DE102010023934A1 - Electrical system i.e. energy-storage system, for use as power supplying unit of e.g. onboard power supply of e.g. hybrid vehicle, has plug sliding along unit in longitudinal direction during expansion of cells to balance expansion of cells - Google Patents

Electrical system i.e. energy-storage system, for use as power supplying unit of e.g. onboard power supply of e.g. hybrid vehicle, has plug sliding along unit in longitudinal direction during expansion of cells to balance expansion of cells Download PDF

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Abstract

The system has a latch unit engaged into another latch unit for insertion of an electrical plug (400) into a recess (600) such that a detent connection is formed between the plug and an insulation unit (200). The recess, the plug and the latch units are aligned such that the plug slides along the latter latch unit in a longitudinal direction (700) of energy storage cells (110, 120) during expansion of the cells in the longitudinal direction to balance expansion of the cells. A current conductor (300) comprises a contact pin (320) for measuring voltage potential between the cells.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches System bzw. Energiespeichersystem mit Mittelspannungsabgriff zur Messung der Spannung.The present invention relates to an electrical system or energy storage system with medium voltage tap for measuring the voltage.

Gattungsgemäße elektrische Systeme, insb. Energiespeichersysteme umfassen in der Regel eine elektrische Einheit bzw. eine Energiespeichereinheit und eine diese elektrische Einheit vom Umfeld elektrisch isolierende Isolationseinheit sowie eine elektrische Schnittstelle wie z. B. einen Stecker zur Herstellung elektrischer Verbindung zur elektrischen Einheit, wobei diese Schnittstelle in einer dafür vorgesehene Aussparung an der Isolationseinheit eingeführt bei Bedarf trennbar in der Isolationseinheit verrastet ist.Generic electrical systems, esp. Energy storage systems usually include an electrical unit or an energy storage unit and this electrical unit from the environment electrically insulating isolation unit and an electrical interface such. B. a plug for making electrical connection to the electrical unit, said interface is inserted in a recess provided for this purpose on the insulation unit is releasably latched in the insulation unit when required.

Die elektrische Einheit umfasst oft mehrere elektrische bzw. elektronische Komponenten. Im Falle einer Energiespeichereinheit umfasst diese in der Regel zwei oder mehrere Energiespeicherzelle, bspw. Doppelschichtkondensatoren, die zueinander in Reihe oder parallel geschaltet sind.The electrical unit often includes multiple electrical or electronic components. In the case of an energy storage unit, this usually includes two or more energy storage cell, for example. Double-layer capacitors, which are connected to each other in series or in parallel.

Wie bei meisten elektrischen Systemen bestehen bei Energiespeichersystemen Anforderungen daran, das Spannungspotential zwischen zweier Energiespeicherzellen zu messen, um unerhoffte Spannungsunterschiede zwischen den Energiespeicherzellen zu erfassen und bei Bedarf mittels geeigneten Verfahren ausgleichen zu können.As with most electrical systems, energy storage systems have requirements to measure the voltage potential between two energy storage cells in order to detect unexpected voltage differences between the energy storage cells and, if necessary, to compensate for them using appropriate techniques.

Hierzu wurde eine aus Metall- oder Metalllegierungsplatte ausgestanzte Stromschiene zum Abgreifen des Spannungspotentials verwendet, welche an der elektrischen Verbindung bzw. dem Stromleiter zwischen zweier benachbarten Speicherzellen angelötet und an einem anderen Ende mit der entsprechenden Messeinheit elektrisch verbunden wurde.For this purpose, a punched out of metal or metal alloy plate busbar for tapping the voltage potential was used, which was soldered to the electrical connection or the conductor between two adjacent memory cells and electrically connected at another end with the corresponding measuring unit.

Bedingt durch die physikalischen Eigenschaften bzw. alterungsbedingt dehnen sich die Energiespeicherzellen entlang deren Längsachse aus. So verschiebt sich auch die Kontaktstelle der Stromschiene am Stromleiter mit den sich ausdehnenden Zellen.Due to the physical properties or due to age, the energy storage cells expand along their longitudinal axis. Thus, the contact point of the busbar on the conductor shifts with the expanding cells.

Diese Eigenschaft wirkt insb. negativ auf die Energiespeichersysteme, in denen die Energiespeicherzellen zueinander in Reihe angeordnet wurden und so die Längenausdehnung bei der Zellengruppe stärker auftritt.This property has a negative effect in particular on the energy storage systems in which the energy storage cells have been arranged in series with one another and thus the length expansion in the cell group occurs more strongly.

Da die starre Stromschiene nicht durch entsprechende Verformung die Verschiebung der Kontaktstelle ausgleichen kann, unterbricht dabei oft die elektrische Verbindung zwischen der Stromschiene und dem Stromleiter.Since the rigid busbar can not compensate for the displacement of the contact point by appropriate deformation often interrupts the electrical connection between the busbar and the conductor.

Ersetzen der starren Stromschiene durch biegsame Stromkabel führt zu größerem Fertigungsaufwand und Mehrkosten, da sich die biegsamen Stromkabel sehr schwer maschinell in das Energiesystem verlegen lassen.Replacing the rigid busbar with flexible power cables leads to greater production costs and additional costs, since the flexible power cables can be moved into the energy system very easily by machine.

