DE102017222542A1

DE102017222542A1 - Cell terminal for a battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle, battery cell, high-voltage battery and motor vehicle

Info

Publication number: DE102017222542A1
Application number: DE102017222542.4A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Daub; Adrian Heller; Simon Lux; Cumhur Öztürk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-13

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zellterminal (8) für eine Batteriezelle (2) einer Hochvoltbatterie (1) eines Kraftfahrzeugs zum Verbinden der Batteriezelle (2) mit einem zellenexternen Anschluss, mit einer integrierten Schmelzsicherung (9) zum Überstromschutz, wobei das Zellterminal (8) ein erstes plattenförmiges Terminalelement (10) zum elektrischen Verbinden mit einem galvanischen Element (4) der Batteriezelle (2) und ein zu dem ersten plattenförmigen Terminalelement (10) beabstandetes zweites plattenförmiges Terminalelement (11) zum elektrischen Verbinden mit dem zellenexternen Anschluss aufweist, und wobei die Schmelzsicherung (9) einen ersten, die plattenförmigen Terminalelemente (10, 11) elektrisch verbindenden und bei Überstrom schmelzenden Steg (12) aufweist, wobei die Schmelzsicherung (9) zur mechanischen Stabilisierung des Zellterminals (8) zumindest einen zweiten, die plattenförmigen Terminalelemente (10, 11) elektrisch verbindenden und bei Überstrom schmelzenden Steg (13, 14, 15) aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle (1), eine Hochvoltbatterie (1) sowie ein Kraftfah rzeug.The invention relates to a cell terminal (8) for a battery cell (2) of a high voltage battery (1) of a motor vehicle for connecting the battery cell (2) to a cell external terminal, with an integrated fuse (9) for overcurrent protection, wherein the cell terminal (8) a first plate-shaped terminal member (10) for electrically connecting to a galvanic cell (4) of the battery cell (2) and a second plate-shaped terminal member (11) spaced from the first plate-shaped terminal member (10) for electrical connection to the cell-external terminal, and wherein the Fuse (9) has a first, the plate-shaped terminal elements (10, 11) electrically connecting and melting overcurrent web (12), wherein the fuse (9) for mechanically stabilizing the cell terminal (8) at least a second, the plate-shaped terminal elements (10 , 11) electrically connecting and melting overcurrent web (1 3, 14, 15). The invention also relates to a battery cell (1), a high-voltage battery (1) and a Kraftfah rzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zellterminal für eine Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs zum Verbinden der Batteriezelle mit einem zellenexternen Anschluss, mit einer integrierten Schmelzsicherung zum Überstromschutz, wobei das Zellterminal ein erstes plattenförmiges Terminalelement zum elektrischen Verbinden mit einem galvanischen Element der Batteriezelle und ein zu dem ersten plattenförmigen Terminalelement beabstandetes zweites plattenförmiges Terminalelement zum elektrischen Verbinden mit dem zellenexternen Anschluss aufweist, und wobei die Schmelzsicherung einen ersten, die plattenförmigen Terminalelemente elektrisch verbindenden und bei Überstrom schmelzenden Steg aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a cell terminal for a battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle for connecting the battery cell to a cell-external terminal, with an integrated fuse for overcurrent protection, the cell terminal a first plate-shaped terminal element for electrically connecting to a galvanic cell of the battery cell and one to the first plate-shaped Terminal member having spaced second plate-shaped terminal member for electrically connecting to the cell-external terminal, and wherein the fuse has a first, the plate-shaped terminal elements electrically connecting and melting in excess current bridge. The invention also relates to a battery cell, a high-voltage battery and a motor vehicle.

Vorliegend richtet sich das Interesse auf Hochvoltbatterien, welche insbesondere zur Energieversorgung einer elektrischen Antriebsmaschine eines als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs dienen. Solche Hochvoltbatterien umfassen üblicherweise eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen. Dabei ist es aus dem Stand der Technik bekannt, solche Batteriezellen mit einer Überstromschutzeinrichtung auszustatten, welche dazu ausgelegt ist, bei einem Überstrom den Stromfluss von der Batteriezelle bzw. zur Batteriezelle zu unterbrechen. Solche Überstromschutzeinrichtungen können beispielsweise Schmelzsicherungen sein, welche zwischen einem Zellterminal der Batteriezelle und einem galvanischen Element der Batteriezelle oder zwischen dem Zellterminal und einem zellexternen Anschluss angeordnet sein können.In the present case, the interest is directed to high-voltage batteries, which are used in particular for supplying energy to an electric drive machine of a motor vehicle designed as an electric vehicle or hybrid vehicle. Such high-voltage batteries usually include a plurality of interconnected battery cells. It is known from the prior art to provide such battery cells with an overcurrent protection device, which is designed to interrupt the current flow from the battery cell or to the battery cell in an overcurrent. Such overcurrent protection devices may be, for example, fuses, which may be arranged between a cell terminal of the battery cell and a galvanic cell of the battery cell or between the cell terminal and a cell external terminal.

In der DE 10 2011 082 560 A1 ist beschrieben, eine solche Schmelzsicherung in eines der Zellterminals der Batteriezelle zu integrieren. Dazu kann die Schmelzsicherung beispielsweise als eine Querschnittsverengung des Terminals ausgebildet sein, welche bei Belastung des Terminals mit einem Strom ab einer bestimmten Größe schmilzt und dadurch das Zellterminal durchtrennt. Aus dem Stand der Technik kann sich der Nachteil ergeben, dass das Zellterminal aufgrund der eine Schwachstelle darstellenden Querschnittsverengung einer mechanischen Belastung der Batteriezelle nicht standhält und das Zellterminal im Bereich der Querschnittsverengung bricht. Dadurch wird in unerwünschter Weise auch ohne Vorliegen des Überstroms der Stromfluss über diese Batteriezelle unterbrochen.In the DE 10 2011 082 560 A1 It is described to integrate such a fuse in one of the cell terminals of the battery cell. For this purpose, the fuse may for example be formed as a cross-sectional constriction of the terminal, which melts under load of the terminal with a current from a certain size and thereby severed the cell terminal. From the prior art, the disadvantage may arise that the cell terminal due to the weak point representing a cross-sectional constriction of mechanical stress on the battery cell does not withstand and breaks the cell terminal in the region of the cross-sectional constriction. As a result, the current flow through this battery cell is undesirably interrupted even without the presence of the overcurrent.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zellterminal für eine Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einer integrierten Schmelzsicherung besonders stabil und zuverlässig zu gestalten.It is an object of the present invention to make a cell terminal for a battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle with an integrated fuse particularly stable and reliable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zellterminal, eine Batteriezelle, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a cell terminal, a battery cell, a high-voltage battery and a motor vehicle with the features according to the respective independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures.

