DE102017218931A1 - Electrical bridging element, energy storage and device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Überbrückungselement (1) aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten elektrischen Leiter (2, 7), eine Reaktionsfolie (6), eine Lotschicht (3) und eine Isolierschicht (4), die die elektrischen Leiter (2, 7) elektrisch voneinander isoliert,
wobei die Reaktionsfolie (6), die Isolierschicht (4) und die Lotschicht (3) derart zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) angeordnet sind, dass die Reaktionsfolie (6) bei einer exothermen Reaktion die Lotschicht (3) aufschmilzt und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern (2, 7) hergestellt wird, wobei das elektrische Überbrückungselement (1) ein Aktivierungselement zur Aktivierung der Reaktionsfolie (6) aufweist, das eine Leiterplatte (5) aufweist, die die Reaktionsfolie (6) berührt.
The invention is based on an electrical bridging element (1) comprising at least first and second electrical conductors (2, 7), a reaction foil (6), a solder layer (3) and an insulating layer (4) which surrounds the electrical conductors (2 , 7) electrically insulated from each other,
wherein the reaction film (6), the insulating layer (4) and the solder layer (3) between the electrical conductors (2, 7) are arranged such that the reaction film (6) in an exothermic reaction melts the solder layer (3) and an electrically conductive connection between the electrical conductors (2, 7) is produced, wherein the electrical bridging element (1) comprises an activation element for activating the reaction film (6) having a printed circuit board (5) which contacts the reaction film (6).
Description
Feld der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Überbrückungselement, einen Energiespeicher und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The present invention relates to an electrical bypass element, an energy storage device and a device according to the preamble of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Überbrückungselement, aufweisend zumindest einen ersten und einen zweiten elektrischen Leiter, eine Reaktionsfolie, eine Lotschicht und eine Isolierschicht, die die elektrischen Leiter elektrisch voneinander isoliert, wobei die Reaktionsfolie, die Isolierschicht und die Lotschicht derart zwischen den elektrischen Leitern angeordnet sind, dass die Reaktionsfolie bei einer exothermen Reaktion die Lotschicht aufschmilzt und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den elektrischen Leitern hergestellt wird.The invention is based on an electrical bridging element, comprising at least a first and a second electrical conductor, a reaction foil, a solder layer and an insulating layer which electrically isolates the electrical conductors from each other, wherein the reaction foil, the insulating layer and the solder layer between the electrical conductors are arranged so that the reaction film melts the solder layer in an exothermic reaction and an electrically conductive connection between the electrical conductors is produced.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das elektrische Überbrückungselement ein Aktivierungselement zur Aktivierung der Reaktionsfolie aufweist, das eine Leiterplatte aufweist, die die Reaktionsfolie berührt.The essence of the invention is that the electrical bridging element comprises an activating element for activating the reaction foil, which has a printed circuit board which contacts the reaction foil.
Hintergrund der Erfindung ist, ein kompaktes und zuverlässiges Aktivierungselement für die Reaktionsfolie vorzusehen. Die Leiterplatte ist in einfacher Art und Weise kontaktierbar. Die Herstellung des elektrischen Überbrückungselementes ist erleichtert. Vorteilhafterweise ist die Leiterplatte zumindest teilweise zwischen den elektrischen Leitern angeordnet. Somit weist das Aktivierungselement eine geringe Bauhöhe auf im Vergleich zum Stand der Technik.Background of the invention is to provide a compact and reliable activation element for the reaction film. The circuit board can be contacted in a simple manner. The production of the electrical bridging element is facilitated. Advantageously, the circuit board is at least partially disposed between the electrical conductors. Thus, the activation element has a low height compared to the prior art.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiterplatte eine Leiterbahn auf, die elektrisch leitend mit der Reaktionsfolie verbunden ist. Dadurch ist die Reaktionsfolie mittels eines Spannungspulses, der an der Leiterbahn anliegt, aktivierbar.In an advantageous embodiment, the printed circuit board on a conductor, which is electrically connected to the reaction film. As a result, the reaction foil can be activated by means of a voltage pulse which is applied to the conductor track.
Von Vorteil ist es dabei, wenn die Leiterbahn von der Reaktionsfolie beabstandet ist mittels einer Isolationslage der Leiterplatte, und/oder dass zwischen der Leiterbahn und der Reaktionsfolie eine Isolationslage der Leiterplatte angeordnet ist. Somit ist ein Punktkontakt zwischen der Reaktionsfolie und der Kontaktfläche ermöglicht, der eine lokale Erhöhung der Stromdichte ermöglicht, die die Zündung der Reaktionsfolie verbessert.It is advantageous if the conductor track is spaced from the reaction foil by means of an insulating layer of the printed circuit board, and / or that an insulating layer of the printed circuit board is arranged between the conductor track and the reaction foil. Thus, a point contact between the reaction foil and the contact surface is made possible, which allows a local increase in the current density, which improves the ignition of the reaction foil.
