-
Die Erfindung betrifft einen Zellverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals einer ersten galvanischen Zelle mit wenigstens einem zweiten Zellterminal einer zweiten galvanischen Zelle.
-
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Zellverbinders.
-
Stand der Technik
-
Zellverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals einer ersten galvanischen Zelle mit wenigstens einem zweiten Zellterminal einer zweiten galvanischen Zelle sind beispielsweise aus der Druckschrift
DE 34 33 640 A1 bekannt. Mittels der in dieser Druckschrift offenbarten Zellverbinder können Akkumulatoren oder Zellen von Akkumulatoren untereinander verbunden werden. Die Zellverbinder sind aus Kupfer und weisen ein flaches ebenes Profil größerer Länge als Breite auf.
-
Zellverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals einer ersten galvanischen Zelle mit wenigstens einem zweiten Zellterminal einer zweiten galvanischen Zelle müssen unterschiedlichen Anforderungen genügen. Insbesondere müssen Zellverbinder zur Kontaktierung von in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen eingesetzten Batterien bzw. Batteriezellen hohe Querschnitte zur Übertragung höherer Ströme, eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen und eine dauerhaft stabile Verbindung der Batterien bzw. Batteriezellen ermöglichen. Insbesondere die zur Leitung hoher Ströme erforderlichen großen Verbindungsquerschnitte führen dazu, dass Zellverbinder zur Kontaktierung von in Hybrid-, Plug-In-Hybrid- oder Elektrofahrzeugen eingesetzten Batterien bzw. Batteriezellen in der Regel eine hohe Steifigkeit aufweisen und sich dadurch Toleranzen sowie thermischen Dehnungen im Betrieb nicht oder nur schlecht ausgleichen lassen. Dies führt zu einer mechanischen Belastung der Zellverbinder bzw. der Zellterminals, an denen die Zellverbinder angeordnet sind, und kann zur Schädigung bis hin zum Ausfall der Batteriezellen und sogar zum Ausfall der gesamten Batterie führen. Zum Ausgleich der Toleranzen und der thermischen Dehnungen im Betrieb sind daher flexible Zellverbinder zur Verschaltung der Einzelzellen wünschenswert.
-
Die Druckschrift
DE 10 2010 019 708 A1 offenbart einen Zellverbinder mit einem ersten zum Anschluss an ein Zellterminal einer ersten Batteriezelle gebildeten Anschlussteil, einem zweiten zum Anschluss an ein Zellterminal einer zweiten Batteriezelle gebildeten Anschlussteil sowie einem flexiblen, zwischen den Anschlussteilen angeordneten und die Anschlussteile elektrisch miteinander kontaktierenden Verbindungsteil. Die Flexibilität des Verbindungsteils des Zellverbinders resultiert dabei aus der Formgebung des Verbindungsteils, durch welche das Verbindungsteil zumindest teilweise elastisch rückstellend ausgebildet ist. Nachteilig bei diesen Zellverbindern ist ein höherer Herstellungsaufwand zur Fertigung der vergleichsweise aufwendig gestalteten Form des Verbindungsteils. Zudem muss die Form des Verbindungsteils des Zellverbinders jeweils bei der Herstellung an unterschiedlich ausgestaltete Batteriezellen beziehungsweise Abstände zwischen Zellterminals der Batteriezellen angepasst werden.
-
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Ausgestaltung für einen flexiblen Zellverbinder bereitzustellen, insbesondere einen einfacher herzustellenden Zellverbinder.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Zellverbinder zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung wenigstens eines ersten Zellterminals einer ersten galvanischen Zelle mit wenigstens einem zweiten Zellterminal einer zweiten galvanischen Zelle vorgeschlagen, wobei der Zellverbinder einen Grundkörper aus einer aufeinander geschichteten Mehrzahl von ebenflächig ausgebildeten flexiblen Streifen wenigstens eines elektrisch leitfähigen Werkstoffs aufweist. Vorteilhafterweise weist der Zellverbinder dabei wenigstens ein an dem Grundkörper angeordnetes elektrisch leitfähiges Kontaktierungselement zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals einer galvanischen Zelle auf.
