ZELLEN

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Verbinden von Polen von Batteriezellen, eine Batterie und jeweilige Verfahren zur Herstellung des Verbindungselements und der Batterie.

Herköm m liehe Verbindungselemente zum elektrischen Verbinden von Polen von Batteriezellen werden beispielsweise unter Verwendung eines Tiefziehverfahrens hergestellt. Dabei werden die Verbindungselemente, welche auch als Zellkontaktierungen bezeichnet werden, beispielsweise hergestellt, indem zunächst ein Blech derart tiefgezogen wird, dass es eine Querschnittsform aufweist, die Ω-förmig ist, und dann aus dem tiefgezogenen Wellen profil- Blech bü gel Abschnitte entsprechend der Größe des gewünschten Verbindungselements ausgeschnitten werden.

Beim Tiefziehen wird ein Blech durch Zug- oder Druckkräfte, welche von Pressen im Zusammenspiel mit einer Pressform aufgebracht werden, umgeformt. Durch einen solchen Pressvorgang entstehen Spannungen im Werkstück, die manchmal gewünscht, oft auch unerwünscht sein können. Um diese Spannungen zu minimieren oder gar ein Reißen des zur Herstellung des Werkstücks verwendeten Werkstoffes zu verhindern, kann die Ausbildung eines Werkstücks auf unterschiedliche Tiefziehschritte aufgeteilt werden. Dies führt zu einem erhöhten Aufwand in der Herstellung solcher Werkstücke, da erstens mehrere

Schritte notwendig sein können und die Werkstücke zweitens unter Umständen unter Verwendung mehrerer unterschiedlicher Werkzeuge hergestellt werden m üssen, wodurch erhöhte Werkzeugkosten entstehen können. Des Weiteren ist meist eine Nachbearbeitung, wie etwa ein formgerechtes Zuschneiden des tiefgezogenen Bleches erforderlich, um das Verbindungselement fertigzustellen. Erhöhte Werkzeugkosten fallen bei einer Serienfertigung eventuell weniger ins Gewicht, da sie lediglich einmalig aufgebracht werden müssen. Bei geringen Stückzahlen hingegen, wie z.B. bei Prototypen üblich, können die erhöhten Werkzeugkosten stark ins Gewicht fallen und som it die Herstellungskosten erheblich erhöhen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements zum Verbinden von Polen von Batteriezellen, ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie, ein Verbindungselement zum Verbinden von Polen von Batteriezellen, und eine Batterie bereitzustellen, m it denen die Werkzeugkosten für die Herstellung verringert werden können.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements gemäß Patentanspruch 1 , ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie gemäß Patentanspruch 10, ein Verbindungselement gemäß Patentanspruch 11 , und eine Batterie gemäß Patentanspruch 14 gelöst.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements, welches einen ersten Kontaktabschnitt, der dazu eingerichtet ist m it einem ersten Pol einer ersten Batteriezelle verbunden zu werden, einen zweiten Kontaktabschnitt, der dazu eingerichtet ist m it einem zweiten Pol einer zweiten Batteriezelle verbunden zu werden, und einen Verbindungsabschnitt aufweist, der den ersten Kontaktabschnitt und den zweiten Kontaktabschnitt verbindet, umfasst ein Bereitstellen eines Presslings aus einem Metallmaterial, ein Bereitstellen einer Matrize, welche eine Öffnung aufweist, wobei eine Form zum indest eines Teils der Öffnung in Abhängigkeit von einer Querschnittsform des herzustellenden Verbindungselements gewählt ist, ein Drücken eines Teils des Presslings ent- lang einer Pressrichtung durch die Öffnung der Matrize, um ein Strangpressprofil zu erhalten, welches eine Längsrichtung aufweist, die durch die Pressrichtung bestim mt ist, und ein Bearbeiten des Strangpressprofils, um das Verbindungselement herzustellen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein Verbindungselement mit zum indest einem ersten Kontaktabschnitt, der dazu eingerichtet ist mit einem ersten Pol einer ersten Batteriezelle verbunden zu werden, und zum indest einem zweiten Kontaktabschnitt, der dazu eingerichtet ist, mit einem zweiten Pol einer zweiten Batteriezelle verbunden zu werden hergestellt. Dabei ist der erste Pol ein Pol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Pluspol und einem Minuspol, und der zweite Pol der andere Pol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Pluspol und dem Minuspol.

Mittels eines Verbindungselements kann somit eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen jeweiligen Polen von zum indest zwei Batteriezellen, insbesondere Hoch volt bat teriezellen, hergestellt werden.

Jedoch kann durch das Verfahren auch ein Verbindungselement mit mehreren ersten Kontaktabschnitten und mehreren zweiten Kontaktabschnitten ausgebildet werden. I n diesem Fall können beispielsweise mehrere erste Pole von mehreren ersten Batteriezellen mittels der ersten Kontaktabschnitte parallel geschaltet werden, und mehrere zweite Pole von mehreren zweiten Batteriezellen mittels der zweiten Kontaktabschnitte parallel geschaltet werden, wobei die parallel geschalteten ersten Pole in Reihe mit den parallel geschalteten zweiten Pole in Reihe geschaltet sind.

Gemäß des Verfahrens wird eine Form zumindest eines Teils einer Öffnung einer Matrize, durch welche zum indest ein Teil eines Presslings entlang einer Pressrichtung gepresst wird, um ein Strangpressprofil zu erhalten, in Abhängigkeit von einer Querschnittsform des herzustellenden Verbindungselements gewählt, und das Strangpressprofil wird weiter bearbeitet, um das Verbindungselement herzustellen.

Dabei entspricht eine Querschnittsform des erhaltenen Strangpressprofils der Form bzw. dem Querschnitt der Öffnung der Matrize, und eine Längsrichtung des Strangpressprofils entspricht der Pressrichtung.

