CN112335115B - 可插拔模块连接器和用于导电连接至少两个电池模块的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将至少两个电池模块(12、14)导电连接的可插拔模块连接器(10)，其包括：用于将所述电池模块(12、14)的相应的电极(16、18)导电连接的柔性电流轨(20)，其中所述电流轨(20)实现了相对于所述电极(16、18)的沿所述模块连接器(10)的横向方向(y)的公差补偿；两个保持夹(24)，所述保持夹用于包围所述电流轨(20)和所述电池模块(12、14)的一个相应的电极(16、18)，其中所述保持夹(24)实现了相对于所述电极(16、18)的沿所述模块连接器(10)的纵向方向(x)和高度方向(z)的公差补偿；绝缘壳体(26)，在所述绝缘壳体内能够接收插到所述电流轨(20)上的所述保持夹(24)。此外本发明还涉及用于通过所述可插拔模块连接器(10)将至少两个电池模块(12、14)导电连接的方法。

Description

可插拔模块连接器和用于导电连接至少两个电池模块的方法
技术领域
本发明涉及一种可插拔模块连接器和用于导电连接至少两个电池模块的方法。本发明此外还涉及一种用于导电连接至少两个电池模块的连接系统，所述连接系统包括此可插拔模块连接器以及用于电池模块的相应的电极的至少两个防触摸罩盖。
背景技术
特别是在用于机动车辆的高压存储器中，经常将多个电池单元组合并且接线为单独的电池模块。此类电池模块又必须相互导电连接，即相互接触。为此通常使用电流轨，借助该电流轨，相应的电池模块彼此通过螺栓连接相互接触并且连接。然而，此类过程需要相对较长的安装时间。此外，由于制造导致的公差，还要求在连接此类电池模块时能够确保公差补偿。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解决方案，通过所述解决方案一方面可以特别简单地将电池模块相互导电连接，而另一方面可以在连接电池模块时确保公差补偿。
此技术问题通过具有独立权利要求的特征的可插拔模块连接器以及用于将至少两个电池模块导电连接的方法来实现。从属权利要求提供了本发明的带有合适的并且非显而易见的改进方案的有利的构造。
根据本发明的用于将至少两个电池模块导电连接的可插拔模块连接器包括用于将电池模块的相应的电极导电连接的柔性电流轨，其中，电流轨实现了相对于电极的沿模块连接器的横向方向的公差补偿。此外，可插拔模块连接器包括两个保持夹，以用于包围电流轨以及电池模块的相应的电极的一个，其中，保持夹实现了相对于电极的沿模块连接器的纵向方向和高度方向的公差补偿。此外，可插拔模块连接器包括绝缘壳体，在绝缘壳体内可容纳插接到电流轨上的保持夹。
例如，柔性电流轨可以由铜制成，但是也可以由导电性能良好的其他材料制成。通过将电流轨设计为柔性的，特别是沿模块连接器的横向方向柔性的，可以由电流轨本身实现相对于相互连接的电池模块的电极的沿可插拔模块连接器的横向方向的公差补偿。在将两个电池模块导电连接时，由于制造公差，待相互连接的相应电极沿模块连接器的横向方向略微布置得不同。在这方面，可以通过柔性电流轨以特别简单的方式进行公差补偿。
两个保持夹例如可以被设计为U形，使其可以特别简单地插在电流轨上方并且在插上模块连接器时也插到电池模块的电极上。在将至少两个电池模块导电连接时，保持夹的造型可沿可插拔模块连接器的高度方向和纵向方向补偿公差。因此，可以通过此可插拔模块连接器特别简单地连接例如高度不同的或沿纵向方向不同地相互远离布置的电极，因为通过两个保持夹提供了沿纵向方向和高度方向的公差补偿。
