DE102022003155A1 - vehicle battery - Google Patents

vehicle battery Download PDF

Info

Publication number
DE102022003155A1
DE102022003155A1 DE102022003155.8A DE102022003155A DE102022003155A1 DE 102022003155 A1 DE102022003155 A1 DE 102022003155A1 DE 102022003155 A DE102022003155 A DE 102022003155A DE 102022003155 A1 DE102022003155 A1 DE 102022003155A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing
vehicle battery
battery
busbar
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022003155.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Dirk Steffens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Priority to DE102022003155.8A priority Critical patent/DE102022003155A1/en
Publication of DE102022003155A1 publication Critical patent/DE102022003155A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/242—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries against vibrations, collision impact or swelling

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie (1) mit einem Gehäuse (2), einer Mehrzahl darin angeordneter elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Batteriezellen (3) und mindestens einer Stromschiene (5), die mit mehreren der Batteriezellen (3) zu deren elektrischer Verschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist.Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Stromschiene (5) als eine Gehäuseversteifungsstruktur an mindestens zwei Stellen des Gehäuses (2) elektrisch isoliert mit dem Gehäuse (2) verbunden.The invention relates to a vehicle battery (1) with a housing (2), a plurality of battery cells (3) arranged therein and electrically connected to one another in series and/or in parallel, and at least one busbar (5) which is connected to a plurality of the battery cells (3) to form their electrical Wiring is connected in an electrically conductive manner.According to the invention, the at least one conductor rail (5) is connected to the housing (2) in an electrically insulated manner at at least two points of the housing (2) as a housing reinforcement structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a vehicle battery according to the features of the preamble of claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der US 2021/0249739 A1 beschrieben, eine Zellverbindungseinheit für ein Batteriemodul bekannt. Die Zellenverbindungseinheit zum Verbinden mehrerer ausgerichteter Batteriezellen eines Batteriemoduls enthält mehrere Sammelschienen. Jede der Sammelschienen ist mit Zellenanschlüssen von mindestens zwei der Batteriezellen verbunden. Die Zellverbindungseinheit enthält des Weiteren mehrere Trägerschienen. Zumindest einige der Trägerschienen sind mit zumindest drei der Sammelschienen mechanisch verbunden, wobei diese Trägerschienen einen ersten Aufnahmebereich umfassen, der mit mindestens einer der drei Sammelschienen verbunden ist, und einen separaten zweiten Aufnahmebereich umfassen, der mit den beiden anderen Sammelschienen verbunden ist und diese beiden Sammelschienen elektrisch voneinander isoliert.From the prior art, as in the US 2021/0249739 A1 described, a cell connection unit for a battery module is known. The cell connection unit for connecting a plurality of aligned battery cells of a battery module contains a plurality of busbars. Each of the bus bars is connected to cell terminals of at least two of the battery cells. The cell connection unit also contains a number of carrier rails. At least some of the carrier bars are mechanically connected to at least three of the bus bars, these carrier bars comprising a first receiving area which is connected to at least one of the three bus bars and a separate second receiving area which is connected to the other two bus bars and these two bus bars electrically isolated from each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Fahrzeugbatterie anzugeben.The invention is based on the object of specifying a vehicle battery that is improved over the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a vehicle battery having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Eine Fahrzeugbatterie weist ein Gehäuse, eine Mehrzahl darin angeordneter elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Batteriezellen und mindestens eine Stromschiene auf, die mit mehreren der Batteriezellen zu deren elektrischer Verschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist. Die Fahrzeugbatterie kann sich aus diversen Zellformaten zusammensetzen, so beispielsweise aus Rundzellen, prismatischen Hardcasezellen oder Pouchzellen. Die Fahrzeugbatterie ist insbesondere eine Traktionsbatterie zur elektrischen Energieversorgung mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs. Die Fahrzeugbatterie weist beispielsweise mehrere elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltete Batteriezellmodule mit jeweils mehreren elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Batteriezellen auf. Die mindestens eine Stromschiene kann dabei mit einer oder mehreren der Batteriezellen und/oder mit einem oder mehreren der Batteriezellmodule zu deren elektrischer Verschaltung elektrisch leitfähig verbunden sein. Das Gehäuse ist beispielsweise ausschließlich rahmenförmig ausgebildet oder es weist beispielsweise einen Gehäuserahmen, insbesondere mit einem Boden, und des Weiteren einen Gehäusedeckel auf.A vehicle battery has a housing, a plurality of battery cells which are arranged therein and are electrically connected to one another in series and/or in parallel, and at least one busbar which is electrically conductively connected to a plurality of the battery cells for their electrical connection. The vehicle battery can be made up of various cell formats, such as round cells, prismatic hard case cells or pouch cells. The vehicle battery is in particular a traction battery for supplying electrical energy to at least one electric drive machine for driving a vehicle, in particular an electric vehicle or hybrid vehicle. The vehicle battery has, for example, a plurality of battery cell modules that are electrically connected to one another in series and/or in parallel, each having a plurality of battery cells that are electrically connected to one another in series and/or in parallel. The at least one busbar can be electrically conductively connected to one or more of the battery cells and/or to one or more of the battery cell modules for their electrical interconnection. The housing is, for example, designed exclusively in the form of a frame or it has, for example, a housing frame, in particular with a base, and also a housing cover.

