DE102009035500A1 - Battery for use in e.g. hybrid vehicle, has single cells pressed into cooling plate by printed circuit board that comprises contact elements for electrical contacting of cells, where board is fastened in middle region of cell stack - Google Patents

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Abstract

The battery (1) has single cells (2) i.e. lithium ion cells, forming a cell stack (Z), and a cooling device provided with a cooling plate (3) and arranged at the cell stack for tempering the cells. The single cells are pressed into the cooling plate by a printed circuit board (5) that comprises contact elements for electrical contacting of the cells. The board is fastened in a middle region of the cell stack, and the contact elements are connected with an electrical element. The electrical element is designed as a cell voltage compensation element or a cell voltage monitoring element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren einen Zellenverbund bildenden Batterie- oder Einzelzellen, einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Einzelzellen und einer Leiterplatte zur elektrischen Kontaktierung von Einzelzellen.The The invention relates to a battery having a plurality of cells forming battery or single cells, a cooling device for tempering the individual cells and a circuit board for electrical Contacting of single cells.

Üblicherweise weist eine Batterie zur Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb oder Brennstoffzellen-Fahrzeugen, mehrere elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltete Einzelzellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, auf.Usually has a battery for use in motor vehicles, in particular in motor vehicles with a hybrid drive or fuel cell vehicles, a plurality of individual cells connected in series and / or in parallel, for example, lithium-ion cells, on.

Es sind bereits verschiedene derartige Batterien bekannt, bei denen eine Leiterplatte verwendet wird, um die Einzelzellen miteinander zu verschalten und/oder mit einem oder mehreren elektrischen Bauelementen der Batterie zu verbinden, z. B. mit einem Zellspannungsausgleichselement zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungsstände von Einzelzellen oder einem Zellspannungsüberwachungselement.It are already known various such batteries, in which A printed circuit board is used to interconnect the single cells to interconnect and / or with one or more electrical components to connect the battery, z. B. with a cell voltage compensation element to compensate for different charge levels of single cells or a cell voltage monitor.

Aus der DE 10 2008 059 964.5 ist eine Batterie mit mehreren einen Zellenverbund bildenden Einzelzellen, einer Kühlvorrichtung mit einer am Zellenverbund angeordneten Kühlplatte zur Temperierung der Einzelzellen und elektrischen Bauelementen zur Überwachung und/oder Steuerung von Batteriefunktionen bekannt. Am Zellenverbund ist eine Andruckplatte zum Andrücken der Einzelzellen an die Kühlplatte angeordnet, wobei die Andruckplatte wenigstens eines der elektrischen Bauelemente aufweist und als Leiterplatte ausgebildet sein kann.From the DE 10 2008 059 964.5 is a battery with a plurality of cells forming a single cell cells, a cooling device with a arranged on the cell assembly cooling plate for controlling the temperature of the individual cells and electrical components for monitoring and / or control of battery functions known. At the cell assembly a pressure plate for pressing the individual cells is arranged on the cooling plate, wherein the pressure plate has at least one of the electrical components and may be formed as a printed circuit board.

Aus der DE 10 2004 037 836 A1 ist ein Batteriepaket mit einem Batterieblock, einem Gehäuse und einer Leiterplatte bekannt. Der Batterieblock weist mehrere Reihen in der gleichen Richtung aufgereihter Batterien auf. Verbindungsplatten verbinden Anschlüsse dieser Batterien und weisen Vorsprünge auf, die mit der Leiterplatte verbunden sind.From the DE 10 2004 037 836 A1 is a battery pack with a battery pack, a housing and a printed circuit board known. The battery pack has several rows in the same direction of lined up batteries. Connection plates connect terminals of these batteries and have projections which are connected to the circuit board.

Aus der DE 101 01 050 A1 ist ein Batteriepaket mit einem Gehäuse und mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Batteriemodul bekannt. Das Batteriepaket umfasst eine flexible Schaltung, mit der das Batteriemodul elektrisch gekoppelt sein kann. Ferner kann das Batteriepaket eine in dem Gehäuse angeordnete Schale umfassen, wobei die Schale einen Passstift aufweisen kann, der in einem korrespondierenden Loch in der flexiblen Schaltung aufgenommen sein kann, um diese auszurichten.From the DE 101 01 050 A1 is a battery pack with a housing and at least one arranged in the housing battery module known. The battery pack includes a flexible circuit to which the battery module may be electrically coupled. Further, the battery pack may include a shell disposed in the housing, wherein the shell may include a dowel pin that may be received in a corresponding hole in the flexible circuit to align it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie mit mehreren Einzelzellen, einer Kühlvorrichtung zur Temperierung der Einzelzellen und einer Leiterplatte zur elektrischen Kontaktierung von Einzelzellen anzugeben.Of the Invention is based on the object, an improved battery with several single cells, a cooling device for temperature control the single cells and a printed circuit board for electrical contacting of single cells.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The Object is achieved by an arrangement having dissolved, which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Batterie umfasst mehrere einen Zellenverbund bildende Einzelzellen und eine Kühlvorrichtung mit einer am Zellenverbund angeordneten Kühlplatte zur Temperierung der Einzelzellen. Ferner weist sie eine Leiterplatte auf, mittels derer die Einzelzellen an die Kühlplatte gepresst sind und welche Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung von Einzelzellen aufweist. Die Leiterplatte ist in einem mittleren Bereich des Zellenverbundes an den Zellenverbund fixiert.The Battery according to the invention comprises several Cell composite forming single cells and a cooling device with a arranged on the cell composite cooling plate for Temperature control of the individual cells. Furthermore, it has a printed circuit board on, by means of which the individual cells are pressed against the cooling plate and which contact elements for electrical contacting of individual cells having. The printed circuit board is in a central region of the cell network fixed to the cell composite.

