CN109698412B - 电跨接元件、电储能器和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明从电跨接元件(1)、电储能器和设备出发，该电跨接元件具有至少一个第一和第二电导体(3、8)、反应膜(6)、焊料层(4)和绝缘层(7)，该绝缘层使电导体(3、8)彼此电绝缘，其中，反应膜(6)、绝缘层(7)和焊料层(4)以如下方式布置在电导体(3、8)之间，使得反应膜(6)在放热反应时使焊料层(4)融化并且在电导体(3、8)之间建立导电连接，其中，电跨接元件(1)具有壳体，该壳体具有内部空间和至少一个壳体部分(2、9)，其中，壳体至少部分地以形成壳体的方式包围反应膜(6)、绝缘层(7)和焊料层(4)，并且电跨接元件(1)具有用于电接触反应膜(6)的弹性的接触部件。

Description

电跨接元件、电储能器和设备
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的电跨接元件、用于制造电跨接元件的方法、电储能器和设备。
背景技术
EP 2 642 582 B1示出了一种尤其是用于跨接储能器的有故障的存储单元的电跨接元件。在此，在两个电导体之间布置有具有电绝缘层和反应性的层堆叠的层序列，该反应性的层堆叠借助放热反应使绝缘层分解，并且因此可以在电导体之间建立导电连接。
US 2016/0233479A1示出了具有电安全模块的二次电池，该安全模块具有壳体中的印刷电路板。
发明内容
本发明从如下电跨接元件出发，其至少具有第一和第二电导体、反应膜、焊料层和绝缘层，该绝缘层使电导体彼此电绝缘，其中，反应膜、绝缘层和焊料层以如下方式布置在电导体之间，使得反应膜在放热反应时使焊料层融化并且在电导体之间建立导电连接。
本发明的核心在于，电跨接元件具有壳体，该壳体具有内部空间和至少一个壳体部分，其中，壳体至少部分地以形成壳体的方式包围壳体的反应膜、绝缘层和焊料层，并且电跨接元件具有用于电接触反应膜的弹性的接触部件。
本发明的背景在于，设置有壳体，其包罩电跨接元件的反应性的层。由此，电跨接元件的反应性的层受到保护以防止周围环境中的颗粒和/或湿气。按照有利方式，尤其在碰撞和/或震动时改进了电跨接元件的机械稳定性。
根据本发明，电跨接元件具有弹性接触部件。借助接触结构，能从外部接触壳体的内部空间中的反应膜。通过弹性地实施接触部件，可以实现反应膜在电跨接元件的使用寿命中可靠的电接触。
本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的内容。
在有利的设计方案中，接触部件穿过壳体延伸进入壳体的内部空间中。由此，可以实现接触部件的外部接头与反应膜之间的很小的电阻。按照有利方式，接触部件一体式地实施。
在另外的有利设计方案中，电跨接元件具有能导电的接触面，该接触面布置在壳体的表面上，其中，接触部件将接触面和反应膜彼此导电地连接。因此，壳体具有平坦的表面，该平坦的表面能被简单地清洁。
按照有利方式，在接触部件与反应膜之间构造有点接触部。由此，可以实现电流密度的局部提升，这改进了反应膜的点火。
此外有利的是，接触部件实施为弹簧元件，该弹簧元件安置在壳体部分上。借助弹簧元件可以实现反应膜在电跨接元件的使用寿命中可靠的电接触。按照有利方式，在此能补偿电跨接元件的构件的公差，例如是制造公差或老化引起的公差。
按照有利方式，弹簧元件实施为螺旋弹簧，其与接触面导电地连接。在此，螺旋弹簧具有端部螺线圈，该端部螺线圈点状地接触反应膜。由此，可以实现电流密度的局部提升，这改进了反应膜的点火。
在此还有利的是，螺旋弹簧部分地容纳在壳体部分的空心柱体的伸出部中。由此，可以实现螺旋弹簧在壳体部分上的稳定的安置。
在另外的实施例中，弹簧元件实施为板簧，其具有用于接触反应膜的凸起。在此有利的是，板簧是耐用的。按照有利方式，板簧穿过壳体延伸到壳体的内部空间中，使得板簧将反应膜直接与外部接头连接。由此，可以实现很小的电阻。
在另外的实施例中，绝缘层实施为印刷电路板，其中，在印刷电路板上布置有至少一个线路作为接触部件。由此，能节省构件并且简化电跨接元件的制造。在此，印刷电路板弹性地实施并且起到用于线路的弹簧元件的作用。
按照有利的方式，印刷电路板和布置在其上的线路穿过壳体延伸到壳体的内部空间中。由此，线路将反应膜直接与外部接头连接。因此，可以实现很小的电阻。