Alternative Lösung mit einer Leiterplatte mit gelöteten Kontakten zwischen zweier Energiespeicherzellen zum Spannungsabgriff führt ebenfalls zu einem höheren Fertigungsaufwand und somit Mehrkosten.Alternative solution with a printed circuit board with soldered contacts between two energy storage cells for voltage tap also leads to a higher production cost and thus additional costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, ein elektrisches System bzw. Energiesystem mit Mittelspannungsabgriff zur Messung der Mittelspannung bereitzustellen, welches keinen der oben genannten Nachteile aufweist.The object of the present invention is thus to provide an electrical system or energy system with medium voltage tap for measuring the medium voltage, which has none of the above-mentioned disadvantages.

Die Aufgabe wird mit einem elektrischen System mit Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 bzw. mit einem Energiespeichersystem mit Merkmalskombination gemäß Anspruch 5 gelöst.The object is achieved with an electrical system with feature combination according to claim 1 or with an energy storage system with feature combination according to claim 5.

Demnach wird eine einfache und sichere Gestaltung eines Mittelspannungsabgriffs zur Messung des Spannungspotentials an der elektronischen Einheit des Systems bzw. zwischen den Energiespeicherzellen des Energiespeichersystems erfindungsgemäß mit einem elektrisch leitenden Kontaktpin ermöglicht, welcher an dem Stromleiter zwischen zweier benachbarten Energiespeicherzellen der elektrischen Einheit des erfindungsgemäßen Systems angeordnet ist. Zudem weist das elektrische System einen den Kontaktpin aufnehmenden Stecker mit einem Steckergehäuse zur Herstellung der elektrischen Verbindung vom Kontaktpin, also vom Mittelabgriff der beiden Energiespeicherzellen, zu einer elektrischen Vorrichtung bspw. Spannungsmessvorrichtung auf.Accordingly, a simple and secure design of a medium voltage tap for measuring the voltage potential at the electronic unit of the system or between the energy storage cells of the energy storage system according to the invention with an electrically conductive contact pin allows, which is arranged on the current conductor between two adjacent energy storage cells of the electrical unit of the system according to the invention , In addition, the electrical system has a plug receiving the contact pin with a plug housing for producing the electrical connection from the contact pin, that is from the center tap of the two energy storage cells, to an electrical device, for example, voltage measuring device.

Zur Aufnahme des Steckers wird die Isolationseinheit mit einer Aussparung versehen, in die der Stecker einplatziert werden kann. Die Isolationseinheit kann bspw. ein Gehäuse für die elektrische Einheit bzw. die Energiespeicherzellen zum Schutz vor den Umfeldeinflüssen sein, aber auch eine Trennschicht zwischen der elektrischen Einheit bzw. den Energiespeicherzellen und dem eigentlichen schützenden Gehäuse sein. Die Aussparung weist dabei an zwei zueinander gegenüber liegenden Längskanten jeweils ein im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der elektrischen Einheit verlaufendes erstes Rastmittel bspw. eine einstückig ausgeformte Rastnut auf. Das Steckergehäuse weist an den beiden den Längskanten der Aussparung gerichteten Seitenwänden jeweils ein mit jeweils einem der beiden ersten Rastmittel korrespondierenden zweiten Rastmittel bspw. Rastnase, Rastfeder auf.To accommodate the plug, the insulation unit is provided with a recess into which the plug can be placed. The insulation unit may, for example, be a housing for the electrical unit or the energy storage cells for protection against the environmental influences, but also a separating layer between the electrical unit or the energy storage cells and the actual protective housing. The recess has in this case at two mutually opposite longitudinal edges in each case one substantially parallel to the longitudinal direction of the electrical unit extending first locking means, for example. An integrally formed locking groove. The plug housing has at the two side walls, which are directed towards the longitudinal edges of the recess, in each case one second latching means, corresponding respectively to one of the two first latching means, for example latching lug, latching spring.

Nach dem Einführen des Steckers in die Aussparung der Isolationseinheit bzw. nach dem Einstecken des Kontaktpins in den Stecker rasten die zweiten Rastmittel in die jeweiligen ersten Rastmittel ein und bilden so eine stabile jedoch gezielt trennbare Rastverbindung zwischen dem Stecker und der Isolationseinheit, wobei die ersten und zweiten Rastmittel zueinander so angepasst sind, dass bei Verschiebung des Kontaktpins bzgl. der Isolationseinheit infolge der Längenausdehnung bei der elektrischen Einheit der Stecker sich samt dem Kontaktpin entlang der Rastverbindung bzw. der ersten Rastmittel in Längsrichtung der elektrischen Einheit gleitet und so die Verschiebung des Kontaktpins infolge der Längenausdehnung bei der elektrischen Einheit ausgleicht. After insertion of the plug into the recess of the insulation unit or after inserting the contact pins in the connector, the second locking means engage in the respective first locking means and form a stable but selectively separable locking connection between the plug and the insulation unit, wherein the first and The second locking means are adapted to each other so that upon displacement of the contact pin with respect to the insulation unit due to the longitudinal extent in the electrical unit of the plug along with the contact pin along the locking connection or the first locking means in the longitudinal direction of the electrical unit slides and so the displacement of the contact pins due compensates for the length expansion in the electrical unit.

