DE102019109725A1 - Berührgeschützter Batterieverbinder, Batteriemodul und System aus Batterieverbinder und Batteriemodulen - Google Patents

Berührgeschützter Batterieverbinder, Batteriemodul und System aus Batterieverbinder und Batteriemodulen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Batterieverbinder (1) zum elektrischen Kontaktieren eines ersten Polstifts (19) eines ersten Batteriemoduls (10) mit einem zweiten Polstift (20) eines zweiten Batteriemoduls (10'), wobei der Batterieverbinder (1) eine Stromschiene (1') mit einem ersten Kontaktbereich (2), einem zweiten Kontaktbereich (3) und einem in einer Haupterstreckungsrichtung (H) der Stromschiene (1') zwischen dem ersten Kontaktbereich (2) und dem zweiten Kontaktbereich (3) angeordneten Verbindungsbereich (4) aufweist, wobei der Verbindungsbereich (4) eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist, wobei der erste Kontaktbereich (2) und der zweite Kontaktbereich (3) jeweils eine Aussparung (5) aufweisen, wobei die Aussparungen (5) in einer zu einer Haupterstreckungsebene (HE) der Stromschiene (1') parallelen und zur Haupterstreckungsrichtung (H) orthogonalen Einschubrichtung (E) offen sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Batteriemodul (10), ein System (100) und ein Kraftfahrzeug (200)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Batterieverbinder zum elektrischen Kontaktieren eines ersten Polstifts eines ersten Batteriemoduls mit einem zweiten Polstift eines zweiten Batteriemoduls, ein Batteriemodul, ein System aufweisend mindestens zwei Batteriemodule und einen Batterieverbinder sowie ein Kraftfahrzeug aufweisend ein System mit mindestens zwei Batteriemodulen und einem Batterieverbinder.
  • Bei der Konstruktion von Elektrofahrzeugen werden die benötigten Hochvolt-Batterien häufig als Unterflurbatterien verbaut. Dies bedeutet, dass die Batterien im Fahrzeugboden angeordnet werden, was deutliche Einschränkungen der möglichen Bauhöhe der Batterien mit sich bringt. In der Regel werden Hochvolt-Batterien modular aufgebaut. Das bedeutet, dass einzelne Zell- bzw. Batteriemodule elektrisch miteinander verbunden werden müssen, um die geforderte Spannung und Kapazität zu erreichen. Der Trend geht aktuell hin zu immer größeren Batteriemodulen, was dazu führt, dass die Spannung eines einzelnen Batteriemoduls oberhalb der gesetzlich zulässigen Berührschutzspannung liegt. Als eine daraus folgende Konsequenz müssen Hochspannungs-Terminals, also Verbindungsstellen zum modularen Verbinden der Batteriemodule, berührgeschützt ausgeführt sein. Solche berührgeschützten Hochspannungs-Terminals ragen üblicherweise weit über die Batteriezellen hinaus und vergrößern damit den benötigten Bauraum der Batteriemodule.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, einen Batterieverbinder, Batteriemodule, ein System aus Batteriemodulen und Batterieverbinder sowie ein Kraftfahrzeug zu Verfügung zu stellen, welche die geschilderten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen, sondern einen Berührschutz bei geringen Anforderungen an Bauraumhöhe bieten.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Batterieverbinder zum elektrischen Kontaktieren eines ersten Polstifts eines ersten Batteriemoduls mit einem zweiten Polstift eines zweiten Batteriemoduls vorgeschlagen, wobei der Batterieverbinder eine Stromschiene mit einem ersten Kontaktbereich, einem zweiten Kontaktbereich und einem in einer Haupterstreckungsrichtung der Stromschiene zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich angeordneten Verbindungsbereich aufweist, wobei der Verbindungsbereich eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist, wobei der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich jeweils eine Aussparung aufweisen, wobei die Aussparungen in einer zu einer Haupterstreckungsebene der Stromschiene parallelen und zur Haupterstreckungsrichtung orthogonalen Einschubrichtung offen sind.
  • Der erfindungsgemäße Batterieverbinder ermöglicht es auf vorteilhafte Weise, das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul berührgeschützt elektrisch zu kontaktieren und dabei die benötigte Bauraumhöhe im Vergleich zum Stand der Technik zu reduzieren.
