CN107004819B - 连接元件、汇流装置和对应的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于至少两个蓄能单元(2)的连接元件(1，21)，具有板件(3，4，13，28)用于使蓄能单元(2)电连接，其中，板件(3，13，28)具有至少两个通孔(5)用于接纳蓄能单元(2)的至少一部分，其中设置在板件(3，13，28)上的两个耳片(8)伸入到通孔(5)中。

Description

连接元件、汇流装置和对应的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于至少两个蓄能单元的连接元件，该连接元件具有用于使蓄能单元电连接的板件。
背景技术
从现有技术中已知一种连接元件，利用该连接元件可以实现，借助于板件使多个蓄能单元、尤其是单电池彼此电连接。从文献EP 1 691 431A1已知一种用于连接单电池的连接元件，该连接元件具有两个彼此对置的舌片，所述舌片可以通过连接位置与单电池的相应电极连接。连接元件的舌片在此通过焊接与单电池的对应极连接。
还从现有技术中已知一种在连接元件和蓄能单元之间通过激光焊接方式或通过将电线从单电池极头部压焊在连接元件上而产生的连接。这种方法不利的是，一方面成本高，并且在接触连接元件时通过电线的压焊在连接元件和蓄能单元之间产生高的过渡电阻，这导致高的功率损失。
发明内容
因此本发明的目的是，就此提供一种改进的连接元件。
为了实现上述目的，在开头所述类型的连接元件中根据本发明提出，板件具有用于分别接纳蓄能单元的至少一部分的至少两个通孔，设置在板件上的分别两个耳片伸入到通孔中。
因此根据本发明的连接元件的突出之处在于，板件为了使蓄能单元电连接而具有通孔，该通孔为此设计为，用于接纳蓄能单元或者说蓄能单元的至少一部分、例如单电池头部。
根据本发明，在每个通孔中伸入两个耳片。耳片优选位于板件的上边缘并沿径向伸入到通孔中。同样也可以如此设计耳片，使得耳片以另外的方式伸入到通孔中。因而区别于耳片平行于板件的表面的取向，耳片同样可以以与板件表面形成角度的方式延伸。
蓄能单元在与耳片对置的侧上被引入到通孔中。通孔的形状可以适配于所使用的蓄能单元的形状或者说适配于蓄能单元的应被接纳在通孔中的部分的形状。优选使用圆形单电池，从而通孔具有圆形的形状。与此不同地，也可以设想尤其是矩形的、正方形的或四边形的形状。
耳片优选与板件一体形成。这可以例如通过由板件冲压出通孔实现，其中耳片与板件一体地冲压成形。
在根据本发明的连接元件的改进方案中，至少一个耳片具有至少一个凹部。尤其优选地，连接元件的每个耳片都具有这种凹部。该凹部满足如下目的，即为了使蓄能单元与连接元件熔接而相应在每个通孔的两个耳片之一中布置探针(Sonde)。通过施加电压，电流从一个耳片流向另外的耳片，方式是借助于布置在凹部中的探针建立与蓄能单元的单电池头部的接触。通过施加的电压，电流在两个耳片之间流过单电池头部。在相应的电流情况下，耳片的至少一部分与单电池头部熔接，由此使单电池头部与连接元件触点接通。该凹部在此同样可以通过压制或冲压由板件形成。
此外耳片在与凹部对置的侧上具有成型部。这在如下方面改进了连接元件：该成型部在耳片与蓄能单元的头部熔接时熔化。在此如此选择电流，使得耳片的凹部或者成型部与蓄能单元材料结合地熔接。
根据本发明的连接元件的一改进方案可以是，至少一个耳片具有至少一个其横截面的缩小部，通过这样限定的耳片横截面的缩小部可以实现熔断保险，该熔断保险在从蓄能单元流到板件中的电流超过许可电流时熔化，进而中断电流。该缩小部可以在此作为束腰部或任意形状的材料薄弱部，例如通过凹口、或通孔在耳片中形成。
连接元件的优选的设计方案可以是，至少一个耳片在形成至少两个圆弧部的情况下伸入到通孔中。耳片可以在板件平面中形成圆弧部的情况下伸入到通孔中。在此同样得到熔断保险，在由两个圆弧部形成的S形状的部分上的电流超过(许可电流)时该熔断保险熔化，进而中断电流。同样，也可以与此(板件平面)垂直地布置耳片，即垂直地形成两个圆弧部。