Erfindungsgemäß ist die mindestens eine Stromschiene als eine Gehäuseversteifungsstruktur an mindestens zwei Stellen des Gehäuses, insbesondere an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses, insbesondere des Gehäuserahmens, elektrisch isoliert mit dem Gehäuse verbunden.According to the invention, the at least one conductor rail is connected to the housing in an electrically insulated manner as a housing reinforcement structure at at least two points on the housing, in particular on opposite side walls of the housing, in particular the housing frame.

Die mindestens eine Stromschiene ist somit eine Integralstromschiene mit Doppelfunktion. Neben der elektrischen Kontaktierung der Batteriezellen und/oder Batteriezellmodule trägt sie durch ihre Verbindung mit dem Gehäuse, insbesondere mit dem Gehäuserahmen, zur mechanischen Gesamtfestigkeit des Fahrzeuges bei, insbesondere in einem Kollisionsfall.The at least one busbar is therefore an integral busbar with a dual function. In addition to the electrical contacting of the battery cells and/or battery cell modules, its connection to the housing, in particular to the housing frame, contributes to the overall mechanical strength of the vehicle, in particular in the event of a collision.

Die mindestens eine Stromschiene ist insbesondere als Profil ausgebildet. Beispielsweise weist sie, insbesondere im Querschnitt, ein Vollprofil, Hohlprofil oder T-Profil auf. Sie ist beispielsweise aus Aluminium, insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff, oder aus Kupfer, insbesondere aus einem Kupferwerkstoff, ausgebildet, beispielsweise als ein Strangpressprofil aus einem Aluminiumwerkstoff.The at least one busbar is designed in particular as a profile. For example, it has a solid profile, hollow profile or T-profile, in particular in cross section. It is made, for example, from aluminum, in particular from an aluminum material, or from copper, in particular from a copper material, for example as an extruded profile made from an aluminum material.

Die jeweilige Verbindung der mindestens einen Stromschiene mit dem Gehäuse ist beispielsweise als eine Schraubverbindung und/oder als eine Klebeverbindung ausgebildet.The respective connection of the at least one busbar to the housing is designed, for example, as a screw connection and/or as an adhesive connection.

Die Fahrzeugbatterie kann beispielsweise auch eine Mehrzahl von Stromschienen aufweisen, die zur Ausbildung der Versteifungsstruktur, insbesondere zusätzlich, auch miteinander verbunden sind. Die jeweilige Verbindung kann dann elektrisch isoliert oder elektrisch leitfähig ausgebildet sein, je nach elektrischer Verschaltung der Batteriezellen und/oder Batteriezellmodule.The vehicle battery can also have a plurality of busbars, for example, which are also connected to one another, in particular additionally, to form the stiffening structure. The respective connection can then be designed to be electrically insulated or electrically conductive, depending on the electrical interconnection of the battery cells and/or battery cell modules.

