DE112021004495T5 - components for batteries - Google Patents
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Abstract
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten Komponenten für Batterien und Verfahren zur Herstellung von Batterien oder Batteriemodulen. In einigen Ausführungsformen umfassen die Verfahren die Herstellung einer Vielzahl von Unterbaugruppen (300), die eine Gruppe mechanisch verbundener Zellen (100A, 100B) und eine zugehörige Stromschienenanordnung(304) umfassen, und die anschließende Montage der Unterbaugruppen in einem Gehäuse und die elektrische Verbindung der Stromschienenanordnungen zur Herstellung eines Batteriemoduls.Embodiments of the present invention provide components for batteries and methods of manufacturing batteries or battery modules. In some embodiments, the methods include fabricating a plurality of subassemblies (300) comprising a group of mechanically connected cells (100A, 100B) and an associated bus bar assembly (304), and then assembling the subassemblies into a housing and electrically connecting the Busbar arrangements for manufacturing a battery module.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Komponenten für Batterien. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf Komponenten für Fahrzeugtraktionsbatterien. Aspekte der Erfindung beziehen sich auf ein Batteriemodul, auf ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie, auf eine Unterbaugruppe, die so angeordnet ist, dass sie einen Teil eines Batteriemoduls bildet, auf eine Stromschienenanordnung und auf ein Fahrzeug.The present invention relates generally to components for batteries. In particular, but not exclusively, the invention relates to components for vehicle traction batteries. Aspects of the invention relate to a battery module, a method of manufacturing a battery, a subassembly arranged to form part of a battery module, a bus bar assembly, and a vehicle.
HINTERGRUNDBACKGROUND
In letzter Zeit hat das Interesse an batteriebetriebenen Fahrzeugen zugenommen, was zu Entwicklungen im Bereich der Fahrzeugbatterien, insbesondere der Antriebsbatterietechnologie, geführt hat. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, dass Fahrzeugbatterien eine hohe Energiekapazität und einen hohen Spitzenstrom liefern und gleichzeitig die Größe und das Gewicht des Batteriemoduls und damit des Fahrzeugs minimieren. Fahrzeugantriebsbatterien bestehen häufig aus einem oder mehreren Modulen, die jeweils eine Vielzahl von Zellen enthalten. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Zellen in einem Batteriemodul so dicht wie möglich zu verpacken, um die Energie- und Stromkapazität zu maximieren, die in einem gegebenen Packungsvolumen bereitgestellt werden kann. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Zellen werden in der Regel durch eine Stromschienenanordnung hergestellt. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Größe und das Gewicht der Stromschienen zu reduzieren und gleichzeitig den elektrischen Widerstand zu verringern, der durch die Stromschienen entsteht. Außerdem ist es wünschenswert, dass die Herstellungsprozesse in hohem Maße wiederholbar sind und fehlerhafte elektrische Verbindungen vermieden werden. Ein einzelnes Batteriemodul umfasst in der Regel eine große Anzahl elektrischer Verbindungen zwischen den Zellen und der Stromschienenanordnung, und fehlerhafte Verbindungen können zu einer Fehlfunktion des gesamten Moduls führen, was dazu führen kann, dass das gesamte Modul die Qualitätskontrolle nicht besteht und nach Möglichkeit nachbearbeitet oder anderweitig verschrottet werden muss.Recently, interest in battery-powered vehicles has increased, leading to developments in the field of vehicle batteries, particularly traction battery technology. In general, it is desirable for vehicle batteries to provide high energy capacity and peak current while minimizing the size and weight of the battery module, and therefore the vehicle. Vehicle traction batteries often consist of one or more modules, each containing a large number of cells. In general, it is desirable to pack the cells in a battery module as densely as possible in order to maximize the energy and current capacity that can be provided in a given packaging volume. The electrical connections between the cells are usually made by a busbar arrangement. In general, it is desirable to reduce the size and weight of bus bars while reducing the electrical resistance presented by the bus bars. In addition, it is desirable that the manufacturing processes be highly repeatable and that faulty electrical connections be avoided. A single battery module typically includes a large number of electrical connections between the cells and the bus bar assembly, and faulty connections can cause the entire module to malfunction, which can result in the entire module failing quality control and possibly being reworked or otherwise must be scrapped.
Ein Ziel der Erfindung ist es, eines oder mehrere der Probleme des Standes der Technik zumindest zu mildern.An object of the invention is to at least mitigate one or more of the problems of the prior art.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls bereitgestellt, das eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der Zellen eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- a. Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind;
- b. elektrisches Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einer Stromschienenanordnung, wobei die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Enden der Zellen angeordnet ist und so beschaffen ist, dass sie die Vielzahl von Zellen elektrisch parallel schaltet, um dadurch eine erste Unterbaugruppe zu bilden;
- c. Wiederholung der Schritte a und b zur Herstellung einer zweiten Unterbaugruppe;
- d. Positionierung der ersten und zweiten Unterbaugruppe in einem Gehäuse; und
- e. elektrisches Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und zweiten Unterbaugruppe, so dass die Zellen in der ersten Unterbaugruppe mit den Zellen in der zweiten Unterbaugruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind.
- a. joining the plurality of cells with an adhesive on the cylindrical surfaces such that the first ends of the cells are substantially coplanar;
- b. electrically connecting the plurality of cells to a bus bar assembly, the bus bar assembly being disposed proximate the first ends of the cells and adapted to electrically connect the plurality of cells in parallel to thereby form a first subassembly;
- c. repeating steps a and b to produce a second subassembly;
- i.e. positioning the first and second subassemblies in a housing; and
- e. electrically connecting the bus bar assemblies of the first and second subassemblies such that the cells in the first subassembly are electrically connected in series with the cells in the second subassembly.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls bereitgestellt, das eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der Zellen eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche, eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- a. Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind;
- b. elektrisches Verbinden der Vielzahl von Zellen mit einer Stromschienenanordnung, wobei die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Enden der Zellen angeordnet ist und so beschaffen ist, dass sie die Vielzahl von Zellen elektrisch parallel schaltet, um dadurch eine erste Unterbaugruppe zu bilden;
- c. Wiederholung der Schritte a und b zur Herstellung einer zweiten Unterbaugruppe;
- d. elektrisches Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und zweiten Unterbaugruppe, so dass die Zellen in der ersten Unterbaugruppe mit den Zellen in der zweiten Unterbaugruppe elektrisch in Reihe geschaltet sind; und
- e. Versiegeln der ersten und zweiten Unterbaugruppe in einem Gehäuse.
- a. joining the plurality of cells with an adhesive on the cylindrical surfaces such that the first ends of the cells are substantially coplanar;
- b. electrically connecting the plurality of cells to a bus bar assembly, the bus bar assembly being disposed proximate the first ends of the cells and adapted to electrically connect the plurality of cells in parallel to thereby form a first subassembly;
- c. repeating steps a and b to produce a second subassembly;
- i.e. electrically connecting the bus bar assemblies of the first and second subassemblies such that the cells in the first subassembly are electrically connected in series with the cells in the second subassembly; and
- e. sealing the first and second subassemblies in a housing.
Es versteht sich von selbst, dass die Angabe von Buchstaben zur Kennzeichnung der einzelnen Schritte der oben genannten Verfahren nur der Einfachheit halber erfolgt und nicht bedeutet, dass die Schritte in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden müssen. Es versteht sich auch, dass die Abdichtung des Gehäuses nicht notwendigerweise das Eindringen oder Austreten von Gasen und/oder Feuchtigkeit verhindern muss. Stattdessen kann das Gehäuse als abgedichtet angesehen werden, wenn ein Verschluss vorhanden ist, der ein Entfernen der Unterbaugruppen aus dem Gehäuse verhindert.It should be understood that the use of letters to identify each step in the above methods is for convenience only and does not imply that the steps must be performed in the order listed above. It is also understood that the sealing of the housing does not necessarily have to prevent the ingress or egress of gases and/or moisture. Instead, the housing can be considered sealed if there is a closure preventing removal of the subassemblies from the housing.
Vorteilhaft ist, dass die oben genannten Verfahren den Aufbau eines Batteriemoduls aus einer Vielzahl von Unterbaugruppen ermöglichen, wobei die Unterbaugruppen bereits die Verbindungen zwischen den Zellen und den Stromschienen enthalten. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Verfahrens verbessert, da die Verbindungen an den Unterbaugruppen leicht getestet werden können, bevor das Gesamtmodul zusammengesetzt wird. Außerdem ist das Verfahren flexibel, da verschiedene Kombinationen von Unterbaugruppen für unterschiedliche Batteriemodule verwendet werden können.It is advantageous that the methods mentioned above enable a battery module to be constructed from a large number of subassemblies, the subassemblies already containing the connections between the cells and the busbars. This improves the reliability of the process as the connections on the sub-assemblies can be easily tested before the overall module is assembled. In addition, the method is flexible as different combinations of sub-assemblies can be used for different battery modules.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Anbringen einer isolierenden Umhüllung um die Mehrzahl der Zellen in jeder Unterbaugruppe. Die Bereitstellung einer solchen isolierenden Umhüllung hilft zu verhindern, dass unerwünschte elektrische Verbindungen zwischen benachbarten Unterbaugruppen entstehen.In one embodiment, the method further includes attaching an insulating covering around the plurality of cells in each subassembly. The provision of such an insulating covering helps prevent unwanted electrical connections from being made between adjacent subassemblies.