Ein erfindungsgemäßes Zellterminal für eine Batteriezelle einer Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs dient zum Verbinden der Batteriezelle mit einem zellenexternen Anschluss. Das Zellterminal weist eine integrierte Schmelzsicherung zum Überstromschutz auf. Das Zellterminal weist ein erstes plattenförmiges Terminalelement zum elektrischen Verbinden mit einem galvanischen Element der Batteriezelle und ein zu dem ersten plattenförmigen Terminalelement beabstandetes zweites plattenförmiges Terminalelement zum elektrischen Verbinden mit dem zellenexternen Anschluss auf. Die Schmelzsicherung weist einen ersten, die plattenförmigen Terminalelemente elektrisch verbindenden und bei Überstrom schmelzenden Steg auf. Darüber hinaus weist die Schmelzsicherung zur mechanischen Stabilisierung des Zellterminals zumindest einen zweiten, die plattenförmigen Terminalelemente elektrisch verbindenden und bei Überstrom schmelzenden Steg auf.A cell terminal according to the invention for a battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle serves for connecting the battery cell to a cell-external connection. The cell terminal has an integrated fuse for overcurrent protection. The cell terminal includes a first plate-shaped terminal member for electrically connecting to a galvanic cell of the battery cell and a second plate-shaped terminal member spaced from the first plate-shaped terminal member for electrically connecting to the cell external terminal. The fuse has a first, the plate-shaped terminal elements electrically connecting and melting in excess current bridge. In addition, the fuse for mechanical stabilization of the cell terminal on at least a second, the plate-shaped terminal elements electrically connecting and melting overcurrent bridge on.

Die Batteriezelle ist insbesondere eine prismatische, wiederaufladbare Batteriezelle, beispielsweise eine Lithium-Ionen-Zelle, und kann mit weiteren Batteriezellen zum Ausbilden der Hochvoltbatterie für das Kraftfahrzeug verschaltet werden. Die Hochvoltbatterie kann beispielsweise eine Traktionsbatterie zum Bereitstellen von elektrischer Energie für einen Elektroantrieb eines als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs sein. Die prismatische Batteriezelle weist insbesondere ein flachquaderförmiges Zellgehäuse auf, in welchem das galvanische Element angeordnet ist. Die Batteriezelle weist zwei Zellterminals bzw. Zellanschlüsse auf, wobei zumindest eines der Zellterminals als das erfindungsgemäße Zellterminal mit der integrierten Schmelzsicherung ausgebildet ist. Das Zellterminal kann beispielsweise in einen Deckel des Zellgehäuses integriert sein. Das Zellterminal dient dazu, das galvanische Element elektrisch mit dem zellexternen Anschluss, beispielsweise einem Zellterminal einer anderen Batteriezelle, zu verbinden. Dadurch wird ein Stromflusspfad zwischen dem galvanischen Element und dem zellexternen Anschluss gebildet, welcher das Zellterminal umfasst.The battery cell is in particular a prismatic, rechargeable battery cell, for example a lithium-ion cell, and can be connected to further battery cells for forming the high-voltage battery for the motor vehicle. The high-voltage battery may, for example, be a traction battery for providing electrical energy for an electric drive of a motor vehicle designed as an electric or hybrid vehicle. The prismatic battery cell has, in particular, a flat cuboid-shaped cell housing, in which the galvanic element is arranged. The battery cell has two cell terminals or cell terminals, wherein at least one of the cell terminals is designed as the cell terminal according to the invention with the integrated fuse. The cell terminal may for example be integrated in a lid of the cell housing. The cell terminal serves to electrically connect the galvanic element to the cell external terminal, for example a cell terminal of another battery cell. As a result, a current flow path is formed between the galvanic element and the cell-external terminal, which comprises the cell terminal.

Das Zellterminal weist die zwei plattenförmigen Terminalelemente bzw. Anschlusselemente auf, welche einander unter Ausbildung eines Zwischenbereiches in einer Hochrichtung (beispielsweise senkrecht zu einer Oberfläche des Deckels des Zellgehäuses) axial gegenüberliegen. Die Terminalelemente können beispielsweise einen rechteckförmigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Das erste plattenförmige Terminalelement kann mit dem galvanischen Element elektrisch verbunden werden und das zweite plattenförmige Terminalelement kann mit dem zellexternen Anschluss elektrisch verbunden werden. Zum Ausbilden der elektrischen Verbindung zwischen dem galvanischen Element und dem zellexternen Anschluss sind die zwei plattenförmigen Terminalelemente über die Stege miteinander verbunden. Die Stege erstrecken sich also in axialer Hochrichtung von dem ersten plattenförmigen Terminalelement zu dem zweiten plattenförmigen Terminalelement. Die Stege weisen dabei einen deutlich kleineren Querschnitt auf als die plattenförmigen Terminalelemente. Die Stege bilden somit jeweils eine Querschnittsverengung in jeweiligen Teilstromflusspfaden über das Zellterminal aus, wobei die Teilstromflusspfade das erste Terminalelement, den jeweiligen Steg sowie das zweite Terminalelement umfassen. Die Stege können beispielsweise pfeilerartig bzw. säulenartig ausgebildet sein. Die Stege können aber auch eine längliche Form aufweisen und sich mauerförmig bzw. wandartig zwischen den Terminalelementen erstrecken.The cell terminal has the two plate-shaped terminal elements or connecting elements, which each other to form a Axially opposed to each other in a vertical direction (for example perpendicular to a surface of the lid of the cell housing). The terminal elements may for example have a rectangular or square cross-section. The first plate-shaped terminal member may be electrically connected to the galvanic element and the second plate-shaped terminal element may be electrically connected to the cell-external terminal. In order to form the electrical connection between the galvanic element and the cell-external connection, the two plate-shaped terminal elements are connected to one another via the webs. The webs thus extend in the axial vertical direction from the first plate-shaped terminal element to the second plate-shaped terminal element. The webs have a much smaller cross section than the plate-shaped terminal elements. The webs thus each form a cross-sectional constriction in respective partial flow flow paths via the cell terminal, wherein the partial flow flow paths comprise the first terminal element, the respective web and the second terminal element. The webs may be formed, for example, pillar-like or columnar. However, the webs can also have an elongated shape and extend in a wall-like or wall-like manner between the terminal elements.

Die Stege bilden außerdem die Schmelzsicherung aus. Wenn über die Stege ein Überstrom, also ein Strom größer als ein vorbestimmter Schwellwert fließt, so schmelzen die Stege und trennen somit die elektrische Verbindung zwischen den Terminalelementen. Durch das Trennen der Terminalelemente wird der Stromfluss über das Zellterminal unterbrochen. Die Stege sind also Schmelzleiter der Schmelzsicherung. Durch die erhöhte Anzahl an Stegen kann eine mechanische Stabilität des Zellterminals erhöht werden. Im Falle von nur einem Steg kann es nämlich vorkommen, dass das zweite Terminalelement durch eine Krafteinwirkung verkippt wird und dabei um eine Verbindungsstelle zwischen dem Steg und dem zweiten Terminalelement gedreht wird. Die Verbindungsstelle bildet somit einen unerwünschten Angelpunkt bzw. Drehpunkt. Die Krafteinwirkung, beispielsweise bei einer mechanischen Belastung des Zellterminals, kann dazu führen, dass der Steg bricht und dadurch in unerwünschter Weise der Stromfluss zwischen den Terminalelementen unterbrochen wird. Durch den zumindest einen zweiten Steg ergibt sich der Vorteil, dass eine solche, den Stromfluss unterbrechende Verkippbewegung der Terminalelemente verhindert werden kann. Das erfindungsgemäße Zellterminal weist somit eine hohe mechanische Stabilität auf.The webs also form the fuse. If an overcurrent, that is, a current greater than a predetermined threshold, flows via the webs, the webs melt and thus disconnect the electrical connection between the terminal elements. By disconnecting the terminal elements, the current flow through the cell terminal is interrupted. The webs are therefore fusible link of the fuse. Due to the increased number of webs, a mechanical stability of the cell terminal can be increased. In the case of only one web, it may happen that the second terminal element is tilted by a force and is thereby rotated about a connection point between the web and the second terminal element. The junction thus forms an undesirable pivot point or pivot point. The force, for example, a mechanical load on the cell terminal, can cause the web breaks and thereby undesirably the flow of current between the terminal elements is interrupted. The advantage of the at least one second web is that such a tilting movement of the terminal elements interrupting the flow of current can be prevented. The cell terminal according to the invention thus has a high mechanical stability.