Bei der beschriebenen Lösung sind somit ein oder mehrere als Integralstromschienen ausgebildete Stromschienen in profilartigem Aufbau durch Einbringen eines Isolationsmaterials elektrisch vom Gehäuse und je nach Verschaltung gegebenenfalls auch untereinander isoliert und somit vor Kurzschlüssen gesichert. Die jeweilige Stromschiene ist beispielsweise mittels Schraub- und/ oder Klebverbindungen starr mit dem Gehäuse, insbesondere mit dem Gehäuserahmen, verbunden. Wie bereits erwähnt, können bei Verwendung mehrerer Stromschienen zur Versteifung diese zur Erhöhung der Steifigkeit auch untereinander verbunden sein, je nach elektrischer Verschaltung elektrisch leitfähig oder isoliert. Dadurch ist ein steifes Stromschienenkonstrukt ausgebildet.In the solution described, one or more busbars designed as integral busbars in a profile-like structure are electrically insulated from the housing and, depending on the wiring, possibly also from one another, and thus protected against short circuits, by introducing an insulating material. The respective conductor rail is rigidly connected to the housing, in particular to the housing frame, for example by means of screw and/or adhesive connections. As already mentioned, when using several busbars for reinforcement, these can also be connected to one another to increase the rigidity, depending on the electrical wiring electrically conductive or insulated. As a result, a rigid busbar structure is formed.

Ein Querschnittprofil der jeweiligen Stromschiene ist beispielsweise flexibel anpassbar, d. h. das jeweilige Querschnittprofil, wie erwähnt beispielsweise Vollprofil, Hohlprofil oder T-Profil, wird beispielsweise je nach Bauraum, Belastung und/oder Stromflussoptimierung ausgewählt. Auch eine Anzahl und Anordnung der Stromschienen kann ebenfalls flexibel je nach erforderlicher elektrischer Verschaltung und erforderlichen Lastpfaden festgelegt werden.A cross-sectional profile of the respective conductor rail can, for example, be flexibly adapted, ie the respective cross-sectional profile, as mentioned, for example, solid profile, hollow profile or T-profile, is selected depending on the installation space, load and/or current flow optimization. A number and arrangement of the busbars can also be defined flexibly depending on the required electrical wiring and required load paths.

Durch die beschriebene Lösung, insbesondere durch die auf diese Weise mittels der Stromschiene oder der mehreren Stromschienen erreichten Versteifung, können beispielsweise weitere, aufwendige Versteifungen entfallen oder zumindest reduziert werden. Dadurch wird eine Gewichtsreduzierung am Fahrzeug erreicht. Des Weiteren entfällt dadurch ein entsprechender zusätzlicher Material- und Kosteneinsatz oder wird zumindest reduziert. Zudem wird dadurch auch ein erforderlicher Bauraum reduziert.As a result of the solution described, in particular as a result of the stiffening achieved in this way by means of the busbar or the plurality of busbars, further complex stiffeners can be omitted or at least reduced, for example. This achieves a weight reduction on the vehicle. Furthermore, this eliminates or at least reduces the corresponding additional use of materials and costs. In addition, a required installation space is thereby also reduced.

Die beschriebene Lösung ist besonders vorteilhaft bei Elektrofahrzeugen, die ausschließlich elektromotorisch angetrieben werden und daher eine entsprechend große Fahrzeugbatterie aufweisen, und bei Hybridfahrzeugen mit großen Fahrzeugbatterien, da bei solchen Fahrzeugen die relativ große Fahrzeugbatterie zur strukturellen Festigkeit des Fahrzeugs beitragen kann.The solution described is particularly advantageous in electric vehicles that are driven exclusively by an electric motor and therefore have a correspondingly large vehicle battery, and in hybrid vehicles with large vehicle batteries, since the relatively large vehicle battery can contribute to the structural strength of the vehicle in such vehicles.

Die beschriebene Lösung ermöglicht flexible elektrische Verschaltungsmöglichkeiten, Anordnungen und Ausformungen der Stromschienen, da deren Profil und Anordnung flexibel an auftretende Belastungen anpassbar ist.The solution described enables flexible electrical interconnection options, arrangements and shapes of the busbars, since their profile and arrangement can be flexibly adapted to the loads that occur.

Die beschriebene Lösung ist auf triviale Weise in Produktionsprozesse der Fahrzeugbatterie und des Fahrzeugs integrierbar. Besondere Änderungen in Abfolgen oder Anlagentechnik sind nicht erforderlich.The solution described can be integrated in a trivial manner into production processes for the vehicle battery and the vehicle. Special changes in sequences or system technology are not required.