同样可以如此形成连接元件，使连接元件具有至少两个彼此连接的板件，所述板件的至少两个通孔同轴布置，其中仅在一个板件上设置伸入到通孔中的两个耳片。在这个实施形式中，连接元件包括至少两个板件，该板件彼此连接。该板件可以在此由相同或不同的材料制成。在任何情况下，板件的通孔都同轴地布置，由此蓄能单元可以布置在该通孔中。在此仅其中未布置蓄能单元的板件具有耳片。
作为连接元件的改进方案的可以提出，至少一个板件具有至少一个缺口用于减小板件中的机械应力。尤其优选地，但不排它地，在本实施形式中可行的是，其中连接元件具有至少两个彼此连接的板件，并由不同的金属形成。由于流经蓄能单元或板件的耳片的电流或由于连接元件的其它方式的升温可能出现双金属效应，该双金属效应导致连接元件中的机械应力。通过形成至少一个缺口可以减小双金属效应或由双金属效应产生的机械应力。
代替一般的第二板件，连接元件另选地可以具有至少一个具有通孔的第二板件，该第二板件的通孔与第一板件的通孔同轴地布置，其中仅在第二板件上设置伸入到通孔中的耳片。
替代于之前的实施形式可以提出，在一般的第一板件上布置至少一个具有与第一板件的通孔同轴地布置的通孔的第二板件。优选地，在第一板件的每个通孔上布置第二板件。第二板件尤其具有圆形的形状，该圆形的形状围绕第一板件的通孔延伸。以这种方式同样可以减小双金属效应。
优选可以对至少一个板件的至少一部分覆层。例如可以仅对耳片的面对蓄能单元的侧覆层。在此尤其有利的是，在耳片的表面和蓄能单元的表面之间产生材料一致性。因此板件和耳片或者由相同的材料制成，如蓄能单元的布置在通孔中的部分的材料，或者利用这种材料覆层。另选地也可以如此对蓄能单元覆层，使得在耳片和蓄能单元的会与耳片接触的表面之间产生材料一致性。
本发明还涉及一种汇流装置，该汇流装置包括至少两个蓄能单元和至少一个根据本发明所述的连接元件。
尤其优选地，如此形成连接元件的通孔，使得在蓄能单元和连接元件之间形成气隙。该气隙是绝缘层，该绝缘层防止蓄能单元与板件除了耳片之外的接触。如果气隙不存在或过小，则可能情况下设置的熔断保险可能不再起作用，这是因为在熔断保险熔化之后仍在板件和蓄能单元之间存在电连接。该熔断保险因此失去其作用。在蓄能单元和连接元件之间形成小的气隙的情况下，优选可以如此设计耳片，使得该耳片伸出通孔外，即从板件的表面的平面中伸出。这种“悬伸”的耳片保证了，在由耳片形成的熔断保险熔化之后断开蓄能单元与连接元件之间的电连接。
尤其优选地如此设计汇流装置，使得耳片由与蓄能单元的表面相同的材料制成或由该材料覆层。
本发明还涉及一种用于制造汇流装置的方法，该汇流装置具有至少两个蓄能单元和至少一个连接元件。在此该第一方法步骤是：将蓄能单元或蓄能单元的至少一部分布置在连接元件的通孔中，并将耳片与蓄能单元或相应的蓄能单元的至少一部分触点接通。这可以例如通过机械力产生或通过以下方式实现，即将蓄能单元如此远地引入到通孔中，使该蓄能单元接触耳片。
下一个方法步骤是：使耳片与相应的探针或导体尖部触点接通。
接着，在探针或导体尖部上施加电压。这可以理解为，在从属于同一通孔的两个耳片的相应的两个导体尖部之间施加电压。由于所施加的电压，电流从一个耳片经过蓄能单元的头部流向另外的耳片，由此耳片的至少一部分与蓄能单元熔化在一起，并进而形成熔接。
附图说明
下面，参照附图、借助于实施例来描述本发明的其它优点和细节。附图是示意图，其中：
图1示出根据本发明的连接元件的局部透视图；
图2示出根据本发明的汇流装置的局部俯视图；
图3以沿图2中的剖面线剖开的侧向截面示出根据本发明的汇流装置的局部图；
图4以侧向截面示出根据本发明的汇流装置的局部图，其具有悬伸的耳片；
图5示出根据本发明的具有S形耳片的连接元件的局部俯视图；
图6示出根据本发明的具有两个带缩小部的耳片的连接元件的局部俯视图；和
图7示出根据本发明的具有分开的两个板件的连接元件的局部俯视图。