Bei dem Schritt des Drückens eines Teils des Presslings durch die Öffnung der Matrize wird dieser bevorzugt auf eine von dem Material des Presslings abhängige Umformtemperatur erwärmt.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Form des zum indest einen Teils der Öffnung der Matrize einem Querschnitt des letztendlich durch das Verfahren gebildeten Verbindungselements entsprechen.

Bei einer anderen Ausführungsform kann auch die Form der gesamten Öffnung der Matrize dem Querschnitt des letztendlich durch das Verfahren hergestellten Verbindungselements entsprechen.

Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen kann vollständig auf einen Schritt eines Tiefziehens bei der Herstellung des Verbindungselements verzichtet werden. Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Wechsel der Technologie zur Herstellung der Zellkontaktierungen bzw. Verbindungselemente auf Strangpressprofile bewirkt werden.

Daher kann die Anzahl der zur Herstellung des Verbindungselements erforderlichen Werkzeuge und som it auch die entsprechenden Werkzeugkosten verringert werden. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Fertigung relativ geringer Lose bzw. Stückzahlen, wie sie beispielsweise bei Prototypen üblich sind.

Weitere Vorteile des Strangpressens sind insbesondere die Möglichkeit, Strangpressprofile auch in kom plizierten Formen und aus schwer um form baren Werkstoffen herzustellen, sowie der hohe, in einem Verfahrensschritt erreichbare Umformgrad. Außerdem eignen sich zum Strangpressen prinzipiell alle Metalle, so dass auf einfache Weise Verbindungselemente aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden können, die jeweils die gleiche Querschnittsform aufweisen.

Bei einer weiteren anderen Ausführungsform kann die Querschnittsform des Strangpressprofils, welche durch den Schritt des Strangpressens erhalten wird, weiter verändert werden, beispielsweise durch Biegen, einen an das Strangpressen anschließenden Tiefziehschritt, oder Ähnliches, um die endgültige Querschnittsform des durch das Verfahren hergestellten Verbindungselements zu erhalten. Dabei kann die Querschnittsform des Strangpressprofils bereits im Wesentlichen der Querschnittsform des Strangpressprofils entsprechen. Somit sind, selbst wenn die Querschnittsform des Strangpressprofils noch weiter verändert wird, lediglich geringfügige weitere Umform ungen der Querschnittsform des Strangpressprofils erforderlich, um die Querschnittsform des Verbindungselements zu erhalten. Daher können auch in diesem Fall die erforderlichen Werkzeugkosten verringert werden.

Bevorzugt wird durch die Form zum indest eines Teils der Öffnung eine Querschnittsform des Verbindungsabschnitts und von zum indest Teilen jeweiliger Querschnittsformen des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts bestimmt bzw. festgelegt. Mit anderen Worten entspricht die Form bzw. die Querschnittsform zum indest eines Teils der Öffnung einer Querschnittsform des Verbindungsabschnitts und von zum indest Teilen jeweiliger Querschnittsformen des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts, wobei die jeweiligen Teile bevorzugt an den Verbindungsabschnitt anschließen. Dabei kann bei entsprechender Wahl der Form der Öffnung ein Verbindungselement hergestellt werden, welches einen gekrüm mten Verbindungsabschnitt aufweist. Auf diese Weise kann insbesondere die Querschnittsform eines Abschnitts des Verbindungselements, die bisher durch Tiefziehen bewirkt wurde, durch das Strangpressen erzielt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Matrize ein Bereitstellen einer Matrize mit einer Öffnung, welche einen ersten und einen zweiten geradlinigen Abschnitt, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einen gekrümmten Abschnitt aufweist, der den ersten und den zweiten geradlinigen Abschnitt verbindet. I n diesem Fall kann beispielsweise ein Verbindungselement hergestellt werden, welches einen Ω-förmigen Querschnitt aufweist.

Das Bearbeiten des Strangpressprofils kann ein Ablängen des Strangpressprofils umfassen, wobei das Ablängen ein Durchtrennen des Strangpressprofils quer zu der Längsrichtung des Strangpressprofils umfasst, um ein Halbzeug des herzustellenden Verbindungselements o- der das Verbindungselement zu bilden. Dabei kann das Durchtrennen beispielsweise durch Abschneiden oder Absägen erfolgen.

Ein Ablängen bzw. ein Durchtrennen des Strangpressprofils quer zu der Längsrichtung des Strangpressprofils wird üblicherweise durchgeführt, um ein Verbindungselement mit geradlinigen Stirnseiten zu erhalten. Dabei kann, falls die Querschnittsform des Strangpressprofils bereits der Querschnittsform des Verbindungselements entspricht, das Verbindungselement bereits durch das Ablängen hergestellt werden.

Des Weiteren kann das Ablängen ein mehrmaliges Durchtrennen des Strangpressprofils quer zu der Längsrichtung in einem mit Bezug auf die Längsrichtung vorgegebenen Abstand umfassen, um mehrere Halbzeuge des herzustellenden Verbindungselements oder mehrere Verbindungselemente zu bilden. Dabei kann der vorgegebene Abstand derart gewählt werden, dass er einer Breite des Verbindungselements entspricht, wobei die Breitenrichtung des Verbindungselements der Längsrichtung des Strangpressprofils entspricht. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bereitstellen der Matrize ein Bereitstellen einer Matrize mit einer Öffnung, welche mehrere beabstandet voneinander angeordnete und bevorzugt geradlinige Abschnitte, und mehrere gekrüm mte Abschnitte aufweist, die jeweils zwei benachbarte Abschnitte verbinden.

