CN105659439B - 用于连接蜂窝式电气元件的连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于连接蜂窝式电气元件的连接器。本发明寻求提供这样一种解决方案，其复杂度降低并且从而更加成本有效。该目的通过一种用于连接蜂窝式电气元件(20)的带状连接器(1)而实现，其包括带状的支撑元件(2)和带状的保持元件(3)，其中至少一个触头元件(4)布置在所述支撑元件(2)和所述保持元件(3)之间。

Description

用于连接蜂窝式电气元件的连接器
技术领域
本发明涉及一种用于连接蜂窝式电气元件的连接器。这种蜂窝式电气元件可以彼此串联地和/或并联连接。
背景技术
例如，在电动车辆的牵引电池中，配置为原电池的电压源或变换器(sink)、电容或超级电容(supercap)可彼此连接，以实现高电压和/电容。电压源可同时用作变换器以重复地提供和移走电能。在现有技术的解决方案中，针对每个应用使用不同构造的壳体。这导致劳动密集的设计和生产，因为每个壳体必须被单独地设计并且必须生产合适的工具部件。在另一现有技术的解决方案中，单独的单体通过手动地将导电连接元件置于其间而被连接。然而，这导致非常复杂的生产过程。
发明内容
本发明寻求提供这样一种解决方案，其复杂度降低并且从而更加成本有效。
该目的通过一种用于连接蜂窝式(cellular)电气元件的带状连接器(ribbon-shaped connector)而实现，包括带状的支撑元件和带状的保持元件，其中至少一个触头元件布置在所述支撑元件和所述保持元件之间。
根据本发明的连接器的生产是更简单且更加成本有效，因为带状的支撑元件和带状的保持元件相比于壳体更容易生产。为了生产具有蜂窝式电气元件的触头，该连接器具有布置在支撑元件和保持元件之间的触头元件。这提供了简单的触头。
本发明的解决方案可以通过多种进一步的发展例而构造而被进一步地改进，每个发展例和构造本身是有优势的，并且这些发展例和构造可以根据需要彼此组合。
带状连接器可以具有布置在支撑元件和保持元件之间的若干触头元件。这允许若干蜂窝式电气元件被放置为接触。特别的，这些触头元件可以一个接一个均匀地布置，例如彼此相距固定距离。在这样的构造下，例如，成排布置的电气元件可以被接触。
支撑元件和/或保持元件可具有至少一个开口，接触元件在所述至少一个开口处可被接入。这些开口可以通过冲压或切割而生产，或者已经在带状支撑元件或保持元件的生产过程中被形成。触头元件可以至少部分地突出到所述开口中，或者突出通过所述开口以确保良好的接触。
保持元件可具有焊接开口。焊接开口使得能够将触头元件焊接到另一触头元件，从而接触该触头元件。支撑元件还可具有焊接开口。该焊接开口可用于将触头元件焊接到蜂窝式电气元件。它们也可存在于支撑元件或保持元件上，或，例如通过切割或冲压形成的支撑元件或保持元件的切口。在焊接开口本身上无需存在焊接点。它们也可仅用于允许焊接，例如通过允许电接触，使得，例如，焊接点可通过电流而形成在相反侧上。接触元件可位于焊接开口下方。
如果支撑元件和保持元件具有焊接开口是特别有利的。支撑元件和保持元件的焊接开口可以在触头元件的两侧上彼此对齐。这允许触头元件经由支撑元件中的焊接开口通过将焊接装置的电极压在触头元件上、从而将触头元件压到蜂窝式电气元件上而被焊接至蜂窝式电气元件。电流可从而流经电极和接触元件，并且焊接点可形成在触头元件和蜂窝式电气元件之间。因此，在这样的构造中，触头元件和蜂窝式电气元件之间的机械连接，从而借助于焊接装置的电极而在两者之间建立电连接器。