In einer Ausführungsform hat der Klebstoff, der benachbarte Zellen verbindet, eine Dicke von 0,5 mm oder weniger, vorzugsweise 0,3 mm oder weniger. Die Dicke des Klebstoffs kann als der Abstand zwischen den zylindrischen Oberflächen der Zellen an deren engstem Punkt betrachtet werden. Es versteht sich, dass diese Lücke im Allgemeinen durch den Klebstoff ausgefüllt wird.In one embodiment, the adhesive connecting adjacent cells has a thickness of 0.5 mm or less, preferably 0.3 mm or less. The thickness of the adhesive can be viewed as the distance between the cylindrical surfaces of the cells at their narrowest point. It is understood that this gap is generally filled by the adhesive.
In einer Ausführungsform umfasst jede der Stromschienenanordnungen: ein erstes Stromschienenbauteil, das eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den ersten Anschlüssen jeder Zelle in der jeweiligen Unterbaugruppe verbunden ist und einen ersten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem ersten Längsende der Unterbaugruppe befindet; und ein zweites Stromschienenbauteil, die eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den zweiten Anschlüssen jeder Zelle in der jeweiligen Unterbaugruppe verbunden ist und einen zweiten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem zweiten Längsende der Unterbaugruppe befindet, wobei das elektrische Verbinden der Stromschienenanordnungen der ersten und der zweiten Unterbaugruppe das elektrische Verbinden des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe umfasst. Das elektrische Verbinden des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe kann beispielsweise das Schweißen des ersten Reihenverbindungsabschnitts an der ersten Unterbaugruppe mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt an der zweiten Unterbaugruppe umfassen. In one embodiment, each of the bus bar assemblies includes: a first bus bar component including a first terminal bus plate connected to the first terminals of each cell in the respective subassembly and including a first series connection portion located at a first longitudinal end of the subassembly; and a second bus bar component including a second terminal bus plate connected to the second terminals of each cell in the respective subassembly and including a second series connection portion located at a second longitudinal end of the subassembly, wherein electrically connecting the bus bar assemblies of the first and the second subassembly comprises electrically connecting the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly. Electrically connecting the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly may include, for example, welding the first series connection portion on the first subassembly to the second series connection portion on the second subassembly.
Dies stellt ein einfaches und zuverlässiges Verfahren zum Verbinden benachbarter Unterbaugruppen in Reihe dar.This provides a simple and reliable method of connecting adjacent subassemblies in series.
In einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Unterbaugruppe in dem Gehäuse in Längsrichtung aneinandergereiht.In one embodiment, the first and second subassemblies are longitudinally juxtaposed within the housing.
Optional wird Schritt a. innerhalb einer Vorrichtung durchgeführt. Eine solche Vorrichtung kann dazu beitragen, dass die Zellen in den gewünschten relativen Positionen gehalten werden.Optionally step a. performed within one device. Such a device can help to keep the cells in the desired relative positions.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, ist eine Unterbaugruppe vorgesehen, die so angeordnet ist, dass sie einen Teil eines Batteriemoduls bildet, wobei die Unterbaugruppe umfasst: eine Vielzahl von zylindrischen Zellen, wobei jede zylindrische Zelle eine erste Endfläche, eine zweite Endfläche und eine zylindrische Fläche zwischen der ersten und der zweiten Endfläche, einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss jeder der zylindrischen Zellen in einem zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist und zumindest ein Teil eines zweiten Anschlusses jeder der zylindrischen Zellen in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist, wobei die zylindrischen Zellen in einer gemeinsamen Ausrichtung angeordnet sind, so dass die ersten Endflächen aller zylindrischen Zellen in dem Satz im Wesentlichen koplanar sind, und wobei die Zellen durch einen Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen der Zellen miteinander verbunden sind; ein erstes Stromschienenbauteil, das eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den ersten Anschlüssen jeder Zelle in dem Satz von Zellen verbunden ist und sich in der Nähe der ersten Endfläche der Zellen befindet; und ein zweites Stromschienenbauteil, das eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst, die mit den zweiten Anschlüssen jeder Zelle in dem Satz von Zellen verbunden ist und sich in der Nähe der ersten Endfläche der Zellen befindet; wobei: das erste Stromschienenbauteileinen ersten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem ersten Längsende der Unterbaugruppe befindet; das zweite Stromschienenbauteileinen zweiten Reihenverbindungsabschnitt umfasst, der sich an einem zweiten Längsende der Unterbaugruppe befindet; und der zweite Reihenverbindungsabschnitt so angeordnet ist, dass er den ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Unterbaugruppe berührt, die neben der Unterbaugruppe in einer längs gerichteten Ende-an-Ende-Anordnung angeordnet ist. According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a subassembly arranged to form part of a battery module, the subassembly comprising: a plurality of cylindrical cells, each cylindrical cell having a first end face , a second end surface and a cylindrical surface between the first and second end surfaces, a first port and a second port, the first port of each of the cylindrical cells being located in a central region of the first end surface and at least part of a second port of each of the cylindrical cells is arranged in a peripheral region of the first end surface, the cylindrical cells being arranged in a common orientation such that the first end surfaces of all cylindrical cells in the set are substantially coplanar, and the cells being bonded to the cylindrical cells by an adhesive surfaces of the cells are connected to each other; a first bus bar component comprising a first terminal bus plate connected to the first terminals sen of each cell in the set of cells is connected and is proximate to the first end face of the cells; and a second bus bar component comprising a second terminal bus plate connected to the second terminals of each cell in the set of cells and located proximate to the first end face of the cells; wherein: the first bus bar component includes a first series connection portion located at a first longitudinal end of the subassembly; the second bus bar component includes a second series connection portion located at a second longitudinal end of the subassembly; and the second series connection portion is arranged to contact the first series connection portion of a similar subassembly arranged adjacent to the subassembly in a longitudinal end-to-end arrangement.
Vorteilhafterweise kann eine solche Unterbaugruppe in Verbindung mit einer oder mehreren ähnlichen Unterbaugruppen verwendet werden, um ein Batteriemodul mit einer höheren Ausgangsspannung als die einzelnen Zellen zu bilden.Advantageously, such a subassembly can be used in conjunction with one or more similar subassemblies to form a battery module with a higher output voltage than the individual cells.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Stromschienenbauteilferner mindestens einen parallelen Verbindungsabschnitt, der sich an einem ersten Querende der Stromschienenanordnung befindet. Vorteilhafterweise bietet ein solcher Parallelverbindungsabschnitt die Möglichkeit, die Unterbaugruppe parallel mit einer anderen Unterbaugruppe zu verbinden, die in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung mit der Unterbaugruppe angeordnet ist.In one embodiment, the first bus bar component further includes at least one parallel connection portion located at a first transverse end of the bus bar assembly. Advantageously, such a parallel connection section offers the possibility of connecting the sub-assembly in parallel with another sub-assembly arranged in an end-to-end transverse arrangement with the sub-assembly.
In einer Ausführungsform ist der zweite Reihenverbindungsabschnitt so angeordnet, dass er über dem ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Stromschienenanordnung liegt, die neben der Stromschienenanordnung in einer länglichen End-zu-End-Anordnung positioniert ist. Dies stellt eine einfache Anordnung dar, um sicherzustellen, dass zuverlässige elektrische Reihenverbindungen zwischen benachbarten Stromschienenanordnungen hergestellt werden können. Optional ist der zweite Reihenverbindungsabschnitt so konfiguriert, dass er eine Überlappungsverbindung mit dem ersten Reihenverbindungsabschnitt einer ähnlichen Stromschienenanordnung bildet, die in einer längs verlaufenden End-zu-End-Anordnung neben der Stromschienenanordnung angeordnet ist.In one embodiment, the second series connection portion is arranged to overlie the first series connection portion of a similar bus bar assembly positioned adjacent the bus bar assembly in an elongated end-to-end arrangement. This is a simple arrangement to ensure that reliable series electrical connections can be made between adjacent bus bar assemblies. Optionally, the second series connection section is configured to form a lap joint with the first series connection section of a similar bus bar assembly arranged in a longitudinal end-to-end arrangement adjacent the bus bar assembly.
