DE102022205774A1

DE102022205774A1 - Busbar element, arrangement of cell poles of battery cells interconnected with the aid of such busbar elements, and method for connecting cell poles

Info

Publication number: DE102022205774A1
Application number: DE102022205774.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Greinert; Lukas Kwoczek; Naveen Kumar Soundararajan
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2022-06-07
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2023-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Busbar-Element mit einem Grundkörper (20), der einen flächigen Kontaktbereich (22) zur Kontaktierung eines Zellpols (14) einer Batteriezelle (12) aufweist, mit einem ersten Kupplungsbereich, der ein erstes Kupplungselement (24) aufweist, und mit einem zweiten Kupplungsbereich, der ein zweites Kupplungselement (28) aufweist, wobei das erste Kupplungselement (24) und das zweite Kupplungselement (28) derart komplementär zueinander ausgebildet sind, dass das erste Kupplungselement (24) mit einem zweiten Kupplungselement (28) eines zweiten, identisch ausgebildeten Busbar-Elements (18) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung aus mit Hilfe von solchen Busbar-Elementen (18) miteinander verschalteten Zellpolen (14) von Batteriezellen (12) sowie ein Verfahren zum Verbinden von Zellpolen (14).The invention relates to a busbar element with a base body (20), which has a flat contact area (22) for contacting a cell pole (14) of a battery cell (12), with a first coupling area, which has a first coupling element (24), and with a second coupling region which has a second coupling element (28), the first coupling element (24) and the second coupling element (28) being designed to be complementary to one another in such a way that the first coupling element (24) is connected to a second coupling element (28) of a second , identically designed busbar element (18) can be connected in a force-fitting and / or form-fitting manner. The invention further relates to an arrangement of cell poles (14) of battery cells (12) which are interconnected with the aid of such busbar elements (18), and to a method for connecting cell poles (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Busbar-Element, eine Anordnung mehrerer Busbar-Elemente zum Verschalten von Zellpolen von mindestens zwei Batteriezellen, insbesondere von Batteriezellen eines Antriebsenergiespeichers eines Kraftfahrzeuges, sowie ein Verfahren zum Verbinden von Zellpolen von mindestens zwei Batteriezellen mit Hilfe von Busbar-Elementen. Insbesondere betrifft die Erfindung Antriebsenergiespeicher von Kraftfahrzeugen mit einer Vielzahl von Batteriezellen mit jeweils mindestens einem Zellpol, wobei die Zellpole zumindest teilweise mit Hilfe von mehreren Busbar-Elementen miteinander verschaltet sind. Es wird auch auf Kraftfahrzeuge mit erfindungsgemäßen Busbar-Elementen bzw. mit einer erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen.The invention relates to a busbar element, an arrangement of several busbar elements for connecting cell poles of at least two battery cells, in particular battery cells of a drive energy storage unit of a motor vehicle, and a method for connecting cell poles of at least two battery cells using busbar elements. In particular, the invention relates to drive energy storage of motor vehicles with a large number of battery cells, each with at least one cell pole, the cell poles being at least partially interconnected with the aid of several busbar elements. Reference is also made to motor vehicles with busbar elements according to the invention or with an arrangement according to the invention.

Insbesondere betrifft die Erfindung Busbar-Elemente für Batteriezellen eines Antriebsenergiespeichers eines Kraftfahrzeuges. Solche Batteriezellen können ein formstabiles Batteriezellgehäuse aufweisen, welches meist prismatisch (z.B. quaderförmig oder zylindrisch) ausgebildet ist. Die Batteriezellen können aber auch eine elastisch verformbare Umhüllung aufweisen, wie beispielsweise bei Pouch-Zellen. Die Erfindung betrifft vorzugsweise Batteriezellen mit formstabilem Batteriegehäuse, insbesondere solche mit zwei Zellpolen, die entweder beide an der gleichen Batteriegehäuseseite angeordnet sind oder auf gegenüberliegenden Seiten des Batteriegehäuses.In particular, the invention relates to busbar elements for battery cells of a drive energy storage unit of a motor vehicle. Such battery cells can have a dimensionally stable battery cell housing, which is usually prismatic (e.g. cuboid or cylindrical). However, the battery cells can also have an elastically deformable covering, such as pouch cells. The invention preferably relates to battery cells with a dimensionally stable battery housing, in particular those with two cell poles, which are either both arranged on the same side of the battery housing or on opposite sides of the battery housing.

Unter einer Batteriezelle im Sinne der Erfindung sind insbesondere solche Batteriezellen zu verstehen, welche bestimmungsgemäß in einem Antriebsenergiespeicher (auch Traktionsbatterie) eines Fahrzeuges verwendet werden. Derartige Batteriezellen weisen häufig eine Zellspannung von 1,5 V bis 10 V und bevorzugt 2,5 V bis 4,5 V auf.A battery cell in the context of the invention is to be understood in particular as meaning those battery cells which are used as intended in a drive energy storage (also traction battery) of a vehicle. Such battery cells often have a cell voltage of 1.5 V to 10 V and preferably 2.5 V to 4.5 V.

In Bezug auf prismatische Batteriezellen wird insbesondere auf Batteriezellgehäuse verwiesen, die eine Länge von 100 mm bis 300 mm, bevorzugt 180 mm bis 280 mm aufweisen. Die Breite einer solchen prismatischen Batteriezelle beträgt insbesondere 50 mm bis 150 mm, bevorzugt 80 mm bis 120 mm. Die Höhe einer prismatischen Batteriezelle beträgt vorzugsweise 10 mm bis 50 mm, bevorzugt 20 mm bis 40 mm.With regard to prismatic battery cells, reference is made in particular to battery cell housings which have a length of 100 mm to 300 mm, preferably 180 mm to 280 mm. The width of such a prismatic battery cell is in particular 50 mm to 150 mm, preferably 80 mm to 120 mm. The height of a prismatic battery cell is preferably 10 mm to 50 mm, preferably 20 mm to 40 mm.

In Bezug auf die Verwendung der Begriffe Länge und Breite im Zusammenhang mit Batteriezellen wurde vorstehend als Länge die größte Dimension, als Breite die zweitgrößte Dimension und als Höhe die kleinste Dimension bezeichnet, und zwar unabhängig davon, wie die Batteriezellen in einem Batteriegehäuse in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind. In der Praxis ist die sich in Einbaulage in einem Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach oben erstreckende Höhe oft die zweitgrößte Längendimension. In diesem Fall weisen die Batteriezellen einen langen Grundkörper mit einer relativ geringen, sich in horizontaler Richtung senkrecht zur Längsrichtung erstreckenden Breite und eine im Vergleich zur Breite größeren, sich in Fahrzeughochrichtung erstreckenden Höhe auf.With regard to the use of the terms length and width in connection with battery cells, length was referred to above as the largest dimension, width as the second largest dimension and height as the smallest dimension, regardless of how the battery cells are arranged in a battery housing in a motor vehicle are. In practice, the height extending upwards in the vertical direction of the vehicle when installed in a motor vehicle is often the second largest length dimension. In this case, the battery cells have a long base body with a relatively small width, which extends in the horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction, and a height that is larger than the width and extends in the vertical direction of the vehicle.