Die Verwendung einer Kühlplatte ist vorteilhaft, da eine Kühlplatte eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Temperierung der Einzelzellen ist. Durch das Anpressen der Einzelzellen an die Kühlplatte wird vorteilhaft ein guter thermischer Kontakt zwischen den Einzelzellen und der Kühlplatte ermöglicht. Das Anpressen der Einzelzellen an die Kühlplatte mittels einer Leiterplatte mit Kontaktelementen zur elektrischen Kontaktierung von Einzelzellen ermöglicht dabei zusätzlich die elektrische Kontaktierung der Einzelzellen über die Leiterplatte. Ferner lassen sich in bewährter und Bauraum sparender Weise elektrische Bauelemente auf der Andruckplatte anordnen und kontaktieren, beispielsweise in Form integrierter Schaltkreise. Dadurch werden vorteilhaft Bauraum und Herstellungskosten der Batterie eingespart.The Use of a cooling plate is advantageous because a cooling plate a simple and inexpensive device for temperature control the single cell is. By pressing the individual cells to the cooling plate Advantageously, a good thermal contact between the individual cells and the cooling plate allows. The pressing of the Single cells to the cooling plate by means of a printed circuit board with contact elements for the electrical contacting of single cells additionally enables electrical contacting the single cells across the circuit board. Furthermore, can be in proven and space-saving way electrical components Arrange and contact on the pressure plate, for example in the form of integrated circuits. This will be advantageous space and manufacturing costs of the battery saved.

Die Fixierung der Leiterplatte an den Zellenverbund in dessen mittlerem Bereich ist vorteilhaft, da dadurch relative Verschiebungen zwischen der Leiterplatte und den Einzelzellen, beispielsweise infolge unterschiedlicher Wärmedehnungen und/oder Dehnungen der Einzelzellen in Abhängigkeit von ihrem Innendruck, gegenüber einer Fixierung der Leiterplatte in anderen Bereichen des Zellenverbundes verringert werden. Dadurch werden insbesondere ein Verschleiß der elektrischen Kontaktelemente der Leiterplatte und/oder an diesen anliegende elektrische Kontakte der Einzelzellen infolge relativer Verschiebungen zwischen der Leiterplatte und den Einzelzellen reduziert. Ferner werden Probleme mit den Übergangswiderständen zwischen den elektrischen Kontaktelementen der Leiterplatte und an ihnen anliegenden elektrischen Kontakten der Einzelzellen infolge der relativen Verschiebungen verhindert.The Fixation of the circuit board to the cell assembly in its middle Range is advantageous, as this relative shifts between the circuit board and the individual cells, for example due to different Thermal expansions and / or strains of the individual cells in dependence from its internal pressure, opposite a fixing of the circuit board be reduced in other areas of the cell network. Thereby In particular, wear of the electrical contact elements the circuit board and / or applied to these electrical contacts the single cells due to relative displacements between the circuit board and reduced to the single cells. Further, problems with the contact resistance between the electrical contact elements of the circuit board and attached to them electrical contacts of the individual cells due prevents the relative shifts.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in dem mittleren Bereich des Zellenverbundes ein Fixierungselement angeordnet, das an die Leiterplatte gekoppelt ist. Dadurch wird die Leiterplatte in einem mittleren Bereich an den Zellenverbund fixiert.In a preferred embodiment of the invention, a fixing element is arranged in the middle region of the cell assembly, which is coupled to the circuit board. Thereby, the printed circuit board in a central region of the cells Ver bund fixed.

Dabei kann das Fixierungselement in einer möglichen Ausführungsform plattenförmig ausgebildet und zwischen zwei Einzelzellen angeordnet sein. Bevorzugt weist das Fixierungselement eine zu den Einzelzellen korrespondierende Form, insbesondere Außenabmessungen, auf. Zur Fixierung der Leiterplatte an dem Zellenverbund, insbesondere an dem Fixierungselement, welches im Zellenverbund zwischen zwei Einzelzellen kraft-, form- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist, weist das Fixierungselement mindestens eine, bevorzugt zwei Fixierungsnasen auf.there may the fixation element in a possible embodiment plate-shaped and between two single cells be arranged. The fixing element preferably has one to the individual cells corresponding shape, in particular external dimensions, on. For fixing the circuit board to the cell assembly, in particular at the fixing element, which in the cell composite between two Single cells force, form and / or cohesively arranged is, the fixing element has at least one, preferably two Fixation noses on.

Bevorzugt weist die Leiterplatte dabei wenigstens einen Fixierungsdurchbruch zur Kopplung an das Fixierungselement auf und das Fixierungselement weist für jeden Fixierungsdurchbruch der Leiterplatte eine korrespondierende Fixierungsnase auf, die aus dem Zellenverbund heraus durch den zugehörigen Fixierungsdurchbruch der Leiterplatte geführt ist und dort im Fixierungsdurchbruch fixiert, insbesondere arretiert, z. B. gerastet, geklemmt, gespannt, ist.Prefers has the circuit board while at least one fixing breakthrough for coupling to the fixing element and the fixing element has one for each Fixierungsdurchbruch the circuit board corresponding Fixierungsnase on, from the cell composite out through the associated Fixierungsdurchbruch the circuit board is guided and fixed there in Fixierungsdurchbruch, in particular arrested, z. B. snapped, clamped, cocked, is.