  • Die Stromschiene kann schienenförmige Außenmaße aufweisen. Beispielsweise kann die Stromschiene in ihrer Haupterstreckungsebene Maße aufweisen, welche deutlich größer sind, als das Maß in der Dimension orthogonal zur Haupterstreckungsebene. Die Stromschiene kann also im Wesentlichen flach sein und im Vergleich zu ihrer Länge und Breite, welche parallel zur Haupterstreckungsebene angeordnet sind, eine nur geringe Höhe aufweisen. Bevorzugt ist die Stromschiene aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt. Besonders bevorzugt ist die Stromschiene aus Kupfer, Aluminium oder Weicheisen gefertigt. Der Verbindungsbereich ist vorzugsweise mit einem elektrisch isolierenden Lack lackiert oder von einem elektrisch isolierenden Kunststoffmantel umgeben. Denkbar ist, dass die Breite der Aussparungen parallel zur Haupterstreckungsrichtung so gewählt ist, dass die Polstifte gut in die Aussparungen eingeschoben werden und in den Aussparungen fixiert werden können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich jeweils eine weitere Aussparung aufweisen, wobei die weiteren Aussparungen in Einschubrichtung offen sind. Dies ermöglicht das Aufschieben des Batterieverbinders auf mehr als einen Polstift pro Kontaktbereich, womit eine größere Kontaktfläche zwischen Batterieverbinder und Batteriemodul realisiert ist und damit größere elektrische Ströme geleitet werden können. In Einschubrichtung offen bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass ein Polstift in Einschubrichtung in die Aussparung eingeschoben werden kann. Vorzugsweise sind die weiteren Aussparungen ebenso dimensioniert wie die Aussparungen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aussparungen U-förmig sind, wobei vorzugsweise die weiteren Aussparungen U-förmig sind. Damit ist vorteilhaft realisiert, dass Polstifte sicher und komfortabel in die Aussparungen und in die weiteren Aussparungen eingeschoben werden und in diesen sicher kontaktiert werden können. Denkbar ist aber auch, dass die die Aussparungen C-förmig sind, wobei vorzugsweise die weiteren Aussparungen C-förmig sind. Damit ist eine in Einschubrichtung verkürzte Bauweise möglich.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich jeweils einen Absenkbereich aufweist, wobei die Absenkbereiche in einer zur Haupterstreckungsebene orthogonalen z-Richtung relativ zum Verbindungsbereich versetzt angeordnet sind, wobei die Aussparungen in den Absenkbereichen angeordnet sind, wobei vorzugsweise die weiteren Aussparungen in den Absenkbereichen angeordnet sind. Dies ermöglicht einen sicheren Sitz des Batterieverbinders an den Batteriemodulen und eine weitere Reduktion des erforderlichen Bauraumes.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbindungsbereich eine Verdickung orthogonal zur Haupterstreckungsebene aufweist. Die Verdickung ermöglicht einerseits einen sicheren Griff beim Einschieben und Montieren des Batterieverbinders in bzw. an den Batteriemodulen und andererseits die Möglichkeit, den Batterieverbinder beim Einschieben in die Batteriemodule durch eine entsprechend gestaltete Verdünnung der Batteriemodule zu zentrieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbindungsbereich eine sich entlang der Einschubrichtung erstreckende Nase aufweist, wobei sich die Nase insbesondere über die vollständige Ausdehnung der Stromschiene in Einschubrichtung erstreckt, wobei die Nase vorzugsweise elektrisch isolierend ist, wobei die Nase besonders bevorzugt geeignet ist, das erste Batteriemodul von dem zweiten Batteriemodul zu beabstanden. Die Nase ermöglicht auf vorteilhafte Weise eine weiter verbesserte Führung beim Einschieben des Batterieverbinders und zusätzlich eine elektrisch isolierende Beabstandung des ersten Batteriemoduls und des zweiten Batteriemoduls. Im Betrieb der Batteriemodule ist es damit weiterhin vorteilhaft möglich, dass durch den durch die Beabstandung entstehenden Raum zwischen den Batteriemodulen entstehende Wärme entweichen kann und Hitzestaus vermieden werden.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Batteriemodul aufweisend einen entlang einer Oberseite des Batteriemoduls angeordneten elektrisch isolierenden Deckel, wobei der Deckel eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweist, wobei die erste Öffnung und die zweite Öffnung an einem Rand des Deckels angeordnet sind, wobei über der ersten Öffnung eine erste Abdeckung angeordnet ist und über der zweiten Öffnung eine zweite Abdeckung angeordnet ist, wobei die erste Abdeckung so angeordnet ist, dass zwischen dem Deckel und der ersten Abdeckung an der dem Rand abgewandten Seite der Abdeckung und zwischen dem Deckel und der ersten Abdeckung an der der zweiten Abdeckung abgewandten Seite der ersten Abdeckung ein Spalt mit einer Einschubhöhe entsteht, wobei die zweite Abdeckung so angeordnet ist, dass zwischen dem Deckel und der zweiten Abdeckung an der dem Rand abgewandten Seite der zweiten Abdeckung und zwischen dem Deckel und der zweiten Abdeckung an der der ersten Abdeckung abgewandten Seite der zweiten Abdeckung ein Spalt mit der Einschubhöhe entsteht, wobei in der ersten Öffnung ein erster Polstift des Batteriemoduls angeordnet ist und in der zweiten Öffnung ein zweiter Polstift des Batteriemoduls angeordnet ist.