Auf diese Weise kann ein Verbindungselement mit mehreren ersten Kontaktabschnitten, mehreren zweiten Kontaktabschnitten, und mehreren Verbindungsabschnitten hergestellt werden, wobei die ersten Kontaktabschnitte beabstandet nebeneinander angeordnet sind und benachbarte der ersten Kontaktabschnitte mit einem jeweiligen Verbindungabschnitt verbunden sind, die zweiten Kontaktabschnitte beabstandet nebeneinander und beabstandet neben den ersten Kontaktabschnitten angeordnet sind, und benachbarte der zweiten Kontaktabschnitte mit einem jeweiligen Verbindungabschnitt verbunden sind, und ein erster Kontaktabschnitt und ein zweiter Kontaktabschnitt, die benachbart zueinander angeordnet sind, mit einem der mehreren Verbindungsabschnitte verbunden sind.

Ein derartig hergestelltes Verbindungselement ermöglicht die gleichzeitige Kontaktierung von mehr als zwei Batteriezellen, wodurch beispielsweise eine gleichzeitige Reihen- und Parallelschaltung von mehreren Batteriezellen mittels eines einzelnen Verbindungselements realisiert werden kann.

Weiterhin kann das Bearbeiten des Strangpressprofils ein Stückeln des Strangpressprofils oder des Halbzeugs umfassen, wobei das Stückeln ein Durchtrennen des Strangpressprofils oder des Halbzeugs entlang der Längsrichtung umfasst, um mehrere weitere Halbzeuge des herzustellenden Verbindungselements oder mehrere Verbindungselemente zu bilden. I nsbesondere kann das Strangpressprofil sowohl abgelängt und danach gestückelt werden als auch zunächst gestückelt und danach abgelängt werden, um eine Vielzahl von weiteren Halbzeugen, die noch weiter bearbeitet werden, oder eine Vielzahl von bereits fertiggestellten Verbindungselementen zu erhalten.

Die Schritte des Ablängens und des Stückeins kann auch Durchtrennungen umfassen, aus denen nicht direkt zwei oder mehrere Verbindungselemente entstehen, sondern lediglich unerwünschte Bestandteile des Halbzeugs bzw. des weiteren Halbzeugs entfernt werden, wie etwa Überhänge oder ungenutzte Verbindungsabschnitte.

Som it können durch das Stückeln und/oder Ablängen aus einem Strangpressprofil mehrere Verbindungselemente unterschiedlicher Art hergestellt werden. Mit anderen Worten kann durch die Herstellung des Verbindungselements unter Verwendung des Strangpressverfahrens die Varianz der möglichen Zellkontaktierungen erhöht werden. Dabei können auch Sonderformen von Verbindungselementen wie etwa Endstücke hergestellt werden, bei denen zwar mehrere erste Kontaktabschnitte m it jeweiligen ersten Polen jeweiliger erster Batteriezellen verbunden werden sollen, die zweiten Kontaktabschnitte aber lediglich dazu dienen sollen, ein Kabel anzuschließen, um einen Verbraucher m it Strom von der aus mehreren Batteriezellen bestehenden Batterie zu versorgen. I n diesem Fall kann beispielsweise ein Verbindungselement m it mehreren ersten Kontaktabschnitten und lediglich einem zweiten Kontaktabschnitt ausgebildet werden, an welchen das Kabel angeschlossen werden soll.

Das Bearbeiten des Strangpressprofils kann ein Vorsehen einer Bohrung in einen Abschnitt des Strangpressprofils, des Halbzeugs oder des weiteren Halbzeugs umfassen, der dazu vorgesehen ist, als erster Kontaktabschnitt ausgebildet zu werden. Durch das Vorsehen der Bohrung in dem Kontaktabschnitt kann dieser beispielsweise auf einem ent- sprechend ausgebildeten Pol einer Batteriezelle aufgesteckt und verschraubt werden, oder an einer Einrastnase oder Hinterschneidung eines entsprechend ausgebildeten Pols eingerastet werden.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Bereitstellen einer ersten Batteriezelle und einer zweiten Batteriezelle, die jeweils einen ersten Pol und einen zweiten Pol aufweisen, ein Bereitstellen eines nach einem der oben beschriebenen Verfahren hergestellten Verbindungselements, und ein Verbinden des ersten Kontaktabschnitts des Verbindungselements mit dem ersten Pol der ersten Batteriezelle und ein Verbinden des zweiten Kontaktabschnitts des Verbindungselements mit dem zweiten Pol der zweiten Batteriezelle.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements kann weiterführend auch eine Batterie aus Batteriezellen aufgebaut werden. Dabei werden die Batteriezellen untereinander, bzw. deren Pole, mittels der Verbindungselemente kontaktiert, die unter Verwendung eines Strangpressverfahrens hergestellt wurden.

Ein Verbindungselement gemäß einer Ausführungsform umfasst einen ersten Kontaktabschnitt, der dazu eingerichtet ist mit einem ersten Pol einer ersten Batteriezelle verbunden zu werden, einen zweiten Kontaktabschnitt, der dazu eingerichtet ist mit einem zweiten Pol einer zweiten Batteriezelle verbunden zu werden, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten Kontaktabschnitt und den zweiten Kontaktabschnitt verbindet, wobei eine Querschnittsform des Verbindungselements unter Verwendung eines Strangpressverfahrens gebildet ist. Dabei sind der erste Kontaktabschnitt, der Verbindungsabschnitt, und der zweite Kontaktabschnitt einstückig, d.h. aus einem St ü ck gebildet.

Derartige Kontaktierungs- bzw. Verbindungselemente zur Verbindung von Polen von Batteriezellen werden auch Batteriezellverbinder o- der Zellkontaktierung genannt. Der erste und/oder zweite Kontaktabschnitt kann an eine Form eines jeweiligen des ersten und des zweiten Pols, mit dem er verbunden werden soll, angepasst sein, so dass eine genügend große Kontaktfläche zwischen dem Kontaktabschnitt und dem Pol der Batteriezelle elektrisch wirksam wird, und der Widerstand für den Stromfluss klein ist. Eine mögliche Form des Kontaktabschnitts ist eine ebene Fläche, wenn der Pol ebenso eben ist. Eine weitere mögliche Form ist ein Ring oder Schuh, der über einen Pol gestülpt wird.

