CN109698306A - 电桥接元件、能量存储器和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明以一种电桥接元件、电能量存储器和设备为出发点，具有至少一个第一和第二电导体、反应薄片、焊接层和绝缘层，该绝缘层将电导体相互电绝缘，其中，反应薄片（6）、绝缘层（7）和焊接层（4）如此布置在电导体（3、8）之间，使得反应薄片（6）在放热反应时熔化焊接层（4），并且建立起在电导体（3、8）之间的导电连接，其中，电桥接元件（1）具有壳体，该壳体具有内部空间和至少一个壳体部件（2、9），其中壳体至少部分地、形成壳体地包围反应薄片（6）、绝缘层（7）和焊接层（4），其中，壳体由至少一个壳体部件（2、9）、密封件（10）和电导体（3、8）构成，其中壳体的内部空间流体密封地实施。

Description

电桥接元件、能量存储器和设备
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的上位概念的电桥接元件、能量存储器和设备。
背景技术
EP 2 642 582 B1示出了一种电桥接元件，尤其是用于桥接能量存储器的故障的存储单元。在此，在两个电导体之间布置了层序列，该层序列具有电绝缘层和反应的层堆叠，该层堆叠借助于放热反应瓦解所述绝缘层，并且因此建立在所述电导体之间的导电的连接。
US 2016/0233479 A1示出了一种二次电池，该二次电池具有电安全模块，该电安全模块具有在壳体中的电路板。
发明内容
本发明由具有至少一个第一和第二电导体、反应薄片、焊接层和绝缘层的电桥接元件为出发点，所述绝缘层将所述电导体相互电绝缘，其中所述反应薄片、所述绝缘层和所述焊接层如此布置在所述电导体之间，使得所述反应薄片在放热反应时熔化所述焊接层，并且建立起在所述电导体之间的导电的连接。
本发明的核心是，所述电桥接元件具有壳体，该壳体具有内部空间和至少一个壳体部件，其中所述壳体至少部分地、形成壳体地包围所述反应薄片、所述绝缘层和所述焊接层，其中，所述壳体由至少一个壳体部件、密封件和电导体构成，其中所述壳体的内部空间流体密封地实施。
本发明的背景是，设置了一种壳体，所述壳体包封所述电桥接元件的反应层。由此，所述电桥接元件的反应层被保护免于环境中的颗粒和／或湿气。有利地，改善了所述电桥接元件的机械稳定性，尤其是在碰撞和/或抖动的情况下。
本发明的其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。
就一种有利的构造方案而言，所述密封件布置在所述电导体中的至少一个电导体处、尤其是喷射到该处。在此有利的是，所述电导体能够与所述壳体部件流体密封地连接。在此，使得所述密封件的放置变得容易，因为所述密封件首先注塑到所述电导体处，并且之后所述电导体与所述壳体部件连接。
有利的是，所述密封件实施为黏合剂密封件，其中所述密封件将所述壳体部件和所述电导体材料锁合地相互连接，尤其是其中所述壳体具有至少两个壳体部件，其中所述密封件将所述壳体部件和所述电导体材料锁合地相互连接。因此，所述电桥接元件能够借助于所述密封件预先完成（vorkomplettieren）。由此改善了所述电桥接元件的处理，例如在施加灌封剂时或者在将所述电桥接元件安装到电能量存储器中时。
此外有利的是，所述电桥接元件具有灌封材料，其中所述壳体的内部空间至少部分地填充有所述灌封材料。在此，所述灌封材料完全填充了所述内部空间，从而使得所述电桥接元件的反应层被保护免于在环境中的壳体和/或湿气。有利地，所述密封件用作限制件，所述限制件用于在填充所述壳体时的、液态的灌封材料。
有利的是，所述至少一个壳体部件具有至少一个凹部，所述凹部适用于利用灌封材料来填充所述内部空间。因此，所述灌封材料能够以简单的方式和方法置于所述壳体中。
此外有利的是，所述灌封材料弹性地实施，尤其是其中所述灌封材料用作弹性的限制材料。在此有利的是，所述灌封材料将压力施加到所述电桥接元件的反应层上。为此，所述灌封材料具有比所述层更大的热膨胀系数，从而使得在冷却所述灌封材料之后，所述灌封材料压到至少部分由所述灌封材料包围的层上。
就另一有利的构形方案而言，所述电桥接元件具有用于电接触所述反应薄片的接触件。因此，在所述壳体的内部空间中的反应薄片能够从外部接触。有利的是，所述接触件弹性地实施，由此实现了所述反应薄片在所述电桥接元件的使用寿命期间的可靠的电接触。