Die Verbindung der Stromschiene mit dem Gehäuse oder der mehreren Stromschienen mit dem Gehäuse und/oder miteinander ist mit konventionellen Fügetechniken möglich, beispielsweise mittels Kleben und/oder Verschrauben. Insbesondere die Verbindung mit dem Gehäuse, bei Bedarf auch die Verbindung der Stromschienen miteinander, erfordert jedoch eine elektrische Isolation. Die Stromschiene oder die jeweilige Stromschiene kann beispielsweise großflächig von einem Isolationsmaterial umhüllt sein. Beispielsweise ist diese elektrische Isolierung dann lediglich lokal für eine jeweilige elektrische Kontaktierung der Batteriezellen und/oder Batteriezellmodule und/oder der Stromschienen miteinander ausgespart oder entfernt.The connection of the busbar to the housing or the multiple busbars to the housing and/or to each other is possible using conventional joining techniques, for example by means of gluing and/or screwing. In particular, however, the connection to the housing, and if necessary also the connection of the busbars to one another, requires electrical insulation. The busbar or the respective busbar can, for example, be encased over a large area by an insulating material. For example, this electrical insulation is then only cut out or removed locally for a respective electrical contacting of the battery cells and/or battery cell modules and/or the busbars with one another.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch eine Teilexplosionsdarstellung einer Fahrzeugbatterie,
  • 2 schematisch eine perspektivische Darstellung der Fahrzeugbatterie mit auf sie einwirkenden Kräften,
  • 3 schematisch einen Ausschnitt der Fahrzeugbatterie,
  • 4 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Querschnittprofils einer Stromschiene der Fahrzeugbatterie,
  • 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Querschnittprofils einer Stromschiene der Fahrzeugbatterie,
  • 6 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Querschnittprofils einer Stromschiene der Fahrzeugbatterie, und
  • 7 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Querschnittprofils einer Stromschiene der Fahrzeugbatterie.
show:
  • 1 a schematic partial exploded view of a vehicle battery,
  • 2 a schematic perspective view of the vehicle battery with forces acting on it,
  • 3 schematically a section of the vehicle battery,
  • 4 schematically an embodiment of a cross-sectional profile of a conductor rail of the vehicle battery,
  • 5 schematically another embodiment of a cross-sectional profile of a conductor rail of the vehicle battery,
  • 6 schematically another embodiment of a cross-sectional profile of a conductor rail of the vehicle battery, and
  • 7 schematically another embodiment of a cross-sectional profile of a busbar of the vehicle battery.

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

Die 1 zeigt eine schematische Teilexplosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Fahrzeugbatterie 1. Die Fahrzeugbatterie 1 ist insbesondere eine Traktionsbatterie zur elektrischen Energieversorgung mindestens einer elektrischen Antriebsmaschine zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs.the 1 shows a schematic partial exploded view of an embodiment of a vehicle battery 1. The vehicle battery 1 is in particular a traction battery for supplying electrical energy to at least one electric drive machine for driving a vehicle, in particular an electric vehicle or hybrid vehicle.

Die Fahrzeugbatterie 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches im dargestellten Beispiel einen Gehäuserahmen 2.1, insbesondere mit einem Boden, und des Weiteren einen Gehäusedeckel 2.2 aufweist. In anderen Beispielen kann das Gehäuse 2 ausschließlich rahmenförmig ausgebildet sein, d. h. keinen Boden und/oder keinen Gehäusedeckel 2.2 aufweisen.The vehicle battery 1 has a housing 2, which in the example shown has a housing frame 2.1, in particular with a base, and also has a housing cover 2.2. In other examples, the housing 2 may be exclusively frame-shaped, e.g. H. have no bottom and/or no housing cover 2.2.

Die Fahrzeugbatterie 1 weist des Weiteren eine Mehrzahl darin angeordneter elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Batteriezellen 3 auf. Im dargestellten Beispiel sind die Batteriezellen 3 in mehreren Batteriezellmodulen 4 angeordnet. Dabei sind die Batteriezellen 3 des jeweiligen Batteriezellmoduls 4 elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet und die Batteriezellmodule 4 sind elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet.The vehicle battery 1 also has a plurality of battery cells 3 which are arranged therein and are electrically connected to one another in series and/or in parallel. In the example shown, the battery cells 3 are arranged in several battery cell modules 4 . The battery cells 3 of the respective battery cell module 4 are electrically connected to one another in series and/or in parallel, and the battery cell modules 4 are electrically connected to one another in series and/or in parallel.