In einer Ausführungsform umfasst die Stromschienenanordnung ferner eine Isolierschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Anschluss-Sammelplatte angeordnet ist, und wobei die erste Anschluss-Sammelplatte in einer ersten Ebene und die zweite Anschluss-Sammelplatte in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von der ersten Ebene in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene versetzt ist. Die Isolierschicht ist vorzugsweise hitzebeständig und nicht brennbar, so dass sie nicht zerstört wird, wenn eine Zelle in der Unterbaugruppe entlüftet wird.In one embodiment, the bus bar assembly further includes an insulating layer disposed between the first and second terminal collector plates, and wherein the first terminal collector plate is disposed in a first plane and the second terminal collector plate is disposed in a second plane, the second Plane is offset from the first plane in a direction perpendicular to the first plane. The insulating layer is preferably heat resistant and non-combustible so that it is not destroyed when a cell in the subassembly is vented.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das mindestens zwei Unterbaugruppen, wie oben beschrieben, und ein Gehäuse umfasst, wobei der erste Reihenverbindungsabschnitt einer ersten der Unterbaugruppen elektrisch mit dem zweiten Reihenverbindungsabschnitt einer zweiten der Unterbaugruppen verbunden ist. According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising at least two subassemblies as described above and a housing, wherein the first series connection portion of a first one of the subassemblies is electrically connected to the second series connection portion of a second one of the subassemblies is.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird eine Stromschienenanordnung zum elektrischen Verbinden eines Satzes zylindrischer Zellen in einem Batteriemodul bereitgestellt, wobei jede zylindrische Zelle einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei die Stromschienenanordnung umfasst: eine erste Komponente, die eine erste Anschluss-Sammelplatte umfasst; eine zweite Komponente, die eine zweite Anschluss-Sammelplatte umfasst; und eine Isolierschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Anschluss-Verbindungsplatte angeordnet ist, wobei: die erste Anschluss-Sammelplatte in einer ersten Ebene angeordnet ist, und die zweite Anschluss-Sammelplatte in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Ebene von der ersten Ebene in einer Richtung senkrecht zur ersten Ebene versetzt ist. Vorteilhafterweise lässt sich eine solche Stromschienenanordnung leichter auf einem Satz zylindrischer Zellen montieren als herkömmliche Stromschienenanordnungen.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly for electrically connecting a set of cylindrical cells in a battery module, each cylindrical cell comprising a first terminal and a second terminal, the bus bar assembly comprising: a first component comprising a first terminal header; a second component including a second terminal header; and an insulating layer disposed between the first and second terminal connection plates, wherein: the first terminal collector plate is arranged in a first plane, and the second terminal collector plate is arranged in a second plane, the second plane being separated from the first plane is offset in a direction perpendicular to the first plane. Advantageously, such a bus bar assembly is easier to assemble on a set of cylindrical cells than conventional bus bar assemblies.
In einer Ausführungsform sind mehrere erste Anschlussfahnen elektrisch mit der ersten Anschlusssammelplatte und mehrere zweite Anschlussfahnen elektrisch mit der zweiten Anschluss-Sammelplatte verbunden, und wobei die erste Anschluss-Sammelplatte mindestens einen Leerraum umfasst, wobei mindestens einige der zweiten Anschlussfahnen so betrieben werden können, dass sie über den Leerraum mit den zweiten Anschlüssen der Zellen verbunden werden.In one embodiment, a first plurality of terminal lugs are electrically connected to the first terminal header and a second plurality of terminal lugs are electrically connected to the second terminal header, and the first terminal header includes at least one void, wherein at least some of the second terminal lugs are operable to be be connected to the second terminals of the cells via the empty space.
In einer Ausführungsform umfasst die erste Anschluss-Sammelplatte eine Vielzahl von ersten Anschlussfahnen und die zweite Anschluss-Sammelplatte eine Vielzahl von zweiten Anschlussfahnen. Optional sind die ersten Anschlussfahnen auf einem Metallblech vorgesehen, das elektrisch und mechanisch mit der ersten Anschluss-Sammelplatte verbunden ist, und die zweiten Anschlussfahnen sind auf einem Metallblech vorgesehen, das elektrisch und mechanisch mit der zweiten Anschluss-Sammelplatte verbunden ist. Vorteilhafterweise ermöglicht die Bereitstellung der Anschlussfahnen auf separaten Blechen die Verwendung unterschiedlicher Materialien für die Körper der Anschluss-Sammelplatten und der Fahnen. Zum Beispiel können die erste und die zweite Anschlussfahne zumindest teilweise aus Kupfer bestehen. Die erste und die zweite Anschlussfahne können mit einem oxidationshemmenden Material wie Nickel beschichtet sein.In one embodiment, the first connection bus plate comprises a multiplicity of first connection lugs and the second connection bus plate comprises a multiplicity of second connection lugs. Optionally, the first terminal lugs are provided on a metal sheet that is electrically and mechanically connected to the first terminal collector plate, and the second terminal lugs are provided on a metal sheet that is electrically and mechanically connected to the second terminal collector plate. Advantageously, the provision of the terminal lugs allows for separa ten sheets, the use of different materials for the bodies of the connection collector plates and the lugs. For example, the first and second terminal lugs may be at least partially made of copper. The first and second terminal lugs may be plated with an anti-oxidation material such as nickel.
Optional können die ersten und zweiten Komponenten mit der Isolierschicht durch elektrisch isolierende Befestigungen verbunden werden, die durch ausgerichtete Löcher in den ersten und zweiten Komponenten und der elektrisch isolierenden Schicht geführt werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Methoden zur Verbindung der ersten und zweiten Komponenten mit der Isolierschicht nützlich sind, z. B. Ultraschall- oder andere Schweißtechniken, durch Spritzgießen einer Befestigung direkt in ausgerichtete Löcher oder durch Verwendung eines geeigneten Klebstoffs.Optionally, the first and second components can be connected to the insulating layer by electrically insulating fasteners passed through aligned holes in the first and second components and the electrically insulating layer. However, it goes without saying that other methods of connecting the first and second components to the insulating layer are also useful, e.g. e.g. ultrasonic or other welding techniques, by injection molding a fastener directly into aligned holes or by using a suitable adhesive.
In einer Ausführungsform sind sowohl die erste als auch die zweite Anschluss-Sammelplatte zumindest teilweise aus Aluminium gefertigt. Zum Beispiel können die erste und die zweite Anschluss-Sammelplatte im Wesentlichen oder vollständig aus Aluminium bestehen.In one embodiment, both the first and the second connection collector plate are at least partially made of aluminum. For example, the first and second terminal headers may consist essentially or entirely of aluminum.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Stromschienenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst.According to a further aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising a bus bar assembly according to any one of the preceding claims and a plurality of cylindrical cells.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Stromschienenanordnung und eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst, wobei jede der zylindrischen Zellen eine erste Endfläche umfasst, wobei: ein erster Anschluss jeder der zylindrischen Zellen in einem im Wesentlichen zentralen Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist; mindestens ein Teil eines zweiten Anschlusses jeder der zylindrischen Zellen in einem peripheren Bereich der ersten Endfläche angeordnet ist; jede der zylindrischen Zellen so angeordnet ist, dass sie in Umfangsrichtung an mindestens zwei andere zylindrische Zellen anstößt, und die zylindrischen Zellen innerhalb des Batteriemoduls in einer gemeinsamen Ausrichtung angeordnet sind, so dass die ersten Endflächen aller zylindrischen Zellen im Wesentlichen koplanar sind; die Stromschienenanordnung in der Nähe der ersten Endflächen der mehreren zylindrischen Zellen angeordnet ist und eine erste Komponente umfasst, die über mehrere erste Anschlussfahnen elektrisch mit den ersten Anschlüssen verbunden ist, und eine zweite Komponente, die über mehrere zweite Anschlussfahnen elektrisch mit den zweiten Anschlüssen verbunden ist; und mindestens einige der zweiten Anschlussfahnen elektrisch mit dem zweiten Anschluss von mindestens zwei der zylindrischen Zellen verbunden sind. Vorteilhafterweise kann jede Zelle, die an mindestens zwei anderen Zellen anliegt, dazu beitragen, eine Überhitzung einzelner Zellen zu verhindern, da benachbarte Zellen als Wärmehüllen wirken. Außerdem können die Verbindungslaschen des zweiten Anschlusses mit den Schulterbereichen zweier benachbarter zylindrischer Zellen verbunden werden, so dass weniger Verbindungslaschen verwendet werden können.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising a bus bar assembly and a plurality of cylindrical cells, each of the cylindrical cells comprising a first end face, wherein: a first terminal of each of the cylindrical cells in located at a substantially central portion of the first end surface; at least a part of a second terminal of each of the cylindrical cells is arranged in a peripheral portion of the first end surface; each of the cylindrical cells is arranged to circumferentially abut at least two other cylindrical cells, and the cylindrical cells are arranged within the battery module in a common alignment such that the first end faces of all of the cylindrical cells are substantially coplanar; the bus bar assembly is arranged near the first end surfaces of the plurality of cylindrical cells and includes a first component electrically connected to the first terminals via a plurality of first terminal lugs and a second component electrically connected to the second terminals via a plurality of second terminal lugs ; and at least some of the second terminal lugs are electrically connected to the second terminal of at least two of the cylindrical cells. Advantageously, each cell abutting at least two other cells can help prevent individual cells from overheating as adjacent cells act as thermal shrouds. In addition, the connecting tabs of the second terminal can be connected to the shoulder portions of two adjacent cylindrical cells, so that fewer connecting tabs can be used.
In einer Ausführungsform umfasst das erste Bauteil eine erste Gruppe von Fingern und das zweite Bauteil eine zweite Gruppe von Fingern, und wobei sich zumindest einige der ersten Anschlussfahnen von der ersten Gruppe von Fingern und zumindest einige der zweiten Anschlussfahnen von der zweiten Gruppe von Fingern erstrecken.In one embodiment, the first component includes a first group of fingers and the second component includes a second group of fingers, and wherein at least some of the first terminal lugs extend from the first group of fingers and at least some of the second terminal lugs extend from the second group of fingers.