此外有利的是，所述接触件穿过所述壳体延伸进到所述壳体的内部空间中。由此实现了在所述接触件的外部连接端与所述反应薄片之间的低电阻。有利的是，所述接触件一体地实施。
此外有利的是，所述绝缘层实施为电路板，其中在所述电路板上布置了至少一个作为接触件的线路。由此节省了构件，并且使得所述电桥接元件的制造变得容易。有利的是，所述电路板弹性地实施，并且用作用于所述线路的弹性元件。
在此有利的是，所述电路板和布置在其上的线路穿过所述壳体延伸进到所述壳体的内部空间中。由此所述线路将所述反应薄片直接与外部连接端连接。因此实现了较小的电阻。
就另一有利的构造方案而言，所述接触件被实施为弹性元件，它被放置在所述壳体部件处。借助于所述弹性元件，实现了所述反应薄片在所述电桥接元件的使用寿命期间的可靠的电接触。在此有利的是，能够补偿所述电桥接元件的构件的制造公差，例如制造公差或者由于老化导致的公差。
就电能量存储器而言，该电能量存储器具有至少一个能量存储单元和至少一个如前所述的或者根据涉及所述桥接元件的权利要求的电桥接元件，本发明的核心在于：所述电桥接元件与所述电能量存储器的至少一个能量存储单元并联地布置。
本发明的背景是，所述能量存储单元在一危急状态下借助于所述桥接元件短路连接。由此，在所述单元中的分隔器熔化，并且能够避免所述能量存储单元的过热，例如由于短路或者由于临界的充电状态。
就设备和/或车辆而言，本发明的核心在于：所述设备和/或车辆具有如前所述的或者根据涉及所述能量存储器的权利要求的能量存储器。
本发明的背景是，借助于所述桥接元件，所述能量存储器在临界的车辆状况下和/或在临界的能量存储器状态下短路连接。例如，所述桥接元件间接或者直接与所述车辆传感器连接，所述车辆传感器探测临界的车辆状况，该车辆状况触发桥接元件，并且因此能够将所述能量存储器置于安全的状态中。
附图说明
在下面的部分中，本发明借助于实施例——由该实施例能够得到其他的根据本发明的特征，但是本发明在其框架中并不限于所述特征——进行阐述。所述实施例在附图中示出。
图1 根据本发明的电桥接元件1的第一实施例的示意性爆炸图；
图2 第一实施例1的壳体部件2的上侧的细节图；
图3 第一实施例1的壳体部件2的下侧的细节图；
图4 根据本发明的电桥接元件1的第一实施例的示意性剖面图；
图5 根据本发明的电桥接元件100的第二实施例的示意性爆炸图；
图6 第二实施例的弹性元件130的示意性视图；
图7 根据本发明的电桥接元件100的第二实施例的示意性视图，该电桥接元件具有灌封材料140；
图8 根据本发明的电桥接元件200的第三实施例的示意性爆炸图；
图9 根据本发明的电桥接元件200的第三实施例的示意性视图；
图10 根据本发明的电桥接元件200的第三实施例的示意性剖视图；
图11根据本发明的电桥接元件300的第四实施例的示意性视图；和
图12 根据本发明的电桥接元件300的第四实施例的示意性剖视图。
具体实施方式
在图1至4中示意性示出了根据本发明的电桥接元件1的第一实施例。
所述电桥接元件1具有第一电导体3和第二电导体8，它们分别具有焊接层4、反应薄片7、电绝缘的绝缘层7、尤其是绝缘薄片和壳体，所述壳体具有两个壳体部件（2、9）。
所述壳体包围所述壳体的内部空间，在该内部空间中形成壳体地容纳有反应薄片6、绝缘层7和焊接层4。
所述壳体部件（2、9）相互夹持连接（klipsverbinden）。壳体部件2具有夹持连接区段22，并且另一壳体部件9具有配对夹持连接区段，它们分别从相应的壳体部件（2、9）处突出。
所述电导体（3、8）延伸穿过所述壳体进到所述壳体的内部空间中。所述壳体流体密封地实施。为此，在所述电导体（3、8）处分别布置了密封件10，优选所述密封件10注塑在相应的电导体（3、8）处。在此，所述密封件10如此布置在所述电导体（3、8）和所述壳体部件（2、9）之间，使得所述电导体（3、8）、所述壳体部件（2、9）和所述密封件10形成所述流体密封的壳体。优选所述密封件10具有硅。
所述壳体部件2具有凹部21。通过所述凹部21能够将灌封材料140放置到所述壳体的内部空间中。借助于所述灌封材料140能够密封所述壳体。
优选所述灌封材料140弹性地实施，并且施加压力到所述层堆叠上。为此，所述灌封材料140具有比所述层堆叠更大的热膨胀系数，从而使得在所述灌封材料140冷却之后，所述灌封材料140压到由所述灌封材料140至少部分地包围的层堆叠上。所述灌封材料140电绝缘地实施，例如由塑料、尤其是聚氨酯制成。
焊接层4、反应薄片6和绝缘层7是堆叠状的，尤其是作为层堆叠布置在所述电导体（3、8）之间。优选地所述层堆叠借助于黏合剂5与所述第一电导体和/或第二电导体（3、8）连接。