Bevorzugt ist der Verbindungsabschnitt derart ausgebildet, dass er elastisch verform bar ist und eine gekrüm mte Querschnittsform aufweist. Weiterhin kann der erste Kontaktabschnitt dazu eingerichtet sein, mit dem ersten Pol eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung einzugehen, und der zweite Kontaktabschnitt kann dazu eingerichtet sein, mit dem zweiten Pol eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung einzugehen.

Der elastisch verformbare Verbindungsabschnitt weist insbesondere eine federnde Wirkung bzw. Federwirkung auf. Dadurch können der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt relativ zueinander bewegt werden, wodurch auch ein erster Pol und ein zweiter Pol mittels des Verbindungselement verbunden werden können, deren Abstand nicht genau einem vorgegebenen Abstand entspricht.

Durch diese Federwirkung des elastisch verform baren Verbindungsabschnitts kann somit bewirkt werden, dass die Kräfte, die das Verbindungselement auf die damit verbundenen Batteriezellen ausübt, verringert werden. Werden die Kontaktabschnitte beispielsweise mit den Polen verschraubt, so würde im Falle eines starren Verbindungsabschnitts eine mechanische Spannung auftreten, wenn der Abstand der Pole nicht exakt mit dem Abstand der Bohrungen für die Verschraubung in dem Verbindungselement übereinstim mt. Die Abweichung des AbStands der Pole von dem Abstand der Bohrungen kann beispielsweise durch Toleranzen der Dicke der Batteriezellen bei der Herstellung hervorgerufen werden, so dass die variable Dicke zweier nebeneinander angeordneter Batteriezellen dazu führt, dass die Pole unterschiedliche Abstände haben können. Diese Toleranzen können über die Federwirkung ausgeglichen werden.

Die Federwirkung, die durch eine elastische oder plastische Verformung des Verbindungsabschnitts entsteht, bewirkt som it eine Entspannung der mechanischen Kräfte des Batterieaufbaus, da der Abstand der Bohrungen leichter, d.h. durch eine geringere Kraft als ohne diese Federwirkung, änderbar ist.

Gleiches gilt natürlich auch für andere Arten der Befestigung der Kontaktabschnitte an den Polen, wenn der Abstand der Pole von dem vorgegebenen Abstand abweicht.

Des Weiteren kann durch die Federwirkung des Verbindungsabschnitts auch eine mechanische Vorspannung bewirkt werden, die die Kontaktabschnitte kraft schlüssig an die Pole bindet, beispielsweise durch Drücken oder Ziehen.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verbindungselement mehrere erste Kontaktabschnitte, mehrere zweite Kontaktabschnitte und mehrere Verbindungsabschnitte auf.

Da die Querschnittsform des Verbindungselements unter Verwendung des Strangpressverfahrens gebildet wird, können die mehreren elastisch verformbare Verbindungsabschnitte, welche jeweils zwei Kontaktabschnitte verbinden, und welche beispielsweise eine gekrüm mte bzw. bügeiförmige Querschnittsform aufweisen, in einem Schritt gebildet werden, ohne dass die Gefahr wie beim Tiefziehen besteht, dass der Werkstoff reißt, wenn die Verbindungsabschnitte zusam men mit den Kontaktabschnitten in einem Schritt tiefgezogen werden. Die Querschnittsform eines Verbindungsabschnitt kann der Form des großen Buchstabens Omega nachgebildet sein oder dem eines umgedrehten U oder einer Welle. Die Querschnittsform des Verbindungsabschnitts kann auch mehrere Abschnitte aufweisen, die jeweils eine dieser Formen des Omegas, des umgedrehten U, oder des Wellenprofils aufweisen.

Zumindest einer des ersten und des zweiten Kontaktabschnitts kann eine Klam mer aufweisen oder als solche geformt sein. Dadurch kann, im Falle dass m indestens eine der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle einen ersten Pol oder einen zweiten Pol aufweisen, der zapfenähnlich aufgebaut ist, die Klam mer kraft schlüssig damit verbunden werden. Weiterhin kann, falls der Zapfen eine Hinterschneidung aufweist, die Klam mer in die Hinterschneidung einrasten, wodurch gegebenenfalls zusätzlich eine formschlüssige Verbindung hergestellt werden kann.

Eine Batterie gemäß einer Ausführungsform umfasst eine erste Batteriezelle und eine zweite Batteriezelle, die jeweils einen ersten Pol und einen zweiten Pol aufweisen, und eines der oben beschriebenen Verbindungselemente, wobei der erste Pol der ersten Batteriezelle mit dem ersten Kontaktabschnitt des Verbindungselements, und der zweite Pol der zweiten Batteriezelle mit dem zweiten Kontaktabschnitt des Verbindungselements verbunden sind.

Auf diese Weise wird unter Zuhilfenahme eines der oben beschriebenen Verbindungselemente eine Batterie aufgebaut. Diese kann so auf einfache Weise realisiert werden. Der Werkzeugaufwand wird, zumindest mit Bezug auf die Herstellung der Verbindungselemente, reduziert. Auch kann ein Auf- und Umbau der Batterie leichter durchgeführt werden, wie etwa ein Austausch von Batteriezellen.

Eine derartige Art der Verbindung des ersten Pols und des zweiten Pols eignet sich für die einfache und gegebenenfalls schnelle Montage und Umbau, wie es insbesondere für kleine Stückzahlen, wie bei der Bestückung von Prototypen dienlich sein kann.