Insbesondere weist die Schmelzsicherung zumindest vier die plattenförmigen Terminalelemente verbindende und bei Überstrom schmelzende Stege auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass die zumindest vier Stege jeweils pfeilerartig ausgebildet sind und rechteckförmig zwischen den Terminalelementen angeordnet sind. Beispielsweise können die vier Stege im Bereich von Ecken der plattenförmigen, rechteckförmigen Terminalelemente angeordnet sein. Die Stege sind somit paarweise in Reihen angeordnet. Die Stege, welche beispielsweise quaderförmig ausgebildet sein können, bilden vier in einem Rechteck angeordnete Pfeiler, welche sich ausgehend von dem ersten Terminalelement in Richtung des zweiten Terminalelementes erstrecken und das zweite Terminalelement tragen bzw. halten. Die Stege sichern also die Stabilität des Zellterminals und Verhindern ein Abkippen des zweiten Terminalelements.In particular, the fuse has at least four webs connecting the plate-shaped terminal elements and melting in the case of overcurrent. It can be provided that the at least four webs are each formed like a pillar and are arranged rectangularly between the terminal elements. For example, the four webs may be arranged in the region of corners of the plate-shaped, rectangular terminal elements. The webs are thus arranged in pairs in rows. The webs, which may be formed, for example cuboid, form four pillars arranged in a rectangle, which extend from the first terminal element in the direction of the second terminal element and carry or hold the second terminal element. The webs thus ensure the stability of the cell terminal and prevent tilting of the second terminal element.

Auch kann vorgesehen sein, dass die zumindest vier Stege jeweils mauerartig ausgebildet sind, wobei die Stege gemeinsam in einer Reihe angeordnet sind und sich jeweils senkrecht zu der Reihe zwischen den Terminalelementen erstrecken. Beispielsweise erstrecken sich die Stege über mehr als die Hälfte einer senkrecht zu der Reihe orientierten Abmessung der Terminalelemente, insbesondere über die gesamte, senkrecht zu der Reihe orientierte Abmessung. Gemäß dieser Ausführungsform weisen die Stege eine längliche Form auf. Die Stege sind dabei beispielsweise über eine Breite der Terminalelemente bzw. des Zellterminals beabstandet zueinander angeordnet und erstrecken sich entlang einer Tiefe der Terminalelemente bzw. des Zellterminals parallel zu einer Oberfläche der Terminalelemente. Eine sich über die Tiefe der Terminalelemente erstreckende Länge der Stege ist insbesondere größer als eine Höhe der trennwandartigen Stege. Auch ein solches Zellterminal ist besonders stabil und sichert somit eine Integrität der mit dem Zellterminal ausgestatteten Batteriezelle in der Hochvoltbatterie .It can also be provided that the at least four webs are each formed like a wall, wherein the webs are arranged together in a row and each extend perpendicular to the row between the terminal elements. By way of example, the webs extend over more than half of a dimension of the terminal elements oriented perpendicular to the row, in particular over the entire dimension oriented perpendicular to the row. According to this embodiment, the webs have an elongated shape. The webs are arranged spaced apart, for example, over a width of the terminal elements or of the cell terminal and extend along a depth of the terminal elements or of the cell terminal parallel to a surface of the terminal elements. A length of the webs extending over the depth of the terminal elements is in particular greater than a height of the dividing wall-like webs. Such a cell terminal is also particularly stable and thus ensures an integrity of the battery cell equipped with the cell terminal in the high-voltage battery.

In einer Ausführungsform weisen die Stege im Wesentlichen gleich große Querschnitte zum gleichzeitigen Schmelzen bei einem durch das Zellterminal fließenden Überstrom auf. Durch jeden Steg wird ein Teilstromflusspfad zwischen dem ersten plattenförmigen Terminalelement und dem zweiten plattenförmigen Terminalelement gebildet, wobei jeder Teilstromflusspfad einen spezifischen, von dem Querschnitt des Steges abhängigen Widerstand aufweist. Beispielsweise können die länglichen, mauerartigen Stege jeweils die gleiche Breite und Länge aufweisen. Wenn die Stege im Wesentlichen den gleichen Querschnitt aufweisen, so weist jeder Teilstromflusspfad im Wesentlichen den gleichen Widerstand auf. Der Strom fließt somit in gleichen Teilen über die Teilstromflusspfade. Wenn der über das Terminal fließende Strom einem Überstrom entspricht, so überschreiten die über die jeweiligen Teilstromflusspfade fließenden Teilströme einen vorbestimmten Überstromschwellwert und die Stege schmelzen im Wesentlichen gleichzeitig.In one embodiment, the lands have substantially equal cross-sections for simultaneous melting in an overcurrent flowing through the cell terminal. Through each land a Teilstromflusspfad between the first plate-shaped terminal member and the second plate-shaped terminal member is formed, each Teilstromflusspfad has a specific, dependent on the cross section of the web resistance. For example, the elongated, wall-like webs may each have the same width and length. If the webs have substantially the same cross-section, then each partial flow path has substantially the same resistance. The current thus flows in equal parts over the partial flow paths. When the current flowing through the terminal corresponds to an overcurrent, the substreams flowing over the respective substream flow paths exceed a predetermined overcurrent threshold and the lands melt substantially simultaneously.

In einer anderen Ausführungsform weisen zumindest zwei Stege unterschiedlich große Querschnitte zum kaskadenartigen Schmelzen bei einem durch das Zellterminal fließenden Überstrom auf. Hier schmelzen die Stege also nicht gleichzeitig, sondern kaskadenartig bzw. nacheinander. Im Falle von vier Stegen kann beispielsweise ein Steg einen ersten Querschnitt aufweisen und die drei anderen Stege können einen jeweils gleichgroßen, im Vergleich zum ersten Querschnitt größeren zweiten Querschnitt aufweisen. Auch können alle vier Stege unterschiedlich große Querschnitte aufweisen. Je kleiner der Querschnitt eines Steges ist, desto größer ist der Widerstand des zugeordneten Teilstromflusspfades. Dabei schmilzt bei einem Überstrom zuerst der Steg mit dem kleinsten Querschnitt. Nach Schmelzen bzw. Auslösen des ersten Steges mit dem kleinsten Querschnitt erhöht sich eine Stromdichte des über die anderen Stege fließenden Stroms, welche daraufhin bei jeweils gleichem Querschnitt zeitgleich oder bei verschieden großen Querschnitten mit steigendem Querschnitt nacheinander schmelzen. Durch das kaskadenartige Auslösen wird der Stromfluss also nur unterbrochen, wenn der Überstrom ausreichend lange fließt. Somit kann ein zu frühes Auslösen der Schmelzsicherung, welches ein Unterbrechen des Stromflusses über das Terminal zur Folge hat, verhindert werden. In another embodiment, at least two webs have different sized cross sections for cascade-like melting in an overcurrent flowing through the cell terminal. Here, therefore, the webs do not melt simultaneously, but in a cascade or one after the other. In the case of four webs, for example, a web may have a first cross section and the three other webs may each have a same size, in comparison to the first cross section larger second cross section. Also, all four webs may have different sized cross-sections. The smaller the cross section of a web, the greater the resistance of the associated partial flow path. In the event of an overcurrent, the fin with the smallest cross section melts first. After melting or triggering of the first web with the smallest cross section, a current density of the current flowing over the other webs increases, which then successively melt at the same cross section at the same time or at different sized cross sections with increasing cross section successively. Due to the cascade-like triggering, the current flow is thus interrupted only if the overcurrent flows for a sufficiently long time. Thus, a too early triggering of the fuse, which has an interruption of the flow of current through the terminal result, can be prevented.