在触头元件的纵向方向上对齐的焊接开口的排可以被布置在保持元件和/或支撑元件中，特别地可以有两排焊接开口。存在两排焊接开口允许触头元件不仅在单个位置处被焊接，而是可以在两个位置处被焊接，从而在电气和机械两方面建立更稳固的连接。不同于通过其可形成两个焊接点的单个较大的焊接连接，保持元件和/或支撑元件的稳定性在存在两个较小的焊接开口的情况下危害更小。
带状的支撑元件和/或带状的保持元件可具有保持孔，触头元件的一部分可以在该保持孔处接入，例如，以在焊接期间保持该触头元件。
触头元件可以具有保持突出部，触头元件可以在该保持突出部上被保持。当安装时，保持突出部可以突出到保持开口中。保持开口和保持突出部允许触头元件在焊接期间被机械地保持。这将机械接触和电接触分离。
触头元件可由保持元件所保持。例如，其可借助于形状配合和/或摩擦配合而由保持元件保持。稳固的粘结连接也是可能的。特别地，触头元件可以通过保持元件而被保持在保持元件和支撑元件之间。触头元件可由保持元件和支撑元件包围。这允许在所有方向上的良好的形状配合。
带状的保持元件和/或支撑元件可以是带状材料的分离的部分。例如，带状材料可以从供给滚筒上轧断，并且其一部分可以被分离。取决于应用，不同长度的部分可以被分离。这允许生产中的高灵活性。如果更大数量的电气元件将被连接，更长的件可被切断并且相应的更多的触头元件可被使用。在分离之前或之后，该带状材料可已经被处理，例如被成形或其部分可被冲压。替代地，该保持和/或支撑元件可以以不同的方式被生产，例如，通过切割板或面板、或者注射模制。
该支撑和/或保持元件可包括热塑性材料。例如，它们可包括聚合物。这允许支撑和/或保持元件的更容易的生产和/或成形。例如，保持元件可以在带状连接器的生产过程中被热塑性地成形，以确保与触头和/或支撑元件的良好的形状配合。
支撑元件可以被深拉。例如，其可以是深拉的板或薄膜。支撑元件可被形成为使得，用于触头元件的插孔、形状配合元件和/或开口通过深拉形成。当使用深拉板时，支撑元件保证带状连接器的稳定的构造。这仍然允许材料一定程度的灵活性。如果期望更大的灵活性，支撑元件可以构造为薄膜。
支撑元件可以被构造为薄膜，并且例如，模制为具有触头元件的板状或薄膜状的支撑元件。例如，薄膜可以是热塑性的并且通过加热被施加到支撑元件，使得实现良好的形状配合。
保持元件可具有粘接剂。例如，胶水可被施加到保持元件，或者保持元件本身的材料可用作粘接剂。这样的粘接剂可以是热熔粘接剂，当其被加热时其部分地熔化，从而建立与另一元件的形状配合或稳固的粘结连接。用作热熔粘接剂的材料作为用于保持元件的基体材料的使用看来是特别有利地。在这样的构造中，保持元件可被熔融以用于附接至支撑元件。
保持元件可被胶粘至支撑元件。粘接剂可被布置在两者之间，或者支撑元件可与由热熔材料构成的保持元件粘接。该粘接可以将触头元件附接和/或保持在保持元件和支撑元件之间。触头元件可专有地粘接至支撑元件或专有地粘接至保持元件。替代地，支撑元件可专有地粘接至保持元件，并且触头元件可不被粘接到其他元件。这允许触头元件更简单的再使用，而无需清洁。
保持元件可具有与触头元件接触的电导体。这样的保持元件从而用作双用途。其保持触头元件并同时允许触头元件的电接触。从而不需要用于接触触头元件的单独元件，允许部件数量的减少。
电导体可被嵌入在保持元件中。这允许简单的操作。同时，保持元件的一部分可用于，例如，隔离电导体，从而减少所需的材料。
保持元件可具有能够被电气元件接触的电导体。电导体可与每一个触头元件连接。在其他位置，其可被从外侧被接触，以测量电压。在这样的构造下，例如，若干蜂窝式电气元件可被同时电接触和检测。
保持元件可具有平行于彼此延伸的多个电导体。这样的构造是特别节省空间的并且在机械中是有用的。特别地，电导体可沿平行于连接器的纵向方向延伸。这允许在连接器的纵向方向上连续的若干蜂窝式电气元件被同时解除。可能的保持元件特别地是带状电缆或扁平柔性电缆(FFC)。