具体实施方式
图1示出连接元件1的局部透视图，该连接元件用于使蓄能单元2彼此电连接。在图1中由于清晰性的原因未示出蓄能单元。连接元件1具有两个板件3、4，所述板件各自具有两个通孔5、6。当然，连接元件1可以例如依赖于要连接的蓄能单元2的数量而在板件3、4中具有更多个通孔5、6。
板件3与板件4在接合位置7上材料结合地连接。板件3、4在本实施例中由不同金属制成。板件3具有耳片8，该耳片由板件3一体地形成。板件3以及板件4通过冲压制成。耳片8伸入到板件3的通孔5中。该耳片根据本实施例径向伸入到通孔5中。连接元件1的通孔5、6在此同轴地布置。由于在图1中仅有限地示出了连接元件1的局部，所以仅可以看到两个通孔5、6。
在图1中还示出，耳片8在其上表面上具有凹部10。该凹部10设计为，在制造过程中接纳导体尖部，耳片8通过该导体尖部触点接通。
图2示出汇流装置11的局部俯视图。该汇流装置11在本实施例中具有多个蓄能单元2，该蓄能单元布置在图1中的连接元件1的通孔5中。为了在耳片8和蓄能单元2的上表面之间产生材料一致性，耳片8在其下侧，即面对蓄能单元2的侧上被覆层。在此尤其镀镍钢带适宜作为用于覆层的材料。
在图2中还示出，在蓄能单元2和通孔5之间形成气隙14。该气隙14在蓄能单元2和连接元件1的通孔5、即板件3之间形成电绝缘。
图3示出沿着图2中的剖面III-III的方向剖开的汇流装置15的一部分的侧向截面。汇流装置15具有图1中的连接元件1和多个蓄能单元2。在图3中示出的局部图中，由于清晰性的原因仅示出围绕蓄能单元2的区域。在这个侧向截面中可以看到耳片8，该耳片与板件一体形成并伸入到通孔5、6中，该通孔相对彼此同轴地布置。
在凹部10的对置的侧上，耳片8具有成型部16。借助于该成型部使连接元件1与蓄能单元2的上侧相熔接。为此，在凹部10中布置未详细示出的探针并在其间施加电压。通过由此产生的、经过在蓄能单元2上侧上方的耳片8的电流而使耳片的至少一部分熔化，并与蓄能单元2的上侧相熔接。由此使成型部16与蓄能单元2实现材料结合的连接。尤其有利地，这在汇流装置15中通过在板件3和蓄能单元2之间的材料一致性实现。
在图3中还可以看到在连接元件和蓄能单元2之间的气隙14。双向箭头17表示该气隙14的宽度。
气隙14实现蓄能单元2相对于连接元件1的电绝缘。在图3中示出的实施例中，气隙14大到足以在通过大于最大许可电流的电流而使耳片8熔化的情况下，也保证电绝缘。
耳片8在此承担隐含的保险功能。如果电流超过最大许可的限值，则耳片8由于电阻而升温到使得耳片熔化并中断在蓄能单元2和连接元件1之间的电连接的程度。这仅在气隙14的大小足够的情况下是可能的。如果气隙14过小，则在耳片8熔化的情况下不能排除气隙被桥接。关于过窄的气隙14的方案在图4中示出。
图4示出汇流装置18，该汇流装置具有板件3、4，其中板件3具有耳片8，该耳片伸入通孔5中。通过双向箭头17表示的气隙14在此与例如在图3的汇流装置15中相比形成得较窄。为了保证耳片8的电保险功能，该耳片设计为“悬伸”的保险装置。耳片8为此具有升高部19，该耳片由于该升高部从板件3的平面突出。升高部19在此设计为圆弧部。通过相反弯曲的圆弧部20使耳片8返回到板件3的平面中，以便与蓄能单元2产生接触。在由于过高的电流通过汇流装置18而使耳片8熔化时，保证了隐含的电保险功能。
图5示出连接元件21的局部俯视图。该连接元件在局部图中具有两个耳片8，这两个耳片在形成两个圆弧部22、23的情况下伸入到通孔5中。耳片8在此通过冲压而由板件3一体地形成。通过耳片的S形的设计方案，耳片8形成熔断保险。连接元件21具有唯一的板件，该板件由与蓄能单元2相同的材料制成，以便实现材料结合地连接。当然，连接元件21也可以具有多个通孔5，由于有限的局部图不能看到这些通孔。
图6示出连接元件24的局部俯视图。该连接元件24具有伸入通孔5中的耳片8。由于有限的局部图，在此仅示出一个通孔5。耳片8具有缩小部25，该缩小部减小耳片的横截面。通过这个缩小部25增大了缩小部25的区域中的电阻。因此形成一类“设定断裂处”，该设定断裂处在超过许可电流值时熔化，进而保证隐含的保险功能。