Besonders bevorzugt weist das Zellterminal ein Isolationselement auf, welches zumindest bereichsweise zwischen den plattenförmigen Terminalelementen angeordnet ist. Das Isolationselement ist insbesondere aus Keramik gebildet und dient zur weiteren Stabilisierung des Zellterminals. Insbesondere fungiert das Isolationselement als ein Abstandshalter der Terminalelemente nach Schmelzen der Stege. Es wird also verhindert, dass sich die Terminalelemente nach Auslösen der Schmelzsicherung, beispielsweise durch mechanische Verformung der plattenförmigen Terminalelemente, berühren und dadurch eine unerwünschte, erneute elektrische Verbindung zwischen den Terminalelementen gebildet wird. Mittels des Isolationselementes kann somit ein besonders stabiles Zellterminal realisiert werden.Particularly preferably, the cell terminal on an insulation element, which is at least partially disposed between the plate-shaped terminal elements. The insulating element is formed in particular of ceramic and serves for further stabilization of the cell terminal. In particular, the insulation element acts as a spacer of the terminal elements after melting of the webs. It is thus prevented that the terminal elements touch after triggering of the fuse, for example by mechanical deformation of the plate-shaped terminal elements, and thereby an undesired, renewed electrical connection between the terminal elements is formed. By means of the insulating element can thus be realized a particularly stable cell terminal.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Isolationselement einen Isolationsmantel auf, welcher angrenzend an Ränder der Terminalelemente ausgebildet ist und welcher die Ränder der Terminalelemente sowie einen zwischen den Terminalelementen liegenden, die Stege aufweisenden Zwischenbereich umgebend ausgebildet ist. Der Isolationsmantel ist beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem Thermoplast, ausgebildet. Der starre Isolationsmantel ummantelt bzw. umschließt zumindest den Zwischenbereich vollständig. Aufgrund der mit dem Isolationsmantel ummantelten Anordnung aus Terminalelementen und Stegen weist das Zellterminal im Wesentlichen die Form eines Quaders auf, wobei Seiten des Quaders durch das erste Terminalelement, den Isolationsmantel sowie das zweite Terminalelement gebildet sind. Dabei umgibt der Isolationsmantel die Ränder der Terminalelemente und erstreckt sich beispielsweise in Hochrichtung über den Rand des ersten Terminalelementes, einen Rand des Zwischenbereiches und zumindest bereichsweise über einen Rand des zweiten Terminalelementes. Das zweite Terminalelement kann somit teilweise in Hochrichtung aus dem Isolationsmantel herausragen. Das Zellterminal weist eine besonders kompakte Form auf.In one development of the invention, the insulation element has an insulation jacket, which is formed adjacent to edges of the terminal elements and which surrounds the edges of the terminal elements and an intermediate region lying between the terminal elements and having the webs. The insulation jacket is formed, for example, from a plastic, in particular from a thermoplastic. The rigid insulation jacket completely encloses or at least encloses the intermediate area. As a result of the arrangement of terminal elements and bars encased in the insulating jacket, the cell terminal essentially has the shape of a cuboid, wherein sides of the cuboid are formed by the first terminal element, the insulating jacket and the second terminal element. In this case, the insulating jacket surrounds the edges of the terminal elements and extends for example in the vertical direction over the edge of the first terminal element, an edge of the intermediate region and at least partially over an edge of the second terminal element. The second terminal element can thus partially protrude from the insulation jacket in the vertical direction. The cell terminal has a particularly compact shape.

Insbesondere weist der Isolationsmantel ein L-förmiges Profil auf und ist zumindest teilweise überlappend mit einem Randbereich einer dem galvanischen Element zugewandten Unterseite des ersten Terminalelementes ausgebildet. Der Isolationsmantel weist also einen entlang der Hochrichtung orientierten ersten Mantelbereich auf, welcher die Ränder der Terminalelemente sowie den Zwischenbereich ummantelt. Außerdem weist der Isolationsmantel einen senkrecht zur Hochrichtung orientierten zweiten Mantelbereich auf, welcher sich ausgehend von dem Rand des ersten Terminalelementes bereichsweise über die Unterseite des ersten Terminalelementes, welche im integrierten Zustand in das Zellgehäuse dem Deckel des Zellgehäuses zugewandt ist, erstreckt. Der Isolationsmantel ist somit zumindest in einem Überlappungsbereich zwischen dem ersten Terminalelement und dem Deckel des metallischen Zellgehäuses angeordnet und dient daher zur elektrischen Isolierung zwischen dem Terminal und dem Deckel. Ein von dem Isolationsmantel nicht überdeckter Bereich der Unterseite des ersten Terminalelementes bildet insbesondere eine Kontaktfläche zum Verbinden mit dem galvanischen Element der Batteriezelle.In particular, the insulating jacket has an L-shaped profile and is formed at least partially overlapping with an edge region of an underside of the first terminal element facing the galvanic element. The insulating jacket thus has a first jacket region oriented along the vertical direction, which encases the edges of the terminal elements and the intermediate region. In addition, the insulation jacket has a second jacket region oriented perpendicular to the vertical direction, which region extends, starting from the edge of the first terminal element, over the underside of the first terminal element, which faces the lid of the cell housing in the integrated state in the integrated state. The insulating jacket is thus arranged at least in an overlapping region between the first terminal element and the lid of the metallic cell housing and therefore serves for electrical insulation between the terminal and the lid. A region of the underside of the first terminal element which is not covered by the insulation jacket forms in particular a contact surface for connection to the galvanic element of the battery cell.

Vorzugsweise weist das Isolationselement eine Lippe auf, welche an einer den Rändern der Terminalelemente sowie dem Zwischenbereich zugwandten Innenseite des Isolationsmantels angeordnet ist und welche beim Anordnen des Isolationsmantels an den Terminalelementen in den Zwischenbereich einschnappbar ausgebildet ist. Die Lippe ist gegenüber dem Isolationsmantel biegbar und kann beispielsweise aus Gummi gebildet sein. Beim Einführen der Anordnung aus Terminalelementen und Stegen in den Isolationsmantel bzw. beim Aufstülpen des Isolationsmantels auf die Anordnung wird die Lippe zunächst durch den Rand des jeweiligen Terminalelementes in Richtung der Innenseite des Isolationsmantels gebogen und schnappt schließlich in den Zwischenbereich ein. Dort verbleibt die Lippe und bildet somit den Abstandshalter zwischen den Terminalelementen aus. Durch das Isolationselement mit dem Isolationsmantel und der an dem Isolationsmantel angeordneten beweglichen Lippe kann das Zellterminal besonders einfach in wenigen Montageschritten hergestellt werden.The insulating element preferably has a lip which is arranged on an inner side of the insulation jacket facing the edges of the terminal elements and the intermediate region and which can be snapped into the intermediate region when the insulation jacket is arranged on the terminal elements. The lip is bendable with respect to the insulating jacket and can be formed, for example, from rubber. When inserting the arrangement of terminal elements and webs in the insulation jacket or when slipping the insulation jacket on the arrangement, the lip is first bent by the edge of the respective terminal element in the direction of the inside of the insulation jacket and finally snaps into the intermediate area. There remains the lip and thus forms the spacer between the terminal elements. By the insulating element with the insulating jacket and arranged on the insulating jacket movable lip can Cell terminal can be easily made in a few steps.

