CN111566845B - 用于蓄能模块的电池接触装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于蓄能模块的电池接触装置，该蓄能模块包括至少一个蓄能电池，其中，每个存储电池具有至少两个连接端子，其中，电池接触装置包括可设置在蓄能模块上的支架板、由该支架板支承的具有多条信号线路的电缆束和多个插入到支架板中或集成到支架板中的电池连接器，该电池连接器设计用于连接存储电池的连接端子和电缆束的信号线路，其中，还设置有连接元件，该连接元件具有能够与信号线路连接的第一端部和能够与电池连接器连接的第二端部，其中，支架板和/或电池连接器具有至少一个空间取向元件，该空间取向元件确定连接元件与电池连接器和/或支架板之间的空间取向，以及本发明涉及一种用于将蓄能模块与这种电池接触装置接触的方法。

Description

用于蓄能模块的电池接触装置
技术领域
本发明涉及一种用于蓄能模块的电池接触装置，该蓄能模块包括至少一个蓄能电池，其中，每个存储电池具有至少两个连接端子，并且电池接触装置具有可设置在蓄能模块上的支架板、由该支架板支承的具有多条信号线路的电缆束和多个插入到支架板中或集成到支架板中的电池连接器，该电池连接器设计用于连接存储电池的连接端子和电缆束的信号线路。
背景技术
在电动车辆或混合动力车辆中优选使用由单个电池单体、例如锂离子电池组成的能量模块。然而，锂离子电池不是本质安全的并且因此必须监测每个单独的电池的电压及其温度。对温度传感器的这种监控或电连接借助电缆束实现，为了简单装配将电缆束固定在支架板上，该支架板又设置在蓄能模块上。此外，在支架板中集成有或在支架板上设置有电池连接器，该电池连接器应一方面能够实现与蓄能电池的连接端子连接并且另一方面能够实现与信号线路连接。例如在DE102011087040中描述了这种电池连接装置。
然而在所述现有技术中不利的是，一方面必须手动提供在信号线路与电池连接器之间的连接，并且另一方面需要防腐蚀的措施，以便将由铜制成的信号线路与由铝制成的电池连接器连接。为此，在铜信号线路借助超声波焊接被安装在电池连接器上之后，通常在信号线路与电池连接器之间的连接部位上施加有防腐蚀防护。如果实现信号线路与电池连接器之间不腐蚀的连接，则通常支架板在电池连接器上与待接触的连接端子借助熔焊连接。防腐蚀漆的施加也可能需要人的手动介入，使得制造过程是昂贵的并且容易出错的。但即使防腐蚀漆被自动施加，制造过程也仍然是昂贵的，因为尤其是必须使用大量的防腐蚀漆来补偿制造公差。此外，自动的方法造成高废品率的风险，因为由于在自动施加时差的位置公差经常只能实现不完全覆盖连接部位。
发明内容
因此，本发明的任务是，实现将信号线路简化地连接到电池连接器上。
下面描述一种用于蓄能模块的电池接触装置，所述蓄能模块包括至少一个蓄能电池，所述蓄能电池具有至少两个连接端子。此外，电池接触装置具有可设置在蓄能模块上的支架板、由该支架板支承的具有多个信号线路的电缆束和多个插入到支架板中的或集成到支架板中的电池连接器，该电池连接器设计用于连接存储电池的连接端子和电缆束的信号线路。
为了实现将信号线路最佳地连接到电池连接器上，还设置有连接元件，该连接元件具有可与信号线路连接的第一端部和可与电池连接器连接的第二端部，其中，支架板和/或电池连接器还具有至少一个空间取向元件，该空间取向元件确定连接元件与电池连接器和/或支架板之间的空间取向，从而连接元件的第二端部与电池连接器的焊接能够以自动的过程进行，其中，所述空间取向元件是构造在支架板上的扣合连接件，该扣合连接件与连接元件配合作用并且将连接元件以预定的空间取向固定在支架板和/或电池连接器上。通过附加的连接元件和取向元件可以实现在信号线路与电池连接器之间的快速、简单和位置精确的布置结构，从而可以实现自动的固定方法。这又减少了易出错性并且是成本低廉的。
