CN109997248A

CN109997248A - 用于使电蓄能单元电连接的连接装置

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Publication number: CN109997248A
Application number: CN201780072829.4A
Authority: CN
Inventors: E.雷默; M.厄克斯勒
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2019-07-09
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: CN109997248B; WO2018095638A1; US20190296315A1; DE102016223464A1

Abstract

本发明涉及一种用于使电蓄能单元（110）、尤其是车辆的电蓄能单元（110）电连接的连接装置（10），所述连接装置具有至少两个绝缘层（11）和布置在所述绝缘层（11）之间的连接元件（12），其中通过所述绝缘层（11），所述连接元件（12）与外部电绝缘，而且所述连接元件（12）分别在第一端具有至少一个被设置用于使所述电蓄能单元（110）电连接的电池连接器（14）和/或至少一个终端连接端（15），其中所述电池连接器和/或所述终端连接端与所述连接元件（12）材料配合地来构造。

Description

用于使电蓄能单元电连接的连接装置

技术领域

本发明涉及一种根据装置独立权利要求所述的用于使电蓄能单元、尤其是车辆的电蓄能单元电连接的连接装置、一种根据第二专利独立权利要求所述的电池组模块以及一种根据方法独立权利要求所述的用于制造用于使电蓄能单元电连接的连接装置的方法。

背景技术

从DE 10 2012 218 500 A1公知一种用于连接多个电蓄能器的装置。在此，将接触元件固定在共同的载体中，其中导电的接触元件被载体材料花费高地包封或者压力注塑包封。

发明内容

按照本发明的第一方面，要求保护一种用于使电蓄能单元、尤其是车辆的电蓄能单元电连接的连接装置。该连接装置具有至少两个绝缘层和布置在这些绝缘层之间的连接元件，其中通过这些绝缘层，这些连接元件与外部电绝缘，而且这些连接元件分别在第一端具有至少一个被设置用于使电蓄能单元电连接的电池连接器和/或至少一个终端连接端。在此，电池连接器和/或终端连接端与这些连接元件材料配合地来构造。

本发明的其它特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得到。在此，已与按照本发明的连接装置相关联地描述的特征和细节当然也与按照本发明的电池组模块和按照本发明的方法相关联地适用，而且分别反之亦然，使得关于对各个发明方面的公开内容始终相互参考或可以相互参考。

按照本发明的第一方面，通过该连接装置来提供用于电连接的至少电接触系统，其中这些电蓄能单元尤其被设置用于至少电可驱动车辆。在此，这些电蓄能单元优选地可以构造为电池组电池，尤其是构造为棱柱形电池组电池。该连接装置三明治形地来构造而且具有至少三个层。第一层由第一（电）绝缘层形成，其中在第一绝缘层上布置至少部分的连接元件、电池连接器和/或至少一个终端连接端。第二（电）绝缘层布置在由连接元件、电池连接器和/或至少一个终端连接端构成的中间层上，使得这些连接元件、这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端至少部分地与外部电绝缘。在此优选的是：这些连接元件完全被绝缘层包围。而这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端仅能部分地被绝缘层包围。绝缘层一方面能够实现：这些连接元件、尤其是这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端与外部电绝缘，而且优选地同时通过绝缘层来提供机械稳定性，使得该连接装置柔韧地构造并且仍然可以部分地形状稳定。这些连接元件可以构造为印制导线、尤其是金属线形地和/或网格形地来构造。这些绝缘层能够实现与外部电绝缘的连接元件，这些连接元件同时受保护以防外部环境影响、尤其是腐蚀。在此，这些绝缘层可以至少部分地化学稳定地、优选地由聚合物或塑料来构造。尤其是相对于电池组电池的例如可能在电池组电池除气时被释放的化学成分有抵抗能力。

有利地，这些连接元件可以分别在第二端具有连接触点，使得能建立与电子器件单元的导电连接。在此，电子器件单元可构造为PCB（Printed Circuit Board）或印刷电路板，尤其是用于电池管理系统（Battery-Management-System，BMS）或者电池监控电路（Cell-Supervising-Circuit，CSC）的印刷电路板。相对应的硬件（BMS、CSC、PCB）可以导电连接在这些连接元件的连接触点上，使得电蓄能单元、尤其是电池组电池的信息能经由这些连接触点来传输。这些信息例如可以是电池组电池的充电状态、温度或者诸如此类的。还可设想的是：这些连接触点构造为（RFID）天线，使得能建立对电池组电池的信息的基本上非接触式的传输。优选地，这些连接触点布置在该连接装置中间/中央，尤其是使得电子器件单元能与这些连接触点导电连接，尤其是能与这些连接触点焊接。