Alternativ dazu kann das Isolationselement eine zu dem Isolationsmantel separate Isolationsplatte aufweisen, welche in dem Zwischenbereich angeordnet ist. Die Isolationsplatte kann beispielsweise vor dem Anordnen des zweiten Terminalelementes auf den Stegen auf einer den Stegen zugewandten Oberseite des ersten Terminalelementes platziert werden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere im Falle der vier pfeilerartigen Stege besonders vorteilhaft. Dabei kann die Isolationsplatte zwischen zwei Reihen mit paarweise angeordneten Stegen angeordnet sein. Ein solches Terminal weist eine besonders hohe Stabilität auf.Alternatively, the insulating element may have a separate insulating panel to the insulation, which is arranged in the intermediate region. The insulation plate can be placed on a web facing the webs, for example, before placing the second terminal element on the webs on a top side facing the webs of the first terminal element. This embodiment is particularly advantageous in the case of the four pillar-like webs. In this case, the insulation plate between two rows may be arranged with pairs of webs. Such a terminal has a particularly high stability.

Es kann vorgesehen sein, dass der Isolationsmantel eine Auflagefläche für einen Randbereich einer Unterseite des zweiten Terminalelementes zum Halten des zweiten Terminalelementes aufweist. Die Auflagefläche kann beispielsweise als eine Stufe in einer Innenseite des Isolationsmantels ausgebildet sein. Beispielsweise kann das erste plattenförmige Terminalelement einen kleineren Querschnitt aufweisen als das zweite plattenförmige Terminalelement. Beim Einsetzen der Anordnung aus Terminalelementen und Stegen in den Isolationsmantel wird die Unterseite des zweiten Terminalelementes auf der Auflagefläche positioniert. Die Anordnung und der Isolationsmantel können somit in vorteilhafter Weise passgenau zusammengefügt werden, wodurch die Stabilität des Zellterminals weiter erhöht wird.It can be provided that the insulation jacket has a support surface for an edge region of a lower side of the second terminal element for holding the second terminal element. The support surface may be formed, for example, as a step in an inner side of the insulation jacket. For example, the first plate-shaped terminal element may have a smaller cross section than the second plate-shaped terminal element. When inserting the arrangement of terminal elements and webs in the insulating jacket, the underside of the second terminal element is positioned on the support surface. The arrangement and the insulating jacket can thus be assembled in an advantageous manner accurately, whereby the stability of the cell terminal is further increased.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Batteriezelle für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs mit einem Zellgehäuse und zumindest einem erfindungsgemäßen Zellterminal oder einer vorteilhaften Ausführungsform davon, wobei das zumindest eine Zellterminal in einen Deckel des Zellgehäuses integriert ist. Die Batteriezelle weist dabei zwei Zellterminals auf, wobei zumindest ein Zellterminal die integrierte Schmelzsicherung aufweist.The invention also relates to a battery cell for a high-voltage battery of a motor vehicle having a cell housing and at least one cell terminal according to the invention or an advantageous embodiment thereof, wherein the at least one cell terminal is integrated in a cover of the cell housing. The battery cell has two cell terminals, wherein at least one cell terminal has the integrated fuse.

Ferner betrifft die Erfindung eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen Batteriezelle. Die Hochvoltbatterie weist insbesondere eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen auf und dient als Traktionsbatterie für das Kraftfahrzeug.Furthermore, the invention relates to a high-voltage battery for a motor vehicle with at least one battery cell according to the invention. In particular, the high-voltage battery has a multiplicity of battery cells connected to one another and serves as a traction battery for the motor vehicle.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Hochvoltbatterie. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet.A motor vehicle according to the invention comprises a high-voltage battery according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as an electric vehicle or hybrid vehicle.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Zellterminal vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Batteriezelle, für die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.The embodiments presented with reference to the cell terminal according to the invention and their advantages apply correspondingly to the battery cell according to the invention, to the high-voltage battery according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment and with reference to the drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie;
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zellterminals in einer Querschnittsdarstellung;
3 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung aus Terminalelementen und Stegen eines Zellterminals;
4 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung aus Terminalelementen, Stegen und einem Isolationselement eines Zellterminals;
5 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines Deckels eines Zellgehäuses mit einem Zellterminal;
6 eine weitere perspektivische Darstellung des Deckels des Zellgehäuses mit einem Zellterminal;
7 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Schmelzsicherung;
8 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schmelzsicherung;
9 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Schmelzsicherung; und
10 eine Darstellung einer Zeitabhängigkeit einer Stromdichte eines über das Zellterminal fließenden Stroms.

Show it:

1 a schematic representation of an embodiment of a high-voltage battery according to the invention;
2 a schematic representation of an embodiment of a cell terminal according to the invention in a cross-sectional view;
3 a perspective view of an arrangement of terminal elements and webs of a cell terminal;
4 a perspective view of an arrangement of terminal elements, webs and an insulation element of a cell terminal;
5 a perspective view of a portion of a lid of a cell housing with a cell terminal;
6 a further perspective view of the lid of the cell housing with a cell terminal;
7 a schematic representation of a first embodiment of a fuse;
8th a schematic representation of a second embodiment of a fuse;
9 a schematic representation of a third embodiment of a fuse; and
10 a representation of a time dependence of a current density of a current flowing through the cell terminal current.

In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Hochvoltbatterie 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Hochvoltbatterie 1 kann beispielsweise eine Traktionsbatterie eines hier nicht dargestellten elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs sein und elektrische Energie für einen Elektroantrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Die Hochvoltbatterie 1 weist hier zumindest zwei miteinander verschaltete Batteriezellen 2 auf. Jede Batteriezelle 2 weist ein Zellgehäuse 3 auf, in welchem ein galvanisches Element 4 angeordnet ist. Ein Deckel 5 des Zellgehäuses 3 weist jeweils ein mit dem galvanischen Element 4 der Batteriezelle 2 elektrisch verbundenes Zeltterminalpaar 6 auf, über welches die Batteriezellen 2 miteinander verschaltet werden können. Außerdem weist der Deckel 5 hier eine Entgasungsöffnung 7 auf, über welche eine im Schadensfall, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss, in der Batteriezelle 2 entstehendes Heißgas aus dem Zellgehäuse 3 austreten kann. 1 shows an embodiment of a high-voltage battery 1 according to the present invention. The high-voltage battery 1 can, for example a traction battery of a not shown electrically driven motor vehicle and provide electrical energy for an electric drive of the motor vehicle. The high-voltage battery 1 here has at least two interconnected battery cells 2 on. Every battery cell 2 has a cell case 3 in which a galvanic element 4 is arranged. A lid 5 of the cell housing 3 has one with the galvanic element 4 the battery cell 2 electrically connected tent terminal pair 6 on, over which the battery cells 2 can be interconnected with each other. In addition, the lid points 5 here a degassing opening 7 on, over which one in the event of damage, for example in the case of a cell-internal short circuit, in the battery cell 2 emerging hot gas from the cell housing 3 can escape.