Die ersten Rastmittel an der Isolatoreinheit sind mit den korrespondierenden zweiten Rastmittel am Steckergehäuse so angepasst und stabil ausgeführt, dass diese sich nicht voneinander lösen, wenn sich der Stecker entlang der ersten Rastmittel gleitet. Der Stecker kann also nur durch gezieltes Entriegeln der Rastverbindung zwischen den ersten und zweiten Rastmitteln vom Isolator bzw. von dem Kontaktpin getrennt werden.The first locking means on the insulator unit are adapted to the corresponding second locking means on the connector housing and made stable that they do not dissolve when the connector slides along the first locking means. The plug can therefore only be separated from the contact pin by selective unlocking of the latching connection between the first and second latching means.

Vorzugsweise sind die beiden ersten Rastmittel als einstückig ausgeformte und im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der elektrischen Einheit somit auch parallel zur Richtung der Ausdehnung verlaufende Rastnut ausgeführt.Preferably, the two first locking means are designed as integrally formed and thus substantially parallel to the longitudinal direction of the electrical unit also extending parallel to the direction of expansion locking groove.

Zudem sind die mit den ersten Rastmitteln versehenen Längskanten der Aussparung bzw. die Aussparung in Längsrichtung breiter ausgeführt als die mit den zweiten Rastmitteln versehenen Seitenaußenwände des Steckergehäuses, sodass zwischen dem Stecker und der Aussparung entlang der Längskanten Freiräume für ungehinderte Verschiebung vom Stecker entstehen.In addition, the provided with the first locking means longitudinal edges of the recess or the recess in the longitudinal direction are made wider than the second locking means provided side outer walls of the plug housing, so that arise between the plug and the recess along the longitudinal edges of open spaces for unimpeded displacement of the plug.

Ein Beispiel eines derartigen elektrischen Systems ist ein Energiespeichersystem mit zwei zueinander in Reihe beschaltete Energiespeicherzellen, wobei die Energiespeicherzellen gemeinsam die elektrische Einheit bilden und der Pluspol einer ersten Energiespeicherzelle mit dem Minuspol der zweiten Energiespeicherzelle über ein elektrisch leitendes Verbindungsmittel bzw. Stromleiter elektrisch verbunden ist, wobei an diesem Verbindungsmittel der Kontaktpin erfindungsgemäß angeordnet ist. Derartige Energiespeichersysteme finden ihre Anwendung insb. als Energiequelle für Bordnetz in Fahrzeugen bzw. als Energiequelle für Elektroantrieb in Hybrid-, oder Elektrofahrzeugen.An example of such an electrical system is an energy storage system having two energy storage cells connected in series with each other, wherein the energy storage cells together form the electrical unit and the positive pole of a first energy storage cell is electrically connected to the negative pole of the second energy storage cell via an electrically conductive connection means or conductor is arranged according to the invention at this connection means of the contact pin. Such energy storage systems find their application esp. As an energy source for vehicle electrical system in vehicles or as an energy source for electric drive in hybrid or electric vehicles.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutet. Als Ausführungsbeispiel dient eine als Energiespeicher eines Fahrzeugs mit zumindest zwei in Reihe beschalteten Kondensatoren als Energiespeicherzelle. Dabei zeigen dieIn the following the invention will be explained in more detail by means of an embodiment with the aid of figures. As an embodiment serves as an energy storage device of a vehicle with at least two connected in series capacitors as an energy storage cell. The show

1 Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Energiespeichers, 1 Longitudinal view of the energy storage device according to the invention,

2 Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Energiespeichers, 2 Cross-sectional view of the energy storage device according to the invention,

3 Draufsicht der Isolationseinheit des Energiespeichers mit eingeführtem Stecker, und 3 Top view of the insulation unit of the energy storage device with inserted plug, and

4 schräge Draufsicht der Isolationseinheit des Energiespeichers ohne Stecker. 4 oblique top view of the insulation unit of the energy storage without plug.

Der Energiespeicher in 1 weist zwei Energiespeicherzellen 110, 120 bspw. (Doppelschicht-)Kondensatoren auf, die zueinander in Reihe beschaltet sind. Die Energiespeicherzellen 110, 120 sind in einem in den Figuren nicht dargestellten Metallgehäuse angeordnet. Das Metallgehäuse schützt die Zellen 110, 120 vor Stall und sonstigen äußeren Einflüssen. Zwischen dem Metallgehäuse und den Zellen 110, 120 ist ein schlauchförmiger Isolator also eine Isolationseinheit 200 angeordnet, wobei dieser Isolator die Energiespeicherzellen 110, 120 umhüllt und so als elektrische Isolation zwischen den Zellen 110, 120, also stromführenden Komponenten des Energiespeichers und dem Metallgehäuse dient. Gleichzeitig fördert der Isolator 200 die Abführung der im Innen des Isolators 200 also an den Energiespeicherzellen 110, 120 entstehenden Wärme und leitet diese ins Gehäuseaußen ab. Der Isolator 200 passt sich über Lebenszeit permanent den Oberflächen der Zellen 110, 120 an und schützt somit die Zellen 110, 120 vor Dauer- bzw. Wechselbelastungen.The energy store in 1 has two energy storage cells 110 . 120 For example, (double-layer) capacitors, which are connected to each other in series. The energy storage cells 110 . 120 are arranged in a metal housing, not shown in the figures. The metal housing protects the cells 110 . 120 in front of the stable and other external influences. Between the metal case and the cells 110 . 120 is a tubular insulator so an isolation unit 200 arranged, said insulator, the energy storage cells 110 . 120 wrapped and so as electrical insulation between the cells 110 . 120 , That is, current-carrying components of the energy storage and the metal housing is used. At the same time, the insulator promotes 200 the discharge of the inside of the insulator 200 So at the energy storage cells 110 . 120 resulting heat and dissipates it into the housing exterior. The insulator 200 Over time, it permanently adapts to the surfaces of the cells 110 . 120 and thus protects the cells 110 . 120 before permanent or alternating loads.