至少一束相邻的连接器可在两排焊接开口之间延伸。这允许焊接开口由于其空间距离而允许机械稳固的连接。同时，由于在两排焊接开口之间延伸的导体，紧凑的构造是可能的。
电导体束可布置在保持元件的边缘。这允许保持元件的尺寸上的稳定性。
触头元件可以是薄片状的。在这样的构造中，触头元件可以以特别稳固的方式被布置在带状的支撑元件和带状的保持元件之间。同时，该构造允许高的电流密度。例如，由金属片冲压和/或压印形成的薄片状的触头元件是特别易于生产的。
触头元件可被夹在保持元件和支撑元件之间，特别是如果触头元件是薄片状的话。连接器可以是具有多层的层状结构。
触头元件可具有舌部。舌部可用于有助于接触。舌部可引导至导体束。舌部可空间地与若干导体重叠，但是仅与单个导体电接触。当存在若干触头元件时，一个触头元件可分别地与一个导体相接触。
为了允许紧凑的构造，舌部可在一排焊接开口的相邻的两个焊接开口之间延伸。
舌部可突出到保持元件的导体区域中。舌部在此可与一个或多个导体相接触。
若干电导体可在一个带方向上延伸，并且舌部可垂直于带方向突出到保持元件的导体区域中。这提供了紧凑且同时牢固的构造。
触头元件可以是连接两个电池单体的电池单体连接器。这样的触头元件可以，例如，并联或串联地连接两个电池单体，并且它们无需被单独地接触。
电气元件可以是电压源和/或变换器，特别是原电池单体。当然，连接器也可用在其他蜂窝式电气元件上，例如，电容，特别是超级电容。
本发明参考多个实施例和相关附图以示例的方式在下文中更详细的说明。示出的进一步的发展例和构造可以任何期望的方式被组合和省略，取决于在特定应用中期望哪些优势。
附图说明
附图示出以下内容：
图1是根据本发明的带状连接器的第一实施例的示意性透视图；
图2是在牵引电池上的根据本发明的带状连接器的第二实施例的示意性透视图；
图3是根据本发明的带状连接器的第二实施例的示意性透视图；
图4是在电池上的图3的根据本发明的带状连接器的示意性透视图。
具体实施方式
图1是根据本发明的带状连接器1的分解图，该连接器用于连接蜂窝式电气元件(未示出)。带状连接器1包括带状支撑元件2和带状保持元件3。若干触头元件4布置在支撑元件和保持元件之间。
带状支撑元件2配置为长形板。其从更长的带状材料分离，该更长的带状材料例如是供给滚筒上的带状材料，并且其然后被深拉，例如热塑性成形。用于触头元件4的插孔5被模制到带状材料中，触头元件4可被插入到该插孔5中并且与支撑元件2部分地形状配合。支撑元件2还包括开口6，特别是焊接开口7，当被连接时，触头元件4至少部分地突出通过该焊接开口，并且触头元件4通过该焊接开口被焊接到蜂窝式电气元件的相应元件。取决于应用，也可能无需将触头元件4焊接到蜂窝式电气元件。例如，按压可能足以获得充分的电接触。
焊接开口7可以已经存在于一部分被切割的带状材料上，或可以通过深拉在分离后被冲压或模制。
用于支撑元件2的初步产品无需来自于供给滚筒。例如，部分可以从板状元件或面板状元件分离，支撑元件2从该分离的部分被模制。其也可通过注射模制得到。
示出的支撑元件2被构造为板，以确保良好的稳定性以及同时一定程度的柔性。如果需要完成的带状连接器1的更好的柔性，支撑元件2也可被构造为薄膜。
支撑元件2具有两排8焊接开口7。在一排8中，焊接开口7沿着支撑元件2的纵向方向9、一个接一个均匀地布置。这允许若干蜂窝式电气元件成排接触。
