DE102010045707B4

DE102010045707B4 - Batteriepack

Info

Publication number: DE102010045707B4
Application number: DE102010045707.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Witte
Original assignee: Fey Elektronik GmbH
Current assignee: Fey Elektronik GmbH
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: DE102010045707A1

Abstract

Batteriepack als Zusammenschluss von mehreren einzelnen Batterien in Stabform, die über elektrische Leiter verbunden sind, wobei die Batterien in Form einer Kaskade nebeneinander und hintereinander verschaltet angeordnet sind, wobei jede Batterie (3) in einem Rohrelement (1) als isolierende Kunststoffzelle zur Einzelaufnahme angeordnet ist und mindestens zwei Rohrelemente (1) als Magazin nebeneinander als Reihe (2) mit mindestens einer weiteren parallelen Reihe (2) von Rohrelementen (1) zur Aufnahme von Batterien (3) wabenartig zusammengefasst ist, wobei zwischen den Rohrelementen (1) jeweils Durchführungen (6) für elektrische Leiter und/oder Kühlungselemente ausgebildet sind, wobei zwischen den benachbarten Reihen (2) der Rohrelemente (1) elektrisch leitende flächige Verbindungselemente (9) in z-förmiger Ausbildung angeordnet sind, die über ihre außenliegenden Laschen (10, 11) mit allen oberen bzw. unteren Polen der eingesetzten Batterien (3) zur Bildung einer Parallel- und Serienschaltung verbindbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Batteriepack als Zusammenschluss von mehreren einzelnen Batterien in Stabform, die über elektrische Leiter verbunden sind, wobei die Batterien in Form einer Kaskade nebeneinander und hintereinander verschaltet angeordnet sind.
Anordnungen dieser Art sind bekannt, wobei die Batterien nach den räumlichen Gegebenheiten zusammengefügt werden und mit einer elektrischen Verdrahtung versehen sind.
Bei Batteriepacks mit Li-Ionenbatterien besteht die Schwierigkeit darin, elektrische Stichleitungen als Meßleitungen anzuordnen, die doppelt zu isolieren und Kühlungselemente ausreichend isoliert in Batteriepacks einzubringen.
Der Mangel bei den bekannten Anordnungen besteht darin, dass unterschiedliche Temperaturen (Hot Spots) der einzelnen verbauten Einzelbatterien auftreten und eine unterschiedliche Alterung einzelner Teilbereiche einer Anordnung verursachen sowie eine mechanische Stabilität des Batterieeinsatzes entsprechend den vorgeschriebenen Transporttests durch die Konfigurationsmöglichkeiten nicht definiert gegeben ist. Ferner ist ein ausreichender Brandschutz (Thermal Runaway) ohne eine ausreichende innere Strukturierung der Anordnung nicht zu gewährleisten.
Druckschriftlicher Stand der Technik ist aus der DE 102 23 782 A1 , DE 10 2008 031 175 A1 und aus der JP 2009211908 A bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Ausbildung eines Batteriepacks zu schaffen, das einen Schutz vor mechanischer Belastung ermöglicht und eine Isolierung der einzelnen Batterien gegeneinander gewährleistet sowie eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten nach individuellen Vorgaben als Baukastenprinzip mit kostensparenden elektrischen und mechanischen Verbindungen schafft und erlaubt, eine Überwachung durchzuführen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Batteriepack mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß ist jede Batterie in einem Rohrelement als isolierende Kunststoffzelle zur Einzelaufnahme angeordnet und mindestens zwei Rohrelemente sind als Magazin nebeneinander als Reihe mit mindestens einer weiteren parallelen Reihe von Rohrelementen zur Aufnahme von Batterien wabenartig zusammengefasst, wobei zwischen den Rohrelementen jeweils Durchführungen für elektrische Leiter und/oder Kühlungselemente ausgebildet sind. Zur einfachen Herstellung einer Parallel- und Serienschaltung der Batterien und zur Ausbildung einer gleichmäßigen Wärmeverteilung der Anordnung und zu Brandschutzzwecken als Flammhindernis sind zwischen den benachbarten Reihen der Rohrelemente elektrisch leitende flächige Verbindungselemente in z-förmiger Ausbildung angeordnet, die über ihre außenliegenden Laschen mit allen oberen bzw. unteren Polen der eingesetzten Batterien zur Bildung einer Parallel- und Serienschaltung verbindbar sind.
Hierdurch wird eine mechanisch belastbare Anordnung geschaffen und durch die zusammengeführten einzelnen Rohrelemente erfolgt eine thermische und elektrische Isolierung der eingesetzten Batterien. Durch die gebildeten Durchführungen zwischen den Rohrelementen ist auch eine isolierte Anordnung für eine elektrische Verbindung und Überwachung möglich. Damit ist es möglich, unterschiedliche Kombinationen und arbeitsintensive Verkabelungen auf einfache Weise durchzuführen und arbeitintensive Klebeprozesse einzusparen.
Zur Erhöhung der mechanischen Belastung der Ausbildung ist vorgesehen, dass die einzelnen parallelen Reihen der Rohrelemente mit Batterien in eine feste Umhüllung zur Bildung einer Einheit einsetzbar sind.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass die Umhüllung als geschlossene Einheit einen Abschluss durch einen Boden und einen Deckel aufweist.
Zur weiteren Isolierung und zur einfachen Zuordnung paralleler Reihen von Rohrelementen wird vorgeschlagen, dass die Rohrelemente einer Reihe jeweils an ihren Längsseiten eine geschlossene Abdeckung aufweisen.
Ferner ist dabei vorgesehen, dass die Verbindungselemente mit den Abdeckungen der Rohrelemente sowie die Laschen zur elektrischen Verbindung mit den oberen und unteren Polen der eingesetzten Batterien durch Schweißen verbunden sind. Eine vorteilhafte Ausbildung für eine kompakte Einheit besteht darin, dass der aufsetzbare Deckel der Einheit eine verbindbare Überwachungs- und/oder eine Ladestation für die aufgenommenen Batterien und einen nach außen geführten elektrischen Anschluss aufweist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung als Wabenanordnung aus zwei parallelen Reihen von mehreren nebeneinander angeordneten Rohrelementen,
2 eine Draufsicht gemäß 1,
3 eine Seitenansicht gemäß 1,
4 eine perspektivische Darstellung einer Reihe nebeneinander angeordneter und verbundener Rohrelemente als Grundelement,
5 eine Draufsicht gemäß 4,
6 eine Seitensicht gemäß 4,
7 eine schaubildliche Darstellung einer Anordnung mit nebeneinander angeordneten Rohrelementen als Reihe und parallel zugeordneten Reihen zum Einsetzen in einen abgeschlossenen Kasten mit einem aufsetzbaren Deckel

