DE102011120235A1 - Connection assembly for connecting bus bar and contact tongue to couple battery modules of e.g. electric car, has metal sheet pressurized and comprising nubs plastically deformed for producing contact between two line elements - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung eines ersten elektrisch leitfähigen Leitungselements an einem zweiten elektrisch leitfähigen Leitungselement. Zwischen zwei einander zugewandten Kontaktflächen der beiden Leitungselemente ist wenigstens ein Kontaktierelement angeordnet. Das Kontaktierelement ist in der Verbindungsanordnung mit einem Druck beaufschlagt, und das wenigstens eine Kontaktierelement weist eine Mehrzahl von Ausbuchtungen auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden zweier elektrisch leitfähiger Leitungselemente miteinander.The invention relates to a connection arrangement of a first electrically conductive line element to a second electrically conductive line element. Between two facing contact surfaces of the two line elements at least one contact element is arranged. The contacting element is subjected to a pressure in the connection arrangement, and the at least one contacting element has a plurality of protrusions. Furthermore, the invention relates to a method for connecting two electrically conductive line elements together.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Verbindungen zwischen zwei Stromschienen durch Verschraubungen zu realisieren. Beispielsweise beschreibt die
Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass bei einer derartig verschraubten Verbindung der für einen Schraubenkopf, eine Schraubenmutter und eventuell eine Unterlegscheibe notwendige Bauraum vorgehalten werden muss. Zudem entspricht die Fügerichtung beim Verbinden der Stromschienen der Schraubrichtung.A disadvantage here is the fact to be considered that in such a screwed connection necessary for a screw head, a nut and possibly a washer space must be kept. In addition, the joining direction when connecting the busbars corresponds to the screwing direction.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zum Verbinden zweier Leitungselemente zu schaffen, welche bzw. welches auf besonders bauraumsparende Art und Weise das Herstellen eines Kontaktes zwischen den beiden Leitungselementen ermöglicht.Object of the present invention is therefore to provide a connection arrangement of the type mentioned above and a method for connecting two line elements, which or which allows in a particularly space-saving manner to establish a contact between the two line elements.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patenanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a connection arrangement having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung sind zumindest einige der Ausbuchtungen des wenigstens einen Kontaktierelements zum Herstellen eines Kontakts zwischen den beiden Leitungselementen plastisch verformt. Dadurch lassen sich ein inniger Kontakt zwischen den beiden Leitungselementen und zugleich die Ausbildung einer Mehrzahl von Kontaktstellen erreichen. Es liegt nämlich aufgrund der Druckbeaufschlagung der beiden Leitungselemente im Bereich der Ausbuchtungen eine jeweils punktuell hohe Belastung vor, welche die plastische Verformung der Ausbuchtungen bewirkt. Das Stauchen der Ausbuchtungen stellt hierbei im Zusammenwirken mit der Ausbildung mehrerer, durch die deformierten Ausbuchtungen gebildeten Kontaktstellen sicher, dass der gewünschte niedrige Übergangswiderstand zwischen den beiden Leitungselementen erreicht wird. Anstelle von Ausbuchtungen oder zusätzlich zu diesen können auch oder Stifte oder dergleichen deformierbare Vorsprünge an dem Kontaktierelement vorgesehen sein.In the connection arrangement according to the invention, at least some of the bulges of the at least one contact element for producing a contact between the two line elements are plastically deformed. As a result, an intimate contact between the two line elements and at the same time the formation of a plurality of contact points can be achieved. In fact, due to the pressurization of the two line elements in the region of the bulges, there is a punctually high load, which causes the plastic deformation of the bulges. The upsetting of the bulges here, in cooperation with the formation of a plurality of contact points formed by the deformed bulges ensures that the desired low contact resistance between the two line elements is achieved. Instead of bulges or in addition to these also or pins or the like deformable projections may be provided on the contacting.
Da die Ausbuchtungen nicht oder nur untergeordnet federnd nachgeben, ist bei einem erneuten Herstellen der Verbindung der beiden Leitungselemente über das wenigstens eine Kontaktierelement letzteres durch ein noch nicht gebrauchtes, also nicht-deformierte Ausbuchtungen aufweisendes Kontaktierelement zu ersetzen.Since the bulges give no or only subordinate resilient, is to re-establish the connection of the two line elements on the at least one contacting latter by a not yet used, so non-deformed bulges exhibiting contact element to replace.