图1中的分解图也可被解释为预组装位置。在组装过程中，触头元件4被插入到支撑元件2的插口5中。接着，施加带状的保持元件3。保持元件3通过加热被熔化。这使得保持元件3更容易熔化且软化。这是在触头元件4和支撑元件2上和周围的形状配合，使得获得了部分的形状配合，当保持元件3冷却且硬化时，该形状配合仍保留。同时通过熔化形成粘接粘结。保持元件3由热熔材料构成，其至少部分地与支撑元件2和触头元件4牢固地粘结。保持元件3从而被胶粘至支撑元件2。保持元件3也被胶粘至触头元件4。在替代的构造中，天线元件3可仅被粘接到支撑元件2。这可有助于触头元件4的再使用，因为，如果触头元件将被用于另一带状连接器1中，在其从带状连接器1移除后无需复杂的清洁。
触头元件由保持元件所保持。在此，这通过将支撑元件2连接到保持元件3、以及通过将保持元件3与触头元件4连接而实现。当完成时，触头元件4被嵌入在支撑元件2和保持元件3之间，并且除了开口之外完全被它们包围。这提供了良好的机械保护，并且同时用作用于触头元件4的隔离。
类似于支撑元件2，保持元件3是带状的。其也可从更长的带状材料分离。例如，其可以是线圈绕一供给滚筒缠绕的带的分离的部分。
示出为具有带状支撑元件2和带状保持元件3的带状连接器1相比于具有壳体的注射模制连接器(如在现有技术中使用的)来说生产更加成本有效。这一方面是由于带材料更容易生产以及根据本发明的带状连接器的组件更简单。此外，带状连接器1可更灵活地用于多种应用。取决于将接触多少电气元件，带状连接器1可以期望的长度生产。相比于现有技术，其中单独的壳体必须被设计和生产为用于每个期望长度的注射模制部件，根据本发明的带状连接器1使用相应数量的触头元件4并且将保持元件3和支撑元件3切割至合适的长度是足够的。这样的方法相比于以前的方法来说更加成本有效。
在图1中的带状保持元件3具有两排焊接开口7，其中在保持元件3上的每个焊接开口7与在支撑元件上的焊接开口7对齐。支撑元件2和保持元件3的焊接开口7从而在触头元件4的两侧上彼此对齐。在保持元件3上的焊接开口用于允许通过焊接装置的焊接。通过保持元件3上的焊接开口7，焊接装置的电极可电气地接触触头元件4并且同时沿着按压方向A将触头元件4压到布置在支撑元件2下方的蜂窝式电气元件(未示出)的相应元件上。从而，电流可通过该连接被传导，使得触头元件4被焊接到电气元件上。在保持元件3和支撑元件2上的焊接开口7的对齐可从而简化焊接过程。
支撑元件2和保持元件3可由热塑性材料构成，例如热塑性聚合物。在替代的实施例中，支撑元件2或保持元件3可由其他材料构成，例如硬质塑料或其他绝缘塑料。触头元件4由导电材料构成，以允许良好的接触。
保持元件3具有嵌入在保持元件3中的若干电导体10。电导体10沿着保持元件3的纵向方向11和带状连接器1的纵向方向1延伸。
电导体10相邻于彼此延伸，特别地彼此平行地延伸。第一束13电导体10布置在保持元件3的边缘15上，从而保证机械稳定性。第二束14电导体10在保持元件3上的两排8焊接开口7之间延伸。通过将两排8分隔开，触头元件4可焊接在沿横向方向Q彼此隔开的两点上，从而使得其更稳固并且更不容易受到摆动移动的影响。为了保证最紧凑的可能构造，在焊接开口的排8之间的中间空间包含第二束14电导体10。
每个电导体10与触头元件4电接触。为此，保持元件3在顶部和底部上具有额外的焊接开口7，在该焊接开口上的绝缘材料被移除，从而允许电导体10被焊接到触头元件4。
电导体10沿着连接器1的纵向方向12引导，并且可被接触，例如在其他电气元件的未示出的区域中，例如以测量在单个接触元件4上的电压。与其他电气元件的该连接器可形成在保持元件3的端部上。在替代的构造中。保持元件3还突出超过支撑元件3，并且电触头可形成在突出部分中。例如，在那里电线可被暴露和/或敞开至插头。
示出的触头元件4是薄片状的。该构造允许触头元件容易地被插入到保持元件3和支撑元件2的两层之间。同时，这可允许高电流能力和负载电荷。其可通过从金属板冲压和/或压印而形成。连接器1具有层状结构，其中触头元件4布置且保持在由保持元件3形成的层和由支撑元件2形成的层之间。