Batteriezellen im Sinne der Erfindung weisen vorzugsweise ein Gewicht von 1 kg bis 10 kg auf, besonders bevorzugt 1 kg bis 5 kg und weiter bevorzugt 1,5 kg bis 2,5 kg.Battery cells in the context of the invention preferably have a weight of 1 kg to 10 kg, particularly preferably 1 kg to 5 kg and more preferably 1.5 kg to 2.5 kg.

Die Zellpole der Batteriezellen, auf welche sich die Erfindung insbesondere bezieht, ragen üblicherweise als flächige Elemente, z.B. in Form von zylindrischen oder quaderförmigen Vorsprüngen, aus dem jeweiligen Batteriegehäuse heraus.The cell poles of the battery cells, to which the invention relates in particular, usually protrude from the respective battery housing as flat elements, for example in the form of cylindrical or cuboid-shaped projections.

In der Praxis werden mehrere, wie vorstehend beschriebene Batteriezellen häufig mit Hilfe von Zellverbindern in Form von großflächigen Platten zu einem Antriebsenergiespeicher oder zu einem Batteriemodul für einen Antriebsenergiespeicher zusammengeschaltet, indem an den Zellverbindern vorgesehenen Verbindungsbereiche mit den miteinander zu verbindenden Zellpolen verbunden werden. Dies erfolgt häufig durch Verschweißen. Nachteilig an den bekannten verschweißten Zellverbindern ist, dass der Austausch oder die Inspektion einer einzelnen Batteriezelle mit hohem Aufwand verbunden ist, da hierfür alle oder zumindest eine große Zahl an Schweißverbindungen gelöst und somit zerstört werden müssen.In practice, several battery cells as described above are often connected together using cell connectors in the form of large-area plates to form a drive energy storage or a battery module for a drive energy storage by connecting connection areas provided on the cell connectors to the cell poles to be connected to one another. This is often done by welding. The disadvantage of the known welded cell connectors is that the replacement or inspection of an individual battery cell involves a lot of effort, since all or at least a large number of welded connections have to be loosened and thus destroyed.

Aus US 2021/0280949 A1 ist ein als „busbar frame“ bezeichneter Busbar-Rahmen bekannt, der eine Vielzahl von Aussparungen zur Anordnung von als „electrode leads“ bezeichneten Elektroden aufweist. Dabei weist der Busbar-Rahmen eine Vielzahl von im Querschnitt u-förmig ausgebildeten Elementen auf. Wie der Busbar-Rahmen im Detail hergestellt sein soll, ist nicht offenbart. Auch wird nicht Bezug genommen auf einzelne Busbar-Elemente im Sinne der Erfindung.Out of US 2021/0280949 A1 A busbar frame known as a “busbar frame” is known, which has a large number of recesses for arranging electrodes known as “electrode leads”. The busbar frame has a large number of elements with a U-shaped cross section. How the busbar frame should be manufactured in detail is not disclosed. There is also no reference to individual busbar elements within the meaning of the invention.

Aus US 2020/0020913 A1 ist ein flächig ausgebildetes Verbindungsmodul mit Busbar-Modulen bekannt. Dabei besteht jedes Busbar-Modul aus einer als „sheet member“ bezeichneten Platte, an welcher eine Vielzahl einzelner Busbar-Elemente befestigt sind. Die Busbar-Elemente sind ebenfalls aus flachen, ebenen Plättchen gebildet, welche Kupplungselemente in Form von Durchgangsöffnungen zur Aufnahme von Zellpolen einer Batteriezelle und Kupplungselemente in Form von Durchgangsöffnungen zur Herstellung der Verbindung zu der Platte aufweisen. Die Busbar-Elemente sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Nietelementen mit der Platte verbunden. An der Platte sind auch Längenausgleichselemente vorgesehen, die als „extension and contraction portions“ bezeichnet sind.Out of US 2020/0020913 A1 a flat connection module with busbar modules is known. Each busbar module consists of a plate called a “sheet member” to which a large number of individual busbar elements are attached. The busbar elements are also formed from flat, even plates, which have coupling elements in the form of through openings for receiving cell poles of a battery cell and coupling elements in the form of through openings for establishing the connection to the plate. The busbar elements are in the illustrated embodiment with the help of Nietele elements connected to the plate. Length compensation elements are also provided on the plate, which are referred to as “extension and contraction portions”.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Busbar-Element, eine Anordnung aus solchen mit Hilfe von Busbar-Elementen miteinander verschalteten Zellpolen von Batteriezellen sowie ein Verfahren zum Verbinden von Zellpolen von mindestens zwei Batteriezellen mittels Busbar-Elementen zur Verfügung zu stellen, welche eine zeitökonomische Montage ermöglichen und eine flexible Demontage ermöglichen.The invention is based on the object of providing a busbar element, an arrangement of such cell poles of battery cells interconnected with the aid of busbar elements, and a method for connecting cell poles of at least two battery cells using busbar elements, which is time-efficient Enable assembly and enable flexible disassembly.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The problem is solved according to the invention with the features of the independent claims. Further practical embodiments and advantages of the invention are described in connection with the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Busbar-Element umfasst einen Grundkörper, der einen flächigen Kontaktbereich zur Kontaktierung eines Zellpols einer Batteriezelle aufweist. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Busbar-Element einen ersten Kupplungsbereich, der ein erstes Kupplungselement aufweist und einen zweiten Kupplungsbereich, der ein zweites Kupplungselement aufweist. Dabei sind das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement derart komplementär zueinander ausgebildet, dass das erste Kupplungselement mit einem zweiten Kupplungselement eines zweiten, identisch ausgebildeten Busbar-Element kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar ist. Mit einer Verbindung ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass zumindest in einer Verbindungsrichtung ein erstes Busbar-Element mit einem zweiten Busbar-Element verbunden werden kann, so dass die beiden Busbar-Element beim Versuch, diese entgegen der Verbindungsrichtung auseinander zu ziehen, diese kraftschlüssig oder formschlüssig aneinandergehalten werden. Mit einer Verbindung im Sinne der Erfindung ist daher auch bereits ein einfaches Einhaken von Elementen zueinander gemeint, wenn dadurch eine formschlüssige Verbindung in einer Richtung derart entsteht, dass miteinander verhakte Busbar-Elemente bei dem Versuch, diese entgegen der Verbindungsrichtung auseinanderzuziehen, formschlüssig miteinander verbunden sind.A busbar element according to the invention comprises a base body which has a flat contact area for contacting a cell pole of a battery cell. Furthermore, the busbar element according to the invention comprises a first coupling region which has a first coupling element and a second coupling region which has a second coupling element. The first coupling element and the second coupling element are designed to be complementary to one another in such a way that the first coupling element can be connected in a force-fitting and/or form-fitting manner to a second coupling element of a second, identically designed busbar element. In this context, a connection means that a first busbar element can be connected to a second busbar element at least in one connection direction, so that the two busbar elements pull them apart in a non-positive manner when attempting to pull them apart in the opposite direction to the connection direction be held together in a form-fitting manner. A connection in the sense of the invention therefore also means a simple hooking of elements together, if this creates a positive connection in one direction in such a way that busbar elements that are hooked together are connected to one another in a positive connection when attempting to pull them apart against the direction of connection .