Das Zellterminalpaar 6 weist dabei zumindest ein in den Deckel 5 integriertes Zellterminal 8 auf, wie es beispielhaft in einer Querschnittsdarstellung in 2 gezeigt ist. Das Zellterminal 8 weist eine integrierte Schmelzsicherung 9 zum Überstromschutz auf, welche dazu ausgelegt ist, einen über das Zellterminal 8 fließenden Stromfluss bei Überstrom zu unterbrechen. Das Zellterminals 8 weist dazu ein erstes Terminalelement 10 sowie ein in Hochrichtung H darüber liegendes, zu dem ersten Terminalelement 10 beabstandet zweites Terminalelement 11 auf. Die Terminalelemente 10, 11 sind, wie in den perspektivischen Darstellungen gemäß 4 und 5 gezeigt, plattenförmig ausgebildet und können beispielsweise einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Das erste Terminalelement 10 ist mit dem galvanischen Element 4 elektrisch verbindbar und das zweite Terminalelement 11 ist mit einem zellexternen Anschluss, beispielsweise einem Zellterminal einer anderen Batteriezelle 2, elektrisch verbindbar.The cell terminal pair 6 has at least one in the lid 5 integrated cell terminal 8th as exemplified in a cross-sectional view in FIG 2 is shown. The cell terminal 8th has an integrated fuse 9 for overcurrent protection, which is designed to, one via the cell terminal 8th to interrupt flowing current flow in the event of overcurrent. The cell terminals 8th points to a first terminal element 10 as well as in the vertical direction H above it, to the first terminal element 10 spaced second terminal element 11 on. The terminal elements 10 . 11 are, as in the perspective views according to 4 and 5 shown, plate-shaped and may for example have a rectangular cross-section. The first terminal element 10 is with the galvanic element 4 electrically connectable and the second terminal element 11 is with a cell external connection, for example a cell terminal of another battery cell 2 , electrically connectable.

Die in das Zellterminal 8 integrierte Schmelzsicherung 9 weist hier vier sich in Hochrichtung H zwischen den Terminalelementen 10, 11 erstreckende Stege 12, 13, 14, 15 auf, welche eine Querschnittsverengung im Stromflusspfad zwischen dem ersten Terminalelement 10 und dem zweiten Terminalelement 11 darstellen. Bei einem über das Zellterminal 8 fließenden Überstrom schmelzen die Stege 12, 13, 14, 15 und trennen somit die elektrische Verbindung zwischen den Terminalelementen 10, 11. Dadurch wird der Stromfluss zwischen den Terminalelementen 10, 11 unterbrochen. Die Stege 12, 13, 14, 15 können beispielsweise in einer Breitenrichtung B der Terminalelemente 10, 11 bzw. des Zellterminals 8 nebeneinander angeordnet sein und sich in einer Tiefenrichtung T vollständig über eine Tiefe der plattenförmigen Terminalelemente 10, 11 erstrecken. Die Stege 12, 13, 14, 15 sind in diesem Fall mauerartig ausgebildet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Stege 12, 13, 14, 15 pfeilerartig bzw. säulenartig ausgebildet sind und paarweise in Tiefenrichtung T hintereinander angeordnet sind. Beispielsweise können die Stege 12, 13, 14, 15 im Bereich von Ecken der Terminalelemente 10, 11 angeordnet sein, wie beispielhaft in der perspektivischen Darstellung der Anordnung aus Terminalelementen 10, 11 und Stegen 12, 13, 14 15 in 3 gezeigt ist.The in the cell terminal 8th integrated fuse 9 here four is in the vertical direction H between the terminal elements 10 . 11 extending webs 12 . 13 . 14 . 15 which has a cross-sectional constriction in the current flow path between the first terminal element 10 and the second terminal element 11 represent. At one via the cell terminal 8th flowing overcurrents melt the webs 12 . 13 . 14 . 15 and thus disconnect the electrical connection between the terminal elements 10 . 11 , This will increase the current flow between the terminal elements 10 . 11 interrupted. The bridges 12 . 13 . 14 . 15 For example, in a width direction B the terminal elements 10 . 11 or the cell terminal 8th be arranged next to each other and in a depth direction T completely over a depth of the plate-shaped terminal elements 10 . 11 extend. The bridges 12 . 13 . 14 . 15 are formed in this case wall-like. But it can also be provided that the webs 12 . 13 . 14 . 15 are formed pillar-like or columnar and in pairs in the depth direction T arranged one behind the other. For example, the webs 12 . 13 . 14 . 15 in the area of corners of the terminal elements 10 . 11 be arranged as exemplified in the perspective view of the arrangement of terminal elements 10 . 11 and jetties 12 . 13 . 14 15 in 3 is shown.

Das Zellterminal 8 weist außerdem ein Isolationselement 16 auf, welches zumindest bereichsweise in einen die Stege 12, 13, 14, 15 aufweisenden Zwischenbereich 17 zwischen den Terminalelementen 10, 11 ragt. Durch das zumindest bereichsweise in dem Zwischenbereich 17 angeordnete Isolationselement 16 kann verhindert werden, dass sich die Terminalelemente 10, 11 nach Schmelzen der Stege 12, 13, 14, 15 berühren und dadurch die Terminalelemente 10, 11 in unerwünschter Weise wieder elektrisch verbunden werden. Das Isolationselement 16 weist einen Ränder 18, 19 der Terminalelemente 10, 11 sowie den Zwischenbereich 17 ummantelnden Isolationsmantel 20 auf. Der Isolationsmantel 20 ist L-förmig ausgebildet und erstreckt sich zumindest bereichsweise über eine dem Deckel 5 des Zellgehäuses 3 zugewandte Unterseite 21 des ersten Terminalelementes 10. Dadurch kann das Zellterminal 8 gegenüber dem metallischen Deckel 5 des Zellgehäuses 3 isoliert werden. Der Isolationsmantel 20 erstreckt sich hier in der Hochrichtung H über einen Rand 18 des ersten Terminalelementes 10, den Zwischenbereich 17 und bereichsweise über einen Rand 19 des zweiten Terminalelementes 11. Das zweite Terminalelement 11 ragt somit über den Isolationsmantel 20 hinaus. Der Isolationsmantel 20 weist eine Auflagefläche 22 auf, welche beispielsweise als eine Stufe in einer Innenseite des Isolationsmantels 20 ausgebildet ist und auf welcher ein Randbereich einer Unterseite 23 des zweiten Terminalelementes 11 aufliegt. Außerdem weist das Isolationselement 16 hier eine bewegliche Lippe 24, beispielsweise eine Gummilippe, auf, welche abstehend von der Innenseite des Isolationsmantels 20 ausgebildet ist. Beim Einführen der Anordnung aufweisend die zwei Terminalelemente 10, 11 und die Stege 12, 13, 14, 15 in den Isolationsmantel 20 wird die gegenüber dem starren Isolationsmantel 20 biegbare Lippe 24 in dem Zwischenbereich 17 positioniert.The cell terminal 8th also has an isolation element 16 on, which at least partially in one of the webs 12 . 13 . 14 . 15 having intermediate area 17 between the terminal elements 10 . 11 protrudes. By at least partially in the intermediate area 17 arranged insulation element 16 can prevent the terminal elements 10 . 11 after melting the bars 12 . 13 . 14 . 15 touch and thereby the terminal elements 10 . 11 be reconnected in an undesirable manner. The isolation element 16 has a margin 18 . 19 the terminal elements 10 . 11 as well as the intermediate area 17 sheathing insulating jacket 20 on. The insulation jacket 20 is L-shaped and extends at least partially over a lid 5 of the cell housing 3 facing underside 21 of the first terminal element 10 , This allows the cell terminal 8th opposite the metallic lid 5 of the cell housing 3 be isolated. The insulation jacket 20 extends here in the vertical direction H over a border 18 of the first terminal element 10 , the intermediate area 17 and partially over an edge 19 of the second terminal element 11 , The second terminal element 11 thus protrudes over the insulation jacket 20 out. The insulation jacket 20 has a support surface 22 which, for example, as a step in an inner side of the insulation sheath 20 is formed and on which an edge region of a bottom 23 of the second terminal element 11 rests. In addition, the insulating element has 16 here a movable lip 24 , For example, a rubber lip, which projecting from the inside of the insulation jacket 20 is trained. When inserting the arrangement comprising the two terminal elements 10 . 11 and the footbridges 12 . 13 . 14 . 15 in the insulation jacket 20 becomes the opposite to the rigid insulation jacket 20 bendable lip 24 in the intermediate area 17 positioned.