在此，如一种优选的实施例所示，空间取向元件可以构造成从电池连接器伸出的区段，该区段可以与连接元件的第二端部连接。因此，例如连接元件的第二端部可以这样设计，使得该第二端部被推到或插到电池连接器的伸出的区段上。这允许信号线路与电池连接器之间的非常快速且简单的空间取向。
替代地或附加地，空间取向元件可以是构造在支架板上的固定元件，例如与连接元件配合作用的扣合连接件或固定销，并且该固定元件将连接元件以预先确定的空间取向固定在支架板和/或电池连接器上。
此外，根据另一种有利的实施例，连接元件的第一端部由第一材料、尤其是铜制成，并且连接元件的第二端部由第二材料、尤其是铝制成。在连接元件中的所述两种材料之间的过渡在此例如可以通过辊压包层制成，从而不必施加附加的防腐蚀保护。通过连接元件自身中的两种材料之间的无缝过渡可以在所述两种材料之间提供无腐蚀的过渡。因此，连接元件本身优选在其第二端部上借助熔焊焊接到电池连接器上，而例如可以通过压接来实现第一元件与信号线路的连接。由此提供了信号线路与电池连接器之间的特别简单且无腐蚀的连接可能性。
除了上述的焊接和/或压接之外，当然也可以实现连接元件的第二端部与电池连接器或者连接元件的第一端部与信号线路之间的其它连接可能性。在此，可以使用形锁合的和/或力锁合的和/或材料锁合的连接的合适的连接过程。
根据另一种实施例，连接元件还具有壳体状的容纳元件，该容纳元件设计用于容纳温度传感器。在此，温度传感器与壳体状的元件之间的连接也可以尤其是力锁合地或材料锁合地实现。
因此，例如可以将温度传感器粘接到壳体状的容纳元件中。为此，在壳体状的容纳元件上还可以设置有开口，通过该开口建立用于在温度传感器与容纳元件之间的材料连接的粘合剂、尤其是粘结剂。替代地，壳体状的容纳元件也可以这样注明尺寸，使得可以在摩擦锁合的情况下将温度传感器固定在其中。在此，壳体状的容纳元件设置在连接元件的第一端部上，或者由连接元件的第一端部构成。
摩擦锁合的连接尤其是有利的，因为这样可以在没有位于其间的粘结材料的情况下将热量输入到温度传感器中，由此温度测量更精确并且更快速。
本发明的另一方面涉及一种用于接触蓄能模块中的蓄能电池的连接端子的方法。在此，该方法优选包括如上所述的预装配电池接触装置的步骤，其中，电池接触装置具有支架板、与该支架板连接的带有多个信号线路的电缆束和至少一个电池连接器，该电池连接器适用于接触蓄能电池的连接端子并且将其集成到支架板中或设置在支架板上。
然后在第二步骤中，将这样预装配的电池接触装置设置在蓄能模块上并且随后将电池连接器与连接端子焊接并且连接元件与电池连接器焊接。
由此可以实现用于连接各个电池存储器的特别快速的方法，因为一方面取消了附加的焊接过程并且不必施加附加的防腐蚀保护。这导致更低的成本和更短的处理时间。
此外，预装配支架板的步骤可以包括可选的步骤：将电池连接器定位在支架板上/定位在支架板处，将连接元件设置在电缆束上和/或设置在支架板上，并且将电缆束的信号线路与连接元件连接，和/或将电池连接器与安装在电缆束上的连接元件连接。
针对所提出的装置描述的实施形式和特征相应地适用于所提出的方法。
本发明的其它可能的执行方案也包括之前或接下来关于实施例所描述的特征或实施方式的未明确提到的组合。在此，本领域技术人员也可以添加单个方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充。
在说明书和附图中给出了其它优点和有利的实施形式。在此，尤其是在说明书中以及在附图中给出的特征组合仅是示例性的，从而这些特征也可以单独地存在或以其它方式组合地存在。
附图说明
下面应借助在附图中示出的各实施例详细描述本发明。在此，实施例和在实施例中示出的组合仅是示例性的并且不应当确定本发明的保护范围。