Die ersten Pole können positive Pole und die zweiten Pole können negative Pole sein. Es versteht sich, dass es üblich ist, dass der positive Anschluss einer zylindrischen Zelle auf einer Kappe an einem ersten Ende definiert ist und dass der negative Anschluss auf einem Zellengehäuse definiert ist, das ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende, die gesamte zylindrische Oberfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Ende und einen peripheren oder „Schulter“-Bereich des ersten Endes bedeckt. Dementsprechend kann der negative Anschluss jeder Zelle ein Gehäuse der Zelle umfassen.The first poles can be positive poles and the second poles can be negative poles. It will be understood that it is common for the positive terminal of a cylindrical cell to be defined on a cap at a first end and for the negative terminal to be defined on a cell case having a second end opposite the first end covering the entire cylindrical surface between the first and second ends and a peripheral or "shoulder" area of the first end. Accordingly, the negative terminal of each cell may include a case of the cell.
In einer Ausführungsform sind die zweiten Anschlussfahnen mit den Randbereichen von zwei benachbarten Zellen verbunden.In one embodiment, the second terminal lugs are connected to the edge areas of two adjacent cells.
In einer Ausführungsform sind das erste und das zweite Stromschienenbauteil jeweils aus Aluminium gefertigt.In one embodiment, the first and second busbar components are each made of aluminum.
Optional sind die erste und zweite Anschlussfahne aus Kupfer gefertigt. Die erste und die zweite Anschlussfahne können mit einem oxidationshemmenden Material wie Nickel beschichtet sein.Optionally, the first and second connecting lugs are made of copper. The first and second terminal lugs may be plated with an anti-oxidation material such as nickel.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Batteriemodul wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a vehicle comprising a battery module as described above.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird eine Komponente einer Stromschienenanordnung zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von zylindrischen Zellen in einem Batteriemodul bereitgestellt, wobei jede zylindrische Zelle einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss umfasst, wobei die Komponente umfasst: eine Endschiene und eine erste Gruppe von Fingern, die sich von der Endschiene aus erstrecken, wobei jeder der Finger in der ersten Gruppe eine Vielzahl von Verbindungslaschen umfasst, wobei zumindest einige der Finger verjüngt sind, so dass eine Querschnittsfläche jedes verjüngten Fingers in einem proximalen Abschnitt des Fingers größer ist als ein distaler Abschnitt des Fingers. Dies hat den Vorteil, dass die Stromverteilung im Vergleich zu herkömmlichen Stromschienenbauteilen besser optimiert werden kann.According to a further aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly component for electrically connecting a plurality of cylindrical cells in a battery module, each cylindrical cell having a positive terminal and a negative terminal, the component comprising: an end bar and a first set of fingers extending from the end bar, each of the fingers in the first set including a plurality of connection tabs, at least some of the fingers being tapered such that a cross-sectional area of each tapered finger is greater at a proximal portion of the finger than a distal portion of the finger. This has the advantage that the current distribution can be better optimized compared to conventional busbar components.
In einer Ausführungsform sind zumindest einige der Finger serpentinenförmig. Dies kann vorteilhafterweise dazu beitragen, dass ein Weg mit minimaler Behinderung für etwaige Entlüftungsgase bereitgestellt wird, die von einer fehlerhaft arbeitenden Zelle ausgestoßen werden können.In one embodiment, at least some of the fingers are serpentine in shape. This can advantageously help provide a path with minimal obstruction for any vent gases that may be expelled from a malfunctioning cell.
In einer Ausführungsform sind die Finger aus Aluminium gefertigt. Die Anschlussfahnen können aus Kupfer bestehen und mit einer metallischen Beschichtung versehen sein, um Oxidation zu verhindern. Die metallische Beschichtung kann zum Beispiel eine Nickelbeschichtung sein.In one embodiment, the fingers are made of aluminum. The connecting lugs can be made of copper and have a metallic coating to prevent oxidation. The metallic coating can be a nickel coating, for example.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, ist eine Stromschienenanordnung vorgesehen, die eine Vielzahl von Komponenten wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly comprising a plurality of components as described above.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Vielzahl von Zellen und eine Stromschienenanordnung oder eine oder mehrere Komponenten wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, a battery module is provided that includes a plurality of cells and a bus bar assembly or one or more components as described above.
In einer Ausführungsform umfasst das Batteriemodul ferner ein Gehäuse und einen Zellenträger, der so angeordnet ist, dass er die Zellen innerhalb des Gehäuses positioniert, wobei der Zellenträger aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Optional ist der Zellenträger auch so konfiguriert, dass er die Komponenten der Stromschienenanordnung positioniert. Vorteilhafterweise kann der Zellenträger dazu beitragen, dass immer ein ausreichender Abstand zwischen Komponenten eingehalten wird, die nicht elektrisch miteinander verbunden werden sollen.In one embodiment, the battery module further includes a housing and a cell carrier arranged to position the cells within the housing, the cell carrier being made of an electrically insulating material. Optionally, the cell carrier is also configured to position the components of the bus bar assembly. Advantageously, the cell carrier can contribute to ensuring that a sufficient distance is always maintained between components that are not intended to be electrically connected to one another.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Batteriemodul wie oben beschrieben umfasst. According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a vehicle comprising a battery module as described above.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird eine Stromschienenanordnung zum elektrischen Verbinden einer Vielzahl von zylindrischen Zellen in einem Batteriemodul bereitgestellt, wobei jede zylindrische Zelle einen positiven Anschluss und einen negativen Anschluss umfasst, wobei die Stromschienenanordnung umfasst: eine erste Komponente, die eine positive Endschiene und eine erste Gruppe von Fingern umfasst, die sich von der positiven Endschiene aus erstrecken, wobei jeder der Finger in der ersten Gruppe eine Vielzahl von positiven Anschlussfahnen umfasst; eine zweite Komponente, die eine negative Endschiene und eine zweite Gruppe von Fingern umfasst, die sich von der negativen Endschiene aus erstrecken, wobei jeder der Finger in der zweiten Gruppe eine Vielzahl von negativen Anschlussfahnen umfasst; und eine Zwischenkomponente, die eine dritte Gruppe von Fingern und eine vierte Gruppe von Fingern umfasst, die elektrisch mit der dritten Gruppe von Fingern verbunden sind, wobei jeder der Finger in der dritten Gruppe von Fingern eine Vielzahl von negativen Anschlussfahnen umfasst und jeder der Finger in der vierten Gruppe von Fingern eine Vielzahl von positiven Anschlussfahnen umfasst, wobei die erste Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der dritten Gruppe von Fingern verschachtelt ist und die zweite Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der vierten Gruppe von Fingern verschachtelt ist. Dies hat den Vorteil, dass eine einseitige Stromschienenanordnung mit einer geringeren Höhe als bei herkömmlichen Stromschienenanordnung entsteht.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a bus bar assembly for electrically connecting a plurality of cylindrical cells in a battery module, each cylindrical cell including a positive terminal and a negative terminal, the bus bar assembly comprising: a first A component comprising a positive end rail and a first group of fingers extending from the positive end rail, each of the fingers in the first group comprising a plurality of positive terminal lugs; a second component including a negative end bar and a second group of fingers extending from the negative end bar, each of the fingers in the second group including a plurality of negative terminal lugs; and an intermediate component comprising a third group of fingers and a fourth group of fingers electrically connected to the third group of fingers, each of the fingers in the third group of fingers comprising a plurality of negative terminal lugs and each of the fingers in the fourth group of fingers comprises a plurality of positive terminal lugs, the first group of fingers being arranged to be interleaved with the third group of fingers and the second group of fingers being arranged to be interleaved with the fourth group of fingers is nested. This has the advantage that a one-sided busbar arrangement with a lower height than in conventional busbar arrangements is created.
Optional umfasst die Stromschienenanordnung mindestens ein zusätzliches Zwischenbauteil. In einer Ausführungsform umfasst die zusätzliche Zwischenkomponente eine fünfte Gruppe von Fingern und eine sechste Gruppe von Fingern, die elektrisch mit der fünften Gruppe von Fingern verbunden sind, wobei jeder der Finger in der fünften Gruppe von Fingern eine Vielzahl von negativen Verbindungszungen umfasst und jeder der Finger in der sechsten Gruppe von Fingern eine Vielzahl von positiven Verbindungszungen umfasst, wobei die fünfte Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der vierten Gruppe von Fingern oder der ersten Gruppe von Fingern verschachtelt ist, und wobei die sechste Gruppe von Fingern so angeordnet ist, dass sie mit der dritten Gruppe von Fingern oder der zweiten Gruppe von Fingern verschachtelt ist. Die Zwischenkomponente und die zusätzliche Zwischenkomponente können im Wesentlichen identisch miteinander sein. In einigen Ausführungsformen können mehrere zusätzliche Zwischenkomponenten vorgesehen sein.The busbar arrangement optionally includes at least one additional intermediate component. In one embodiment, the additional intermediate component includes a fifth group of fingers and a sixth group of fingers electrically connected to the fifth group of fingers, each of the fingers in the fifth group of fingers including a plurality of negative connection tabs and each of the fingers in the sixth group of fingers comprises a plurality of positive connection tabs, the fifth group of fingers being arranged to be interleaved with the fourth group of fingers or the first group of fingers and the sixth group of fingers being so arranged that it is nested with the third group of fingers or the second group of fingers. The intermediate component and the additional intermediate component can be substantially identical to each other. In some embodiments, multiple additional intermediate components may be provided.