每个触头元件具有舌部16，其突出到保持元件的导体区域中。舌部16引导至第一束13导体10。第一束13的每个导体10与触头元件4的舌部16连接。该导体10从其他触头元件4以及其舌部16通过保持元件3的绝缘材料而绝缘，因为电导体10被嵌入到保持元件3中，并且仅在焊接开口7的区域中可接入。
每个舌部16在保持元件3的焊接开口7的排8的两个相邻的焊接开口7之间延伸。这确保了沿连接器1的纵向方向12的紧凑的构造。舌部16从而垂直于电连接器1的纵向方向12延伸。
图2示出了附接到若干蜂窝式电气元件20的带状连接器1的第二实施例。蜂窝式电连接器20是原电池单体22形式的电压源和/或变换器21，其为牵引电池23的一部分，如可在用于电能的重复移除和存储的电动车辆中发现的。每个蜂窝式电气元件20具有阳极24和阴极25。在电连接器1的中间区域26中，每一个触头元件4将第一原电池单体22上的阳极24与第二原电池单体22上的阴极25连接。在这里示出的构造中，连接器1中的相邻的触头元件4然后将第三原电池单体22的阳极24与第四原电池单体22的阴极25连接，等等。另一连接器1在这里未示出，其适当地连接图2顶部上的电极，从而从第一连接器1移位一个电池单体22。因此，总的来说，电池单体22彼此串联地连接，使得原电池单体22的电压被加和。触头元件4从而在此用作将原电池单体彼此连接器的电池单体连接器27。
在横向方向Q上的两个连续的接触点每个接触原电池单体的单个电极。沿电连接器的纵向方向12的接下来的两个接触点28布置在下一原电池单体22上，其在这里也是在单个电极上。布置在相反端部29上的触头元件4仅与原电池单体22的单个电极接触。它们突出超过牵引电池23的其余部分。它们可在两个暴露的接触点28上被接触，并且将电压传递至其他电气元件。
每个电导体10与一个触头元件4接触，使得存在于该触头元件4上的电压可持续地被检测。
替代于这里示出的需要两个连接器1以建立连续曲折的电流路径，蜂窝式元件20的所有阳极24和阴极25可以一个接一个在单排中被布置为直线。从而，单个连接器1可足以建立连续的电流路径。第一触头元件将第一蜂窝式元件20的阳极24与第二蜂窝式元件20的阴极25连接。连接器1中的相邻的触头元件4然后将第二蜂窝式元件20的阳极24与第三蜂窝式元件20的阴极25连接，等等。
图3示出了带状连接器1的第二实施例的分解视图。其包括带状的支撑元件2、带状的保持元件3、以及布置在带状支撑元件2和带状保持元件3之间的若干触头元件4。带状的支撑元件2和带状的保持元件3先前更长的带(例如绕供给滚筒缠绕的部件)的单独的部分。
电导体10嵌入在带状的保持元件3中，并且通过一个触头元件连接到彼此。电导体10在此仅示意性地示出；仅仅用于两个触头元件的电导体10用虚线示出。
第二实施例的触头元件4是扁平的，特别是比图1的实施例中的那些更加扁平。舌部16直接从扁平区域离开，并且相反于横向方向Q从该扁平区域伸出。
这里，触头元件4的接触点28是环形的，特别是圆形的。这样的构造相比于图1的构造更易于生产。在带状的支撑元件和带状的保持元件上的焊接开口7从而也相应的是圆形的。
因此，触头元件4具有保持突出部31，其沿着和相反于连接器1的纵向方向12从触头元件4突出。触头元件4在经由布置在保持元件3上的保持开口32附接到电压源和/或变换器21的过程中被机械地保持。这使得无需焊接装置建立用于固定的机械压力。在该构造中保持和焊接是分离的。
触头元件4可以是带状材料的分离的部件，其在分离之前或之后被压印和/或冲压，例如以形成接触点28。