Vorteilhafterweise weist die Leiterplatte eine Ausnehmung auf, die sich durch die Leiterbahn und die Isolationslage hindurch erstreckt. Durch die Ausnehmung ist ein Mittel zur elektrisch leitenden Verbindung der Leiterbahn mit der Reaktionsfolie in die Leiterplatte einbringbar.Advantageously, the circuit board has a recess which extends through the conductor track and the insulation layer. Through the recess, a means for electrically conductive connection of the conductor track with the reaction film in the circuit board can be introduced.
Weiter ist es von Vorteil, wenn in der Ausnehmung ein elektrisch leitendes Klebemittel angeordnet ist, das die Leiterbahn elektrisch leitend mit der Reaktionsfolie verbindet. Dabei verbindet das Klebemittel die Leiterplatte und die Reaktionsfolie formschlüssig.Further, it is advantageous if in the recess, an electrically conductive adhesive is arranged, which connects the conductor electrically conductively connected to the reaction film. The adhesive connects the circuit board and the reaction foil positively.
Vorteilhafterweise ist die Ausnehmung stufenartig ausgeführt. Dadurch ist zum einen ein Flächenkontakt ausbildbar zwischen der Leiterbahn und dem elektrisch leitenden Klebemittel, so dass eine sichere elektrisch leitende Verbindung über die Lebensdauer des elektrischen Überbrückungselementes erreicht wird. Zum anderen ist eine kleinere Kontaktfläche, insbesondere ein Punktkontakt, ausbildbar zwischen dem elektrisch leitenden Klebemittel und der Reaktionsfolie, so dass eine lokale Erhöhung der Stromdichte ermöglicht ist, die die Zündung der Reaktionsfolie verbessert.Advantageously, the recess is designed step-like. As a result, on the one hand, a surface contact can be formed between the conductor track and the electrically conductive adhesive, so that a reliable electrically conductive connection is achieved over the service life of the electrical bridging element. On the other hand, a smaller contact surface, in particular a point contact, can be formed between the electrically conductive adhesive and the reaction foil, so that a local increase in the current density is made possible, which improves the ignition of the reaction foil.
Ferner ist es von Vorteil, wenn auf der von der Reaktionsfolie abgewandten Oberfläche der Leiterbahn eine weitere Isolationslage angeordnet ist, wobei sich die Ausnehmung durch beide Isolationslagen und die Leiterbahn hindurch erstreckt, insbesondere wobei die Ausnehmung sich parallel zu einer Normalenrichtung der Oberfläche der Leiterbahn erstreckt. Vorteilhafterweise ist diese Isolationslage einstückig mit der Isolierschicht ausbildbar.Furthermore, it is advantageous if a further insulation layer is arranged on the surface of the conductor track facing away from the reaction film, wherein the recess extends through both insulation layers and the conductor track, in particular wherein the recess extends parallel to a normal direction of the surface of the conductor track. Advantageously, this insulation layer is integrally formed with the insulating layer.
Vorteilhafterweise weist die Ausnehmung im Bereich der weiteren Isolationslage einen ersten Durchmesser, im Bereich der Leiterbahn einen zweiten Durchmesser und im Bereich der Isolationslage einen dritten Durchmesser auf. Somit sind die Durchmesser in den Lagen der Leiterplatte an die Systemanforderungen an das elektrische Überbrückungselement anpassbar.Advantageously, the recess has a first diameter in the region of the further insulation layer, a second diameter in the region of the conductor track and in the region of the insulation layer a third diameter. Thus, the diameters in the layers of the circuit board are adaptable to the system requirements for the electrical bypass element.
Dabei ist es von Vorteil, wenn der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser, und/oder der erste Durchmesser größer ist als der dritte Durchmesser, und/oder der zweite Durchmesser kleiner ist als der dritte Durchmesser. Dadurch ist ein geringer elektrischer Übergangswiderstand zwischen der Leiterbahn und dem elektrisch leitenden Klebemittel ermöglicht.It is advantageous if the first diameter is greater than the second diameter, and / or the first diameter is greater than the third diameter, and / or the second diameter is smaller than the third diameter. As a result, a low electrical contact resistance between the conductor track and the electrically conductive adhesive is made possible.