In einer Ausführungsform ist jede der positiven Anschlussfahnen so angeordnet, dass sie mit einem positiven Anschluss einer entsprechenden zylindrischen Zelle verbunden werden kann. Jede der negativen Anschlussfahnen kann so angeordnet sein, dass sie mit einem negativen Anschluss einer oder mehrerer der zylindrischen Zellen verbunden werden kann.In one embodiment, each of the positive terminal lugs is arranged to be connected to a positive terminal of a corresponding cylindrical cell. Each of the negative terminal lugs can be arranged to mate with a negative terminal of a or more of the cylindrical cells can be connected.
In einer Ausführungsform ist jede der negativen Anschlussfahnen so angeordnet, dass sie mit einem negativen Anschluss von zwei der zylindrischen Zellen verbunden ist.In one embodiment, each of the negative terminal lugs is arranged to connect to a negative terminal of two of the cylindrical cells.
In einer Ausführungsform sind zumindest einige der Finger in der ersten, zweiten, dritten und vierten Gruppe verjüngt, so dass die Querschnittsfläche jedes verjüngten Fingers in einem proximalen Teil des Fingers größer ist als in einem distalen Teil des Fingers. Dies hat den Vorteil, dass die Stromverteilung im Vergleich zu herkömmlichen Stromschienenanordnungen besser optimiert werden kann.In one embodiment, at least some of the fingers in the first, second, third, and fourth groups are tapered such that the cross-sectional area of each tapered finger is greater at a proximal portion of the finger than at a distal portion of the finger. This has the advantage that the current distribution can be better optimized compared to conventional busbar arrangements.
Mindestens einige der Finger der ersten, zweiten, dritten und vierten Gruppe können schlangenförmig sein.At least some of the fingers of the first, second, third and fourth groups can be serpentine.
In einer Ausführungsform sind die Finger der ersten, der zweiten und der dazwischen liegenden Stromschienen zumindest teilweise aus Aluminium gefertigt. Die Finger können im Wesentlichen aus Aluminium oder vollständig aus Aluminium gefertigt sein.In one embodiment, the fingers of the first, second, and intermediate bus bars are at least partially made of aluminum. The fingers can be made essentially of aluminum or made entirely of aluminum.
Wahlweise sind die positiven und negativen Anschlussfahnen zumindest teilweise aus Kupfer gefertigt. Die positiven und negativen Anschlussfahnen können mit einem Material beschichtet sein, das Oxidation verhindert. Beispielsweise können die positiven und negativen Anschlussfahnen mit Nickel beschichtet sein.Optionally, the positive and negative terminal lugs are at least partially made of copper. The positive and negative terminal lugs may be coated with a material that prevents oxidation. For example, the positive and negative terminal lugs can be plated with nickel.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den ein Schutz angestrebt wird, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das eine Stromschienenanordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Vielzahl von zylindrischen Zellen umfasst.According to a further aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a battery module comprising a bus bar assembly according to any one of the preceding claims and a plurality of cylindrical cells.
Das Batteriemodul kann einen Zellenträger umfassen, der so angeordnet ist, dass er die Zellen in einem Gehäuse des Batteriemoduls positioniert, wobei der Zellenträger aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Optional ist der Zellenträger so konfiguriert, dass er eine oder mehrere Komponenten der Stromschienenanordnung positioniert.The battery module may include a cell carrier arranged to position the cells in a housing of the battery module, the cell carrier being made of an electrically insulating material. Optionally, the cell carrier is configured to position one or more components of the bus bar assembly.
In einer Ausführungsform sind auf dem Zellenträger mehrere sich nach oben erstreckende Laschen zur Positionierung der einen oder mehreren Komponenten der Stromschienenanordnung vorgesehen.In one embodiment, a plurality of upwardly extending tabs are provided on the cell carrier for positioning the one or more components of the bus bar assembly.
In einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von zylindrischen Zellen eine erste Gruppe von Zellen und eine zweite Gruppe von Zellen, wobei: der positive Anschluss jeder Zelle in der ersten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der ersten Gruppe von Fingern über einen positiven Verbindungsstreifen verbunden ist; der negative Anschluss jeder Zelle in der ersten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der dritten Gruppe von Fingern über einen negativen Verbindungsstreifen verbunden ist; der negative Anschluss jeder Zelle in der zweiten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der zweiten Gruppe von Fingern über einen negativen Verbindungsstreifen verbunden ist; der positive Anschluss jeder Zelle in der zweiten Gruppe von Zellen elektrisch mit einem Finger in der vierten Gruppe von Fingern über eine positive Verbindungslasche verbunden ist, wodurch die Zellen in der ersten Gruppe von Zellen elektrisch parallel miteinander verbunden sind, die Zellen in der zweiten Gruppe von Zellen elektrisch parallel miteinander verbunden sind und die erste und zweite Gruppe von Zellen elektrisch in Reihe geschaltet sind.In one embodiment, the plurality of cylindrical cells includes a first group of cells and a second group of cells, wherein: the positive terminal of each cell in the first group of cells is electrically connected to a finger in the first group of fingers via a positive connection strap ; the negative terminal of each cell in the first group of cells is electrically connected to a finger in the third group of fingers via a negative connection strap; the negative terminal of each cell in the second group of cells is electrically connected to a finger in the second group of fingers via a negative connection strap; the positive terminal of each cell in the second group of cells is electrically connected to a finger in the fourth group of fingers via a positive connection tab, whereby the cells in the first group of cells are electrically connected in parallel, the cells in the second group of cells are electrically connected in parallel and the first and second groups of cells are electrically connected in series.
In einer Ausführungsform stößt jede der zylindrischen Zellen in Umfangsrichtung an mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei, andere zylindrische Zellen.In one embodiment, each of the cylindrical cells circumferentially abuts at least one, preferably at least two, other cylindrical cells.
Der Minuspol jeder Zelle kann ein Gehäuse der Zelle umfassen.The negative terminal of each cell may include a case of the cell.
In einer Ausführungsform deckt das Gehäuse jeder Zelle einen Umfangsbereich der ersten Endfläche ab, und die negativen Anschlussfahnen sind mit den Umfangsbereichen der ersten Endflächen von zwei benachbarten Zellen verbunden.In one embodiment, the case of each cell covers a peripheral portion of the first end face, and the negative terminal lugs are connected to the peripheral portions of the first end faces of two adjacent cells.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, für den Schutz beantragt wird, wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das ein Batteriemodul wie oben beschrieben umfasst.According to another aspect of the invention for which protection is sought, there is provided a vehicle comprising a battery module as described above.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorangehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargelegt sind, und insbesondere die einzelnen Merkmale davon, unabhängig oder in beliebiger Kombination verwendet werden können. Das heißt, alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer Ausführungsform können in beliebiger Weise und/oder Kombination miteinander kombiniert werden, sofern diese Merkmale nicht unvereinbar sind. Der Anmelder behält sich das Recht vor, jeden ursprünglich eingereichten Anspruch zu ändern oder einen neuen Anspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, einen ursprünglich eingereichten Anspruch so zu ändern, dass er von einem anderen Anspruch abhängt und/oder ein Merkmal eines anderen Anspruchs einbezieht, auch wenn er ursprünglich nicht auf diese Weise beansprucht wurde.It is expressly intended within the scope of this application that the various aspects, embodiments, examples and alternatives presented in the preceding paragraphs, in the claims and/or in the following description and drawings, and in particular the individual features thereof, independently or can be used in any combination. This means that all embodiments and/or features of an embodiment can be combined with one another in any way and/or combination, provided these features are not incompatible. Applicant reserves the right to amend any originally filed claim or to file a new claim accordingly, including the right to amend an originally filed claim to depend on another claim and/or to incorporate a feature of another claim, even if he was not originally so claimed.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
- Die
1A-C zeigen verschiedene Ansichten einer zylindrischen Zelle, die in einem Fahrzeugbatteriemodul verwendet werden kann (Stand der Technik); -
2 zeigt eine Gruppe von zylindrischen Zellen, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mechanisch miteinander verbunden sind; -
3 zeigt eine Explosionszeichnung einer Unterbaugruppe, die eine Stromschienenanordnung und eine Gruppe zylindrischer Zellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst; -
4A zeigt eine Vielzahl von Zellengruppen, die durch eine Vielzahl von Stromschienenanordnungen , wie in3 dargestellt, elektrisch miteinander verbunden sind; -