-
Der Grundkörper des Zellverbinders kann insbesondere nach Art eines Folienbandes gefertigt sein. Die Dicke eines Streifens des Grundkörpers beträgt vorzugsweise weniger als einen Millimeter. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Dicke eines Streifens wenige Mikrometer, besonders bevorzugt eine Dicke zwischen 0,01 mm und 0,5 mm aufweist. Insbesondere können die Streifen des Grundkörpers aus einer metallischen Folie, vorzugsweise aus einer Kupferfolie, sein. Durch die Anzahl und/oder die Dicke der verwendeten und aneinander angeordneten Streifen kann vorteilhafterweise die Flexibilität des Grundkörpers bestimmt werden. Dabei gilt allgemein, dass mit zunehmender Anzahl von aneinander angeordneten Streifen die Steifigkeit des Grundkörpers erhöht wird, bzw. mit einer Verringerung der aneinander geschichteten Streifen die Flexibilität des Grundkörpers erhöht wird. Durch eine geringere Dicke der Streifen kann die Flexibilität des Grundkörpers vorteilhafterweise weiter erhöht werden.
-
Die Streifen des Grundkörpers können insbesondere auch Abschnitte eines einzigen elektrisch leitfähigen Leiters sein, wobei der Grundkörper durch Faltung der Abschnitte gebildet wird. Vorteilhafterweise sind bei dieser Ausgestaltungsvariante die Streifen des Grundkörpers bereits elektrisch leitfähig miteinander kontaktiert. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Grundkörper länglich ausgebildet ist und eine größere Länge als Breite aufweist.
-
Das wenigstens eine Kontaktierungselement des Zellverbinders kann mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet sein. Das wenigstens eine Kontaktierungselement ist dabei elektrisch leitfähig mit dem Grundkörper des Zellverbinders kontaktiert. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das wenigstens eine Kontaktierungselement mit dem Grundkörper verschweißt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellverbinders ist vorgesehen, dass an dem Grundkörper zwei Kontaktierungselemente angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann mit dem ersten Kontaktierungselement dann ein erstes Zellterminal einer ersten galvanischen Zelle, insbesondere einer Batteriezelle, elektrisch leitfähig kontaktiert werden und mit dem zweiten Kontaktierungselement ein zweites Zellterminal einer zweiten galvanischen Zelle, insbesondere einer Batteriezelle, elektrisch leitfähig kontaktiert werden, sodass die erste galvanische Zelle mit der zweiten galvanischen Zelle durch den Zellverbinder elektrisch leitfähig verbunden ist.
-
Vorteilhafterweise ist das wenigstens eine Kontaktierungselement im Wesentlichen unflexibel ausgebildet. Das heißt, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement im Wesentlichen starr ausgebildet ist und nicht elastisch rückstellend. Das wenigstens eine Kontaktierungselement weist daher vorzugsweise eine wesentlich größere Dicke auf, als ein Streifen des Grundkörpers. Insbesondere ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement wenigstens eine Dicke von einem Millimeter aufweist, vorzugsweise eine Dicke zwischen einem Millimeter und einem Zentimeter. Die Dicke des wenigstens einen Kontaktierungselementes wird dabei vorteilhafterweise unter Berücksichtigung der zu führenden Ströme des Zellverbinders gewählt, wobei vorzugsweise für höhere Ströme eine größere Dicke für das Kontaktierungselement gewählt wird, insbesondere auch Dicken von mehr als einem Zentimeter.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement an den Grundkörper angeschweißt ist, vorzugsweise derart, dass die Streifen des Grundkörpers durch die Schweißung miteinander verbunden sind. Durch die Schweißung werden die Streifen des Grundkörpers vorteilhafterweise zusätzlich elektrisch miteinander kontaktiert. Darüber hinaus werden durch die Schweißung die einzelnen Streifen des Grundkörpers miteinander verbunden, sodass sich einzelne Streifen nicht aus dem Grundkörper lösen können. Darüber hinaus wird durch die Schweißung der Zellverbinder vorteilhafterweise im Bereich des wenigstens einen Kontaktierungselementes, also in dem Bereich in dem der Zellverbinder mit einem Zellterminal elektrisch leitfähig kontaktiert werden soll, versteift. Der Bereich außerhalb des wenigstens einen Kontaktierungselementes bleibt dabei vorteilhafterweise flexibel, sodass Toleranzen und thermische Dehnungen im Betrieb vorteilhafterweise ausgeglichen werden können. Die Versteifung des Zellverbinders an der Stelle, an dem das wenigstens eine Kontaktierungselement an dem Grundkörper des Zellverbinders angeordnet ist, verbessert vorteilhafterweise den Kontaktübergangswiderstand zwischen dem Zellverbinder und dem mit dem Zellverbinder elektrisch leitfähig kontaktierten Zellterminal einer galvanischen Zelle.