CN102044653A - 连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连接装置,该连接装置用于导电地连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子,该连接装置包括用于相互导电地连接不同电化学电池的每两个电池端子的两个或者多个电池连接器,该连接装置能够使电池连接器简单和快速地安装在电化学电池上,而提出:至少两个电池连接器在连接装置的在电池连接器从起始材料中分离出来之后的安装状态中是呈一体地相互连接的。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接装置,用于导电地连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子,该连接装置包括用于使不同电化学电池的每两个电池端子相互导电地连接的两个或者多个电池连接器。
背景技术
这种电化学装置尤其可以构成为电蓄电池,例如锂离子蓄电池(Lithium-Ionen-Akkumulator)。
在锂离子蓄电池中,单个蓄电池单元电池(Akkumulatorzelle)的两个电池端子(极)之间的电压差约为3.6V。为了获得针对许多应用例如在汽车驱动技术中所需的更高电压水平例如约360V,就必须将许多这种蓄电池单元电池(例如约100个)电串联起来。
蓄电池单元电池或者普通的电化学电池在此方面可以整合成模块,这些模块分别包括多个这种电化学电池,其中,并排设置的电池的装配方向交替变换,从而正电池端子和负电池端子交替并排地放置。
这些极性相反的彼此相邻的电池端子为了串联电池而借助各一个电池连接器直接相互连接。
发明内容
本发明的目的在于,完成一种用于电化学装置的开头所称类型的连接装置,该连接装置能够使电池连接器简单和快速地安装在电化学电池上。
该目的在一种具有权利要求1前序部分所述特征的连接装置中依据本发明通过如下方式得以实现,即,至少两个电池连接器在连接装置的在电池连接器从起始材料中分离出来之后的安装状态中是呈一体地(einstückig)相互连接的。
呈一体地相互连接的电池连接器因此形成连接器组件,该连接器组件可以作为单元来操作并且可以作为单元供应给待相互连接的电化学电池。将连接器组件的电池连接器相互连接起来的连接片可以在将电池连接器固定在各个待相互连接的电池端子上之后被移去。
对此可供选择地,也可以将连接器组件作为单元供应给用于电池连接器的保持架并且将电池连接器分别单独地固定在该保持架上。在将电池连接器固定在保持架上之后,可以移去连接器组件的将电池连接器相互连接起来的连接片。随后,可以将保持在保持架上的电池连接器作为单元供应给待相互连接的电化学电池并且固定在各个待相互连接的电池端子上。
在连接装置和电化学装置的最终安装状态下,连接器组件的电池连接器正常情况下不再相互连接,这是因为在电化学装置的工作状态下,不希望不同的电池连接器之间出现导电连接。
如果至少一个电池连接器与导线(Leiterbahn)呈一体地连接,那么这一点提供的优点是,电池连接器能以简单的方式连接到电压测量装置上,例如电化学装置的控制单元上,而无需另外在电池连接器与配属于该电池连接器的导线之间建立导电连接。
本发明因此还涉及一种连接装置,该连接装置用于导电连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子,该连接装置包括用于使不同电化学电池的两个电池端子相互导电连接的至少一个电池连接器,其中,至少一个电池连接器与导线呈一体地连接。
在本发明的一种优选构成中设置的是,连接装置包括用于电池连接器的至少一个保持架,并且至少两个电池连接器分开地固定在同一保持架上。
这种保持架例如可以构成为电路板(Leiterplatte)或者构成为电化学装置的辅助框架。
在此方面可以设置的是,至少一个电池连接器通过至少一个例如呈角形的保持接片固定在这种保持架上。
有利的是,保持接片能够以如下方式弹性和/或塑性地变形,即,使电池连接器相对于保持架的位置能够适应有待通过电池连接器相互连接的电池端子的不同位置。按照这种方式,避免在连接装置的安装状态下出现过度的机械应力。
在本发明的一种优选构成中设置的是,至少一个电池连接器通过至少两个保持接片固定在一个保持架或者多个保持架上。
为了能够测量电池连接器的电位和/或使不同电化学电池之间能够通过电池连接器实现电荷平衡,至少一个保持接片可以构成为电导体元件,该电导体元件能够与电化学装置的控制单元连接。
此外可以设置的是,至少一个电池连接器包括用于与第一电池端子连接的第一接触段、用于与第二电池端子连接的第二接触段和能弹性和/或塑性地变形的补偿区,该补偿区将第一接触段与第二接触段相互连接并且可以使接触段相对于彼此运动。
通过这种可以弹性和/或塑性地变形的补偿区可以至少部分地,优选基本上完全补偿:
a)一方面电池连接器的纵向延展与另一方面通过电池连接器相互连接的电池端子的纵轴线之间的距离变化之间出现的差值和/或
b)两个通过电池连接器相互连接的电化学电池的纵向延展之间的差值。
依据本发明的连接装置特别适合于在电化学装置上使用,该电化学装置包括多个电化学电池和依据本发明的连接装置,该连接装置用于相互导电连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子。
本发明此外涉及一种用于导电连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子的方法。
本发明的另一目的在于,完成这样一种方法,通过该方法,在安装电化学装置时以简单和快速的方式使电池端子相互连接。
该目的依据本发明通过一种用于导电连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子的方法得以实现,该方法包括以下方法步骤:
-将用于使不同电化学电池的每两个电池端子相互导电连接的两个或者多个电池连接器从起始材料中分离出来,其中,至少两个电池连接器通过至少一个连接片相互连接;
-将电池连接器分开地固定在保持架和/或各个待相互连接的电池端子上;
-在电池连接器固定在保持架或电池端子上之后,移去电池连接器之间的至少一个连接片。
如果电池连接器在移去电池连接器之间的至少一个连接片之前被固定在保持架上,但不是固定在各个待相互连接的电池端子上,那么依据本发明的方法还包括下列另一步骤:
-将电池连接器与电化学装置的不同电化学电池的每两个电池端子连接。
为了能够以简单的方式在电池连接器与电化学装置的控制单元之间产生电接触,特别是出于测量电压和/或使不同电池之间电荷平衡的目的,有利的是,至少一个电池连接器通过与电池连接器呈一体地连接的导线与电化学装置的控制单元导电连接。
本发明因此还涉及一种用于导电连接电化学装置的电化学电池的多个电池端子的方法,该方法包括以下方法步骤:
-将用于使不同电化学电池的两个电池端子导电连接的至少一个电池连接器和用于使电池连接器与电化学装置的控制单元导电连接的导线从起始材料中分离出来,其中,电池连接器与导线呈一体地连接;
-将电池连接器与电化学装置的不同电化学电池的两个电池端子连接。
此外,在这种情况下优选的是,至少一个电池连接器与电化学装置的控制单元导电连接。
在依据本发明的方法的一种优选构成中设置的是,至少一个电池连接器通过保持接片与电化学装置的控制单元导电连接。
在此方面,此外可以设置的是,电池连接器通过保持接片固定在保持架上。
此外,在依据本发明的方法的一种优选构成中设置的是,至少一个电池连接器优选在与电池端子连接之前以如下方式变型,即,产生能够弹性和/或塑性地变形的补偿区,通过该补偿区使得电池连接器的用于与第一电池端子连接的第一接触段和电池连接器的用于与第二电池端子连接的第二接触段能够彼此相对运动。
由此借助补偿区可以至少部分地,优选基本上完全补偿:
a)一方面电池连接器的纵向延展与另一方面通过电池连接器相互连接的电池端子的纵轴线之间的距离变化之间出现的差值和/或
b)两个通过电池连接器相互连接的电化学电池的纵向延展之间的差值。
依据本发明的电化学装置的电池连接器可以利用不同原料的协同作用并且减少或者克服这种电池连接器公知连接方式所特有的缺点。
电池连接器具有很小的总电阻(Volumenwiderstand)并且在电池端子与电池连接器之间的过渡上具有很小的接触电阻。
电池连接器此外具有很小的质量和良好的可操作性并可以低成本地制造。
电池连接器可以在使用设立的制造方法的情况下制造并在使用过程可靠的方法情况下运行可靠地与电池端子连接。
电池连接器与电池端子的连接方式保证所参与的所有构件都良好的防腐蚀。
电池连接器和依据本发明的电化学装置的特殊构成形式提供的优点是,用于补偿电池端子彼此间相对运动的长度补偿和/或在电池端子沿电池轴向的位置上由制造公差引起的或者由电化学电池的不同的热长度变化引起的差值的补偿被集成到电池连接器中。
如果将长度补偿场集成到电池连接器中,那么通过电池连接器相互连接的电池得到保护并提高其使用寿命。
此外,用于监测单个电池的至少一个电压抽头可以集成到电池连接器中。由此,电压测量装置能够以简单的方式与每个电池连接器联接。
多个电池连接器可以共同地以联合的连接器组件来制造,例如作为冲压弯曲件,并且然后共同地加以处理,直至它们固定在各自所配属的电池端子上。这样明显加速了电化学装置的安装,因为电池连接器不必再单个地供应给待连接的电池端子。由此明显降低了操作成本。
通过电池连接器的模块化的结构使过程得到改进。
本发明能够制造成本低廉、工作可靠的连接元件,用于以高功率密度和短的充放电周期来连接单个电化学电池。
通过电池连接器在每两个电化学电池之间产生尽可能短和无损耗的直接连接。
电池连接器的传导性满足了高要求,特别是在电池端子与电池连接器按类型地进行熔焊或者钎焊的情况下。
如果依据本发明的电化学装置构成为蓄电池,那么该电化学装置特别适合作为例如用于汽车驱动装置的可承受高负荷的能源。
附图说明
本发明的其他特征和优点是后面说明书和实施例附图的主题。其中:
图1示出电化学装置的模块的示意透视图,该电化学装置包括多个例如八个电化学电池、一个用于容纳电池的容纳装置、用于导电连接每两个电化学电池的电池端子的多个电池连接器、一个用于电池连接器电压抽头的电路板和用于将该模块与其他模块、与充电装置或者与耗电器(Verbraucher)导电连接的电连接端;
图2示出图1中模块的正面的俯视图;
图3示出不带有容纳装置的模块与图1相应的示意透视图;
图4示出图3中不带有容纳装置的模块的示意侧视图;
图5示出图1至4中模块的电路板的示意俯视图;
图6示出模块的电化学电池的正面电池端子的示意俯视图;
图7示出电化学电池的正面电池端子和保持框架的与图6相应的俯视图,电化学电池保持在该保持框架中;
图8示出一组电池连接器的示意俯视图,这些电池连接器共同地从起始材料中分离出来并且通过连接片相互连接;
图9示出具有图8中电池连接器组固定在电池端子上的电池连接器的模块的正面电池端子的示意俯视图,其中,电池连接器之间还存在连接片;
图10示出移去电池连接器组的电池连接器之间的连接片之后,模块的正面电池端子和固定在上面的电池连接器的示意俯视图;
图11示出两个电化学电池和具有主体的电池连接器的示意剖面图,该主体与第一电池端子直接熔焊并与第二电池端子通过接触区间接熔焊,其中,接触区通过超声波焊接与主体连接;
图12示出两个电化学电池和电池连接器的示意剖面图,该电池连接器与第一电池端子直接熔焊并与第二电池端子通过接触区间接熔焊,其中,接触区通过激光焊接沿焊缝与主体连接;
图13示出两个电化学电池和电池连接器的示意剖面图,该电池连接器与第一电池端子通过熔焊连接并与第二电池端子通过钎焊连接;
图14示出电池连接器的示意俯视图,该电池连接器具有带有波浪形结构的可变形的补偿区,其中,波浪形结构具有平行于电化学电池的轴向地指向的振幅和多个例如四个横向于电化学电池的轴向分布的波峰和多个例如三个横向于电化学电池的轴向分布的波谷,以及其中,电池连接器此外具有用于使电池连接器与模块的电路板连接的保持接片;
图15示出图14中电池连接器的示意侧视图;
图16示出图14的电池连接器和借助于电池连接器相互连接的两个电化学电池的示意侧视图;
图17示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区包括波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅和多个例如三个横向于电化学电池的轴向分布的波峰和多个例如两个横向于电化学电池的轴向分布的波谷,以及其中,此外该电池连接器没有保持接片;
图18示出图17中电池连接器的示意侧视图;
图19示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有带有半褶筋结构(Halbsickenstruktur)的可变形的补偿区,该半褶筋结构在纵向弯曲线(Knicklinie)上过渡到电池连接器的接触区内;
图20示出图19中电池连接器的示意侧视图;
图21示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅并且包括横向于电化学电池的轴向延伸的波峰和横向于电化学电池的轴向延伸的波谷;
图22示出图21中电池连接器的示意侧视图;
图23示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅并且包括多个例如两个横向于电化学电池的轴向延伸的波峰和横向于电化学电池的轴向延伸的波谷;
图24示出图23中电池连接器的示意侧视图;
图25示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有锯齿形结构(Zickzack-Struktur),其中,锯齿形结构具有多个例如五个横向于电化学电池的轴向分布的纵向弯曲线;
图26示出图25中电池连接器的示意侧视图;
图27示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅并且包括多个例如三个横向于电化学电池的轴向延伸的波峰和多个例如两个横向于电化学电池的轴向延伸的波谷;
图28示出图27中电池连接器的示意侧视图;
图29示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅并且包括多个例如四个横向于电化学电池的轴向延伸的波峰和多个例如三个横向于电化学电池的轴向延伸的波谷;
图30示出图29中电池连接器的示意侧视图;
图31示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅并且包括多个例如三个横向于电化学电池的轴向延伸的波峰和多个例如两个横向于电化学电池的轴向延伸的波谷,其中,电池连接器的主体构成为层压件,该层压件由多个例如三个重叠设置的层或者材料层组成;
图32示出图31中电池连接器的示意侧视图;
图33示出图32中区域A的放大图;
图34示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区具有波浪形结构,其中,波浪形结构具有在电化学电池轴向上的振幅并且包括多个例如三个横向于电化学电池的轴向延伸的波峰和多个例如两个横向于电化学电池的轴向延伸的波谷,以及其中,补偿区由多个例如三个波浪形的缝隙分成多个例如四个波浪形的连接片,这些连接片并排设置在横向于电化学电池的轴向分布的方向上,其中,缝隙的波浪形状和连接片的波浪形状具有横向于电化学电池轴向的振幅;
图35示出图34中电池连接器的示意侧视图;
图36示出电池连接器可供选择的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有可变形的补偿区,该补偿区基本上平坦地构成,但由多个例如三个波浪形的缝隙分成多个例如四个波浪形的连接片,其中,缝隙的波浪形状和连接片的波浪形状具有横向于电化学电池轴向的振幅;
图37示出图36中电池连接器的示意侧视图;
图38示出多个电池连接器的示意俯视图,这些电池连接器分别与用于电池连接器电压抽头的各一个导线呈一体地构成;
图39示出图38中电池连接器的示意侧视图,其中,电池连接器设置在模块的电化学电池的电池端子上;
图40示出电化学装置的两个模块的示意透视图,其中,第一模块的电连接端与第二模块的电连接端通过模块连接器来连接;
图41示出带有图40中模块连接器的两个模块的示意侧视图,从模块窄侧面来观察;
图42示出图41中两个模块和模块连接器沿图41中的线42-42的示意纵剖面;
图43示出图40至42中模块连接器的示意透视图,从面向模块电连接端的侧来观察;
图44示出图40至42中模块连接器的示意透视图,从远离模块电连接端的侧来观察;
图45示出图43和44中模块连接器的示意侧视图;
图46示出图43至45中模块连接器的示意俯视图,从模块连接器的远离模块电连接端的侧来观察;
图48示出图47中试样体的示意侧视图;
图49示出图47和48中试样体的示意纵剖面;
图50示出用于保持电池连接器的辅助框架的示意俯视图;以及
图51示出模块的保持框架的示意俯视图,该模块带有保持在上面的连接器组件。
相同的或者功能等效的元件在所有附图中均采用同一附图标记来标注。
具体实施方式
整体采用100来标注的电化学装置包括多个电化学模块102,其中的一个电化学模块示例性在图1至4中作为整体示出。每个模块102包括多个例如八个电化学电池104,这些电化学电池分别容纳在模块102的容纳装置108的容纳处106内。
该容纳装置108特别是可以构成为冷却体110,该冷却体与容纳在里面的电化学电池104以热传导的方式保持接触,以便在电化学装置100工作期间将热量从电化学电池104中排出。
容纳装置108优选由导热性良好的材料例如铝或者铝合金形成。
正如从示出不带有容纳装置108的模块102的图3和4中可以最清楚地看出的那样,电化学电池104在环绕它们的容纳装置108内以如下方式设置和取向,即,使电化学电池104平行于电化学电池104的中心纵轴线114分布的轴向112基本上彼此平行地取向。
正如从图4可以最清楚地看出的那样,每个电化学电池104在相应轴向112上从(图4中在上部所示的)正面的电池端子116一直延伸到(图4中在下部所示的)背面的电池端子118,其中,每个电池端子分别形成电化学电池104的正极或者负极。
电化学电池104的中心纵轴线114在此方面同时也是相应电化学电池104的电池端子116、118的中心纵轴线。
模块102内,彼此相邻的电化学电池104各自以如下方式取向,即,使两个相邻电池的设置在模块同一侧上的电池端子具有彼此相反的极性。
这一点下面借助图6进行说明,该附图示出模块102的八个电化学电池104的例如八个正面电池端子116的极性。
在这种情况下,电化学电池104a的正面电池端子116形成相关电化学电池104a的正极,而在模块102的第一横向120上与电化学电池104a相邻的电化学电池104b的正面电池端子116则形成电化学电池104b的负极。
相应地,在第一横向120上跟着电化学电池104b的电化学电池104c的正面电池端子116形成电化学电池104c的正极,而在第一横向120上跟着电化学电池104c的电化学电池104d的正面电池端子116形成电化学电池104d的负极。
电化学电池104e在垂直于模块102的第一横向120并且垂直于电化学电池104的轴向112取向的第二横向122上跟着电化学电池104d,该电化学电池104e的模块102的正面电池端子116形成电化学电池104e的正极。在第一横向120上跟着电化学电池104e的电化学电池104f的正面电池端子116形成电化学电池104f的负极,而在第一横向120上跟着电化学电池104f的电化学电池104g的正面电池端子116则形成电化学电池104g的正极,并且在第一横向120上跟着电化学电池104g的电化学电池104h的正面电池端子116最后又形成电化学电池104h的负极。
如果电化学电池104的正面电池端子116形成相关电化学电池104的正极,那么背面电池端子118则形成同一电池104的负极。如果电化学电池104的正面电池端子116形成相关电化学电池104的负极,那么同一电化学电池104的背面电池端子118则形成同一电池104的正极。
电化学装置100特别是可以构成为蓄电池,特别是构成为例如磷酸铁锂(LiFePO4)类的锂离子蓄电池。
相应地,电化学模块102的电化学电池104可以构成为蓄电池单元电池,特别是构成为例如LiFePO4类的锂离子蓄电池单元电池。
正如特别是从图3和4可以看到的那样,电化学电池104的正面端部以正面电池端子116穿过正面保持框架124地延伸,该正面保持框架针对每个电化学电池104具有各一个贯通孔126,而电化学电池104的背面端部则以背面电池端子118穿过背面保持框架128地延伸,该背面保持框架针对每个电化学电池104同样具有各一个贯通孔130。
保持框架124和128因此用于使电化学电池104定位。
保持框架124和128可以由电绝缘材料,特别是由塑料材料形成。
正如特别是从图2的俯视图中可以看到的那样,电化学模块102此外包括多个电池连接器132,带有不同极性的、彼此相邻的电化学电池104的电池端子借助这些电池连接器相互导电连接,以便按照这种方式将电化学模块102的所有电化学电池104电串联。
在此方面,每个电池连接器132将正极的第一电池端子134与相邻电化学电池104负极的第二电池端子136连接。
正如从图2可以看到的那样,特别是电化学电池104c的第一电池端子134c和电化学电池104b的第二电池端子136b通过电池连接器132c相互连接,电化学电池104e的第一电池端子134e和电化学电池104d的第二电池端子136d通过电池连接器132e相互连接,以及电化学电池104g的第一电池端子134g和电化学电池104f的第二电池端子136f通过电池连接器132g相互连接。
为了将模块102的所有电化学电池104电串联,此外彼此相邻的电化学电池104的背面电池端子118也通过(未示出的)电池连接器132相互连接,即电化学电池104a的(负)背面电池端子118与电化学电池104b的(正)背面电池端子118连接,电化学电池104c的(负)背面电池端子118与电化学电池104d的(正)背面电池端子118连接,电化学电池104e的(负)背面电池端子118与电化学电池104f的(正)背面电池端子118连接,以及电化学电池104g的(负)背面电池端子118与电化学电池104h的(正)背面电池端子118连接。
形成电化学模块102的电池串联电路起点的电化学电池104a的正面电池端子116和形成电池串联电路终点的电化学电池104h的正面电池端子116分别与电化学模块102的导电连接端138导电连接。
每个电连接端138包括例如构成为冲压弯曲件的接触元件,该接触元件具有固定在各自所配属的电池端子上的接触段142,该接触元件具有例如剑形的插头段144,该插头段例如在电化学模块102的第一横向120上并且优选垂直于电化学电池104的轴向112地从接触段142离开地延伸,该接触元件还具有与接触段142和插头段144相比很窄地构成的、例如呈角形的保持接片146,该保持接片将接触元件140与设置在电化学模块102正面上的、电路板150形式的保持架148连接。
保持接片146远离接触元件140的接触段142和插头段144的端部导电连接到电路板150面向电化学电池104的背面上(未示出的)导线上。
保持接片146因此不仅充当机械保持元件,而且同时也充当电压抽头151。
分别将第一电池端子134与第二电池端子136相互导电连接的每个电池连接器132包括具有第一接触段154的主体152,该第一接触段在电池连接器132已安装状态下与电化学电池104的(正)第一电池端子134连接,并且具有第二接触段156,该第二接触段在电池连接器132已安装状态下与另一电化学电池104的(负)第二电池端子136连接。
电池连接器132的主体152优选制成为冲压弯曲件。
在电池连接器132的在图2和图8至10所示的实施方式中,电池连接器132的主体152此外包括第一保持接片158,电池连接器132借助该第一保持接片固定在保持架148上并且该第一保持接片将第一接触段154与电路板150的所配属的导线导电连接,该主体还包括第二保持接片160,电池连接器132通过该第二保持接片同样固定在保持架148上并且该第二保持接片将第二接触段156与电路板150的所配属的导线导电连接。
为电化学模块102的每个电池连接器132分配有电路板150上的各一个独立的导线,并且这些导线连接到电化学装置100的(未示出的)控制单元上,从而通过各自所配属的导线和导电的保持接片158或160,相应电池连接器132和其各自所配属的电池端子116的电位可以由控制单元来量取。
第一保持接片158和第二保持接片160因此也充当电压抽头162,通过这些电压抽头,电池连接器132的电位可以由电化学装置100的控制单元来量取和评估。
此外,可以实现的是,借助电化学装置100的控制单元通过电压抽头162来实施不同电化学电池104之间的充电补偿。
因为电池连接器132的第一接触段154和第二接触段156处于同一电位上,所以保持接片158、160之一与电路板150所配属的导线连接就已足够。
将多个电池连接器132和需要时还有接触元件140形式的电接线端138特别简单并且节省时间地安装在电化学模块102的电池端子116上,这得以实现的条件是,模块102的多个电池连接器132的主体152和优选还有电接线端138的接触元件共同从起始材料中被分离出来,特别是被冲压出来,并且随后形成连接器组件164(参见图8),在该连接器组件中,电池连接器132通过连接片166相互呈一体地连接并且因此可以作为单元而被操作。
特别是可以设置:可以构成为冲压栅格168的连接器组件164具有环绕电池连接器132和需要时也环绕接触元件140的框架接片170,电池连接器132和接触元件140通过单独的连接片段172保持在该框架接片上。
在安装电化学模块102时,以对模块102的穿过正面保持框架124的(参见图7)电化学电池104来说所希望的分配方式来设置该连接器组件164,对此,电池连接器132的接触段154和156以及电接线端138的接触元件140优选以材料接合的(stoffschlüssig)方式与各自所配属的电池端子116连接,从而达到图9中所示的安装状态,在该安装状态下,连接器组件164的电池连接器132和接触元件140仍然通过连接片166相互呈一体地连接。
随后,将连接片166,也就是框架接片170和单独的连接片段140,与电池连接器132和接触元件140分离开,从而达到图10中所示的安装状态,在该安装状态下,单个电池连接器132和接触元件140不再相互导电连接。
随后,为了使电化学模块102配成套,将电路板150形式的保持架148设置在电化学模块102的正面上并与保持接片158、160或146(优选通过钎焊)连接,从而达到电化学模块102在图2中所示的安装最终状态。
在前面介绍的用于将电池连接器132和接触元件140安装在电化学模块102的电池端子116上的方法的一种方案中,连接器组件164作为整体与电路板150形式的保持架148连接,之后,电池连接器132和接触元件140以对模块102的电化学电池104来说所希望的分配形式来设置并固定在相同电化学电池上。
为此,电池连接器132或保持元件140的保持接片158、160和146与保持架148的导线优选通过钎焊连接。
随后,将连接片166,也就是框架接片170和单独的连接片段172,与电池连接器132和接触元件140分离开,从而单个电池连接器132和接触元件140不再相互导电连接。
随后,为了使电化学模块102配成套,将电路板150形式的保持架148连同保持在上面的电池连接器132和接触元件140以如下方式设置在电化学模块102的正面上,即,使电池连接器132和接触元件140以对模块102的穿过正面保持框架124的电化学电池104来说所希望的分配方式定位,对此,电池连接器132的接触段154和156以及电接线端138的接触元件140优选以材料接合的方式与各自所配属的电池端子116连接,从而最后同样达到电化学模块102的在图2中所示的安装最终状态。
在前面介绍的用于将电池连接器132和接触元件140形式的电接线端138安装在电化学模块102的电池端子116上的方法的另一种方案中,连接器组件164作为整体不与电路板150形式的保持架148连接,而是与电化学模块102的正面保持框架124连接,这一点如图51中所示的那样。
在此方面,连接器组件164的电池连接器132和接触元件140分别独立地固定在正面保持框架124上,例如通过借助于合适的夹紧元件或者卡锁元件的夹紧或者卡锁。
随后,将连接片166,也就是框架接片170和单独的连接片段172,与电池连接器132和接触元件140分离开。
在另一步骤中,正面保持框架124连同保持在其上面的电池连接器132和保持在上面的接触元件140以如下方式安置在模块102的电化学电池104上,即,使电化学电池104的正面端部穿过正面保持框架124内各自所配属的贯通孔126,并且电池连接器132以及接触元件140以对模块102的电化学电池104来说所希望的分配方式定位。
此后,电池连接器132的接触段154和156以及电接线端138的接触元件140优选以材料接合的方式与各自所配属的电池端子116连接。
随后,为了使电化学模块102配成套,将电路板150形式的保持架148设置在电化学模块102的正面上并与保持接片158、160或146(优选通过钎焊)连接,从而最后达到电化学模块102的在图2中所示的安装最终状态。
因此,在用于将电池连接器132和接触元件140安装在电池端子116上的这种方案中,正面保持框架124充当保持架,电池连接器124和接触元件140分别独立地固定在该保持架上,之后,连接器组件164的连接片166被分离开。
下面参照图11至13介绍用于将电池连接器132与所配属的第一电池端子134和所配属的第二电池端子136材料接合地连接的不同可能性:
正如例如从图11可以看到的那样,电化学电池104g的(正)第一电池端子134包括由能导电的、优选金属的第一材料例如铝或者铝合金组成的基体174,其中,第一基体174具有配属于电池连接器132的、由第一材料组成的第一接触面176。
电化学电池104f的待通过电池连接器132与第一电池端子134连接的第二电池端子136包括由能导电的、优选金属的易受腐蚀的材料例如低合金钢材料组成的第二基体178,其中,第二基体178设有由第二材料例如镍或者镍合金组成的防腐蚀层180,该第二材料同时形成第一防腐蚀材料。
防腐蚀层180具有面向电池连接器132的、由第二材料或第一防腐蚀材料组成的第二接触面182。
电池连接器132的主体152优选由第一材料形成,也就是由与第一电池端子134的第一基体174相同的材料形成。
此外,电池连接器132在这种实施方式中包括与主体152连接的、由第三材料组成的接触区184,该第三材料同时形成第二防腐蚀材料。
电池连接器132的接触区184优选构成为与主体152分开地制造的接触体186并且在主体152的第二接触段156的区域内优选以材料接合的方式固定在主体152面向电池端子134、136的侧上。
在图11所示的实施方式中,特别是设置:接触区184通过超声波焊接固定在主体152上。
第三材料或第二防腐蚀材料,接触区184由该第三材料或第二防腐蚀材料形成,尤其可以与第二材料或第一防腐蚀材料基本一致,第二电池端子136的防腐蚀层180由该第二材料或第一防腐蚀材料形成。
例如可以设置:第三材料或第二防腐蚀材料是镍或者镍合金。
对此可供选择地也可以设置:第三材料或第二防腐蚀材料是铬合金。
在安装电化学模块102期间,在电池连接器132以所希望的方式相对于两个电池端子134、136定位以后,电池连接器132的主体152通过焊接,优选通过激光焊接,与第一电池端子134连接。
电池连接器132的接触区184通过图11中由虚线188表示的焊缝与第二电池端子136熔焊,其中,焊缝188优选通过激光焊接产生。
在该焊接过程期间,虽然第二电池端子136的防腐蚀层180被熔化并由此至少部分地穿通;但在焊接过程期间,许多第二防腐蚀材料从含有第二防腐蚀材料的接触区184进入到接缝中并且特别是到达焊缝188的自由表面,以致于焊接过程结束后焊缝188至少在其自由表面上,但优选在其全部接缝内由防腐蚀材料形成。
该防腐蚀材料主要由第二基体178的易受腐蚀材料和来自电池连接器132的接触区184的第二防腐蚀材料组合而成,通过该第二防腐蚀材料将易受腐蚀材料熔合(auflegieren)成防腐蚀材料。
第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料的防腐蚀效果特别是能够以如下内容为基础,即,第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料以至少50重量百分比的份额含有至少一种防腐蚀金属。
特别是可以设置:第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料含有镍作为防腐蚀金属。
对此可供选择地或者补充地设置:第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料含有铬作为防腐蚀金属。
第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料也可以既含有镍又含有铬作为防腐蚀金属,其中,第一防腐蚀材料或第二防腐蚀材料中两种防腐蚀金属的总份额至少为50重量百分比就已足够。
所形成的焊缝188的自由表面上的防腐蚀材料的耐腐蚀性优选通过依据标准DIN EN ISO 9227(2006年7月标准)的中性喷盐雾检验(NSS检验)进行检验。在实施这种中性的喷盐雾检验方面参照所称的标准,并且所称的标准与此相关成为本说明书的组成部分。
为了实施喷盐雾检验而制造图47至49中所示类型的试样体190。
试样体190包括带有正方形端面194的呈方形的基座192,该正方形端面具有例如12mm的棱边长度b。
基座192由第二电池端子136的第二基体178的易受腐蚀材料组成,也就是例如由低合金钢材料组成,该低合金钢材料在其表面上设有由第一防腐蚀材料例如镍或者镍合金组成的防腐蚀层。
呈方形的支承部196放置在端面194上,该支承部具有棱边长度a例如为15mm且厚度d例如为0.5mm的、面向基座192的正方形端面198,并通过沿环形封闭的焊缝188′熔焊,特别是借助激光焊缝,在像电池连接器132与第二电池端子136熔焊中那样的相同条件下连接。
这样制造的试样体190在喷雾室内在96小时的试验时间期间经历依据DIN EN ISO 9227(2006年7月标准)进行的中性喷盐雾检验(NSS检验)。
中性喷盐雾检验结束后,进行对试样体190表面特别是焊缝188′表面的目测评价并进行对沿试样体190的轴向上通过焊缝188′分布的剖切平面199的磨削(Schliff)的目测评价(参见图49)。
在目测评价时,为所检验的焊缝188′的材料依据下列评价表分配评价值(“等级”):
-等级1:没有变化,没有褪色,没有腐蚀;
-等级2:褪色或者变色,但没有腐蚀;
-等级3:察觉到腐蚀,仅少量很小的点状面;
-等级4:带有大量的小点状面的轻微腐蚀,但无相连的腐蚀区;
-等级5:中度腐蚀,相连的腐蚀区;
-等级6:重度腐蚀,样本完全腐蚀。
为了视为是防腐蚀的,试样体的材料,特别是试样体190的焊缝188′,按照中性喷盐雾检验(NSS检验)最大程度采用等级3进行评价。
将通过中性喷盐雾检验在试样体190的焊缝188′上确定的等级分配给第二电池端子136与电池连接器132的接触区184之间的焊缝188的材料。
对使用与电池连接器132的主体152分开地制造并且随后以材料接合的方式与主体152连接的接触体186来说可供选择地,也可以使用接触区184,其包括在主体152上产生的涂层,特别是电镀涂覆的涂层,该涂层由第二防腐蚀材料组成。
电池连接器132的主体152优选由铝或者铝合金形成。主体152的材料中的铝含量优选至少为99.5重量百分比。
为了尽可能降低电化学装置100工作时可能一方面通过电池连接器132不同的热膨胀和另一方面用于电化学电池104的容纳装置108不同的热膨胀产生的机械应力,有利的是,电池连接器132的主体152的材料具有如下热膨胀系数α,该热膨胀系数与容纳装置100的材料的热膨胀系数α偏差少于10%。
如果这些材料的热膨胀系数从环境温度直至电化学装置100的工作温度产生剧烈变化,那么这种说明涉及从环境温度(20℃)加热至电化学装置100的工作温度时相应的平均热膨胀系数。
因此,特别有利的是,主体152和容纳装置108由基本上相同的材料形成,也就是例如两者都由铝或者铝合金形成。
在图12中示意性示出的用于材料接合地连接电池连接器132与第一电池端子134和第二电池端子136的一种可供选择的可能性中,构成为与电池连接器132的主体152分开地制造的接触体186的接触区184不是通过超声波焊接,而是通过激光焊接沿图12中通过线200表示的焊缝固定在主体152上。
此外,图12中所示的用于材料接合地连接电池连接器132与电池端子134和136的可能性在结构、工作原理和制造方式方面与图11中所示的可能性一致,就此而言参阅前面的说明。
在图13中示意性示出的用于材料接合地连接电池连接器132与电池端子134和136的一种可供选择的可能性与图11和12中所示可能性的区别在于,电池连接器132不是与第二电池端子136熔焊,而是取而代之地通过钎焊与第二电池端子136连接。
此外,在这种实施方式中,由第三材料或第二防腐蚀材料制成的接触区184不是通过与主体152地分开制造的并且随后与主体152材料接合地连接的接触体186形成,而是通过设置在主体152上的、例如由镍或者镍合金组成的涂层202形成。
在此方面,涂层202至少在主体152的第二接触段156的在电化学模块102已安装状态下面向第二电池端子136的侧上延伸。
但正如从图13可以看到的那样,涂层202此外却也可以在第一接触段154的同一侧上延伸和/或在主体152的已安装状态下远离电池端子134和136的侧上延伸。
涂层202形式的接触区184与第二电池端子136的钎焊例如可以借助由软焊料,特别是由无铅软焊料例如具有成分SnAg3.5的焊料制成的钎焊箔204来实现。
借助软焊料采用低钎焊温度(低于约250℃)的钎焊提供的优点是,在安装电池连接器132时,不会损坏电化学模块102的对热敏感的组成部分,特别是塑料材料制成的绝缘件。
对使用软焊料来说可供选择地,也可以使用硬焊料例如银基硬焊料(Silberbasis-Hartlot),其中,硬焊料为了钎焊优选借助瞬时激光器熔化,以避免损坏电化学模块102的对热敏感的组成部分。
形成电池连接器132接触区184的涂层202尤其可以是电镀涂覆的涂层。
对电池连接器132的接触区184与电池端子136钎焊来说可供选择地,这些元件也可以借助导电的粘接剂相互粘接。
为了粘接特别是可以使用带有导电填料的环氧树脂粘合剂。
导电的填料特别是可以包括银。
导电的粘接剂可以涂覆在各一个待相互粘接的元件上或者涂覆在两个元件上,此后使两个元件与粘接剂层接触并使粘接剂层硬化。
粘接剂层的硬化特别是可以通过供热,在相对于室温提高的温度下,来实现。
两个待相互粘接的元件优选在压紧力下相对彼此压紧,直至这些元件通过粘接剂材料接合地相互连接。
适用的导电粘接剂特别是如下所述:
-含银的环氧树脂粘接剂,以3880的名称由Henkel Technologies,Heydastraβe 10,58093 Hagen,Deutschland销售。在化学和物理特性以及用于处理这种粘接剂的操作步骤方面,参阅2005年6月的3880粘接剂的技术参数页,而所称的参数页与此相关地成为本说明书的组成部分。
-含银的环氧树脂粘接剂,由Master Bond Inc.,154 Hobart Street,Hackensack,NJ 07601-3922,USA以Master Bond Supreme 10HT/S的名称销售。在物理和化学特性以及用于处理这种粘接剂的操作步骤方面,参阅Master Bond Supreme 10HT/S粘接剂的技术参数页,而该参数页与此相关成为本说明书的组成部分。
-含银的环氧树脂粘接剂,由Master Bond Inc.,154 Hobart Street,Hackensack,NJ 07601-3922,USA以Master Bond FL901S的名称销售。在物理和化学特性以及用于处理这种粘接剂的操作步骤方面,参阅Master Bond FL901S粘接剂的技术参数页,而该参数页与此相关成为本说明书的组成部分。
在电化学装置100的工作中,由于不同的温度和/或由于一方面电池连接器132不同的热膨胀系数和另一方面用于电化学电池104的容纳装置108不同的热膨胀系数,可能导致:一方面电池连接器132的纵向延展与另一方面通过电池连接器132相互连接的电池端子134、136纵轴线114之间的距离变化之间出现差值。由于温度变化,通过电池连接器132相互连接的电池端子134、136的相对位置在模块102垂直于电化学电池104的轴向112取向的横向120或122上发生变化。
此外,由于通过电池连接器132相互连接的电化学电池104的不同纵向延展,可能导致:相互连接的电池端子134与136之间沿着相互连接的电化学电池104的轴向112的相对位置会发生变化。
为了能够补偿一方面电池连接器132的纵向延展与另一方面通过电池连接器132相互连接的电池端子134和136纵轴线114之间的距离变化之间出现的这种差值,和/或为了能够补偿通过电池连接器132相互连接的第一电化学电池(例如104g)与第二电化学电池(例如104f)纵向延展之间的这种差值,在图14至37所示电池连接器132的可供选择的实施方式中设置:各个电池连接器132包括可以弹性变形和/或塑性变形的补偿区206,该补偿区设置在电池连接器132的第一接触段154与第二接触段156之间并将两个接触段154和156相互连接。
电池连接器132的主体152优选设有这种补偿区206。
在图14和15所示电池连接器132的实施方式中,可变形的补偿区206具有波浪形结构,其中,波浪形结构包括多个波浪形,这些波浪形具有平行于待通过电池连接器132进行连接的电池104的轴向112的和基本上垂直于接触面208和210取向的振幅,电池连接器132在已安装状态下利用这些接触面贴靠在第一电池端子134或第二电池端子136上。这些波浪形具有多个例如四个横向于,优选基本上垂直于电化学电池104的轴向的并且横向于,优选基本上垂直于电池连接器132的纵向212的以及基本上平行于电池连接器132的横向214分布的波峰,该横向214垂直于电池连接器132的纵向212并且垂直于电化学电池104的轴向112地取向,并且这些波浪形具有多个设置在波峰216之间的并且横向于,优选基本上垂直于电化学电池104的轴向112的并且横向于,优选基本上垂直于电池连接器132的纵向212和基本上平行于电池连接器132的横向214分布的波谷218。