可设想的是：电池连接器和/或终端连接端布置在绝缘层的边缘侧，而且至少部分地被至少一个（或多个）绝缘层包围。在本发明的范围内，“边缘侧”应该被理解为在绝缘层的周向侧。与此相应地，这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端可布置在至少一个绝缘层的纵向侧和/或宽侧上。尤其是，这些电池连接器在此彼此并行地并且彼此间隔开地布置在绝缘层的边缘侧。这能够实现：这些电池连接器与相对应的电蓄能单元、尤其是电池组电池的简单的连接；以及该至少一个终端连接端与其它电池组模块或外部耗电器的连接。终端连接端可以构造为高压触点，尤其是构造为直针插排。

特别优选的是：至少一个绝缘层薄膜状地、尤其是柔韧地来构造而且至少具有塑料或氧化铝。在此，“薄膜状”尤其可被理解为被挤出的薄膜、吹膜或流延膜。在此，绝缘层薄膜状地来构造，然后将该绝缘层与连接元件、电池连接器和/或至少一个终端连接端或其它绝缘层接触式地连接。与此相应地，绝缘层没有绕着连接元件、电池连接器或终端连接端来浇注。由此，该连接装置的结构被简化，使得该连接装置能成本低廉地来制造。还可以通过绝缘层和连接元件、电池连接器和/或至少一个终端连接端的三明治形的结构来提供柔韧的三明治形地构造的连接装置。该连接装置可以构造为由薄膜状的绝缘层和连接元件、尤其是网格形地构造的连接元件构成的机械稳定的复合体。绝缘层可以实现柔韧性，其中这些连接元件可实现机械稳定性。

可以是有利的是：这些绝缘层至少部分地彼此材料配合地连接、尤其是焊接或粘贴。可设想的是：至少一个绝缘层有粘性地来构造，使得绝缘层、连接元件、至少一个终端连接端和/或电池连接器可以简单地彼此材料配合地连接，尤其是三明治形地连接。还可设想的是：这些绝缘层彼此热接合，尤其是焊接。绝缘层的材料配合的连接和因此造成的材料配合的三明治形的结构可以防止：外部干扰例如导致这些连接元件、这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端的腐蚀。此外，通过绝缘层的材料配合的连接来提高稳定性。通过绝缘层彼此间的热接合、尤其是胶合和/或焊接或者通过绝缘层彼此间的粘贴，可以实现连接元件、电池连接器和/或终端连接端的形状配合的绝缘。因此，至少可以减少湿气或化学成分的侵入，所述湿气或化学成分可能会导致这些连接元件、这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端的损坏。

优选的是：这些连接元件构造为引线框，和/或这些连接元件具有在大约50μm与大约5mm之间、优选地在大约100μm与大约2mm之间、特别优选地在大约300μm与大约1mm之间的厚度。引线框能特别简单地并且因此成本低廉地来制造。在此，这些连接元件、这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端可以全部构造为引线框，使得这些连接元件、这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端彼此材料配合地来构造。因此，这些构件可以一体化地来构造。这些连接元件、尤其是这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端可具有在大约50μm与大约5mm之间的材料厚度。通过材料厚度可以改变该连接装置的厚度。因此，可以影响该连接装置的柔韧性、机械稳定性和/或紧凑的结构。引线框构造得越薄，该连接装置的结构就越柔韧并且越紧凑。更大的材料厚度能够实现被提高的稳定性并且因此能够实现针对机械影响的被改善的保护。在更大的材料厚度的情况下，还可以传输更高的电流。还可设想的是：这些连接元件、这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端具有彼此不同的材料厚度。

有利地，至少一个电池连接器或终端连接端、尤其是这些连接元件可以多层地来构造。尤其有利的是：这些电池连接器、该至少一个终端连接端和/或这些连接元件具有铝、铜和/或镍。因此，可以得到由多个层构成的三明治形的结构，其中这些层优选地彼此材料配合地连接。可设想的是：这些层分别具有不同的材料，尤其是铝、铜和/或镍。还可设想的是：设置至少一个附加层，其中该附加层具有氧化铝，由此可以构造电绝缘层。例如可设想的是：设置两个由铝构成的层，其中在铝层之间设置至少一个铜和/或镍层。还可设想的是：电池连接器和/或终端连接端例如具有两个铝层，其中在铝层之间构造有铜层，而且该铜层从作为连接元件、尤其是作为引线框的这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端延伸。因此，电池连接器和/或至少一个终端连接端具有三明治形的结构，其中这些连接元件仅仅由铜层形成。在此，铝是有利的，以便例如借助于激光焊接将电池连接器与电池组电池材料配合地连接。在此，铜具有良好的导电和导热能力。