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist, wobei der erste Teil des wenigstens einen Kontaktierungselementes an einer ersten Seite des Grundkörpers angeordnet ist und der zweite Teil des wenigstens einen Kontaktierungselementes an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Grundkörpers angeordnet ist, derart, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement jeweils einen äußeren Streifen des Grundkörpers kontaktiert. Vorzugsweise ist das wenigstens eine Kontaktierungselement dabei einteilig ausgebildet, wobei der erste Teil durch einen ersten Abschnitt eines Kontaktierungselementes und der zweite Teil durch einen zweiten Abschnitt eines Kontaktierungselementes gebildet ist. Bei einer derartigen einteiligen Ausgestaltung kontaktiert das wenigstens eine Kontaktierungselement die beiden äußeren Streifen des Grundkörpers vorzugsweise durch eine entsprechend ausgebildete Umbiegung, wobei das Kontaktierungselement vorzugsweise U-förmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise der eine Schenkel des U-förmigen Kontaktierungselementes der erste Teil ist und der andere Schenkel des U-förmigen Kontaktierungselementes der zweite Teil ist. Die Schenkel können dabei vorteilhafterweise nach Art einer Feder vorgespannt sein, sodass die Schenkel gegen die Kraft einer mechanischen Feder auseinander gebogen werden müssen, um das Kontaktierungselement an dem Grundkörper des Zellverbinders anordnen zu können. Der erste Teil und der zweite Teil des wenigstens einen Kontaktierungselementes sind vorzugsweise gleich bemessen, sodass das wenigstens eine Kontaktierungselement den Grundkörper symmetrisch einfasst.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste Teil des wenigstens einen Kontaktierungselementes zumindest teilweise aus einem ersten elektrisch leitfähigen Werkstoff und der zweite Teil des wenigstens einen Kontaktierungselementes zumindest teilweise aus einem zweiten elektrisch leitfähigen Werkstoff. Vorzugsweise ist der erste elektrisch leitfähige Werkstoff zumindest teilweise aus Aluminium, besonders bevorzugt vollständig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Der zweite Werkstoff ist vorzugsweise ein zumindest teilweise Kupfer aufweisender Werkstoff. Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Werkstoff Kupfer ist. Durch eine Ausgestaltung des wenigstens einen Kontaktierungselementes, wobei ein erster Teil des Kontaktierungselementes aus einem ersten Werkstoff und ein zweiter Teil des Kontaktierungselementes aus einem zweiten Werkstoff ist, können erfindungsgemäße Zellverbinder vorteilhafterweise mit den jeweiligen Kontaktierungselementen besonders gut mit galvanischen Zellen verschweißt werden, deren Zellterminals aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Das mit der negativen Elektrode der galvanischen Zelle elektrisch leitfähig verbundene erste Zellterminal ist dabei aus einem ersten Werkstoff, wobei der erste Werkstoff des Kontaktierungselementes vorteilhafterweise diesem ersten Werkstoff des ersten Zellterminals entspricht, und das mit der positiven Elektrode der galvanischen Zelle elektrisch leitfähig verbundene zweite Zellterminal ist dabei aus einem zweiten Werkstoff, wobei der zweite Werkstoff des Kontaktierungselement vorteilhafterweise dem zweiten Werkstoff des zweiten Zellterminals entspricht. Somit lassen sich vorteilhafterweise unter Nutzung erfindungsgemäßer Zellverbinder artgleiche bzw. stoffgleiche Schweißverbindungen herstellen, insbesondere Aluminium-Aluminium-Verbindungen und Kupfer-Kupfer-Verbindungen.