Der erste Pol ist ein Pol ausgewählt aus einem elektrischen Pluspol und einem elektrischen Minuspol, und der zweite Pol ist der andere Pol ausgewählt aus dem elektrischen Pluspol und dem elektrischen Minuspol.

Die erste und die zweite Batteriezelle können einen mechanischen Aufbau haben, bei dem der erste Pol und der zweite Pol freiliegen. I ns- besondere können der erste und der zweite Pol als Nasen oder Zapfen ausgebildet sein, die über das Volumen der eigentlichen Batteriezelle heraus stehen, um den Zugang zur Befestigung des Verbindungselements zu erleichtern.

Die Verbindung zwischen einem Pol einer Batteriezelle und einem Kontaktabschnitt des Verbindungselements kann beispielsweise durch Verschrauben oder Verpressen erfolgen. Auch ein Auf-/Anlegen des Kontaktabschnittes auf dem Pol auf Basis einer formschlüssigen Verbindung, beispielsweise in Form eines Polschuhs über dem Pol, mit einer mechanischen Vorspannung, die den Polschuh an den Pol drückt oder zieht, ist denkbar.

Die Batterie kann eine erste Anzahl von ersten Batteriezellen und eine zweite Anzahl von zweiten Batteriezellen umfassen, wobei das Verbindungselement eine der Anzahl von ersten Batteriezellen entsprechende Anzahl von ersten Kontaktabschnitten, eine der Anzahl von zweiten Batteriezellen entsprechende Anzahl von zweiten Kontaktabschnitten, und mehrere Verbindungsabschnitte aufweist, die ersten Kontaktabschnitte jeweils mit dem ersten Pol einer jeweiligen ersten Batteriezelle, und die zweiten Kontaktabschnitte jeweils mit dem zweiten Pol einer jeweiligen zweiten Batteriezelle verbunden sind. Auf diese Weise kann eine kom binierte Reihen- und Parallelschaltung vereinfacht realisiert werden, da nur ein Verbindungselement erforderlich ist.

Die ersten Batteriezellen bilden eine Gruppe von Batteriezellen, die über das Verbindungselement parallel geschaltet sind, und die zweiten Batteriezellen bilden eine andere Gruppe von Batteriezellen, die ebenfalls über das Verbindungselement parallel geschaltet sind, wobei die Gruppe und die andere Gruppe hintereinandergeschaltet sind.

Die Batterie kann noch eine Vielzahl von weiteren solcher Gruppen von Batteriezellen und eine entsprechende Anzahl weiterer Verbindungselemente aufweisen. Dabei können jeweils die ersten Pole der Batteriezellen einer Gruppe mit jeweiligen zweiten Polen der Batteriezellen einer benachbarten Gruppe von Batteriezellen mittels eines Verbindungselements verbunden sein, und jeweils die zweiten Pole der Batteriezellen der Gruppe mit jeweiligen ersten Polen der Batteriezellen einer anderen benachbarten Gruppe mittels eines Verbindungselements verbunden sein.

Diejenigen Pole einer ersten Gruppe und einer letzten Gruppe, die nicht mit den jeweiligen Polen der jeweiligen benachbarten Gruppe verbunden sind, können über ein jeweiliges Verbindungselement verbunden sein. I n diesem Fall können freiliegende Enden, bzw. Kontaktabschnitte, die nicht mit einem Pol einer Batteriezelle verbunden sind, der jeweiligen Verbindungselemente beispielsweise dazu verwendet werden ein Kabel anzuschließen, über das Strom von der Batterie zu einem Verbraucher geleitet werden kann. Das Kabel kann beispielsweise über einen Kabelschuh mit einem freien Kontaktabschnitt verbunden werden.

Bevorzugt sind die Batteriezellen als Hochvoltbatteriezellen ausgebildet, so dass die Batterie insgesamt als Hochvoltbatterie ausgebildet ist. Hochvoltbatterien haben spezielle Anforderungen an die elektrischen Fähigkeiten der Bauteile, wie Widerstand, Sicherheit, mechanische Festigkeit. Für den Bau von Prototypen sollte gleichzeitig eine Flexibilität im Aufbau möglich sein. Das Herstellungsverfahren sollte der geringen Stückzahl angepasst sein.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen und dam it verbundenen Effekte kom men positiv beim Einsatz von Hochvoltbatterien zum Tragen, wie sie beispielsweise in der Automobiltechnik Verwendung finden, bzw. wenn sie für entsprechende Testaufbauten verwendet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen :

Fig. 1 ein Flussdiagram m zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbindungselements zum Verbinden von Polen von Batteriezellen und zur Herstellung einer Batterie,

Fig. 2 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Schrittes zur Herstellung eines Rohlings für ein Verbindungselement zum Verbinden von Polen von Batteriezellen,

Fig. 3 ein Halbzeug für ein Verbindungselement zum Verbinden von Polen von Batteriezellen,

Fig.4 eine Batterie gemäß einer Ausführungsform m it Batteriezellen, welche unter Verwendung von Verbindungselementen gemäß einer Ausführungsform in Reihe geschaltet sind,

Fig. 5 eine Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform m it Batteriezellen, welche unter Verwendung von Verbindungselementen gemäß einer weiteren Ausführungsform in Reihe und parallel geschaltet sind.

Fig. 1 zeigt ein Flussdiagram m zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines Verbindungselements zum Verbinden von Polen von Batteriezellen und zur Herstellung einer Batterie gemäß einer Ausführungsform .

Zunächst wird in Schritt S1 ein Pressling, beispielsweise ein Block oder Ähnliches aus einem Metallmaterial wie etwa Kupfer, einer Kupferlegierung, Alum inium , einer Aluminiumlegierung oder Ähnlichem bereitgestellt.