其中：
图1示出根据第一种实施例具有设置在其上的电池接触装置的蓄能模块的示意性透视图；
图2a、2b示出在图1中所示的蓄能模块的细节的示意性透视图；
图3a、3b示出在图1中所示的蓄能模块的其它细节的示意性透视图；
图4a至4c示出一种替代的固定可能性的示意性透视图；以及
图5a至5g示出在图1中所示的蓄能模块的制造过程的示意图。
具体实施方式
下面相同的或功能作用相同的元件用相同的附图标记表示。
图1示出蓄能模块1，该蓄能模块具有多个分别具有两个连接端子4(在图2至图5中更精确地示出)的蓄能电池2。此外图1示出，在蓄能模块1上设置有电池接触装置10，该电池接触装置具有支架板12、由该支架板12支承的带有多个信号线路16的电缆束14和多个插入到支架板12中的或集成到支架板12中的电池连接器20。电池连接器20设计用于使每个存储电池2的连接端子4与电缆束14的信号线路16相互连接。所述信号线路16一方面设计用于监视每个能量电池2的电压并且在特定位置处提供与温度传感器18的连接，该温度传感器测量存储电池的温度。因此，在图1中信号线路16-1负责电压监控，而信号线路16-2传递温度值。
下面在电压监控方面、尤其是在图2a和2b中以及在图3a和3b中在温度传感器方面详细阐述不同的连接可能性。在图4a至4c中示出另一种连接可能性，该连接可能性不仅对于信号线路而且对于温度传感器都是可能的。
图2a示出图1中的蓄能模块1的细节的空间侧视图，并且图2b示出蓄能模块1的细节的空间俯视图。
在两个图2a和2b中，借助信号线路16-1能够实现对能量电池2的电压监控。如由图2a和2b可得出，在蓄能电池2的连接端子4上在支架板12上设置有电池连接器20，该电池连接器在所示的实施例中借助与支架板12一体构成的钩元件22固定。如由图2a可得出，电池连接器20接触蓄能电池2的连接端子4。此外由图2a和2b可得出，为了信号线路16-1与电池连接器20之间的连接还设置有连接元件24，该连接元件具有第一端部26和第二端部28，其中，第一端部26设计用于与信号线路16-1连接，而第二端部28设计用于与电池连接器20连接。在图2中所示的实施例中，第一端部26配备有压接元件30，该压接元件能够实现将连接元件24与信号线路16-1压接。
连接元件24的第二端部28通常材料锁合地、例如通过焊接与电池连接器20连接。为了在组装支架板12时不必手动地实施焊接，而是能够使焊接过程自动进行，连接元件24在支架板12上固定的空间取向是必要的。为此目的，在支架板12上还构造有取向元件32，该取向元件在所示的实施例中构造成卡锁钩或卡扣钩34，该卡锁钩或卡扣钩能够实现连接元件24在支架板12和电池连接器20上在空间方面固定的取向。通过取向元件32可以实现连接元件24空间上的布置结构，从而连接元件24的第二端部28与电池连接器20的焊接可以以自动的过程进行。
以相同的方式也可以将温度传感器18安装在电池连接器20上，如尤其是由图3a和3b可以得出的那样。在这里，连接元件24又通过构造成卡锁鼻34的取向元件32固定在其在电池连接器20上的空间位置中。第二端部28类似于在图3中描述的实施例构造用于与电池连接器20连接，而适合于与温度传感器18连接的连接元件24在第一端部26上还具有壳体状的容纳元件36，温度传感器18容纳在该容纳元件的内部空间38中。在此，例如可以通过窄的公差以及由此在壳体状的容纳元件36与温度传感器18之间构成的摩擦锁合来提供温度传感器18在壳体状的容纳元件36的内部空间中的可靠连接，但也可以将温度传感器18粘接到壳体状的容纳元件36中。为此，如尤其是图3b的实施例所示，在壳体状的容纳元件36中可以设置有长孔40，通过该长孔能够将粘合剂、尤其是胶粘剂引入到壳体的内部空间38中。因为在这种情况下连接元件24的空间取向也通过取向元件32确定，所以在此也可以以自动的方法实现连接元件24与电池连接器20之间的连接过程。