Auf diese Weise wird die Leiterplatte in besonders einfacher Weise an das Fixierungselement gekoppelt und insbesondere eine einfache Montage der Leiterplatte ermöglicht.On This way, the circuit board in a particularly simple manner coupled the fixing element and in particular a simple assembly of PCB allows.

Vorzugsweise ist das Fixierungselement als Träger einer außerhalb des Zellenverbundes angeordneten Schmelzsicherung der Batterie oder als eine im Zellenverbund angeordnete Spezialsicherung der Batterie ausgebildet.Preferably is the fixation element as a carrier of an outside the cell assembly arranged fuse of the battery or as a special arrangement of the battery in the cell network educated.

Dadurch wird jeweils ein ohnehin vorhandenes Bauteil der Batterie als Fixierungselement für die Leiterplatte verwendet. Dies reduziert vorteilhaft die Anzahl von Bauteilen und die Herstellungskosten der Batterie.Thereby in each case an already existing component of the battery as a fixing element used for the printed circuit board. This reduces advantageous the number of components and the manufacturing cost of the battery.

Vorzugsweise ist die Leiterplatte oberhalb der Einzelzellen angeordnet und die Kühlplatte ist unterhalb der Einzelzellen angeordnet.Preferably the printed circuit board is located above the single cells and the Cooling plate is arranged below the individual cells.

Durch diese Anordnung können die Einzelzellen in direkter Weise mittels der Leiterplatte an die Kühlplatte gepresst werden, wobei die Schwerkraft der Einzelzellen und der Leiterplatte vorteilhaft zum Anpressdruck beiträgt.By This arrangement allows the individual cells in a direct manner be pressed by means of the circuit board to the cooling plate, wherein the gravity of the individual cells and the circuit board advantageous contributes to the contact pressure.

Die Leiterplatte, der Zellenverbund und die Kühlplatte sind bevorzugt durch um sie herum geführte Spannelemente aneinander gepresst.The PCB, the cell assembly and the cooling plate are preferably by guided around them clamping elements to each other pressed.

Dies ermöglicht den Aufbau eines angemessenen und dauerhaften Anpressdrucks zum Anpressen der Einzelzellen an die Kühlplatte und somit eines guten thermischen Kontaktes zwischen den Einzelzellen und der Kühlplatte.This allows the construction of a reasonable and lasting Contact pressure for pressing the individual cells to the cooling plate and thus a good thermal contact between the individual cells and the cooling plate.

Die Kontaktelemente der Leiterplatte sind vorzugsweise mit wenigstens einem elektrischen Bauelement der Batterie elektrisch leitend verbunden sind.The Contact elements of the printed circuit board are preferably at least an electrical component of the battery are electrically connected.

Dadurch können die Einzelzellen über die Kontaktelemente der Leiterplatte vorteilhaft mit elektrischen Bauelementen der Batterie elektrisch verbunden werden.Thereby can the single cells via the contact elements the circuit board advantageous with electrical components of the battery be electrically connected.

Elektrische Bauelemente sind dabei bevorzugt ein Zellspannungsausgleichselement zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungsstände von Einzelzellen und/oder ein Zellspannungsüberwachungselement.electrical Components are preferably a cell voltage compensation element to compensate for different charge levels of single cells and / or a cell voltage monitoring element.

Diese bekannten Bauelemente verbessern vorteilhaft die Funktionalität der Batterie.These known components advantageously improve the functionality the battery.

Die Einzelzellen weisen vorzugsweise jeweils ein im Wesentlichen quaderförmiges Zellgehäuse auf und sind stapelartig entlang einer Batterielängsachse hintereinander angeordnet.The Single cells preferably each have a substantially cuboidal Cell housing and are stacked along a battery longitudinal axis arranged one behind the other.

Dies ermöglicht vorteilhaft eine besonders kompakte und somit Bauraum sparende Bauform der Batterie.This advantageously allows a particularly compact and thus Space-saving design of the battery.

Die Zellgehäuse der Einzelzellen weisen dabei bevorzugt jeweils ein erstes Hüllblech und ein zweites Hüllblech auf, welche voneinander elektrisch isoliert sind und jeweils einen Pol der jeweiligen Einzelzelle bilden.The Cell housing of the individual cells preferably have in each case a first cladding and a second cladding on, which are electrically isolated from each other and one each Pol form the respective single cell.

Auf diese Weise dienen die Hüllbleche gleichzeitig als Zellgehäusewände und als Pole der Einzelzelle.On In this way, the cladding sheets simultaneously serve as cell housing walls and as a pole of the single cell.

Jedes erste Hüllblech weist ferner leiterplattenseitig eine Kontaktfläche auf, die parallel zu der Andruckplatte von einer Hauptfläche des ersten Hüllbleches abgewinkelt ist und einen Polkontakt der jeweiligen Einzelzelle zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte bildet.each first cladding also has a printed circuit board side contact surface on, parallel to the pressure plate of a main surface of the first Hüllbleches is angled and a Polkontakt the respective individual cell for electrical contacting of the circuit board forms.

Dadurch können Pole der Einzelzellen in einfacher Weise von der Andruckplatte her elektrisch kontaktiert werden.Thereby Poles of single cells can be easily removed from the Contact pressure plate ago electrically contacted.