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement und der von dem wenigstens einen Kontaktierungselement kontaktierte Grundkörper eine Durchgangsöffnung aufweisen, vorzugsweise derart, dass der Zellverbinder mit der Durchgangsöffnung um ein hervorstehend ausgebildetes Zellterminal anordbar ist. Vorzugsweise weist die Durchgangsöffnung einen runden Querschnitt auf. Es ist vorgesehen, dass durch die Durchgangsöffnung bei der Verbindung des Zellverbinders mit einem Zellterminal einer galvanischen Zelle das zu kontaktierende Zellterminal einer galvanischen Zelle zumindest teilweise durch die Durchgangsöffnung tritt. Die Durchgangsöffnung kann insbesondere durch Stanzen oder Bohren hergestellt werden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellverbinders sieht vor, dass der Grundkörper zwei freie Enden aufweist, wobei an jedem der freien Enden jeweils ein Kontaktierungselement angeordnet ist. Die beiden Kontaktierungselemente können dabei jeweils mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein. Während die an den freien Enden des Grundkörpers angeordneten Kontaktierungselemente den Zellverbinder an den freien Enden versteifen, ist der Zellverbinder zwischen den Kontaktierungselementen vorteilhafterweise weiterhin durch die Schichtstruktur der aneinander geschichteten Streifen flexibel ausgebildet und somit vorteilhafterweise geeignet, Toleranzen sowie eine thermisch bedingte Ausdehnung auszugleichen, ohne dass Zerstörungen auftreten.
-
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Zellverbinders, insbesondere eines erfindungsgemäßen Zellverbinders, vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl länglich ausgebildeter flexibler Streifen wenigstens eines elektrisch leitfähigen Werkstoffs zu einem Grundkörper geschichtet wird und wenigstens ein elektrisch leitfähiges Kontaktierungselement mit dem Grundkörper elektrisch leitfähig verbunden wird. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Streifen längliche Kupferfolien sind. Die Streifen weisen vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,01 mm und 0,5 mm auf. Zur Bildung des Grundkörpers kann insbesondere eine Mehrzahl einzelner loser Streifen aneinander angeordnet werden, sodass eine Schichtstruktur durch die Mehrzahl von aneinander angeordneten Streifen entsteht. Gemäß einer Ausgestaltungsvariante kann der Grundkörper durch Faltung einer einzigen elektrisch leitfähigen Folie, insbesondere einer Kupferfolie, oder mehrerer elektrisch leitfähiger Folien, hergestellt werden, wobei gefaltete Abschnitte der Folie beziehungsweise der Folien jeweils Streifen des Grundkörpers im Sinne der Erfindung sind.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das wenigstens eine Kontaktierungselement derart mit dem Grundkörper verbunden, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement die beiden äußeren Streifen des Grundkörpers kontaktiert. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Kontaktierungselement zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erster Teil des Kontaktierungselementes den einen äußeren Streifen des Grundkörpers kontaktiert und der zweite Teil des Kontaktierungselementes den zweiten äußeren Streifen des Grundkörpers kontaktiert. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist das Kontaktierungselement derart gebogen, vorzugsweise U-förmig gebogen, dass die Flächen des Kontaktierungselementes, mit denen der Grundkörper kontaktiert wird, einander gegenüber liegen.
-
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Streifen des Grundkörpers in das wenigstens eine Kontaktierungselement eingeschweißt werden, wobei das wenigstens eine Kontaktierungselement als Badsicherung wirkt. Hierdurch wird vorteilhafterweise die elektrische Kontaktierung des wenigstens einen Kontaktierungselementes mit dem Grundkörper weiter verbessert. Ferner wird vorteilhafterweise die elektrische Kontaktierung der einzelnen Streifen des Grundkörpers untereinander weiter verbessert.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement umbogen wird, vorzugsweise derart, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement die äußeren Streifen des Grundkörpers einfasst. Vorzugsweise erfolgt das Umbiegen des Kontaktierungselementes derart, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement elastisch vorgespannt ist, vorzugsweise nach Art einer Schenkelfeder, sodass beim Verbinden des wenigstens einen Kontaktierungselementes mit dem Grundkörper eine Klemmwirkung von dem Kontaktierungselement ausgeht, welches die Streifen des Grundkörpers fixiert. Vorteilhafterweise wird durch diese Klemmwirkung der elektrische Übergangswiderstand von dem Grundkörper auf das wenigstens eine Kontaktierungselement weiter verbessert.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das wenigstens eine Kontaktierungselement zusammen mit dem Grundkörper mit einer Durchgangsöffnung versehen wird, vorzugsweise mittels Durchbohrung oder Durchstanzung. Vorteilhafterweise wird an den freien Enden des Grundkörpers jeweils ein Kontaktierungselement angeordnet.