另外，绝缘壳体也可以接收柔性电流轨的沿可插拔模块连接器的横向方向的运动或移动。绝缘壳体例如可以是注塑件，所述注塑件可以以特别低成本的方式大批量制造。保持夹本身优选地具有弹性作用，使得相应的电池模块的电流轨和电极可以可靠地被接收并且固定在保持夹之间。
可以在柔性电流轨和电极之间进行全面接触。取决于电极沿纵向方向的间距，在此电极可以在相对于纵向方向的不同的位置靠放在柔性的电流轨上，由此实现了沿可插拔的模块连接器的纵向上的公差补偿。优选地被设计为保持弹簧的保持夹可以根据电极的相对定位以彼此沿高度方向距离不同的方式进行插接，以用于沿可插拔模块连接器的高度方向的公差补偿。柔性电流轨和电池模块的相应的电极在此通过用作保持弹簧的保持夹以整个面相互压紧。
因为可插拔模块连接器仅须简单地插到电池模块的电极上，所以使用柔性的并且可插拔的模块连接器可以显著缩短将至少两个电池模块导电连接时的安装时间。另外，通过可插拔模块连接器，可补偿电池模块的用作模块连接部的电极处的沿各个空间方向的几毫米的公差。借助于此可插拔的模块连接器，例如可在特别短的时间内将大量的电池模块相互导电连接，并且可以参照相应的电池模块的待连接的电极的相应的相对位置沿所有三个空间方向补偿公差。可插拔模块连接器不仅实现了更容易的电池安装，而且实现了电池制造商的获利的提高。
本发明的一种有利的实施方案规定，绝缘壳体具有至少一个用于引入工具的开口，通过所述工具可扩展保持夹。因此，可以以简单的方式例如通过机器人将可插拔模块连接器以几乎不不存在力的方式即不施力地插到相互待连接的电池模块的相应的电极上。所述工具可以通过绝缘壳体内的开口被引入，以扩展相应的保持夹。在模块连接器插到待相互接触的电池模块的电极上时，由此可以确保没有力或几乎没有力作用到所述电极上。
本发明的另一有利的实施方案规定，柔性电流轨包括多个相互堆叠的金属板。例如，柔性电流轨可以由厚度为0.2毫米的多个相互堆叠的铜板或铜箔制成。由于柔性电流轨由多个相互堆叠的板组成，单独的板可以相互滑动，使得电流轨能够沿模块连接器的横向方向特别容易弯曲或变形，因此在沿模块连接器的横向方向进行公差补偿时，相对小的力作用到电池模块的相应的电极上。
根据本发明的另一有利的实施方案规定，金属板在电流轨的相应的纵向端部上被压焊并且由此形成实心的连接区域。在柔性电流轨与电池模块的相应的电极之间进行接触的位置处因此存在实心的连接区域。由此导致特别是在相应的电阻和载流横截面方面的特别良好的导电能力。
在本发明的另一有利的实施方案中规定，绝缘壳体具有至少一个用于与电流轨形成卡锁连接的卡锁元件。由此，可以简单而可靠地将电流轨以防丢失的方式布置和预安装在绝缘壳体内。
本发明的另一有利的实施方案规定，绝缘壳体至少分别具有一个卡锁元件以用于与相应的保持夹形成卡锁连接。以此，可以以简单可靠的方式将相应的保持夹预安装并且固定在绝缘壳体内。
用于将至少两个电池模块导电连接的根据本发明的连接系统包括根据本发明的可插拔模块连接器或所述可插拔模块连接器的有利的实施方案，以及用于电池模块的相应的电极的至少两个防触摸罩盖。在通过可插拔模块连接器将电池模块安装或导电连接时，防触摸罩盖可以露出电池模块的相应的电极。在电池模块被导电连接或安装之前，防触摸罩盖可以保护电池模块的电极，这通过由防触摸罩盖包围电池模块的相应的电极来实现。
连接系统的另一有利的实施方案规定，防触摸罩盖在电池模块上布置为可在将电极露出的释放位置和包围电极的保护位置之间运动。由此，在需要时防触摸罩盖可以容易地运动到释放位置，使得可以通过可插拔模块连接器以简单的方式将电极相互导电连接。只要电池模块还没有通过可插拔模块连接器被相互导电连接，则接触保护盖可以布置在其包围相应的电极的保护位置中。