Zudem weist die Fahrzeugbatterie 1 mindestens eine Stromschiene 5 auf, im dargestellten Beispiel mehrere solche Stromschienen 5. Die jeweilige Stromschiene 5 ist mit mehreren Batteriezellen 3 und/oder Batteriezellmodulen 4 zu deren elektrischer Verschaltung elektrisch leitfähig verbunden.In addition, the vehicle battery 1 has at least one busbar 5, in the example shown several such busbars 5. The respective busbar 5 is electrically conductively connected to several battery cells 3 and/or battery cell modules 4 for their electrical interconnection.

Im Stand der Technik dienen derartige Stromschienen 5 ausschließlich dieser elektrischen Verschaltung der Batteriemodule 4 untereinander. Darüber hinaus nehmen sie keine weiteren Funktionen ein. Aufgrund teilweise hoher Ströme weisen diese Stromschienen 5 einen relativ großen Querschnitt und somit ein relativ großes Eigengewicht auf, welches sich neben dem Gewicht von Batteriezellen 3, Gehäuse 2 und zusätzlichen erforderlichen Versteifungen negativ auf eine Gewichtsbilanz des Fahrzeugs auswirkt.In the prior art, busbars 5 of this type are used exclusively for this electrical interconnection of the battery modules 4 with one another. Beyond that, they have no other functions. Due to sometimes high currents, these busbars 5 have a relatively large cross section and thus a relatively large dead weight, which, in addition to the weight of battery cells 3, housing 2 and additional necessary reinforcements, has a negative effect on the weight balance of the vehicle.

Daher ist bei der hier beschriebenen Lösung vorgesehen, dass die jeweilige Stromschiene 5 neben ihrer Stromleitfunktion zusätzlich zur Versteifung der Fahrzeugbatterie 1 und somit des Fahrzeugs verwendet wird, um dadurch zusätzliche separate Versteifungselemente vermeiden oder zumindest reduzieren zu können.Therefore, the solution described here provides that the respective conductor rail 5 is used in addition to its current conducting function to reinforce the vehicle battery 1 and thus the vehicle, in order to be able to avoid or at least reduce additional separate reinforcement elements.

Um dies zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die jeweilige Stromschiene 5 als eine Gehäuseversteifungsstruktur an mindestens zwei Stellen des Gehäuses 2, insbesondere an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses 2, insbesondere des Gehäuserahmens 2.1, elektrisch isoliert mit dem Gehäuse 2 verbunden ist.In order to make this possible, it is provided that the respective busbar 5 is connected to the housing 2 in an electrically insulated manner as a housing reinforcement structure at at least two points of the housing 2, in particular on opposite side walls of the housing 2, in particular the housing frame 2.1.

Die jeweilige Stromschiene 5 ist somit eine Integralstromschiene mit Doppelfunktion. Neben der elektrischen Kontaktierung der Batteriezellen 3 und/oder Batteriezellmodule 4 trägt sie durch ihre Verbindung mit dem Gehäuse 2, insbesondere mit dem Gehäuserahmen 2.1, zur mechanischen Gesamtfestigkeit des Fahrzeuges bei, insbesondere in einem Kollisionsfall.The respective busbar 5 is therefore an integral busbar with a dual function. In addition to the electrical contacting of the battery cells 3 and/or battery cell modules 4, it contributes to the overall mechanical strength of the vehicle through its connection to the housing 2, in particular to the housing frame 2.1, in particular in the event of a collision.

2 zeigt die Fahrzeugbatterie 1 bei einem solchen Kollisionsfall, beispielsweise einem Seitenaufprall, und dabei auftretende Kräfte F, welche über die Stromschienen 5 abgeleitet werden. 2 FIG. 1 shows the vehicle battery 1 in the event of such a collision, for example a side impact, and the forces F that occur as a result, which are dissipated via the conductor rails 5.

Die jeweilige Verbindung der jeweiligen Stromschiene 5 mit dem Gehäuse 2 ist beispielsweise als eine Schraubverbindung ausgebildet, wie in 3 beispielhaft gezeigt, und/oder als eine Klebeverbindung ausgebildet.The respective connection of the respective busbar 5 to the housing 2 is designed, for example, as a screw connection, as in 3 shown by way of example, and/or designed as an adhesive connection.

3 zeigt einen Ausschnitt der Fahrzeugbatterie 1 im Bereich einer Stelle, an der eine der Stromschienen 5 elektrisch isoliert mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Der Gehäusedeckel 2.2 ist hier noch nicht auf den Gehäuserahmen 2.1 aufgesetzt. 3 shows a section of the vehicle battery 1 in the area of a point at which one of the busbars 5 is connected to the housing 2 in an electrically insulated manner. The housing cover 2.2 is not yet placed on the housing frame 2.1.