有利的是：至少部分地设置至少一个保护元件，用于改善电和/或电磁兼容性，其中保护元件与至少一个绝缘层材料配合地连接。在此，保护元件可以用作对电和/或电磁辐射的过滤和/或屏蔽。在此，保护元件例如可构造为屏蔽板而且优选地可以被至少一个绝缘层包围。

有利地，可以设置至少一个用于进行加固的加固元件，其中该加固元件尤其布置在至少两个绝缘层之间。在此，该加固元件可具有塑料、金属和/或纤维增强型塑料。还可设想的是：该加固元件同时构造为保护元件，用于改善电和/或电磁兼容性。通过按照本发明的加固元件，可以改善连接装置的机械特性。特别优选的是：该至少一个加固元件布置在连接触点的区域内。有利地，该加固元件可以构造为在至少两个绝缘层之间的网格结构。可设想的是：该加固元件具有大约300μm和大约5mm的厚度。

特别优选的是：这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端分别具有至少一个、优选地五个变形元件，用于弹性形变，其中至少变形元件尤其是波浪形或多边形地来构造。在此，按照本发明的变形元件可用作对这些电池连接器和/或该至少一个终端连接端的公差补偿，使得例如可以补偿由于机械影响而引起的形变。在此，变形元件可以构造为在电池连接器中的凹陷部，尤其是这些变形元件可以弯曲、冲压、铣切和/或形成在电池连接器中的切口。可设想的是：这些变形元件形成在电池连接器中的直线形、波浪形或多边形地构造的凹陷部。还可设想的是：这些变形元件具有弹性材料，其中该弹性材料能够实现电池连接器的弹性形变。按照本发明，这些变形元件可以二维地和/或三维地来构造。例如，这些变形元件可以构造为波浪形的凹陷部和/或波浪形地构造的电池连接器。

优选地，在至少一个连接元件上可以布置至少一个电阻，用于测量电压降。通过该电阻以及因此得到的电压降，可以确定由电池组电池提供的电流。

可以是有利的是：设置至少一个固定装置，尤其是在加固元件上设置至少一个固定装置，由此能实现在外部构件、尤其是电蓄能单元和/或电池组模块上的定位。在此，固定装置可以构造为留空部、例如孔，尤其是在加固元件和/或绝缘层中的留空部。例如可以将紧固元件布置到固定装置中，使得能在该连接装置与外部构件、尤其是电蓄能单元和/或电池组模块之间实现尤其是力配合的连接。该固定装置还可以构造为夹子连接、锁扣连接和/或粘接连接。按照本发明的固定装置同样可用于将电子器件单元定位在该连接装置上。

优选地，可以在电池连接器上和/或在终端连接端上布置至少一个导电的接触元件。该导电的接触元件例如可以是电压抽头。在此，该导电的接触元件例如可以构造为插头元件，使得能够从外部例如通过插上来实现与接触元件的导电连接。在此，该导电的接触元件可以与电池连接器和/或终端连接端一体化地、尤其是材料配合地来构造。

按照本发明的第二方面，要求保护一种电池组模块，该电池组模块具有多个电蓄能单元、尤其是用于车辆的电蓄能单元，其中这些电蓄能单元借助于根据上述权利要求之一所述的连接装置来彼此导电连接。因此，对于该电池组模块来说得到已经关于按照本发明的连接装置所阐述的全部优点。

按照本发明的第三方面，要求保护一种用于制造按照本发明的连接装置的方法。在此，该方法至少具有如下步骤：

a) 将连接元件放置在第一绝缘层上；

b) 将第二绝缘层布置在该第一绝缘层和至少部分地布置在该第一绝缘层上的连接元件上，由此这些连接元件与外部电绝缘并且形成中间层；

c) 使该第一绝缘层与该第二绝缘层材料配合地连接，由此形成三明治形的结构。

与此相应地，对于按照本发明的方法来说得到已经在按照本发明的连接装置的情况下所阐述的全部优点。在此，第一绝缘层与第二绝缘层的材料配合的连接可以通过这两个绝缘层的热接合和/或粘贴来实现。