根据连接系统的另一有利的实施方案规定，防触摸罩盖分别具有至少一个弹簧元件，通过所述弹簧元件，防触摸罩盖在电池模块的壳体部分上卡锁在其保护位置中。因此可以可靠地确保防触摸罩盖在没有力作用到弹簧元件上时不能从其保护位置移开。
在连接系统的另一有利的实施方案中规定，可插拔模块连接器的绝缘壳体对于每个防触摸罩盖具有一个随动件，在模块连接器在插到电极上之后又被逆着插接方向从电极拉下时，通过所述随动件，相应的防触摸罩盖可从释放位置运动到保护位置。由此可以自动确保只要模块连接器一从电极被移除，则电极马上被防触摸罩盖包围。防触摸罩盖可以例如由聚酰胺制成并且通过所述弹簧元件保持在其对应于保护位置的上端位置中。在将模块连接器推上或插上时，通过克服弹簧元件的相应的弹力将防触摸罩盖向下压。在对应于释放位置的下端位置中，在模块连接器被移除时，绝缘外壳的随动件可以将防触摸罩盖又向上拉到或运动到其保护位置。优选地，在绝缘壳体上还为每个随动件设有相应的的解锁装置，使得在将模块连接器从电极上移除之后，可以特别容易地又将模块连接器从防触摸罩盖上松开。
在根据本发明的用于以根据本发明的可插拔模块连接器或可插拔模块连接器的有利的实施方案将至少两个电池模块导电连接的方法中，首先通过如下方式预安装模块连接器：将模块连接器的插到模块连接器的电流轨上的保持夹布置在模块连接器的绝缘壳体内，然后将用于导电连接电池模块的预安装的模块连接器插接到电池模块的相应的电极上。可插拔模块连接器和/或连接系统的有利构造应被认为是根据本发明的方法的有利构造，其中可插拔模块连接器和/或连接系统具有用于执行方法步骤的装置。
本发明的其他优点、特征和细节根据以下优选的实施例的说明并且根据附图得出。说明书中上面提到的特征和特征组合以及下面的附图描述和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅可以在分别给出的组合中使用，而且可以在其他组合中使用或单独使用，而不离开本发明的范围。
附图说明
在附图中：
图1示出用于将两个电池模块导电连接的可插拔模块连接器的立体图，其中可插拔模块连接器在分解透视图示中示出；
图2示出在电池模块的相应的电极已通过可插拔模块连接器相互连接之后的两个电池模块的立体图，其中未图示可插拔模块连接器的绝缘壳体；
图3示出相互连接的电池模块的另一立体图，其中图示出可插拔模块连接器的绝缘壳体；
图4示出从斜下方观察的预安装的可插拔模块连接器的立体图；
图5示出两个尚未相互导电连接的电池模块的立体图，其中电池模块的相应的不可识别的电极被防触摸罩盖包围；
图6示出防触摸罩盖中的一个的立体图，而此防触摸罩盖包围电池模块的电极中的一个；
图7示出防触摸罩盖的一个的立体后视图，其中此防触摸罩盖卡锁在电池模块的一个的壳体部分上；和
图8示出防触摸罩盖的一个的另一立体后视图，而此防触摸罩盖通过在可插拔模块连接器的绝缘壳体上形成的随动件被拉到上端位置中。
在图中，相同或功能相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1的分解图示中示出了用于将两个电池模块12、14导电连接的可插拔模块连接器10。例如，电池模块12、14可以是用于电驱动的机动车辆的高压电池或高压存储器的电池模块。在电池模块12、14内，多个在此未详细图示的电池单元被组合并且相互接线。
在高压存储器或高压电池安装期间，必须将各个电池模块12、14再次相互导电连接或接线。通过可插拔模块连接器10，可以以特别节省时间和简单的方式将电池模块12、14的相应的电极16、18相互导电连接。为此，仅需要将可插拔模块连接器10插到电极16、18上。例如，由于制造公差，电极16、18可能不总是布置在彼此相同的相对位置上。因此，将可插拔模块连接器10设计为可以沿可插拔模块连接器10的所有三个空间方向上实现公差补偿，即可以沿纵向方向x、横向方向y和垂向方向z实现公差补偿。
