CN111193003B - 制造电流引导装置的方法、车辆电池的接线装置和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造电流引导装置(2)的方法(9)、一种用于车辆电池(11)的接线装置(3)和一种具有相应的接线装置(3)的机动车(10)。在该方法(9)中，将多个汇流排(1)相对彼此定位在预定的位置中，然后用电绝缘的塑料套壳(6)包围汇流排。在此，在相应的连接区域中开放塑料套壳(6)的相应的缺口(7)，在该连接区域中汇流排(1)中的至少两个汇流排分别相互接触。随后在相应的缺口(7)区域中将汇流排(1)彼此焊接在一起。

Description

制造电流引导装置的方法、车辆电池的接线装置和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于制造电流引导装置的方法，一种用于车辆电池的具有这种电流引导装置的接线装置/接线盒，以及一种具有这种接线装置和/或具有相应的车辆电池的机动车，该车辆电池具有这种接线装置。根据本发明的接线装置在技术上也被称为电池接线盒(BJB)。
背景技术
汇流排——也称为滑触线，用于引导相对较大的电流，该电流很难通过常规电缆引导。这样的汇流排被用于各种各样的技术领域和应用领域中。其中包括必须使用形状复杂的汇流排的应用，以前必须以人工方式复杂地预组装汇流排。为此，以前首先将相应的汇流排的多个部件或多个汇流排彼此连接，然后例如再与其它构件或部件、例如壳体拧紧。由于在相应装置的运行中使用汇流排时自然出现的强电流，因此必须要满足相对较大的间距，以符合规定的空气隙和爬电距离、即相应的绝缘间距。通常只能通过大量的制造和控制花费才能安全地满足相应的绝缘坐标规定。现有的制造和组装过程的其它缺点是，由于裸露的汇流排需要高纯度等级，并且要符合汇流排的尺寸精确性或相应的公差的要求以及汇流排的布置会变得困难。另外不利的是，例如，沿汇流排的毛刺必须被小心去除和/或可能引起额外的困难，因为毛刺会损坏例如绝缘或周围的构件。去毛刺由于汇流排的通常给定的复杂造型或设计而特别昂贵。
由文献DE 10 2016 124 963 A1已知一种用于机动车的输电装置、特别是一种汇流排。在此提供了伸长的、机电的基础导体，其包括与基础导体电力刚性机械(elektrostarrmechanisch)连接的、电力刚性机械的插接设备。该插接设备自身又可以与电力刚性机械的配合插接设备电接触。
文献DE 10 2015 014 342 A1描述了一种用于集电器板的接触元件。在此提供了金属实心部件，该金属实心部件部分地配设有耐高温套壳，其中，配设有耐高温套壳的区域用热塑性塑料注塑包覆。
发明内容
本发明的目的是，实现自动化地、简化地并且特别节省空间地安装电流引导装置。该目的根据本发明通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求、说明书和附图中说明了本发明的有利的实施形式和改进方案。
根据本发明的方法用于制造电流引导装置。在该方法中，将多个汇流排相对彼此定位在预定的位置中。然后，以这种方式定位的汇流排被电绝缘的塑料套壳包围，其中，汇流排中的至少两个汇流排在相应的连接区域中分别相互接触，在该连接区域中开放塑料套壳的缺口。因此，借助于该缺口，可以从电流引导装置的外部进入相应的连接区域。在根据本发明的方法的另一方法步骤中，在一个或多个缺口的相应区域中将汇流排彼此焊接在一起。因此，这样制造的电流引导装置至少包括绝缘塑料套壳以及彼此焊接在一起的多个汇流排。
为了将多个汇流排定位在预定的位置中或彼此位置相关地定位，这些汇流排可以例如布置在保持设备中或插入其中。该保持设备可以有利地重复使用多次，由此使得电流引导装置的单位成本特别低。由于可以将最初为液态或液化和然后硬化或凝固的塑料用于塑料套壳，因此即使是复杂排列的多个汇流排也可以在无需付出特殊努力的情况下用塑料套壳包围。由于液化的塑料在此可以流入空隙中，所以与常规设置的拧紧方式相反，例如，有利地不必遵守布置或连接汇流排的特定顺序，并且也不必为常规拧紧方式所使用的工具提供相应较大的侧向距离。