在图4中，如图3所示的两个带状连接器1被示出为布置在电池33上。电池33包括个体电池34，其中每个个体电池的取向是交替的，即，在两排35电极中，一个阳极24和一个阴极25是交错的。第一排35开始于阳极24，第二排开始于阴极25。这里示出为被覆盖的触头元件4每一个将第一个体电池34的阳极24与第二个体电池34的阴极25连接，或将第一个体电池34的阴极25与第二个体电池34的阳极24连接。两个带状连接器1通过一个个体电池34而移位。在这里示出的构造中，电压从而并不沿着单个带状连接器1建立。而是，需要存在两个带状连接器，因为电路并不笔直地沿着连接器行进，而是通过触头元件4并且在两个带状连接器1之间横向地行进。从而在两个端子电极36上，引出加成的电压。为了单独地控制在每个触头元件4上的电压，电连接器10被嵌入在带状的保持元件3中，其可例如单独地在带状连接器1的一端上被接触。在图4中，再次地，仅仅示意性地指出了单个电连接器10。
附图仅仅借助于示例的方式示出了连接器1在原电池单体22上的使用。当然，连接器也可用在其他蜂窝式电气元件20上，例如，电容，特别是超级电容。
附图标记
1 带状连接器
2 带状的支撑元件
3 带状的保持元件
4 触头元件
5 插口
6 开口
7 焊接开口
8 焊接开口的排
9 支撑元件的纵向方向
10 电导体
11 支撑元件的纵向方向
12 连接器的纵向方向
13 第一束
14 第二束
15 边缘
16 舌部
17 导体区域
20 蜂窝式电气元件
21 电压源和/或变换器
22 原电池单体
23 牵引电池
24 阳极
25 阴极
26 中间区域
27 电池单体连接器
28 接触点
29 连接器的端部
31 保持突出部
32 保持开口
33 电池
34 个体电池
35 元件的排
36 端子电极
A 按压方向
Q 横向方向

Claims (11)

1.一种用于连接蜂窝式电气元件(20)的带状连接器(1)，所述带状连接器包括带状的支撑元件(2)和带状的保持元件(3)，所述带状的支撑元件(2)包括多个插孔(5)，其中多个触头元件(4)布置在所述支撑元件(2)和所述保持元件(3)之间、并且沿着所述带状连接器(1)的纵向方向(12)布置，所述多个触头元件(4)中的每一个插入到对应的插孔(5)中并与其至少部分地形状配合，其中所述支撑元件(2)和所述保持元件(3)具有焊接开口。
2.根据权利要求1所述的带状连接器(1)，其中所述触头元件(4)由所述保持元件(3)保持。
3.根据权利要求1或2所述的带状连接器(1)，其中所述保持元件(3)具有粘接剂。
4.根据权利要求1或2所述的带状连接器(1)，其中所述保持元件(3)具有与所述触头元件(4)连接的电导体(10)。
5.根据权利要求4所述的带状连接器(1)，其中所述电导体(10)嵌入在所述保持元件(3)中。
6.根据权利要求1或2所述的带状连接器(1)，其中所述保持元件(3)具有能够被电气元件接触的多个电导体(10)。
7.根据权利要求1或2所述的带状连接器(1)，其中所述保持元件(3)具有彼此平行延伸的多个电导体(10)。
8.根据权利要求1或2所述的带状连接器(1)，其中所述触头元件(4)是薄片状的。
9.根据权利要求1或2所述的带状连接器(1)，其中所述触头元件(4)具有舌部(16)。
10.根据权利要求9所述的带状连接器(1)，其中所述舌部(16)突出到所述保持元件(3)的导体区域(17)中。
11.根据权利要求9所述的带状连接器(1)，其中多个电导体沿着所述带状连接器(1)的纵向方向(12)延伸，并且所述舌部(16)垂直于所述纵向方向(12)而突出到所述保持元件(3)的导体区域(17)中。
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