In 4 ist die Anordnung aus Terminalelementen 10, 11 und Stegen 12, 13, 14, 15 gezeigt, bei welcher das Isolationselement 16 anstelle der Lippe 24 eine Isolationsplatte 25 aufweist. Die Isolationsplatte 25 ist dabei zwischen den Stegen 12, 13, 14, 15 angeordnet und hält die Terminalelemente 10,11 nach Schmelzen der Stege 12, 13, 14, 15 auf Abstand. In 5 ist das Terminal 8 in einer perspektivischen, geschnittenen Ansicht gezeigt, welches die Anordnung aus Terminalelementen 10, 11 und Stegen 12, 13, 14, 15 sowie Isolationsplatte 25 aufweist. Außerdem ist der Isolationsmantel 20, welcher die Anordnung mit der Isolationsplatte 25 umschließt, dargestellt. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Deckels 5 des Zellgehäuses 3 mit dem Zellterminal 8 sowie mit einem weiteren Zellterminal 26. Das weitere Zellterminal 26 weist beispielsweise keine integrierte Schmelzsicherung 9 auf.In 4 is the arrangement of terminal elements 10 . 11 and jetties 12 . 13 . 14 . 15 shown in which the insulation element 16 instead of the lip 24 an insulation plate 25 having. The insulation plate 25 is between the bars 12 . 13 . 14 . 15 arranged and holds the terminal elements 10 . 11 after melting the bars 12 . 13 . 14 . 15 at a distance. In 5 is the terminal 8th in a perspective, sectional view showing the arrangement of terminal elements 10 . 11 and jetties 12 . 13 . 14 . 15 as well as insulation plate 25 having. In addition, the insulation jacket 20 which the arrangement with the insulation plate 25 encloses shown. 6 shows a perspective view of the lid 5 of the cell housing 3 with the cell terminal 8th as well as with another cell terminal 26 , The further cell terminal 26 For example, there is no integrated fuse 9 on.

7, 8 und 9 zeigen jeweils die Anordnung aus Terminalelementen 10, 11 mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Schmelzsicherung 9 in einer Querschnittsdarstellung sowie eine Draufsicht auf das erste Terminalelement 10 mit den Stegen 12, 13, 14, 15. Die Stege 12, 13, 14, 15 sind hier in Breitenrichtung B des Zellterminals 8 nebeneinander angeordnet und erstrecken sich in Tiefenrichtung T des Tellterminals 8 über die gesamte Tiefe. In 7 weisen alle Stege 12, 13, 14, 15 den gleichen Querschnitt, hier die gleiche Breite B0, auf. Dadurch weist jeder Teilstromflusspfad, welcher durch das erste Terminalelement 10, den jeweiligen Steg 12, 13, 14, 15 und das zweite Terminalelement 11 gebildet ist, den gleichen Widerstand auf, sodass sich der Strom gleichermaßen auf alle Stromflusspfade verteilt. Wenn die über die jeweiligen Stege 12, 13, 14, 15 fließenden Teilströme einen Überstromschwellwert überschreiten, so schmelzen die Stege 12, 13, 14, 15 in etwa gleichzeitig. 7 . 8th and 9 each show the arrangement of terminal elements 10 . 11 with different embodiments of the fuse 9 in a cross-sectional view and a plan view of the first terminal element 10 with the jetties 12 . 13 . 14 . 15 , The bridges 12 . 13 . 14 . 15 are here in the width direction B of the cell terminal 8th arranged next to each other and extend in the depth direction T of the Tellterminals 8th over the entire depth. In 7 Show all bars 12 . 13 . 14 . 15 the same cross section, here the same width B0 , on. As a result, each partial flow path which passes through the first terminal element 10 , the respective bridge 12 . 13 . 14 . 15 and the second terminal element 11 is formed, the same resistance, so that the power is distributed equally to all current flow paths. If the over the respective webs 12 . 13 . 14 . 15 flowing sub-streams exceed an overcurrent threshold, so melt the webs 12 . 13 . 14 . 15 in about the same time.

Gemäß 8 weist der Steg 13 eine erste Breite B1 auf und die Stege 12, 14, 15 weisen eine im Vergleich zur ersten Breite B1 größere zweite Breite B2 auf. Der Steg 13 weist dadurch einen größeren Widerstand auf als die Stege 12, 14, 15. Dabei schmilzt bei einem Überstrom der Steg 13 mit dem größten Widerstand zuerst. Nach dem Auslösen bzw. Schmelzen des Stegs 13 verteilt sich der Storm auf die drei verbleibenden Stege 12, 14, 15, wodurch eine Stromdichte des über die Stege 12, 14, 15 fließenden Stroms erhöht wird. Diese Stege 12, 14, 15 schmelzen dann ebenfalls und unterbrechen den Stromfluss über das Zellterminal 8 vollständig.According to 8th indicates the footbridge 13 a first width B1 on and the jetties 12 . 14 . 15 have one compared to the first width B1 larger second width B2 on. The jetty 13 This has a greater resistance than the webs 12 . 14 . 15 , It melts at an overcurrent of the bridge 13 with the biggest resistance first. After triggering or melting of the web 13 The Storm spreads to the three remaining bridges 12 . 14 . 15 , giving a current density of over the lands 12 . 14 . 15 flowing current is increased. These bridges 12 . 14 . 15 then also melt and interrupt the flow of current through the cell terminal 8th Completed.