I n Schritt S2 wird ein Werkzeug zur Durchführung eines Strangpressverfahrens, einschließlich einer Matrize mit einer Öffnung bereitgestellt. Dabei wird die Öffnung der Matrize in Abhängigkeit von einer herzustellenden Batterie und somit auch in Abhängigkeit von einer Form des herzustellenden Verbindungselements ausgewählt bzw. gefertigt. Mit Bezug auf Fig. 2 kann die Öffnung 46 der Matrize 43 beispielsweise eine Vielzahl von entlang einer Geraden ausgerichteten, beabstandet voneinander angeordneten geradlinigen Abschnitten bzw. Schlitzen 47, und eine Vielzahl von gekrümmten Abschnitten bzw. Schlitzen 48 aufweisen, wobei ein jeweiliger gekrüm mter Abschnitt 48 zwei benachbarte der geradlinigen Abschnitte 47 verbindet.

Der Pressling wird in Schritt S3 der Fig. 1 in das Werkzeug eingebracht und gegebenenfalls unter Zuführung von Wärme wie in Fig. 2 veranschaulicht entlang einer ersten Richtung bzw. Pressrichtung 45 relativ zu der Matrize 43 derart bewegt, dass ein Teil des Materials des Presslings durch die Öffnung 46 der Matrize 43 gedrückt wird, und ein Strangpressprofil 42, welches aus dem durchgedrückten Teil des Materials der Presslings gebildet ist, erhalten wird. Das erhaltene Strangpressprofil 42 weist eine Querschnittsform entlang einer senkrecht zu der Pressrichtung 45 liegenden Ebene auf, die im Wesentlichen derjenigen der Öffnung 46 der Matrize 43 entspricht. I nsbesondere weist das Strangpressprofil 42 in einem Querschnitt senkrecht zur Pressrichtung 45 bzw. senkrecht zur Längsrichtung des Strangpressprofils 42 gesehen eine Querschnittsform 44 auf, welche geradlinige, beanstandet voneinander angeordnete Abschnitte 32, und gekrüm mte Abschnitte 31 um- fasst, die die geradlinigen Abschnitte 32 verbinden. Das erhaltene Strangpressprofil 42 dient als Rohling für das herzustellende Verbindungselement, welcher in weiteren Schritten des Verfahrens weiterbearbeitet wird.

I n Schritt S4 der Fig. 1 wird der Rohling mittels eines anhand von Fig.2 veranschaulichten Schritts eines Ablängens entlang einer Richtung quer zu der Längsrichtung des Strangpressprofils 42, beispielsweise entlang der Ebene, welche senkrecht zu der Pressrichtung 45 steht, insbesondere entlang der in Fig. 2 veranschaulichten Schnittebene C-C, beispielsweise unter Verwendung einer Säge, einem

Schneidwerkzeug oder Ähnlichem , durchtrennt. Dabei wird ein Abstand von einer Stirnseite 46 des Strangpressprofils 42 zu der Schnittebene C- C entlang der Pressrichtung 45 derart gewählt, dass der Abstand im Wesentlichen einer vorgegebenen Breite des herzustellenden Verbindungselements entspricht.

Durch das Ablängen wird ein abgetrenntes Teil des Rohlings gebildet, welches als Halbzeug 41 des herzustellenden Verbindungselements dient, das in weiteren Verfahrensschritten weiterbearbeitet wird. Der Schritt des Ablängens kann wiederholt durchgeführt werden, um eine Vielzahl von Halbzeugen 41 zu erhalten.

Gegebenenfalls kann auch bereits ein durch das Ablängen erhaltener Teil des Rohlings als fertiges Verbindungselement 11, 12 fungieren, welches im Querschnitt entlang der Schnittebene C-C gesehen geradlinige, voneinander beabstandete Kontaktabschnitte 16, und gekrümmte Verbindungsabschnitte 17 aufweist, wobei die geradlinigen Kontaktabschnitte 16 die gekrümmten Verbindungsabschnitte 17 verbinden.

Wieder mit Bezug auf Fig. 1 kann in einem optionalen Schritt S5 eines Stückeins das in Schritt S4 erhalten Halbzeug 41 weiterbearbeitet werden, indem das Halbzeug 41 entlang seiner Breitenrichtung, welche in Fig. 2 der Pressrichtung 45 bzw. Längsrichtung des Strangpressprofils 42 entspricht, beispielsweise unter Verwendung einer Säge, einem Schneidwerkzeug oder Ähnlichem an einer Stelle oder an mehreren Stellen durchtrennt wird.

Durch den Schritt des Stückeins wird ein weiteres Halbzeug erhalten, das in weiteren Verfahrensschritten weiterbearbeitet wird. Gegebenenfalls kann auch bereits ein durch das Stückeln erhaltener Teil des Halbzeugs 41 als fertiges Verbindungselement dienen, welches im Querschnitt gesehen zumindest zwei geradlinige Kontaktabschnitte und einen gekrüm mten Verbindungsabschnitt aufweist, der die beiden geradlinigen Kontaktabschnitte verbindet.

Beispielsweise kann in einem Fall, in dem ein durch ein Strangpressen und ein Ablängen erhaltenes Halbzeug 41 wie in Fig. 3 gezeigt fünf gekrüm mte Verbindungsabschnitte 17 und vier geradlinige Kontaktabschnitte 16 aufweist, das Halbzeug entlang der in Fig.3 gezeigten Schnittlinien A-A und B-B durchtrennt werden.

Das weitere Halbzeug kann mit Bezug auf Fig. 1 in einem optionalen Schritt S6 weiterbearbeitet werden, um ein Verbindungselement zum Verbinden eines ersten Pols einer ersten Batteriezelle und eines zweiten Pols einer zweiten Batteriezelle herzustellen. Die Weiterbearbeitung des weiteren Halbzeugs kann beispielsweise ein Entgraten und ein Vorsehen von Löchern bzw. Bohrungen in Abschnitten des weiteren Halbzeugs umfassen, welche dafür vorgesehen sind als Kontaktabschnitte des Verbindungselements zu fungieren.