Dadurch, dass auf Schrauben verzichtet wird, um das wenigstens eine Kontaktierelement mit Druck zu beaufschlagen, ist der Kontakt zwischen den beiden Leitungselementen besonders bauraumsparend hergestellt.Because screws are dispensed with in order to pressurize the at least one contacting element, the contact between the two line elements is produced in a particularly space-saving manner.
Bevorzugt bildet ein Endbereich des ersten Leitungselements einen Aufnahmeraum, in welchen ein Endbereich des zweiten Leitungselements eingefügt ist. Dann brauchen keine weiteren Widerlager vorgesehen zu werden, um das Kontaktierelement mit dem Druck zu beaufschlagen, welcher zur plastischen Verformung der Ausbuchtungen führt. Vielmehr sind eine Höhe des Aufnahmeraums und eine Dicke des zweiten Leitungselements im Endbereich so bemessen, dass es beim Einführen des zweiten Leitungselements in den Aufnahmeraum zu einer Quetschung der Ausbuchtungen des zwischen den beiden Leitungselementen angeordneten Kontaktierelements kommt. Es wird also bei dem Steckvorgang lokal eine so starke Flächenpressung auf die Ausbuchtungen aufgebracht, dass ein besonders geringer Übergangswiderstand zwischen den beiden Leitungselementen die Folge ist.An end region of the first conduit element preferably forms a receiving space in which an end region of the second conduit element is inserted. Then no further abutments need to be provided to pressurize the contacting, which leads to the plastic deformation of the bulges. Rather, a height of the receiving space and a thickness of the second conduit element in the end region are dimensioned such that upon insertion of the second conduit element into the receiving space, there is a pinching of the bulges of the contacting element arranged between the two conduit elements. Thus, in the mating process, such a strong surface pressure is locally applied to the bulges that a particularly low contact resistance between the two line elements is the result.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das wenigstens eine Kontaktierelement sowohl zwischen ersten als auch zwischen zweiten einander zugewandten Kontaktflächen der beiden Leitungselemente angeordnet ist. Bei dem nach Art einer Kontaktzunge ausgebildeten Endbereich des zweiten Leitungselements ist somit das wenigstens eine Kontaktierelement sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der Kontaktzunge angeordnet. Dadurch erhöht sich für einen gegebenen Überlappungsbereich der beiden Leitungselemente die Anzahl der Kontaktstelln in Form der deformierten Ausbuchtungen. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass ein besonders geringer Übergangswiderstand zwischen den beiden Leitungselementen erreicht wird.As a further advantage, it has been shown, when the at least one contacting element is arranged both between the first and between the second facing contact surfaces of the two line elements. In the case of the end region of the second line element which is designed in the manner of a contact tongue, the at least one contacting element is thus arranged both on the upper side and on the lower side of the contact tongue. This increases for a given Overlap region of the two line elements, the number of contact points in the form of deformed bulges. This also contributes to the fact that a particularly low contact resistance between the two line elements is achieved.
Besonders einfach lässt sich das wenigstens eine Kontaktierelement sowohl zwischen den ersten als auch zwischen den zweiten einander zugewandten Kontaktflächen der beiden Leitungselemente anordnen, wenn es im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist. Hierbei ist dann der Endbereich des zweiten Leitungselements zwischen zwei Schenkeln des wenigstens einen Kontaktierelements aufgenommen. Dies erleichtert darüber hinaus die Festlegung des Kontaktierelements an dem zweiten Leitungselement, da das zweite Leitungselement einfach zwischen die beiden Schenkel eingeschoben werden kann. Des Weiteren ist so ein Sich-Verschieben des Kontaktierelements beim Einführen des zweiten Leitungselements in den Aufnahmeraum verhindert.The at least one contacting element can be arranged in a particularly simple manner both between the first and between the second mutually facing contact surfaces of the two line elements, if it has a U-shaped cross-section. In this case, the end region of the second conduit element is then received between two limbs of the at least one contacting element. This also facilitates the determination of the contacting element on the second line element, since the second line element can be easily inserted between the two legs. Furthermore, such a displacement of the contacting element during insertion of the second conduit element is prevented in the receiving space.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das wenigstens eine Kontaktierelement eine Mehrzahl von konvexen Ausbuchtungen und eine Mehrzahl von konkaven Ausbuchtungen aufweist. Derartige, von der Richtung her versetzt zueinander angeordnete Ausbuchtungen führen dazu, dass Fertigungstoleranzen der Verbindungsanordnung besonders gut ausgeglichen werden können.As a further advantage, it has been shown that the at least one contacting element has a plurality of convex bulges and a plurality of concave bulges. Such bulges arranged offset from one another in the direction lead to production tolerances of the connection arrangement being able to be compensated particularly well.