4B zeigt einen Querschnitt durch die in4A dargestellten Zellgruppen; -
5 zeigt eine Explosionszeichnung eines Batteriemoduls in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zusammenbau eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; -
7 zeigt eine Vielzahl von Zellengruppen, die in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch eine Stromschienenanordnung elektrisch miteinander verbunden sind; -
8 zeigt eine Stromschienenanordnung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
9 zeigt ein Fahrzeug in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- The
1A-C Figure 12 shows various views of a cylindrical cell that can be used in a vehicle battery module (prior art); -
2 Figure 12 shows a group of cylindrical cells mechanically connected together according to an embodiment of the present invention; -
3 Figure 12 shows an exploded view of a subassembly including a bus bar assembly and a group of cylindrical cells according to an embodiment of the present invention; -
4A shows a large number of cell groups, which are connected by a large number of busbar arrangements, as in FIG3 shown are electrically connected together; -
4B shows a cross section through the in4A cell groups shown; -
5 Fig. 12 shows an exploded view of a battery module in an embodiment of the present invention; -
6 12 is a flow chart illustrating a method of assembling a battery module according to an embodiment of the present invention; -
7 Figure 12 shows a plurality of cell groups electrically interconnected by a bus bar assembly in another embodiment of the present invention; -
8th Fig. 12 shows a bus bar assembly in another embodiment of the present invention; and -
9 12 shows a vehicle in an embodiment of the present invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die
Wie dem Fachmann klar sein wird, umfasst die Zelle 100 einen positiven Anschluss 100P, einen negativen Anschluss 100N und eine Entlüftungseinrichtung 100V. Der positive Anschluss wird durch eine Stahlendkappe 106 in einem zentralen Bereich des ersten Endes 104 der Zelle bereitgestellt, und der negative Anschluss wird durch ein zylindrisches Stahlgehäuse 108 bereitgestellt. Das zylindrische Stahlgehäuse 108 bedeckt das zweite Ende 102, die gesamte zylindrische Fläche zwischen dem ersten und dem zweiten Ende sowie einen Randbereich 100S der ersten Endfläche. Der Randbereich der ersten Endfläche kann auch als „Schulterbereich“ 100S der ersten Endfläche 104 bezeichnet werden. Bei handelsüblichen Zellen ist es manchmal der Fall, dass die Endkappe, die den positiven Anschluss 100P auf der ersten Endfläche 104 definiert, über den Schulterbereich der ersten Endfläche hinausragt, obwohl dies bei der in
Wie in
Der in
Die Klebeschicht zwischen den Zellen 100 im Block 200 hat einen relativ hohen elektrischen Widerstand. Daher sind die Zellen 100 im Block 200 zwar mechanisch miteinander verbunden, aber die zylindrischen Oberflächen (die Teil des negativen Pols der Zellen sind) sind wahrscheinlich nicht elektrisch miteinander verbunden. Wenn die Blöcke 200 jedoch zu einem Batteriemodul zusammengebaut werden, werden die Zellen in jedem Block elektrisch parallel geschaltet, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Dementsprechend ist es durchaus zulässig, dass zwischen den zylindrischen Oberflächen einiger oder aller Zellen innerhalb des Blocks 200 elektrische Verbindungen vorhanden sind.The adhesive layer between the
Wie dem Fachmann klar sein wird, kann ein Zellenblock 200 in einer geeigneten Vorrichtung hergestellt werden, die die Zellen 100 während des Auftragens des Klebstoffs und während des Aushärtens des Klebstoffs in den richtigen relativen Positionen halten kann.As will be appreciated by those skilled in the art, a
Die Stromschienenanordnung 304 umfasst eine negative Anschluss-Sammelplatte 308, die so angeordnet ist, dass sie mit den negativen Anschlüssen aller Zellen innerhalb der Zellengruppe 200 elektrisch verbunden ist. Die Verbindung zwischen der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 und den negativen Anschlüssen der Zellen wird durch ein dünnes Metallblech 306 erleichtert. In der gezeigten Ausführungsform besteht die negative Anschluss-Sammelplatte 308 aus Aluminium und das Metallblech 306 aus Kupfer, das mit Nickel beschichtet ist. Auf die elektrischen und mechanischen Verbindungen zwischen den negativen Anschlüssen, dem Metallblech 306 und der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 wird weiter unten näher eingegangen.The
Die Stromschienenanordnung 304 umfasst ferner eine positive Anschluss-Sammelplatte 314, die so angeordnet ist, dass sie elektrisch mit den positiven Anschlüssen aller Zellen innerhalb der Zellengruppe 200 verbunden ist. Die Verbindungen zwischen der positiven Anschluss-Sammelplatte 314 und den positiven Anschlüssen der Zellen werden durch ein weiteres dünnes Metallblech 312 erleichtert. Zwischen der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 und dem dünnen Metallblech 312 befindet sich eine Isolierschicht 310, um sicherzustellen, dass die positiven und negativen Anschluss-Sammelplatten elektrisch voneinander isoliert sind.The
Bevor die Stromschienenanordnung 304 mit der Zellengruppe 200 verbunden wird, wird jedes der dünnen Metallbleche 306, 312 elektrisch und mechanisch mit der jeweiligen Anschluss-Sammelplatte 308, 314 verbunden, indem ein Teil des Metallblechs mit der jeweiligen Anschluss-Sammelplatte verschweißt wird. Obwohl dies mit jedem geeigneten Schweißverfahren erreicht werden kann, ist das Laserschweißen durch die dünnen Metallbleche besonders effektiv. Sobald das Metallblech 306 mit der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 verschweißt ist, wird ein negatives Stromschienenbauteil316 mit einer Vielzahl negativer Laschen 306T gebildet, die sich vom Körper der negativen Anschluss-Sammelplatte 308 weg erstrecken. Wie weiter unten näher erläutert wird, können die negativen Laschen 306T an die negativen Anschlüsse der Zellen in der Zellengruppe 200 geschweißt werden, und die Positionierung der Laschen ist so, dass jede Zelle 100 mit einer entsprechenden Lasche 306T verbunden werden kann, wenn das negative Stromschienenbauteil316 relativ zur Zellengruppe 200 korrekt positioniert ist. Wenn das dünne Metallblech 312 mit der positiven Anschluss-Sammelplatte 314 verschweißt wird, entsteht in ähnlicher Weise ein positives Sammelschienenbauteil 318. Das positive Stromschienenbauteilumfasst eine Vielzahl positiver Laschen 312T, die an die jeweiligen positiven Anschlüsse der Zellen in der Zellengruppe 200 geschweißt werden können, und die Positionierung der Laschen ist so, dass jede Zelle 100 mit einer jeweiligen Lasche 312T verbunden werden kann, wenn das positive Stromschienenbauteil318 relativ zu der Zellengruppe 200 korrekt positioniert ist. Wie aus
Sobald die positiven und negativen Stromschienenbauteile316, 318 durch Verschweißen der Metallbleche mit den jeweiligen Anschluss-Sammelplatten gebildet sind, kann die Stromschienenanordnung 304 durch mechanisches Verbinden der positiven und negativen Stromschienenbauteile gebildet werden, wobei die Isolierschicht 310 zwischen den beiden Stromschienenbauteilen angeordnet wird. Dies kann erreicht werden, indem elektrisch isolierende Befestigungen durch die ausgerichteten Löcher 314H, 312H, 310H, 308H, 306H in den Anschluss-Sammelplatten, den Metallblechen und der Isolierschicht geführt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Isolierschicht 310 integral geformte Befestigungen aufweisen, die so angeordnet sind, dass sie in Durchgangslöchern in den Stromschienenbauteilen liegen und mit diesen zusammenwirken. Diese Befestigungen können dann thermisch verankert oder mit Ultraschall verschweißt werden, sobald die Stromschienenbauteile auf beiden Seiten der Isolierschicht korrekt platziert wurden. Zusätzlich oder alternativ können die beiden Sammelschienenbauteile durch einen geeigneten elektrisch isolierenden Klebstoff an der Isolierschicht 310 befestigt werden.Once the positive and negative
Sobald die Stromschienenanordnung 304 geformt ist, wird sie neben der Zellengruppe 200 so positioniert, dass die positiven und negativen Laschen 306T, 312T mit den positiven und negativen Anschlüssen der Zellen 100 innerhalb der Zellengruppe 200 in Kontakt sind. Die Laschen werden dann durch Laserschweißen elektrisch und mechanisch mit den jeweiligen Anschlüssen verbunden. Es versteht sich, dass auch andere Methoden der elektrischen und mechanischen Verbindung der Laschen mit den Anschlüssen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf andere Schweißtechniken, nützlich sind.Once formed,
Jede der positiven Verbindungslaschen 312T ist neben einem entsprechenden positiven Anschluss einer einzelnen Zelle 100 innerhalb der Zellengruppe 200 angeordnet, und ein ebener Teil der Lasche ist mit dem positiven Anschluss 100P lasergeschweißt. Die negativen Laschen 306T sind jeweils neben den Schulterbereichen 100S der jeweiligen Zellen 100 angeordnet, die Teil des negativen Anschlusses der Zellen sind. Im Gegensatz zu den positiven Laschen 312T sind jedoch mehrere der negativen Laschen 306T neben den Schulterbereichen 100S von zwei benachbarten Zellen 100 innerhalb der Zellengruppe 200 angeordnet. Es ist beispielsweise leicht zu erkennen, dass die Lasche 306TA neben den Schulterbereichen der beiden Zellen 100A, 100B positioniert ist und dass die Lasche 306TA verwendet werden kann, um beide Zellen 100A, 100B elektrisch und mechanisch mit dem negativen Stromschienenbauteil316 zu verbinden. Wie der Fachmann versteht, können mehrere der anderen Laschen 306T auch mit den Schulterbereichen von zwei benachbarten Zellen 100 innerhalb der Zellengruppe 200 verbunden werden.Each of the
Beim Laserschweißen der Laschen 306T, 312T an die jeweiligen Pole ist es wichtig, die bei der Schweißung verwendete Energiemenge zu kontrollieren, um sicherzustellen, dass die internen Komponenten der Zellen nicht durch die während des Schweißvorgangs erzeugte Hitze beschädigt werden. Dementsprechend kann das Laserschweißen eine besonders geeignete Technik sein, da es eine präzise Steuerung der bei jedem Schweißvorgang eingesetzten Energiemenge ermöglicht.When laser welding the