因此，本发明的制造方法有利地在多个汇流排或最终的电流引导装置的可能的设计和布置方面提供了更大的灵活性和自由度。
通过塑料套壳将多个汇流排彼此固定在相对位置中。由此，多个汇流排彼此之间才可以无问题地焊接，这是因为硬化的塑料套壳防止了汇流排或由多个汇流排形成的汇流排组件的翘曲。另外，嵌入有多个汇流排的塑料套壳可以在塑料硬化之后无问题地例如通过焊接机器人来处理，而不会引起汇流排的相对位置发生变化。因此，本发明的制造方法有利地实现了特别高的自动化程度，并且同时实现了特别高的定位和重复精度。
为了开放一个或多个缺口，保持设备可以例如具有相应的突出部或指向内的拱曲部，其中，然后可以将汇流排布置在突出部或拱曲部上。由于汇流排在相应的机械接触区域中、即在相应的连接区域中通过保持设备机械地接触，因此塑料不能到达这里。同样地，例如可以在用塑料套壳包围之前将相应的占位元件定位在汇流排上。然后可以在塑料硬化之后将这些占位元件移除，以获得缺口。
由于塑料套壳的电绝缘特性，能减小汇流排相对于周围构件的至今所需的间距、即空气隙和爬电距离，由此尽管额外增加了塑料套壳，但总体上减小了电流引导装置的结构空间要求。以这种方式能使包含根据本发明制造的电流引导装置的组件比现有的组件更紧凑地制造。同样由于电绝缘的塑料套壳，在汇流排或汇流排之一的不同部段、例如弯曲部段之间彼此可以有利地设置较小的间距，这是因为汇流排不像通常那样暴露在外，而是通过塑料套壳来保护，例如防止飞弧。因此例如可以在相同的电气-或飞弧安全性的情况下实现汇流排的更小的弯曲半径或普遍更紧凑的布置。
由于在通过塑料套壳固定汇流排之后才将汇流排彼此焊接在一起，有利地可以实现特别高的配合精度。另外，根据本发明制成的电流引导装置比常规的汇流排组件更容易装配，并且比现有的汇流排更加牢固以对抗机械影响。特别地，塑料套壳可以具有比用于汇流排的材料、特别是金属材料更大的弹性，从而例如提供改进的减振能力。而且，在装配过程期间或在电流引导装置的后续运行期间出现的机械负载可以有利地被塑料套壳吸收，和/或仅导致对塑料套壳的损坏，并且不会导致电流引导装置或汇流排的电流引导特性、例如电阻的变化。由此，可以有利地特别可靠且持久地确保电流引导装置中的符合规定和规范的功能。
本发明的另一个优点是，汇流排的可能存在的毛刺也被或可被塑料套壳包封。因此，即使不对汇流排进行复杂的去毛刺，也可以避免对周围构件的损坏。因此，在根据本发明的制造方法中，可以有利地省去至今必要时设置的、对汇流排的去毛刺。这可以进一步有利于根据本发明的制造方法的效率提高和成本降低。
在本发明的一个有利的实施形式中，汇流排被塑料套壳注塑包覆。用塑料对汇流排进行注塑包覆是一种特别有利的方法，这是因为在此尽管包括多个汇流排的布置的可能的复杂造型和/或汇流排中的一个或多个的可能的复杂造型，但是塑料仍可以以特别可靠的方式将其包覆或包围，这是因为塑料由于塑料的流动特性而也可以渗透到相对较小或隐藏的间隙中。另外，可以有利地省去塑料套壳的复杂的预成型。
另选地，也可以例如将多个汇流排注入塑料中，或者在一个或多个浸浴池中利用塑料套壳包围多个汇流排。在此取决于应用情况，可以有利地提供灵活的适配可能性，从而可以有利地为非常广泛的应用优化根据本发明的制造方法。
在本发明的另一有利的实施形式中，导热塑料用作或用于塑料套壳。这种塑料在此特别可以具有至少为1W/(m·K)的导热系数。取决于应用情况或预期用途或预期的热负荷，可以使用具有较高导热系数的导热塑料。由于塑料的导热性、也就是说塑料套壳的导热性，可以有利地将在通过汇流排引导或传导电流时在汇流排中产生的热量从汇流排中导出并排出到环境。换句话说，塑料套壳可以用作为用于汇流排的冷却或排热的冷却体或冷却元件。因此通过使用导热塑料，可以必要时节省单独的冷却元件，由此可以获得额外的空间和成本的节省。由于塑料套壳的塑料直接接触汇流排，因此可能实现特别有效的热传递、即特别有效的散热。因为塑料套壳是电绝缘的，所以还可以提供如下可能性：通过一个或多个冷却通道穿过塑料套壳，然后可以引导冷却剂或冷却介质通过该冷却通道，以便对电流引导装置或汇流排进行更有效的冷却。特别地，可以使用通常特别有利的、即节省成本的导电冷却剂或冷却介质、例如水，这在常见的汇流排组件中由于汇流排的暴露和所引导的电流以及要遵守的短路安全性在无电绝缘的情况下经常会出现问题。