Der flächige Kontaktbereich des Grundkörpers umfasst insbesondere eine Anlagefläche, die vorzugsweise komplementär zu der Kontaktfläche eines Zellpols ausgebildet ist, mit welchem das Busbar-Element später verbunden werden soll. Eine derartige Anlagefläche ist insbesondere eben und glattflächig ausgebildet.The flat contact area of the base body includes in particular a contact surface which is preferably designed to be complementary to the contact surface of a cell pole to which the busbar element is to be connected later. Such a contact surface is particularly flat and smooth.

Ein erfindungsgemäßes Busbar-Element ist vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, welcher eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist und sich durch Schweißen mit einem Zellpol einer Batteriezelle verbinden lässt. Ein erfindungsgemäßes Busbar-Element hat den Vorteil, dass mehrere derartige Busbar-Elemente auf einfache Art und Weise miteinander verbunden werden können und aus den miteinander verbundenen Busbar-Elementen durch Verschweißen einfache Verbindungen zu Zellpolen von Batteriezellen herstellbar sind. Dadurch, dass die Busbar-Elemente untereinander formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verwendbar sind, ist es möglich, zu Wartungszwecken oder zum Austausch einer einzigen Batteriezelle die Verbindung eines Busbar-Elements mit einem Zellpol zu lösen, die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung des Busbar-Elements zu ein oder mehreren anderen Busbar-Elementen zu lösen und die Batteriezelle anschließend zugänglich zu machen bzw. auszutauschen. Es kann weiterhin eine Batteriezelle samt eines Busbar-Elements durch Lösen der form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung entnommen und durch eine neue Batteriezelle mit einem neuem Busbar-Element ersetzt werden.A busbar element according to the invention is preferably made from a material which has good electrical conductivity and can be connected to a cell pole of a battery cell by welding. A busbar element according to the invention has the advantage that several such busbar elements can be connected to one another in a simple manner and simple connections to cell poles of battery cells can be produced from the interconnected busbar elements by welding. Because the busbar elements can be used with one another in a form-fitting and/or force-fitting manner, it is possible to release the connection of a busbar element to a cell pole for maintenance purposes or to replace a single battery cell, the form-fitting and/or force-fitting connection of the busbar -Elements to one or more other busbar elements and to then make the battery cell accessible or replace it. Furthermore, a battery cell including a busbar element can be removed by loosening the positive and/or non-positive connection and replaced by a new battery cell with a new busbar element.

In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements ist der Grundkörper einstückig mit dem ersten Kupplungselement und/oder mit dem zweiten Kupplungselement ausgebildet. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Grundkörper einstückig mit dem ersten Kupplungselement und mit dem zweiten Kupplungselement ausgebildet ist. Dabei kann die Herstellung grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Grundkörper aus einem plattenartigen Element hergestellt ist und sowohl das erste Kupplungselement als auch das zweite Kupplungselement durch Umformen der jeweiligen Enden des plattenartigen Elements gebildet ist.In a practical embodiment of a busbar element according to the invention, the base body is formed in one piece with the first coupling element and/or with the second coupling element. It is particularly preferred if the base body is formed in one piece with the first coupling element and with the second coupling element. In principle, production can take place in any way. It is particularly advantageous if the base body is made from a plate-like element and both the first coupling element and the second coupling element are formed by forming the respective ends of the plate-like element.

Ebenfalls aus herstellungstechnischen Gründen bevorzugt ist es, wenn der Grundkörper insgesamt als ein flächiges Element ausgebildet ist, dessen Dicke deutlich kleiner ist als die Länge und die Breite, insbesondere wenn die Dicke maximal 20 % der kleineren Dimensionen aus Länge und Breite entspricht, bevorzugt maximal 10 % und besonders bevorzugt maximal 5 %. In diesem Fall ist der Bauraumbedarf eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements besonders klein. Ferner kann das Busbar-Element in diesem Fall einfach und kostengünstig als Stanzteil, Gussteil, Schmiedeteil oder als ein mit einem mechanischen Bearbeitungsverfahren hergestelltes Element erzeugt werden. Unter diesen Verfahren werden insbesondere die Bearbeitung durch Fräsen sowie die Bearbeitung mittels eines Laserstrahls verstanden.It is also preferred for manufacturing reasons if the base body is designed overall as a flat element whose thickness is significantly smaller than the length and width, in particular if the thickness corresponds to a maximum of 20% of the smaller dimensions of length and width, preferably a maximum of 10 % and particularly preferably a maximum of 5%. In this case, the space required for a busbar element according to the invention is particularly small. Furthermore, in this case, the busbar element can be produced simply and cost-effectively as a stamped part, cast part, forged part or as an element produced using a mechanical machining process. These methods include, in particular, processing by milling and processing using a laser beam.

Unabhängig von Vorstehendem ist es weiter bevorzugt, wenn der Grundkörper eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements in seiner Längserstreckungsrichtung federelastisch ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass ein Längenausgleich ermöglicht wird, insbesondere wenn durch Wärme, mechanische Belastungen oder fertigungsbedingte Toleranzen ein entsprechender Längenausgleich erforderlich ist.Regardless of the above, it is further preferred if the base body of a busbar element according to the invention is designed to be resilient in its longitudinal direction. This has the advantage that length compensation is made possible, especially if a corresponding length compensation is required due to heat, mechanical loads or manufacturing-related tolerances.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements sind das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement jeweils an gegenüberliegenden Enden des Grundkörpers angeordnet oder ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine nachträgliche Ausbildung der Kupplungselemente, insbesondere durch Umformen, einfach und kostengünstig umgesetzt werden kann.In a further practical embodiment of a busbar element according to the invention, the first coupling element and the second coupling element are each arranged or formed at opposite ends of the base body. This has the advantage that subsequent formation of the coupling elements, in particular by forming, can be implemented easily and cost-effectively.

