DE102018222404B4 - Arrangement for the electrical connection of electrochemical storage cells and / or cell modules to one another, as well as a battery or vehicle - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Anordnung (6) zur elektrischen Verbindung elektrochemischer Speicherzellen und/oder Zellmodule (4) untereinander zu einer Batterie (3), insbesondere Hochvoltbatterie, und/oder zur elektrischen Verbindung derselben mit zumindest einem elektrischen Verbraucher mittels wenigstens eines elektrischen Leiters (5), wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (5) zumindest abschnittsweise als Wärmerohr (14) ausgebildet ist oder zumindest abschnittsweise ein Wärmerohr (14) aufweist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der elektrische Leiter (5) als Stromschiene ausgebildet ist und beidenends je einen Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt (9) aufweist oder ausbildet, wobei sich an jeden Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt (9) je ein als Wärmerohr (14) ausgebildeter Temperierungsabschnitt (12) des elektrischen Leiters (5) anschließt, und wobei die besagten Temperierungsabschnitte (12) an einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt (13) des elektrischen Leiters (5) anschließen.

Figure DE102018222404B4_0000
Among other things, an arrangement (6) is proposed for electrically connecting electrochemical storage cells and / or cell modules (4) to one another to form a battery (3), in particular a high-voltage battery, and / or for electrically connecting the same to at least one electrical consumer by means of at least one electrical conductor (5) ), the at least one electrical conductor (5) being designed at least in sections as a heat pipe (14) or at least in sections having a heat pipe (14). It is advantageously provided that the electrical conductor (5) is designed as a busbar and has or forms a contacting and fastening section (9) at each end, with a temperature control section designed as a heat pipe (14) being attached to each contacting and fastening section (9) (12) of the electrical conductor (5), and wherein said temperature control sections (12) connect to a common connecting section (13) of the electrical conductor (5).
Figure DE102018222404B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Verbindung insbesondere elektrochemischer Speicherzellen und/oder Zellmodule untereinander zu einer Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, und/oder zur elektrischen Verbindung derselben mit zumindest einem elektrischen Verbraucher mittels wenigstens eines elektrischen Leiters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe ferner eine Batterie mit einer derartigen Anordnung zur elektrischen Verbindung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie.The invention relates to an arrangement for electrically connecting in particular electrochemical storage cells and / or cell modules to one another to form a battery, in particular a high-voltage battery, and / or for electrically connecting the same to at least one electrical consumer by means of at least one electrical conductor according to the preamble of claim 1 of the invention. According to claim 10 of the invention, the same also relates to a battery with such an arrangement for electrical connection and a vehicle with such a battery.

In der jüngeren Vergangenheit werden aufgrund des ständig knapper werdenden Angebotes an Kraftstoffen für den verbrennungsmotorischen Antrieb von Kraftfahrzeugen große Anstrengungen unternommen, alternative Antriebsarten zur Verfügung zu stellen. Zunehmend an Bedeutung gewinnt dabei der elektromotorische Antrieb, der aus einem oder mehreren elektrochemischen Speichern, wie Batterien bzw. Akkumulatoren, mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Kraftfahrzeug kann dabei ausschließlich mittels eines oder mehrerer elektromotorischer Antriebe betrieben werden oder als sogenanntes Hybrid- oder Plug-in-Hybrid-Fahrzeug zum Antrieb sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen oder mehrere Elektromotoren aufweisen. Durch die Fachwelt werden in immer stärkerem Maße Li-Ionen-Akkumulatoren als sogenannte Traktionsbatterien respektive Antriebsbatterien favorisiert, die ihrerseits vorteilhaft keinen Memory-Effekt und eine geringe Selbstentladung aufweisen. Ungeachtet dessen ist der Wirkungsgrad derartiger Akkumulatoren bzw. Batterien temperaturabhängig und nimmt bei niedriger Temperatur stark ab. Darüber hinaus ist festzustellen, dass im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs sowie in der Ladephase derartiger Batterien oder Batteriesysteme durch elektrische Verlustleistung in stromführenden Bauteilen Wärme in das Batteriesystem eingetragen wird, die zu einer hohen thermischen Belastung der Batterien führen kann. Durch den Betrieb der Batterie bei hohen Zellentemperaturen ist bekanntermaßen eine beschleunigte Alterung der Batteriezellen zu verzeichnen, welches mit einer verkürzten Lebensdauer des Batteriesystems einhergeht. In extremen Fällen kann eine zu hohe Zelltemperatur zum sogenannten Durchbrennen der elektrochemischen Speicherzellen und somit zu einem Defekt des Batteriesystems führen. Diese Umstände erfordern Temperierungsmaßnahmen des Batteriesystems, um eine hohe Lebensdauer desselben zu erzielen sowie ein mittels Elektromotor angetriebenes Kraftfahrzeug sicher betreiben und als Serienfahrzeuge umsetzen zu können.In the recent past great efforts have been made to make alternative types of drive available due to the constantly decreasing supply of fuels for internal combustion engine propulsion of motor vehicles. The electromotive drive, which is supplied with electrical energy from one or more electrochemical storage devices, such as batteries or accumulators, is becoming increasingly important. The motor vehicle can be operated exclusively by means of one or more electric motor drives or, as a so-called hybrid or plug-in hybrid vehicle, can have both an internal combustion engine and one or more electric motors for driving. The professional world is increasingly favoring Li-ion accumulators as so-called traction batteries or drive batteries, which for their part advantageously have no memory effect and low self-discharge. Regardless of this, the efficiency of such accumulators or batteries is temperature-dependent and decreases sharply at low temperatures. In addition, it should be noted that when the motor vehicle is being driven and during the charging phase of such batteries or battery systems, heat is introduced into the battery system due to electrical power loss in current-carrying components, which can lead to high thermal loads on the batteries. Operating the battery at high cell temperatures is known to result in accelerated aging of the battery cells, which is associated with a shortened service life of the battery system. In extreme cases, a cell temperature that is too high can lead to the so-called burnout of the electrochemical storage cells and thus to a defect in the battery system. These circumstances require temperature control measures for the battery system in order to achieve a long service life of the same and to be able to safely operate a motor vehicle driven by an electric motor and implement it as a series vehicle.

