DE102013208242A1

DE102013208242A1 - Elektrisches Verbindungselement und Batterie mit elektrischem Verbindungselement

Info

Publication number: DE102013208242A1
Application number: DE102013208242.8A
Authority: DE
Inventors: Silvia Baeck-Egli; Markus Hald
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-11-06

Abstract

Es ist ein elektrisches Verbindungselement (2) und eine Batterie mit einem solchen Verbindungselement (2) sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie beschrieben. Eine Kontaktfläche (1) des Verbindungselementes (2) ist mit Erhebungen (3, 4) versehen, die unterschiedliche Höhen (h1, h2) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement mit einer Kontaktfläche zur Kontaktierung eines Gegenkontaktes, wobei die Kontaktfläche Erhebungen aufweist, die zumindest abschnittsweise mit einer Oxidationsschutzsicht bedeckt sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Batterie mit wenigstens zwei Batterieenergiespeichern und mit einem elektrischen Verbindungselement, das die Batteriespeicher elektrisch leitfähig miteinander verbindet. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung und einer Antriebsenergie leitend mit der Antriebsvorrichtung verbundenen Batterie.
Stand der Technik
Elektrische Verbindungselemente und Batterien der eingangs genannten Art sind allgemein bekannt. Um zu verhindern, dass eine Oxidschicht die elektrische Verbindung des Verbindungselementes zum Gegenkontakt verschlechtert, ist die Oxidationsschutzsicht auf der Kontaktfläche vorgesehen. Wird das Verbindungselement am Gegenkontakt angebracht und zum Beispiel mit diesem verpresst, so wird die Oxidationsschutzschicht verdrängt, bis eine oder mehrere der Erhebungen den Gegenkontakt kontaktieren. Da die Oxidationsschutzschicht die Erhebungen bis zum direkten mechanischen Kontakt mit dem Gegenkontakt vor einer Oxidation schützt, ist eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Verbindungselement und dem Gegenkontakt gewährleistet.
Wird das Verbindungselement jedoch vom Gegenkontakt gelöst, so oxidieren die nicht mehr von der Oxidationsschutzschicht abgedeckten Abschnitte der Erhebungen nahezu umgehend, weshalb das Verbindungselement in der Regel nur einmal verwendet werden kann. Da das Verbindungselement nicht mehrfach verwendet werden kann, entstehen durch die Verwendung eines neuen Verbindungselementes hohe Kosten.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein elektrisches Verbindungselement der eingangs genannten Art bereitgestellt, wobei die Erhebungen unterschiedlich hoch ausgebildet sind. Ferner wird erfindungsgemäß eine Batterie der eingangs genannten Art bereitgestellt, wobei das Verbindungselement ein erfindungsgemäßes Verbindungselement ist. Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art bereitgestellt, dessen Batterie eine erfindungsgemäße Batterie ist.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass die Erhebungen unterschiedlich hoch ausgebildet sind, werden beim ersten Verbinden der Kontaktfläche mit dem Gegenkontakt die Erhebungen nur abschnittsweise und insbesondere die höchsten Punkte der Erhebungen freigelegt und mit dem Gegenkontakt kontaktiert. Bei einer erneuten Verbindung sind die Erhebungen zumindest abschnittsweise noch von der Oxidationsschutzschicht abgedeckt, sodass eine Verformung der Oxidationsschutzschicht und womöglich auch der bereits freigelegten Abschnitte der Erhebungen eine Kontaktierung der noch nicht oxidierten Abschnitte der Erhebungen mit dem Gegenkontakt ermöglicht. Alternativ zur Verformung der Erhebungen können sich diese beim Kontaktieren des Gegenkontaktes zumindest teilweise in diesen eindrücken oder -graben.
Folglich kann das elektrische Verbindungselement wenigstens zweimal oder auch öfter mit dem Gegenkontakt verbunden werden, wobei die elektrische Leitfähigkeit der Verbindung auch beim zweiten Verbinden hoch und nicht durch Oxidschichten beeinträchtigt ist.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile ist im Folgenden eingegangen.
So kann sich die Höhe der Erhebungen in ihrem Verlauf ändern. Beispielsweise kann die Höhe der Erhebungen entlang einer Längsrichtung der Erhebungen zu- oder abnehmen. Hierdurch werden beim ersten Kontaktieren nur hohe Abschnitte der jeweiligen Erhebung freigelegt und kontaktiert. Bei einem wiederholten Kontaktieren der Erhebung wird ein niedrigerer Abschnitt dieser Kontaktierung freigelegt und kontaktiert. Sind alle Kontaktierungen mit sich im Verlauf der Erhebungen ändernden Höhen ausgebildet, so steht auch beim zweiten Verbinden der Kontaktfläche mit dem Gegenkontakt die Anzahl an Erhebungen zur Verfügung, die bereits beim ersten Kontaktieren des Gegenkontaktes zur Verfügung standen.
Um zu gewährleisten, dass voneinander beabstandete Bereiche der Kontaktfläche gleichmäßig mit dem Gegenkontakt kontaktiert werden, können die Erhebungen regelmäßig und mit einer konstanten Dichte ausgebildet sein. Insbesondere können die Erhebungen rippenförmig und parallel zueinander ausgebildet sein. Wird die Kontaktfläche gegen den Gegenkontakt gedrückt, wirken vorzugsweise in allen Kontaktbereichen zwischen dem Verbindungselement und dem Gegenkontakt die gleichen Druckkräfte, sodass die Erhebungen gleichmäßig freigelegt und verformt beziehungsweise in den Gegenkontakt gedrückt werden.
Die Oxidationsschutzschicht ist vorzugsweise durch ein Verpressen des Verbindungselementes mit dem Gegenkontakt verformbar und weist beispielsweise einen weichen Kunststoff auf. Alternativ kann die Oxidationsschutzschicht eine Kunststoffschicht oder eine Zinnschicht sein.