  • Das erfindungsgemäße Batteriemodul ermöglicht es, dass eine elektrische Kontaktierung zwischen diesem und einem weiteren erfindungsgemäßen Batteriemodul mittels eines Batterieverbinders hergestellt werden kann, ohne dass ein zusätzlicher Berührschutz vorgesehen werden müsste und damit ein erhöhter Bauraumbedarf in einer Richtung orthogonal zur Oberseite des Batteriemoduls entsteht. Dazu ist es möglich, einen flachen Batterieverbinder, welcher an Kontaktflächen eine Dicke von nicht mehr als der Einschubhöhe aufweist, so in die erste Öffnung oder in die zweite Öffnung einzuschieben, dass der erste Polstift oder der zweite Polstift elektrisch kontaktiert werden kann. Die erste Abdeckung bzw. die zweite Abdeckung bilden dabei bereits einen Berührschutz zum Schutz vor einer Berührung der Kontaktflächen. Denkbar ist, dass der Deckel aus einem Kunststoff gefertigt ist. Denkbar ist weiterhin, dass der erste Polstift und der zweite Polstift ein Gewinde zum Aufschrauben einer Mutter aufweisen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnungen geeignet sind, einen erfindungsgemäßen Batterieverbinder zum Anschluss an einen Polstift des Batteriemoduls aufzunehmen und die erste Abdeckung und die zweite Abdeckung jeweils geeignet sind, den ersten Kontaktbereich oder den zweiten Kontaktbereich in einer Projektion auf die Oberseite des Batteriemoduls vollflächig abzudecken. Dies ermöglicht ein sehr bauraumsparendes elektrisches Verbinden mehrerer erfindungsgemäßer Batteriemodule.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einschubhöhe einer zur Haupterstreckungsebene orthogonalen Dicke des ersten Kontaktbereiches und/oder des zweiten Kontaktbereiches entspricht. Damit wird die erforderliche Bauraumhöhe weiter reduziert. Alternativ dazu ist vorgesehen, dass die Einschubhöhe maximal der zweifachen Dicke des ersten Kontaktbereiches und/oder des zweiten Kontaktbereiches entspricht, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Einschubhöhe maximal der 1,5-fachen Dicke des ersten Kontaktbereiches und/oder des zweiten Kontaktbereiches entspricht, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass die Einschubhöhe maximal der 1,2-fachen Dicke des ersten Kontaktbereiches und/oder des zweiten Kontaktbereiches entspricht. Dies ermöglicht zum einen eine flache Bauweise und zum anderen ein komfortables Einschieben des Batterieverbinders.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Abdeckung im Bereich zwischen dem Deckel und der ersten Abdeckung an der dem Rand zugewandten Seite der ersten Abdeckung und zwischen dem Deckel und der ersten Abdeckung an der der zweiten Abdeckung zugewandten Seite der ersten Abdeckung zumindest teilweise mit dem Deckel verbunden ist und/oder dass die zweite Abdeckung im Bereich zwischen dem Deckel und der zweiten Abdeckung an der dem Rand zugewandten Seite der zweiten Abdeckung und zwischen dem Deckel und der zweiten Abdeckung an der der ersten Abdeckung zugewandten Seite der zweiten Abdeckung zumindest teilweise mit dem Deckel verbunden ist. Damit wird bewirkt, dass die Abdeckungen sehr stabil mit dem Deckel verbunden sind. Auf die Abdeckungen wirkende mechanische Belastungen können so vorteilhaft an den Deckel abgeleitet werden, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung in Bereich der Abdeckungen und damit eine Beschädigung des sicherheitsrelevanten Berührschutzes deutlich verringert wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Polstifte den Deckel in einer zur Oberseite orthogonalen z-Richtung nicht überragen, wobei die Polstifte von der ersten Abdeckung bzw. der zweiten Abdeckung in z-Richtung vorzugsweise um mehr als die Einschubhöhe beabstandet angeordnet sind, wobei die Polstifte von der ersten Abdeckung bzw. der zweiten Abdeckung in z-Richtung besonders bevorzugt um mehr als die 1,5-fache Einschubhöhe beabstandet angeordnet sind, wobei vorzugsweise in der ersten Öffnung ein weiterer erster Polstift des Batteriemoduls und in der zweiten Öffnung ein