Zwischen den Energiespeicherzellen 110, 120 ist ein Stromleiter 300 angeordnet, welcher den Minuspol der vorderen Zelle 110 mit dem Pluspol der hinteren Zelle 120 verbindet. Der Stromleiter 300 dient als Ladungs- bzw. Stromüberträger zwischen den Zellen 110, 120 und zusätzlich als Abstandshalter zwischen den Zellen 110, 120.Between the energy storage cells 110 . 120 is a conductor of electricity 300 arranged, which is the negative pole of the front cell 110 with the positive pole of the back cell 120 combines. The conductor 300 serves as a charge or current transmitter between the cells 110 . 120 and additionally as a spacer between the cells 110 . 120 ,

Um die elektrochemischen Korrosionen zwischen unterschiedlichen Materialien zu vermeiden, werden die Komponenten des Schaltkreises im Energiespeichersystem aus einem und demselben Material gefertigt. Ferner, um die Verlustleistungen durch den Schaltkreis des Energiespeichersystems möglich niedrig zu halten, müssen die Komponenten des Schaltkreises somit auch der Stromleiter möglichst niederohmig ausgeführt sein. Da die elektrischen Anschlüsse der Energiespeicherzellen 110, 120 aus Aluminium bestehen, wird der Stromleiter 300 vorzugsweise aus einer gestanzten Aluminiumplatte gefertigt, um elektrochemische Korrosionen zwischen unterschiedlichen Materialien zu vermeiden.In order to avoid the electrochemical corrosion between different materials, the components of the circuit in the energy storage system are made of one and the same material. Furthermore, in order to keep the power losses through the circuit of the energy storage system possible low, the components of the circuit thus the current conductor must be designed as low as possible. As the electrical connections of the energy storage cells 110 . 120 Made of aluminum, the conductor is 300 preferably made of a stamped aluminum plate to avoid electrochemical corrosion between different materials.

Der Stromleiter 300 ist so ausgeformt bzw. ausgelegt, dass dieser die Längenausdehnung bei den Zellen 110, 120 sowie bei anderen Komponenten des Energiespeichersystems infolge bspw. Temperaturschwankung bzw. Alterung ausgleichen kann. Vorzugsweise ist der Stromleiter 300 in der Mitte U-förmig gebogen und in diesem U-förmigen Abschnitt 310 auch elastisch bzw. elastoplastisch biegsam ausgelegt. Die Längenausdehnungen der Zellen 110, 120 bzw. der Baugruppe des Energiespeichersystems kompensiert der Stromleiter 300 so durch entsprechende Verformung des U-förmigen Mittelabschnitts 310. Der Querschnitt des Stromleiters 300 ist vorzugsweise breitflächig ausgeführt und weist so einen niedrigen Innenwiderstand auf, wodurch das Energiespeichersystem entsprechend geringe Leistungsverluste aufweist. The conductor 300 is designed or designed so that this the length expansion in the cells 110 . 120 As well as in other components of the energy storage system due to eg. Temperature variation or aging can compensate. Preferably, the conductor is 300 bent in the middle U-shaped and in this U-shaped section 310 also designed to be flexible or elastoplastic flexible. The length expansions of the cells 110 . 120 or the module of the energy storage system compensates for the current conductor 300 so by appropriate deformation of the U-shaped central portion 310 , The cross section of the conductor 300 is preferably carried out over a wide area and thus has a low internal resistance, whereby the energy storage system has correspondingly low power losses.

Der Stromleiter 300 kann an den Zellen 110, 120 bzw. an den elektrischen Anschlüssen der Zellen 110, 120 angeschweißt, angelötet, verschraubt oder mittels einer Passung verbunden werden. Der Stromleiter 300 weist einen Kontaktspin 320 zur Messung des Spannungspotentials zwischen den beiden Zellen 110, 120 auf, wobei dieser Kontaktpin 320 am Stromleiter 300 mittels geeigneten Schweißverfahren bspw. Laserschweißverfahren angeschweißt oder vorteilhafterweise mit dem Stromleiter 300 einstückig aus der Aluminiumplatte ausgestanzt ist. Der Kontaktpin 320 weist eine Beschichtung gegen Korrosion und zur Reduzierung des Übergangswiderstands auf.The conductor 300 can be on the cells 110 . 120 or at the electrical connections of the cells 110 . 120 welded, soldered, screwed or connected by means of a fit. The conductor 300 has a contact pin 320 for measuring the voltage potential between the two cells 110 . 120 on, with this contact pin 320 at the conductor 300 For example, by means of suitable welding process. Laser welding welded or advantageously with the conductor 300 is punched in one piece from the aluminum plate. The contact pin 320 has a coating against corrosion and to reduce the contact resistance.

Der Stromleiter 300 kann beweglich/flexibel ausgelegt sein, um die Längenausdehnungen der Zellen 110, 120 und der Baugruppe auszugleichen.The conductor 300 can be designed to be flexible / flexible to the length expansions of the cells 110 . 120 and to balance the assembly.