在有利的设计方案中，壳体由至少一个壳体部分、密封部件和电导体形成，其中，壳体的内部空间流体密封地实施。由此，电跨接元件受到保护以防止侵入的颗粒和/或湿气。因此，改善了电跨接元件的可靠性。
在具有至少一个储能器单元和至少一个如上文所述或根据关于跨接元件的权利要求中任一项所述的电跨接元件的电储能器方面，本发明的核心在于，电跨接元件与电储能器的至少一个储能器单元并联地布置。
本发明的背景在于，在危险情况下借助跨接元件使储能器单元短路。由此，使单元中的分离器熔化并且能避免例如由于短路或危急的充电状态造成的储能器单元过热。
在设备和/或车辆方面，本发明的核心在于，设备和/或车辆具有如上文所述或根据关于储能器的权利要求所述的储能器。
本发明的背景在于，在危急的车辆情况和/或危急的储能器状态中借助跨接元件使储能器短路。例如，跨接元件间接或直接地与车辆传感器连接，车辆传感器可以探测危急的车辆情况，可以触发跨接元件并且因此可以将储能器带到安全的状态下。
附图说明
下面根据实施例来阐述本发明，由这些实施例可以得到另外的创造性特征但本发明的保护范围又不限于这些实施例。在附图中示出这些实施例。其中：
图1示出根据本发明的电跨接元件1的第一实施例的示意性分解图；
图2示出第一实施例1的壳体部分2的上侧的细节图；
图3示出第一实施例1的壳体部分2的下侧的细节图；
图4示出根据本发明的电跨接元件1的第一实施例的示意性截面图；
图5示出根据本发明的电跨接元件100的第二实施例的示意性分解图；
图6示出第二实施例的弹簧元件130的示意图；
图7示出具有浇注填料140的根据本发明的电跨接元件100的第二实施例的示意图；
图8示出根据本发明的电跨接元件200的第三实施例的示意性分解图；
图9示出根据本发明的电跨接元件200的第三实施例的示意图；
图10示出根据本发明的电跨接元件200的第三实施例的示意性截面图；
图11示出根据本发明的电跨接元件300的第四实旋例的示意图；并且
图12示出根据本发明的电跨接元件300的第四实施例的示意性截面图。
具体实施方式
在图1至4中示意性示出根据本发明的电跨接元件1的第一实施例。
电跨接元件1具有第一电导体3、第二电导体8、反应膜6、电绝缘的绝缘层7(尤其是绝缘膜)和具有两个壳体部分2、9的壳体，第一电导体和第二电导体分别具有焊料层4。
壳体以形成壳体的方式包围壳体的内部空间，在该内部空间中容纳有反应膜6、绝缘层7和焊料层4。
壳体部分2、9彼此卡夹连接。壳体部分2具有卡夹连接区段22并且另外的壳体部分9具有对应卡夹连接区段，它们分别从各自的壳体部分2、9伸出。
电导体3、8延伸穿过壳体到达壳体的内部空间中。壳体流体密封地实施。为此，在电导体3、8上分别布置有密封部件10，优选地，密封部件10喷注到各自的电导体3、8上。在此，密封部件10以如下方式布置在电导体3、8与壳体部分2、9之间，使得电导体3、8、壳体部分2、9和密封部件10形成流体密封的壳体。优选地，密封部件10具有硅酮(Silikon)。
壳体部分2具有凹部21。通过凹部21能将浇注填料140引入到壳体的内部空间中。借助浇注填料140能密闭壳体。
优选地，浇注填料140弹性地实施并且将压力施加到层堆叠上。为此，浇注填料140具有比层堆叠更大的热膨胀系数，从而在浇注填料140冷却之后浇注填料140挤压到被浇注填料140至少部分地包围的层堆叠上。浇注填料140电绝缘地实施，例如由塑料，尤其是聚氨酯构成。
焊料层4、反应膜6和绝缘层7以堆叠状地、尤其是作为层堆叠布置在电导体3、8之间。优选地，层堆叠借助胶粘剂5与第一和/或第二电导体3、8连接。
第一和/或第二焊料层3、7的层厚度为5μm至400μm，优选为10μm至200μm。
优选地，焊料层4的层厚度是相同的。有利地，在工作步骤中能将各焊料层4施装到第一或第二导体3、8上。优选地，焊料层4具有含锡的焊料材料。
绝缘层7的层厚度为30μm和200μm之间。
在布置于第一电导体3上的焊料层4与绝缘层7之间布置有反应膜6。反应膜6能借助激活元件来激活，以便触发放热反应来熔化焊料层4。优选地，绝缘层7实施为电绝缘的胶粘剂，其布置在反应膜6上，使得反应膜6和绝缘层7形成胶粘膜11。
反应膜6例如是反应性的层堆叠，其具有多个纳米层，其中，纳米层具有1nm至500nm的层厚度。反应性的层堆叠具有交替布置的纳米层，如它们例如在WO 01/83182中所述那样。