代替在支架板12上设置卡锁鼻34作为取向元件32，也可以通过将连接元件24插到电池连接器20上实现如图4a至4c所示的空间取向。在此，图4a示出空间的俯视图，图4b示出从下方看的空间视图，并且图4c示出电池连接器20连同安装在其上的连接元件24的空间侧视图。如图所示，电池连接器20具有伸出的区段42，该区段能够与连接元件24的第二端部28连接。为此，尤其是连接元件24的第二端部28弯曲成弹簧接片44、46，这些弹簧接片如尤其是由图4b和4c得出的那样弹性地包围电池连接器的伸出部42。由此，同样可以实现连接元件24与电池连接器20在空间上的预固定，以便在接下来的、例如在材料方面的连接步骤中将连接元件24牢固地与电池连接器20固定。
如此外尤其是在图4a和2b中示意性示出的那样，连接元件24构造成混合板，其中，第一端部26的材料与信号线路16的材料相匹配，即尤其是由铜构成，而第二端部28的材料与电池连接器20的材料相匹配，即尤其是由铝或铝合金制成。这种混合板通常通过辊压包层制造并且在材料之间、在这种情况下为在铜和铝之间提供无间隙的过渡。由此，通过连接元件24直接引入防腐蚀保护，从而可以省去附加的防腐蚀漆，该防腐蚀漆防止液体或湿气进入到铜信号线路16与铝电池连接器20之间的连接部位中。
在具有分图5a至5g的图5中示意性地示出用于将蓄能模块与电缆束连接的制造方法。
在此，在第一步骤(参见图5a至图5d)中组装电池接触装置10，然后将组装好的电池接触装置10固定在蓄能模块1上(参见图5e至图5g)。在此，电池接触装置10的组装包括将电池连接器20设置在支架板12上的第一步骤(图5a、5b)。然后将信号线路16的端部处的电缆束14与连接单元24的第一端部26压接(图5c)。随后将这样预装配的电缆束14在空间上设置在电池连接器20上，在这里所示的实施例中通过将连接元件24插到电池连接器20上的伸出部42上(图5d)。
然后将这样预装配的电池接触装置10放置到蓄能模块1上(图5e)并且随后在自动的方法中一方面通过借助焊接装置50的焊接提供电池连接器20与连接端子4之间的连接(图5f)，另一方面通过借助焊接装置50的焊接提供连接元件20在电池连接器20上的空间固定(图5g)。在此，尤其是可以使用相同的焊接方法。
因为连接元件24在电池连接器20上的空间位置通过取向元件32明确地确定，所以也可以为电池连接器20与连接元件24之间的连接使用自动的过程。
由此，能够省去在现有技术中信号线路16和电池连接器20所需的附加的焊接或装配过程，此外，所述焊接或装配过程通常必须手动地进行。同样不再需要将防腐蚀保护施加到焊接部位上，因为通过使用混合板为设计连接元件24提供了集成的防腐蚀保护。因此，总体上可以提供一种成本低廉的并且简单装配的电池接触装置10。
附图标记
1 蓄能模块
2 蓄能电池
4 连接端子
10 电池接触装置
12 支架板
14 电缆束
16 信号线路
18 温度传感器
20 电池连接器
22 固定元件
24 连接元件
26 连接元件的第一端部
28 连接元件的第二端部
30 压接元件
32 取向元件
34 卡锁钩
36 壳体状的容纳元件
38 内部空间
40 长孔
42 伸出部
44、46 弹簧鼻
50 焊接装置

Claims (9)

1.用于蓄能模块(1)的电池接触装置(10)，该蓄能模块包括至少一个蓄能电池(2)，其中，每个蓄能电池(2)具有至少两个连接端子(4)，其中，电池接触装置(10)包括能设置在蓄能模块(1)上的支架板(12)、由该支架板(12)支承的具有多条信号线路(16)的电缆束(14)和多个插入到支架板(12)中或集成到支架板(12)中的电池连接器(20)，这些电池连接器设计用于连接存储电池(2)的连接端子(4)和电缆束(14)的信号线路(16)，