-
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder;
-
2 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder;
-
3 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht eines Abschnittes eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder;
-
4 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht eines Abschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder;
-
5a bis 5c in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder von der Fertigung bis zur Kontaktierung mit einem Zellterminal;
-
6a bis 6d in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder von der Herstellung bis zur Kontaktierung mit einem Zellterminal; und
-
7a bis 7d in schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder von der Herstellung bis zur Kontaktierung mit einem Zellterminal.
-
In 1 ist in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder 1 zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines ersten Zellterminals einer ersten galvanischen Zelle mit einem zweiten Zellterminal einer zweiten galvanischen Zelle dargestellt. Der Zellverbinder 1 weist einen Grundkörper 2 auf, welcher eine Vielzahl von ebenflächig ausgebildeten flexiblen Streifen 3, 4 eines elektrisch leitfähigen metallischen Werkstoffs, insbesondere Kupfer, aufweist. Die Streifen 3, 4 sind dabei folienartig ausgebildet und weisen in diesem Ausführungsbeispiel eine Dicke von einigen hundertstel Mikrometern auf, vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,04 mm und 0,1 mm auf. In anderen Ausgestaltungen kann die Dicke insbesondere zwischen 0,01 mm und 0,5 mm betragen. Die einzelnen Streifen 3, 4 sind bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aufeinander geschichtet, und dabei direkt aneinander angeordnet. Der Grundkörper 2 weist dabei eine größere Länge als Breite auf. Die Breite des Grundkörpers 2 entspricht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Breite eines Zellterminals (in 1 nicht dargestellt).
-
Der in 1 dargestellte Zellverbinder 1 weist ferner zwei an dem Grundkörper 2 angeordnete elektrisch leitfähige Kontaktierungselemente 5 zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung eines Zellterminals einer galvanischen Zelle auf. Die Kontaktierungselemente 5 sind dabei an den freien Enden 6 des Grundkörpers 2 angeordnet. Die Kontaktierungselemente 5 sind jeweils zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Teil eines Kontaktierungselementes 5 einen äußeren Streifen 4 des Grundkörpers 2 kontaktiert und der zweite Teil eines Kontaktierungselementes 5 den zweiten äußeren Streifen 4 des Grundkörpers 2 kontaktiert. Ein Teil eines Kontaktierungselementes 5 ist also bezogen auf die Darstellung in 1 unten am Grundkörper 2 und ein anderer Teil eines Kontaktierungselementes 5 oben am Grundkörper 2 angeordnet.
-
Der erste Teil und der zweite Teil eines jeweiligen Kontaktierungselementes 5 sind dabei mit dem Grundkörper 2 des Zellverbinders 1 derart verschweißt, dass die Streifen 3, 4 des Grundkörpers 2 ebenfalls durch die Schweißung 7 miteinander verbunden sind. In 1 ist die Schweißung durch die Schweißnaht 7 an dem jeweiligen Kontaktierungselement 5 sowie dem Grundkörper 2 dargestellt. Eine Schweißung, wie in 1 rechts dargestellt ist dabei bevorzugt. Der erste Teil und der zweite Teil des jeweiligen Kontaktierungselementes 5 sind, wie aus 1 ersichtlich, um ein Vielfaches dicker als ein Streifen 3, 4 des Grundkörpers 2 ausgebildet. Dadurch ist das jeweilige Kontaktierungselement 5 im Wesentlichen starr und im Gegensatz zu dem Grundkörper 2 des Zellverbinders 1 nicht flexibel ausgebildet. Durch die Steifigkeit des ersten Teils und des zweiten Teils des jeweiligen Kontaktierungselementes verleiht das jeweilige Kontaktierungselement 5 dem Zellverbinder an den freien Enden 6 des Grundkörpers 2 eine Steifigkeit. In dem Bereich zwischen den Kontaktierungselementen 5 ist der Grundkörper 2 durch den Aufbau aus einer Vielzahl von Streifen 3, 4 vorteilhafterweise flexibel ausgebildet. Der erste Teil und der zweite Teil des jeweiligen Kontaktierungselementes 5 sind in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel metallische Plättchen, insbesondere Kupferplättchen.