激活机构具有电压源、开关元件和接触部件。电压源的第一接头与电导体3、8中的一个电导体导电地连接，该电导体与反应膜6导电地连接。电压源的第二接头借助接触部件和开关元件、尤其是MOSFET开关，能与反应膜6导电地连接。在此，开关元件布置在接触部件与电压源的第二接头之间。
在第一实施例中，接触部件布置在壳体部分2中。接触部件与能导电的接触面20导电地连接，该接触面布置在壳体部分2的表面中。接触结构实施成能导电的弹簧元件30。优选地，弹簧元件30和接触面20彼此钎焊连接和/或粘接连接和/或熔焊连接。
弹簧元件30实施为螺旋弹簧。壳体部分2具有空心柱体的伸出部31，在其中布置有弹簧元件30。在此，弹簧元件30安置或支撑在壳体部分2和/或接触面20上。
优选地，螺旋弹簧具有面对反应膜6的端部螺线圈，该端部螺线圈点状地碰触反应膜6。
图5至7示出根据本发明的电跨接元件的第二实施例。
第二实施例的壳体具有唯一的壳体部分102。壳体部分102具有引入开口121，电导体3、8、反应膜6和绝缘层7能穿过该引入开口被引入到壳体部分102中，尤其是其中，电导体3、8、反应膜6和绝缘层7由引入开口121引导。
在壳体部分102中的与引入开口121相对置的容纳开口中容纳有弹簧元件130，作为用于激活元件的接触部件。在第二实施例中，弹簧元件130实施为板簧。弹簧元件130具有用于与电压源连接的接头区段133、用于接触反应膜6的接触区域132和/或用于与壳体部分102连接的连接区段134。接触区域132半球形或金字塔形地实施，从而接触区域132点状地碰触反应膜6。连接区段134钩形地实施。借助连接区段134，板簧安置在壳体部分102上。
壳体元件130与壳体部分102材料锁合和/或形状锁合地连接，尤其地，弹簧元件130由壳体部分102注塑包封或以置入到壳体部分102中的方式布置。
壳体部分102借助布置在壳体部分的内部空间中的浇注填料140流体密封地密闭。在此，浇注填料140材料锁合和/或形状锁合地与壳体部分102、电导体3、8和布置在电导体3、8上的密封部件10连接。
在未示出的实施例中，浇注填料140将电导体3、8和壳体部分102流体密封地彼此连接。
图8至10示出根据本发明的电跨接元件200的第三实施例。
第三实施例具有两个壳体部分202、209，它们如在第一实施例中那样能彼此卡夹连接。
印刷电路板207起到绝缘层7的作用。在印刷电路板207上布置有线路作为接触部件。印刷电路板207和线路延伸穿过壳体进入壳体的内部空间。
壳体部分202、209、印刷电路板207和电导体3、8借助实施为胶粘剂密封部的密封部件210彼此粘接连接。由此，壳体流体密封地实施。
在壳体部分202的内部布置有至少一个弹簧元件230，其挤压到层堆叠上。
图11和12示出根据本发明的电跨接元件300的第四实施例。
壳体具有两个壳体部分302、309，它们借助弹簧元件330彼此力锁合地连接。弹簧元件330U形地实施，其中，壳体布置在弹簧元件330的两个腿之间。每个壳体部分302、309分别具有凹口，弹簧元件330能夹入到该凹口中。
根据本发明的电跨接元件10用于储能器的所述应用可以在车辆技术中和静止应用、例如能源技术中实现，尤其是太阳能技术和/或风能技术和/或水能技术。

Claims (11)

1.电跨接元件（1、100、200、300），其具有至少一个第一和第二电导体（3、8）、反应膜（6）、焊料层（4）和绝缘层（7），所述绝缘层使所述电导体（3、8）彼此电绝缘，
其中，所述反应膜（6）、所述绝缘层（7）和所述焊料层（4）以如下方式布置在所述电导体（3、8）之间，使得所述反应膜（6）在放热反应时使所述焊料层（4）熔化并且在所述电导体（3、8）之间建立导电连接，
其特征在于，
所述电跨接元件（1、100、200、300）具有壳体，所述壳体具有内部空间和至少一个壳体部分（2、9、102、202、209、302、309），其中，所述壳体至少部分地以形成壳体的方式包围所述反应膜（6）、所述绝缘层（7）和所述焊料层（4），
并且所述电跨接元件（1、100、200、300）具有用于电接触所述反应膜（6）的弹性的接触部件，
所述电跨接元件（1、100、200、300）具有能导电的接触面（20），所述接触面布置在所述壳体的表面上，其中，所述接触部件将所述接触面（20）和所述反应膜（6）彼此导电地连接，