在本发明的另一有利的实施形式中，将汇流排无螺纹地彼此连接。因此特别优选地，仅通过焊接、即相应的熔焊连接以及通过塑料套壳将汇流排彼此保持在一起。因此，特别是不设置用于将汇流排彼此连接或用于将塑料套壳与汇流排连接的螺钉或螺纹连接。由此，可以有利地节省多个工作步骤，并且可以简化汇流排的制造。具体地，可以通过免除或避免在汇流排中引入螺纹孔来制造电流引导装置。因此，可以省去相应的螺钉和对应的螺母、垫圈等。因此不仅可以有利地节省制造成本，而且可以节省材料并因此节省重量。
在本发明的另一有利的实施形式中，通过激光焊接将汇流排彼此焊接在一起，其中，为此使用的激光束被引导或照射穿过相应的缺口。使用激光焊接在此是特别有利的，因为与例如传统的接触焊接装置相比，激光束明显要求较少的空间或区域，因此有利地可以使开放的缺口的尺寸最小化。由此获得塑料套壳的改善的电绝缘性或绝缘效果。由于激光束的最小空间需求和必要时使激光束偏转的可能性，可以有利地实现电流引导装置的特别复杂的造型，而其它焊接方法可能对于接近、即到达相应的连接区域需要更大的自由空间。出于相应的原因，使用激光焊接可以在相应的缺口具有相同直径的情况下还有利地提供塑料套壳的更大的厚度或材料厚度。
在本发明的另一有利的实施形式中，在定位汇流排时在汇流排中的两个汇流排之间布置分流器，然后该分流器也被塑料套壳包围。在此，为了从分流器获取测量信号，开放接触缺口以用于接触分流器。另选地，从分流器中突出或凸起的电接触元件仅部分地被塑料套壳包围，使得在制造电流引导装置之后，也就是说特别是在塑料套壳硬化之后，接触元件穿透塑料套壳。然后可以在该接触元件上获取测量信号。分流器可以在被塑料套壳包围之前，例如通过螺钉拧紧或焊接的方式与汇流排电连接。然而，这也可以在通过塑料套壳包围之后实现，为此，相应于为了将汇流排彼此连接而设置的缺口同样可以开放接触缺口或附加的缺口。所提出的后两种可能性具有不同的优点。因此，第一种可能性可以提供的优点是，可以在用塑料套壳包围之前检查分流器的功能，从而如果需要可以用特别少的花费进行更换。第二种可能性是，分流器在用塑料套壳包围之后才与汇流排固定连接，第二种可能性提供的优点是，由于通过塑料套壳导致汇流排与分流器相对彼此固定，因此在使分流器与汇流排焊接时不发生变形，由此可以实现特别高的配合精度和尺寸精度。
在本发明的另一有利的实施形式中，将保险装置焊接在汇流排中的至少一个汇流排上。可以在用塑料套壳包围汇流排之前或之后进行此操作。对于后者，则可以开放相应的缺口。
将此处提供的保险装置以及所述分流器集成到电流引导装置中，可以有利地进一步减少装配成本，这是因为当将电流引导装置布置或引入到较大的组件或装置中时，需要处理较少的单个构件或部件。此外，在装配过程期间以及装配过程之后特别有利地保护嵌入或集成到塑料套壳中的构件、例如分流器和/或保险装置不受损坏。另外，塑料套壳在保险装置触发或熔断时还可以保护周围的构件不受损坏。
在本发明的另一有利的实施方式中，在将汇流排彼此焊接在一起之后，相应的缺口被填充电绝缘材料。特别地，对此也可以使用用于塑料套壳的材料。换句话说，连接区域和相应的焊接连接部或焊接点被电绝缘材料覆盖或遮盖。有利地，由此获得汇流排的连续的电绝缘包套，并且进而获得改善的电绝缘性和改善的飞弧安全性。由此，可以进一步降低电流引导装置或汇流排为了电气安全性而要遵循的相对于周围构件的间距。通过为填充缺口和为塑料套壳使用相同的材料，可以在必要时在为了填充一个或多个缺口而引入的材料与已经存在的塑料套壳之间实现特别致密的、必要时无接缝的连接。由此，不仅可以进一步改善电气安全性，而且也可以有利地特别有效地保护汇流排，例如防止环境湿气。