Das Energiespeichersystem weist ferner einen Stecker 400 samt Steckergehäuse 410 auf, welcher den Kontaktpin 320 aufnimmt und so elektrische Verbindung vom Kontaktpin 320 zu einer in der Figur nicht dargestellten Spannungsmesseinheit ermöglicht. Das Spannungspotential am Kontaktpin 320 bzw. die Mittelspannung zwischen den beiden Energiespeispeicherzellen 110, 120 wird dann über diesen Stecker 400 abgegriffen und über einen Kabel 500 oder eine Stromschiene an die Spannungsmesseinheit geführt.The energy storage system further includes a plug 400 including connector housing 410 on which the contact pin 320 absorbs and so electrical connection from the contact pin 320 allows for a tension measuring unit, not shown in the figure. The voltage potential at the contact pin 320 or the medium voltage between the two energy storage cells 110 . 120 will then be over this plug 400 tapped and over a cable 500 or a bus bar led to the voltage measuring unit.

Herstellung der elektrischen Verbindung vom Stromleiter 300 zu der außerhalb vom Energiespeicher befindlichen Spannungsmesseinheit mithilfe der Steckerverbindung über den Kontaktpin 320 hat gegenüber den Alternativlösungen wie z. B. Anschweißen, Anlöten, Annieten, Anschrauben des Kabels 500 bzw. der Stromschiene direkt auf den Stromleiter 300 den entscheidenden Vorteil, dass derartige Kontaktierung nach Bedarf getrennt und wieder hergestellt werden kann.Making the electrical connection from the conductor 300 to the voltage measuring unit located outside the energy storage unit using the plug connection via the contact pin 320 has compared to the alternative solutions such. B. welding, soldering, riveting, screwing the cable 500 or the busbar directly on the conductor 300 the decisive advantage that such contact can be separated and restored as needed.

Der Stecker 400 umfasst eine zum Einführen des Kontaktpins 320 vorgesehene Pinaufnahme und ein diese Pinaufnahme schützende und elektrisch isolierende Steckergehäuse 410. Die Pinaufnahme ist an dem Kabel 500 bzw. der Stromschiene elektrisch angeschlossen und führt das Messsignal am Kontaktpin 320 an die externe Spannungsmesseinheit weiter.The plug 400 includes one for inserting the contact pin 320 provided pin receptacle and this pin receptacle protective and electrically insulating connector housing 410 , The pin receptacle is on the cable 500 or the busbar is electrically connected and carries the measuring signal at the contact pin 320 to the external voltage measuring unit on.

Zur Aufnahme des Steckers 400 bzw. zum Ermöglichen vom elektrischen Kontakt vom Stecker 400 zum Kontaktpin 320 weist der Isolator 200 im Bereich, wo sich der Kontaktpin 320 befindet und mit dem Stecker 400 kontaktiert wird, eine Aussparung 600 auf, wobei die Aussparung 600 an den beiden Längskanten 610 jeweils eine einstückig ausgeformte Rastnut 611 aufweist, wie die 2 bis 4 zeigen.For receiving the plug 400 or to allow for electrical contact from the plug 400 to the contact pin 320 points the insulator 200 in the area where the contact pin 320 located and with the plug 400 is contacted, a recess 600 on, with the recess 600 on the two longitudinal edges 610 in each case an integrally formed locking groove 611 has, like the 2 to 4 demonstrate.

Das Steckergehäuse 410 weist an zwei zueinander gegenüberliegenden und den Längskaten 610 der Aussparung 600 zugewandten äußeren Seitenwänden jeweils eine Rastnase 411 als Rastmittel auf. Beim Einführen des Steckers 400 in die Aussparung 600 am Isolator 200 rasten die Rastnasen 411 an den Steckergehäuseseitenwänden in die Rastnuten 611 an den Längskanten 610 der Aussparung 600 ein und bilden so eine stabile jedoch bei Bedarf gezielt entriegelbare Rastverbindung zwischen dem Stecker 400 und Isolator 200.The connector housing 410 points to two opposite and the Längskaten 610 the recess 600 facing outer side walls each have a latching nose 411 as a locking means. When inserting the plug 400 in the recess 600 on the insulator 200 snap the locking lugs 411 on the plug housing side walls in the locking grooves 611 at the longitudinal edges 610 the recess 600 and thus form a stable, but if necessary selectively unlockable latching connection between the plug 400 and insulator 200 ,

Durch die Längenausdehnung bei den Zellen 110, 120 drücken die Zellen 110, 120 den Stromleiter 300 von beiden Seiten und führen dazu, dass sich der Stromleiter 300 bzw. der U-förmigen Mittelabschnitt 310 des Stromleiters 300 sich verbiegt und folglich sich der Kontaktpin 320 bzgl. des Isolators 200 in Längsrichtung 700 der Zellen 110, 120 bewegt.By the length expansion in the cells 110 . 120 press the cells 110 . 120 the conductor 300 from both sides and cause the current conductor 300 or the U-shaped middle section 310 of the conductor 300 bends and consequently the contact pin 320 regarding the insulator 200 longitudinal 700 the cells 110 . 120 emotional.