Gemäß 9 weist der Steg 13 eine erste Breite B3, der Steg 14 eine im Vergleich zur ersten Breite B3 größere zweite Breite B4, der Steg 15 eine im Vergleich zur zweiten Breite B4 größere dritte Breite B5 und der Steg 12 eine im Vergleich zur dritten Breite B5 größere vierte Breite B6 auf. Alle Stege 12, 13, 14, 15 weisen somit unterschiedlich große Querschnitte auf, wodurch die zugeordneten Teilstromflusspfade unterschiedlich große Widerstände aufweisen. 10 zeigt einen Verlauf einer Stromdichte j des über das Zellterminal 8 fließenden Stroms über die Zeit t. Bei einem ersten Stromdichtewert j1 der Stromdichte j, welcher einen Überstrom für den Steg 13 darstellt, ist der Steg 13 mit der kleinsten Breite B3 zu einem ersten Auslösezeitpunkt t1 durchgeschmolzen. Die Stromdichte j erhöht sich auf einen zweiten Stromdichtewert j2, welcher einen Überstrom für den Steg 14 darstellt. Zu einem zweiten Auslösezeitpunkt t2 ist der Steg 14 durchgeschmolzen. Die Stromdichte j erhöht sich auf einen dritten, einen Überstrom für den Steg 15 bildenden Stromdichtewert j3, wodurch der Steg 15 zu einem dritten Auslösezeitpunkt t3 auslöst bzw. durchschmilzt. Die Stromdichte j erhöht sich auf einen vierten Stromdichtewert j4, wodurch der Steg 12 mit dem größten Querschnitt bzw. der größten Breite B6 zu einem vierten Auslösezeitpunkt t4 durchgeschmolzen ist. Bei dem vierten Auslösezeitpunkt t4 sind die Stege 12, 13, 14, 15 der Schmelzsicherung 9 also vollständig abgeschmolzen und der Stromfluss ist nach dem vierten Auslösezeitpunkt t4 durch die Schmelzsicherung 9 vollständig unterbrochen.According to 9 indicates the footbridge 13 a first width B3 , the bridge 14 one compared to the first width B3 larger second width B4 , the bridge 15 one compared to the second width B4 larger third width B5 and the jetty 12 one compared to the third width B5 larger fourth width B6 on. All the bridges 12 . 13 . 14 . 15 thus have different sized cross-sections, whereby the associated partial flow paths have different sized resistors. 10 shows a course of a current density j of the via the cell terminal 8th flowing electricity over time t , At a first current density value j1 the current density j which is an overcurrent for the bridge 13 represents is the footbridge 13 with the smallest width B3 at a first triggering time t1 by melted. The current density j increases to a second current density value j2 which is an overcurrent for the bridge 14 represents. At a second triggering time t2 is the jetty 14 by melted. The current density j increases to a third, an overcurrent for the bridge 15 forming current density value j3 , causing the bridge 15 at a third triggering time t3 triggers or melts. The current density j increases to a fourth current density value j4 , causing the bridge 12 with the largest cross-section or the largest width B6 at a fourth triggering time t4 has melted through. At the fourth triggering time t4 are the bars 12 . 13 . 14 . 15 the fuse 9 so completely melted off and the current flow is after the fourth triggering time t4 through the fuse 9 completely interrupted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: HochvoltbatterieHigh-voltage battery
22: Batteriezellebattery cell
33: Speichergehäusestorage Enclosures
44: galvanisches Elementgalvanic element
55: Deckelcover
66: ZellterminalpaarCell terminal pair
77: Entgasungsöffnungvent
88th: Zellterminalcell terminal
99: Schmelzsicherungfuse
1010: erstes Terminalelementfirst terminal element
1111: zweites Terminalelementsecond terminal element
12, 13, 14, 1512, 13, 14, 15: StegeStege
1616: Isolationselementinsulation element
1717: Zwischenbereichintermediate area
1818: erster Randfirst edge
1919: zweiter Randsecond edge
2020: Isolationsmantelinsulation jacket
2121: Unterseitebottom
2222: Auflageflächebearing surface
2323: Unterseitebottom
2424: Lippelip
2525: Isolationsplatteinsulation plate
2626: weiteres Zellterminalanother cell terminal
HH: Hochrichtungvertical direction
TT: Tiefenrichtungdepth direction
BB: Breitenrichtungwidth direction
B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6B0, B1, B2, B3, B4, B5, B6: Breitewidth
jj: Stromdichtecurrent density
j1, j2, j3, j4 j1, j2, j3, j4: StromdichtewerteCurrent density values
tt: ZeitTime
t1, t2, t3, t4t1, t2, t3, t4: AuslösezeitpunkteRelease dates

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011082560 A1 [0003]

Claims

Cell terminal (8) for a battery cell (2) of a high-voltage battery (1) of a motor vehicle for connecting the battery cell (2) to a cell-external terminal, with an integrated fuse (9) for overcurrent protection, wherein the cell terminal (8) comprises a first plate-shaped terminal element (8). 10) for electrical connection to a galvanic element (4) of the battery cell (2) and a second plate-shaped terminal element (11) spaced from the first plate-shaped terminal element (10) for electrical connection to the cell-external terminal, and wherein the fuse (9) a first, the plate-shaped terminal elements (10, 11) electrically connecting and melting overcurrent web (12), characterized in that the fuse (9) for mechanically stabilizing the cell terminal (8) at least a second, the plate-shaped terminal elements (10, 11) electrically connecting and melting overcurrent web (13, 14, 15).

Cell terminal (2) after Claim 1 , characterized in that the fuse (9) at least four the plate-shaped terminal elements (10, 11) electrically connecting and melting in overcurrents webs (12, 13, 14, 15).

Cell terminal (8) after Claim 2 , characterized in that the at least four webs (12, 13, 14, 15) are each formed like a pillar and are arranged in a rectangular manner between the terminal elements (10, 11).

Cell terminal (8) after Claim 2 , characterized in that the at least four webs (12, 13, 14, 15) are respectively formed like a wall, wherein the webs (21, 13, 14, 15) are arranged together in a row and each perpendicular to the row between the Terminal elements (10, 11) extend.

Cell terminal (8) according to any one of the preceding claims, characterized in that the webs (12, 13, 14, 15) have substantially equal cross-sections for simultaneous melting in an overcurrent flowing through the cell terminal (8).

Cell terminal (8) after one of Claims 1 to 4 , characterized in that at least two webs (12, 13, 14, 15) have different sized cross-sections for cascade-like melting in an overflow flowing through the cell terminal (8).

Cell terminal (8) according to one of the preceding claims, characterized in that the cell terminal (8) has an insulation element (16), which is at least partially disposed between the plate-shaped terminal elements (10, 11).

Cell terminal (8) after Claim 7 , characterized in that the insulation element (16) has an insulation jacket (20) which is formed adjacent to edges (18, 19) of the terminal elements (10, 11) and to which the edges (18, 19) of the terminal elements (10, 11 ) and between the terminal elements (10, 11) lying, the webs (12, 13, 14, 15) having intermediate region (17) is formed surrounding.

Cell terminal (8) after Claim 8 , characterized in that the insulating jacket (20) has an L-shaped profile and at least partially overlapping with an edge region of the galvanic element (4) facing bottom (21) of the first terminal element (10) is formed.

Cell terminal (8) after Claim 8 or 9 , characterized in that the insulating element (16) has a lip (24) which is arranged on one of the edges (18, 19) of the terminal elements (10, 11) and the intermediate region (17) zugwandten inside of the insulation jacket (20) and which in the intermediate region (17) is formed so that it can be snapped when the insulation jacket is arranged on the terminal elements (10, 11).

Cell terminal (8) after Claim 8 or 9 , characterized in that the insulating element (16) has a to the insulating jacket (20) separate insulation plate (25) which is arranged in the intermediate region (17).

Cell terminal (8) after one of Claims 8 to 11 , characterized in that the insulating jacket (20) has a bearing surface (22) for an edge region of a lower side (23) of the second terminal element (11) for holding the second terminal element (11).

Battery cell (2) for a high-voltage battery (1) of a motor vehicle having a cell housing (3) and at least one cell terminal (8) according to one of the preceding claims, wherein the at least one cell terminal (8) is inserted into a cover (5) of the cell housing (3). is integrated.

High-voltage battery (1) for a motor vehicle with at least one battery cell (2) according to Claim 13 ,

Motor vehicle with a high-voltage battery (1) after Claim 14 ,