So ist aus der WO 2013/056877 A1 ein Batteriemodul mit Temperiereinheit für Lithium-Ionen-Zellen bekannt, welche Temperiereinheit ein oder mehrere Wärmerohre (engl. heatpipe) umfasst. Die Lithium-Ionen-Zellen stehen dabei mit ihrer Grundfläche in thermischem Kontakt mit einem zugeordneten Wärmerohr. Wärmerohre sind als Element einer hocheffektiven Wärmeleitung hinlänglich bekannt. Eine ausführliche Abhandlung zu derartigen Wärmerohren an sich ist beispielsweise aus „WIKIPEDIA Die freie Enzyklopädie“ (https://de.wikipedia.org/wiki/Wämerohr) zu entnehmen. Im Wesentlichen wird unter einem Wärmerohr ein Wärmeübertrager verstanden, der unter Nutzung von Verdampfungswärme eines Arbeitsmediums, wie beispielsweise Wasser oder Ammoniak, eine hohe Wärmestromdichte erlaubt, indem auf kleiner Querschnittsfläche große Mengen Wärme transportiert werden können. Der Wärmewiderstand eines Wärmerohres ist deutlich kleiner als von Metallen. Das Verhalten der Wärmerohre kommt daher der isothermen Zustandsänderung sehr nah. Es herrscht eine beinahe konstante Temperatur über die Länge des Wärmerohres. Bei gleicher Wärmeübertragungsleistung sind daher wesentlich leichtere Bauweisen als bei herkömmlichen Wärmeübertragern unter gleichen Einsatzbedingungen möglich.So is from the WO 2013/056877 A1 a battery module with temperature control unit for lithium-ion cells is known, which temperature control unit comprises one or more heat pipes. The base of the lithium-ion cells is in thermal contact with an associated heat pipe. Heat pipes are well known as an element of highly effective heat conduction. A detailed treatise on such heat pipes per se can be found, for example, in "WIKIPEDIA The Free Encyclopedia" (https://de.wikipedia.org/wiki/Wämerohr). Essentially, a heat pipe is understood to mean a heat exchanger which, using the heat of vaporization of a working medium, such as water or ammonia, allows a high heat flow density by allowing large amounts of heat to be transported over a small cross-sectional area. The thermal resistance of a heat pipe is significantly lower than that of metals. The behavior of the heat pipes therefore comes very close to the isothermal change in state. There is an almost constant temperature over the length of the heat pipe. With the same heat transfer capacity, significantly lighter designs than conventional heat exchangers are therefore possible under the same operating conditions.

Darüber hinaus ist aus der DE 10 2017 206 791 A1 ein Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, welches mindestens ein Batteriemodul und eine Wärmetransporteinrichtung umfasst. Letztere weist Wärmerohre und mindestens einen Wärmetauscher auf. Jedes Wärmerohr umfasst einen Verdampferabschnitt und einen Kondensatorabschnitt. Der Wärmetauscher steht dabei im thermischen Kontakt mit mindestens einem Kondensatorabschnitt. Mindestens ein Verdampferabschnitt ist in thermischen Kontakt mit mindestens einem Batteriemodul angeordnet. Das Batteriemodul umfasst ferner ein Deformationselement, wobei der Wärmetauscher zumindest teilweise in das Deformationselement integriert ist.In addition, from the DE 10 2017 206 791 A1 a battery system for a motor vehicle is known which comprises at least one battery module and a heat transport device. The latter has heat pipes and at least one heat exchanger. Each heat pipe includes an evaporator section and a condenser section. The heat exchanger is in thermal contact with at least one condenser section. At least one evaporator section is arranged in thermal contact with at least one battery module. The battery module further comprises a deformation element, wherein the heat exchanger is at least partially integrated into the deformation element.

Aus der DE 10 2014 225 030 A1 ist des Weiteren eine Hochspannungsbatterie mit einer sogenannten Wärmehandhabungseinheit bekannt. Die Wärmehandhabungseinheit weist Wärmerohre auf, welche zwischen überlappenden Batteriezellen angeordnet sind. Die Wärmerohre bilden Kontaktteile aus, die in elektrischem Kontakt mit einer Leitungsplatte stehen. Ferner ist ein thermoelektrisches Element vorgesehen, das eine Luftkühloberfläche und eine Wärmeabstrahloberfläche aufweist und zum Kühlen und Heizen der Leitungsplatte thermisch mit derselben gekoppelt ist. Die Wärmehandhabungseinheit weist ferner eine Wärmesenke auf, die zur thermischen Verbindung mit dem thermoelektrischen Element in Oberflächenkontakt mit der Wärmeabstrahloberfläche desselben ist.From the DE 10 2014 225 030 A1 a high-voltage battery with a so-called heat handling unit is also known. The heat handling unit has heat pipes which are arranged between overlapping battery cells. The heat pipes form contact parts that are in electrical contact with a line plate. Furthermore, a thermoelectric element is provided which has an air cooling surface and a heat radiating surface and is thermally coupled to the conduction plate for cooling and heating the same. The heat handling unit further comprises a heat sink which is in surface contact with the heat radiating surface of the same for thermal connection with the thermoelectric element.

Ferner sind aus dem Stand der Technik seit langem elektrische Leiter, auch als Verbinder oder Stromschienen bezeichnet, bekannt, um eine Mehrzahl elektrochemischer Speicherzellen zu einer sogenannten Hochvoltbatterie untereinander zu verbinden bzw. zusammenzuschalten. Besagte Speicherzellen werden dabei parallel und/oder seriell bzw. in Reihe miteinander verbunden, um für einen bestimmten Anwendungsfall eine bestimmte Kapazität, eine höhere Strombelastbarkeit und/oder eine höhere Gesamtspannung zu erreichen. Furthermore, electrical conductors, also referred to as connectors or busbars, have long been known from the prior art in order to connect or interconnect a plurality of electrochemical storage cells to form a so-called high-voltage battery. Said storage cells are connected to one another in parallel and / or in series or in series in order to achieve a certain capacity, a higher current carrying capacity and / or a higher total voltage for a certain application.