Die Ausbildung und Herstellung der Kupplungselemente kann mit dem gleichen Werkzeug erfolgen, wenn das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement gleichartig ausgebildet sind. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Möglichkeit verwiesen, das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement jeweils als im Querschnitt u-förmig oder bogenförmig ausgebildetes Einhakelement auszubilden. So kann beispielsweise ein Ende eines plattenartigen Elements, das als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements eingesetzt wird, durch Umbiegen oder Kanten eines ersten Endes gebildet werden. Das zweite Kupplungselement kann dann entweder in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mit dem gleichen Werkzeug oder parallel zur Ausbildung des ersten Kupplungselements mit einem separaten Werkzeug in gleicher Art und Weise gebildet werden. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn ein Einhakelement an einem Ende in eine erste Richtung gebildet wird und das zweite Einhakelement an einem gegenüberliegenden Ende des Grundkörpers in eine entgegengesetzte Richtung ausgebildet wird.The coupling elements can be designed and manufactured using the same tool if the first coupling element and the second coupling element are designed in the same way. In this regard, reference is made in particular to the possibility of designing the first coupling element and the second coupling element as a hooking element with a U-shaped or arcuate cross-section. For example, one end of a plate-like element, which is used as a starting material for producing a busbar element according to the invention, can be formed by bending or edging a first end. The second coupling element can then be formed in the same way either in a subsequent process step with the same tool or in parallel to the formation of the first coupling element with a separate tool. It has proven to be particularly advantageous if a hooking element is formed at one end in a first direction and the second hooking element is formed at an opposite end of the base body in an opposite direction.

Unabhängig davon, ob es sich bei dem ersten Kupplungselement und/oder bei dem zweiten Kupplungselement um ein Einhakelement oder ein anders ausgebildetes Kupplungselement handelt, wird auf die Möglichkeit verwiesen, das erste Kupplungselement und/oder das zweite Kupplungselement bogenförmig und/oder profiliert auszubilden, insbesondere um durch die bogenförmige Ausbildung und/oder die Profilierung einer Relativausrichtung von zwei gleichartig ausgebildeten Busbar-Elementen zueinander während des Verbindens zu bewirken. So kann beispielsweise durch zwei bogenförmig ausgebildete, miteinander zusammenwirkende Einhakelemente bewirkt werden, dass sich die beiden miteinander zusammenwirkenden Einhakelemente relativ zueinander mittig zentrieren, so dass die jeweiligen Außenkanten der Busbar-Elemente parallel zueinander ausgerichtet werden. Die gleiche Wirkung kann mit entsprechend profilierten Einhakelementen bewirkt werden, beispielsweise Einhakelemente, die anstelle einer bogenförmigen Kontur eine dreieckige Kontur, eine verzahnte Struktur oder eine mit einem anderen, für die relative Ausrichtung zueinander geeigneten Kontur, z.B. mit einem v-förmigen Vorsprung an einem Busbar-Element und einer damit korrespondierenden und zusammenwirkenden v-förmigen Ausnehmung an einem anderen Busbar-Element.Regardless of whether the first coupling element and/or the second coupling element is a hooking element or a differently designed coupling element, reference is made to the possibility of designing the first coupling element and/or the second coupling element in an arcuate and/or profiled manner, in particular in order to achieve a relative alignment of two similarly designed busbar elements to one another during connection through the arcuate design and/or the profiling. For example, two arc-shaped, interacting hooking elements can be used to center the two interacting hooking elements relative to each other in the middle, so that the respective outer edges of the busbar elements are aligned parallel to one another. The same effect can be achieved with appropriately profiled hooking elements, for example hooking elements which, instead of an arcuate contour, have a triangular contour, a toothed structure or a contour with another contour suitable for the relative orientation to one another, for example with a v-shaped projection on a bus bar -Element and a corresponding and cooperating v-shaped recess on another busbar element.

In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements ist das erste Kupplungselement als Einsteckelement ausgebildet und das zweite Kupplungselement als ein auf das Einsteckelement abgestimmtes Buchsenelement ausgebildet. In diesem Fall können besonders flache Busbar-Elemente hergestellt werden, welche vorzugsweise ausschließlich kraftschlüssig miteinander verbunden sind.In a further practical embodiment of a busbar element according to the invention, the first coupling element is designed as a plug-in element and the second coupling element is designed as a socket element matched to the plug-in element. In this case, particularly flat busbar elements can be produced, which are preferably connected to one another in an exclusively non-positive manner.

In Verbindung mit wie vorstehend beschriebenen Busbar-Elementen mit Einsteckelement und Buchsenelement ist es besonders bevorzugt, wenn das Buchsenelement und/oder das Einsteckelement mindestens einen elastisch verformbaren Bereich aufweisen. Diesbezüglich wird insbesondere auf einen elastisch verformbaren Vorsprung an einem Einsteckelement sowie auf eine elastisch aufweitbare Buchse an einem Buchsenelement verwiesen. Eine derartige Buchse kann insbesondere durch zwei klauenartig zueinander angeordnete Wandabschnitte gebildet sein, deren Abstand zueinander durch elastisches Aufbiegen mindestens eines Wandabschnittes variierbar ist, insbesondere um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Einsteckelement und Buchsenelement herstellen zu können.In conjunction with busbar elements with a plug-in element and a socket element as described above, it is particularly preferred if the socket element and/or the plug-in element have at least one elastically deformable region. In this regard, reference is made in particular to an elastically deformable projection on a plug-in element and to an elastically expandable socket on a socket element. Such a socket can in particular be formed by two wall sections arranged in a claw-like manner relative to one another, the distance between which can be varied by elastically bending at least one wall section, in particular in order to be able to produce a non-positive connection between the plug-in element and the socket element.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung aus mindestens zwei wie vorstehend beschriebenen Busbar-Elementen an mindestens zwei Batteriezellen, die jeweils ein Batteriezellgehäuse und mindestens einen aus dem Batteriezellgehäuse hervorragenden Zellpol aufweisen, wobei die zwei Busbar-Elemente über miteinander zusammenwirkenden Kopplungselemente kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind und jedes der Busbar-Elemente mit seiner Kontaktfläche mit einem Zellpol verbunden ist. Auch in diesem Fall ist die Verbindung zwischen Kontaktfläche und Zellpol vorzugsweise durch Schweißen hergestellt. Auf die vorstehend bereits in Verbindung mit den Busbar-Elementen beschriebenen Vorteile wird hiermit noch einmal verwiesen.The invention also relates to an arrangement of at least two busbar elements as described above on at least two battery cells, each of which has a battery cell housing and at least one cell pole protruding from the battery cell housing, the two busbar elements being non-positively and/or positively connected to one another via cooperating coupling elements are connected and each of the busbar elements is connected with its contact surface to a cell pole. In this case too, the connection between the contact surface and the cell pole is preferably made by welding. Reference is hereby made once again to the advantages already described above in connection with the busbar elements.