Sobald alle Pole mit den Laschen verschweißt sind, sind alle positiven Pole innerhalb der Zellengruppe 200 elektrisch miteinander verbunden, und alle negativen Pole innerhalb der Zellengruppe 200 sind elektrisch miteinander verbunden. Dementsprechend sind die Zellen 100 innerhalb der Gruppe 200 elektrisch parallel miteinander verbunden. Die Unterbaugruppe 300 kann daher als „Parallelsatz“ oder „P-Satz“ bezeichnet werden. Ein Batteriemodul kann mehrere elektrisch in Reihe oder parallel geschaltete Baugruppen 300 oder eine Kombination aus in Reihe und parallel geschalteten Baugruppen umfassen, die erforderlich sind, um die gewünschte Batteriespannung und Stromkapazität zu erreichen.Once all of the poles are welded to the tabs, all of the positive poles within
In
Die Reihenverbindungen zwischen Baugruppen, die entlang der in
Jede der Baugruppen 300A, C umfasst auch einen zweiten Reihenverbindungsabschnitt 322A, C an einem Ende, das dem jeweiligen ersten Reihenverbindungsabschnitt 320A, C gegenüberliegt. Die zweiten Reihenverbindungsabschnitte 322A, C umfassen einen Abschnitt der negativen Anschluss-Sammelplatten 308A, C, der sich über die Enden der jeweiligen Isolierschicht 310A, C und der positiven Anschluss-Sammelplatte 314A, C hinaus erstreckt. Wenn die beiden Baugruppen 300A, C in der in den
Es versteht sich, dass verschiedene Konfigurationen der ersten und zweiten Reihenverbindungsabschnitte möglich sind und Reihenverbindungen zwischen Baugruppen ermöglichen, die in einer längs gerichteten End-zu-End-Anordnung nebeneinander angeordnet sind, wie in den
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Die in
Im Modul 500 sind die Baugruppen 300 mit den ersten Enden 104 der Zellen nach unten gerichtet, so dass sich die Stromschienenbauteile unterhalb der Zellen befinden. Da an den zweiten Enden 102 der Zellen keine Verbindungen vorhanden sind, können die zweiten Enden durch die Kühlplatte 502 gekühlt werden, ohne dass dazwischen liegende Komponenten die Kühlleistung beeinträchtigen. Zwischen den zweiten Enden 102 der Zellen 100 und der Kühlplatte 502 befindet sich eine Schicht aus thermischem Schnittstellenmaterial 504, um die thermische Verbindung zwischen den Zellen und der Kühlplatte zu verbessern.In the
Ein besonderer Vorteil von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Batteriemodul mit einer sehr großen Gesamtzahl von Zellen aus einer großen Anzahl von im Wesentlichen identischen Baugruppen aufgebaut werden kann, von denen jede einzeln geprüft werden kann, bevor sie in das Batteriemodul eingebaut wird. Ein Verfahren zum Zusammenbau eines solchen Batteriemoduls wird weiter unten unter Bezugnahme auf
Ein besonderer Vorteil der Bereitstellung erster und zweiter paralleler Verbindungsabschnitte 324, 326, die nahe beieinander liegen, aber nicht in elektrischem Kontakt sind, wenn zwei Baugruppen 300 in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung nebeneinander angeordnet sind, besteht darin, dass dadurch bei Bedarf parallele Verbindungen hergestellt werden können, aber auch die Möglichkeit besteht, dass parallele Verbindungen zwischen benachbarten Baugruppen nicht hergestellt werden. Dies führt zu einer Flexibilität bei der Spannungsabgabe, die von einer gegebenen Anordnung von Baugruppen 300 bereitgestellt werden kann. In einigen Ausführungsformen können z. B. vier Baugruppen 300 wie in
Das Verfahren beginnt mit Schritt 602 und geht weiter zu Schritt 604, in dem eine Vielzahl zylindrischer Zellen in einer gemeinsamen Ausrichtung positioniert wird, so dass die ersten Enden der Zellen im Wesentlichen koplanar sind. Benachbarte Zellen innerhalb der Vielzahl von Zellen können aneinander stoßen, oder sie können um einen kleinen Abstand voneinander beabstandet sein, wobei der Abstand bis zu 2 mm betragen kann, aber vorzugsweise 0,5 mm oder weniger, am meisten bevorzugt 0,3 mm oder weniger beträgt. Um eine genaue Positionierung der Zellen an den gewünschten Stellen zu gewährleisten, kann dieser Schritt in einer Schablone durchgeführt werden.The method begins at
Die Zellen werden dann in Schritt 606 mit einem Klebstoff auf den zylindrischen Oberflächen zusammengefügt. Der Klebstoff kann eine Dicke von 0,5 mm oder weniger haben, vorzugsweise 0,3 mm oder weniger. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen der Klebstoff aufgetragen werden kann, bevor die Zellen relativ zueinander positioniert werden.The cells are then assembled at
In Schritt 608 wird dann eine Stromschienenanordnung an die ersten Enden der Zellen angeschlossen. Die Stromschienenanordnung kann eine positive Anschluss-Sammelplatte umfassen, die elektrisch mit den positiven Anschlüssen aller Zellen 100 verbunden werden kann, die in Schritt 606 zusammengefügt wurden, und eine negative Anschluss-Sammelplatte, die elektrisch mit den negativen Anschlüssen aller Zellen 100 verbunden werden kann, die in Schritt 606 zusammengefügt wurden. Auf diese Weise werden alle Zellen, die in Schritt 606 zusammengefügt wurden, elektrisch parallel geschaltet, wodurch eine Unterbaugruppe 300 entsteht. In einigen Ausführungsformen kann die Stromschienenanordnung eine Stromschienenanordnung 304 sein, wie in
Das Verfahren geht dann zu Schritt 610 über, in dem eine elektrisch isolierende Umhüllung um die Unterbaugruppe 300 auf die freiliegenden zylindrischen Oberflächen der äußersten Zellen in der Unterbaugruppe 300 aufgebracht wird.The method then proceeds to step 610 where an electrically insulative coating is applied around
In Schritt 612 wird festgestellt, ob genügend Unterbaugruppen hergestellt wurden, um das Batteriemodul mit der gewünschten Spannung und/oder Kapazität herzustellen. Wenn noch weitere Unterbaugruppen benötigt werden, kehrt das Verfahren zu Schritt 604 zurück. Sobald genügend Unterbaugruppen hergestellt wurden, geht das Verfahren zu Schritt 614 über, in dem die Unterbaugruppen in einem Gehäuse positioniert werden, wobei zumindest einige der Unterbaugruppen in einer längsgerichteten End-zu-End-Anordnung zueinander angeordnet werden. Die Baugruppen werden dann in Schritt 616 elektrisch miteinander verbunden. Im Falle der in Längsrichtung aneinandergereihten Baugruppen werden die elektrischen Verbindungen hergestellt, indem ein erster Reihenverbindungsabschnitt auf einer negativen Anschluss-Sammelplatte einer Baugruppe mit einem zweiten Reihenverbindungsabschnitt auf einer positiven Anschluss-Sammelplatte einer anderen, benachbarten Baugruppe elektrisch verbunden wird, wodurch die Baugruppen elektrisch in Reihe geschaltet werden. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Reihenverbindungsabschnitten können durch Zusammenschweißen der Reihenverbindungsabschnitte hergestellt werden. Wenn eine der Unterbaugruppen in einer quer verlaufenden End-zu-End-Anordnung positioniert werden soll, können parallele Verbindungen zwischen solchen Unterbaugruppen hergestellt werden, indem entsprechende parallele Verbindungsabschnitte an den jeweiligen Stromschienenanordnungen angeschlossen werden. Solche parallelen Verbindungsabschnitte können die negativen Anschluss-Sammelplatten benachbarter Unterbaugruppen miteinander verbinden, oder sie können die positiven Anschluss-Sammelplatten benachbarter Unterbaugruppen miteinander verbinden. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen die Reihenfolge der Schritte 614 und 616 umgekehrt werden kann, so dass die Unterbaugruppen elektrisch miteinander verbunden und dann anschließend im Gehäuse positioniert werden.In
Sobald die erforderlichen elektrischen Verbindungen zwischen den Unterbaugruppen hergestellt sind, wird das Gehäuse in Schritt 617 versiegelt. Es versteht sich, dass in einigen Ausführungsformen das Gehäuse oder ein Teil davon im Wesentlichen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet wird. Die Abdichtung des Gehäuses muss jedoch nicht unbedingt das Eindringen oder Austreten von Gasen und/oder Feuchtigkeit verhindern. Stattdessen kann das Gehäuse als abgedichtet angesehen werden, sobald ein Verschluss vorhanden ist, der ein Entfernen der Unterbaugruppen aus dem Gehäuse verhindert. Das Verfahren endet dann mit Schritt 618.Once the required electrical connections are made between the subassemblies, in
Wie dem Fachmann klar sein wird, können in den verschiedenen Phasen des Verfahrens 600 verschiedene Qualitätskontrollen durchgeführt werden. Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist jedoch, dass die Qualitätskontrollen an den Unterbaugruppen durchgeführt werden können, bevor sie zum Batteriemodul zusammengesetzt werden. Die einzigen elektrischen Verbindungen, die nach dem Einsetzen der Unterbaugruppen in das Modulgehäuse hergestellt werden, sind die Verbindungen zwischen den Stromschienen benachbarter Unterbaugruppen, und diese Verbindungen sind im Allgemeinen zuverlässiger als die Verbindungen zwischen den Zellen und den Stromschienenanordnungen. Dementsprechend tragen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dazu bei, eine Situation zu vermeiden, in der eine defekte Zelle oder Verbindung ein ganzes Modul unbrauchbar machen kann, was entweder eine teure Reparatur oder die Verschrottung des gesamten Batteriemoduls erfordert.As will be appreciated by those skilled in the art, 600 different quality controls may be performed at various stages of the process. A particularly advantageous feature of the present invention, however, is that the quality controls can be carried out on the sub-assemblies before they are assembled into the battery module. The only electrical connections made after the subassemblies are inserted into the module housing are the connections between the bus bars of adjacent subassemblies, and these connections are generally more reliable than the connections between the cells and the bus bar assemblies. Accordingly, embodiments of the present invention help avoid a situation where a defective cell or connection can render an entire module unusable, requiring either expensive repair or scrapping of the entire battery module.