Bei den dargestellten Ausbildungen sind jeweils Rohrelemente 1 als isolierende Kunststoffzellen nebeneinander angeordnet und fest miteinander unter Bildung einer Reihe 2 verbunden. Die Rohrelemente 1 nehmen jeweils eine Batterie 3 zur isolierten Anordnung gegenüber benachbarten Batterien 3 auf. Die Reihe der Rohrelemente 1 ist mit einer geschlossenen Abdeckung 4 an den Längsseiten versehen.
Zur Bildung eines Batteriepacks 5 sind mehrere Reihen 2 der Rohrelemente 1 parallel zusammengefasst, wobei eine wabenartige Ausbildung zur Aufnahme der Batterien 3 gebildet wird. Zwischen den einzelnen Rohrelementen 1 bilden sich dabei Durchführungen 6 parallel zu den Rohrelementen 1, die eine isolierte Durchführung elektrischer Leiter als Überwachungsdrähte für die einzelnen Batterien 3 bzw. Verbindungsdrähten bzw. die Einbringung von Kühlelementen ermöglichen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind mehrere Reihen 2 der Rohrelemente 1 in einem Kastenbehälter 16 als Umhüllung mit einem Boden 7 und einem aufsetzbaren Deckel 8 einsetzbar. Hierbei sind zwischen den einzelnen Reihen 2 der Rohrelemente 1 elektrisch leitende flächige Verbindungselemente 9 angeordnet, die eine z-förmige Ausbildung aufweisen. Hierbei sind außenliegende Laschen 10, 11 mit allen oberen bzw. unteren Polen der eingesetzten Batterien 3 verbunden und bilden eine Parallel- und Serienschaltung der einzelnen Reihen 2 der Batterien. Ein außenliegendes Verbindungselement 12 dient dabei zur Verschaltung der Anordnung.
Die in dem Kastenbehälter 16 eingesetzten Batterien 3 mit den einzelnen Reihen 2 von Rohrelementen 1 und den Verbindungselementen 9 werden durch den Deckel 8 zur weiteren elektrischen Verbindung abgedeckt. Hierzu ist eine Aufnahmeeinheit 13 mit einer Platine 14 zwischengeschaltet, die elektrische Elemente für eine Überwachung und zum Laden der aufgenommenen Batterien 3 aufnimmt. Der aufgesetzte Deckel 8 besitzt zusätzlich eine nach außen geführte Steckverbindung als einen nach außen geführten elektrischen Anschluss 15 für eine elektrische Außenverbindung.

Claims

Batteriepack als Zusammenschluss von mehreren einzelnen Batterien in Stabform, die über elektrische Leiter verbunden sind, wobei die Batterien in Form einer Kaskade nebeneinander und hintereinander verschaltet angeordnet sind, wobei jede Batterie (3) in einem Rohrelement (1) als isolierende Kunststoffzelle zur Einzelaufnahme angeordnet ist und mindestens zwei Rohrelemente (1) als Magazin nebeneinander als Reihe (2) mit mindestens einer weiteren parallelen Reihe (2) von Rohrelementen (1) zur Aufnahme von Batterien (3) wabenartig zusammengefasst ist, wobei zwischen den Rohrelementen (1) jeweils Durchführungen (6) für elektrische Leiter und/oder Kühlungselemente ausgebildet sind, wobei zwischen den benachbarten Reihen (2) der Rohrelemente (1) elektrisch leitende flächige Verbindungselemente (9) in z-förmiger Ausbildung angeordnet sind, die über ihre außenliegenden Laschen (10, 11) mit allen oberen bzw. unteren Polen der eingesetzten Batterien (3) zur Bildung einer Parallel- und Serienschaltung verbindbar sind.
Batteriepack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen parallelen Reihen (2) der Rohrelemente (1) mit Batterien (3) in eine feste Umhüllung (16) zur Bildung einer Einheit einsetzbar sind.
Batteriepack nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (16) als geschlossene Einheit einen Abschluss durch einen Boden (7) und Deckel (8) aufweist.
Batteriepack nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrelemente (1) einer Reihe (2) jeweils an ihren Längsseiten eine geschlossene Abdeckung (4) aufweisen.
Batteriepack nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente mit den Abdeckungen (4) der Rohrelemente (1) sowie die Laschen (10, 11) zur elektrischen Verbindung mit den oberen und unteren Polen der eingesetzten Batterien (3) durch Schweißen verbunden sind.
Batteriepack nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aufsetzbare Deckel (8) der Einheit eine verbindbare Überwachungs- und/oder eine Ladestation für die aufgenommenen Batterien (3) und einen nach außen geführten elektrischen Anschluss (15) aufweist.