In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist eine Vielzahl von Zellpolen von Batteriezellen über eine Vielzahl von Busbar-Elementen miteinander verbunden, wobei an jeder Batteriezelle ein separates Busbar-Element angeordnet ist und jedes Busbar-Element mit mindestens einem weiteren Busbar-Element formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Mit einer Vielzahl von Zellpolen sind insbesondere mindestens 5 Zellpole, bevorzugt mindestens 8 Zellpole und weiter bevorzugt mindestens 10 Zellpole oder sogar mindestens 15 Zellpole oder mindestens 20 Zellpole gemeint, wobei für die Verbindung die gleiche Zahl von Busbar-Elementen zum Einsatz kommt. Mit 8-10 Batteriezellen oder mit 12, 15, 20 oder 24 Batteriezellen und das Verbinden einer entsprechenden Zahl von Zellpolen kann insbesondere ein Batteriemodul für einen Antriebsenergiespeicher eines Kraftfahrzeuges gebildet werden. Für den Austausch einer einzelnen Batteriezelle kann bei einer erfindungsgemäßen Anordnung nur die Schweißverbindung eines Busbars zu einer Batteriezelle gelöst und der Busbar dann aus der Anordnung herausgelöst werden. Sobald dann eine neue Batteriezelle eingesetzt ist, kann der fehlende Busbar wieder in die Anordnung eingefügt werden und der Kontaktbereich des eingefügten Busbars wieder durch Schweißen mit der Batteriezelle verbunden werden. Ebenfalls möglich ist es, zunächst die Verbindung zwischen einem Busbar und einem Zellpol einer Batteriezelle herzustellen und dann die Einheit aus Busbar und Batteriezelle in einem Batteriesystem zu integrieren.In a practical embodiment of an arrangement according to the invention there is a plurality of cell poles of battery cells are connected to one another via a plurality of busbar elements, with a separate busbar element being arranged on each battery cell and each busbar element being positively and/or non-positively connected to at least one further busbar element. A plurality of cell poles means in particular at least 5 cell poles, preferably at least 8 cell poles and more preferably at least 10 cell poles or even at least 15 cell poles or at least 20 cell poles, with the same number of busbar elements being used for the connection. With 8-10 battery cells or with 12, 15, 20 or 24 battery cells and connecting a corresponding number of cell poles, a battery module in particular can be formed for a drive energy storage device for a motor vehicle. To replace an individual battery cell, in an arrangement according to the invention, only the welded connection of a busbar to a battery cell can be loosened and the busbar can then be removed from the arrangement. As soon as a new battery cell is inserted, the missing busbar can be inserted back into the arrangement and the contact area of the inserted busbar can be reconnected to the battery cell by welding. It is also possible to first establish the connection between a busbar and a cell pole of a battery cell and then to integrate the unit consisting of busbar and battery cell in a battery system.

Der Vollständigkeit halber wird noch darauf hingewiesen, dass die Verbindung von zwei erfindungsgemäßen Busbar-Elementen für die vorstehend beschriebene Austauschbarkeit aus einer bereits zuvor montierten Anordnung mit mehreren Busbar-Elementen erfordert, dass ein mittig zwischen zwei identisch ausgebildeten Busbar-Elementen angeordnetes Busbar-Element in einer Richtung quer zur Verbindungsrichtung aus der entsprechenden Verbindung herauslösbar ist. Dies ist insbesondere mit den in Verbindung mit den 1-4 beschriebenen Ausführungsformen möglich, auf welche nachfolgend noch näher eingegangen wird.For the sake of completeness, it should also be noted that the connection of two busbar elements according to the invention for the above-described interchangeability from a previously assembled arrangement with several busbar elements requires that a busbar element arranged centrally between two identically designed busbar elements in can be removed from the corresponding connection in a direction transverse to the connection direction. This is particularly true in connection with the 1-4 The embodiments described are possible, which will be discussed in more detail below.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Verbinden von Zellpolen von mindestens zwei Batteriezellen mit Hilfe von mindestens zwei wie vorstehend beschriebenen Busbar-Elementen, gemäß welchem die zwei Busbar-Elemente kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden und die Kontaktbereiche der Busbar-Elemente anschließend mit den Zellpolen verbunden werden. Auch diesbezüglich wird insbesondere auf die Möglichkeit der Verbindung der Busbar-Elemente mit den Zellpolen durch Verschweißen verwiesen. Die Verbindung der Busbar-Elemente mit den Zellpolen kann jedoch auch auf andere Art und Weise stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig erfolgen.The invention also relates to a method for connecting cell poles of at least two battery cells with the aid of at least two busbar elements as described above, according to which the two busbar elements are connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner and the contact areas of the busbar elements are then connected connected to the cell poles. In this regard, particular reference is made to the possibility of connecting the busbar elements to the cell poles by welding. However, the busbar elements can also be connected to the cell poles in a different way in a material-locking, non-positive and/or positive-locking manner.

Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine Anordnung mehrerer Busbar-Elemente mit Einhakelementen gemäß einer ersten Ausführungsform an Zellpolen nebeneinander angeordneter Batteriezellen in einer Seitenansicht,
2 nur zwei der Busbar-Elemente gemäß der ersten Ausführungsform an den Zellpolen der nebeneinander angeordneten Batteriezellen aus 1 in einer Ansicht von oben,
3 ein Busbar-Element mit Einhakelementen gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer isometrischen Darstellung und
4 ein Busbar-Element mit einem Einsteckelement und einem Buchsenelement gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer isometrischen Darstellung.

Further practical embodiments of the invention are described below in connection with the drawings. Show it:

1 an arrangement of several busbar elements with hooking elements according to a first embodiment on cell poles of battery cells arranged next to one another in a side view,
2 only two of the busbar elements according to the first embodiment on the cell poles of the battery cells arranged next to one another 1 in a view from above,
3 a busbar element with hooking elements according to a second embodiment in an isometric view and
4 a busbar element with a plug-in element and a socket element according to a further embodiment in an isometric view.

