219436039U (en) 2023-04-27 2023-07-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 Box, battery and power consumption device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120219837A1 (en) 2009-09-30 2012-08-30 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for electrical energy storage
DE102014018303A1 (en) 2014-12-10 2016-06-16 Daimler Ag Cell block and battery case
JP2016184470A (en) 2015-03-25 2016-10-20 トヨタ自動車株式会社 Battery pack
US20200144576A1 (en) 2017-05-12 2020-05-07 Sanyo Electric Co., Ltd. Power supply device, vehicle equipped with same, power storage device and separator for power supply device
US20210050567A1 (en) 2018-09-21 2021-02-18 Lg Chem, Ltd. Battery Package Including Fixing Member, a Device Including the Same and Manufacturing Method of Battery Package
CN219436039U (en) 2023-04-27 2023-07-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 Box, battery and power consumption device

Also Published As

Publication number Publication date
CN121035504A (en) 2025-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4123819A2 (en) Battery pack
DE102009052525A1 (en) Rechargeable battery for electrically-driven vehicle, has locking device provided for locking battery at battery holder and actuatable by handle, where locking device has locking element that is brought into engagement with battery holder
DE112013006568T5 (en) Electric tool
EP2234776B1 (en) Electric hand tool with battery-based power supply
DE102017217495A1 (en) battery Pack
EP4113722A2 (en) Battery pack
DE202009015277U1 (en) Battery with holding device
DE102018206883A1 (en) battery Pack
EP4050716A2 (en) Cell holder and battery pack with a cell holder
DE102024204866A1 (en) Battery pack
DE102018206892A1 (en) battery Pack
DE102021206821A1 (en) battery pack
DE102021206798A1 (en) battery pack
DE102024204675A1 (en) Battery pack
DE102024204673A1 (en) Battery pack
DE102024204858A1 (en) Battery pack
DE102022206663A1 (en) cell holder; Battery pack with a cell holder
DE102024206613A1 (en) Battery pack; manufacturing process for a battery pack
DE102022210058A1 (en) battery pack; System with a first battery pack and a second battery pack
DE102024203932A1 (en) Battery pack; contact device for a battery pack
WO2024125997A1 (en) Energy storage unit for an electrical consumer
DE102018206887A1 (en) battery Pack
DE102023205746A1 (en) battery pack with a sealing unit
DE102022209760A1 (en) Energy storage unit for an electrical consumer
DE102022211713A1 (en) Battery pack and bicycle with a battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified