CN102576848A - 电池连接器 - Google Patents
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Abstract
为提供一种电池连接器,用于导电连接电化学装置第一电化学电池的第一电池端子和第二电化学电池的第二电池端子,该电池连接器使电池端子可以可靠和运行安全地连接,建议,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可以弹性和/或塑性变形的补偿区,该补偿区将第一接触段和第二接触段彼此连接并且使所述接触段可以相对彼此运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池连接器,用于导电连接电化学装置的第一电化学电池的第一电池端子和第二电化学电池的第二电池端子。
背景技术
这种电化学装置特别是可以构造为蓄电池,构造为例如锂离子蓄电池。
在锂离子蓄电池中,单个蓄电池的两个电池端子(极)之间的压差约为3.6V。为得到对许多用途(例如在汽车驱动技术方面)来说所需的例如约360V的较高电压水平,必须将许多这种蓄电池(例如约100个)串联。
蓄电池或一般的电化学电池在此可以合并成各自包括多个这种电化学电池的模块,其中,相邻地布置的电池的安装方向交替,从而使得正的和负的电池端子交替相邻地布置。
这些彼此相邻的电池端子相反的极性为电池的串联电路而借助各自一个电池连接器直接彼此连接。
发明内容
本发明的目的在于,建立一种开头所提到类型的电化学装置所用的电池连接器,所述电池连接器可以可靠和运行安全地连接电池端子。
该目的在一种具有权利要求1的特征的电池连接器中依据本发明有以下方式得以实现,即,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可以弹性和/或塑性变形的补偿区,该补偿区将电池连接器的第一接触段和第二接触段彼此连接,并使这些接触段可以相对彼此运动。
通过电池连接器的两个接触段这种相对彼此运动的可能性,可以弹性和/或塑性变形的补偿区用于至少部分地补偿
一方面电池连接器的纵向伸长与另一方面如下距离的变化之间的差值,该距离在通过电池连接器彼此连接的电池端子的纵轴线之间,和/或
一方面第一电化学电池的纵向伸长与另一方面第二电化学电池的纵向伸长之间的差值。
作为对此的补充,可以弹性和/或塑性变形的补偿区也可以用于至少部分地补偿有待彼此连接的电池端子位置上的、由于加工公差造成的差别,特别是在电化学电池的轴向上。
在本发明一种优选的设计方案中如下地布置,即,补偿区使接触段可以相对彼此在电池连接器的纵向上运动,该接触段在电池连接器的已安装状态下相对于有待彼此连接的电化学电池的轴向横向地,优选基本垂直地定向。
作为对此的备选或补充如下地布置,即,补偿区使接触段可以相对彼此在电池连接器的接触方向上运动,该接触段在电池连接器的已安装状态下相对于有待彼此连接的电化学电池的轴向基本上平行地定向。
补偿区优选布置在电池连接器的第一接触段与第二接触段之间。
为使电池连接器的两个接触段之间可以进行所希望的相对运动,补偿区优选具有造型,特别是波浪结构和/或锯齿结构和/或卷曲结构。
特别是如下地布置,即,电池连接器的补偿区具有至少一个相对于电池连接器的纵向横向地,优选基本上垂直地分布的波浪或卷曲或折线。
卷曲在此方面可以作为全卷曲或作为半卷曲构造。
在电池连接器的优选实施方式中,电池连接器的补偿区具有多个相对于电池连接器的纵向横向地,优选基本上垂直地分布的波峰和/或波谷,或多个在该方向上分布的卷曲或多个在该方向上分布的折线,由此补偿区的可变形性和接触段的相对彼此的可运动性提高。
此外可以如下地布置,即,电池连接器的补偿区包括至少一个优选波浪形的桥形接片。
这种桥形接片特别是可以将电池连接器的第一接触段与电池连接器的第二接触段彼此连接。
优选多个这种桥形接片相邻地布置。
此外可以如下地布置,电池连接器包括两个或多个彼此重叠层压的材料层。
为使电压测量装置可以连接到电池连接器上,由此还连接到经由电池连接器彼此连接的电池端子上,有利的是,电池连接器具有至少一个优选桥形接片式的分压抽头。
为达到在至少部分补偿有待彼此连接的电池端子之间的位置差后,电池连接器仅向电池端子施加少许机械应力和复位力,有利的是,电池连接器的补偿区由具有最高60N/mm2的,优选最高40N/mm2的,特别是最高20N/mm2的屈服极限R的材料构成。
优选补偿区由铝或铝合金构成。
依据本发明的电池连接器适合于在电化学装置中使用,该电化学装置包含:至少一个具有第一电池端子的第一电化学电池,至少一个具有第二电池端子的第二电化学电池,和至少一个将该第一电池端子与该第二电池端子彼此导电连接的依据本发明的电池连接器。
如果这种电化学装置包括具有至少一个用于第一电化学电池的第一容纳处和至少一个用于第二电化学电池的第二容纳处的容纳装置,那么,为了降低电化学装置运行中出现的如下机械应力,该机械应力由于一方面电池连接器的与另一方面电化学电池容纳装置的不同热膨胀可能产生,有利的是,电池连接器包括由如下材料构成的基体,该材料具有热膨胀系数α,该热膨胀系数α与容纳装置的材料的热膨胀系数α偏差不到10%。
如果这些材料的热膨胀系数从环境温度到电化学装置的工作温度强烈变化,那么这些数据涉及到当从环境温度(20℃)加热到电化学装置的工作温度(例如为60℃)时的平均热膨胀系数。
为避免这种机械应力,特别有利的是,基体的材料与容纳装置的材料基本相等。
特别是可以如下布置,即,基体的材料和容纳装置的材料是铝或铝合金。
作为对此的备选也可以如下布置,即,电池连接器包括如下基体,该基体从用于接触第一电池端子的第一接触段一直延伸到用于接触第二电池端子的第二接触段并且由具有不同热膨胀系数α的至少两个部分构成,并且其中,在基体的热纵向伸长方面,由不同的热膨胀系数中产生的、电池连接器基体的有效热膨胀系数与容纳装置材料的热膨胀系数α偏差不到10%。
电化学装置特别是可以作为蓄电池,特别是作为锂离子蓄电池构造。
本发明此外涉及一种方法,该方法用于将电化学装置的第一电化学电池的第一电池端子与第二电化学电池的第二电池端子导电连接。
本发明的其他目的在于,建立这样一种方法,通过该方法获得电池端子的、可靠的和运行安全的连接。
该目的依据本发明通过一种用于将电化学装置第一电化学电池的第一电池端子与第二电化学电池的第二电池端子导电连接的方法得以实现,该方法包括以下方法步骤:
-准备电池连接器,所述电池连接器包括: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可以弹性和/或塑性变形的补偿区,该补偿区将第一接触段与第二接触段彼此连接并使所述接触段可以相对彼此运动;
-将电池连接器与第一电池端子并与第二电池端子连接。
在此,电池连接器与电池端子优选材料锁合地进行连接。
为减少电池连接器与有待彼此连接的电池端子之间的连接部位上出现的机械应力,可以如下地布置,即,电池连接器在与第一电池端子连接之前和/或在与第二电池端子连接之前如此地、优选塑性地变形,使得电池连接器的、有待与第一电池端子连接的第一接触段和电池连接器的、有待与第二电池端子连接的第二接触段如此地相对彼此移动,使得第一电池端子和第二电池端子在第一电化学电池的和第二电化学电池的轴向位置上的差别至少部分地,优选基本上完全地得到补偿。
在这种情况下特别有利的是,在电池连接器变形之前测出第一电池端子和第二电池端子在第一电化学电池的和第二电化学电池的轴向上的相对位置,以便使电池连接器的、特别是电池连接器的补偿区的随后的变形可以有针对性地进行。
此外,电池连接器的至少一部分材料的屈服极限通过在将电池连接器与第一电池端子或与第二电池端子连接之前和/或期间的热处理降低;通过材料的屈服极限经热处理的这种降低,可以减少电池连接器与第一电池端子的或与第二电池端子的材料锁合连接期间和/或之后连接部位上的机械应力。
依据本发明的电化学装置的电池连接器可以利用不同材料的协作,并且减少或克服对这种电池连接器的公知连接类型来说典型的缺点。
电池连接器具有低体积电阻率和电池端子与电池连接器之间过渡上的低接触电阻。
此外,电池连接器具有小的质量和良好的可操作性并可以低成本制造。
电池连接器可以在使用现有的生产工艺的情况下制造并在使用过程安全的方法的情况下运行安全地与电池端子连接。
电池连接器与电池端子连接的类型保证所有相关部件的良好的防腐蚀。
电池连接器和依据本发明的电化学装置的特殊设计方案提供的优点是,用于补偿电池端子相对彼此的相对运动的长度补偿,和/或由加工公差或由电化学电池的不同的热长度变化引起的电池端子的沿电池轴向的位置上的差值的补偿集成在电池连接器中。
当长度补偿区集成在电池连接器中时,通过电池连接器彼此连接的电池不会受到损伤并且延长其使用寿命。
此外,至少一个用于单个电池监测的分压抽头可以集成在电池连接器中。由此可以简单方式在每个电池连接器上联接电压测量装置。
多个电池连接器可以共同在一个相关联的连接器结构组中例如作为冲压弯曲件制造并且然后共同操作,直至它们固定在各自所分配的电池端子上。这样明显加快了电化学装置的安装,这是因为电池连接器不必再单个引向有待连接的电池端子。由此明显降低操作成本。
通过电池连接器模块化的结构取得过程改进。
本发明使得可以制造用于连接具有高功率密度和短充放电周期的单个电化学电池的、成本低廉的、运行安全的连接件。
通过电池连接器在每两个电化学电池之间制造尽可能短的和低损耗的直接连接。
电池连接器的电导率满足特别是电池端子与电池连接器进行纯粹的熔焊或钎焊的情况下的高要求。
如果依据本发明的电化学装置作为蓄电池构造的话,那么它特别适合作为高负载的能源例如用于驱动汽车。
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示出一个电化学装置的模块的示意透视图,该装置包括多个(例如八个)电化学电池、用于容纳电池的容纳装置、用于导电连接各自两个电化学电池的电池端子的多个电池连接器、电池连接器分压抽头的电路板和用于该模块与其他模块、与充电装置或与耗电器的导电连接的电接头;
图2示出图1中模块正面的俯视图;
图3示出无容纳装置的模块的、与图1相应的示意透视图;
图4示出图3中无容纳装置模块的示意侧视图;
图5示出图1至4中模块电路板的示意俯视图;
图6示出模块的电化学电池的前电池端子的示意俯视图;
图7示出电化学电池的前电池端子的和里面保持着电化学电池的保持框架的与图6相应的俯视图;
图8示出共同从原料中分离出并经由连接片彼此连接的一组电池连接器的示意俯视图;
图9示出模块的前电池端子连同图8中电池连接器组的、固定在电池端子上的电池连接器的示意俯视图,其中,电池连接器之间的连接片还存在;
图10示出在去除电池连接器组的电池连接器之间的连接片后,模块的前电池端子和固定在其上的电池连接器的示意俯视图;
图11示出两个电化学电池和一个具有基体的电池连接器的示意剖面图,该基体与第一电池端子直接焊接并与第二电池端子间接经由接触区焊接,其中,接触区通过超声波焊接与基体连接;
图12示出两个电化学电池和一个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焊接并与第二电池端子间接经由接触区焊接,其中,接触区通过激光焊接沿焊缝与基体连接;
图13示出两个电化学电池和一个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焊接并与第二电池端子通过钎焊连接;
图14示出具有波浪形结构的可变形补偿区的电池连接器的示意俯视图,其中,波浪形结构具有平行于电化学电池轴向地指向的波幅和多个(例如四个)相对于电化学电池轴向横向地分布的波峰和多个(例如三个)相对于电化学电池轴向横向地分布的波谷,并且其中电池连接器此外具有用于电池连接器与模块的电路板的连接的保持接片;
图15示出图14中电池连接器的示意侧视图;
图16示出图14中电池连接器的、和借助电池连接器彼此连接的两个电化学电池的示意侧视图;
图17示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和多个(例如三个)相对于电化学电池的轴向横向地分布的波峰和多个(例如两个)相对于电化学电池的轴向横向地分布的波谷,并且其中电池连接器此外不具有保持接片;
图18示出图17中电池连接器的示意侧视图;
图19示出具有可变形补偿区的电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该补偿区具有在折线上过渡到电池连接器接触区内的半卷曲结构;
图20示出图19中电池连接器的示意侧视图;
图21示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波峰和一个相对于电化学电池的轴向横向延伸的波谷;
图22示出图21中电池连接器的示意侧视图;
图23示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和多个(例如两个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波峰和一个相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波谷;
图24示出图23中电池连接器的示意侧视图;
图25示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括锯齿形结构的可变形补偿区,其中,锯齿形结构具有多个(例如五个)相对于电化学电池的轴向横向地分布的折线;
图26示出图25中电池连接器的示意侧视图;
图27示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和多个(例如三个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波峰和多个(例如两个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波谷;
图28示出图27中电池连接器的示意侧视图;
图29示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和多个(例如四个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波峰和多个(例如三个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波谷;
图30示出图29中电池连接器的示意侧视图;
图31示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和多个(例如三个)相对于电化学电池的轴向横向延伸的波峰和多个(例如两个)相对于电化学电池的轴向横向延伸的波谷,其中电池连接器的基体作为由多个(例如三个)彼此重叠布置的层或材料层构造的层压件构造;
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示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有包括波浪形结构的可变形补偿区,其中,波浪形结构在电化学电池的轴向上具有波幅和多个(例如三个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波峰和多个(例如两个)相对于电化学电池的轴向横向地延伸的波谷,并且其中补偿区通过多个(例如三个)波浪形的缝隙分成多个(例如四个)波浪形的桥形接片,这些桥形接片相邻地布置在相对于电化学电池的轴向横向地分布的方向上,其中,缝隙的波浪形状和桥形接片的波浪形状具有相对于电化学电池的轴向横向的波幅;
图35示出图34中电池连接器的示意侧视图;
图36示出电池连接器一种备选的实施方式的示意俯视图,该电池连接器具有基本上平面构造的可变形补偿区,但通过多个(例如三个)波浪形的缝隙分成多个(例如四个)波浪形的桥形接片,其中,缝隙的波浪形状和桥形接片的波浪形状具有相对于电化学电池的轴向横向的波幅;
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,所述电池连接器各自与电池连接器分压抽头的各自的印制导线一件式地构造;
图39示出图38中电池连接器结构组的示意侧视图,其中,电池连接器布置在该模块的电化学电池的电池端子上;
图40示出电化学装置两个模块的示意透视图,其中,第一模块的电接头与第二模块的电接头经由模块连接器连接;
图41示出从模块的窄面观察具有图40中模块连接器的两个模块的示意侧视图;
图42示出图41的两个模块和模块连接器的、沿图41中的线42-42的示意纵剖面;
图43示出图40至42中的模块连接器的、从靠近模块电接头的面观察的示意透视图;
图44示出图40至42中的模块连接器的、从远离模块电接头的面观察的示意透视图;
图45示出图43和44中的模块连接器的示意侧视图;
图46示出图43至45中的模块连接器的、从远离模块电接头的模块连接器的面观察的示意俯视图;
图47示出用于测定电池端子与电池连接器之间的焊缝耐腐蚀强度的试样体的示意俯视图;
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连同保持在其上的连接器结构组的示意俯视图。
相同的或功能等同的部件在所有附图中采用同一附图符号标注。
具体实施方式
作为整体采用100标注的电化学装置包括多个电化学模块102,在图1至4中作为整体举例示出其中的一个。每个模块102包括多个(例如八个)电化学电池104,它们各自容纳在模块102的容纳装置108的容纳处106内。
这种容纳装置108特别是可以作为冷却体110构造,该冷却体与容纳在里面的电化学电池104导热地接触,以便在电化学装置100运行期间从电化学电池104排出热量。
容纳装置108优选由导热良好的材料,例如由铝或铝合金构成。
正如从示出无容纳装置108的模块102的图3和4最清楚地看出的那样,电化学电池104如此地在环绕它们的容纳装置108内布置并定向,使得电化学电池104的、平行于电化学电池104的中心纵轴线114分布的轴向112基本上彼此平行地定向。
正如从图4最清楚看出的那样,每个电化学电池104从(图4中上面所示的)前电池端子116在各自轴向112上一直延伸到(图4中下面所示的)后电池端子118,其中,每个电池端子构成电化学电池104的各一个正极或一个负极。
电化学电池104的中心纵轴线114在此同样是各个电化学电池104的电池端子116、118的中心纵轴线。
在模块102内,彼此相邻的电化学电池104各自如此地定向,使得两个相邻电池的、布置在模块同一面上的电池端子具有彼此相反的极性。
下面借助图6对这一点进行说明,该附图示出模块102的八个电化学电池104的例如八个前电池端子116的极性。
在这种情况下,电化学电池104a的前电池端子116构成相关电化学电池104a的正极,而在电化学电池104a的模块102的第一横向120上相邻的电化学电池104b构成电化学电池104b的负极。
相应地,沿第一横向120在电化学电池104b后面的电化学电池104c的前电池端子116构成电化学电池104c的正极,并且沿第一横向120在电化学电池104c后面的电化学电池104d的前电池端子116构成电化学电池104d的负极。
沿如下第二横向122,该第二横向垂直于模块102的第一横向120地并且垂直于电化学电池104的轴向112地定向,在电化学电池104d后面的电化学电池104e的模块102的前电池端子116构成电化学电池104e的正极。沿第一横向120在电化学电池104e后面的电化学电池104f的前电池端子116构成电化学电池104f的负极,而沿第一横向120在电化学电池104f后面的电化学电池104g的前电池端子116构成电化学电池104g的正极,并且沿第一横向120在电化学电池104g后面的电化学电池104h的前电池端子116最后也构成电化学电池104h的负极。
如果电化学电池104的前电池端子116构成相关电化学电池104的正极,那么后电池端子118构成同一电池104的负极。如果电化学电池104的前电池端子116构成相关电化学电池104的负极,那么同一电化学电池104的后电池端子118构成同一电化学电池104的正极。
电化学装置100特别是可以作为蓄电池,特别是可以作为例如LiFePO4型锂离子蓄电池构造。
电化学模块102的电化学电池104相应地可以作为蓄电池组,特别是作为例如LiFePO4型锂离子蓄电池组构造。
正如特别是从图3和4所看到的那样,电化学电池104的前端部利用前电池端子116穿过如下前保持框架124地延伸,该前保持框架为每个电化学电池104各自具有穿通孔126,并且电化学电池104的后端部利用后电池端子118穿过如下后保持框架128地延伸,该后保持框架为每个电化学电池104同样各自具有穿通孔130。
保持框架124和128因此用于电化学电池104的定位。
保持框架124和128可以由电绝缘的材料,例如由塑料材料构成。
正如特别是从图2的俯视图中所看到的那样,电化学模块102此外包括多个电池连接器132,借助该电池连接器彼此相邻的电化学电池104的、带有不同极性的电池端子彼此导电连接,以便按照这种方式电地串联电化学模块102的所有电化学电池104。
在此方面,每个电池连接器132将正极性的第一电池端子134与相邻电化学电池104的负极性的第二电池端子136连接。
正如从图2所看到的那样,特别是电化学电池104c的第一电池端子134c与电化学电池104b的第二电池端子136b通过电池连接器132c彼此连接,电化学电池104e的第一电池端子134e与电化学电池104d的第二电池端子136d通过电池连接器132e彼此连接,并且电化学电池104g的第一电池端子134g与电化学电池104f的第二电池端子136f通过电池连接器132g彼此连接。
为电地串联模块102的所有电化学电池104,此外彼此相邻的电化学电池104的后电池端子118也通过(未示出的)电池连接器132彼此连接,即电化学电池104a的(负)后电池端子118与电化学电池104b的(正)后电池端子118连接,电化学电池104c的(负)后电池端子118与电化学电池104d的(正)后电池端子118连接,电化学电池104e的(负)后电池端子118与电化学电池104f的(正)后电池端子118连接,并且电化学电池104g的(负)后电池端子118与电化学电池104h的(正)后电池端子118连接。
构成电化学模块102的电池串联电路首端的电化学电池104a的前电池端子116和构成电池串联电路端部的电化学电池104h的前电池端子116各自与电化学模块102的电接头138导电连接。
每个电接头138包括例如作为冲压弯曲件构造的接触件140,该接触件:具有固定在各自所分配的电池端子上的接触段142;具有例如插入式的插头段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延伸开去,并且具有与接触段142和插头段144相比窄地构造的例如角形的保持片146,该保持片将接触件140与布置在电化学模块102的正面上的、电路板150形式的支架148连接。
保持片146的、远离接触件140的接触段142和插头段144的端部与电路板150的靠近电化学电池104的背面上(未示出)的印制导线导电连接。
保持片146因此不仅作为机械保持件,而且同时也作为分压抽头151使用。
将各自第一电池端子134和第二电池端子136彼此导电连接的每个电池连接器132包括:具有如下第一接触段154的基体152,该第一接触段在电池连接器132的已安装状态下与电化学电池104的(正)第一电池端子134连接;和第二接触段156,该第二接触段在电池连接器132的已安装状态下与其他电化学电池104的(负)第二电池端子136连接。
电池连接器132的基体132优选作为冲压弯曲件制造。
在电池连接器132的、图2和8至10所示的实施方式中,电池连接器132的基体152此外包括:第一保持片158,电池连接器132利用该第一保持片固定在支架148上,并且该第一保持片将第一接触段154与电路板150的、所分配的印制导线导电连接;和第二保持片160,经由该第二保持片电池连接器132同样固定在支架148上,并且该第二保持片将第二接触段156与电路板150的、所分配的印制导线导电连接。
为电化学模块102的每个电池连接器132分配电路板150上各一个独立的印制导线,并且这些印制导线与电化学装置100的(未示出的)控制单元连接,从而经由各自所分配的印制导线和导电的保持片158或160可以由控制单元截取各自电池连接器132的和各自所分配的同一电池端子116的电势。
第一保持片158和第二保持片160因此也作为分压抽头162使用,经由该分压抽头,电池连接器132的电势可以通过电化学装置100的控制单元截取和估值。
此外,借助电化学装置100的控制单元经由分压抽头162可以执行不同电化学电池104之间的电荷平衡。
因为电池连接器132的第一接触段154和第二接触段156处于同一电势上,所以足以使保持片158、160之一与电路板150的、所分配的印制导线连接。
如下情况下可以获得多个电池连接器132的、并且需要时还有接触件140形式的电接头138的、特别简单和节省时间的、在电化学模块102的电池端子116上的安装,即,多个电池连接器132的基体152并且优选还有模块102的电接头138的接触件共同从原料中分离出来,特别是冲压出来,并且随后构成连接器结构组164(参见图8),在该连接器结构组内电池连接器132通过连接片166一件式地彼此连接并因此可以作为单元操作。
特别是可以如下地设置,即,可以作为冲裁网格168构造的连接器结构组164具有电池连接器132并且需要时也具有环绕接触件140的框架片170,电池连接器132和接触件140通过独立的连接片段172保持在该框架片上。
此连接器结构组164在安装电化学模块102时,按希望地分配给穿过前保持框架124(参见图7)的模块102的电化学电池104地布置,接着,电池连接器132的接触段154和156以及电接头138的接触件140优选材料锁合与各自所分配的电池端子116连接,从而达到图9所示的已安装状态,在该状态下,连接器结构组164的各个电池连接器132与接触件140还总是经由连接片166一件式地彼此连接。
随后将连接片166,也就是框架片170和独立的连接片段172与电池连接器132和接触件140分离,从而达到图10所示的已安装状态,在该状态下,各个电池连接器132与接触件140不再导电彼此连接。
为完成电化学模块102,随后将电路板150形式的支架148布置在电化学模块102的正面上,并且与保持片158、160或146(优选通过钎焊)连接,从而达到图2所示的电化学模块102的安装最终状态。
在上述用于将电池连接器132和接触件140安装在电化学模块102的电池端子116上的方法的一种变形方案中,在将电池连接器132和接触件140按希望分配给模块102的电化学电池104地布置并且固定在其上之前,连接器结构组164作为整体与电路板150形式的支架148连接。
为此电池连接器132或接触件140的保持片158、160和146与支架148的印制导线优选通过钎焊连接。
随后将连接片166,也就是框架片170和独立的连接片段172与电池连接器132和接触件140分离,从而各个电池连接器132和接触件140不再导电地彼此连接。
为完成电化学模块102,随后将电路板150形式的支架148连同保持在其上的电池连接器132和接触件140如此地布置在电化学模块102的正面上,使得电池连接器132和接触件140按希望分配给模块102的、穿过前保持框架124的电化学电池104地定位,接着,电池连接器132的接触段154和156以及电接头138的接触件140优选材料锁合地与各自所分配的电池端子116连接,从而最后同样达到图2所示电化学模块102的安装最终状态。
在上述用于将电池连接器132和接触件140形式的电接头138安装在电化学模块102的电池端子116上的方法的另一种变形方案中,连接器结构组164作为整体不是与电路板150形式的支架148连接,而是与电化学模块102的前保持框架124连接,这一点正如图51所示那样。
在此方面,连接器结构组164的电池连接器132和接触件140各自独立地固定在前保持框架124上,例如通过借助适当的夹紧件或定位件夹紧或定位。
随后将连接片166,也就是框架片170和独立的连接片段172与电池连接器132和接触件140分离。
在另一步骤中,前保持框架124连同保持在其上的电池连接器132和保持在其上的接触件140如此地安置在模块102的电化学电池104上,使得电化学电池104的前端部穿过前保持框架124内各自所分配的穿通孔126,并且电池连接器132以及接触件140按希望分配给模块102的电化学电池104地定位。
接着,电池连接器132的接触段154和156以及电接头138的接触件140优选材料锁合与各自所分配的电池端子116连接。
为完成电化学模块102,随后将电路板150形式的支架148布置在电化学模块102的正面上并与保持片158、160或146(优选通过钎焊)连接,从而最后达到图2所示的电化学模块102的安装最终状态。
因此,在用于将电池连接器132和接触件140安装在电池端子116上的这种变形方案中,前保持框架124作为支架使用,在将连接器结构组164的连接片166分离之前,在该支架上各自固定电池连接器132和接触件140。
下面参照图11至13介绍用于电池连接器132与所分配的第一电池端子134和与所分配的第二电池端子136的材料锁合的连接的各种可能性。
例如从图11所看到的那样,电化学电池104g的(正)第一电池端子134包括可以导电的、优选金属的第一材料(例如铝或铝合金)的基体174,其中,第一基体174具有分配给电池连接器132的、第一材料的第一接触面176。
电化学电池104f的、有待与第一电池端子134通过电池连接器132连接的第二电池端子136包括可以导电的、优选金属的、有腐蚀危险的材料(例如低合金钢材料)的第二基体178,其中,第二基体178配备有第二材料(例如镍或镍合金)的防腐蚀层180,其同时构成第一防腐蚀材料。
防腐蚀层180具有第二材料的或第一防腐蚀材料的、靠近电池连接器132的第二接触面182。
电池连接器132的基体152优选由第一材料,也就是由与第一电池端子134的第一基体174相同的材料构成。
电池连接器132此外在这种实施方式中包括同时构成第二防腐蚀材料的第三材料的、与基体152连接的接触区184。
电池连接器132的接触区184优选作为与基体152分开制造的接触体186构造,并且在基体152的第二接触段156的区域内,优选材料锁合地固定在基体152的、靠近电池端子134、136的面上。
在图11所示的实施方式中尤其如下地设置,即,接触区184通过超声波焊接固定在基体152上。
构成接触区184的第三材料或第二防腐蚀材料特别是可以与构成第二电池端子136的防腐蚀层180的第二材料或与第一防腐蚀材料基本上一致。
例如可以如下地设置,即,第三材料或第二防腐蚀材料是镍或镍合金。
作为对此的备选也可以如下地设置,即,第三材料或第二防腐蚀材料是铬合金。
在电化学模块102的安装期间,在将电池连接器132以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的基体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中通过虚线188表示的焊缝与第二电池端子136焊接,其中,焊缝188优选通过激光焊接产生。
在这种焊接过程期间,虽然第二电池端子136的防腐蚀层180熔化并由此至少部分断开;但焊接过程期间,如此多的第二防腐蚀材料由含有第二防腐蚀材料的接触区184进入组织内和特别是焊缝188的自由表面上,以至于在焊接过程结束后,焊缝188至少在其自由表面上,但优选在其整个组织中,由防腐蚀材料构成。
这种防腐蚀材料主要由第二基体178的有腐蚀危险的材料和来自电池连接器132接触区184的第二防腐蚀材料组成,通过该第二防腐蚀材料使有腐蚀危险的材料添加合金成为防腐蚀的材料。
第一防腐蚀材料的和/或第二防腐蚀材料的防腐蚀作用特别是可以以此为基础,即,第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料含有至少一种含量为至少50重量百分比的防腐蚀金属。
特别是可以如下地设置,即,第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀金属含有作为防腐蚀金属的镍。
作为对此的备选或补充可以如下地设置,即,第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料含有作为防腐蚀金属的铬。
第一防腐蚀材料和/或第二防腐蚀材料也可以既含有作为防腐蚀金属的镍也含有作为防腐蚀金属铬,其中,第一防腐蚀材料的或第二防腐蚀材料的两种防腐蚀金属的总含量为至少50重量百分比。
所构成的焊缝188自由表面上的防腐蚀材料的耐腐蚀性优选依据标准DIN EN ISO 9227(2006年7月版本)通过中性的盐喷雾检验(NSS检验)进行检验。在这种中性的盐喷雾检验的实施方面,参照所提到的标准和所提到的标准与此相关地成为本说明书的组成部分。
为实施盐喷雾检验制造图47至49所示类型的试样体190。
试样体190包括带正方形端面194的方形基底192,该端面具有例如12mm的边长b。
基底192由第二电池端子136的第二基体178的有腐蚀危险的材料,也就是例如由低合金钢材料组成,在该低合金钢材料表面上配备有第一防腐蚀材料的、例如镍或镍合金的防腐蚀层。
端面194上平放方形的覆盖层196,该覆盖层具有靠近基底192的、具有例如15mm边长a的正方形端面198并且具有例如0.5mm的厚度d,并通过沿环形封闭的焊缝188′,特别是借助激光焊缝在与焊接电池连接器132时相同的条件下与第二电池端子136连接。
检验期间使如此地制造的试样体190在喷雾室内依据标准DIN ENISO 9227(2006年7月版本)经受96小时的中性盐喷雾检验(NSS检验)。
中性盐喷雾检验结束后,进行试样体190表面的,特别是焊缝188′的视觉评价,并沿在试样体190的轴向上通过焊缝188′分布的剖面平面进行磨片视觉评价(参见图49)。
在视觉评价时,为所检验的焊缝188′的材料依据下列评价标准分配评分(“等级”):
-等级1:没有变化,没有褪色,没有腐蚀;
-等级2:褪色或变色,但没有腐蚀;
-等级3:微量腐蚀,仅少量的小点状面;
-等级4:具有大量小点状面的轻度腐蚀,但没有彼此连通的腐蚀区;
-等级5:中度腐蚀,有彼此连通的腐蚀区;
-等级6:重度腐蚀,样品彻底腐蚀。
为了被看作是防腐蚀的,试样体的、特别是试样体190焊缝188′的材料在中性的盐喷雾检验(NSS检验)后最大评价为等级3。
通过试样体190的焊缝188′上的中性盐喷雾检验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。
作为对使用与电池连接器132的基体152分开地制造的、并且随后材料锁合与基体152连接的接触体186的备选,也可以使用接触区184,该接触区包括在基体152上产生的覆层,特别是第二防腐蚀材料的、电镀地施加的覆层。
电池连接器132的基体152优选由铝或铝合金构成。优选基体152的材料中的铝含量为至少99.5重量百分比。
为尽可能多地降低在电化学装置100的运行中通过一方面电池连接器132的、和另一方面电化学电池104的容纳装置108的不同的热膨胀可能产生的机械应力,有利的是,电池连接器132基体152的材料具有与容纳装置108的材料的热膨胀系数α偏差不到10%的热膨胀系数α。
如果所述材料的热膨胀系数从环境温度到电化学装置100的工作温度强烈变化,那么这些数据涉及从环境温度(20℃)加热到电化学装置100的工作温度时的各个平均热膨胀系数。
因此特别有利的是,基体152和容纳装置108由基本同一材料构成,也就是例如二者由铝或铝合金构成。
在用于电池连接器132与第一电池端子134和与第二电池端子136的材料锁合的连接的、图12示意地示出的一种备选的可能性中,作为与电池连接器132的基体152分开地制造的接触体186构造的接触区184不是通过超声波焊接,而是通过激光焊接沿图12中由线200表示的焊缝固定在基体152上。
此外,用于电池连接器132与电池端子134和136材料锁合地连接的、图12所示的可能性在结构、工作原理和制造方式方面与图11所示的可能性一致,就此而言参阅其前面的说明。
用于电池连接器132与电池端子134和136材料锁合地连接的、图13所示的备选的可能性与图11和12所示的可能性的区别在于,电池连接器132不是与第二电池端子136焊接,而是取代其通过钎焊与第二电池端子136连接。
此外在这种实施方式中,第三材料的或第二防腐蚀材料的接触区184不是通过与基体152分开地制造的、并且随后材料锁合与基体152连接的接触体186构成,而是通过布置在基体152上的例如镍或镍合金的覆层202构成。
在此方面,覆层202至少经由在电化学模块102的已安装状态下基体152的第二接触段156的靠近第二电池端子136的面延伸。
正如从图13所看到的那样,但覆层202此外也可以经由第一接触段154的同一面和/或经由在已安装状态下基体152的远离电池端子134和136的面延伸。
覆层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软焊料,特别是由无铅软焊料,例如由带有成分SnAg3,5的焊料构成的钎焊膜204进行。
借助软焊料以低钎焊温度(不到约250℃)的钎焊提供的优点是,在安装电池连接器132时,电化学模块102的热敏感的组成部分,特别是塑料材料的绝缘部位不被损坏。
作为对使用软焊料的备选,也可以使用硬焊料,例如银基硬焊料,其中,硬焊料为钎焊优选借助瞬时激光器熔化,以便避免损坏电化学模块102的热敏感的组成部分。
构成电池连接器132的接触区184的覆层202尤其可以是电镀地施加的覆层。
作为对电池连接器132的接触区184与电池端子136的钎焊的备选,这些元件也可以借助能够导电的胶粘剂彼此粘接。
为进行粘接特别是可以使用含有能够导电的填料的环氧树脂粘接材料。
导电的填料特别是可以包括银。
能够导电的胶粘剂可以涂覆在有待彼此粘接的元件中的各一个上或在两个元件上,接着,两个元件借助胶粘剂层地接触并使胶粘剂层固化。
胶粘剂层的固化特别是可以通过热能输送在相对于室温提高的温度中进行。
两个有待彼此粘接的元件优选在挤压下相对彼此压紧,直至这些元件通过胶粘剂材料锁合地彼此连接。
适用的能够导电的胶粘剂特别是下列的:
-含银的环氧树脂胶粘剂,其以3880的名称由HenkelTechnologies公司,Heydastraβe 10,58093Hagen,Deutschland销售。在化学的和物理的特性以及处理这种胶粘剂的工作步骤方面,参阅2005年6月的3880胶粘剂的技术数据表,并且所提到的数据表与此相关地成为本说明书的组成部分。
-含银的环氧树脂胶粘剂,其由Master Bond Inc.公司,154HobartStreet,Hackensack,NJ 07601-3922,USA以Master Bond Supreme10HT/S的名称销售。在化学的和物理的特性以及处理这种胶粘剂的工作步骤方面,参阅Master Bond Supreme 10HT/S胶粘剂的技术数据表,并且该数据表与此相关地成为本说明书的组成部分。
-含银的环氧树脂胶粘剂,其由Master Bond Inc.,公司154HobartStreet,Hackensack,NJ 07601-3922,USA以Master Bond FL901S的名称销售。在化学的和物理的特性以及加工这种胶粘剂的操作步骤方面,参阅Master Bond FL901S胶粘剂的技术数据表,并且该数据表与此相关地成为本说明书的组成部分。
在电化学装置100的运行中,由于不同的温度和/或由于一方面电池连接器132的、和另一方面电化学电池104的容纳装置108的不同的热膨胀系数,出现一方面电池连接器132的纵向伸长与另一方面通过电池连接器132彼此连接的电池端子134、136的纵轴线114之间的距离变化之间的差值。通过温度变化,通过电池连接器132彼此连接的电池端子134、136的相对位置在模块102的垂直于电化学电池104的轴向112地定向的横向120或122上被改变。
此外,由于彼此通过电池连接器132连接的电化学电池104的不同的纵向伸长,出现彼此连接的电池端子134和136之间的相对位置的、沿彼此连接的电化学电池104的轴向112的改变。
为了能够补偿一方面电池连接器132的纵向伸长与另一方面通过电池连接器132彼此连接的电池端子134和136的纵轴线114之间距离的变化的这种差值,和/或为了能够补偿通过电池连接器132彼此连接的第一电化学电池(例如104g)的、与第二电化学电池(例如104f)的纵向伸长之间的这种差值,在电池连接器132图14至37所示的、电池连接器132的备选的实施方式中如下地设置,即,各个电池连接器132包括可以弹性地和/或塑性地变形的补偿区206,该补偿区布置在电池连接器132的第一接触段154与第二接触段156之间并且将两个接触段154和156彼此连接。
优选电池连接器132的基体152配备有这种补偿区206。
在电池连接器132的、图14和15所示的实施方式中,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,所述波浪具有平行于有待通过电池连接器132彼此连接的电池104的轴向112地、并且基本上垂直于如下接触面208和210地指向的波幅,电池连接器132利用所述接触面在已安装状态下贴靠在第一电池端子134上或在第二电池端子136上。所述波浪具有多个(例如四个),优选基本上相对于电化学电池104的轴向横向地、优选基本上垂直地,并且相对于电池连接器132的纵向212横向地、优选基本上垂直地,以及基本上平行于电池连接器132的横向214地(该横向垂直于电池连接器132的纵向212地、并且垂直于电化学电池104的轴向112地定向)分布的波峰,并且所述波浪具有多个布置在波幅216之间的,并且相对于电化学电池104的轴向112横向地、优选基本垂直地,并且相对于电池连接器132的纵向212横向地、优选基本垂直地,并且基本上平行于电池连接器132的横向214地分布的波谷218。
波峰216在电池连接器132的、相对于电池连接器132的接触面208和210垂直的如下接触方向217上向上凸起,该接触方向在电池连接器132的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(向有待连接的电池104)凸起。
正如电池连接器132的、图1至4中所示的实施方式那样,该电池连接器在接触段154与156之间的区域内基本上平面地构造,在两个接触段154与156之间包括可变形补偿区206的电池连接器132的、图14和15所示的实施方式具有两个保持片158和160,通过所述保持片电池连接器132可与支架148连接,并且所述保持片可以用于电池连接器132与通向电化学装置100控制单元的印制导线的导电连接,从而保持片158和160特别是也可以作为分压抽头162使用。
每个保持片158和160在此可以具有各自的弯曲部220,以便跨越电化学电池104轴向112上的、电池连接器132的位置与支架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的波浪形结构达到,补偿区206可以简单方式如下方式地弹性和/或塑性变形,即,使得第二接触段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,也可以在电池连接器132的纵向212上移动,以便补偿有待通过电池连接器132彼此连接的电池端子134和136相对位置上的上述差值。由此可以避免一方面电池连接器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。
特别是通过展平或耸起波峰216和波谷218可以改变补偿区206在电池连接器132纵向212上的伸展并因此加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可以在有待彼此连接的电化学电池的轴向112上相对彼此移动。
电化学装置100运行中在这些连接部位上出现的机械应力可以进一步降低,如果电池连接器132可变形的补偿区206由具有相对较低的、最高60N/mm2的、优选最高40N/mm2的、特别是最高20N/mm2的屈服极限R的材料构成。
此外,为减少电池连接器132与有待彼此连接的电池端子134与136之间的连接部位上出现的机械应力如下地设置,即,使电池连接器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连接之前就已经如下方式地优选塑性地变形,即,使电池连接器132的、与第一电池端子134有待连接的第一接触段154和电池连接器132的与第二电池端子136有待连接的第二接触段156如此地相对彼此移动,使得第一电池端子的、134和第二电池端子136的、在有待彼此连接的电化学电池104的轴向112上的、例如由于加工公差可能引起的位置的差别至少部分地,优选基本上完全地得到补偿。
在这种情况下特别有利的是,在电池连接器132的相应变形之前,应该通过电池连接器132彼此连接的第一电池端子134的和第二电池端子136的相对位置得到补偿。
此外,电池连接器132的、在补偿区206内的、和/或在第一接触段154内的、和/或在第二接触段156内的材料屈服极限可以通过在将电池连接器132与第一电池端子134和/或与第二电池端子136连接之前和/或期间的热处理降低。通过材料的屈服极限经热处理的这种降低,可以减少电池连接器132与第一电池端子134或与第二电池端子136的材料锁合地连接期间和/或之后连接部位上的机械应力。
此外,电池连接器132的、图14至16所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与此前介绍的没有可变形补偿区206的电池连接器132的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图17和18所示的一种备选的实施方式与图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,而是仅有三个分布在电池连接器132横向214上的波峰216,并且具有不是三个,而是仅有两个沿横向214分布的波谷218。
此外,电池连接器132的这种实施方式不具有用于使电池连接器132与支架148连接的保持片158、160。
这种电池连接器132因此仅通过与电池端子134和136材料锁合的连接保持在电化学模块102上。
但即使是电池连接器132的这种实施方式和无保持片158、160地示出的电池连接器132的后面介绍的所有实施方式原则上也可以配备有一个或多个保持片158或160,所述保持片特别是也可以作为分压抽头162使用。
此外,电池连接器132的、图17和18所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图19和20所示的一种备选的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形补偿区206取代波浪形结构具有半卷曲结构,该半卷曲结构具有两个分布在电池连接器132横向214上的卷曲顶部222,并在第一折线224处过渡到电池连接器132的第一接触段154内,并且在第二折线226处过渡到第二接触段154内。
此外,电池连接器132图19和20所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图21和22所示的一种备选的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形的补偿区206具有如下波浪形结构,该波浪结构包括仅一个在电池连接器132横向214上延伸的波峰216和仅一个在电池连接器132横向214上延伸的波谷218。
此外,电池连接器132的、图21和22所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图23和24所示的一种备选的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形的补偿区206具有波浪形结构,其包括两个分布在电池连接器132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,电池连接器132的、图23和24所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图25和26所示的一种备选的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,可变形的补偿区206具有锯齿形结构,包括多个(例如五个)横向地、优选相对于有待彼此连接的电化学电池104的轴向112基本上垂直地、并且基本上沿电池连接器132的横向214分布的折线228。
此外,电池连接器132的、图25和26所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图27和28所示的一种备选的实施方式与图17和18所示实施方式的区别在于,电池连接器132不具有布置在第二接触段156上的、第三材料的或第二防腐蚀材料的接触区184。
但原则上本说明书和附图中不带有这种接触区184地示出的电池连接器132的每种实施方式均可以配备有这种接触区184。
此外,电池连接器132的、图27和28所示的实施方式与图17和18所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图29和30所示的一种备选的实施方式与图14至16所示实施方式的区别在于,电池连接器132不具有用于将电池连接器132与支架148连接的保持片158、160。
这种电池连接器132因此在已安装状态下仅通过与第一电池端子134和第二电池端子136的材料锁合的连接保持在电化学模块102上。
此外,电池连接器132的、图29和30所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图14至16所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图31至33所示的一种备选的实施方式与图27和28所示实施方式的区别在于,电池连接器132的基体152不是一件式地构造,而是作为由多个(例如三个)彼此重叠布置的材料层230的层压件构造。
使补偿区206可以弹性和/或塑性变形的结构,特别是其波浪形结构在此方面保持不变。
即使是在本说明书中和附图中所公开的、电池连接器132的所有其他实施方式中,基体152也可以包括这种层压件。
此外,电池连接器132的、图31至33所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图27和28所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图34和35所示的一种备选的实施方式与图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分成多个(例如四个)波浪形的桥形接片234,所述桥形接片在电池连接器132的横向214上彼此相邻地布置。
在此方面,缝隙232和桥形接片234的波浪形状在电池连接器132的横向214上具有波幅。
此外,电池连接器132在可变形补偿区206的侧边缘上配备有各自多个(例如各自三个或四个)、例如几乎圆缺形的空缺空缺236,以便达到,处于外侧的桥形接片234也具有在其纵向延伸上几乎恒定的宽度,并且在其外侧处具有大致的波浪形状。
通过缝隙232和补偿区206分成多个桥形接片234,提高补偿区206的可变形性,并且使电池连接器132的接触段154与156之间的偏移变得容易。
此外,电池连接器132的、图34和35所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图27和28所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电池连接器132的、图36和37所示的一种备选的实施方式与图34和35所示实施方式的区别在于,可变形的补偿区206基本上平面地构造,并且因此不具有在有待彼此连接的电化学电池104轴向上带有波幅的波浪形结构。
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由如下波浪形缝隙323造成,该波浪形缝隙将补偿区206分成多个在电池连接器132的横向214上相邻地布置的波浪形桥形接片234。
此外,电池连接器132的、图36和37所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图34和35所示的实施方式一致,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在第一接触段154中和/或第二接触段156中以及需要时在电池连接器132的接触区184中均可以配备有各自至少一个穿通孔,以便为测量目的使与电池连接器132材料锁合地连接的第一电池端子134的、或与电池连接器132材料锁地合连接的第二电池端子136的电接触成为可能,该电接触可以用于确定电池连接器132与各自电池端子134、136之间连接的接触电阻。
在电化学装置100的、前文特别是参照图2所介绍的实施方式中,电池连接器132和电化学模块102的电接头138经由保持片158、160或146与电路板150的印制导线连接,其中,电池连接器132和电接头138的接触件140与电路板150的印制导线分开地制造,并且在安装电化学模块102时才与电路板150的印制导线导电连接。
在电化学装置100的、图38和39所示的备选的实施方式中,相反地每个电池连接器132与各自所分配的印制导线238一件式地构造。
印制导线238不是固定在电路板上,而是自承式地构造。
即使电化学模块102的电接头138的接触件140在这种实施方式中也优选与各自所分配的印制导线238一件式地构造。
在印制导线238的、远离电池连接器132的自由端部与连接片240导电连接,该连接片可以通过相应多芯电缆连接的插头取代,该电缆连接通向电化学装置100的控制单元,从而使得按照这种方式可以由控制单元截取电池连接器132的电势。
在这种实施方式中,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)构成,并且在图50中独立地示出。
辅助框架241为每个电池连接器132具有各自一个所分配的空缺243,该空缺使各个电池连接器132可以穿越到通向通过电池连接器132有待彼此连接的电池端子134和136,和/或使通过电池连接器132有待彼此连接的电池端子134和136可以穿越到各个电池连接器132。
此外,辅助框架241具有凸起部245,在其两个侧面上布置有接触件140(参见图38)。
印制导线238可以支撑在辅助框架241上。
电池连接器132和/或接触件140例如可以通过借助适当的夹紧件或定位件夹紧或定位固定在作为电池连接器132和接触件140的支架使用的辅助框架241上。
辅助框架241使由电化学模块102的电池连接器132、接触件140和所属的印制导线238组成的结构组可以在安装模块102期间作为单元操作,并由此使电化学模块102的安装变得容易。
在电化学装置100的、图38和39所示的实施方式中,电池连接器132和接触件140与印制导线238和与连接片240首先构成一件式的连接器结构组164,在该连接器结构组内,电池连接器132和接触件140通过印制导线238和连接片240彼此一件式地连接,其中,连接片240在电池连接器132和接触件140与各自所分配的电池端子116材料锁合连接,和/或与辅助框架241连接的情况下被去除。
此外,电化学装置100的、图38和39所示的实施方式在结构、功能和制造方式方面与图1至4所示的实施方式一致,就此而言参阅其前面的说明。
电化学装置100的上述每种实施方式均可以包括多个优选电串联的电化学模块102。
这种串联电路特别是可以由以下方式制造,即,第一电化学模块102a的电接头138借助模块连接器242与第二电化学模块102b的电接头138(相反极性)导电连接,如这一点在图40至42中所示。
模块连接器242的细节从独立地示出的模块连接器242的图43至46中可以看出。
模块连接器242包括两个插头单元244,用于将模块连接器242连接到电化学模块102a和102b的、有待彼此连接的电接头138上,其中,插头单元244包括各自一个例如大致方形的插头壳体246,该插头壳体例如由金属材料,特别是由贵金属材料构成。
每个插头壳体246环绕一个容纳处248,该容纳处在模块连接器242的连接方向上延伸,并且该容纳处内可以各自插入电化学模块102的电接头138的接触件140的插头段144。
正如从图46所看到的那样,容纳处248内此外布置有两个彼此对置的接触舌簧252,在模块连接器242布置在相关的电化学模块102上的情况下,该接触舌簧之间在弹性预应力下夹紧各自的插头段144。
此外,每个插头壳体246在其外侧上具有用于定位配备有(未示出的)电绝缘体和凸起部256的插头壳体246,所述凸起部在各自的插头壳体246与相关的绝缘体连接时可以作为导向件和/或作为止挡使用。
每个插头单元244的接触舌簧252与角形的接线片258导电连接,该接线片从插头壳体246的、远离有待连接的模块102的端部伸出,并且其自由臂260在相对于接线方向250横向地在横向地优选基本上垂直地分布的、模块连接器242的纵向262上从各自的插头壳体246延伸开去。
在此方面,两个插头单元244的接线片258的自由臂260沿该纵向262向彼此相反的方向指向。
两个插头单元244的接线片258通过柔性导线264彼此导电连接,该导线优选一件式地由能够导电的细线制成的织物带266,特别是由扁绞合线构成,并且具有多个(例如四个)折叠268。
织物带266的能够导电的细线优选由作为导电的组成部分的铜构成。
导线264的第一端部段270a例如通过焊接,特别是通过超声波焊接,固定在第一插头单元244a的接线片258的、在模块连接器242的连接状态下靠近有待连接的电化学模块102的面上。
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的接线片258延伸开去,也就是在远离第二插头单元244b的方向上,并且可以具有如下弯曲部271,第一端部段270a的、远离第一插头单元244a的部分通过该弯曲部沿接线方向250向有待连接的模块102偏移。
第一端部段270a的、远离接线片258的端部在相对于模块连接器242的纵向262、并且相对于织物带266的局部纵向优选以约45°角倾斜地分布在第一端部段270a内的第一折叠线272a上过渡到大致梯形的第一连接段274a内,在该连接段内导线264的局部纵向平行于模块连接器的横向276地分布,该模块连接器的横向垂直于纵向262地、并且垂直于模块连接器242的接线方向250地定向。
在此方面,折叠268a在第一折叠线272a上优选如此地进行,使得第一连接段274a布置在第一端部段270a的、远离有待连接的模块102的面上。