其它改善本发明的措施从对本发明的一些实施例的随后的描述中得到，这些实施例在附图中示意性地示出。从权利要求书、说明书或附图得知的全部特征和/或优点，包括结构细节、空间布置以及方法步骤在内，不仅本身可以是反映发明本质的，而且可以以各种各样的组合来反映发明本质。在此，应注意到：附图只具有描述性特征，而不被认为是以某一种形式对本发明进行限制。

附图说明

在随后的附图中，相同的附图标记被用于相同的技术特征、也包括不同的实施例的相同的技术特征。其中：

图1示出了按照本发明的连接装置的第一实施方式；

图2示出了按照本发明的连接装置的另一实施方式；

图3示出了按照本发明的电池组模块的可能的实施方式；

图4示出了按照本发明的连接装置的可能的实施方式的片段。

具体实施方式

在图1中示出了按照本发明的用于使电蓄能单元、尤其是车辆的电蓄能单元电连接的连接装置10的第一实施方式。连接装置10具有至少两个绝缘层11，其中在这些绝缘层11之间布置有连接元件12、至少部分的电池连接器14和至少部分的终端连接端15。电池连接器14布置在连接装置10的纵向侧并且与连接元件12材料配合地连接。上面的绝缘层11至少在中间区域覆盖电池连接器14，其中在电池连接器14的该区域内布置有变形元件20。此外，在连接装置10的至少一个纵向侧上以及在连接装置10的两个宽侧上还有终端连接端15。这些终端连接端15也至少部分地被绝缘层11包围、尤其是形状配合地包围。在至少一个电池连接器14上布置有接触元件23、尤其是用于电压抽头的接触元件23。在此，电池连接器14彼此并行地布置在连接装置10的纵向侧。连接区17处在连接装置10中央或中间，其中在连接区17布置有连接触点16。连接触点16构成连接元件12的第二端，其中通过连接触点16能建立与电子器件单元的连接。通过该电子器件单元，可以经由连接元件12和与连接元件12材料配合地布置的电池连接器14和终端连接端15来传送电蓄能单元、尤其是电池组电池的信息。在连接区17还布置有加固元件19，其中加固元件19桥接片式地加固连接区17。连接触点16布置在加固元件19的周向侧。在加固元件19上还布置有两个以材料凹陷部22为形式的固定装置22。其它材料凹陷部25沿着连接装置10的中轴，其中材料凹陷部25例如可用于电蓄能单元的除气。还可以通过材料凹陷部25来实现对电蓄能单元的变得容易的抓取。在图1中，连接装置10还在连接元件12的区域内具有电阻21。电阻21用于测量电压降，使得可以确定电蓄能单元的电流。连接元件12在第一端具有电池连接器14和/或终端连接端15而在第二端具有连接触点16。与此相应地，在电池连接器14或终端连接端15与连接触点16之间形成材料配合的并且因此导电的连接。在图1中，电池连接器14具有变形元件20，这些变形元件构造为在电池连接器中间的波浪形的材料留空部20。

图2示出了按照本发明的连接装置10的另一可能的实施方式。在图2中，连接装置10也具有绝缘层11，这些绝缘层使连接元件12完全与外部电绝缘并且使电池连接器14部分地与外部电绝缘。在此，薄膜状的绝缘层11与连接元件12材料配合地连接并且与电池连接器14部分地连接。在连接元件12的第一端，这些连接元件与电池连接器14材料配合地来构造，尤其是构造为引线框。连接触点16布置在连接元件12的第二端，其中这些连接触点16没有绝缘层11。与此相应地可能的是：使连接触点16与电子器件单元电连接。该电子器件单元例如可以是BMS系统和/或CSC系统。在图2中，电池连接器14也配备有变形元件20，该变形元件波浪形地来构造。此外，绝缘层11具有如下材料凹陷部25，这些材料凹陷部一方面能够实现电蓄能单元的除气以及对电蓄能单元的简化的抓取。在连接触点16的连接区17布置有加固元件19，其中加固元件19具有两个固定装置22，使得通过固定装置22可以将连接装置10定位在外部构件上。

在图3中示出了按照本发明的电池组模块100的可能的实施方式的片段。在图3中，电池组模块100具有两个电蓄能单元110，其中这些电蓄能单元110构造为电池组电池110。电池组电池110分别具有连接极111，连接装置10借助于电池连接器14放置在所述连接极上。在这种情况下，连接装置10的所示出的片段三明治形地来构造而且具有两个绝缘层11。电池连接器14布置在绝缘层11之间，其中电池连接器14同样由两个层14组成，而且在电池连接器14的这两个层14之间布置有连接元件12。有利的是：电池连接器14的两个层14具有铝而连接元件12具有铜。铝能与电蓄能单元110的连接极111简单地并且因此成本低廉地焊接。连接元件12从电池连接器14的两个层14延伸出来并且因此在第二端与连接触点16连接，该第二端在图3中未进一步示出。