Die Stromschiene 5 ist im dargestellten Beispiel mit einem Zellverbinder 6 elektrisch leitfähig verbunden, der zwei Batteriezellen 3 elektrisch leitfähig miteinander verbindet, so dass der Strom über die Stromschiene 5 und den Zellverbinder 6 zu den Batteriezellen 3 und umgekehrt fließen kann. Des Weiteren ist die Stromschiene 5 mit dem Gehäuse 2, insbesondere mit dessen Gehäuserahmen 2.1, elektrisch isoliert verbunden. Hierzu ist ein entsprechendes Isolationsmaterial 7 zwischen der Stromschiene 5 und dem Gehäuse 2, insbesondere dem Gehäuserahmen 2.1, angeordnet. Dieses Isolationsmaterial 7 kann beispielsweise an der Stromschiene 5 und/oder am Gehäuse 2, insbesondere Gehäuserahmen 2.1, befestigt sein oder bei der Montage dazwischen angeordnet werden.In the example shown, the busbar 5 is electrically conductively connected to a cell connector 6 which electrically conductively connects two battery cells 3 to one another, so that the current can flow via the busbar 5 and the cell connector 6 to the battery cells 3 and vice versa. Furthermore, the busbar 5 is connected to the housing 2, in particular to its housing frame 2.1, in an electrically insulated manner. For this purpose, a corresponding insulating material 7 is arranged between the busbar 5 and the housing 2, in particular the housing frame 2.1. This insulating material 7 can be fastened, for example, to the conductor rail 5 and/or to the housing 2, in particular the housing frame 2.1, or can be arranged between them during assembly.

Im dargestellten Beispiel erfolgt die Verbindung der Stromschiene 5 mit dem Gehäuse 2, insbesondere mit dessen Gehäuserahmen 2.1, durch Verschraubung mittels einer Schraube 8, wobei auch dies elektrisch isoliert erfolgt. Beispielsweise ist die Schraube 8 hierzu aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet oder die Schraube 8 und/oder eine Schrauböffnung in der Stromschiene 5 sind/ist mit einem elektrisch isolierenden Material ummantelt.In the example shown, the busbar 5 is connected to the housing 2, in particular to its housing frame 2.1, by screwing using a screw 8, this also being electrically insulated. For example, the screw 8 is made of an electrically insulating material for this purpose, or the screw 8 and/or a screw opening in the busbar 5 are/is encased with an electrically insulating material.

Die jeweilige Stromschiene 5 ist insbesondere als Profil ausgebildet. Beispielsweise weist sie, insbesondere im Querschnitt, ein Vollprofil, Hohlprofil oder T-Profil auf. Die 4 bis 7 zeigen beispielhaft verschiedene mögliche Querschnittprofile.The respective busbar 5 is designed in particular as a profile. For example, it has a solid profile, hollow profile or T-profile, in particular in cross section. the 4 until 7 show examples of different possible cross-section profiles.

Die in 4 dargestellte Stromschiene 5 weist ein Vollprofil auf.In the 4 busbar 5 shown has a solid profile.

Die in 5 dargestellte Stromschiene 5 weist ein Hohlprofil auf.In the 5 busbar 5 shown has a hollow profile.

Die in 6 dargestellte Stromschiene 5 weist ein T-Profil auf.In the 6 busbar 5 shown has a T-profile.

7 zeigt beispielhaft eine Stromschiene 5 mit einem Vollprofil, die eine großflächige Isolierung aufweist, d. h. eine großflächige Beschichtung mit dem Isolationsmaterial 7. Dieses Isolationsmaterial 7 kann an Kontaktierungsstellen, an denen eine elektrisch leitfähige Kontaktierung mit anderen Komponenten, beispielsweise mit einer oder mehreren der anderen Stromschienen 5 und/oder mit Batteriezellen 3 und/oder Batteriemodulen 4, erfolgen soll, lokal ausgespart oder entfernt sein. 7 shows an example of a busbar 5 with a full profile, which has a large-area insulation, i.e. a large-area coating with the insulating material 7. This insulating material 7 can be used at contact points where electrically conductive contact is made with other components, for example with one or more of the other busbars 5 and/or with battery cells 3 and/or battery modules 4, should be locally recessed or removed.

