DE-102025116062-A1 - Vorrichtung zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen, elektrischer Energiespeicher und Verfahren zur elektrischen Verschaltung

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen (2) eines elektrischen Energiespeichers. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Zellverbindereinheit (3) mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Zellverbindern (7) auf, wobei der jeweilige Zellverbinder (7) ausgebildet ist, zumindest zwei benachbart angeordnete Einzelzellen (2) elektrisch miteinander zu verschalten. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher und ein Verfahren zur elektrischen Verschaltung.

Inventors

• Dirk Steffens
• Robin Böld
• Kai Steiner
• Michael Stocker
• Mathias Jung

Assignees

• Mercedes-Benz Group AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20250425

Claims (9)

1. Vorrichtung zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen (2) eines elektrischen Energiespeichers, gekennzeichnet durch eine Zellverbindereinheit (3) mit einer Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Zellverbindern (7), wobei jeder Zellverbinder (7) ausgebildet ist, zumindest zwei benachbart angeordnete Einzelzellen (2) elektrisch miteinander zu verschalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der jeweilige Zellverbinder (7) einen ringförmigen Abschnitt (7.1) zur Anordnung auf einem Zelldeckel (5) einer als Rundzelle ausgebildeten Einzelzelle (2) aufweist, wobei der Zelldeckel (5) einen elektrischen Polkontakt (P1) der Einzelzelle (2) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass an dem jeweiligen ringförmigen Abschnitt (7.1) eine Kontaktierlasche (7.2) zur elektrischen Kontaktierung eines elektrisch isoliert aus dem Zelldeckel (5) herausgeführten weiteren elektrischen Polkontaktes (P2) einer benachbart angeordneten Einzelzelle (2) angeordnet und/oder ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine Unterseite des Verbindungsbereiches (7.3) zwischen ringförmigem Abschnitt (7.1) und Kontaktierlasche (7.2) eine elektrisch isolierende Beschichtung und/oder Umformung zur Beabstandung aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Zellverbinder (7) zur Ausbildung der Zellverbindereinheit (3) und zur elektrischen Verschaltung mittels an den Kontaktierlaschen (7.2) angeordneten und/oder ausgebildeten Verbindungsstegen (3.1) miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Verbindungsstege (3.1) eine vorgegebene Länge aufweisen.
7. Elektrischer Energiespeicher mit einer Mehrzahl mittels der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche elektrisch verschalteten Einzelzellen (2), wobei der jeweilige ringförmige Abschnitt (7.1) mit dem mittels des Zelldeckels (5) gebildeten elektrischen Polkontaktes (P1) einer Einzelzelle (2) und die Kontaktierlasche (7.2) mit dem weiteren elektrischen Polkontakt (P2) einer benachbarten Einzelzelle (2) verschweißt ist, wobei die Kontaktierlasche (7.2) mittels des Verbindungssteges (3.1) mit einer Kontaktierlasche (7.2) eines benachbart angeordneten Zellverbinders (7) zur elektrischen Parallelverschaltung mit einem elektrischen Polkontakt (P1) einer weiteren benachbarten Einzelzelle (2) verbunden ist.
8. Verfahren zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen (2) eines elektrischen Energiespeichers mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass - die Zellverbinder (7) der Zellverbindereinheit (3) mit ihrem jeweiligen ringförmigen Abschnitt (7.1) auf einem mittels des Zelldeckels (5) gebildeten elektrischen Polkontakt (P1) und die jeweilige Kontaktierlasche (7.2) auf dem weiteren elektrischen Polkontakt (P2) der benachbarten Einzelzelle (2) angeordnet werden, wobei - der ringförmige Abschnitt (7.1) mit dem Zelldeckel (5) einer Einzelzelle (2) und die jeweilige Kontaktierlasche (7.2) mit dem weiteren elektrischen Polkontakt (P2) der benachbarten Einzelzelle (2) stoffschlüssig verbunden werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet , dass - der jeweilige ringförmige Abschnitt (7.1) mit dem jeweiligen Zelldeckel (5) abschnittsweise oder umlaufend verschweißt wird und - die jeweilige Kontaktierlasche (7.2) mit dem weiteren elektrischen Polkontakt (P2) der benachbarten Einzelzelle (2) abschnittsweise oder umlaufend verschweißt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen eines elektrischen Energiespeichers. Aus der US 10,249,857 B2 ist ein Verfahren zum Verbinden einer Stromschiene mit einer elektrischen Kontaktlasche einer Batteriezelle bekannt. Weiterhin betrifft die Erfindung einen elektrischen Energiespeicher und ein Verfahren zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen eines elektrischen Energiespeichers, einen elektrischen Energiespeicher und ein Verfahren zur elektrischen Verschaltung anzugeben. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, durch einen elektrischen Energiespeicher, welcher die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale aufweist und durch ein Verfahren, welches die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Vorrichtung zur elektrischen Verschaltung von Einzelzellen eines elektrischen Energiespeichers weist erfindungsgemäß eine Zellverbindereinheit mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Zellverbindern auf, wobei der jeweilige Zellverbinder ausgebildet ist, zumindest zwei benachbart angeordnete Einzelzellen elektrisch miteinander zu verschalten. Eine solche die Zellverbindereinheit aufweisende Vorrichtung ermöglicht ein elektrisches Verschalten von Einzelzellen einer im Vergleich geringen Taktzeit, wobei lediglich ein einmaliges Aufsetzen der Zellverbindereinheit auf die zu verschaltenden Einzelzellen erforderlich ist. Zudem kann dadurch, dass die Zellverbinder miteinander verbunden sind und die Zellverbindereinheit bilden, eine Bauteilanzahl zur elektrischen Verschaltung und somit eine Bauteilanzahl eines elektrischen Energiespeichers sowie eine Handhabung zur elektrischen Verschaltung erheblich verringert werden. Eine solche Zellverbindereinheit ist vergleichsweise flexibel gegenüber einer elektrischen Verschaltung ausführbar, wobei mittels der Zellverbindereinheit eine Anzahl von Einzelzellen elektrisch parallel und eine weitere Anzahl elektrisch seriell verschaltet werden kann, so dass ein Einsatz einer solchen Zellverbindereinheit für unterschiedliche Fahrzeuge mit elektrischem Energiespeicher als Traktionsbatterie geeignet ist. In einer Ausführung weist der jeweilige Zellverbinder einen ringförmigen Abschnitt zur Anordnung auf einem Zelldeckel einer als Rundzelle ausgebildeten Einzelzelle auf, wobei der Zelldeckel einen elektrischen Polkontakt der Einzelzelle bildet. Dabei erfolgt eine elektrische Verbindung zwischen Zellverbinder und elektrischem Polkontakt über den gesamten ringförmigen Abschnitt des Zellverbinders, so dass ein elektrischer Stromfluss zwischen dem mittels des Zelldeckels gebildeten elektrischen Pol und dem Zellverbinder optimiert ist. In einer Ausführung ist an dem jeweiligen ringförmigen Abschnitt eine Kontaktierlasche zur elektrischen Kontaktierung eines elektrisch isoliert aus dem Zelldeckel herausgeführten weiteren elektrischen Polkontaktes einer benachbart angeordneten Einzelzelle angeordnet und/oder ausgebildet. Somit erfolgt die elektrische Kontaktierung zwischen den benachbart angeordneten Einzelzellen bei Auflegen der Zellverbindereinheit auf die Einzelzellen, ohne dass ein weiterer Montageschritt erforderlich ist. In einer weiteren Ausführung weist zumindest eine Unterseite des Verbindungsbereiches zwischen ringförmigem Abschnitt und Kontaktierlasche eine elektrisch isolierende Beschichtung und/oder Umformung zur Beabstandung auf. Mittels der Beschichtung kann ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktierlasche und dem Zelldeckel der benachbarten Einzelzellen weitestgehend vermieden werden, so dass ein elektrisches Kurzschlussrisiko erheblich verringert werden kann. Alternativ kann ein elektrischer Kurzschluss durch eine Umformung eines oben liegenden Zellverbinderabschnittes vermieden werden. In einer Ausführung sind die Zellverbinder zur Ausbildung der Zellverbindereinheit und zur elektrischen Verschaltung mittels an den Kontaktierlaschen angeordneten und/oder ausgebildeten Verbindungsstegen miteinander verbunden. Dadurch, dass die Zellverbinder mittels eines Verbindungssteges mit einem jeweiligen benachbarten Zellverbinder verbunden sind, ist eine kompakte Zellverbindereinheit gebildet. Insbesondere ist mittels der Zellverbindereinheit eine Reihe von Einzelzellen elektrisch parallel miteinander verschaltet und eine jeweilige Einzelzelle einer benachbart angeordneten Reihe ist elektrisch seriell mit jeweils einer der elektrisch parallel verschalteten Einzelzellen verbunden. In einer möglichen Ausführung weisen die Verbindungsstege eine vorgegebene Länge auf, so dass ein Abstand zwischen den Einzelzellen einstellbar ist, welcher beispielsweise zur Anordnung von Temperierelementen und/oder zum Befüllen mit Vergussmasse genutzt werden kann. Auch sind elektrisch leitf