Aus der DE 10 2015 112 528 A1 ist insoweit einen Hochvoltbatterie mit einem Plus-Strompfad und einem Minus-Strompfad bekannt, wobei im Minus-Strompfad wenigstens ein elektrischer Widerstand angeordnet ist. Bevorzugt weisen die Strompfade jeweils Stromschienen aus Kupfer auf. Ausgehend von dem Umstand, dass die thermische Belastung zwischen dem Plus- und dem Minus-Strompfad innerhalb der Hochvoltbatterie unterschiedlich ist, wird mit dieser Druckschrift vorgeschlagen, durch Wärmetransport einen Wärmeausgleich zwischen den beiden Strompfaden bzw. eine homogenere Temperaturverteilung zu bewirken, indem in der Nähe des besagten elektrischen Widerstands die beiden Strompfade über mindestens ein Wärmekopplungselement thermisch miteinander verbunden, aber elektrisch voneinander isoliert sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist besagtes Wärmekopplungselement mindestens ein Wärmerohr (engl. heatpipe) auf.From the DE 10 2015 112 528 A1 In this respect, a high-voltage battery with a plus current path and a minus current path is known, with at least one electrical resistor being arranged in the minus current path. The current paths preferably each have copper busbars. Based on the fact that the thermal load between the plus and minus current paths within the high-voltage battery is different, this publication proposes to bring about a heat balance between the two current paths or a more homogeneous temperature distribution by means of heat transport of said electrical resistance, the two current paths are thermally connected to one another via at least one heat coupling element, but are electrically isolated from one another. According to a preferred embodiment, said heat coupling element has at least one heat pipe.

Aus der DE 10 2016 206 510 A1 ist ferner eine Batterieeinheit bekannt, welche mindestens zwei Batteriemodule umfasst, welche mindestens einpolig über einen Modulverbinder elektrisch miteinander verbunden sind. Hierbei ist der Modulverbinder als mindestens eine Heatpipe ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist der Modulverbinder in Form von zwei Heatpipes ausgebildet, wobei der Verdampfer einer jeden Heatpipe mit dem Plus- bzw. Minus-Pol des betreffenden Batteriemoduls und deren Kondensatoren elektrisch miteinander verbunden sind. Die Kondensatoren sind mit einer als Wärmesenke dienenden Zwischenwand thermisch verbunden, jedoch zu derselben elektrisch isoliert, wobei die Zwischenwand zumindest eine Durchbrechung aufweist, durch die die Heatpipes geführt sind.From the DE 10 2016 206 510 A1 a battery unit is also known which comprises at least two battery modules which are electrically connected to one another at least one pole via a module connector. The module connector is designed as at least one heat pipe. According to one embodiment, the module connector is designed in the form of two heat pipes, the evaporator of each heat pipe with the plus or minus pole of the battery module in question and their capacitors being electrically connected to one another. The capacitors are thermally connected to an intermediate wall serving as a heat sink, but are electrically insulated from the same, the intermediate wall having at least one opening through which the heat pipes are guided.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Beibehaltung der Vorteile des Standes der Technik eine alternative Anordnung zur elektrischen Verbindung elektrochemischer Speicherzellen und/oder Zellmodule untereinander zu einer Batterie und/oder zur elektrischen Verbindung derselben mit zumindest einem elektrischen Verbraucher zu schaffen, welche eine im Hinblick auf den Stand der Technik wirkungsvollere Temperierung insbesondere der Speicherzellen, Zellmodule und/oder Batterie bietet. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Batterie mit einer derartigen Anordnung zur elektrischen Verbindung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is, while maintaining the advantages of the prior art, to create an alternative arrangement for the electrical connection of electrochemical storage cells and / or cell modules to one another to form a battery and / or for the electrical connection of the same to at least one electrical consumer, which one with regard to the state of the art offers more effective temperature control, in particular of the storage cells, cell modules and / or batteries. A further object of the invention is to provide a battery with such an arrangement for electrical connection and a vehicle with such a battery.

Ausgehend von einer Anordnung zur elektrischen Verbindung elektrochemischer Speicherzellen und/oder Zellmodule untereinander zu einer Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, und/oder zur elektrischen Verbindung derselben mit zumindest einem elektrischen Verbraucher mittels wenigstens eines elektrischen Leiters, wobei der wenigstens eine elektrische Leiter zumindest abschnittsweise als Wärmerohr ausgebildet ist oder zumindest abschnittsweise ein Wärmerohr aufweist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der elektrische Leiter als Stromschiene ausgebildet ist und beidenends je einen Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt aufweist oder ausbildet, wobei sich an jeden Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt je ein als Wärmerohr ausgebildeter Temperierungsabschnitt des elektrischen Leiters anschließt, und wobei die besagten Temperierungsabschnitte an einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt des elektrischen Leiters anschließen.Starting from an arrangement for the electrical connection of electrochemical storage cells and / or cell modules to one another to form a battery, in particular a high-voltage battery, and / or for the electrical connection of the same to at least one electrical consumer by means of at least one electrical conductor, the at least one electrical conductor being at least partially designed as a heat pipe is or at least has a heat pipe in sections, the object is achieved in that the electrical conductor is designed as a busbar and has or forms a contacting and fastening section at each end, with a temperature control section designed as a heat pipe being attached to each contacting and fastening section electrical conductor connects, and wherein said temperature control sections connect to a common connecting section of the electrical conductor.

Unter einem Wärmerohr, auch als Heatpipe (engl.) bezeichnet, wird ein hocheffektiver Wärmeübertrager verstanden, der unter Nutzung von Verdampfungswärme eines Arbeitsmediums, wie beispielsweise Wasser oder Ammoniak, eine hohe Wärmestromdichte erlaubt, indem auf kleiner Querschnittsfläche große Mengen Wärme transportiert werden können. Vorteilhaft ist durch die vorstehend beschriebene Maßnahme die herkömmliche Funktion eines elektrischen Leiters mit einer Temperierungsfunktion kombiniert, indem besagte Temperierungsfunktion in den elektrischen Leiter unmittelbar integriert ist, wobei im Hinblick auf den Stand der Technik durch den zwischen den Temperierungsabschnitten angeordneten gemeinsamen Verbindungsabschnitt die Temperierung weiter verbessert und demnach wirkungsvoller gestaltet ist.A heat pipe, also known as a heat pipe, is understood to be a highly effective heat exchanger which, using the evaporation heat of a working medium such as water or ammonia, allows a high heat flow density by allowing large amounts of heat to be transported over a small cross-sectional area. The measure described above advantageously combines the conventional function of an electrical conductor with a temperature control function, in that the said temperature control function is directly integrated into the electrical conductor, with the temperature control being further improved and improved with regard to the prior art by the common connecting section arranged between the temperature control sections is therefore designed more effectively.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims describe preferred developments or embodiments of the invention.

Um die Temperierung noch weiter zu verbessern und noch wirkungsvoller zu gestalten, ist dem Verbindungsabschnitt zumindest ein Temperierungselement unmittelbar zugeordnet oder zuordenbar.In order to improve the temperature control even further and make it even more effective, at least one temperature control element is directly assigned or can be assigned to the connecting section.