Die jeweilige Stromschiene 5 ist beispielsweise aus Aluminium, insbesondere aus einem Aluminiumwerkstoff, oder aus Kupfer, insbesondere aus einem Kupferwerkstoff, ausgebildet, beispielsweise als ein Strangpressprofil aus einem Aluminiumwerkstoff.The respective conductor rail 5 is made, for example, from aluminum, in particular from an aluminum material, or from copper, in particular from a copper material, for example as an extruded profile made from an aluminum material.

Bei dem hier dargestellten Beispiel, in welchem mehrere Stromschienen 5 vorgesehen sind, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass diese Stromschienen 5 zur Ausbildung der Versteifungsstruktur, insbesondere zusätzlich, auch miteinander verbunden sind. Die jeweilige Verbindung kann dann elektrisch isoliert oder elektrisch leitfähig ausgebildet sein, je nach elektrischer Verschaltung der Batteriezellen 3 und/oder Batteriezellmodule 4.In the example shown here, in which a plurality of busbars 5 are provided, it can be provided, for example, that these busbars 5 are also connected to one another, in particular additionally, to form the stiffening structure. The respective connection can then be electrically insulated or electrically conductive, depending on the electrical wiring of the battery cells 3 and/or battery cell modules 4.

Im dargestellten Beispiel gemäß den 1 und 2 sind die Stromschienen 5 kreuzförmig angeordnet, d. h. jeweils zwei Stromschienen 5 sind in Längsrichtung der Fahrzeugbatterie 1 ausgerichtet und mit den kurzen Seitenwänden des Gehäuses 2 verbunden und zwei Stromschienen 5 sind in Querrichtung der Fahrzeugbatterie 1 ausgerichtet und mit den langen Seitenwänden des Gehäuses 2 verbunden. Dabei können die sich kreuzenden Stromschienen 5 an den Kreuzungspunkten miteinander verbunden sein, wie erwähnt jeweils entweder elektrisch isoliert oder elektrisch leitfähig, je nach elektrischer Verschaltung der Batteriezellen 3 und/oder Batteriezellmodule 4.In the example shown according to the 1 and 2 the busbars 5 are arranged in a cross shape, i.e. two busbars 5 are aligned in the longitudinal direction of the vehicle battery 1 and connected to the short side walls of the housing 2 and two busbars 5 are aligned in the transverse direction of the vehicle battery 1 and connected to the long side walls of the housing 2. The crossing busbars 5 can be connected to one another at the crossing points, as mentioned, either electrically insulated or electrically conductive, depending on the electrical wiring of the battery cells 3 and/or battery cell modules 4.

BezugszeichenlisteReference List

11
Fahrzeugbatterievehicle battery
22
GehäuseHousing
2.12.1
Gehäuserahmencase frame
2.22.2
Gehäusedeckelhousing cover
33
Batteriezellebattery cell
44
Batteriezellmodulbattery cell module
55
Stromschienepower rail
66
Zellverbindercell connector
77
Isolationsmaterialinsulation material
88th
Schraube screw
Ff
Kraftpower

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 2021/0249739 A1 [0002]US 2021/0249739 A1 [0002]

Claims (8)