Eine erfindungsgemäße Batterie ist insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug ist.A Battery according to the invention is in particular for Use provided in a motor vehicle, wherein the motor vehicle in particular a hybrid vehicle or an electric vehicle.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.Further advantages, features and details of the invention are described below with reference to embodiments with reference to Zeichnun described.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Batterie in einer perspektivischen Darstellung, 1 a battery in a perspective view,

2 eine Leiterplatte mit Kontaktelementen und Fixierungsdurchbrüchen in einer perspektivischen Untersicht, 2 a printed circuit board with contact elements and Fixierungsdurchbrüchen in a perspective bottom view,

3 eine Batterie in einer Draufsicht, 3 a battery in a plan view,

4 einen Ausschnitt einer Batterie in einer Schnittdarstellung, 4 a section of a battery in a sectional view,

5 einen Zellenverbund und eine Leiterplatte einer Batterie in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, und 5 a cell assembly and a printed circuit board of a battery in an exploded perspective view, and

6 ein als eine Spezialsicherung einer Batterie ausgebildetes Fixierungselement für eine Leiterplatte. 6 a trained as a special backup of a battery fixing element for a circuit board.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

Die 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer Batterie 1 mit mehreren einen Zellenverbund Z bildenden Einzelzellen 2 und einer Leiterplatte 5, die oberhalb der Einzelzellen 2 angeordnet und in einem mittleren Bereich des Zellenverbundes Z an den Zellenverbund Z fixiert ist. Dabei zeigt 1 eine perspektivische Darstellung der Batterie 1, 2 zeigt die Leiterplatte 5 in einer perspektivischen Untersicht, 3 zeigt die Batterie 1 in einer Draufsicht und 4 zeigt einen Ausschnitt der Batterie 1 in einer Schnittdarstellung.The 1 to 4 show a first embodiment of a battery 1 with a plurality of cell cells Z forming individual cells 2 and a circuit board 5 that are above the single cells 2 is arranged and fixed in a central region of the cell network Z to the cell network Z. It shows 1 a perspective view of the battery 1 . 2 shows the circuit board 5 in a perspective bottom view, 3 shows the battery 1 in a plan view and 4 shows a section of the battery 1 in a sectional view.

Die Einzelzellen 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel als so genannte Rahmenflachzellen mit einem schmalen, im Wesentlichen quaderförmigen Zellgehäuse ausgebildet. Sie sind planparallel hintereinander angeordnet und je nach Anwendung parallel oder/und seriell miteinander elektrisch verschaltet.The single cells 2 are formed in this embodiment as so-called Rahmenflachzellen with a narrow, substantially cuboid cell housing. They are arranged plane-parallel one behind the other and depending on the application parallel or / and serially interconnected electrically.

Unterhalb der Einzelzellen 2 ist eine Kühlplatte 3 zum Temperieren der Einzelzellen 2 angeordnet. Die Kühlplatte 3 weist in ihrem Inneren einen nicht dargestellten Kühlkanal, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist, sowie zwei Kühlmittelanschlüsse 3.1 zum Zu- und Abführen des Kühlmittels auf. Über die Kühlmittelanschlüsse 3.1 ist die Kühlplatte 3 an einen nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf anschließbar, über den von dem Kühlmittel aufgenommene Abwärme aus der Batterie 1 abführbar ist.Below the single cells 2 is a cooling plate 3 for tempering the individual cells 2 arranged. The cooling plate 3 has in its interior a cooling channel, not shown, which can be flowed through by a coolant, and two coolant connections 3.1 for supplying and removing the coolant. About the coolant connections 3.1 is the cooling plate 3 connectable to a coolant circuit, not shown, via the heat absorbed by the coolant waste heat from the battery 1 is deductible.

An einem vorderen Ende des Zellenverbundes Z ist eine vordere Polplatte 6 angeordnet, und an einem hinteren Ende des Zellenverbundes Z ist eine hintere Polplatte 7 angeordnet. Auf diese Weise können die Einzelzellen 2 mittels der Polplatten 6, 7 in einer Längsrichtung des Zellenverbundes Z aneinander gepresst und außerdem in ihrer Position fixiert werden.At a front end of the cell assembly Z is a front pole plate 6 arranged at a rear end of the cell assembly Z is a rear pole plate 7 arranged. In this way, the single cells can 2 by means of the pole plates 6 . 7 in a longitudinal direction of the cell composite Z pressed together and also fixed in position.

Die Polplatten 6, 7 bilden ferner jeweils einen Pol der Batterie 1 und weisen jeweils eine über die Leiterplatte 5 hinausragende fahnenartige Verlängerung 6.1, 7.1 auf, welche jeweils einen Polkontakt der Batterie 1 bildet. Dadurch können die fahnenartigen Verlängerungen 6.1, 7.1 der Polplatten 6, 7 vorteilhaft als elektrische Anschlüsse der Batterie 1 verwendet werden.The pole plates 6 . 7 also each form one pole of the battery 1 and each have one over the circuit board 5 protruding flag-like extension 6.1 . 7.1 on, which each have a pole contact of the battery 1 forms. This allows the flag-like extensions 6.1 . 7.1 the pole plates 6 . 7 advantageous as electrical connections of the battery 1 be used.

Ferner weisen die Polplatten 6, 7 jeweils zwei Befestigungsnasen 6.2, 7.2 auf, die parallel zu der Leiterplatte 5 von der jeweiligen Polplatte 6.1, 7.1 abgewinkelt sind und kraftschlüssig auf der Leiterplatte 5 anliegen. Dadurch kann die Leiterplatte 5 vorteilhaft zusätzlich zur Positionierung der Polplatten 6, 7 verwendet werden.Furthermore, the pole plates 6 . 7 two attachment lugs each 6.2 . 7.2 on, parallel to the circuit board 5 from the respective pole plate 6.1 . 7.1 are angled and frictionally on the circuit board 5 issue. This allows the circuit board 5 advantageous in addition to the positioning of the pole plates 6 . 7 be used.