可插拔模块连接器10包括用于将电池模块12、14的电极16、18导电连接的柔性电流轨20。电流轨20可以实现沿模块连接器10的横向方向y的相对于电极16、18的公差补偿。柔性电流轨20例如可以由多个在此未详细图示的相互堆叠的铜板或铜箔制成。单独的铜板或铜箔可以具有例如0.2毫米的厚度。例如，此处可以通过压力焊接将用作连接端的相应的纵向端部22转换成实心的连接件。换言之，可以在相应的纵向端部22的区域内将相互堆叠的单独的板或箔压焊，因此形成实心的连接区域。
可插拔模块连接器10此外包括两个保持夹24，在此处所示的情况中保持夹24被设计为U形。保持夹24用于包围电流轨20和电池模块12、14的相应的电极16、18的一个。保持夹24实现了可插拔模块连接器10相对于电极16、18的沿模块连接器10的纵向方向x和高度方向z的公差补偿。用作保持弹簧的保持夹24可以例如由弹簧钢制成，使得保持夹24可以沿横向方向y将足够高的压紧力施加到电流轨20和电极16、18上。通过用作保持弹簧的保持夹24将柔性电流轨20和电极16、18以整个面相互压紧。
可插拔模块连接器10此外包括绝缘壳体26，绝缘壳体26可容纳插接到电流轨20上的保持夹24。比如，绝缘壳体26可以是注塑件，因此其可以以特别节省成本的方式大批量生产。绝缘壳体26包括用于引入在此未图示出的工具的相应的开口，保持夹24可以通过所述工具被扩展。
为将两个电池模块12、14导电连接，首先预安装在分解透视图示中示出的可插拔模块连接器10。为此，将保持夹24和电流轨20布置在绝缘壳体26内。例如，可以首先将保持夹24布置在绝缘壳体26中，然后将电流轨20推入到保持夹24内。替代地，例如也可以首先将保持夹24推到电流轨20上，然后将此组件布置在绝缘壳体26内。
然后将预安装的模块连接器10插到相应的电极16、18上以用于将电池模块12、14导电连接。在插接之前，可以将所述工具通过开口28引入，以使两个保持夹24扩展。由此，电极16、18可以或多或少地以不施力的方式或至少在没有增加施力的情况下被推入到保持夹24内，并由此抵接电流轨20。
在图2中示出了处于相互连接的状态的两个电池模块12、14。对于插拔模块连接器10，本图示省略了绝缘壳体26。在由纵向方向x和高度方向z所张成的平面内，电流轨20与在此未详细示出的电池模块12、14的电极16、18之间存在整面的接触。电流轨20在此可以在相对于电极16、18沿纵向方向x滑动，使得在插上可插拔模块连接器10时沿纵向方向x完成公差补偿。
电流轨20和电极16、18(此处不可见)被用作保持弹簧的保持夹24以整个面相互压紧。当将U形保持夹24推上时，沿可插拔模块连接器10的高度方向z实现了公差补偿。此外，通过柔性电流轨20实现沿横向方向y的公差补偿，因为电流轨20可以沿横向方向y比沿其他空间方向更容易并且更长距离地弯曲。
图3中通过另一立体图示出了相互连接的电池模块12、14，其中在此图示中示出了可插拔模块连接器10的绝缘壳体26。绝缘壳体26本身也可以优选地接收柔性电流轨20沿横向方向y的运动，这在公差补偿的过程中是必需的。因此，通过12、14的电极16、18借助于保持夹24和柔性电流轨20的电池模块的接触，沿所有三个空间方向x、y、z实现了公差补偿。通过可插拔模块连接器10可以明显缩短由单独的电池模块12、14组成的电池的安装时间。另外，可以通过可插拔模块连接器10补偿用作模块连接的电极16、18处的几毫米的公差。