图4示出了三明治形地构造的连接装置10的可能的实施方式。在此，在图4中的连接装置10的片段示出了多层结构，其中两个绝缘层11至少部分地覆盖电池连接器14的两个层。尤其是，绝缘层11布置在如下区域，该区域没有用于电池连接器14与电蓄能单元的连接极的连接。在图4中，连接元件12布置在电池连接器14的两个层14之间。优选地，连接元件12具有铜而电池连接器14的层14具有铝。在此，连接元件12可具有大约50μm和大约5mm的厚度。绝缘层11优选地薄膜状地、尤其是柔韧地来构造而且至少具有塑料或氧化铝。

本发明仅仅在示例的框架内描述了上文对这些实施方式的阐述。当然，只要技术上合理，这些实施方式的各个特征就可以彼此自由组合，而不脱离本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于使电蓄能单元（110）、尤其是车辆的电蓄能单元（110）电连接的连接装置（10），所述连接装置具有至少两个绝缘层（11）和布置在所述绝缘层（11）之间的连接元件（12），其中通过所述绝缘层（11），所述连接元件（12）与外部电绝缘，而且所述连接元件（12）分别在第一端具有至少一个被设置用于使所述电蓄能单元（110）电连接的电池连接器（14）和/或至少一个终端连接端（15），其中所述电池连接器和/或所述终端连接端与所述连接元件（12）材料配合地来构造。

2.根据上一权利要求所述的连接装置（10），

其特征在于，

所述连接元件（12）分别在第二端具有连接触点（16），使得能建立与电子器件单元（24）的导电连接。

3.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

所述电池连接器（14）和/或所述终端连接端（15）布置在所述绝缘层（11）的边缘侧而且至少部分地被至少一个绝缘层（11）包围。

4.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

至少一个绝缘层（11）薄膜状地、尤其是柔韧地来构造而且至少具有塑料或氧化铝。

5.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

所述绝缘层至少部分地彼此材料配合地连接、尤其是焊接或粘贴。

6.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

所述连接元件（12）构造为引线框，

和/或

所述连接元件（12）具有在大约50μm与大约5mm之间、优选地在大约100μm与大约2mm之间、特别优选地在大约300μm与大约1mm之间的厚度。

7.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

至少一个电池连接器（14）或至少一个终端连接端（15）、尤其是所述连接元件（12）多层地来构造，尤其是至少具有铝、铜或镍。

8.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

至少部分地设置至少一个保护元件（18），用于改善电和/或电磁兼容性，其中所述保护元件（18）与至少一个绝缘层（11）材料配合地连接。

9.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

设置至少一个用于进行加固的加固元件（19），其中所述加固元件（19）尤其布置在所述绝缘层（11）之间。

10.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

所述电池连接器（14）分别具有至少一个、优选地五个变形元件（20），用于弹性形变，其中至少一个变形元件（20）尤其是波浪形或多边形地来构造。

11.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

在至少一个连接元件（12）上布置至少一个电阻（21），用于测量电压降。

12.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），

其特征在于，

设置至少一个固定装置（22），尤其是在所述加固元件（19）上设置至少一个固定装置（22），由此能实现在外部构件、尤其是电蓄能单元（110）或电池组模块（100）上的定位。

13.根据上述权利要求之一所述的连接装置（10），其特征在于，

在所述电池连接器（14）上和/或在所述终端连接端（15）上布置至少一个导电的接触元件（23）。

14.一种电池组模块（100），所述电池组模块具有多个电蓄能单元（110）、尤其是用于车辆的电蓄能单元（110），其中所述电蓄能单元（110）借助于根据上述权利要求之一所述的连接装置（10）来彼此导电连接。

15.一种用于制造具有权利要求1至13之一所述的特征的连接装置的方法，所述方法具有如下步骤：

a) 将连接元件放置在第一绝缘层上；

b) 将第二绝缘层布置在所述第一绝缘层和所述连接元件上，由此所述连接元件与外部电绝缘并且形成中间层；

c) 使所述第一绝缘层与所述第二绝缘层材料配合地连接，由此形成三明治形的结构。