Die Leiterplatte 5, die Einzelzellen 2 und die Kühlplatte 5 sind durch zwei als Spannbänder ausgebildete Spannelemente 8 aneinander gepresst, die jeweils um die Leiterplatte 5, die Polplatten 6, 7 und die Kühlplatte 3 herum geführt sind.The circuit board 5 , the single cells 2 and the cooling plate 5 are formed by two clamping bands designed as clamping bands 8th pressed together, each around the circuit board 5 , the pole plates 6 . 7 and the cooling plate 3 are guided around.

Die von den Spannelementen 8 berührte Oberfläche der Leiterplatte 5, der Polplatten 6, 7 und der Kühlplatte 3 weist erste Führungen 5.2 für die Spannelemente 8 auf. Auch die Polplatten 6, 7 weisen jeweils zweite Führungen 6.3 und dritte Führungen 7.3 für die Spannelemente 8 auf. Dadurch wird vorteilhaft die Gefahr eines Abrutschens eines Spannelementes 8 reduziert.The of the clamping elements 8th touched surface of the circuit board 5 , the pole plates 6 . 7 and the cooling plate 3 has first guides 5.2 for the clamping elements 8th on. Also the pole plates 6 . 7 each have second guides 6.3 and third guides 7.3 for the clamping elements 8th on. This is advantageous the risk of slipping of a clamping element 8th reduced.

Die Zellgehäuse der Einzelzellen 2 weisen jeweils ein erstes Hüllblech 2.1 und ein zweites Hüllblech 2.2 auf, die voneinander elektrisch isoliert sind und jeweils einen Pol der jeweiligen Einzelzelle 2 bilden. Jedes erste Hüllblech 2.1 weist leiterplattenseitig eine Kontaktfläche 2.1.1 auf, die parallel zu der Leiterplatte 5 von einer Hauptfläche 2.1.2 des ersten Hüllbleches 2.1 abgewinkelt ist und einen Polkontakt der jeweiligen Einzelzelle 2 bildet.The cell housing of the single cells 2 each have a first cover plate 2.1 and a second cover sheet 2.2 on, which are electrically isolated from each other and each have a pole of the respective single cell 2 form. Every first cover sheet 2.1 has a contact surface on the circuit board side 2.1.1 on, parallel to the circuit board 5 from a main surface 2.1.2 of the first cover sheet 2.1 is angled and a Polkontakt the respective single cell 2 forms.

Die Leiterplatte 5 weist für die Kontaktflächen 2.1.1 der Einzelzellen 2 jeweils ein elektrisch leitfähiges Kontaktelement 5.1 auf, dessen Lage und Größe zu der des jeweiligen Kontaktelementes 5.1 korrespondiert. Durch das Anpressen der Leiterplatte 5 an den Zellenverbund liegen die Kontaktflächen 2.1.1 der Einzelzellen 2 jeweils kraftschlüssig an einem korrespondierenden Kontaktelement 5.1 der Leiterplatte 5 an. Durch das kraftschlüssige Anliegen der Kontaktflächen 2.1.1 an den Kontaktelementen 5.1 können vorteilhaft Fertigungsungenauigkeiten und wärmeausdehnungsbedingte Abstandsänderungen zwischen den einzelnen Kontaktflächen 2.1.1 und/oder Kontaktelementen 5.1 ausgeglichen werden.The circuit board 5 points for the contact surfaces 2.1.1 of the single cells 2 in each case an electrically conductive contact element 5.1 on, its location and size to that of the respective contact element 5.1 corresponds. By pressing the circuit board 5 to the cell network are the contact surfaces 2.1.1 of the single cells 2 each non-positively on a corresponding contact element 5.1 the circuit board 5 at. Due to the frictional engagement of the contact surfaces 2.1.1 at the contact elements 5.1 can be advantageous manufacturing inaccuracies and Heat expansion-related distance changes between the individual contact surfaces 2.1.1 and / or contact elements 5.1 be compensated.

Die Kontaktelemente 5.1 sind mit einem oder mehreren elektrischen Bauelementen der Batterie 1 elektrisch leitend verbunden. Derartige elektrische Bauelemente sind beispielsweise Zellspannungsüberwachungselemente und/oder Zellspannungsausgleichselemente zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungsstände von Einzelzellen und/oder Temperatursensoren zur Überwachung einer Temperatur der Einzelzellen 2. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels ist wenigstens eines dieser Bauelemente auf der Leiterplatte 5, beispielsweise als ein integrierter Schaltkreis, angeordnet. Zur elektrischen Verbindung der Kontaktelemente 5.1 mit den elektrischen Bauelementen trägt die Leiterplatte 5 nicht dargestellte Leiterbahnen. Die Leiterplatte 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Trägermaterial, beispielsweise aus Kunststoff. Dadurch werden vorteilhaft Kurzschlüsse, beispielsweise durch den Kontakt von elektrisch leitenden Bauteilen einer Einzelzelle 2 mit der Leiterplatte 5, verhindert. Bevorzugt ist die Leiterplatte 5 ferner glasfaserverstärkt ausgeführt. Dadurch werden vorteilhaft die Stabilität der Leiterplatte 5 und der über die Leiterplatte 5 erzielbare Anpressdruck der Einzelzellen 2 an die Kühlplatte 3 erhöht.The contact elements 5.1 are with one or more electrical components of the battery 1 electrically connected. Such electrical components are, for example, cell voltage monitoring elements and / or cell voltage compensation elements for balancing different charge levels of individual cells and / or temperature sensors for monitoring a temperature of the individual cells 2 , In a preferred embodiment of the embodiment, at least one of these components is on the circuit board 5 , for example as an integrated circuit. For electrical connection of the contact elements 5.1 with the electrical components carries the circuit board 5 not shown interconnects. The circuit board 5 is made of an electrically insulating carrier material, for example made of plastic. This advantageously short circuits, for example, by the contact of electrically conductive components of a single cell 2 with the circuit board 5 , prevented. The printed circuit board is preferred 5 also made of glass fiber reinforced. This advantageously the stability of the circuit board 5 and the over the PCB 5 achievable contact pressure of the individual cells 2 to the cooling plate 3 elevated.