波峰216在电池连接器132的与电池连接器132的接触面208和210垂直的接触方向217上向上凸起,该接触方向在电池连接器132已安装状态下与电池104的轴向112一致,而波谷218在接触方向217上则向下(朝向待连接的电池104)凸起。
正如图1至4中所示电池连接器132的实施方式中那样,该电池连接器在接触段154与156之间的区域内基本上平坦地构成,电池连接器132在图14和15中所示的实施方式具有两个保持接片158和160,该实施方式包括在两个接触段154与156之间的可变形的补偿区206,电池连接器132可以通过这些保持接片与保持架148连接,并且这些保持接片可以用于将电池连接器132与通向电化学装置100控制单元的导线导电连接,从而保持接片158和160特别是也可以作为电压抽头162使用。
每个保持接片158和160在此方面可以设有各一个弯曲部220,以便在电化学电池104的轴向112上跨接电池连接器132的位置与保持架148的位置之间的高度差。
通过电池连接器132的可变形补偿区206的波浪形结构实现的是,补偿区206能够以简单方式如此地发生弹性和/或塑性变形,即,第二接触段156相对于第一接触段154既可以在电化学电池104的轴向112上又可以在电池连接器132的纵向212上移动,以便补偿待通过电池连接器132进行相互连接的电池端子134和136的相对位置上前面所介绍的差值。由此可以避免在一方面电池连接器132与另一方面第一电池端子134以及第二电池端子136之间的连接部位上出现过度的机械应力。
特别是可以通过展平或者耸起波峰216和波谷218来改变补偿区206在电池连接器132的纵向212上的延展部并因此扩大或缩小第一接触段154与第二接触段156之间的距离。
通过不对称地改变波峰216和波谷218的侧面斜度,第一接触段154和第二接触段156可以在有待相互连接的电化学电池的轴向112上相对于彼此移动。
如果电池连接器132的可变形的补偿区206由具有最高60N/mm2,优选最高40N/mm2,特别是最高20N/mm2的相对低屈服点(Streckgrenze)R的材料形成,那么电化学装置100工作时在这些连接部位上出现的机械应力可以得到进一步降低。
此外,为了降低电池连接器132与待相互连接的电池端子134和136之间的连接部位上出现的机械应力,可以设置:电池连接器132在与第一电池端子134连接之前和/或在与第二电池端子136连接之前就已经以如下方式优选塑性地变形,即,使电池连接器132的待与第一电池端子134连接的第一接触段154和电池连接器132的待与第二电池端子136连接的第二接触段156以如下方式彼此相对移动,即,使得第一电池端子134和第二电池端子136沿待相互连接的电化学电池104的轴向112的位置上的差别至少部分地优选基本上完全得到补偿,这些差别例如可能是由制造公差引起的。
在这种情况下,特别有利的是,在电池连接器132相应变形之前,测量应该通过电池连接器132相互连接的第一电池端子134与第二电池端子136的相对位置。
此外,补偿区206内和/或第一接触段154内和/或第二接触段156内电池连接器132材料的屈服点通过在电池连接器132与第一电池端子134和/或与第二电池端子136材料接合地连接之前和/或期间的热处理得到降低。通过由热处理这样降低材料的屈服点,可以在电池连接器132与第一电池端子134或与第二电池端子135材料接合地连接期间和/或之后减小连接部位上的机械应力。
此外,图14至16所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与不带有可变形补偿区206的电池连接器132的此前所介绍的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图17和18所示电池连接器132可供选择的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形补偿区206的波浪形结构具有不是四个而是仅三个分布在电池连接器132的横向214上的波峰216,并且具有不是三个而是仅两个沿横向214分布的波谷218。
此外,电池连接器132的这种实施方式没有用于使电池连接器132与保持架148连接的保持接片158、160。这种电池连接器132因此仅通过与电池端子134和136的材料接合的连接而保持在电化学模块102上。
但是,电池连接器132的这种实施方式和后面介绍的不带有保持接片158、160地示出的电池连接器132的所有实施方式原则上也可以设有一个或者多个保持接片158或者160,这些保持接片特别是也可以充当电压抽头162。
此外,图17和18所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图19和20所示电池连接器132可供选择的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形补偿区206代替波浪形结构而具有半褶筋结构,该半褶筋结构具有两个分布在电池连接器132横向214上的褶筋突起222并且在第一纵向弯曲线224上过渡成电池连接器132的第一接触段154而在第二纵向弯曲线226上过渡成电池连接器132的第二接触段156。
此外,图19和20所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图21和22所示电池连接器132可供选择的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形补偿区206具有波浪形结构,该波浪形结构仅包括一个在电池连接器132的横向214上延伸的波峰216并且仅包括一个在电池连接器132的横向214上延伸的波谷218。
此外,图21和22所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图23和24所示电池连接器132可供选择的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形补偿区206具有波浪形结构,该波浪形结构包括两个分布在电池连接器132的横向214上的波峰216和一个分布在电池连接器132横向214上的波峰216之间的波谷218。
此外,图23和24所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图25和26所示电池连接器132可供选择的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形补偿区206具有锯齿形结构,该锯齿形结构具有多个优选五个横向于,优选基本上垂直于待相互连接的电化学电池104的轴向112的并且基本上沿电池连接器132的横向214分布的纵向弯曲线228。
此外,图25和26所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图27和28所示电池连接器132可供选择的实施方式与图17和18所示实施方式的区别在于,电池连接器132不具有设置在第二接触段156上的、由第三材料或第二防腐蚀材料组成的接触区184。
但是,原则上,电池连接器132的在该说明书和附图中不带有这种接触区184示出的每种实施方式均可以设有这种接触区184。
此外,图27和28所示电池连接器132的实施方式与图17和18所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图29和30所示电池连接器132可供选择的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,电池连接器132不具有用于使电池连接器132与保持架148连接的保持接片158、160。
该电池连接器132因此在安装状态下仅通过与第一电池端子134和第二电池端子136的材料接合的连接保持在电化学模块102上。
此外,图29和30所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图31至33所示电池连接器132可供选择的实施方式与图27和28的区别在于,电池连接器132的主体152不是单件式地构成,而是构成为由多个例如三个重叠设置的材料层230组成的层压件。
在此方面维持使补偿区206能够弹性和/或塑性变形的结构不变,尤其是维持其波浪形结构不变。
在该说明书和附图中所公开的电池连接器132的其他所有实施方式中,主体152也可以包括这种层压件。
此外,图31和33所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图27和28所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图34和35所示电池连接器132可供选择的实施方式与图27和28所示实施方式的区别在于,可变形的补偿区206通过多个例如三个波浪形的缝隙232被分成多个例如四个波浪形的连接片234,这些连接片并排设置在电池连接器132的横向214上。
在此方面,缝隙232和连接片234的波浪形状在电池连接器132的横向214上具有振幅。
此外,电池连接器132在可变形补偿区206的侧向边缘上可以设有各自多个例如各三个或者四个例如大致呈弓形的间隙236,以便实现:外置的连接片234也具有越过其纵向延伸部大致恒定的宽度并且在其外侧上也具有大致的波浪形状。
通过缝隙232和通过将补偿区206分成多个连接片234,提高了补偿区206的可变形性并且使电池连接器132的接触段154与156之间产生偏移变得容易。
此外,图34和35所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图27和28所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
图36和37所示电池连接器132可供选择的实施方式与图34和35所示实施方式的区别在于,可变形的补偿区206基本上平坦地构成并因此不具有带有在待相互连接的电化学电池104轴向上的振幅的波浪形结构。
在电池连接器132的这种实施方式中,补偿区206的弹性和/或塑性的可变形性仅通过波浪形的缝隙232产生,这些缝隙将补偿区206分成多个波浪形的连接片234,这些连接片并排设置在电池连接器132的横向214上。
此外,图36和37所示电池连接器132的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图34和35所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132所介绍的所有实施方式可以在电池连接器132的第一接触段154内和/或第二接触段156内以及需要时在接触区184内分别设有至少一个贯通孔,以便能够为了测量目的对与电池连接器132材料接合地连接的第一电池端子134或者与电池连接器132材料接合地连接的第二电池端子136进行电触点接通,其用于确定电池连接器132与相应电池端子134、136之间的连接部的过渡电阻。
在前面特别是参照图2所介绍的电化学装置100的实施方式中,电池连接器132和电化学模块102的电接线端138通过保持接片158、160或146与电路板150的导线连接,其中,电池连接器132和电接线端138的接触元件140与电路板150的导线分开地制造并且在安装电化学模块102时才与电路板150的导线导电连接。
相反,在图38和39所示电化学装置100可供选择的实施方式中,每个电池连接器132与各自所配属的导线238呈一体地构成。
导线238不是固定在电路板上,而是自支持地构成。
电化学模块102的电接线端138的接触元件140在该实施方式中也优选与各自所配属的导线238呈一体地构成。
导线238远离电池连接器132的自由端部与连接片240导电连接,该连接片可以由相应多芯电缆连接线的插头来代替,该电缆连接线通向电化学装置100的控制单元,从而按照这种方式可以由控制单元来量取电池连接器132的电位。
在该实施方式中,电池连接器132保持在辅助框架241上,该辅助框架由电绝缘材料例如塑料材料形成并在图50中单独示出。
辅助框架241针对每个电池连接器132具有各一个所配属的间隙243,该间隙使得相应的电池连接器132能够贯通到待通过电池连接器132相互连接的电池端子134和136,和/或使得待通过电池连接器132相互连接的电池端子134和136能够贯通到相应的电池连接器132。
此外,辅助框架241具有凸起部245,在该辅助框架两侧设置有接触元件140(参见图38)。
导线238可以支承在辅助框架241上。
电池连接器132和/或接触元件140例如可以通过夹紧或卡锁借助适当的夹紧元件或卡锁元件固定在辅助框架241上,该辅助框架充当用于电池连接器132和接触元件140的保持架。
辅助框架241能够实现的是,使由电池连接器132、接触元件140和电化学模块102的配属的导线238组成的组件在安装模块102期间作为单元来操作,并因此使电化学模块102的安装变得容易。
在图38和39所示电化学装置100的实施方式中设置:电池连接器132和接触元件140首先与导线238和连接片240形成呈一体的连接器组件164,在该连接器组件内,电池连接器132和接触元件140通过导线238和连接片240呈一体地相互连接,其中,如果电池连接器132和接触元件140与各自所配属的电池端子116材料接合地连接和/或与辅助框架241材料接合地连接的话,就移去连接片240。
此外,图38和39所示电化学装置100的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图1至4所示实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电化学装置100的前面所介绍的每种实施方式可以包括多个电化学模块102,这些电化学模块优选电串联。
这种串联电路特别是可以通过如下方式产生,即,第一电化学模块102a的电接线端138借助模块连接器242与第二电化学模块102b的(极性相反)的电接线端138连接,这一点正如图40至42所示的那样。
模块连接器242的细节在单独地示出模块连接器242的图43至46中可以看出。
模块连接器242包括用于使模块连接器242连接到电化学模块102a和102b待相互连接的电接线端138上的两个插头单元244,其中,插头单元244包括各一个例如大致呈方形的插头壳体246,该插头壳体例如由金属材料形成,特别是由不锈钢材料形成。
每个插头壳体246包围容纳处248,该容纳处在模块连接器242的连接方向250上延伸,并且电化学模块102的电接线端138的接触元件140的各一个插头段144可以插入到该容纳处内。
正如从图46可以看到的那样,在容纳处248内此外设置有两个彼此对置的接触舌形件252,如果模块连接器242设置在相关的电化学模块102上,那么相应的插头段144在弹性预紧力下在这些接触舌形件之间被夹紧。
此外,每个插头壳体246在其外侧上设有卡锁元件254和凸起部256,该卡锁元件用于利用(未示出的)电绝缘体卡锁插头壳体246,这些凸起部在使相应的插头壳体246与相关的绝缘体连接时可以充当引导元件和/或止挡部。
每个插头单元244的接触舌形件252与角形的端子接线片258导电连接,该端子接线片从插头壳体246远离待连接的模块102的端部伸出,并且其自由臂260在横向于,优选基本上垂直于连接方向250分布的模块连接器242纵向262上从相应的插头壳体246离开地延伸。
在此方面,两个插头单元144的端子接线片258的自由臂260沿该纵向262指向彼此相反的方向。
两个插头单元244的端子接线片258通过柔韧的导体264相互导电连接,该导体优选呈一体地由织物带266特别是由扁平绞合线形成,该织物带由导电的线材编织而成,并且该导体具有多个例如四个折弯处268。
织物带266的导电的线材优选由铜作为导电的组成部分来构成。
导体264的第一端部段270a例如通过熔焊,特别是通过超声波焊接,固定在第一插头单元244a的端子接线片258在模块连接器242已接上状态下面向待连接的电化学模块102的侧上。
第一端部段270a在模块连接器242的纵向262上从第一插头单元244a的端子接线片258离开地延伸,更确切地说是在远离第二插头单元244b的方向上,并且可以设有弯曲部271,通过该弯曲部,第一端部段270a远离第一插头单元244a的部分沿连接方向250朝向待连接的模块102地偏移。
第一端部段270a远离端子接线片258的端部在第一折叠线272a上过渡成大致呈梯形的第一连接段274a,该第一折叠线在第一端部段270a内相对于模块连接器242的纵向262并且相对于织物带266的局部纵向倾斜地,优选以约45°的角度倾斜地分布,在该第一连接段内,导体264的局部纵向平行于模块连接器的横向276地分布,该横向垂直于模块连接器242的纵向262并且垂直于连接方向250地取向。