其特征在于，还设置有连接元件(24)，该连接元件具有能够与信号线路(16)连接的第一端部(26)和能够与电池连接器(20)连接的第二端部(28)，其中，支架板(12)和/或电池连接器(20)具有至少一个空间取向元件(32)，该空间取向元件确定连接元件(24)与电池连接器(20)和/或支架板(12)之间的空间取向，从而连接元件(24)的第二端部(28)与电池连接器(20)的焊接能够以自动的过程进行，
其中，所述空间取向元件(32)是构造在支架板(12)上的扣合连接件(34)，该扣合连接件与连接元件(24)配合作用并且将连接元件(24)以预定的空间取向固定在支架板(12)和/或电池连接器(20)上，
连接元件(24)还具有壳体状的容纳元件(36)，在该容纳元件中能够容纳温度传感器(18)，
其中，连接元件(24)的第一端部(26)由第一材料制成，并且连接元件(24)的第二端部(28)由第二材料制成，所述第一材料与所述第二材料不同，
在连接元件中的第一材料与第二材料之间的过渡能够通过辊压包层制成。
2.根据权利要求1所述的电池接触装置(10)，其中，所述第一材料是铜，而所述第二材料是铝。
3.根据权利要求1或2所述的电池接触装置(10)，其中，在连接元件(24)与电池连接器(20)和/或信号线路(16)之间的连接是形锁合的和/或力锁合的和/或材料锁合的。
4.用于使蓄能模块(1)的一个或多个蓄能电池(2)分别与电缆束(14)的信号线路(16)接触的方法，其具有以下步骤：
预装配根据权利要求1至3中任一项所述的电池接触装置(10)；
将预装配的电池接触装置(10)设置在蓄能模块(1)上；和
将电池接触装置(10)的电池连接器(20)与蓄能电池(2)的连接端子(4)焊接并且将连接元件(24)与电池连接器(20)焊接。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，预装配电池接触装置(10)的步骤包括以下步骤：
将连接元件(24)的第一端部(26)固定在电缆束(14)的信号线路(16)上；
借助空间取向元件(32)将连接元件(24)在空间方面预固定在电池连接器(20)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，预装配电池接触装置(10)的步骤包括以下步骤：将连接元件(24)的第一端部(26)压接在电缆束(14)的信号线路(16)上。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，预装配电池接触装置(10)的步骤包括以下步骤：借助空间取向元件(32)通过扣合将连接元件(24)在空间方面预固定在电池连接器(20)上。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其中，预装配电池接触装置(10)的步骤包括以下步骤：
借助空间取向元件(32)将带有壳体状的容纳元件(36)的连接元件(24)在空间方面预固定在电池连接器(20)上；
将温度传感器(18)引入到连接元件(24)的壳体状的容纳元件(36)中并且借助摩擦锁合或材料锁合固定该温度传感器(18)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，预装配电池接触装置(10)的步骤包括以下步骤：借助空间取向元件(32)通过扣合将带有壳体状的容纳元件(36)的连接元件(24)在空间方面预固定在电池连接器(20)上。
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