Zur Fixierung an den Zellenverbund Z ist die Leiterplatte 5 an ein in dem mittleren Bereich des Zellenverbundes Z angeordnetes Fixierungselement 4 gekoppelt, das dort zwischen zwei Einzelzellen 2 form-, kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet ist, beispielsweise geklemmt, durch Kraftschluss verspannt oder gerastet ist. Das Fixierungselement 4 ist plattenförmig ausgeführt und weist im Wesentlichen zu den Einzelzellen 2 korrespondierende Abmessungen auf, so dass das Fixierungselement 4 zwischen den zwei Einzelzellen 2 an diesen planparallel angeordnet ist. Das Fixierungselement 4 ist beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden und/oder Wärme leitfähigem Material, insbesondere Kunststoff oder einem mit einem solchen Material beschichtetes Metall oder aus einem anderen geeigneten Material, gebildet.For fixing to the cell assembly Z is the circuit board 5 to a arranged in the central region of the cell assembly Z fixing element 4 coupled there between two single cells 2 is positively, positively and / or cohesively arranged, for example, clamped, clamped or locked by frictional connection. The fixing element 4 is plate-shaped and essentially points to the individual cells 2 corresponding dimensions, so that the fixing element 4 between the two single cells 2 is arranged on these plane-parallel. The fixing element 4 is for example made of an electrically insulating and / or heat conductive material, in particular plastic or a metal coated with such a material or of another suitable material.

Das Fixierungselement 4 ist als plattenförmiger Träger einer außerhalb des Zellenverbundes Z angeordneten Schmelzsicherung 9 der Batterie 1 ausgebildet. Zur Kopplung der Leiterplatte 5 und des Fixierungselementes 4 weist die Leiterplatte 5 zwei schlitzförmige Fixierungsdurchbrüche 5.3 auf und das Fixierungselement 4 weist für jeden dieser beiden Fixierungsdurchbrüche 5.3 eine korrespondierende Fixierungsnase 4.1 auf, die aus dem Zellenverbund Z heraus durch den zugehörigen Fixierungsdurchbruch 5.3 der Leiterplatte 5 geführt ist und aus dieser heraus ragen. Zur Kopplung, insbesondere Fixierung der Leiterplatte 5 an den Zellenverbund Z, wird die Leiterplatte 5 an das im Zellenverbund Z angeordnete Fixierungselement 4 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig angeordnet, indem beispielsweise die Fixierungsnasen 4.1 im Fixierungsdurchbruch 5.3 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig angeordnet sein. Beispielsweise sind die Fixierungsnasen 4.1 im zugehörigen Fixierungsdurchbruch 5.3 arretiert, z. B. gerastet, geklemmt oder durch Kraftschluss verspannt. Hierzu können die Fixierungsdurchbrüche 5.3 und die Fixierungsnasen 4.1 miteinander korrespondierende nicht näher darstellte Rastnasen und Rastnuten aufweisen. Alternativ können die Oberflächen der Fixierungsdurchbrüche 5.3 und/oder der Fixierungsnasen 4.1 entsprechend strukturiert, z. B. Reibschicht, Rastrillen oder oberflächenbehandelt, z. B. Haftschicht, sein.The fixing element 4 is as a plate-shaped carrier arranged outside the cell network Z fuse 9 the battery 1 educated. For coupling the circuit board 5 and the fixing element 4 indicates the circuit board 5 two slot-shaped fixation openings 5.3 on and the fixing element 4 has fixation breakthroughs for each of these two 5.3 a corresponding fixation nose 4.1 on, from the cell assembly Z out through the associated fixation breakthrough 5.3 the circuit board 5 is guided and protrude out of this. For coupling, in particular fixation of the circuit board 5 to the cell network Z, the circuit board 5 to the arranged in the cell assembly Z fixing element 4 force, form and / or materially arranged by, for example, the fixing lugs 4.1 in fixation breakthrough 5.3 be force, form and / or cohesively arranged. For example, the fixation noses 4.1 in the associated fixation breakthrough 5.3 arrested, z. B. locked, clamped or braced by traction. For this purpose, the fixation breakthroughs 5.3 and the fixation noses 4.1 having mutually corresponding non-illustrated locking lugs and locking grooves. Alternatively, the surfaces of the fixation breakthroughs 5.3 and / or the Fixierungsnasen 4.1 structured accordingly, z. As friction layer, locking grooves or surface treated, z. B. adhesive layer, his.

Die Schmelzsicherung 9 ist zwischen den aus der Leiterplatte 5 heraus ragenden Enden der beiden Fixierungsnasen 4.1 angeordnet und an diesen jeweils befestigt.The fuse 9 is between the out of the circuit board 5 protruding ends of the two fixing lugs 4.1 arranged and attached to each of these.