Es versteht sich von selbst, dass die Reihenfolge der in
Wie dem Fachmann klar sein wird, kann es vorkommen, dass eine Fahrzeugplattform einen vordefinierten Platz für ein Batteriemodul bietet und/oder dass Batteriemodule mit im Wesentlichen ähnlicher Geometrie zwischen verschiedenen Fahrzeuglinien verwendet werden können. Dementsprechend ist es besonders vorteilhaft, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Batteriemodulen mit unterschiedlichen Spannungsausgängen und/oder Kapazitäten bei minimaler Änderung des Moduldesigns und ohne Beeinträchtigung der Verpackungsanforderungen für das Modul ermöglichen.As will be appreciated by those skilled in the art, a vehicle platform may provide a predefined location for a battery module and/or battery modules of substantially similar geometry may be used between different vehicle lines. Accordingly, it is particularly advantageous that embodiments of the present invention allow battery modules to be manufactured with different voltage outputs and/or capacities with minimal change in module design and without impacting the packaging requirements for the module.
Die Gruppen 200 von Zellen 100 sind dann von einer isolierenden Umhüllung auf den freiliegenden zylindrischen Oberflächen der äußersten Zellen umgeben, so dass zwei Unterbaugruppen nebeneinander angeordnet werden können, ohne dass elektrische Verbindungen zwischen den negativen Anschlüssen der benachbarten Gruppen hergestellt werden. Dementsprechend unterscheiden sich die Unterbaugruppen 702 von den Unterbaugruppen 300 nur dadurch, dass sie nicht mit einer individuellen Stromschienenanordnung versehen werden, bevor sie zusammengebaut werden. Stattdessen werden die sechs Unterbaugruppen 702 nebeneinander in einem Batteriemodulgehäuse (nicht dargestellt) positioniert, und eine Stromschienenanordnung 704 wird anschließend an die ersten Enden 104 der Zellen 100 geschweißt. Obwohl die Grenzen zwischen den Unterbaugruppen 702A-F in
Die Stromschienenanordnung 704 umfasst ein Stromschienenbauteilmit negativem Ende 706, die eine Endschiene 706E und sieben Finger 706F aufweist, die sich von der negativen Endschiene aus erstrecken. Die Finger 706F können als eine erste Gruppe von Fingern 706F1 bezeichnet werden. Die mittleren fünf Finger 706F folgen alle einem serpentinenförmigen Weg, der dazu beiträgt, den Widerstand gegen die Strömung von Entlüftungsgasen aus einer der Zellen zu verringern, die einem Entlüftungsvorgang unterzogen werden können, da der serpentinenförmige Weg ein Blockieren der Entlüftungsmittel 100V in den ersten Enden 104 der Zellen 100 verhindert.The
Jeder der Finger umfasst eine Vielzahl negativer Anschlussfahnen 712, die die Finger elektrisch mit den negativen Anschlüssen aller Zellen in den Unterbaugruppen 702A und 702B verbinden. Konkret sind die negativen Anschlussfahnen mit den Schulterbereichen 100S der Zellen verbunden. Wie in
Die Stromschienenanordnung704 umfasst ferner ein erstes und ein zweites Zwischenbauteil 708, 710. Die erste Zwischenkomponente 708 umfasst eine zweite Gruppe von Fingern 708F2 und eine dritte Gruppe von Fingern 708F3. Wie aus
Die zweite Zwischenkomponente 710 ähnelt der ersten Zwischenkomponente 708 und umfasst eine vierte Gruppe von Fingern 710F4, die der zweiten Gruppe von Fingern 708F2 ähneln und sich mit der dritten Gruppe von Fingern 708F3 überlappen. Die zweite Zwischenkomponente umfasst auch eine fünfte Gruppe von Fingern 710F5, die der dritten Gruppe von Fingern 708F3 ähneln. Obwohl in
Die Stromschienenanordnung 800 umfasst eine negative Endkomponente 806, erste, zweite und dritte Zwischenkomponenten 808, 810, 812 und eine positive Endkomponente 820. Die Endkomponenten 806, 820 umfassen jeweils eine Endschiene 806E, 820E. Diese Endschienen 806E, 820E können die jeweiligen Pole des zusammengesetzten Batteriemoduls bilden oder mit ihnen verbunden werden. Die in
Es wird deutlich, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Form von Hardware, Software oder einer Kombination aus Hardware und Software realisiert werden können. Jede derartige Software kann in Form eines flüchtigen oder nichtflüchtigen Speichers, wie z. B. einem Speichergerät wie einem ROM, ob löschbar oder wiederbeschreibbar oder nicht, oder in Form eines Speichers, wie z. B. RAM, Speicherchips, Geräte oder integrierte Schaltungen oder auf einem optisch oder magnetisch lesbaren Medium, wie z. B. einer CD, DVD, Magnetplatte oder einem Magnetband, gespeichert werden. Es versteht sich von selbst, dass es sich bei den Speichergeräten und Speichermedien um maschinenlesbare Speicher handelt, die zum Speichern eines Programms oder von Programmen geeignet sind, die bei ihrer Ausführung Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementieren. Dementsprechend stellen Ausführungsformen ein Programm bereit, das einen Code zum Implementieren eines Systems oder Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, sowie einen maschinenlesbaren Speicher, der ein solches Programm speichert. Weiterhin können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung elektronisch über ein beliebiges Medium, wie z. B. ein Kommunikationssignal, das über eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung übertragen wird, übermittelt werden, und die Ausführungsformen umfassen in geeigneter Weise dasselbe.It will be appreciated that embodiments of the present invention may be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software. Any such software may be in the form of volatile or non-volatile memory, e.g. B. a storage device such as a ROM, whether erasable or rewritable or not, or in the form of a memory such. B. RAM, memory chips, devices or integrated circuits or on an optically or magnetically readable medium such. B. a CD, DVD, magnetic disk or magnetic tape are stored. It is to be understood that the storage devices and storage media are machine-readable storage suitable for storing a program or programs which, when executed, implement embodiments of the present invention. Accordingly, embodiments provide a program comprising code for implementing a system or method according to any one of the preceding claims, and a machine-readable memory storing such a program. Furthermore, embodiments of the present invention may be transmitted electronically via any medium, such as B. a communication signal transmitted over a wired or wireless connection can be transmitted and the embodiments suitably comprise the same.
Alle in dieser Beschreibung offengelegten Merkmale (einschließlich aller beigefügten Ansprüche, Zusammenfassungen und Zeichnungen) und/oder alle Schritte eines so offengelegten Verfahrens oder Prozesses können in jeder beliebigen Kombination kombiniert werden, mit Ausnahme von Kombinationen, bei denen sich zumindest einige dieser Merkmale und/oder Schritte gegenseitig ausschließen.Any feature disclosed in this specification (including any appended claims, abstract and drawings) and/or any step of any method or process so disclosed may be combined in any combination, excluding combinato operations where at least some of these features and/or steps are mutually exclusive.
Jedes in dieser Beschreibung (einschließlich der zugehörigen Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offengelegte Merkmal kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die den gleichen, gleichwertigen oder ähnlichen Zweck erfüllen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, ist jedes offengelegte Merkmal daher nur ein Beispiel aus einer allgemeinen Reihe gleichwertiger oder ähnlicher Merkmale.Each feature disclosed in this specification (including the associated claims, abstract and drawings) may be replaced by alternative features serving the same, equivalent or similar purpose, unless expressly stated otherwise. Therefore, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is one example only of a general set of equivalent or similar features.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der vorstehend genannten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung erstreckt sich auf jede neue Ausführungsform oder jede neue Kombination der in dieser Beschreibung (einschließlich der beigefügten Ansprüche, der Zusammenfassung und der Zeichnungen) offenbarten Merkmale oder auf jede neue Ausführungsform oder jede neue Kombination der Schritte eines so offenbarten Verfahrens oder Prozesses. Die Ansprüche sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie nur die vorstehend genannten Ausführungsformen abdecken, sondern auch alle Ausführungsformen, die in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen.The invention is not limited to the details of the above embodiments. The invention extends to any new embodiment or combination of features disclosed in this specification (including the appended claims, abstract and drawings) or to any new embodiment or combination of steps of a method or process so disclosed. The claims should not be construed as covering only the above embodiments, but also all embodiments that fall within the scope of the claims.
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