在此方面,第一折叠线272a上的折弯处268a优选以如下方式实现,即,使第一连接段274a设置在第一端部段270a远离待连接的模块102的侧上。
第一连接段274a通过折弯处268b在第二折叠线272b上过渡成补偿段280,该第二折叠线在第一连接段274a内相对于模块连接器242的横向276并且相对于导体264的局部纵向278倾斜地,优选以约45°的角度倾斜地分布,该补偿段平行于模块连接器242的纵向地、侧向经过插头单元244a和244b地延伸,其中,补偿段280在模块连接器242的横向276上相对于插头单元244a、244b并且相对于导体264的第一端部段270a错开。
导体264的补偿段280可以设有电绝缘的外皮282,其例如可以由弹性体塑料材料形成,特别是由PVC(聚氯乙烯)材料形成。
导体264的带状补偿段280的宽侧284、284′基本上垂直于模块连接器242的连接方向250地取向。
在其远离第一连接段274a的端部上,补偿段280通过折弯处268c在第三折叠线272c上过渡成第二连接段274b,该第三折叠线在补偿段280内相对于模块连接器242的纵向262并且相对于导体264的局部纵向278倾斜地,优选以约45°的角度倾斜地分布,该第二连接段基本上呈梯形地构成并且从补偿段280出发在模块连接器242的横向276上朝向补偿段280的如下的侧延伸,即在该侧上设置有插头单元244a和244b。
在此方面,折弯处在第二折叠线272b和在第三折叠线272c上以如下方式实现,即,使补偿段280设置在第一连接段274a和第二连接段274b面向待连接的模块102a、102b的侧上。
正如特别是从图45可以看到的那样,补偿段280因此在连接方向250上不越过插头单元244的端子接线片258突出到插头单元244远离待连接的模块102a、102b的侧上,从而模块连接器242在连接方向250上具有特别小的延展部。
第二连接段274b通过折弯处268d在第四折叠线272d上过渡成第二端部段270b,该第四折叠线在第二连接段274b内相对于模块连接器242的横向276并且相对于导体264的局部纵向278倾斜地,优选以约45°的角度倾斜地分布,该第二端部段从第二连接段274a一直延伸到第二插头单元244b的端子接线片258并且通过例如通过熔焊,特别是通过超声波焊接,固定在该端子接线片258面向待连接的模块102a、102b的侧上。
第二端部段270b也可以设有弯曲部271,通过该弯曲部,第二端部段270b远离第二插头单元244b的部分沿连接方向250朝向待连接的模块102偏移。
沿第四折叠线272d的折弯处268d在此方面以如下方式实现,即,使导体264的第二端部段270b设置在第二连接段274b面向待连接的模块102a、102b的侧上。
特别是正如从图46可以看到的那样,导体264的补偿段280在模块连接器242的纵向262上具有如下长度L,该长度大于插头单元244a、244b的端子接线片258彼此远离的端部的彼此距离D。
通过这种可供用于补偿公差的大路径并且通过导体264几何结构的由于折弯处268而提高的灵活性,所介绍的模块连接器242能够实现:特别容易地改变插头单元244a与244b的相对位置,从而由于制造公差或者由于电化学装置100工作期间待相互连接的电化学模块102a、102b的电接线端138插入到插头单元244a、244b内的插头段144的相对位置上产生的偏差变化可以特别容易和有效地得到补偿。
Claims (16)
1.连接装置,用于导电地连接电化学装置(100)的电化学电池(104)的多个电池端子(116),所述连接装置包括用于将不同电化学电池(104)的每两个电池端子(134、136)相互导电地连接的两个或者多个电池连接器(132),
其特征在于,
至少两个电池连接器(132)在所述连接装置的在所述电池连接器(132)从起始材料中分离出来之后的安装状态中是呈一体地相互连接的。
2.按权利要求1所述的连接装置,其特征在于,至少一个电池连接器(132)是与导线(238)呈一体地连接的。
3.连接装置,用于导电地连接电化学装置(100)的电化学电池(104)的多个电池端子(134、136),所述连接装置包括用于使不同电化学电池(104)的两个电池端子(134、136)相互导电地连接的至少一个电池连接器(132),其特征在于,至少一个电池连接器(132)是与导线(238)呈一体地连接的。
4.按权利要求1至3之一所述的连接装置,其特征在于,所述连接装置包括用于所述电池连接器(132)的至少一个保持架(148;124;151),并且至少两个电池连接器(132)分开地固定在同一保持架(148;124;151)上。
5.按权利要求4所述的连接装置,其特征在于,所述电池连接器(132)中的至少一个电池连接器经由至少一个保持接片(158、160)固定在保持架(148)上。
6.按权利要求5所述的连接装置,其特征在于,所述保持接片(158、160)能够以如下方式弹性和/或塑性地变形,即,使所述电池连接器(132)相对于所述保持架(148)的位置能够适应有待通过所述电池连接器(132)相互连接的所述电池端子(134、136)的不同位置。
7.按权利要求6所述的连接装置,其特征在于,至少一个电池连接器(132)经由至少两个保持接片(158、160)固定在一个保持架(148)或者多个保持架上。
8.按权利要求5至7之一所述的连接装置,其特征在于,至少一个保持接片(158、160)构成为电导体元件,所述电导体元件能够与所述电化学装置(100)的控制单元连接。
9.按权利要求1至8之一所述的连接装置,其特征在于,至少一个电池连接器(132)包括用于与第一电池端子(134)连接的第一接触段(154)、用于与第二电池端子(136)连接的第二接触段(156)和能弹性和/或塑性地变形的补偿区(206),所述补偿区将所述第一接触段(154)与所述第二接触段(156)相互连接并且使得所述接触段(154、156)能够彼此相对运动。
10.电化学装置,包括多个电化学电池(104)和按权利要求1至9之一所述的用于将所述电化学装置(100)的电化学电池(104)的多个电池端子(116)相互导电地连接的连接装置。
11.用于导电地连接电化学装置(100)的电化学电池(104)的多个电池端子(134、136)的方法,包括以下方法步骤:
-将用于使不同电化学电池(104)的每两个电池端子(134、136)相互导电地连接的两个或者多个电池连接器(132)从起始材料中分离出来,其中,至少两个电池连接器(132)通过至少一个连接片(166;240)相互连接;
-将所述电池连接器(132)分开地固定在保持架(148;124;151)和/或各个有待相互连接的所述电池端子(134、136)上;
-在所述电池连接器(132)固定在所述保持架(148;124;151)或所述电池端子(134、136)上之后,移去所述电池连接器(132)之间的所述至少一个连接片(166;240)。
12.按权利要求11所述的方法,其特征在于,将至少一个电池连接器(132)经由与所述电池连接器(132)呈一体地连接的导线(238)与所述电化学装置(100)的控制单元导电地连接。
13.用于导电地连接电化学装置(100)的电化学电池(104)的多个电池端子(134、136)的方法,包括以下方法步骤:
-将用于使不同电化学电池(104)的两个电池端子(134、136)导电地连接的至少一个电池连接器(132)和用于使所述电池连接器(132)与所述电化学装置(100)的控制单元导电地连接的导线(238)从起始材料中分离出来,其中,所述电池连接器(132)是与所述导线(238)呈一体地连接的;
-将所述电池连接器(132)与所述电化学装置(100)的不同电化学电池(104)的两个电池端子(134、136)连接。
14.按权利要求11至13之一所述的方法,其特征在于,将至少一个电池连接器(132)与所述电化学装置(100)的控制单元导电地连接。
15.按权利要求14所述的方法,其特征在于,将至少一个电池连接器(132)经由保持接片(158、160)与所述电化学装置(100)的控制单元导电地连接。
16.按权利要求11至15之一所述的方法,其特征在于,将至少一个电池连接器(132)以如下方式变型,即,产生能够弹性和/或塑性地变形的补偿区(206),通过所述补偿区使得所述电池连接器(132)的用于与第一电池端子(134)连接的第一接触段(154)和所述电池连接器(132)的用于与第二电池端子(136)连接的第二接触段(156)能够彼此相对运动。
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