Der optionale Schritt S6 kann auch unmittelbar nach dem Schritt S3, d.h. nach dem Schritt des Strangpressens, oder unmittelbar nach dem Schritt S4, d.h. nach dem Schritt des Ablängens erfolgen. Beispielsweise sind in dem in Fig.3 gezeigten Halbzeug 41 bereits Löcher bzw. Bohrungen 33 in Abschnitten des Halbzeugs 41 eingebracht, welche dafür vorgesehen sind als Kontaktabschnitte 16, insbesondere als Kontaktabschnitte 16a und 16a des Verbindungselements 11 zu fungieren. Mit Bezug auf Fig.4 oder Fig. 5 können die Bohrungen 33 beispielsweise dazu dienen, die Kontaktabschnitte 16 des Verbindungselements 11 an jeweiligen Polen 15a, 15b einer Batteriezelle 14 einzurasten, anzuschrauben oder anderweitig zu befestigen.

Durch das Durchtrennen des Halbzeugs 41 entlang den in Fig. 3 gezeigten Schnittlinien A-A und B-B werden zwei im Querschnitt gesehen omegaförmige Verbindungselemente 11 erhalten, die jeweils zwei, im Querschnitt gesehen, geradlinige Kontaktabschnitte 16a, 16b und einen, im Querschnitt gesehen, gekrüm mten Verbindungsabschnitt 17 aufweisen, der die beiden Kontaktabschnitte 16a, 16b verbindet.

Wieder mit Bezug auf Fig. 1 werden in Schritt S7 mehrere Batteriezellen, beispielsweise Batteriezellen für eine Hochvoltbatterie, mit jeweils einem Pluspol und einem Minuspol bereitgestellt. Die bereitgestellten Batteriezellen werden in Abhängigkeit von der vorgesehenen Ver- schaltung der Batteriezellen, das heißt in Abhängigkeit von der herzustellenden Batterie, insbesondere Hochvoltbatterie, angeordnet. Beispielsweise können die einzelnen Batteriezellen derart nebeneinander angeordnet werden, dass der Pluspol einer Batteriezelle in der Nähe eines jeweiligen Minuspols von zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, und der Minuspol der Batteriezelle in der Nähe eines jeweiligen Pluspols der zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet ist.

Nachdem die einzelnen Batteriezellen in Schritt S7 angeordnet wurden, werden ein erster Kontaktabschnitt des Verbindungselements mit einem ersten Pol einer ersten Batteriezelle, beispielsweise mit einem Pluspol der ersten Batteriezelle, und ein zweiter Kontaktabschnitt des Verbindungselements mit einem zweiten Pol einer zweiten Batteriezelle, beispielsweise einem Minuspol der zweiten Batteriezelle verbunden.

I n Abhängigkeit von der Art der herzustellenden Batterie können auch mehrere erste Kontaktabschnitte des Verbindungselements mit einem jeweiligen ersten Pol von mehreren Batteriezellen, und mehrere zweite Kontaktabschnitte des Verbindungselements mit einem jeweiligen zweiten Pol der mehreren Batteriezellen verbunden werden.

Das Bereitstellen der mehreren Batteriezellen kann beispielsweise ein Bereitstellen mehrerer Batteriezellen umfassen, welche jeweils einen Pluspol und einen Minuspol aufweisen, die jeweils eine Einrastnase aufweisen. I n diesem Fall kann das Verbinden eines Kontaktabschnitts des Verbindungselements mit einem Pol einer Batteriezelle ein Einrasten eines entsprechenden Pols der Batteriezelle in eine in dem Kontaktabschnitt ausgebildete Bohrung umfassen.

Bei einer anderen Ausführungsform kann das Bereitstellen der mehreren Batteriezellen ein Bereitstellen mehrerer Batteriezellen umfassen, welche jeweils einen Pluspol und einen Minuspol aufweisen, die jeweils einen Vorsprung mit einem Aussengewinde aufweisen. I n diesem Fall kann das Verbinden eines Kontaktabschnitts des Verbindungselements mit einem Pol einer Batteriezelle ein Durchführen des Vorsprungs durch eine in dem Kontaktabschnitt ausgebildete Bohrung, und ein Aufschrauben einer Mutter auf das Aussengewinde umfassen, um den Kontaktabschnitt zwischen der Mutter und der Batteriezelle festzu- klem men.

Wie bereits erwähnt sind benachbarte geradlinige Kontaktabschnitte eines jeweiligen Verbindungselements über jeweilige gekrümmte Verbindungsabschnitte verbunden. Daher können selbst in einem Fall, in dem jeweilige zu verbindende Pole von benachbarten Batte- riezellen einen Abstand voneinander aufweisen, der innerhalb eines gewissen Ausmaßes unterschiedlich zu einem vorgegebenen Abstand ist, die zu verbindenden Pole mittels des Verbindungselements miteinander verbunden werden, indem der gekrüm mte Verbindungsabschnitt derart verbogen wird, dass beispielsweise der Abstand der Bohrungen der beiden Kontaktabschnitte dem tatsächlichen Abstand der zu verbindenden Pole entspricht.

Fig.4 veranschaulicht eine Batterie 1 gemäß einer Ausführungsform mit mehreren nebeneinander angeordneten und in Reihe geschalteten Batteriezellen 14, wobei Fig.4A ein Schaltbild der Batterie 1 , Fig. 4B einen physikalischen Aufbau der Batterie 1 , und Fig.4C eine Querschnittsansicht der Batterie 1 zeigt.