-
In 2 ist in einer Draufsicht eine Ausgestaltungsvariante des in 1 dargestellten Zellverbinders gezeigt. Bei dem in 2 dargestellten Zellverbinder 1 sind die Kontaktierungselemente 5 und der von den Kontaktierungselementen 5 kontaktierte Grundkörper 2 durchbohrt, sodass die Kontaktierungselemente 5 und die freien Enden 6 des Grundkörpers 2 jeweils eine Durchgangsöffnung 8 aufweisen. Die Durchgangsöffnung 8 ist dabei derart ausgebildet, dass der Zellverbinder 1 mit der Durchgangsöffnung 8 um ein hervorstehend ausgebildetes Zellterminal (in 2 nicht dargestellt) anordbar ist. Die Kontaktierungselemente 5 des Zellverbinders 1 sind durch eine um die Durchgangsöffnung 8 verlaufende Schweißverbindung 7 mit dem Grundkörper 2 verbunden, wobei durch die Schweißung 7 die einzelnen Streifen 3, 4 des Grundkörpers 2 elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
-
In 3 ist in einer Seitenansicht ein Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder 1 dargestellt. Der Zellverbinder 1 weist wie in den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen einen Grundkörper 2 auf, welcher eine Vielzahl von ebenflächig ausgebildeten flexiblen und elektrisch leitfähigen Streifen 3, 4 aufweist. Das in 3 dargestellte Kontaktierungselement 5 des Zellverbinders 1 ist derart an dem freien Ende 6 des Grundkörpers 2 angeordnet, das ein erster Teil des Kontaktierungselementes 5 an einer ersten Seite des Grundköpers 2 (in 3 oben) angeordnet ist und ein zweiter Teil des Kontaktierungselementes 5 an einer der ersten Seite gegenüber liegenden zweiten Seite des Grundkörpers 2 (in 3 unten) angeordnet ist, derart, dass das Kontaktierungselement 5 jeweils einen äußeren Streifen 4 des Grundkörpers 2 kontaktiert. Das Kontaktierungselement 5 ist dabei einteilig ausgebildet, wobei das Kontaktierungselement 5 U-förmig gebogen ist. Durch Verschweißung 7 ist das Kontaktierungselement 5 mit dem Grundkörper 2 verbunden. Durch die Schweißung 7 wird dabei die elektrische Kontaktierung zwischen den Streifen 3 des Grundkörpers 2 sowie zwischen dem Grundkörper 2 und dem Kontaktierungselement 5 weiter verbessert.
-
In 4 ist in einer Draufsicht ein Abschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder 1 dargestellt. Dieser weist ebenfalls ein U-förmig gebogenes Kontaktierungselement 5 auf, welches am freien Ende des Grundkörpers 2 des Zellverbinders 1 durch Verschweißung 7 angeordnet ist. Darüber hinaus ist das Kontaktierungselement 5 zusammen mit dem Grundkörper 2 derart durchbohrt, dass eine Durchgangsöffnung 8 zur Anordnung des Zellverbinders 1 an einem durch die Durchgangsöffnung 8 tretenden Zellterminal einer galvanischen Zelle (in 4 nicht dargestellt) gebildet ist.