Zum Ausgleichen der Bewegung des Kontaktpins 320 ist das Steckergehäuse 410 in Richtung 700 der Ausdehnung beweglich bzw. verschiebbar im Isolator 200 befestigt. Dabei ist die Aussparung 600 in Längsrichtung 700 der Zellen 110, 120 breiter ausgeführt als das Steckergehäuse 410. Zudem werden die beiden Rastnuten 611 an den Längskanten 610 der Aussparung 600 so angeformt, dass diese im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung 700 der Zellen 110, 120 verlaufen, also zu der Richtung 700, in die sich die Zellen 110, 120 ausdehnen. Vorteilhafterweise sind die Rastnuten 611 über die gesamten Längskanten 610 gestreckt durchgehend geformt.To balance the movement of the contact pin 320 is the connector housing 410 in the direction 700 the expansion movable or displaceable in the insulator 200 attached. Here is the recess 600 longitudinal 700 the cells 110 . 120 wider than the connector housing 410 , In addition, the two locking grooves 611 at the longitudinal edges 610 the recess 600 formed so that these are substantially parallel to the longitudinal direction 700 the cells 110 . 120 run, so to the direction 700 into which the cells are 110 . 120 expand. Advantageously, the locking grooves 611 over the entire longitudinal edges 610 stretched throughout.

Dadurch wird die Verschiebung des Kontaktpins 320 und somit des Steckers 400 infolge der Längenausdehnung bei den Zellen 110, 120 durch Verschiebung des Steckergehäuses 410 entlang der Rastnuten 611 ausgeglichen. Die Rastnuten 611 am Isolator 200 und die korrespondierenden Rastnasen 411 am Steckergehäuse 410 sind zueinander so angepasst und stabil ausgeführt, dass diese sich nicht voneinander lösen, wenn sich der Stecker 400 samt dem Kontaktpin 320 entlang der Rastnuten 611 gleitet. Der Stecker 400 kann also nur durch gezieltes Entriegeln der Rastverbindung zwischen den Rastnuten 611 und Rastnasen 411 vom Isolator 200 bzw. von dem Energiespeichersystem getrennt werden.This will cause the displacement of the contact pin 320 and thus the plug 400 due to the elongation in the cells 110 . 120 by displacement of the connector housing 410 along the Rastnuten 611 balanced. The locking grooves 611 on the insulator 200 and the corresponding locking lugs 411 on the connector housing 410 are matched to each other and made stable, so that they do not separate when the plug 400 including the contact pin 320 along the Rastnuten 611 slides. The plug 400 So it can only by targeted unlocking the locking connection between the locking grooves 611 and latching noses 411 from the insulator 200 or be separated from the energy storage system.

Der Kabel 500 bzw. die Stromschiene zwischen dem Stecker 400 und einem in den Figuren nicht dargestellten externen elektrischen Anschluss ist ebenso flexibel aufgebaut, um die Verschiebung des Steckers 400 bzgl. des Isolators 200 infolge der Längenausdehnungen bei den Energiespeicherzellen 110, 120 auszugleichen.The cable 500 or the busbar between the plug 400 and an external electrical connection not shown in the figures is also flexible to the displacement of the plug 400 regarding the insulator 200 due to the length expansions in the energy storage cells 110 . 120 compensate.

Nach dem Einführen ist der Stecker 400 ist im Isolator 200 so eingebettet, dass selbst bei einer Beschädigung des Metallgehäuses des Energiespeichers (über dem Isolator) durch Stöße oder Erschütterungen zu keinem Ausfall oder zu keiner Beschädigung des Steckers 400 an sich führt.After insertion is the plug 400 is in the insulator 200 embedded so that even if the metal case of the energy storage (over the insulator) is damaged by shock or vibration to no failure or damage to the plug 400 leads to.

Die Komponenten wie Stecker 400, Kabel 500, Kontaktpin 320, Isolator 200 usw. sind vorzugsweise aus Materialien gefertigt, welche flammschutztaugliche sind bzw. die UL94 V0 Vorschriften erfüllen.The components like plugs 400 , Electric wire 500 , Contact pin 320 , Insulator 200 etc. are preferably made of materials that are flame retardant or meet the UL94 V0 regulations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

110, 120110, 120
EnergiespeicherzelleEnergy storage cell
200200
Isolatorinsulator
300300
Stromleiterconductor
310310
Kompensationsbereich des StromleitersCompensation range of the conductor
320320
Kontaktpin zum MittelspannungsabgriffContact pin to the medium voltage tap
400400
Steckerplug
410410
Steckergehäuseplug housing
411411
Rastnase am SteckergehäuseLatch on the connector housing
500500
Stromkabelpower cable
600600
Aussparung am Isolator zur Aufnahme vom SteckerRecess on the insulator for receiving the plug
610610
Längskante der AussparungLongitudinal edge of the recess
611611
Rastnut an der LängskanteLocking groove on the longitudinal edge
700700
Längsrichtung des Energiespeichersystems bzw. der EnergiespeichereinheitenLongitudinal direction of the energy storage system or the energy storage units

Claims (7)