1 zeigt eine Anordnung von zwei nebeneinander angeordneten Batteriezellen 12. Jede der Batteriezellen 12 weist ein Batteriezellgehäuse 10 auf, wobei aus dem Batteriezellgehäuse 10 jeweils mindestens ein Zellpol 14 herausragt. Der Zellpol 14 ist in der gezeigten Ausführungsform jeweils zylindrisch ausgebildet und weist eine ebene, glattflächig ausgebildete Oberseite 16 auf. Die Oberseite 16 der Zellpole 14 ist jeweils mittels einer Schweißverbindung mit einem Busbar-Element 18 verbunden. 1 shows an arrangement of two battery cells 12 arranged side by side. Each of the battery cells 12 has a battery cell housing 10, with at least one cell pole 14 protruding from the battery cell housing 10. In the embodiment shown, the cell pole 14 is cylindrical and has a flat, smooth top 16. The top side 16 of the cell poles 14 is each connected to a busbar element 18 by means of a welded connection.

Wie aus einer Zusammenschau der 1 und 2 ersichtlich ist, weisen die Busbar-Elemente 18 eine Länge IB, eine Breite bB und eine Höhe hB auf. Die Höhe hB ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel deutlich geringer ist als die Länge IB und die Breite bB.As if from a synopsis of the 1 and 2 As can be seen, the busbar elements 18 have a length IB, a width bB and a height hB. In the exemplary embodiment shown, the height hB is significantly smaller than the length IB and the width bB.

Die Busbar-Elemente 18 sind aus einem Grundkörper 20 gebildet, der mit einem flächigen Kontaktbereich 22 an der jeweiligen Oberseite 16 des Zellpols 14 anliegt.The busbar elements 18 are formed from a base body 20, which rests with a flat contact area 22 on the respective top side 16 of the cell pole 14.

An einem ersten längsseitigen Ende ist als erstes Kupplungselement 24, ein Einhakelement 26 ausgebildet. An dem gegenüberliegenden längsseitigen Ende ist als zweites Kupplungselement 28 eine weiteres Einhakelement 26 ausgebildet. Die Einhakelemente 26 sind - in einem Längsschnitt betrachtet - im Querschnitt u-förmig ausgebildet.A hooking element 26 is formed as a first coupling element 24 at a first longitudinal end. At the opposite longitudinal end, a further hooking element 26 is formed as a second coupling element 28. The hooking elements 26 - viewed in a longitudinal section - are U-shaped in cross section.

Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Busbar-Elemente 18 in der mit dem Doppelpfeil gekennzeichneten Verbindungsrichtung V aufgrund der Gestaltung der Einhakelemente 26 formschlüssig miteinander verbunden.How out 1 As can be seen, the busbar elements 18 are in the connection direction V marked with the double arrow due to the Design of the hooking elements 26 connected to one another in a form-fitting manner.

In Breitenrichtung, senkrecht zu der Verbindungsrichtung V, weisen die Busbar-Elemente 18 jeweils eine bogenförmige Kontur im Bereich des hinteren Endes 30 mit dem ersten Kupplungselement 24 und im Bereich des vorderen Endes 32 mit dem zweiten Kupplungselement 28. Die bogenförmige Gestaltung der beiden Enden 30, 32, welche sich auch auf die übrigen Konturen der Einhakelemente 26 erstreckt, bewirkt, dass sich die Seitenkanten 34, 36 parallel zueinander ausrichten, wenn die Busbar-Elemente 18 in Verbindungsrichtung V gespannt werden, indem diese jeweils voneinander weggezogen werden.In the width direction, perpendicular to the connection direction V, the busbar elements 18 each have an arcuate contour in the area of the rear end 30 with the first coupling element 24 and in the area of the front end 32 with the second coupling element 28. The arcuate design of the two ends 30 , 32, which also extends to the remaining contours of the hooking elements 26, causes the side edges 34, 36 to align parallel to one another when the busbar elements 18 are tensioned in the connecting direction V by pulling them away from each other.

In den 3 und 4 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele von Busbar-Elementen 18 dargestellt, wobei für identische oder zumindest funktionsgleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in den 1 und 2 verwendet werden.In the 3 and 4 Two further exemplary embodiments of busbar elements 18 are shown, with the same reference numerals as in the for identical or at least functionally identical elements 1 and 2 be used.

Die in 3 gezeigte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform mit einem Grundkörper 20 und zwei Einhakelementen 26, die jeweils an den längsseitigen Enden 30, 32 ausgebildet sind. Die Einhakelemente 26 sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel - in einem Längsschnitt betrachtet - im Querschnitt u-förmig ausgebildet.In the 3 The embodiment shown essentially corresponds to that in the 1 and 2 shown embodiment with a base body 20 and two hooking elements 26, which are each formed on the longitudinal ends 30, 32. The hooking elements 26 are also U-shaped in cross section in this exemplary embodiment - viewed in a longitudinal section.

Die in 3 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, dass ein Entfernen eines Busbar-Elements 18 besonders einfach möglich ist, indem das Busbar-Element 18 in der mit dem Doppelpfeil gekennzeichneten Breitenrichtung B, welche senkrecht zur Verbindungsrichtung V orientiert ist, verschoben werden muss.In the 3 The embodiment shown has the advantage that removing a busbar element 18 is particularly easy by moving the busbar element 18 in the width direction B marked with the double arrow, which is oriented perpendicular to the connection direction V.

Anders als bei der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform mit den bogenförmigen Enden 30, 32 ist es bei der in 3 gezeigten Ausführungsform dazu nicht erforderlich, dass das Busbar-Element 18 in Längsrichtung elastisch verformbar sein muss. Zum Herausnehmen eines Busbar-Elements 18 gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform muss lediglich die Reibung zu den Einhakelementen der benachbarten Busbar-Elemente 18, die mit den Einhakelementen 26 des gezeigten Busbar-Elements 18 zusammenwirken, überwunden werden.Unlike the one in the 1 and 2 The embodiment shown with the arcuate ends 30, 32 is the case in FIG 3 In the embodiment shown, it is not necessary for the busbar element 18 to be elastically deformable in the longitudinal direction. To remove a busbar element 18 according to in 3 In the embodiment shown, only the friction to the hooking elements of the adjacent busbar elements 18, which interact with the hooking elements 26 of the busbar element 18 shown, has to be overcome.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Busbar-Elements 18. Bei dieser Ausführungsform ist als erstes Kupplungselement 24 ein Buchsenelement 38 und als zweites Kupplungselement 28 ein Einsteckelement 40 ausgebildet. 4 shows a further embodiment of a busbar element 18 according to the invention. In this embodiment, the first coupling element 24 is a socket element 38 and the second coupling element 28 is a plug-in element 40.

Das Buchsenelement 38 ist durch zwei beabstandet zueinander angeordnete - hier: parallel zueinander orientierte - Wandabschnitte 42, 44 gebildet, die eine Öffnung 46 mit dem Abstand a am längsseitigen Ende bilden.The socket element 38 is formed by two wall sections 42, 44 which are arranged at a distance from one another - here: oriented parallel to one another - and which form an opening 46 with the distance a at the longitudinal end.