Um die Homogenität der Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Gegenkontakt zu verbessern, kann sich die Höhe ausgewählter Erhebungen in deren Verlauf anders ändern als die Höhe anderer Erhebungen. Insbesondere kann sich die Höhe benachbarter Erhebungen entgegengesetzt ändern, wobei die Höhe einer ersten der Erhebungen beispielsweise in ihrem Verlauf zumindest abschnittsweise abnimmt und die Höhe der benachbarten Erhebung in deren Verlauf zumindest abschnittsweise zunimmt. Hierdurch ist der Abstand von Abschnitten der Erhebungen mit einer maximalen Höhe so weit vergrößert, dass sowohl die Oxidationsschutzschicht als auch die Erhebungen beziehungsweise der Gegenkontakt durch eine geringe Dichte an hohen Abschnitten der Erhebungen und folglich durch einen vergleichsweise hohen Druck zur Herstellung der Kontaktierung sich gut verformen lassen.
Die Erhebungen können in ihrer Höhenrichtung eine abnehmende Breite und insbesondere quer zu ihrer Höhenrichtung und zu ihrer Längsrichtung einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Erhebungen mit einer in ihrer Höhenrichtung abnehmenden Breite und insbesondere mit einer Spitze oder oberen Kante verformen bei der Montage des Verbindungselementes am Gegenkontakt die Oxidationsschutzschicht besonders effektiv. Ferner lassen sich dünne Bereiche der Erhebungen leichter verformen als dicke Bereiche. Alternativ können sich dünne und insbesondere spitze Bereiche der Erhebungen besser in den Gegenkontakt eingraben.
Die durch das Verbindungselement miteinander verbundenen Batterieenergiespeicher sind beispielsweise Batteriezellen oder jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufweisende Batteriemodule. Beispielsweise können Gehäuse der Batteriezellen beziehungsweise der Batteriemodule mit dem Gegenkontakt verbunden und insbesondere mit Gehäusen anderer Batterieenergiespeicher verbunden sein. Hierdurch ist eine niederohmige Verbindung der Gehäuse, beispielsweise zu einer elektrischen Erde oder Masse, gewährleistet.
Ferner kann einer der Batterieenergiespeicher ein eine Batteriezelle und ein anderer der Batterieenergiespeicher ein die Batteriezelle umfassendes Batteriemodul sein. Das Verbindungselement kann also die Batteriezelle und insbesondere das Gehäuse der Batteriezelle mit dem Gehäuse des Batteriemoduls elektrisch leitfähig verbinden. Weist das Batteriemodul mehr als eine Batteriezelle auf, so können auch diese Batteriezellen miteinander, mit der anderen Batteriezelle oder mit dem Gehäuse des Batteriemoduls durch das Verbindungselement elektrisch leitfähig verbunden sein.
Zum Verbinden zweier Gegenkontakte miteinander weist das Verbindungselement vorzugsweise zwei Kontaktflächen mit den Erhebungen und der Oxidationsschutzschicht auf. Der Gegenkontakt kann ein Anschlusskontakt des Batterieenergiespeichers oder ein Gehäuseabschnitt des Batterieenergiespeichers sein.
Die Batterieenergiespeicher basieren vorzugsweise auf Lithium-Technologie und sind insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen oder weisen Lithium-Ionen-Batteriezellen auf.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Kontaktfläche eines Verbindungselementes.
1 zeigt eine Kontaktfläche 1 eines elektrischen Verbindungselementes 2 zur Kontaktierung eines nicht dargestellten Gegenkontaktes. Der dargestellte Abschnitt der Kontaktfläche 1 ist mit Erhebungen 3, 4 versehen. Der Einfachheit halber ist die Kontaktfläche 1 im Ausführungsbeispiel der 1 lediglich mit vier Erhebungen 3, 4 dargestellt. Selbstverständlich kann die Kontaktfläche 1 eine Vielzahl von Erhebungen 3, 4 aufweisen, wobei die Erhebungen 3, 4 auf ausgewählte Abschnitte der Kontaktfläche 1 beschränkt sein oder sich über die gesamte Kontaktfläche 1 erstrecken können. Eine Oxidationsschutzschicht, welche zum Schutz der Kontaktfläche 1 vor Oxidation die Erhebungen 3, 4 zumindest vor der ersten Montage des Verbindungselementes 2 abdeckt, ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Die Erhebungen 3, 4 weisen entlang einer von der Kontaktfläche 1 wegweisenden Höhenrichtung H Höhen h1, h2 auf, die sich voneinander unterscheiden. Insbesondere in einer senkrecht zur Höhenrichtung H verlaufenden Längsrichtung L der Erhebungen 3, 4 nebeneinander angeordnete Abschnitte der Erhebungen 3, 4 sind unterschiedlich hoch dargestellt.
Die Höhen h1, h2 der Erhebungen 3, 4 können sich im Verlauf der Erhebungen 3, 4 insbesondere entlang der Längsrichtung L ändern. Die Erhebungen 3, 4 sind rippenförmig und mit einem konstanten Abstand zu benachbarten Erhebungen 3, 4 parallel zueinander beziehungsweise zur Längsrichtung L angeordnet gezeigt.
Die Höhe h1 der Erhebungen 3 ändert sich im Verlauf der Erhebungen 3 entlang der Längsrichtung L anders, als die Höhe h2 der Erhebungen 4. Beispielsweise sind die Erhebungen 3, 4 benachbart zueinander und insbesondere entlang einer quer zur Längsrichtung L und zur Höhenrichtung H weisenden Breitenrichtung B abwechselnd hintereinander angeordnet.
Die Höhen h1, h2 der zueinander benachbart angeordneten Erhebungen 3, 4 ändern sich vorzugsweise entgegengesetzt. Beispielsweise nimmt die Höhe h1 zumindest zunächst entlang des Verlaufs der Erhebung 3 entlang der Längsrichtung L ab. Im Gegensatz dazu nimmt die Höhe h2 der Erhebung 4 entlang der Längsrichtung L zumindest zunächst zu.
Die Erhebungen 3, 4 des Ausführungsbeispiels der 1 sind so angeordnet, dass eine niedrigste Stelle 5 der Erhebung 3 in der Längsrichtung L neben einer höchsten Stelle 6 der Erhebung 4 angeordnet ist. Entlang der Breitenrichtung B können die niedrigsten Stellen 5 abwechselnd mit den höchsten Stellen 6 hintereinander angeordnet sein.
Entlang der Breitenrichtung B weisen die Erhebungen 3, 4 jeweils Breiten b1, b2 auf, wobei die Breiten b1, b2 der Erhebungen 3, 4 entlang der Höhenrichtung H vorzugsweise abnehmen. Insbesondere die Erhebungen 3, 4 können entlang einer durch die Höhenrichtung H und die Breitenrichtung B verlaufenden Ebene Querschnitte 7, 8 aufweisen, die dreieckig ausgebildet sind, wobei eine Spitze 9, 10 des dreieckigen Querschnitts 7, 8 entlang der Höhenrichtung H vom Verbindungselement 2 weg weist. Die Spitzen 9, 10 formen entlang der Längsrichtung L obere und vom Verbindungselement 2 weg weisende Kanten 11, 12 der Erhebungen 3, 4 aus.