在图6中还示出，连接元件24具有开口26，该开口设置用于减小在连接元件24的板件3中的机械应力。连接元件24具有两个板件3、4，这两个板件彼此连接并由不同金属制成。为了避免或为了消除由于双金属效应产生的机械应力而在板件3中设置开口26。
也可以将各个在图1至图6中示出的连接元件或汇流装置的所有特性和特征任意地彼此组合。例如可以将缩小部25与升高部19在形成圆弧部22或23的情况下设计在具有板件3或多个板件3、4的连接元件1、12、21或24中并设置开口26。
图7示出相对于图1至6示出的设计形式的另选的设计形式的局部俯视图。在图7中示出连接元件27，该连接元件具有第一板件28和第二板件29。第二板件29的通孔5在此与第一板件18的通孔6同轴地布置。第二板件29在此设计为具有通孔5的圆形板件，该圆形板件具有耳片8。同样可以实现与圆形的形状不同的形状。通孔5、6和第二板件19的形状在此可以适配于蓄能单元2的形状。通过将第二板件29设计为单独的板件显著减小了双金属效应以及由此产生的在连接元件27中的机械应力。
即使没有在图7中详细示出，同样可以将第二板件29的耳片类似于在图2至图6中示出的实施形式进行设计。此外在所有的附图中通孔5、6的数量以及板件3、4、28的数量、第二板件29的数量和板件3、4、28、29的尺寸是示例性的并可以任意选择。

Claims (10)

1.一种用于至少两个蓄能单元(2)的连接元件(1，21)，具有用于使蓄能单元(2)电连接的板件，其特征在于，板件具有用于分别接纳蓄能单元(2)的至少一部分的至少两个通孔，
所述连接元件包括彼此连接的至少两个板件，所述彼此连接的板件的至少两个通孔同轴布置，仅在一个板件上设置两个伸入通孔中的耳片(8)，
所述两个耳片(8)彼此面对地沿径向伸入到通孔中，
通孔构造为，使得在蓄能单元(2)和连接元件(1，21)之间形成气隙(14)，所述气隙(14)大到足以在耳片(8)由于电流而熔化的情况下保证在蓄能单元(2)与连接元件(1，21)之间的电绝缘，
所述至少两个板件中的至少一个板件具有至少一个开口(26)用于减小板件中的机械应力，所述至少两个板件由不同金属制成，为了避免或为了消除由于双金属效应产生的机械应力而设置所述开口(26)。
2.根据权利要求1所述的连接元件，其特征在于，耳片(8)与板件一体形成。
3.根据权利要求1或2所述的连接元件，其特征在于，至少一个耳片(8)具有至少一个凹部(10)。
4.根据权利要求3所述的连接元件，其特征在于，耳片(8)在该耳片的与凹部(10)对置的侧上具有成型部(16)，该成型部在耳片与蓄能单元的头部熔接时熔化。
5.根据权利要求1或2所述的连接元件，其特征在于，至少一个耳片(8)具有其横截面的至少一个缩小部(25)。
6.根据权利要求1或2所述的连接元件，其特征在于，至少一个耳片(8)在形成至少两个圆弧部(22，23)的情况下伸入到通孔中。
7.根据权利要求1或2所述的连接元件，其特征在于，为板件的至少一部分覆层。
8.一种汇流装置，具有至少两个蓄能单元(2)和至少一个根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1，21)。
9.根据权利要求8所述的汇流装置，其特征在于，耳片(8)由与蓄能单元(2)的表面相同的材料制成或利用与蓄能单元的表面相同的材料覆层。
10.一种用于制造根据权利要求8或9所述的汇流装置的方法，包括如下步骤：
-将蓄能单元(2)的至少一部分布置在通孔中并使耳片(8)与蓄能单元(2)接触，
-使耳片(8)与相应的导体尖部接触，
-在导体尖部之间施加电压以使耳片(8)的至少一部分与蓄能单元(2)连接。
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