Fahrzeugbatterie (1) mit einem Gehäuse (2), einer Mehrzahl darin angeordneter elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Batteriezellen (3) und mindestens einer Stromschiene (5), die mit mehreren der Batteriezellen (3) zu deren elektrischer Verschaltung elektrisch leitfähig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromschiene (5) als eine Gehäuseversteifungsstruktur an mindestens zwei Stellen des Gehäuses (2) elektrisch isoliert mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.Vehicle battery (1) with a housing (2), a plurality of battery cells (3) arranged therein and electrically connected to one another in series and/or in parallel, and at least one busbar (5) which is electrically conductively connected to a plurality of the battery cells (3) for their electrical connection characterized in that the at least one conductor rail (5) is connected to the housing (2) in an electrically insulated manner at at least two points on the housing (2) as a housing reinforcement structure. Fahrzeugbatterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stellen an gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses (2) angeordnet sind.Vehicle battery (1) after claim 1 , characterized in that the two locations are arranged on opposite side walls of the housing (2). Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromschiene (5) als Profil ausgebildet ist.Vehicle battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one conductor rail (5) is designed as a profile. Fahrzeugbatterie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromschiene (5) ein Vollprofil, Hohlprofil oder T-Profil aufweist.Vehicle battery (1) after claim 3 , characterized in that the at least one conductor rail (5) has a solid profile, hollow profile or T-profile. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Verbindung der mindestens einen Stromschiene (5) mit dem Gehäuse (2) als eine Schraubverbindung und/oder als eine Klebeverbindung ausgebildet ist.Vehicle battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective connection of the at least one conductor rail (5) to the housing (2) is designed as a screw connection and/or as an adhesive connection. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stromschiene (5) aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet ist.Vehicle battery (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one conductor rail (5) is made of aluminum or copper. Fahrzeugbatterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Stromschienen (5), die zur Ausbildung der Versteifungsstruktur miteinander verbunden sind.Vehicle battery (1) according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of busbars (5) which are connected to one another to form the stiffening structure. Fahrzeugbatterie (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Verbindung elektrisch isoliert oder elektrisch leitfähig ausgebildet ist.Vehicle battery (1) after claim 7 , characterized in that the respective connection is designed to be electrically insulated or electrically conductive.
DE102022003155.8A 2022-08-29 2022-08-29 vehicle battery Pending DE102022003155A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022003155.8A DE102022003155A1 (en) 2022-08-29 2022-08-29 vehicle battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022003155.8A DE102022003155A1 (en) 2022-08-29 2022-08-29 vehicle battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022003155A1 true DE102022003155A1 (en) 2022-10-13

Family

ID=83361985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022003155.8A Pending DE102022003155A1 (en) 2022-08-29 2022-08-29 vehicle battery

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022003155A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210249739A1 (en) 2020-02-06 2021-08-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Cell connection unit for a battery module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210249739A1 (en) 2020-02-06 2021-08-12 Samsung Sdi Co., Ltd. Cell connection unit for a battery module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112006000306B4 (en) FUEL CELL STACK, USE OF THE OPERATING SECTION OF THE STACKING BODY OF A FUEL CELL STACK, METHOD FOR TRANSPORTING A FUEL CELL STACK, AND METHOD FOR MOUNTING A FUEL CELL STACK IN A VEHICLE
DE102009006990A1 (en) Body base structure for motor vehicle e.g. hybrid vehicle, has U-shaped channel part that together with longitudinal supports and base and mounting plate encloses battery module in vehicle channel that accommodates battery module
DE102020006705A1 (en) Modular traction battery for a vehicle
DE102019129229A1 (en) ELECTRIFIED VEHICLE WITH A BUSBAR WITH A FLAT PROFILE FOR STRONG CURRENT INTERFACES AND RELATED METHOD
EP4051579B1 (en) Lightweight structure for a vehicle and aircraft
DE102014008312A1 (en) Motor vehicle with electrically isolated high-voltage component
DE102008050437A1 (en) Motor vehicle battery has two electrical energy storages that are switched parallely with cells, where electrical energy storages of each cell are connected to common pole in force fit manner with common current bar
DE102018207536A1 (en) High-voltage battery for a motor vehicle and motor vehicle
WO2015113853A1 (en) Battery module
DE102020117832A1 (en) Traction battery system for a motor vehicle and motor vehicle with an electric drive
DE102022003155A1 (en) vehicle battery
DE102015013509A1 (en) battery
DE102013222090A1 (en) Cell contacting system, battery module with a Zellkontaktierungssystem and vehicle with at least one such battery module
DE102021202496A1 (en) Distribution system for a vehicle electrical system and supply line for such a distribution system
DE102021004470A1 (en) Battery case and method of assembling a battery
DE102020210108A1 (en) Power distribution unit for a mobile work machine and mobile work machine with the power distribution unit
DE102008029183B4 (en) Device for generating electrical energy
DE102019007604A1 (en) Motor vehicle frame
WO2020099535A1 (en) Lid for a battery module, battery module arrangement and battery
DE102020200005A1 (en) Battery module and traction battery for an electrically powered motor vehicle
DE102019217766A1 (en) High-voltage battery for an electrically powered vehicle
DE102022201986A1 (en) Vehicle electrical system component of a motor vehicle
DE102023210660A1 (en) Battery module and battery with such battery modules
DE102019110008B4 (en) Method for producing a cell contacting system for a battery module of a vehicle, cell contacting system and battery module
DE102022113594A1 (en) Device and method for signal line shielding in the cable housing of a high-voltage battery

Legal Events

Date Code Title Description
R230 Request for early publication