-
Im Zusammenhang mit 5a bis 5c wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Zellverbinders 1 sowie eine elektrisch leitfähige Kontaktierung eines erfindungsgemäßen Zellverbinders 1 mit einem Zellterminal 10 einer galvanischen Zelle 9 näher erläutert. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zellverbinders 1 wird zunächst eine Mehrzahl von länglich ausgebildeten flexiblen Streifen 3, 4 wenigstens eines elektrisch leitfähigen Werkstoffs, insbesondere Kupfer, zu einem Grundkörper 2 geschichtet. Die äußeren Streifen 4 des Grundkörpers 2 begrenzen den Grundkörper 2 dabei (in 5a nach oben und nach unten). Ein Kontaktierungselement 5 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, insbesondere Kupfer oder Aluminium, wird an einem äußeren Streifen 4 des Grundkörpers 2 durch Verschweißung 7 angeordnet. Die Streifen 3, 4 des Grundkörpers 2 werden dabei in das Kontaktierungselement 5 eingeschweißt, wobei das Kontaktierungselement 5 als Badsicherung wirkt.
-
Wie in 5b dargestellt, kann eine weitere Schweißung 7 zur Verbesserung der Stabilität des Kontaktierungselementes 5 des Grundkörpers 2 und zur weiter verbesserten Kontaktierung des Kontaktierungselementes 5 mit dem Grundkörper 2 vorgesehen werden. Das an dem freien Ende 6 des Grundkörpers 2 angeordnete Kontaktierungselement 5 wird zusammen mit den Streifen 3 des Grundkörpers 2 durchstanzt, sodass eine senkrecht zur Längsausrichtung des Zellverbinders 1 verlaufende Durchgangsöffnung 8 entsteht (wie in 5b dargestellt).
-
In 5c ist schematisch dargestellt, wie der Zellverbinder 1 mit der Durchgangsöffnung 8 an einem korrespondierend zu der Durchgangsöffnung 8 ausgebildeten Zellterminal 10 einer Batteriezelle 9 angeordnet wird. Das Kontaktierungselement 5 verleiht dem Zellverbinder 1 im Kontaktierungsbereich (dem durch das Kontaktierungselement 5 abgedeckten Bereich) dabei vorteilhafterweise Stabilität, wodurch die Montage des Zellverbinders 1 an einem Zellterminal 10 vereinfacht wird und der Kontaktübergangswiderstand zwischen Zellverbinder 1 und Zellterminal verbessert ist. Der nicht mit dem Kontaktierungselement 5 kontaktierte Grundkörper 2 des Zellverbinders 1 bleibt flexibel, sodass Toleranzen oder temperaturbedingte Dehnungen durch den Grundkörper 2 des Zellverbinders 1 ausgeglichen werden können. Durch die Art der Anordnung der Streifen 3, 4, insbesondere nebeneinander und/oder übereinander, bestimmt sich dabei, in welcher Bewegungsebene der Zellverbinder 1 besonders flexibel ausgebildet ist.
-
Im Zusammenhang mit 6a bis 6d wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Zellverbinder näher erläutert. Ein Abschnitt des Zellverbinders 1 ist dabei jeweils in einer Seitenansicht dargestellt. Eine Vielzahl länglich ausgebildeter elektrisch leitfähiger metallischer Folienstreifen 3, 4 wird zunächst zu einem Grundkörper 2 übereinander geschichtet. Das einteilig ausgebildete Kontaktierungselement 5 weist einen ersten Teil 11 aus einem ersten Werkstoff, insbesondere Aluminium, und einen zweiten Teil 12 aus einem zweiten Werkstoff, insbesondere Kupfer, auf. Das Kontaktierungselement 5 wird mit dem zweiten Teil 12 an einem freien Ende 6 des Grundkörpers 2 angeordnet. Die Folienstreifen 3, 4 des Grundkörpers 2 werden dabei in den zweiten Teil 12 des Kontaktierungselementes 5 eingeschweißt, wobei der zweite Teil 12 des Kontaktierungselementes 5 als Badsicherung wirkt. Nachdem der zweite Teil 12 des Kontaktierungselementes 5 auf diese Weise durch Verschweißung 7, beispielsweise mittels Laserschweißung, an dem einen äußeren Streifen 4 des Grundkörpers 2 (in 6a am Grundkörper 2 unten) angeordnet wurde, wird der erste Teil 11 des Kontaktierungselementes 5 derart U-förmig umbogen, dass der erste Teil 11 des Kontaktierungselementes 5 den zweiten äußeren Folienstreifen 4 des Grundkörpers 2 (in 6b am Grundkörper 2 oben) kontaktiert (wie in 6b dargestellt). Nach diesem Schritt ist der in 6b dargestellte Zellverbinder 1 geeignet, um an einem Zellterminal einer galvanischen Zelle, vorzugsweise einem flach ausgebildeten Zellterminal, angeschweißt zu werden. Dabei kann der Zellverbinder 1 vorteilhafterweise so mit einem flach ausgebildeten Zellterminal verschweißt werden, dass eine stoffgleiche Schweißung ermöglicht ist, indem der Zellverbinder 1 so positioniert wird, dass der Werkstoff des ersten Teils 11 oder des zweiten Teils 12 des Kontaktierungselementes 5 dem Werkstoff des Zellterminals entspricht.