所述接触部件实施为弹簧元件（30、130），所述弹簧元件安置在所述壳体部分（2、9、102、202、209、302、309）上，
所述弹簧元件（30）实施为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与所述接触面（20）导电地连接，
其中，所述螺旋弹簧部分地容纳在所述壳体部分（2、9、102、202、209、302、309）的空心柱体的伸出部中。
2.根据权利要求1所述的电跨接元件（1、100、200、300），
其特征在于，
所述接触部件穿过所述壳体延伸进入所述壳体的内部空间中。
3.根据权利要求1所述的电跨接元件（1、100、200、300），
其特征在于，
在所述接触部件与所述反应膜（6）之间构造有点接触部。
4.根据权利要求1所述的电跨接元件（1、100、200、300），
其特征在于，
所述壳体由所述至少一个壳体部分（2、9、102、202、209、302、309）、密封部件（10、210）和所述电导体（3、8）形成，其中，所述壳体的内部空间流体密封地实施。
5.电跨接元件（1、100、200、300），其具有至少一个第一和第二电导体（3、8）、反应膜（6）、焊料层（4）和绝缘层（7），所述绝缘层使所述电导体（3、8）彼此电绝缘，
其中，所述反应膜（6）、所述绝缘层（7）和所述焊料层（4）以如下方式布置在所述电导体（3、8）之间，使得所述反应膜（6）在放热反应时使所述焊料层（4）熔化并且在所述电导体（3、8）之间建立导电连接，
其特征在于，
所述电跨接元件（1、100、200、300）具有壳体，所述壳体具有内部空间和至少一个壳体部分（2、9、102、202、209、302、309），其中，所述壳体至少部分地以形成壳体的方式包围所述反应膜（6）、所述绝缘层（7）和所述焊料层（4），
并且所述电跨接元件（1、100、200、300）具有用于电接触所述反应膜（6）的弹性的接触部件，
其中，所述接触部件实施为弹簧元件（30、130），所述弹簧元件安置在所述壳体部分（2、9、102、202、209、302、309）上，
其中，所述弹簧元件（130）实施为板簧，所述板簧具有用于接触所述反应膜（6）的凸起（132）。
6.根据权利要求5所述的电跨接元件（1、100、200、300），
其特征在于，
所述壳体由所述至少一个壳体部分（2、9、102、202、209、302、309）、密封部件（10、210）和所述电导体（3、8）形成，其中，所述壳体的内部空间流体密封地实施。
7.电跨接元件（1、100、200、300），其具有至少一个第一和第二电导体（3、8）、反应膜（6）、焊料层（4）和绝缘层（7），所述绝缘层使所述电导体（3、8）彼此电绝缘，
其中，所述反应膜（6）、所述绝缘层（7）和所述焊料层（4）以如下方式布置在所述电导体（3、8）之间，使得所述反应膜（6）在放热反应时使所述焊料层（4）熔化并且在所述电导体（3、8）之间建立导电连接，
其特征在于，
所述电跨接元件（1、100、200、300）具有壳体，所述壳体具有内部空间和至少一个壳体部分（2、9、102、202、209、302、309），其中，所述壳体至少部分地以形成壳体的方式包围所述反应膜（6）、所述绝缘层（7）和所述焊料层（4），
并且所述电跨接元件（1、100、200、300）具有用于电接触所述反应膜（6）的接触部件，其中，所述绝缘层（7）实施为印刷电路板（207），其中，在所述印刷电路板（207）上布置有至少一个线路作为接触部件。
8.根据权利要求7所述的电跨接元件（1、100、200、300），
其特征在于，
所述印刷电路板（207）和布置在其上的线路穿过所述壳体延伸到所述壳体的内部空间中。
9.根据权利要求7所述的电跨接元件（1、100、200、300），
其特征在于，
所述壳体由所述至少一个壳体部分（2、9、102、202、209、302、309）、密封部件（10、210）和所述电导体（3、8）形成，其中，所述壳体的内部空间流体密封地实施。
10.电的储能器，其具有至少一个储能器单元和根据权利要求1至9中任一项所述的至少一个电跨接元件（1），
其特征在于，
所述电跨接元件（1）与所述储能器的至少一个储能器单元并联地布置。
11.设备和/或车辆，其具有根据权利要求10所述的至少一个储能器。
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