Das Einsteckelement 40 ist durch zwei in Hochrichtung hervorragende Vorsprünge 48, 50 gebildet. Die Höhe e im Bereich der Vorsprünge 48, 50 bis größer als der Abstand a im Bereich des Buchsenelements 38. Das Einsteckelement 40 ist jedoch so auf das Buchsenelement 38 abgestimmt, dass es möglich ist, das Einsteckelement 40 eines Busbar-Elements 18 in das Buchsenelement 38 eines identisch ausgebildeten anderen Busbar-Elements 18 einzustecken, um so eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die Vorsprünge 48, 50 und/oder die Wandabschnitte 42, 44 elastisch verformbar ausgebildet sind, indem sich die wirksame Höhe e im Bereich der Vorsprünge 48,50 verringern lässt und/oder der Abstand a durch Aufweiten der Wandabschnitte 42, 44 vergrößern lässt.The insertion element 40 is formed by two projections 48, 50 which project in the vertical direction. The height e in the area of the projections 48, 50 is greater than the distance a in the area of the socket element 38. However, the plug-in element 40 is matched to the socket element 38 in such a way that it is possible to insert the plug-in element 40 of a busbar element 18 into the socket element 38 of an identically designed other busbar element 18 to be inserted in order to establish a non-positive connection. This can be achieved in particular by making the projections 48, 50 and/or the wall sections 42, 44 elastically deformable by reducing the effective height e in the area of the projections 48, 50 and/or by widening the distance a Wall sections 42, 44 can be enlarged.

Auch wenn dies in den 3 und 4 nicht dargestellt ist, können im Bereich der Kupplungselemente 24, 28 Rundungen oder andere abweichende Gestaltungen vorgesehen sein, um die Anwendung zu verbessern, die Verletzungsgefahr zu verringern, zusätzlich zu einer kraftschlüssigen auch eine formschlüssige Verbindung herzustellen und/oder das Kraftniveau einer kraftschlüssigen Verbindung bedarfsgerecht auszulegen. Insbesondere können innenseitig der Wandabschnitte 42, 44 eine auf die Vorsprünge 48, 50 abgestimmte Ausnehmungen vorgesehen sein, die es ermöglichen, dass die Wandabschnitte 42, 44 nach einem elastischen Ausfedern beim Einstecken des Einsteckelements 40 wieder in die in 4 gezeigten Grundstellung zurückfedern. So kann eine Verbindung auch derart ausgelegt sein, dass nach einem maschinellen Zusammenpressen von zwei Busbar-Elementen 18 ein versehentliches Trennen der beiden Busbar-Elemente durch manuelle Krafteinwirkung praktisch ausgeschlossen ist. In diesem Fall oder wenn die Verbindung einer Vielzahl von Busbar-Elementen 18 aufgrund eines ausreichenden Formschlusses und/oder Kraftschlusses anderweitig als dauerhaft haltende Verbindung gestaltet ist, können eine Vielzahl von Busbar-Elementen 18 zu einer längeren Kette, von beispielsweise 5, 8 oder 10 Busbar-Elementen 18 vormontiert und anschließend - wie eine aus dem Stand der Technik bekannte Platte - mit den Zellpolen 14 verbunden werden, insbesondere durch Verschweißen.Even if this is in the 3 and 4 is not shown, curves or other different designs can be provided in the area of the coupling elements 24, 28 in order to improve the application, reduce the risk of injury, create a positive connection in addition to a non-positive connection and / or design the force level of a non-positive connection as required . In particular, recesses coordinated with the projections 48, 50 can be provided on the inside of the wall sections 42, 44, which enable the wall sections 42, 44 to be pushed back into place after an elastic rebound when the plug-in element 40 is inserted 4 spring back to the basic position shown. A connection can also be designed in such a way that after two busbar elements 18 have been mechanically pressed together, accidental separation of the two busbar elements by manual force is practically impossible. In this case or if the connection of a large number of busbar elements 18 is otherwise designed as a permanently holding connection due to a sufficient positive connection and / or frictional connection, a large number of busbar elements 18 can form a longer chain, for example 5, 8 or 10 Busbar elements 18 are pre-assembled and then - like a plate known from the prior art - connected to the cell poles 14, in particular by welding.

Vorzugsweise sind die Busbar-Elemente 18 derart ausgelegt, dass vor dem Verbinden der Kontaktbereiche 22 mit den Zellpolen 14 eine mechanische Spannung in Verbindungsrichtung V aufgebracht wird, mittels welcher eine Kontaktierung der einzelnen Busbar-Elemente 18 verbessert bzw. hergestellt wird und sich die elektrische Verbindung der Busbar-Elemente 18 untereinander verbessern. Insbesondere soll in diesem gespannten Zustand eine niederohmige Verbindung zwischen den einzelnen Busbar-Elementen 18 hergestellt werden. Die Busbar-Elemente 18 werden dann, insbesondere durch Schweißen, mit den Zellpolen 14 verbunden.The busbar elements 18 are preferably designed in such a way that before the contact areas 22 are connected to the cell poles 14, a mechanical tension is applied in the connection direction V, by means of which contacting of the individual busbar elements 18 are improved or produced and the electrical connection of the busbar elements 18 to one another is improved. In particular, a low-resistance connection between the individual busbar elements 18 should be established in this tensioned state. The busbar elements 18 are then connected to the cell poles 14, in particular by welding.

Alternativ zum Aufbringen einer Spannung in Verbindungsrichtung V kann die niederohmige Verbindung auch dadurch erzeugt werden, dass ein Einsteckelement 40 und ein darauf abgestimmtes Buchsenelement 38 bereits beim Herstellen der Verbindung eine ausreichende Kontaktierung ermöglichen. Dies kann insbesondere durch ausreichend große Kontaktflächen und eine ausreichend große Kraft einer entsprechenden kraftschlüssigen Verbindung sichergestellt werden.As an alternative to applying a voltage in the connection direction V, the low-resistance connection can also be created in that a plug-in element 40 and a socket element 38 matched thereto enable sufficient contact to be made when the connection is established. This can be ensured in particular by sufficiently large contact surfaces and a sufficiently large force of a corresponding non-positive connection.