Elektrisches System mit – einer elektrischen Einheit (110, 120), – einer diese elektrische Einheit (110, 120) von dem Umfeld isolierenden Isolationseinheit (200) mit einer Aussparung (600) zur Aufnahme von einem elektrischen Stecker (400), und – einem elektrischen Stecker (400) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zur elektrischen Einheit (110, 120), dadurch gekennzeichnet, dass – die Aussparung (600) an zwei zueinander gegenüber liegenden im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (700) der elektrischen Einheit (110, 120) verlaufenden Längskanten (610) jeweils ein erstes Rastmittel (611) aufweist, und – der Stecker (400) an zwei den beiden Längskanten (610) der Aussparung (600) zugewandten Seitenwänden jeweils ein mit dem ersten Rastmittel (611) korrespondierenden zweites Rastmittel (411) aufweist, – wobei nach dem Einführen des Steckers (400) in die Aussparung (600) die zweiten Rastmittel (411) in die jeweiligen ersten Rastmittel (611) einrasten und so eine Rastverbindung zwischen dem Stecker (400) und der Isolationseinheit (200) herstellen, – wobei die Aussparung (600), der Stecker (400), die ersten und zweiten Rastmittel (411, 611) zueinander so angepasst ausgeführt sind, dass der Stecker (400) bei einer Ausdehnung der elektrischen Einheit (110, 120) in Längsrichtung (700) entlang der ersten Rastmittel (611) in Längsrichtung (700) der elektrischen Einheit (110, 120) gleitet und so die Ausdehnung der elektrischen Einheit (110, 120) ausgleicht.Electrical system with - an electrical unit ( 110 . 120 ), - this electrical unit ( 110 . 120 ) of the environment insulating isolation unit ( 200 ) with a recess ( 600 ) for receiving an electrical plug ( 400 ), and - an electrical plug ( 400 ) for establishing an electrical connection to the electrical unit ( 110 . 120 ), characterized in that - the recess ( 600 ) at two mutually opposite substantially parallel to the longitudinal direction ( 700 ) of the electrical unit ( 110 . 120 ) extending longitudinal edges ( 610 ) each have a first latching means ( 611 ), and - the plug ( 400 ) at two the two longitudinal edges ( 610 ) of the recess ( 600 ) facing side walls in each case one with the first latching means ( 611 ) corresponding second latching means ( 411 ), - after insertion of the plug ( 400 ) in the recess ( 600 ) the second locking means ( 411 ) in the respective first latching means ( 611 ) engage and so a snap connection between the plug ( 400 ) and the isolation unit ( 200 ), - the recess ( 600 ), The plug ( 400 ), the first and second latching means ( 411 . 611 ) are adapted to each other adapted so that the plug ( 400 ) at an extension of the electrical unit ( 110 . 120 ) longitudinal ( 700 ) along the first latching means ( 611 ) longitudinal ( 700 ) of the electrical unit ( 110 . 120 ) and so the expansion of the electrical unit ( 110 . 120 ) compensates. Elektrisches System nach Anspruch 1, wobei die beiden ersten Rastmittel (611) jeweils als eine einstückig ausgeformte und im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (700) der elektrischen Einheit (110, 120) verlaufende Rastnut ausgeführt sind, wobei nach dem Einstecken des Steckers (400) in die Aussparung (600) die zweiten Rastmittel (411) in diese Rastnuten (611) entlang der Rastnuten (611) verschiebbar einrasten.Electrical system according to claim 1, wherein the two first latching means ( 611 ) each as an integrally formed and substantially parallel to the longitudinal direction ( 700 ) of the electrical unit ( 110 . 120 ) running latching groove, wherein after plugging in the plug ( 400 ) in the recess ( 600 ) the second locking means ( 411 ) in these locking grooves ( 611 ) along the locking grooves ( 611 ) engage slidably. Elektrisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mit den ersten Rastmitteln (611) versehenen Längskanten (610) der Aussparung (600) breiter ausgeführt sind als die mit den zweiten Rastmitteln (411) versehenen Seitenwände des Steckers (400).Electrical system according to one of the preceding claims, wherein the with the first locking means ( 611 ) provided longitudinal edges ( 610 ) of the recess ( 600 ) are made wider than those with the second locking means ( 411 ) side walls of the plug ( 400 ). Elektrisches System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei – dieses elektrisches System ein Energiespeichersystem ist, – wobei die elektrische Einheit des Energiespeichersystems zumindest zwei in Reihe beschalteten Energiespeicherzellen (110, 120) und einen Stromleiter (300) zwischen diesen beiden Energiespeicherzellen (110, 120) aufweist, – wobei der Stromleiter (300) den Minuspol einer ersten Energiespeicherzelle (110) mit dem Pluspol einer zweiten Energiespeicherzelle (120) elektrisch verbindet und einen elektrisch leitenden Kontaktpin (320) sowie einen Kompensationsbereich (310) zum Ausgleichen der Ausdehnung bei den Energiespeicherzellen (110, 120) in Längsrichtung (700) aufweist, – wobei der Stecker (400) den Kontaktpin (320) zum Messen des Spannungspotentials am Stromleiter (300) aufnimmt, und durch Gleiten entlang der ersten Rastmittel (611) in Längsrichtung (700) der Energiespeicherzellen (110, 120) die Verschiebung des Kontaktpins (320) infolge der Ausdehnung bei den Energiespeicherzellen (110, 120) in Längsrichtung (700) ausgleicht.Electrical system according to one of the preceding claims, wherein - this electrical system is an energy storage system, - wherein the electrical unit of the energy storage system at least two series-connected energy storage cells ( 110 . 120 ) and a current conductor ( 300 ) between these two energy storage cells ( 110 . 