-
Wie schematisch in 6c dargestellt, kann das Kontaktierungselement 5 zusammen mit dem Grundkörper 2 durchbohrt oder durchstanzt worden sein, sodass der Zellverbinder 1 eine Durchgangsöffnung 8 aufweist. Diese Durchgangsöffnung 8 ist vorteilhafterweise korrespondierend der äußeren Form eines hervorstehenden Zellterminals 10 einer galvanischen Zelle ausgebildet. Wie in 6d gezeigt, tritt bei einer derartigen Ausgestaltung des Zellverbinders 1 das Zellterminal 10 durch die Durchgangsöffnung 8 hindurch, wobei zur verbesserten Verbindung des Zellverbinders 1 mit dem Zellterminal 10 der erste Teil 11 des Kontaktierungselementes mit dem freien Ende des Zellterminals 10 verschweißt wird. In 6d ist dies durch die weitere Schweißnaht 13 dargestellt.
-
Mit Bezugnahme auf 7a bis 7d wird ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zellverbinders 1 näher erläutert. 7a bis 7c zeigen dabei schematisch eine Seitenansicht, 7d schematisch eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Zellverbinders 1. Dem in 7a bis 7d abschnittsweise dargestellten Zellverbinder 1 ist mit den unter Bezugnahme auf 1 bis 6d erläuterten Zellverbindern der unter Nutzung einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Streifen 3, 4 geschichtet aufgebaute, flexible Grundkörper 2 gemeinsam. Das Kontaktierungselement 5 des Zellverbinders 1 ist dagegen anders als bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen als ein U-förmiges Klammerelement ausgebildet, wobei die Schenkel des Kontaktierungselementes 5 elastisch rückstellend, insbesondere nach Art einer Schenkelfeder, ausgebildet sind. Das heißt, dass die Schenkel des Kontaktierungselementes 5 entgegen der Kraft einer mechanischen Feder auseinander gebogen werden müssen, um das Kontaktierungselement 5 an einem freien Ende 6 des Grundkörpers 2 anordnen zu können. Durch die Federwirkung bzw. die Klammerwirkung des Kontaktierungselementes 5 werden die Streifen 3, 4 des Grundkörpers 2 elektrisch leitfähig mit dem Kontaktierungselement 5 kontaktiert und darüber hinaus fixiert. Eine Schweißung ist bei dieser Ausgestaltungsvariante nicht erforderlich. Wie in 7b dargestellt, kann das Kontaktierungselement 5 zusammen mit dem Grundkörper 2 mit einer Durchgangsöffnung 8 versehen werden. Diese Durchgangsöffnung 8 kann, wie in 7c gezeigt, genutzt werden, um den Zellverbinder 1 mit einem Zellterminal 10 einer galvanischen Zelle zu verbinden. Dazu wird der Zellverbinder 1 mit der Durchgangsöffnung 8 auf das Zellterminal 10 aufgesteckt. Zur verbesserten Kontaktierung und Fixierung des Zellverbinders 1 an dem Zellterminal 10 wird der Zellverbinder mit dem Zellterminal 10 verschweißt, wie durch die Schweißnaht 7 in 7c und 7d dargestellt. Wie aus 7d ersichtlich, ist die Schweißnaht 7 eine die Durchgangsöffnung 8 umlaufende Schweißnaht.
-
Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3433640 A1 [0003]
- DE 102010019708 A1 [0005]