Die 5 und 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Batterie 1 mit einem Zellenverbund Z aus als Rahmenflachzellen ausgebildeten Einzelzellen 2 und einer oberhalb des Zellenverbundes Z angeordneten Leiterplatte 5, die an ein in einem mittleren Bereich des Zellenverbundes Z der Batterie 1 angeordnetes Fixierungselement 4 gekoppelt ist. Dabei zeigt 5 den Zellenverbund Z und die Leiterplatte 5 der Batterie 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung und 6 zeigt das Fixierungselement 4 in einer perspektivischen Darstellung.The 5 and 6 show a second embodiment of a battery 1 with a cell network Z formed as Rahmenflachzellen single cells 2 and a printed circuit board arranged above the cell network Z 5 connected to a in a central region of the cell network Z of the battery 1 arranged fixing element 4 is coupled. It shows 5 the cell network Z and the circuit board 5 the battery 1 in a perspective exploded view and 6 shows the fixing element 4 in a perspective view.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Fixierungselement 4 als eine Spezialsicherung der Batterie 1 ausgebildet ist, deren Form und Abmessungen im Wesentlichen der Form und den Abmessungen der Einzelzellen 2 gleicht. Das Fixierungselement 4 ist zwischen zwei Einzelzellen 2 des mittleren Bereiches des Zellenverbundes Z form-, kraft- und/oder stoffschlüssig angeordnet, beispielsweise geklemmt, gespannt.This embodiment differs from that in the 1 to 4 illustrated embodiment in that the fixing element 4 as a special backup of the battery 1 is formed, whose shape and dimensions substantially the shape and dimensions of the individual cells 2 like. The fixing element 4 is between two single cells 2 the shape of the central region of the cell assembly Z, form, force and / or cohesively arranged, for example, clamped, tensioned.

Die Leiterplatte 5 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und weist insbesondere zwei schlitzartige Fixierungsdurchbrüche 5.3 auf. Das Fixierungselement 4 weist leiterplattenseitig zwei zu diesen Fixierungsdurchbrüchen 5.3 korrespondierende Fixierungsnasen 4.1 auf, die aus dem Zellenverbund Z heraus durch die Fixierungsdurchbrüche 5.3 geführt sind und dadurch die Leiterplatte 5 an das Fixierungselement 4 koppeln.The circuit board 5 is formed as in the first embodiment and in particular has two slot-like fixation breakthroughs 5.3 on. The fixing element 4 has board side two to these fixation breakthroughs 5.3 corresponding Fixierungsnasen 4.1 on, from the cell assembly Z out through the Fixierungsbrbrüche 5.3 are guided and thereby the circuit board 5 to the fixing element 4 couple.

Die seitlichen Wände 2.3 der Zellgehäuse der Einzelzellen 2 und des Fixierungselementes 4 überragen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein wenig die Deckel- und Bodenflächen der Zellgehäuse der Einzelzellen 2 und des Fixierungselementes 4. Dadurch bilden sie Führungen für die Leiterplatte 5 und eine Kühlplatte 3, die wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet und unterhalb des Zellenverbundes Z angeordnet, in 5 jedoch nicht dargestellt ist. Die Abmessungen der Leiterplatte 5 und der Kühlplatte 3 korrespondieren zu den Abmessungen dieser Führungen, so dass letztere vorteilhaft zur Fixierung der Leiterplatte 5 und der Kühlplatte 3 beitragen und deren Montage erleichtern.The side walls 2.3 the cell case of the single cells 2 and the fixing element 4 In this exemplary embodiment, each project a little beyond the top and bottom surfaces of the cell housings of the individual cells 2 and the fixing element 4 , As a result, they form guides for the circuit board 5 and a cooling plate 3 formed as in the first embodiment and arranged below the cell assembly Z, in 5 but not shown. The dimensions of the circuit board 5 and the cooling plate 3 correspond to the dimensions of these guides, so that the latter advantageous for fixing the circuit board 5 and the cooling plate 3 contribute and facilitate their assembly.

Die erfindungsgemäße Batterie 1 ist bevorzugt zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug ist. Die Batterie 1 ist insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie.The battery according to the invention 1 is preferably intended for use in a motor vehicle, wherein the motor vehicle is in particular a hybrid vehicle or an electric vehicle. The battery 1 is in particular a lithium-ion battery.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Batteriebattery
22
Batteriezellebattery cell
2.12.1
erstes Hüllblechfirst skin panel
2.1.12.1.1
Kontaktflächecontact area
2.1.22.1.2
Hauptflächemain area
2.1.32.1.3
Fußflächefoot surface
2.22.2
zweites Hüllblechsecond skin panel
2.32.3
seitliche Wandlateral wall
33
Kühlplattecooling plate
3.13.1
KühlmittelanschlussCoolant connection
44
Fixierungselementfixing element
4.14.1
Fixierungsnasefixation nose
55
Leiterplattecircuit board
5.15.1
Kontaktelementcontact element
5.25.2
erste Führungfirst guide
5.35.3
FixierungsdurchbruchFixation breakthrough
66
vordere Polplattefront pole plate
77
hintere Polplatterear pole plate
6.1, 7.16.1 7.1
fahnenartige Verlängerungflag-like renewal
6.2, 7.26.2 7.2
Befestigungsnasefixing lug
6.36.3
zweite Führungsecond guide
7.37.3
dritte Führungthird guide
88th
Spannelementclamping element
99
Schmelzsicherungfuse
ZZ
Zellenverbundcell assembly

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102008059964 [0004] - DE 102008059964 [0004]
  • - DE 102004037836 A1 [0005] DE 102004037836 A1 [0005]
  • - DE 10101050 A1 [0006] - DE 10101050 A1 [0006]

Claims (15)