第一连接段274a通过在第二折叠线272b上的折叠268b过渡到补偿段280内,该第二折叠线相对于模块连接器242的横向276、并且相对于导线264的局部纵向278优选以约45°角倾斜地分布在第一连接段274a内,该补偿段280平行于模块连接器242的纵向地、侧面地从插头单元244a、224b处经过地延伸,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、并且相对于导线264的第一端部段270a偏移。
导线264的补偿段280可以配备有电绝缘的外皮282,该外皮例如可以由弹胶的塑料材料,特别是由PVC材料构成。
导线264的带状补偿段280的宽面284、284′基本上垂直于模块连接器242的接线方向250地定向。
补偿段280在其远离第一连接段274a的端部上,通过在第三折叠线272c上的折叠268c过渡到第二连接段274b内,该第三折叠线相对于模块连接器242的纵向262、并且相对于导线264的局部纵向278优选以约45°角倾斜地分布在补偿段280内,该第二连接段基本上梯形地构造,并且从补偿段280出发在模块连接器242的横向276上向补偿段280的、其上布置有插头单元244a和244b的那个面延伸。
折叠在此方面在第二折叠线272b和第三折叠线272c上如下方式地进行,即,使得补偿段280布置在第一连接段274a的和第二连接段274b的、靠近有待连接的模块102a、102b的面上。
正如特别是从图45看到的那样,补偿段280因此在接线方向250上不超出插头单元244的接线片258地向插头单元244的远离有待连接的模块102a、102b的面凸起,从而使得模块连接器242在接线方向250上具有特别小的伸展。
第二连接段274b通过第四折叠线272d上的折叠268d过渡到第二端部段270b内,该第四折叠线相对于模块连接器242的横向276、并且相对于导线264的局部纵向278优选以约45°角倾斜地分布在第二连接段274b内,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的接线片258,并且例如通过焊接、特别是超声波焊接固定在该接线片258的、靠近有待连接的模块102a、102b的面上。
即使第二端部段270b也可以配备有弯曲部271,第二端部段270b的、远离第二插头单元244b的部分通过该弯曲部沿接线方向250向有待连接的模块102偏移。
沿第四折叠线272d的折叠268d在此方面如下方式地进行,即,使导线264的第二端部段270b布置在第二连接段274b的、靠近有待连接的模块102a、102b的面上。
正如特别是从图46所看到的那样,导线264的补偿段280在模块连接器242的纵向262上具有长度L,该长度大于插头单元244a、244b的接线片258的彼此远离的端部的距离D。
通过这种可供用于补偿公差的大间距并通过由于折叠268而得到提高的导线264的几何形状构造的灵活性,所介绍的模块连接器242使得特别容易地改变插头单元244a和244b彼此的相对位置成为可能,从而由于加工公差或由于电化学装置100运行期间在有待彼此连接的电化学模块102a、102b的电接头138的有待插入插头单元244a、244b内的插头段144的相对位置上产生的偏差可以特别容易和有效地得到补偿。
Claims (15)
1.电池连接器,所述电池连接器用于导电连接电化学装置(100)的第一电化学电池(104)的第一电池端子(134)和第二电化学电池(104)的第二电池端子(136),其特征在于,所述电池连接器(132)包括用于与所述第一电池端子(134)连接的第一接触段(154)、用于与所述第二电池端子(136)连接的第二接触段(156)和能够弹性地和/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)和所述第二接触段(156)彼此连接,并使所述接触段(154、156)能够相对彼此运动。
2.按权利要求1所述的电池连接器,其特征在于,所述电池连接器(132)的补偿区(206)具有至少一个相对于所述电池连接器(132)的纵向(212)横向地分布的波浪(216、218)或卷曲(222)或折线(228)。
3.按权利要求1或2之一所述的电池连接器,其特征在于,所述电池连接器(132)的补偿区(206)包括至少一个桥形接片(234)。
4.按权利要求3所述的电池连接器,其特征在于,所述桥形接片(234)将所述电池连接器(132)的第一接触段(154)与所述电池连接器(132)的第二接触段(156)彼此连接。
5.按权利要求1至4之一所述的电池连接器,其特征在于,所述电池连接器(132)包括两个或多个彼此重叠层压的材料层(230)。
6.按权利要求1至5之一所述的电池连接器,其特征在于,所述电池连接器(132)具有至少一个分压抽头(151)。
7.按权利要求1至6之一所述的电池连接器,其特征在于,所述电池连接器(132)的补偿区(206)由最高60N/mm2屈服极限R的材料构成。
8.电化学装置,所述电化学装置包括至少一个具有第一电池端子(134)的第一电化学电池(104)、至少一个具有第二电池端子(136)的第二电化学电池(104)和至少一个按权利要求1至7之一所述的将所述第一电池端子(134)与所述第二电池端子(136)彼此导电连接的电池连接器(132)。
9.按权利要求8所述的电化学装置,其特征在于,所述电化学装置(100)包括容纳装置(108),所述容纳装置具有至少一个用于所述第一电化学电池(104)的第一容纳处(106)和至少一个用于所述第二电化学电池(104)的第二容纳处(106),其中,所述电池连接器(132)包括由如下材料构成的基体(152),该材料具有与所述容纳装置(108)材料的热膨胀系数(α)偏差不到10%的热膨胀系数(α)。
10.按权利要求8所述的电化学装置,其特征在于,所述电化学装置(100)包括容纳装置(108),所述容纳装置具有至少一个用于所述第一电化学电池(104)的第一容纳处(106)和至少一个用于所述第二电化学电池(104)的第二容纳处(106),其中,所述电池连接器(132)包括如下基体(152),所述基体从用于接触所述第一电池端子(134)的第一接触段(154)一直延伸到用于接触所述第二电池端子(136)的第二接触段(156),并且由具有不同热膨胀系数(α)的至少两个部分构成,并且其中,在所述基体(132)的热纵向伸长方面,所述基体(132)的、由不同的热膨胀系数造成的有效热膨胀系数(αeff)与所述容纳装置(108)材料的热膨胀系数(α)偏差不到10%。
11.按权利要求1至10之一所述的电化学装置,其特征在于,所述电化学装置(100)构造为蓄电池。
12.用于将电化学装置(100)的第一电化学电池(104)的第一电池端子(134)与第二电化学电池(104)的第二电池端子(136)导电连接的方法,所述方法包括以下方法步骤:
-准备电池连接器(132),所述电池连接器包括用于与所述第一电池端子(134)连接的第一接触段(154)、用于与所述第二电池端子(136)连接的第二接触段(156)和能够弹性和/或塑性变形的补偿区(206),所述补偿区将所述第一接触段(154)和所述第二接触段(156)彼此连接并使所述接触段(154、156)能够相对彼此运动;
-将所述电池连接器(132)与所述第一电池端子(134)并与所述第二电池端子(136)连接。
13.按权利要求12所述的方法,其特征在于,所述电池连接器(132)在与所述第一电池端子(134)连接之前和/或在与所述第二电池端子(136)连接之前以如下方式变形,使得所述电池连接器(132)的、与所述第一电池端子(134)有待连接的第一接触段(154)和所述电池连接器(132)的、与所述第二电池端子(136)有待连接的第二接触段(156)以如下方式相对彼此移动,使得所述第一电池端子(134)的和所述第二电池端子(136)的在所述第一电化学电池(104)和所述第二电化学电池(104)轴向(112)上的位置的差别至少部分得到补偿。
14.按权利要求13所述的方法,其特征在于,在所述电池连接器(132)变形之前测出所述第一电池端子(134)的和所述第二电池端子(136)的在所述第一电化学电池(104)和所述第二电化学电池(104)轴向(112)上的相对位置。
15.按权利要求12或13之一所述的方法,其特征在于,所述电池连接器(132)的至少一部分材料的屈服极限通过在将所述电池连接器(132)与所述第一电池端子(134)或与所述第二电池端子(136)连接之前和/或期间的热处理降低。
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