120 ), wherein the current conductor ( 300 ) the negative pole of a first energy storage cell ( 110 ) with the positive pole of a second energy storage cell ( 120 ) electrically connects and an electrically conductive contact pin ( 320 ) as well as a compensation range ( 310 ) to the Compensating the expansion in the energy storage cells ( 110 . 120 ) longitudinal ( 700 ), wherein the plug ( 400 ) the contact pin ( 320 ) for measuring the voltage potential at the conductor ( 300 ), and by sliding along the first latching means ( 611 ) longitudinal ( 700 ) of the energy storage cells ( 110 . 120 ) the displacement of the contact pin ( 320 ) due to the expansion in the energy storage cells ( 110 . 120 ) longitudinal ( 700 ) compensates. Energiespeichersystem mit – zumindest zwei in Reihe beschalteten Energiespeicherzellen (110, 120), – einer diese Energiespeicherzellen (110, 120) von dem Umfeld isolierende Isolationseinheit (200) mit einer Aussparung (600) zur Aufnahme eines elektrischen Steckers (400), – einem elektrischen Stecker (400) zum Messen eines Spannungs- und/oder eines Stromwertes, – einem Stromleiter (300), der den Pluspol der ersten Energiespeicherzelle (110) mit dem Minuspol der zweiten Energiespeicherzelle (120) elektrisch verbindet und einen Kontaktpin (320) zum Messen vom Spannungs- und/oder eines Stromwertes am Stromleiter (300) aufweist, – wobei die Aussparung (600) an zwei zueinander gegenüber liegenden im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (700) der Energiespeicherzellen (110, 120) verlaufenden Längskanten (610) jeweils ein erstes Rastmittel (611) aufweist, und – der Stecker (400) an zwei den beiden Längskanten (610) der Aussparung (600) zugewandten Seitenwänden jeweils ein mit dem ersten Rastmittel (611) korrespondierenden zweites Rastmittel (411) aufweist, – wobei nach dem Einführen des Steckers (400) in die Aussparung (600) die zweiten Rastmittel (411) in die jeweiligen ersten Rastmittel (611) einrasten und so eine Rastverbindung zwischen dem Stecker (400) und der Isolationseinheit (200) herstellen, – wobei die Aussparung (600), der Stecker (400), die ersten und zweiten Rastmittel (611, 411) zueinander so angepasst ausgeführt sind, dass der Stecker (400) bei der Ausdehnung (700) bei den Energiespeicherzellen (110, 120) in Längsrichtung (700) entlang der ersten Rastmittel (611) in Längsrichtung (700) der Energiespeicherzellen (110, 120) gleitet und so die Ausdehnung (700) bei den Energiespeicherzellen (110, 120) in Längsrichtung (700) ausgleicht.Energy storage system with - at least two series-connected energy storage cells ( 110 . 120 ), - one of these energy storage cells ( 110 . 120 ) Insulating unit isolated from the environment ( 200 ) with a recess ( 600 ) for receiving an electrical connector ( 400 ), - an electrical plug ( 400 ) for measuring a voltage and / or a current value, - a current conductor ( 300 ), the positive pole of the first energy storage cell ( 110 ) with the negative pole of the second energy storage cell ( 120 ) and connects a contact pin ( 320 ) for measuring the voltage and / or current value at the conductor ( 300 ), wherein the recess ( 600 ) at two mutually opposite substantially parallel to the longitudinal direction ( 700 ) of the energy storage cells ( 110 . 120 ) extending longitudinal edges ( 610 ) each have a first latching means ( 611 ), and - the plug ( 400 ) at two the two longitudinal edges ( 610 ) of the recess ( 600 ) facing side walls in each case one with the first latching means ( 611 ) corresponding second latching means ( 411 ), - after insertion of the plug ( 400 ) in the recess ( 600 ) the second locking means ( 411 ) in the respective first latching means ( 611 ) engage and so a snap connection between the plug ( 400 ) and the isolation unit ( 200 ), - the recess ( 600 ), The plug ( 400 ), the first and second latching means ( 611 . 411 ) are adapted to each other adapted so that the plug ( 400 ) at the extent ( 700 ) in the energy storage cells ( 110 . 120 ) longitudinal ( 700 ) along the first latching means ( 611 ) longitudinal ( 700 ) of the energy storage cells ( 110 . 120 ) and so the extent ( 700 ) in the energy storage cells ( 110 . 120 ) longitudinal ( 700 ) compensates. Energiespeichersystem nach Anspruch 5, wobei die beiden ersten Rastmittel (611) jeweils als eine einstückig ausgeformte und im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (700) der Energiespeicherzellen (110, 120) verlaufende Rastnut ausgeführt sind, wobei nach dem Einstecken des Steckers (400) in die Aussparung (600) die zweiten Rastmittel (411) in diese Rastnuten (611) entlang der Rastnuten (611) verschiebbar einrasten.Energy storage system according to claim 5, wherein the two first locking means ( 611 ) each as an integrally formed and substantially parallel to the longitudinal direction ( 700 ) of the energy storage cells ( 110 . 120 ) running latching groove, wherein after plugging in the plug ( 400 ) in the recess ( 600 ) the second locking means ( 411 ) in these locking grooves ( 611 ) along the locking grooves ( 611 ) engage slidably. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die mit den ersten Rastmitteln (611) versehenen Längskanten (610) der Aussparung (600) breiter ausgeführt sind als die mit den zweiten Rastmitteln (411) versehenen Seitenwände des Steckers (400).Energy storage system according to one of claims 5 or 6, wherein the with the first locking means ( 611 ) provided longitudinal edges ( 610 ) of the recess ( 600 ) are made wider than those with the second locking means ( 411 ) side walls of the plug ( 400 ).
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