Bevorzugt ist hierbei das zumindest eine Temperierungselement zur aktiven Temperierung des elektrischen Leiters und damit auch der an demselben elektrisch und thermisch angeschlossenen elektrochemischen Speicherzellen und/oder Zellmodule ausgebildet. Durch diese Maßnahme ist vorteilhaft eine definierte Temperierung in Abhängigkeit beispielsweise aktuell gemessener Temperaturen der elektrochemischen Speicherzellen und/oder Zellmodule ermöglicht.In this case, the at least one temperature control element is preferably designed for active temperature control of the electrical conductor and thus also of the electrochemical storage cells and / or cell modules that are electrically and thermally connected to it. This measure advantageously ensures a defined temperature control in Dependence, for example, of currently measured temperatures of the electrochemical storage cells and / or cell modules enables.

Um besagte aktive Temperierung bewerkstelligen zu können, ist das Temperierungselement bevorzugt rohrförmig ausgebildet und von einem Temperierungsfluid durchströmt. Das Temperierungsfluid kann beispielsweise aus einem sowieso vorhandenen Kühlkreislauf, wie er insbesondere in Fahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, zu verzeichnen ist, resultieren.In order to be able to achieve said active temperature control, the temperature control element is preferably tubular and a temperature control fluid flows through it. The temperature control fluid can, for example, result from a cooling circuit that is already present, as is particularly evident in vehicles, such as motor vehicles.

Gemäß einer praxisnahen Ausführung der Erfindung ist der elektrische Leiter zumindest im Bereich der Temperierungsabschnitte zweilagig ausgebildet, wobei je Temperierungsabschnitt die beiden Lagen mit Abstand untereinander fluiddicht zu besagtem Wärmerohr gefügt sind.According to a practical embodiment of the invention, the electrical conductor is designed in two layers, at least in the area of the temperature control sections, the two layers for each temperature control section being joined together in a fluid-tight manner to form said heat pipe.

Demgegenüber sind die Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitte und der Verbindungsabschnitt bauraumminimiert als Flachprofil ausgebildet, wobei das bertreffende Flachprofil jedoch ebenfalls zweilagig ausgebildet sein kann.In contrast, the contacting and fastening sections and the connecting section are designed as a flat profile with minimal installation space, but the corresponding flat profile can also be designed in two layers.

Um eine sichere Leitung elektrischen Stroms zu gewährleisten, sind der elektrische Leiter und das Temperierungselement in einem thermisch leitenden Verbund zueinander elektrisch isoliert.In order to ensure reliable conduction of electrical current, the electrical conductor and the temperature control element are electrically insulated from one another in a thermally conductive composite.

Um eine wirkungsvolle Wärmeübertragung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Temperierungselement zu gewährleisten, weist die elektrische Isolierung bevorzugt einen hohen Wärmeleitwert auf. So kann besagte Isolierung beispielsweise aus einer gut wärmeleitenden Keramik oder aus einem gut wärmeleitenden Kunststoff gebildet sein.In order to ensure effective heat transfer between the electrical conductor and the temperature control element, the electrical insulation preferably has a high thermal conductivity. For example, said insulation can be formed from a highly thermally conductive ceramic or from a highly thermally conductive plastic.

Die Erfindung betrifft auch eine Batterie mit zumindest einer derartigen Anordnung zur elektrischen Verbindung sowie ein Fahrzeug, mit einer solchen Batterie.The invention also relates to a battery with at least one such arrangement for electrical connection and a vehicle with such a battery.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

  • 1 äußerst schematisch ein Fahrzeug mit einer Batterie, welche die erfindungsgemäße Anordnung zur elektrischen Verbindung aufweist,
  • 2 die Anordnung zur elektrischen Verbindung in einer perspektivischen Darstellung, mit zwei Batteriemodulen der Batterie, welche mittels eines erfindungswesentlichen elektrischen Leiters untereinander elektrisch verbunden sind,
  • 3 die Anordnung zur elektrischen Verbindung nach 2 in einer Schnittdarstellung, ergänzt um ein Temperierungselement,
  • 4 eine Einzeldarstellung des besagten elektrischen Leiters nach 2 und 3,
  • 5 den Schnitt „I-I“ nach 4,
  • 6 eine äußerst schematische Schnittdarstellung des elektrischen Leiters in Kombination mit einer Darstellung der Stromrichtung des elektrischen Stroms „I“ sowie der Flussrichtung eines Wärmestroms „Φ“ im besagten elektrischen Leiter, und
  • 7 die Einzelheit „Z“ nach 6.
The invention is explained in more detail below using the exemplary embodiments shown schematically in the drawings. However, it is not restricted to these, but rather covers all of the configurations defined by the claims. Show it:
  • 1 extremely schematically a vehicle with a battery, which has the inventive arrangement for electrical connection,
  • 2 the arrangement for electrical connection in a perspective view, with two battery modules of the battery, which are electrically connected to one another by means of an electrical conductor that is essential to the invention,
  • 3 the arrangement for the electrical connection according to 2 in a sectional view, supplemented by a temperature control element,
  • 4th an individual representation of said electrical conductor according to 2 and 3 ,
  • 5 the section "II" after 4th ,
  • 6 an extremely schematic sectional view of the electrical conductor in combination with a representation of the direction of flow of the electrical current “I” and the flow direction of a heat flow “Φ” in said electrical conductor, and
  • 7th the detail "Z" after 6 .

1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend einen Personenkraftwagen, mit einem Elektromotor 2 als Antriebsmotor und mit einer Batterie 3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug 1 mit einer Traktions- bzw. Hochvoltbatterie. Durch die Erfindung mit erfasst ist jedoch insbesondere auch ein sogenanntes Hybrid- oder Plug-in-Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist (nicht zeichnerisch dargestellt). 1 first shows a vehicle 1 , in this case a passenger car, with an electric motor 2 as a drive motor and with a battery 3 . According to this exemplary embodiment, it is therefore a purely electrically operated vehicle 1 with a traction or high-voltage battery. However, what is also known as a hybrid or plug-in hybrid vehicle, which in addition to one or more electric motors, is also covered by the invention 2 also has an internal combustion engine (not shown in the drawing).