Das wenigstens eine Kontaktierelement ist bevorzugt aus einem Blech ausgebildet, da sich in diesem Ausbuchtungen oder Noppen besonders einfach ausbilden lassen, etwa durch Einprägen oder Eindrücken. Zudem ist ein solches Kontaktierelement aus Blech einfach und kostengünstig verfügbar.The at least one contact element is preferably formed from a metal sheet, since in this bulges or knobs can be particularly easy to train, such as by impressing or impressions. In addition, such a contacting of sheet metal is easy and inexpensive available.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens eines der beiden Leitungselemente als Stromschiene einer Hochvoltbatterie ausgebildet ist. Insbesondere bei Hochstromverbindungen ist nämlich das Sicherstellen niedriger Übergangswiderstände von besonderer Bedeutung.Finally, it has proven to be advantageous if at least one of the two line elements is designed as a busbar of a high-voltage battery. In particular, in high-current connections, ensuring low contact resistances is of particular importance.
Durch die zumindest eine Stromschiene kann hierbei insbesondere ein Anschlusselement bereitgestellt sein, mittels welchem sich ein Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, mit einem weiteren Batteriemodul elektrisch verbinden lässt. Alternativ kann auch die Anbindung eines Batteriemoduls an eine Leistungskomponente eines Hochvolt-Stromkreises über die Verbindungsanordnung erfolgen, welche die beiden Leitungselemente oder Stromschienen umfasst.In this case, in particular, a connecting element can be provided by the at least one busbar, by means of which a battery module, which has a plurality of battery cells, can be electrically connected to a further battery module. Alternatively, the connection of a battery module to a power component of a high-voltage circuit via the connection arrangement can take place, which comprises the two line elements or busbars.
Eine Hochvolt-Batterie, welche insbesondere eine Mehrzahl von Batteriemodulen umfassen kann, die jeweils über die beschriebene Verbindungsanordnung elektrisch miteinander verbunden sind, kann insbesondere als elektrischer Energiespeicher für ein Fahrzeug, etwa ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, zum Einsatz kommen.A high-voltage battery, which may in particular comprise a plurality of battery modules, which are each electrically connected to one another via the described connection arrangement, can be used in particular as an electrical energy store for a vehicle, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden eines ersten elektrisch leitfähigen Leitungselements mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Leitungselement wird wenigstens ein zwischen zwei einander zugewandten Kontaktflächen der beiden Leitungselemente angeordnetes Kontaktierelement mit einem Druck beaufschlagt. Infolge der Druckbeaufschlagung werden an dem Kontaktierelement vorgesehene Ausbuchtungen plastisch verformt, wodurch ein Kontakt zwischen den beiden Leitungselementen hergestellt wird. Mittels eines solchen Verfahrens lässt sich eine besonders bauraumsparende Kontaktierung der beiden Leitungselemente herstellen, welche zudem mit einem niedrigen Übergangswiderstand einhergeht.In the method according to the invention for connecting a first electrically conductive line element to a second electrically conductive line element, at least one contacting element arranged between two contact surfaces of the two line elements facing one another is subjected to a pressure. As a result of the pressurization bulges provided on the contact element are plastically deformed, whereby a contact between the two line elements is produced. By means of such a method, a particularly space-saving contacting of the two line elements can be produced, which is also associated with a low contact resistance.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:
Eine in
Um sicherzustellen, dass sich trotz der durch den Pfeils
Des Weiteren ist das Blech
Die Dicke der Kontaktzunge
Anstelle einer durch Verschrauben der beiden Stromschienen miteinander bewirkten Verbindung ist vorliegend ein niedriger Übergangswiderstand aufgrund der hohen Flächenpressung und der vielen, in Form der deformierten Noppen
Dadurch, dass die Noppen
Über die beiden Stromschienen können insbesondere Batteriemodule einer Fahrzeugbatterie miteinander gekoppelt werden, oder es kann ein Batteriemodul der Fahrzeugbatterie mit einer Leistungskomponente eines Hochvoltstromkreises gekoppelt werden. Bei solchen Arten einer Hochstrom-Kontaktierung stellt das Einweg-Blech
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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