所述第一和/或第二焊接层（3、7）的层厚度为5μm至400μm，优选10μm至200μm。
优选所述焊接层4的层厚度是相同的。有利地，相应的焊接层4在工作区段中能够置于所述第一或者第二导体（3、8）上。优选，所述焊接层4具有含锡的焊接材料。
所述绝缘层7的层厚度在30μm和200μm之间。
在所述焊接层4和所述绝缘层7之间布置有反应薄片6，所述焊接层4布置在所述第一电导体3上。所述反应薄片6能够借助于激活元件进行激活，以便触发放热反应来熔化所述焊接层4。优选地，所述绝缘层7被实施为电绝缘的黏合剂，该黏合剂布置在所述反应薄片6上，从而使得所述反应薄片6和所述绝缘层7形成黏合薄片11。
所述反应薄片6例如是反应的层堆叠，该层堆叠具有多个纳米层，其中所述纳米层具有1nm至500nm的层厚度。所述反应的层堆叠具有交替地布置的纳米层，例如它在WO 01/83182中所描述的那样。
所述激活件具有电压源、开关元件和接触件。电压源的第一连接端与所述电导体（3、8）中的一个电导体导电地连接，该电导体与所述反应薄片6导电地连接。电压源的第二连接端借助于接触件和开关元件、尤其是MOSFET-开关与所述反应薄片6导电地连接。在此，开关元件布置在所述接触件和所述电压源的第二连接端之间。
在第一实施例中，所述接触件布置在所述壳体部件2中。所述接触件与导电的接触面20导电地连接，该接触面布置在所述壳体部件2的表面中。所述接触件被实施为导电的弹性元件30。优选所述弹性元件30和所述接触面20相互钎焊连接和/或黏合连接和/或熔焊连接。
所述弹性元件30被实施为螺旋弹簧。所述壳体部件2具有空心柱形的突出部31，所述弹性元件30被布置在所述突出部中。在此所述弹性元件30放置或者支撑在所述壳体部件2和/或所述接触面20处。
优选，所述螺旋弹簧具有面对所述反应薄片6的端螺纹（Endwindung），该端螺纹点状地碰触所述反应薄片6。
图5至图7示出了根据本发明的电桥接元件的第二实施例。
所述第二实施例的壳体具有唯一的壳体部件102。所述壳体部件102具有引入开口121，通过该引入开口能够将电导体（3、8）、反应薄片6和绝缘层7插入到所述壳体部件102中，尤其是其中所述电导体（3、8）、所述反应薄片6和所述绝缘层7被所述引入开口121所引导。
在位于所述壳体部件102中的、与所述引入开口121对置的容纳开口中，容纳有作为用于所述激活件的接触件的弹性元件130。所述弹性元件130在第二实施例中被实施为板簧。所述弹性元件130具有连接区段，该连接区段用于与所述电压源连接，具有接触区域132，用于接触所述反应薄片6，和/或具有连接区段134，用于与所述壳体部件102连接。所述接触区域132半球形地或者棱锥形地实施，从而使得所述接触区域132点状地碰触所述反应薄片6。所述连接区段134钩状地实施。借助于所述连接区段134，所述板簧放置在所述壳体部件102处。
所述弹性元件130与所述壳体部件102材料锁合和/或形状配合地连接，尤其是所述弹性元件130由所述壳体部件102注塑包封或者嵌入地布置到所述壳体部件102中。
所述壳体部件102借助于布置在所述壳体部件的内部空间中的灌封材料140来流体密封地进行密封。在此，所述灌封材料140材料锁合地和/或形状配合地与所述壳体部件102、所述电导体（3、8）和布置在所述电导体（3、8）处的密封件10连接。
在没有示出的实施例中，所述灌封材料140将所述电导体（3、8）和所述壳体部件102流体密封地相互连接。
图8至10示出了根据本发明的电桥接元件200的第三实施例。
所述第三实施例具有两个壳体部件（202、209），它们如在第一实施例中示出的那样能够相互夹持连接。
电路板207用作绝缘层7。在所述电路板207上布置了作为接触件的线路。所述电路板207和所述线路穿过所述壳体延伸进到所述壳体的内部空间中。
所述壳体部件（202、209）、所述电路板207和所述电导体（3、8）借助于密封件210相互黏合连接，所述密封件实施为黏合剂密封件。由此所述壳体实施为流体密封的。
在壳体部件202的内部中，布置了至少一个弹性元件230，该弹性元件压到所述层堆叠上。
图11和12示出了根据本发明的电桥接元件300的第四实施例。
所述壳体具有两个壳体部件（302、309），它们借助于弹性元件330相互力传递地连接。所述弹性元件330被U形地实施，其中所述壳体布置在所述弹性元件330的两个腿部之间。每个壳体部件（302、309）分别具有凹口，所述弹性元件330能够夹持到该凹口中。