Die Batterie 3 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest zwei Zellmodule 4 auf, welche ihrerseits jeweils aus zumindest einer, vorzugsweise aus zwei oder mehr, nicht zeichnerisch dargestellten elektrochemischen Speicherzellen gebildet sind. Die Speicherzellen werden bekanntermaßen untereinander zu besagtem Zellmodul 4 elektrisch verschaltet. Die Zellmodule 4 werden ebenfalls untereinander zu besagter Batterie 3 verschaltet. Hierzu finden elektrische Leiter 5 Anwendung.The battery 3 According to this exemplary embodiment, has at least two cell modules 4th which in turn are each formed from at least one, preferably from two or more, electrochemical storage cells not shown in the drawing. As is known, the storage cells become the said cell module with one another 4th electrically connected. The cell modules 4th also become said battery with each other 3 interconnected. Electrical conductors are used for this 5 Application.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielgebend anhand einer Anordnung 6 zur elektrischen Verbindung eines Plus-Polterminals 7 eines Zellmoduls 4 mit einem Minus-Polterminals 8 eines anderen Zellmoduls 4 beschrieben. Der in den 2 bis 7 gezeigte elektrische Leiter 5 ist relativ steif ausgebildet und wird in der Fachwelt auch als elektrischer Verbinder oder als Stromschiene bezeichnet. Er besteht bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Metall, beispielsweise aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe (Verbundwerkstoff). Ein elektrischer Leiter 5 aus besagtem Verbundwerkstoff ist insbesondere dann angezeigt, wenn elektrisch zu verbindende Polterminals 7, 8 aus einem unterschiedlichen, elektrisch leitenden Werkstoff bestehen, beispielsweise das eine Polterminal 7 aus Kupfer und das andere Polterminal 8 aus Aluminium. Alternativ kann der elektrische Leiter 5 auch eine elektrisch nicht leitenden Keramik- oder Kunststoffmatrix aufweisen, in welche elektrisch leitende Partikel und/oder Fasern, Drähte oder dergleichen eingeschlossen sind, die die Leitung elektrischen Stroms gewährleisten.The invention is exemplified below using an arrangement 6 for the electrical connection of a plus pole terminal 7th a cell module 4th with a minus pole terminal 8th another cell module 4th described. The one in the 2 to 7th electrical conductors shown 5 is designed to be relatively stiff and is also referred to in the technical field as an electrical connector or a busbar. It preferably consists of an electrically conductive metal, for example copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy or a combination of these materials (composite material). An electrical conductor 5 made of said composite material is particularly indicated when pole terminals to be electrically connected 7th , 8th consist of a different, electrically conductive material, for example the one pole terminal 7th made of copper and the other pole terminal 8th made of aluminium. Alternatively, the electrical conductor 5 also have an electrically non-conductive ceramic or plastic matrix in which electrically conductive particles and / or fibers, wires or the like are included, which ensure the conduction of electrical current.

Wie den 2 bis 7 weiter zu entnehmen ist, weist der elektrische Leiter 5 in Form einer langgestreckten, relativ steif ausgebildeten Stromschiene beidenends je einen elektrischen Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt 9 auf oder bildet einen solchen aus. Der Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt 9 ist jeweils mittels einer Befestigungsschraube 10 am zugeordneten Polterminal 7, 8 festgelegt (vgl. insbes. 3 und 6). Hierbei durchsetzt besagte Befestigungsschraube 10 eine Durchgangsbohrung 11 im betreffenden Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt 9. An den jeweiligen Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt 9 schließt sich je ein Temperierungsabschnitt 12 des elektrischen Leiters 5 an, welcher an einen dieselben elektrisch und thermisch verbindenden gemeinsamen Verbindungsabschnitt 13 des elektrischen Leiters 5 anschließt.Like that 2 to 7th can also be seen, the electrical conductor 5 in the form of an elongated, relatively stiff busbar at each end an electrical contacting and fastening section 9 or trains one. The contacting and fastening section 9 is in each case by means of a fastening screw 10 at the assigned pole terminal 7th , 8th established (see esp. 3 and 6 ). Said fastening screw penetrates here 10 a through hole 11 in the relevant contacting and fastening section 9 . At the respective contacting and fastening section 9 each closes a temperature control section 12th of the electrical conductor 5 on, which is connected to a common connecting section that connects them electrically and thermally 13th of the electrical conductor 5 connects.

Ein jeder Temperierungsabschnitt 12 ist als Wärmerohr 14 ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der elektrische Leiter 5 über seine Längserstreckung plattenförmig und im Bereich der Temperierungsabschnitte 12 zweilagig ausgebildet, wobei je Temperierungsabschnitt 12 die beiden Lagen 15 mit Abstand untereinander fluiddicht zu besagtem Wärmerohr 14 gefügt sind. Das Wärmerohr 14 bildet so ein hermetisch gekapseltes Volumen aus, in welchem ein Arbeitsmedium 16, wie beispielsweise Wasser oder Ammoniak angeordnet ist. Die Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitte 9 und der gemeinsame Verbindungsabschnitt 13 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel einlagig als Flachprofil ausgebildet. In Abhängigkeit des favorisierten Herstellungsverfahrens zur Erstellung des elektrischen Leiters können diese jedoch auch ein zweilagiges Flachprofil ausbilden (nicht zeichnerisch dargestellt).Each temperature control section 12th is as a heat pipe 14th educated. According to this embodiment, the electrical conductor is 5 Plate-shaped over its length and in the area of the temperature control sections 12th formed in two layers, each temperature control section 12th the two layers 15th at a distance from one another fluid-tight to said heat pipe 14th are joined. The heat pipe 14th thus forms a hermetically encapsulated volume in which a working medium 16 , such as water or ammonia is arranged. The contacting and fastening sections 9 and the common connecting portion 13th are formed in one layer as a flat profile according to this embodiment. Depending on the preferred manufacturing process for producing the electrical conductor, however, these can also form a two-layer flat profile (not shown in the drawing).

Wie bereits oben dargetan, wird unter einem Wärmerohr 14 (engl. heatpipe) ein hocheffektiver Wärmeübertrager verstanden, der unter Nutzung von Verdampfungswärme besagten Arbeitsmediums 16 eine hohe Wärmestromdichte erlaubt, indem auf kleiner Querschnittsfläche große Mengen Wärme transportiert werden können. Die 6 und 7 zeigen insoweit die Funktionsweise der besagten Wärmerohre 14 des elektrischen Leiters 5.As stated above, is under a heat pipe 14th (English. heat pipe) understood a highly effective heat exchanger, the said working medium using the heat of vaporization 16 allows a high heat flux density in that large amounts of heat can be transported over a small cross-sectional area. The 6 and 7th show in this respect the functioning of the said heat pipes 14th of the electrical conductor 5 .