在图4中，在从斜下方观察的立体图中示出了已安装的可插拔模块连接器10。在本图示中，可见在本图示中未详细绘出的保持夹24的各个臂30。电流轨20被接收在保持夹24的臂30之间。绝缘壳体26具有相应的卡锁元件32以用于与电流轨20形成卡锁连接。另外，绝缘壳体26还具有相应的卡锁元件34以用于与相应的保持夹24形成卡锁连接，更确切地说与保持夹24的臂30的其中一个形成卡锁连接。此外，绝缘壳体26还包括可以被翻折并且被锁定的片36。此片36用作防止电流轨20丢失的附加保护。因此，沿可插拔模块连接器10的高度方向z，电流轨20和保持夹24被相应的卡锁元件32、34可靠地保持或固定。可以是或可以不是保持夹24的部分的相应的弹簧元件37导致了电流轨20和保持夹24沿可插拔模块连接器10的横向方向y的固定。
在图5中示出了两个电池模块12、14在相互导电连接之前的情况。在此不可见的电池模块12、14的电极16、18被相应的防触摸罩盖38包围。防触摸罩盖38可以例如由聚酰胺制成，并且在可插拔模块连接器10被插上或安装时将电极16、18露出。例如，防触摸罩盖38可以侧向运动，即沿纵向方向x或沿高度方向z远离运动，以将电极16、18露出。防触摸罩盖38因此可以在相应的电池模块12、14布置为可在将电极16、18露出的释放位置和包围电极16、18的保护位置之间运动，如在本图示中所示。
在图6中以立体图示出了盖在电极16上的防触摸罩盖38之一。防触摸罩盖38具有至少一个弹簧元件40，防触摸罩盖38通过所述弹簧元件40在其保护位置中被卡锁在电池模块12、14的壳体部分42上，如在图5中所示。
图7以立体后视图示出了两个防触摸罩盖38之一。本图示清晰地示出弹簧元件40如何与未详细示出的两个电池模块12、14的一个的壳体部分42卡锁。防触摸罩盖38上的相应的斜坡形突出部44用于在壳体部件42上的附加的固定。壳体部件42沿高度方向z固定在弹簧元件40和斜坡形突出部44之间。只要没有对应的要求的力施加到弹簧元件40上，则相应的防触摸罩盖38即以此方式可靠地保持在此处所图示的防触摸罩盖38的保护位置中，在此保护位置中所述防触摸罩盖38保护性地包围相应的电极16、18。
当可插拔模块连接器10插在或盖在防触摸罩盖38上时，弹簧元件40被向内挤压，由此松开了防触摸罩盖38的卡锁。因此，防触摸罩盖38可沿高度方向z向下滑动，并且将电极16、18露出以用于与可插拔模块连接器10的接触。
图8通过局部立体剖视图示出了可插拔模块连接器10的绝缘壳体26的部分和防触摸罩盖38之一。可插拔模块连接器10的绝缘壳体26分别具有用于每个防触摸罩盖38的随动件46，在模块连接器10在插到电极16、18上之后与对应的插上方向相反地又从电极16、18被拉下时，即在此处所示的情况中向上运动时，可通过所述随动件46使相应的防触摸罩盖38从下沉的释放位置运动到保护位置中。在模块连接器10被推上或插上时，防触摸罩盖38因此通过克服弹簧元件40的相应的弹簧力而被露出并且被向下压。在下端部位置中，绝缘壳体26上的相应的随动件46可以接合在防触摸罩盖38的突出部48上，并且在移除模块连接器10时又将防触摸罩盖38拉到其相应的上端位置中，即进入其包围电极16、18的保护位置中。在绝缘壳体26上也为每个随动件46设有对应的解锁装置50，使得模块连接器10又可以从防触摸罩盖38无问题地松开。
附图标记列表
10 可插拔模块连接器
12 电池模块
14 电池模块
16 电池模块的电极
18 电池模块的电极
20 电流轨
22 电流轨的纵向端部
24 保持夹
26 绝缘壳体
28 绝缘壳体内的开口
30 保持夹的臂
32 绝缘壳体上的卡锁元件
34 绝缘壳体上的卡锁元件
36 绝缘壳体上的片