本发明的另一方面是一种用于车辆电池的接线装置，该接线装置具有通过根据本发明的方法制造的电流引导装置。如开头所述，接线装置在技术上也称为电池接线盒(BJB)。接线装置可以例如包括用于连接或接通例如车辆电池的一个或多个电池单体或电池模块的一个或多个电接线端、一个或多个分电器、一个或多个接触器和/或类似部件等等。多个汇流排例如可以用于或被设置成、即被形成或布置成，用于将接触器与保险装置连接、将保险装置与分流器连接、将分流器与插头和/或类似部件等等连接。
相应地，电流引导装置可以具有一个或多个触点或连接点，汇流排中的至少一个汇流排可以从电流引导装置的外部与该一个或多个触点或连接点电接触，相应的汇流排因此在该一个或多个触点或连接点处未被塑料套壳完全覆盖或包裹。
在车辆电池的BJB中使用根据本发明的电流引导装置是特别有利的，这是因为在此根据至今的现有技术，特别是经常使用多个且分支的、即复杂成型和布置的汇流排。因此，本发明的优点在此可以是特别有效的。
本发明的另一方面是一种具有至少一个根据本发明的接线装置的机动车。因此，根据本发明的机动车可以特别是具有带有根据本发明的接线装置的车辆电池。
本发明还包括根据本发明的接线装置和根据本发明的机动车的改进方案，这些改进方案具有结合根据本发明的方法或通过根据本发明的方法制造的电流引导装置的改进方案所描述的特征，且反之亦然。为了避免不必要的冗余，这里不再对本发明的所有这些方面分别单独描述本发明的相应改进方案。
本发明还包括所描述的实施方式的特征组合。
附图说明
下面描述本发明的实施列。为此示出：
图1示出常规的具有螺纹连接的汇流排的示意性透视图；
图2示出示意性概略图，以用于示出电流引导装置的改善的制造和装配；
图3示意性示出用于制造电流引导装置的方法的示例性流程图；和
图4示出具有电池的机动车的示意性侧视图，该电池具有电流引导装置。
以下描述的实施例是本发明的优选实施方式。在实施例中，实施方式的所述各部分分别是本发明的可视为彼此独立的各个特征，这些特征也分别彼此独立地改进本发明。因此本公开还包括与实施方式的所示出的特征组合不同的特征组合。所述实施方式还可以通过本发明的其它已经描述的特征被加以补充。
在附图中相同的附图标记分别表示功能相同的元件。
具体实施方式
图1示出常规的汇流排1的示意性透视图，该汇流排在预装配的情况下被手动地彼此拧紧。显而易见，这必然导致可观的制造和材料成本。另外，可能出现各个汇流排1的相对彼此的取向的不准确或不一致。在图1所示的汇流排1的暴露的形式和布置中，相对于周围构件还必须遵守较大间距。为了解决这些问题和缺点，可以使用改进的制造方法，下面将对其进行说明。
图2示出示意性概略图，包括改进的电流引导装置2的示意性侧视图以及带有盖4的接线装置3的示意性、透视和局部分解图。在此，未按比例示出的电流引导装置2设置用于布置在接线装置3中。为此图3示例性地示出了用于制造电流引导装置2的方法的示意性流程图9。
在该方法的方法步骤S1中，各个汇流排1首先相对彼此定位在预定的位置中，例如定位在在此未示出的接纳部或保持装置中。
在本示例中，在方法步骤S2中，在汇流排1中的两个汇流排之间布置分流器5，并且该分流器此时可选地已经与相应的汇流排1连接，例如通过螺纹连接或焊接。同样地，其它的部件、例如一个或多个保险装置等可以布置在汇流排1上或与汇流排1连接。
在方法步骤S3中，将包括彼此相对定位的汇流排1和分流器5以及可能的其它部件的组件用电绝缘塑料套壳6注塑包覆。在此，在相应的连接部位处、即在相应的连接区域中开放缺口7，在该连接区域中汇流排1中的相应两个汇流排或汇流排1中的一个与另一部件，例如汇流排1中的一个与分流器5相互接触或彼此搭叠地布置。因此，这些缺口7是塑料套壳6中的开口、孔或穿透部，该缺口实现了从塑料套壳6的外部进入或接近连接部位或连接区域。
在塑料套壳6硬化之后，将汇流排1和部件相对彼此固定在其预定的相对位置中。在方法步骤S4中，然后在连接区域中将汇流排1彼此连接以及——如果尚未在方法步骤S2中进行——将部件与汇流排1连接。为此目的，在当前情况下，激光焊接装置的激光束被对准或穿过相应的缺口7，以便确定相应的焊接点8。