Danach ist in 6 in gemeinsamer Anschauung mit dem elektrischen Leiter 5 zunächst äußerst schematisch die technische Stromrichtung des elektrischen Stroms „I“ vom Pluspol (+) des einen Zellmoduls 4 (Polterminal 7) zum Minuspol (-) des anderen Zellmoduls 4 (Polterminal 8) dargestellt. Des Weiteren ist in 6 äußerst schematisch die Fließrichtung des Wärmestroms „Φ“ innerhalb des jeweiligen Wärmerohrs 14 gezeigt, nämlich von einem warmen Bereich, respektive einem Bereich der Wärmeenergieaufnahme („T1“, „T2“) im Bereich der jeweiligen Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitte 9 des elektrischen Leiters 5 bzw. im Bereich der Polterminals 7, 8 hin zu einem kühleren und als Wärmesenke („T3“) fungierenden Bereich des elektrischen Leiters 5 (T1 > T3<T2).After that, in 6 in common view with the electrical conductor 5 initially the technical direction of the electrical current “I” from the positive pole (+) of one cell module is extremely schematic 4th (Pole terminal 7th ) to the negative pole (-) of the other cell module 4th (Pole terminal 8th ) shown. Furthermore, in 6 extremely schematic of the flow direction of the heat flow "Φ" within the respective heat pipe 14th shown, namely from a warm area, or an area of heat energy absorption (“T1”, “T2”) in the area of the respective contacting and fastening sections 9 of the electrical conductor 5 or in the area of the pole terminals 7th , 8th towards a cooler area of the electrical conductor that functions as a heat sink ("T3") 5 (T1> T3 <T2).

7 zeigt ergänzend das Funktionsprinzip des Wärmerohrs 14 an sich. Im Wesentlichen wird hierbei im Volumen des Wärmerohres 14 angeordnetes flüssiges Arbeitsmedium 16 durch Wärmeenergieaufnahme verdampft (16b), welches danach im Bereich der Wärmesenke („T3“) wieder kondensiert (16a). Da allgemein bekannt und nicht erfindungswesentlich, wird im Hinblick darauf auch auf die eingangs erwähnte Veröffentlichung „WIKIPEDIA Die freie Enzyklopädie“ (https://de.wikipedia.org/wiki/Wämerohr) verwiesen, welche das Funktionsprinzip des Wärmerohrs 14 noch detaillierter beschreibt. 7th additionally shows the functional principle of the heat pipe 14th per se. This is essentially in the volume of the heat pipe 14th arranged liquid working medium 16 evaporated by absorption of heat energy ( 16b ), which then condenses again in the area of the heat sink ("T3") (16a). Since it is generally known and not essential to the invention, reference is also made to the aforementioned publication “WIKIPEDIA The Free Encyclopedia” (https://de.wikipedia.org/wiki/Wämerohr), which describes the functional principle of the heat pipe 14th describes in more detail.

Der Bereich der Wärmeenergieabgabe bzw. Wärmesenke (T3) ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum einen durch den großflächig ausgebildeten und mittel- oder unmittelbar mit Umgebungsluft in Kontakt stehenden Rohrmantel 17 des Wärmerohrs 14 und zum anderen mit weit größerer Wirkung durch den besagten Verbindungsabschnitt 13 gebildet. Darüber hinaus ist dem Verbindungsabschnitt 13 unmittelbar ein als Wärmetauscher fungierendes, aktiv gekühltes Temperierungselement 18 zugeordnet, welches den Verbindungsabschnitt 13 thermisch kontaktiert (vgl. 3, 6 und 7).The area of heat energy output or heat sink ( T3 ) is according to this exemplary embodiment, on the one hand, by the large-area tubular jacket that is in direct or indirect contact with ambient air 17th of the heat pipe 14th and on the other hand with a far greater effect due to said connecting section 13th educated. In addition, the connecting section 13th an actively cooled temperature control element that functions as a heat exchanger 18th assigned which the connection section 13th thermally contacted (cf. 3 , 6 and 7th ).

Das Temperierungselement 18 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel rohrförmig mit zwei Kanälen 19 ausgebildet, welche von einem nicht zeichnerisch dargestellten Temperierungsfluid durchflossen sind. Das Temperierungselement 18 bzw. dessen Kanäle 19 kann/können beispielsweise in einen nicht zeichnerisch dargestellten Kühlkreislauf des Fahrzeugs 1 eingebunden sein. Bevorzugt besteht das Temperierungselement 18 aus einem sehr gut wärmeleitenden Werkstoff, insbesondere Metall, wie Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Vorliegend weist das Temperierungselement 18 einen rechteckigen Querschnitt auf und kontaktiert eine Kontaktfläche des als Flachprofil ausgebildeten Verbindungsabschnitts 13.The temperature control element 18th is tubular according to this embodiment with two channels 19th formed through which a temperature control fluid not shown in the drawing flows. The temperature control element 18th or its channels 19th can, for example, in a cooling circuit of the vehicle, not shown in the drawing 1 to be involved. The temperature control element is preferably made 18th made of a material that conducts heat very well, in particular metal such as copper, a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy. In the present case, the temperature control element 18th has a rectangular cross section and makes contact with a contact surface of the connecting section designed as a flat profile 13th .

Um die Temperierung noch wirkungsvoller zu gestalten, kann die der Kontaktfläche gegenüberliegende Fläche des Verbindungsabschnitts 13 ebenfalls als Kontaktfläche genutzt werden, welche dann ebenfalls in einem thermischen Kontakt mit bevorzugt einem Temperierungselement 18 zur aktiven Temperierung steht. Alternativ kann ein Temperierungselement 18 auch so gestaltet sein, dass es beide Kontaktflächen des Verbindungsabschnitts 13 thermisch kontaktiert, indem es beispielsweise eine schlitzförmige Aufnahme für den als Flachprofil ausgebildeten Verbindungsabschnitt 13 aufweist bzw. ausbildet (nicht zeichnerisch dargestellt).In order to make the temperature control even more effective, the surface of the connecting section opposite the contact surface can be used 13th can also be used as a contact surface, which is then likewise in thermal contact with preferably a temperature control element 18th for active temperature control. Alternatively, a temperature control element 18th also be designed so that there are both contact surfaces of the connecting portion 13th thermally contacted by, for example, a slot-shaped receptacle for the connecting section designed as a flat profile 13th has or forms (not shown in the drawing).