Alternativ oder in Ergänzung dazu kann eine niederohmige Verbindung auch dadurch erzielt werden, dass Busbar-Elemente 18, wie sie in den 1 und 2 dargestellt sind, zunächst in einem 90° Winkel zueinander angeordnet werden und dann durch Verschwenken in die in 1 gezeigte Position eine großflächige Verbindung im Bereich der Einhakelemente 26 erzeugt wirdAlternatively or in addition to this, a low-resistance connection can also be achieved by using busbar elements 18, as shown in the 1 and 2 are shown, first arranged at a 90 ° angle to each other and then by pivoting into the in 1 Position shown a large-area connection is created in the area of the hooking elements 26

Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims can be essential for the implementation of the invention in its various embodiments, both individually and in any combination. The invention can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the responsible person skilled in the art.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010: BatteriezellgehäuseBattery cell housing
1212: BatteriezelleBattery cell
1414: Zellpolcell pole
1616: OberseiteTop
1818: Busbar-ElementBusbar element
2020: GrundkörperBasic body
2222: KontaktbereichContact area
2424: erstes Kupplungselementfirst coupling element
2626: EinhakelementHooking element
2828: zweites Kupplungselementsecond coupling element
3030: hinteres Ende (bogenförmig)rear end (arched)
3232: vorderes Ende (bogenförmig)front end (arched)
3434: Seitenkanteside edge
3636: Seitenkanteside edge
3838: BuchsenelementBushing element
4040: EinsteckelementInsert element
4242: WandabschnittWall section
4444: WandabschnittWall section
4646: Öffnungopening
4848: Vorsprunghead Start
5050: Vorsprung head Start
aa: AbstandDistance
bBbB: Breite des Busbar-ElementsWidth of the busbar element
Bb: BreitenrichtungWidth direction
ee: Höhe im Bereich der WandabschnitteHeight in the area of the wall sections
hBhB: Höhe des Busbar-ElementsHeight of the busbar element
IBIB: Länge des Busbar-ElementsLength of the busbar element
Vv: Verbindungsrichtungconnection direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20210280949 A1 [0009]US 20210280949 A1 [0009]
US 20200020913 A1 [0010]US 20200020913 A1 [0010]

Claims

Busbar-Element mit einem Grundkörper (20), der einen flächigen Kontaktbereich (22) zur Kontaktierung eines Zellpols (14) einer Batteriezelle (12) aufweist, mit einem ersten Kupplungsbereich, der ein erstes Kupplungselement (24) aufweist, und mit einem zweiten Kupplungsbereich, der ein zweites Kupplungselement (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (24) und das zweite Kupplungselement (28) derart komplementär zueinander ausgebildet sind, dass das erste Kupplungselement (24) mit einem zweiten Kupplungselement (28) eines zweiten, identisch ausgebildeten Busbar-Elements (18) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar ist.Busbar element with a base body (20), which has a flat contact area (22) for contacting a cell pole (14) of a battery cell (12), with a first coupling area, which has a first coupling element (24), and with a second coupling area which has a second coupling element (28), characterized in that the first coupling element (24) and the second coupling element (28) are designed to be complementary to one another in such a way that the first coupling element (24) is connected to a second coupling element (28) of a second, Identically designed busbar element (18) can be connected in a force-fitting and/or form-fitting manner.

Busbar-Element nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (20) einstückig mit dem ersten Kupplungselement (24) und/oder dem zweiten Kupplungselement (28) ausgebildet ist.Busbar element according to the preceding claim, characterized in that the base body (20) is formed in one piece with the first coupling element (24) and/or the second coupling element (28).

Busbar-Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (24) und das zweite Kupplungselement (28) jeweils an gegenüberliegenden Enden (30, 32) des Grundkörpers (20) angeordnet oder ausgebildet sind.Busbar element according to one of the preceding claims, characterized in that the first coupling element (24) and the second coupling element (28) are each arranged or formed at opposite ends (30, 32) of the base body (20).

Busbar-Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (24) und das zweite Kupplungselement (28) gleichartig ausgebildet sind.Busbar element according to one of the preceding claims, characterized in that the first coupling element (24) and the second coupling element (28) are designed in the same way.

Busbar-Element nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (24) und das zweite Kupplungselement (28) jeweils mindestens ein im Querschnitt u-förmig oder bogenförmig ausgebildetes Einhakelement (26) aufweisen.Busbar element according to the preceding claim, characterized in that the first coupling element (24) and the second coupling element (28) each have at least one hooking element (26) which is U-shaped or arcuate in cross section.

Busbar-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (24) als Einsteckelement (40) ausgebildet ist und das zweite Kupplungselement (28) als ein auf das Einsteckelement (40) abgestimmtes Buchsenelement (38) ausgebildet ist.Busbar element after one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the first coupling element (24) is designed as a plug-in element (40) and the second coupling element (28) is designed as a socket element (38) matched to the plug-in element (40).

Busbar-Element nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenelement (38) und/oder das Einsteckelement (40) mindestens einen elastisch verformbaren Abschnitt aufweisen.Busbar element according to the preceding claim, characterized in that the socket element (38) and/or the plug-in element (40) have at least one elastically deformable section.

Anordnung aus mindestens zwei Busbar-Elementen (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 an mindestens zwei Batteriezellen (12), die jeweils ein Batteriezellgehäuse (10) und mindestens einen aus dem Batteriezellgehäuse (10) herausragenden Zellpol (14) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Busbar-Elemente (18) über miteinander zusammenwirkende Kupplungselemente (24, 28) kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind und jedes der Busbar-Elemente (18) mit seinem Kontaktbereich (22) mit einem Zellpol (14) verbunden ist.Arrangement of at least two busbar elements (18) according to one of Claims 1 until 7 on at least two battery cells (12), each of which has a battery cell housing (10) and at least one cell pole (14) protruding from the battery cell housing (10), characterized in that the two busbar elements (18) have cooperating coupling elements (24, 28) are connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner and each of the busbar elements (18) is connected with its contact area (22) to a cell pole (14).

Anordnung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Zellpolen (14) von Batteriezellen (12) über eine Vielzahl von Busbar-Elementen (18) miteinander verbunden ist, wobei an jeder Batteriezelle (12) ein separates Busbar-Element (18) angeordnet ist und jedes Busbar-Element (18) mit mindestens einem weiteren Busbar-Element (18) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.Arrangement according to the preceding claim, characterized in that a plurality of cell poles (14) of battery cells (12) are connected to one another via a plurality of busbar elements (18), with a separate busbar element (18) on each battery cell (12). ) is arranged and each busbar element (18) is positively and/or non-positively connected to at least one further busbar element (18).

Verfahren zum Verbinden von Zellpolen (14) von mindestens zwei Batteriezellen (12) mit Hilfe von mindestens zwei Busbar-Elementen (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Busbar-Elemente (18) kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden und die Kontaktbereiche (22) der Busbar-Elemente (18) anschließend mit den Zellpolen (14) verbunden werden.Method for connecting cell poles (14) of at least two battery cells (12) using at least two busbar elements (18) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the two busbar elements (18) are connected to one another in a force-fitting and/or form-fitting manner and the contact areas (22) of the busbar elements (18) are then connected to the cell poles (14).