在方法步骤S5中，先前开放的缺口7被填充，即被电绝缘材料填充，以在连接区域中实现汇流排1相对于如此制造的电流引导装置2的环境的连续的电绝缘。
在此可以看出，在电流引导装置2的端部处汇流排1中的相应一个可以从塑料套壳6中突出。汇流排1的相应的突出区域可以用作电接触部、接线端或连接区域，通过该突出区域可以将电流引导装置2与其它的电部件电连接。这种其它的部件可以是例如车辆电池的电池模块、接线装置3中的接触器和/或类似物。为此，在方法步骤S6中，将电流引导装置人工地或借助于机器人自动地插入接线装置3中。这是特别简单和可靠的，并且可能具有很高的重复精度和装配精度，这是因为通过塑料套壳6和焊接连接将电流引导装置2的所有组件位置固定地相对于彼此固定，因此电流引导装置2形成不可动的整体式组件。
图4示出具有动力电池11的电动车辆10的示意性侧视图，为该动力电池设置有接线装置3。在接线装置3被完全装配并借助与盖4封闭之后，在另一、至少部分自动化或可至少部分自动化的组装步骤中，接线装置3可以插入动力电池11中，即插入动力电池的电池壳体中，动力电池11可以布置在电动车辆10中。
总体而言，所描述的示例示出了，如何能够通过本发明实现汇流排组件的自动化的、简化的和节省空间的制造和装配。

Claims (11)

1.一种用于制造电流引导装置(2)的方法(9)，其中，
-通过将多个汇流排(1)布置在保持设备中或插入保持设备中，使这些汇流排相对彼此定位在预定的位置中，
-用电绝缘的塑料套壳(6)将被定位的汇流排(1)注塑包覆，其中，在汇流排(1)中的至少两个汇流排分别相互接触的相应的连接区域中开放塑料套壳(6)的缺口(7)，
-在缺口(7)的相应的区域中将汇流排(1)彼此焊接在一起，
其中，保持设备能够重复使用多次。
2.根据权利要求1所述的方法(9)，其特征在于，为塑料套壳(6)使用导热的塑料。
3.根据权利要求2所述的方法(9)，其特征在于，所述导热的塑料具有至少为1W/(m·K)的导热系数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(9)，其特征在于，将汇流排(1)无螺纹地彼此连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(9)，其特征在于，借助于激光焊接将汇流排(1)彼此焊接在一起，其中，为此使用的激光束穿过相应的缺口(7)射入。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(9)，其特征在于，在定位汇流排(1)时在汇流排(1)中的两个汇流排之间布置分流器(5)，随后同样用塑料套壳(6)将该分流器包围，其中，为了从分流器(5)获取测量信号，开放接触缺口(7)以用于接触分流器(5)，或仅部分地用塑料套壳(6)包围从分流器(5)中突出的电接触元件，从而电接触元件在制造电流引导装置(2)之后穿透塑料套壳。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(9)，其特征在于，将保险装置焊接在汇流排(1)中的至少一个汇流排上。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(9)，其特征在于，在将汇流排(1)彼此焊接在一起之后，用电绝缘材料填充相应的缺口(7)。
9.根据权利要求8所述的方法(9)，其特征在于，用塑料套壳(6)所使用的材料填充相应的缺口(7)。
10.一种用于车辆电池(11)的接线装置(3)，该接线装置具有按照根据权利要求1至9中任一项所述的方法(9)制造的电流引导装置(2)。
11.一种机动车，其具有至少一个根据权利要求10所述的接线装置(3)。
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