Der elektrische Leiter 5 und das Temperierungselement 18 sind zueinander elektrisch isoliert, jedoch wärmeleitend ausgebildet. Im Hinblick darauf kontaktieren sich diese unter Vermittlung einer elektrischen Isolierung 20, welche jedoch vorteilhaft einen hohen Wärmeleitwert aufweist. Besagte Isolierung 20 ist beispielsweise durch Spezialsilikone oder spezielle Polymere in Form von Wärmeleitfolien oder -pads sowie Wärmeleitpasten gebildet. Derartige Produkte sind z.B. unter der Markenbezeichnung „KERATHERM®“ am Markt erhältlich.The electrical conductor 5 and the temperature control element 18th are electrically isolated from one another, but designed to be thermally conductive. In view of this, these contact each other by means of electrical insulation 20th which, however, advantageously has a high thermal conductivity. Said insulation 20th is formed, for example, by special silicones or special polymers in the form of heat-conducting foils or pads as well as heat-conducting pastes. Such products are available on the market, for example, under the brand name “KERATHERM ® ”.

Um die Spannungsfreiheit aller zugänglichen Teile der Batterie 3 sicherzustellen, können weiterhin nicht zeichnerisch dargestellte Überwachungsvorrichtungen, wie Spannungsmesseinrichtungen, vorgesehen sein/werden, welche bei unzulässigen Spannungen das System selbsttätig spannungsfrei schalten.To ensure that all accessible parts of the battery are free of voltage 3 to ensure, monitoring devices not shown in the drawing, such as voltage measuring devices, can also be provided, which automatically disconnect the system from voltage in the event of impermissible voltages.

Um den Wärmeaustausch zwischen dem elektrischen Leiter 5 und dem Temperierungselement 18 noch effektiver zu gestalten, ist zwischen denselben ferner eine an sich bekannte Wärmeleitfolie 21 bzw. ein an sich bekanntes Wärmeleitpad angeordnet.About the heat exchange between the electrical conductor 5 and the temperature control element 18th To make it even more effective, there is also a known heat conducting film between them 21st or a known thermal pad is arranged.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel stellt im Wesentlichen auf eine Anordnung 6 zur elektrischen Verbindung mittels zumindest eines elektrischen Leiters 5 ab, welcher elektrische Leiter 5 integral eine Kühlung, insbesondere aktive Kühlung, der Batterie 3 respektive deren Zellmodule 4 aufweist, indem durch den Verbindungsabschnitt13 und mit noch weiter verbesserter Wirkung in Kombination mit dem Temperierungselement 18 beabstandet von besagten Polterminals 7, 8 des elektrischen Leiters 5 eine Wärmesenke (T3) ausgebildet und angeordnet ist, wobei die jeweilige Beabstandung durch die Wärmerohre 14 eingenommen ist.The exemplary embodiment described above essentially relates to an arrangement 6 for electrical connection by means of at least one electrical conductor 5 from which electrical conductor 5 integral cooling, in particular active cooling, of the battery 3 respectively their cell modules 4th has by by the connecting section 13 and with an even further improved effect in combination with the temperature control element 18th at a distance from said pole terminals 7th , 8th of the electrical conductor 5 a heat sink ( T3 ) is formed and arranged, with the respective spacing through the heat pipes 14th is taken.

Ungeachtet dessen besteht auch die Möglichkeit, diese Anordnung 6 in Alleinstellung oder zusätzlich zur vorbeschriebenen Kühlung auch zur Erwärmung der Batterie 3 bzw. deren Zellmodule 4 einzusetzen. Hierzu wird das Temperierungselement 18 mit einem Temperierungsfluid erhöhter Temperatur betrieben. Hierdurch kehrt sich die Fließrichtung des Wärmestroms „Φ“ innerhalb des jeweiligen Wärmerohrs 14 um (nicht zeichnerisch dargestellt). Die Wärmesenke ist in diesem Fall demnach durch das jeweilige Polterminal 7, 8 gebildet (T1 <T3> T2).Regardless of this, there is also the possibility of this arrangement 6 On its own or in addition to the cooling described above, it can also heat the battery 3 or their cell modules 4th to use. The temperature control element is used for this 18th operated with a temperature control fluid of increased temperature. This reverses the direction of flow of the heat flow "Φ" within the respective heat pipe 14th around (not shown in the drawing). In this case, the heat sink is through the respective pole terminal 7th , 8th formed (T1 <T3> T2).

Des Weiteren erfasst die Erfindung auch eine Anordnung 6 der erfindungsgemäßen Art mit zumindest einem elektrischen Leiter 5 der vorstehend beschriebenen Art, welcher elektrochemische Speicherzellen untereinander oder eine Batterie 3 mit einem elektrischen Verbraucher elektrisch verbindet und zur Temperierung, sei es Kühlung und/oder Erwärmung derselben, ausgebildet ist (nicht zeichnerisch dargestellt).The invention also includes an arrangement 6 of the type according to the invention with at least one electrical conductor 5 of the type described above, which electrochemical storage cells with each other or a battery 3 electrically connects to an electrical consumer and is designed for temperature control, be it cooling and / or heating of the same (not shown in the drawing).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Fahrzeugvehicle
22
ElektromotorElectric motor
33
Batteriebattery
44th
ZellmodulCell module
55
elektrischer Leiterelectrical conductor
66
Anordnung zur elektrischen VerbindungArrangement for electrical connection
77th
PolterminalPole terminal
88th
PolterminalPole terminal
99
Kontaktierungs- und BefestigungsabschnittContacting and fastening section
1010
BefestigungsschraubeFastening screw
1111
DurchgangsbohrungThrough hole
1212th
TemperierungsabschnittTempering section
1313th
VerbindungsabschnittConnection section
1414th
WärmerohrHeat pipe
1515th
Lagelocation
1616
ArbeitsmediumWorking medium
16a16a
kondensiertes Arbeitsmediumcondensed working medium
16b16b
verdampfendes/verdampftes Arbeitsmediumevaporating / evaporated working medium
1717th
RohrmantelPipe jacket
1818th
TemperierungselementTemperature control element
1919th
Kanalchannel
2020th
Isolierunginsulation
2121st
WärmeleitfolieHeat conducting foil
„T1“-„T3“"T1" - "T3"
Temperaturtemperature
„I“"I"
elektrischer Stromelectrical current
„Φ“"Φ"
WärmestromHeat flow