Batterie (1) mit mehreren einen Zellenverbund (Z) bildenden Einzelzellen (2), einer Kühlvorrichtung mit einer am Zellenverbund (Z) angeordneten Kühlplatte (3) zur Temperierung der Einzelzellen (2) und einer Leiterplatte (5), mittels derer die Einzelzellen (2) an die Kühlplatte (3) gepresst sind und die Kontaktelemente (5.1) zur elektrischen Kontaktierung von Einzelzellen (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) in einem mittleren Bereich des Zellenverbundes (Z) an den Zellenverbund (Z) fixiert ist.Battery ( 1 ) with a plurality of cell cells (Z) forming individual cells ( 2 ), a cooling device with a cell (Z) arranged cooling plate ( 3 ) for the temperature control of the individual cells ( 2 ) and a printed circuit board ( 5 ), by means of which the individual cells ( 2 ) to the cooling plate ( 3 ) are pressed and the contact elements ( 5.1 ) for the electrical contacting of single cells ( 2 ), characterized in that the printed circuit board ( 5 ) is fixed in a central region of the cell composite (Z) to the cell assembly (Z). Batterie (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in dem mittleren Bereich des Zellenverbundes (Z) angeordnetes Fixierungselement (4), das an die Leiterplatte (5) gekoppelt ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized by a fixing element arranged in the middle region of the cell assembly (Z) ( 4 ) connected to the printed circuit board ( 5 ) is coupled. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) wenigstens einen Fixierungsdurchbruch (5.3) zur Kopplung an das Fixierungselement (4) aufweist.Battery ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the printed circuit board ( 5 ) at least one fixation breakthrough ( 5.3 ) for coupling to the fixing element ( 4 ) having. Batterie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement (4) für jeden Fixierungsdurchbruch (5.3) der Leiterplatte (5) eine korrespondierende Fixierungsnase (4.1) aufweist, die aus dem Zellenverbund (Z) heraus durch den zugehörigen Fixierungsdurchbruch (5.3) der Leiterplatte (5) geführt ist.Battery ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the fixing element ( 4 ) for each fixation breakthrough ( 5.3 ) of the printed circuit board ( 5 ) a corresponding fixing nose ( 4.1 ), which out of the cell assembly (Z) through the associated Fixierungsdurchbruch ( 5.3 ) of the printed circuit board ( 5 ) is guided. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement (4) als Träger einer außerhalb des Zellenverbundes (Z) angeordneten Schmelzsicherung (9) der Batterie (1) ausgebildet ist.Battery ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the fixing element ( 4 ) as a carrier of a cell assembly (Z) arranged fuse ( 9 ) of the battery ( 1 ) is trained. Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungselement (4) als eine Spezialsicherung der Batterie (1) ausgebildet ist.Battery ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the fixing element ( 4 ) as a special fuse of the battery ( 1 ) is trained. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5) oberhalb der Einzelzellen (2) angeordnet ist und dass die Kühlplatte (3) unterhalb der Einzelzellen (2) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the printed circuit board ( 5 ) above the single cells ( 2 ) and that the cooling plate ( 3 ) below the single cells ( 2 ) is arranged. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (5), der Zellenverbund (Z) und die Kühlplatte (3) durch um sie herum geführte Spannelemente (8) aneinander gepresst sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the printed circuit board ( 5 ), the cell assembly (Z) and the cooling plate ( 3 ) by guided around them clamping elements ( 8th ) are pressed together. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (5.1) mit wenigstens einem elektrischen Bauelement der Batterie (1) elektrisch leitend verbunden sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the contact elements ( 5.1 ) with at least one electrical component of the battery ( 1 ) are electrically connected. Batterie (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Bauelement ein Zellspannungsausgleichselement zum Ausgleich unterschiedlicher Ladungsstände von Einzelzellen (2) ist.Battery ( 1 ) according to claim 9, characterized in that an electrical component, a cell voltage compensation element to compensate for different charge levels of single cells ( 2 ). Batterie (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisches Bauelement ein Zellspannungsüberwachungselement ist.Battery ( 1 ) according to claim 9, characterized in that an electrical component is a cell voltage monitoring element. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (2) jeweils ein im Wesentlichen quaderförmiges Zellgehäuse aufweisen und stapelartig entlang einer Batterielängsachse hintereinander angeordnet sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the individual cells ( 2 ) each have a substantially cuboidal cell housing and stacked along a battery longitudinal axis are arranged one behind the other. Batterie (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellgehäuse der Einzelzellen (2) jeweils ein erstes Hüllblech (2.1) und ein zweites Hüllblech (2.2) aufweisen, welche voneinander elektrisch isoliert sind und jeweils einen Pol der jeweiligen Einzelzelle (2) bilden.Battery ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the cell housings of the individual cells ( 2 ) each have a first cover sheet ( 2.1 ) and a second cladding sheet ( 2.2 ), which are electrically insulated from each other and each have a pole of the respective single cell ( 2 ) form. Batterie (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jedes erste Hüllblech (2.1) leiterplattenseitig eine Kontaktfläche (2.1.1) aufweist, die parallel zu der Leiterplatte (5) von einer Hauptfläche (2.1.2) des ersten Hüllbleches (2.1) abgewinkelt ist und einen Polkontakt der jeweiligen Einzelzelle (2) zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktelementes (5.1) der Leiterplatte (5) bildet.Battery ( 1 ) according to claim 13, characterized in that each first cover sheet ( 2.1 ) on the circuit board side a contact surface ( 2.1.1 ) parallel to the printed circuit board ( 5 ) of a main surface ( 2.1.2 ) of the first cover sheet ( 2.1 ) is angled and a pole contact of the respective single cell ( 2 ) for the electrical contacting of a contact element ( 5.1 ) of the printed circuit board ( 5 ). Verwendung einer Batterie (1) gemäß Anspruch 1 in einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug ist.Using a battery ( 1 ) according to claim 1 in a motor vehicle, wherein the motor vehicle is in particular a hybrid vehicle or an electric vehicle.
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