37 弹簧元件
38 防触摸罩盖
40 防触摸罩盖的弹簧元件
42 电池模块的壳体部分
44 防触摸罩盖上的斜坡形突出部
46 绝缘壳体上的随动件
48 防触摸罩盖上的突出部
50 用于绝缘壳体的随动件的解锁装置

Claims (11)

1.一种用于将至少两个电池模块(12、14)导电连接的可插拔模块连接器(10)，其包括：
-用于将所述电池模块(12、14)的相应的电极(16、18)导电连接的柔性电流轨(20)，其中，所述电流轨(20)实现了相对于所述电极(16、18)的沿所述模块连接器(10)的横向方向(y)的公差补偿；
-两个用于包围所述电流轨(20)和所述电池模块(12、14)的一个相应的电极(16、18)的保持夹(24)，其中，所述保持夹(24)实现了相对于所述电极(16、18)的沿所述模块连接器(10)的纵向方向(x)和高度方向(z)的公差补偿；
-绝缘壳体(26)，所述绝缘壳体内能够容纳插接到所述电流轨(20)上的所述保持夹(24)。
2.根据权利要求1所述的可插拔模块连接器(10)，其特征在于，所述绝缘壳体(26)具有至少一个用于引入工具的开口(28)，借助所述工具能够扩展所述保持夹(24)。
3.根据权利要求1或2所述的可插拔模块连接器(10)，其特征在于，所述柔性电流轨(20)包括多个相互堆叠的板。
4.根据权利要求3所述的可插拔模块连接器(10)，其特征在于，所述板被压焊在所述电流轨(20)的相应的纵向端部(22)上并且由此形成实心的连接区域。
5.根据权利要求1或2所述的可插拔模块连接器(10)，其特征在于，所述绝缘壳体(26)具有至少一个卡锁元件(32)以用于与所述电流轨(20)形成卡锁连接。
6.根据权利要求1或2所述的可插拔模块连接器(10)，其特征在于，所述绝缘壳体(26)分别具有至少一个卡锁元件(34)以用于与相应的保持夹(24)形成卡锁连接。
7.一种用于将至少两个电池模块(12、14)导电连接的连接系统，其包括根据前述权利要求中任一项所述的可插拔模块连接器(10)和用于所述电池模块的相应的电极(16、18)的至少两个防触摸罩盖(38)。
8.根据权利要求7所述的连接系统，其特征在于，所述防触摸罩盖(38)在所述电池模块(12、14)上布置为能够在将所述电极(16、18)露出的释放位置与包围所述电极(16、18)的保护位置之间运动。
9.根据权利要求8所述的连接系统，其特征在于，所述防触摸罩盖(38)分别具有至少一个弹簧元件(40)，通过所述弹簧元件将所述防触摸罩盖(38)卡锁在所述电池模块(12、14)的壳体部分(42)上的所述防触摸罩盖的保护位置中。
10.根据权利要求8或9所述的连接系统，其特征在于，所述可插拔模块连接器(10)的绝缘外壳(26)分别具有用于每个防触摸罩盖(38)的随动件(46)，在所述模块连接器(10)在插到所述电极(16、18)上之后与插上方向相反地又从所述电极(16、18)被拉下时，能够以所述随动件使相应的防触摸罩盖(38)从所述释放位置运动到所述保护位置中。
11.一种用于通过根据权利要求1至6中任一项所述的可插拔模块连接器(10)将至少两个电池模块(12、14)导电连接的方法，其中，将所述模块连接器(10)预安装，通过如下方式实现：将插到所述模块连接器(10)的电流轨(20)上的所述模块连接器(10)的保持夹(24)布置在所述模块连接器(10)的绝缘壳体(26)内，然后将预安装的所述模块连接器(10)插到所述电池模块(12、14)的相应的电极(16、18)上，以用于将所述电池模块(12、14)导电连接。
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