Claims (10)

Anordnung (6) zur elektrischen Verbindung elektrochemischer Speicherzellen und/oder Zellmodule (4) untereinander zu einer Batterie (3), insbesondere Hochvoltbatterie, und/oder zur elektrischen Verbindung derselben mit zumindest einem elektrischen Verbraucher mittels wenigstens eines elektrischen Leiters (5), wobei der wenigstens eine elektrische Leiter (5) zumindest abschnittsweise als Wärmerohr (14) ausgebildet ist oder zumindest abschnittsweise ein Wärmerohr (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (5) als Stromschiene ausgebildet ist und beidenends je einen Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt (9) aufweist oder ausbildet, wobei sich an jeden Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitt (9) je ein als Wärmerohr (14) ausgebildeter Temperierungsabschnitt (12) des elektrischen Leiters (5) anschließt, und wobei die besagten Temperierungsabschnitte (12) an einen gemeinsamen Verbindungsabschnitt (13) des elektrischen Leiters (5) anschließen.Arrangement (6) for electrically connecting electrochemical storage cells and / or cell modules (4) to one another to form a battery (3), in particular high-voltage battery, and / or for electrically connecting the same to at least one electrical consumer by means of at least one electrical Conductor (5), the at least one electrical conductor (5) being designed at least in sections as a heat pipe (14) or at least in sections having a heat pipe (14), characterized in that the electrical conductor (5) is designed as a busbar and at both ends has or forms a contacting and fastening section (9), with each contacting and fastening section (9) being followed by a respective temperature control section (12) of the electrical conductor (5) designed as a heat pipe (14), and said temperature control sections (12 ) to a common connecting section (13) of the electrical conductor (5). Anordnung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbindungsabschnitt (13) zumindest ein Temperierungselement (18) unmittelbar zugeordnet oder zuordenbar ist.Arrangement (6) according to Claim 1 , characterized in that at least one temperature control element (18) is directly assigned or can be assigned to the connecting section (13). Anordnung (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Temperierungselement (18) zur aktiven Temperierung des elektrischen Leiters (5) und damit auch der an demselben elektrisch und thermisch angeschlossenen elektrochemischen Speicherzellen und/oder Zellmodule (4) ausgebildet ist.Arrangement (6) according to Claim 2 , characterized in that the at least one temperature control element (18) is designed for active temperature control of the electrical conductor (5) and thus also of the electrochemical storage cells and / or cell modules (4) electrically and thermally connected to the same. Anordnung (6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperierungselement (18) rohrförmig ausgebildet und von einem Temperierungsfluid durchströmt ist.Arrangement (6) according to Claim 3 , characterized in that the temperature control element (18) is tubular and has a temperature control fluid flowing through it. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Temperierungselement (18) sowohl zum Kühlen als auch zum Erwärmen des elektrischen Leiters (5) betreibbar ist.Arrangement according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the tubular temperature control element (18) can be operated both for cooling and for heating the electrical conductor (5). Anordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (5) zumindest im Bereich der Temperierungsabschnitte (12) zweilagig ausgebildet ist und die beiden Lagen (15) mit Abstand untereinander fluiddicht zu besagtem Wärmerohr (14) gefügt sind.Arrangement (6) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical conductor (5) is formed in two layers at least in the area of the temperature control sections (12) and the two layers (15) are joined fluid-tight to said heat pipe (14) at a distance from one another . Anordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Kontaktierungs- und Befestigungsabschnitte (9) als auch der Verbindungsabschnitt (13) ein Flachprofil ausbilden.Arrangement (6) according to one of the preceding claims, characterized in that both the contacting and fastening sections (9) and the connecting section (13) form a flat profile. Anordnung (6) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (5) und das Temperierungselement (18) in einem thermisch leitenden Verbund zueinander elektrisch isoliert sind.Arrangement (6) according to one of the Claims 2 to 7th , characterized in that the electrical conductor (5) and the temperature control element (18) are electrically insulated from one another in a thermally conductive composite. Anordnung (6) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung (20) einen hohen Wärmeleitwert aufweist.Arrangement (6) according to Claim 8 , characterized in that the electrical insulation (20) has a high thermal conductivity. Batterie (3), mit einer Anordnung zur elektrischen Verbindung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie Fahrzeug (1) mit einer solchen Batterie (3).Battery (3) with an arrangement for electrical connection (6) according to one of the preceding claims and vehicle (1) with such a battery (3).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022108336A1 (en) 2022-04-06 2023-10-12 Lisa Dräxlmaier GmbH CONDUCT RAIL WITH PASSIVE COOLING

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225030A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Hyundai Motor Company Heat management unit for a high voltage battery and high voltage battery including the same
DE102016206510A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Volkswagen Aktiengesellschaft battery unit
DE102017206791A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery system for a motor vehicle

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011029103A (en) * 2009-07-29 2011-02-10 Kawasaki Shipbuilding Corp Battery cooling device
AT510644B1 (en) * 2010-11-12 2014-01-15 Avl List Gmbh JUMPER
DE102011084749B4 (en) 2011-10-19 2024-01-25 Robert Bosch Gmbh Battery module with temperature control unit for lithium-ion cells
KR101431717B1 (en) * 2012-02-06 2014-08-26 주식회사 엘지화학 Bus Bar with Novel Structure
DE102014213671A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 Robert Bosch Gmbh Cell connector with a tempering device, battery cell, battery module and motor vehicle
DE102015112528B4 (en) 2015-07-30 2017-07-20 Lisa Dräxlmaier GmbH High-voltage battery and motor vehicle comprising a high-voltage battery
DE102016213142A1 (en) * 2016-07-19 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Battery cell, battery module and method of manufacture
JP6540628B2 (en) * 2016-07-29 2019-07-10 株式会社デンソー Battery pack
EP3507852B9 (en) * 2016-08-30 2020-12-02 E-Seven Systems Technology Management Ltd Connection plate for a battery and battery
US10516191B2 (en) * 2016-09-07 2019-12-24 Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited Methods and systems for busbar cooling

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014225030A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Hyundai Motor Company Heat management unit for a high voltage battery and high voltage battery including the same
DE102016206510A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Volkswagen Aktiengesellschaft battery unit
DE102017206791A1 (en) * 2017-04-21 2018-10-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery system for a motor vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022108336A1 (en) 2022-04-06 2023-10-12 Lisa Dräxlmaier GmbH CONDUCT RAIL WITH PASSIVE COOLING

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