Die Batteriezellen 14, die Vorzugsweise als Hoch volt batteriezellen ausgebildet sind, weisen jeweils einen Pluspol 15a und einen Minuspol 15b auf, welche an jeweiligen entfernt voneinander gelegenen Enden auf entsprechenden Oberseiten der Batteriezellen 14 angeordnet sind. Dabei sind die Batteriezellen 14 derart ausgerichtet, dass ein Pluspol 15a einer Batteriezelle 14, welche zwischen zwei anderen Batteriezellen 14 angeordnet ist, in der Nähe von jeweiligen Minuspolen 15b der zwei benachbarten Batteriezellen 14 angeordnet ist, und ein Minuspol 15b der Batteriezelle 14 in der Nähe von jeweiligen Pluspolen 15b der zwei benachbarten Batteriezellen 14 angeordnet ist.

Zur Ausbildung der Reihenschaltung der einzelnen Batteriezellen 14 ist jeweils der Pluspol 15a einer Batteriezelle 14 mit einem Minuspol 15b einer benachbarten Batteriezelle 14 m Ittels eines jeweiligen Verbindungselements 11 verbunden, das gemäß des mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde, und ein Minuspol 15b der Batteriezelle 14 mit einem Pluspol 15a der anderen der beiden benachbarten Batteriezellen 14 mittels eines jeweiligen Verbindungselements 11 verbunden, das gemäß des mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Verfahrens hergestellt wurde.

Ein Minuspol 15b einer an einem ersten Ende der Anordnung von Batteriezellen 14 angeordneten Batteriezelle 14 und ein Pluspol 15a einer an einem anderen Ende der Anordnung von Batteriezellen 14 angeordneten Batteriezelle 14 sind jeweils mit einem jeweiligen Ende bzw. Kontaktabschnitt eines jeweiligen Verbindungselements 11 verbunden. Dabei kann wie in Fig.4B dargestellt das jeweilige andere Ende der jeweiligen Verbindungselemente 11 mit einem jeweiligen Ende eines jeweiligen Kabels 13 verbunden sein, um eine elektrische Verbindung mit einem nicht dargestellten elektrischen Gerät wie etwa einem Elektromotor eines Fahrzeugs herzustellen, und den Elektromotor mit Strom von der Batterie 1 zu versorgen.

Fig.4C veranschaulicht einen Querschnitt der in Fig.4A gezeigten Batterie 1 entlang der in Fig.4B durch C-C veranschaulichten Ebene. Wie in Fig.4C gezeigt weist jedes der Verbindungselemente 11 einen ersten geradlinigen Kontaktabschnitt 16a, einen zweiten geradlinigen Kontaktabschnitt 16b, und einen gekrüm mten Verbindungsabschnitt 17 auf, der den ersten Kontaktabschnitt 16a und den zweiten Kontaktabschnitt 16 b verbindet. Der erste Kontaktabschnitt 16a ist mit einem Pluspol 15a einer ersten Batteriezelle 14 verbunden, und der zweite Kontaktabschnitt 16b ist mit einem Minuspol 16b einer zweiten, benachbarten Batteriezelle 14 verbunden.

Fig. 5 veranschaulicht eine Batterie 1 A gemäß einer weiteren Ausführungsform mit mehreren nebeneinander angeordneten Batteriezellen 14, welche sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet sind, wobei Fig. 5A ein Schaltbild der Batterie 1 A, Fig. 5B einen physikalischen Aufbau der Batterie 1 A, und Fig. 5C eine Querschnittsansicht der Batterie 1 A entlang der in Fig.5B durch C-C veranschaulichten Ebene zeigt. I m Unterschied zu der in Fig.4 gezeigten Batterie 1 sind bei der Batterie 1 A der Fig. 5 jeweils zwei benachbarte Batteriezellen 14, welche ein Paar von Batteriezellen 14 bilden, derart angeordnet, dass die Pluspole 15a des Paars von benachbarten Batteriezellen 14 nebeneinander angeordnet sind, und die Minuspole 15b des Paars von Batteriezellen 14 nebeneinander angeordnet sind. I nsbesondere sind die Paare von Batteriezellen 14 derart angeordnet, dass die beiden Pluspole 15a eines ersten Paars von Batteriezellen in der Nähe von den beiden Minuspolen 15b eines benachbarten zweiten Paars von Batteriezellen angeordnet sind, und die beiden Minuspole 15b des ersten Paars von Batteriezellen 14 in der Nähe von den beiden Pluspolen 15a des zweiten Paars von Batteriezellen angeordnet sind.

Zur Ausbildung der Reihen- und Parallelschaltung der Batteriezellen 14 sind Verbindungselemente 12 vorgesehen, die gemäß des mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Verfahrens hergestellt wurden, und die jeweils vier im Querschnitt gesehen geradlinige, beabstandet angeordnete Kontaktabschnitte 16, und drei im Querschnitt gesehen gekrümmte Verbindungsabschnitte 17 aufweisen, welche die Kontaktabschnitte 16 verbinden. Dabei sind jeweils zwei erste Kontaktabschnitte 16 eines jeweiligen Verbindungselements 12 mit den jeweiligen Pluspolen 15a bzw. den jeweiligen Minuspolen 15b eines ersten Paars von Batteriezellen 14 verbunden, und zwei zweite Kontaktabschnitte 16 des Verbindungselements 12 mit den jeweiligen Minuspolen 15b bzw. den jeweiligen Pluspolen 15a eines benachbarten Paars von Batteriezellen 14 verbunden.

I nsbesondere sind m Ittels jeweiliger Verbindungselemente 12 die Pluspole 15a eines Paars von Batteriezellen 14, das zwischen zwei anderen benachbarten Paaren von Batteriezellen 14 angeordnet ist, mit den Minuspolen 15b eines ersten der beiden benachbarten Paare von Batte- riezellen 14 verbunden, und die Minuspole 15b des Paars von Batteriezellen 14 mit den Pluspolen 15a eines zweiten der beiden benachbarten Paare von Batteriezellen 14 verbunden.