Vorteilhafterweise füllt das elektrisch leitende Klebemittel die Ausnehmung vollständig aus, insbesondere wobei das elektrisch leitende Klebemittel kuppelartig ausgeführt ist und die weitere Isolationslage teilweise überdeckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine sichere formschlüssige Verbindung des Klebemittels mit der Leiterplatte über die Lebensdauer des elektrischen Überbrückungselementes erreicht wird.Advantageously, the electrically conductive adhesive fills the recess completely, in particular wherein the electrically conductive adhesive is dome-like and partially covers the further insulation layer. The advantage here is that a secure positive connection of the adhesive is achieved with the circuit board over the life of the electrical bridging element.
Der Kern der Erfindung bei dem elektrischen Energiespeicher aufweisend zumindest eine Energiespeicherzelle und zumindest ein elektrisches Überbrückungselement wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf das Überbrückungselement bezogenen Ansprüche, besteht darin, dass das elektrische Überbrückungselement parallel geschaltet zu zumindest einer Energiespeicherzelle des elektrischen Energiespeichers angeordnet ist.The core of the invention in the electrical energy storage having at least one energy storage cell and at least one electrical bridging element as described above or according to one of the bridging element related claims, is that the electrical bypass element is connected in parallel to at least one energy storage cell of the electrical energy store.
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Energiespeicherzelle in einer Gefahrensituation mittels des Überbrückungselements kurzgeschlossen wird. Dadurch wird der Separator in der Zelle aufgeschmolzen und ein Überhitzen der Energiespeicherzelle zum Beispiel durch einen Kurzschluss oder einen kritischen Ladezustand ist vermeidbar.Background of the invention is that the energy storage cell is short-circuited in a dangerous situation by means of the bridging element. As a result, the separator is melted in the cell and overheating of the energy storage cell, for example by a short circuit or a critical state of charge is avoidable.
Der Kern der Erfindung bei der Vorrichtung und/oder dem Fahrzeug besteht darin, dass die Vorrichtung und/oder das Fahrzeug einen Energiespeicher wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach dem auf den Energiespeicher bezogenen Anspruch aufweist.The essence of the invention in the device and / or the vehicle is that the device and / or the vehicle has an energy store as described above or according to the claim related to the energy store.
Hintergrund der Erfindung ist, dass mittels des Überbrückungselementes der Energiespeicher in kritischen Fahrzeugsituationen und/oder bei kritischen Energiespeicherzuständen kurzgeschlossen wird. Beispielsweise ist das Überbrückungselement mittelbar oder unmittelbar mit Fahrzeugsensoren verbunden, die eine kritische Fahrzeugsituation detektieren, das Überbrückungselement auslösen und so den Energiespeicher in einen sicheren Zustand bringen können.Background of the invention is that by means of the bridging element of the energy storage is short-circuited in critical vehicle situations and / or critical energy storage conditions. For example, the bridging element is indirectly or directly connected to vehicle sensors, which detect a critical vehicle situation, trigger the bridging element and thus bring the energy storage in a safe state.
Figurenlistelist of figures
Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.In the following section, the invention will be explained with reference to embodiments, from which further inventive features may result, but to which the invention is not limited in scope. The embodiments are shown in the drawings.
Es zeigt:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselementes1 und -
2 eine Detailansicht eines Aktivierungselementes des elektrischen Überbrückungselementes1 .
-
1 a schematic sectional view of an electrical bypass element according to the invention1 and -
2 a detailed view of an activation element of the electrical bypass element1 ,
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das in
Die Lotschichten
Die Schichtdicke der jeweiligen Lotschicht
Vorzugsweise sind die Schichtdicken der Lotschichten
Die Schichtdicke der Isolierschicht
Zwischen der auf dem zweiten elektrischen Leiter
Die Reaktionsfolie
Das in
Die Leiterplatte
Die Leiterplatte
Die Ausnehmung
Die Ausnehmung
In der Ausnehmung
Die Leiterbahn
Ein erster Anschluss der Spannungsquelle ist mit dem zweiten elektrischen Leiter
Durch ein Schließen des Schaltelementes wird der zweite Anschluss elektrisch leitend mit der Reaktionsfolie
Die beschriebene Verwendung eines erfindungsgemäßen elektrischen Überbrückungselementes
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2642582 B1 [0002]EP 2642582 B1 [0002]
- US 2011/0300438 A1 [0003]US 2011/0300438 A1 [0003]
- US 2014/0210110 [0004]US 2014/0210110 [0004]
- WO 0183182 [0030]WO 0183182 [0030]
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2017
- 2017-10-24 DE DE102017218931.2A patent/DE102017218931A1/en active Pending
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