DE-102012217108-B4 - Verbindungselement zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen und Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbindungselementes

Abstract

Verbindungselement (10) zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen, wobei das Verbindungselement (10) zwei Laschen (20, 30), die jeweils in einem Befestigungsbereich (21, 31) an einer Batteriezelle oder einem Batteriemodul befestigbar sind, und einen zwischen den zwei Laschen (30, 30) angeordneten flexiblen Bereich (40) umfasst, der ein wellenförmiges Profil aufweist und sich in der Längsrichtung des Verbindungselementes (10) erstreckt, wobei der flexible Bereich (40) des Verbindungselementes (10) eine gegenüber der Materialdicke der Laschen (20, 30) geringere Materialdicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Bereich (40) breiter als die Laschen (20, 30) ausgebildet ist, sodass ein durch das Verbindungselement (10) fließender Strom in dem flexiblen Bereich (40) und in den Laschen (20, 30) jeweils die gleiche Stromdichte hat.

Inventors

• Eduard Reimer
• Silvia Baeck-Egli

Assignees

• ROBERT BOSCH GMBH
• SAMSUNG SDI CO., LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20120924

Claims (9)

1. Verbindungselement (10) zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen, wobei das Verbindungselement (10) zwei Laschen (20, 30), die jeweils in einem Befestigungsbereich (21, 31) an einer Batteriezelle oder einem Batteriemodul befestigbar sind, und einen zwischen den zwei Laschen (30, 30) angeordneten flexiblen Bereich (40) umfasst, der ein wellenförmiges Profil aufweist und sich in der Längsrichtung des Verbindungselementes (10) erstreckt, wobei der flexible Bereich (40) des Verbindungselementes (10) eine gegenüber der Materialdicke der Laschen (20, 30) geringere Materialdicke aufweist, dadurch gekennzeichnet , dass der flexible Bereich (40) breiter als die Laschen (20, 30) ausgebildet ist, sodass ein durch das Verbindungselement (10) fließender Strom in dem flexiblen Bereich (40) und in den Laschen (20, 30) jeweils die gleiche Stromdichte hat.
2. Verbindungselement (10) nach Anspruch 1 , wobei der flexible Bereich (40) des Verbindungselementes (10) als Doppelwelle ausgebildet ist.
3. Verbindungselement (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (10) mit einem derartigen Querschnittverlauf vorgesehen ist, dass die Stromdichte eines durch das Verbindungselement (10) fließenden Stromes einen vorbestimmten Verlauf annimmt.
4. Verbindungselement (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teilbereich (41, 42) des flexiblen Bereichs (40) aus einem derartigen Material ausgebildet ist und eine derartige Materialdicke aufweist, dass der kleinste erreichbare Biegeradius oder der Biegeradius des Teilbereichs (41, 42) des flexiblen Bereichs (40) einen ersten vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet und/oder der flexible Bereich (40) in zumindest einem Teilbereich (41, 42) derartig gebogen ist, dass der Biegeradius des Teilbereichs (40) einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
5. Verbindungselement (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (10) aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus einem Blech oder einer Aluminium- und/oder Kupferlegierung, gebildet ist und/oder das Verbindungselement (10) zumindest in dem flexiblen Bereich (40) aus einem derartigen Material gebildet ist, dass der flexible Bereich (40) mittels spanabhebenden oder spanlosen ein- oder beidseitigen Materialabtragens umformbar ist.
6. Verfahren zum Herstellen eines Verbindungselementes (10) zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen, wobei das Verbindungselement (10) zwei Laschen (20, 30), die jeweils in einem Befestigungsbereich (21, 31) an einer Batteriezelle oder einem Batteriemodul befestigbar sind, und einen zwischen den zwei Laschen (20, 30) angeordneten flexiblen Bereich (40) umfasst, der ein wellenförmiges Profil aufweist und sich in der Längsrichtung des Verbindungselementes (10) erstreckt, wobei ein Verbindungselement (10) mit einem flexiblen Bereich (40) mit einer gegenüber der Materialdicke der Laschen (20, 30) geringeren Materialdicke vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet , dass der flexible Bereich (40) breiter als die Laschen (20, 30) ausgebildet wird, sodass ein durch das Verbindungselement (10) fließender Strom in dem flexiblen Bereich (40) und in den Laschen (20, 30) jeweils die gleiche Stromdichte hat, wobei die geringere Materialdicke des flexiblen Bereichs (40) mittels spanabhebenden oder spanlosen ein- oder beidseitigen Materialabtragens erreicht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , wobei die Dicke des flexiblen Bereichs (40) mittels des Materialabtragens derartig verringert wird, dass der flexible Bereich (40) überall eine vorbestimmte Biegsamkeit aufweist.
8. Batterie mit mehreren Batteriezellen und/oder mehreren Batteriemodulen, die jeweils mindestens eine Batteriezelle umfassen, dadurch gekennzeichnet , dass mindestens zwei Batteriezellen und/oder mindestens zwei Batteriemodule mittels eines Verbindungselementes (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 elektrisch miteinander verbunden sind.
9. Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Batterie nach Anspruch 8 , wobei die Batterie mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen, wobei das Verbindungselement zwei Laschen, die jeweils in einem Befestigungsbereich an einer Batteriezelle oder einem Batteriemodul befestigbar sind, und einen zwischen den zwei Laschen angeordneten flexiblen Bereich umfasst, der ein wellenförmiges Profil aufweist und sich in der Längsrichtung des Verbindungselementes erstreckt. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verbindungselements zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und/oder mehreren Batteriemodulen, die jeweils mindestens eine Batteriezelle umfassen, wobei mindestens zwei Batteriezellen und/oder mindestens zwei Batteriemodule mittels eines Verbindungselementes miteinander verbunden sind. Stand der Technik Um das Spannungsniveau oder die Stromstärke von Lithium-lonen-Akkumulatoren beziehungsweise wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien zu erhöhen, werden einzelne Akkumulatorzellen beziehungsweise Batteriezellen in Reihe oder parallel miteinander zu Batteriemodulen verbunden. Diese Batteriemodule können dann wiederum untereinander verbunden werden. Die Verbindung wird typischerweise mit Hilfe von Zell- beziehungsweise Modulverbindern, die im Folgenden als Verbinder oder Verbindungselemente bezeichnet werden, bewerkstelligt. In der 1 ist ein solcher, aus dem Stand der Technik bekannter Verbinder 10 dargestellt. Dabei kann der Verbinder 10 jeweils als Doppellasche mit einem in Form einer Doppelwelle ausgebildeten flexiblen Bereich 40 ausgeführt sein. Die Doppellasche umfasst eine erste Lasche 20 und eine zweite Lasche 30, und der flexible Bereich 40 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Verbinders 10 zwischen der ersten Lasche 20 und der zweiten Lasche 30. Die Laschen 20, 30 werden auf den Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen jeweils in einem Befestigungsbereich 21, 31 mittels einer Schnittstelle (nicht dargestellt) beispielsweise durch Schauben oder durch Schweißen befestigt. Die Länge l der Laschen ist abhängig von der Einbauposition. Der Querschnitt des Verbinders 10 ist gewöhnlich in der Regel über seine gesamte Länge, die sich in der 1 entlang der x-Richtung erstreckt, gleich. Die Breite des Verbinders 10 erstreckt sich in der 1 entlang der y-Richtung. Der Vollständigkeit halber wird in der 1 auch die z-Richtung eingezeichnet. Ferner ist aus dem Dokument DE 10 2010 043 885 A1 ein Akkupack bekannt, dessen Zellen mittels mehrerer Zellverbindungsflachleiter verbunden sind. Die Zellverbindungsflachleiter werden vorzugsweise in Form eines Stanzgitters aus einem Nickelblech oder einem Metall- oder Legierungsblech mit Nickelüberzug, beispielsweise einem Stahlblech mit Nickelüberzug, realisiert. Die Zellenverbindungsflachleiter sind flach beziehungsweise eben ausgeführt und werden an den Zellen entsprechend ebenmäßig angeordnet. Der herkömmliche Akkupack umfasst auch mehrere Zuleitungsflachleiter. Diese sind vorzugsweise als flexible Leiterplatten ausgebildet. Die Zuleitungsflachleiter sind ferner an ihrem Kontaktabschnitt durch Schraub- oder Schweißverbindungen mit den Zellterminals verbunden und dienen als Senseleitungen. Dabei können die Zuleitungsflachleiter dicker als die Zellverbindungsflachleiter sein, beispielsweise um mindestens den Faktor 2 bis 3, und ermöglichen, dass der Strom des Akkupacks ohne wesentliche Verluste geleitet werden kann. Nachteilig dabei ist, dass die Zuleitungsflachleiter infolge ihrer großen Blechdicke, die aber eine hohe Leitfähigkeit garantiert, eine nur geringe Flexibilität aufweisen und dadurch die mechanischen Zellenverschiebungen nur begrenzt ausgleichen können. Dadurch ist auch die mechanische Belastbarkeit des Akkupacks bei von außen wirkenden mechanischen Belastungen begrenzt. Stand der Technik hierzu sind bspw. die Druckschriften DE 20 2010 012 555 U1 sowie DE 10 2010 031 380 A1. Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird ein Verbindungselement zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen bereitgestellt. Das Verbindungselement umfasst zwei Laschen, die jeweils in einem Befestigungsbereich an einer Batteriezelle oder einem Batteriemodul befestigbar sind, und einen zwischen den zwei Laschen angeordneten flexiblen Bereich, der ein wellenförmiges Profil aufweist und sich in der Längsrichtung des Verbindungselementes erstreckt. Dabei weist der flexible Bereich des Verbindungselementes eine gegenüber der Materialdicke der Laschen geringere beziehungsweise dünnere Materialdicke auf. Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines Verbindungselementes zum elektrischen Verbinden von zwei Batteriezellen oder Batteriemodulen bereitgestellt. Dabei umfasst das Verbindungselement zwei Laschen, die jeweils in einem Befestigungsbereich an einer Batteriezelle oder einem Batteriemodul befestigbar sind, und