用于能量存储器的、根据本发明的电桥接元件10的所描述的应用也能够用于车辆技术并且也能够用于固定的应用、例如能源技术、尤其是太阳能技术和/或风能技术和／或水能技术。

Claims (13)

1.电桥接元件（1、100、200、300），具有至少一个第一和第二电导体（3、8）、反应薄片（6）、焊接层（4）和绝缘层（7），该绝缘层将所述电导体（3、8）相互电绝缘，
其中，所述反应薄片（6）、所述绝缘层（7）和所述焊接层（4）如此布置在所述电导体（3、8）之间，使得所述反应薄片（6）在放热反应时熔化所述焊接层（4），并且建立起在所述电导体（3、8）之间的导电连接，
其特征在于，
所述电桥接元件（1、100、200、300）具有壳体，该壳体具有内部空间和至少一个壳体部件（2、9、102、202、209、302、309），其中所述壳体至少部分地、形成壳体地包围所述反应薄片（6）、所述绝缘层（7）和所述焊接层（4），
其中，所述壳体由至少一个壳体部件（2、9、102、202、209、302、309）、密封件（10、210）和电导体（3、8）构成，其中所述壳体的内部空间流体密封地实施。
2.根据权利要求1所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述密封件（10）布置在所述电导体（3、8）中的至少一个电导体处、尤其是注塑到该处。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述密封件（210）实施为黏合剂密封件，其中所述密封件（210）将所述壳体部件（2、9、102、202、209、302、309）和所述电导体（3、8）材料锁合地相互连接，尤其是其中所述壳体具有至少两个壳体部件（2、9、202、209、302、309），其中所述密封件（210）将所述壳体部件（2、9、202、209、302、309）和所述电导体（3、8）材料锁合地相互连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述电桥接元件（1、100、200、300）具有灌封材料（140），其中所述壳体的内部空间至少部分地填充有所述灌封材料（140）。
5.根据权利要求4所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述至少一个壳体部件（2）具有至少一个凹部（21），所述凹部适合用于以所述灌封材料（140）填充所述内部空间。
6.根据权利要求4或者5所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述灌封材料（140）弹性地实施，尤其是其中所述灌封材料（140）用作弹性的限制元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述电桥接元件（1、100、200、300）具有用于电接触所述反应薄片（6）的接触件。
8.根据权利要求7所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述接触件穿过所述壳体延伸进到所述壳体的内部空间中。
9.根据权利要求7或者8所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述绝缘层（7）实施为电路板（207），其中在所述电路板（207）上布置了至少一个作为接触件的线路。
10.根据权利要求9所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述电路板（207）和布置在其上的线路穿过所述壳体延伸进到所述壳体的内部空间中。
11.根据权利要求7或者8所述的电桥接元件（1、100、200、300），其特征在于，所述接触件实施为弹性元件（30、130），所述弹性元件放置在所述壳体部件（2、9、102、202、209、302、309）上。
12.电能量存储器，具有至少一个能量存储单元和至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的电桥接元件（1），
其特征在于，
所述电桥接元件（1）与所述能量存储器的至少一个能量存储单元并联地布置。
13.设备和/或车辆，具有至少一个根据权利要求12所述的能量存储器。
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