Claims

Elektrisches Verbindungselement (2) mit einer Kontaktfläche (1) zur Kontaktierung eines Gegenkontaktes, wobei die Kontaktfläche (1) Erhebungen (3, 4) aufweist, die zumindest abschnittsweise mit einer Oxidationsschutzschicht bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (3, 4) unterschiedlich hoch ausgebildet sind.
Verbindungselement (2) nach Anspruch 1, wobei sich die Höhe (h1, h2) der Erhebungen (3, 4) in ihrem Verlauf ändert.
Verbindungselement (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erhebungen (3, 4) rippenförmig und parallel zueinander ausgebildet sind.
Verbindungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Höhe (h1, h2) ausgewählter Erhebungen (3, 4) in deren Verlauf anders ändert als die Höhe (h1, h2) anderer Erhebungen (3, 4).
Verbindungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die Höhe (h1, h2) benachbarter Erhebungen (3, 4) entgegengesetzt ändert.
Verbindungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Erhebungen (3, 4) in ihrer Höhenrichtung (H) eine abnehmende Breite (b1, b2) aufweisen.
Verbindungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Erhebungen (3, 4) quer zu ihrer Längsrichtung (L) einen dreieckigen Querschnitt (7, 8) aufweisen.
Batterie mit wenigstens zwei Batterieenergiespeichern und mit einem elektrischen Verbindungselement (2), das die Batterieenergiespeicher elektrisch leitfähig miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (2) ein elektrisches Verbindungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
Batterie nach Anspruch 8, wobei die Batterieenergiespeicher Batteriezellen oder jeweils wenigstens eine Batteriezelle aufweisende Batteriemodule sind.
Batterie nach Anspruch 8 oder 9, wobei einer der Batterieenergiespeicher ein eine Batteriezelle und ein anderer der Batterieenergiespeicher ein die Batteriezelle umfassendes Batteriemodul ist.
Kraftfahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung und einer Antriebsenergie leitend mit der Antriebsvorrichtung verbundenen Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Batterie nach einem der Ansprüche 8 bis 10 ist.