weiterer zweiter Polstift des Batteriemoduls angeordnet ist, wobei die weiteren Polstifte den Deckel in einer zur Oberseite orthogonalen z-Richtung nicht überragen, wobei die weiteren Polstifte von der ersten Abdeckung bzw. der zweiten Abdeckung in z-Richtung vorzugsweise um mehr als die Einschubhöhe beabstandet angeordnet sind, wobei die weiteren Polstifte von der ersten Abdeckung bzw. der zweiten Abdeckung in z-Richtung besonders bevorzugt um mehr als die 1,5-fache Einschubhöhe beabstandet angeordnet sind. Dies ermöglicht ein weiterhin vereinfachtes und noch komfortableres Einschieben des Batterieverbinders. Gleichzeitig sind die Polstifte und die weiteren Polstifte durch die größere Beabstandung zu den Abdeckungen vor mechanischen Einwirkungen geschützt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der ersten Abdeckung eine erste verliersichere Mutter zum Aufschrauben auf ersten Polstift angeordnet ist, wobei an der zweiten Abdeckung eine zweite verliersichere Mutter zum Aufschrauben auf den zweiten Polstift angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste verliersichere Mutter zum Festschrauben der Aussparung des ersten Kontaktbereiches oder der Aussparung des zweiten Kontaktbereiches in der ersten Öffnung und die zweite verliersichere Mutter zum Festschrauben der Aussparung des ersten Kontaktbereiches oder der Aussparung des zweiten Kontaktbereiches in der zweiten Öffnung geeignet sind. Damit ist es auf vorteilhafte Weise möglich, die Polstifte mit den Kontaktbereichen zu kontaktieren und gleichzeitig den Sitz des Batterieverbinders zu sichern. Verliersichere Mutter bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass die Mutter, also ein mit einem Innengewinde versehenes Teil zum Aufschrauben auf ein Außengewinde, eine zusätzliche Sicherung gegen das Verlieren in nicht aufgeschraubtem Zustand aufweist. Die zusätzliche Sicherung kann beispielsweise ein an der Mutter angebrachter Sicherungsring sein. Denkbar ist, dass die verliersicheren Muttern jeweils unter einer Schrauböffnung der Abdeckungen angeordnet sind, so dass zum Aufschrauben der verliersicheren Muttern ein direkter Zugang durch die Abdeckung gewährleistet ist. Denkbar ist, dass die verliersicheren Muttern einen Hut aufweisen, in welchem das Innengewinde als Sacklochgewinde endet, dass die verliersicheren Muttern vorzugsweise also als Hutmutter gemäß DIN 1587 oder DIN 917 ausgeführt sind. Denkbar ist zudem, dass der Hut einen Schlitz oder ein Mitnahmeprofil für ein Kreuzschlitz-Werkzeug oder ein Mitnahmeprofil für ein Torx-Werkzeug oder ein Mitnahmeprofil für einen sonstigen Schraubenkopfantrieb aufweist. Denkbar ist weiterhin, dass die verliersicheren Muttern an ihrer dem Hut abgewandten Stirnfläche eine Scheibe aufweisen. Damit wird eine größere Kontaktfläche zwischen der verliersicheren Mutter und dem Kontaktbereich ermöglicht. Denkbar ist also, dass die verliersicheren Muttern Merkmale von Hutmuttern gemäß DIN 1587 bzw. DIN 917 und Bundmuttern gemäß DIN 6331 aufweisen. Denkbar dazu ist, dass die verliersicheren Muttern kein Sechskantprofil an ihrer Außenseite aufweisen. Beispielsweise ist vorgesehen, dass die verliersicheren Muttern aus Kupfer, Aluminium, Weicheisen oder einem anderen leitfähigen Material hergestellt sind. Da die verliersicheren Muttern auf die Profilstifte aufgeschraubt werden können, könnte der Fachmann auch von verliersicheren Schrauben sprechen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung haben dabei verliersichere Mutter und verliersichere Schraube die gleiche oben dargestellte Bedeutung, Ausgestaltung und Funktion.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass an der ersten Abdeckung eine weitere erste verliersichere Mutter zum Aufschrauben auf den weiteren ersten Polstift angeordnet ist, wobei an der zweiten Abdeckung eine weitere zweite verliersichere Mutter zum Aufschrauben auf den weiteren zweiten Polstift angeordnet ist, wobei vorzugsweise die weitere erste verliersichere Mutter zum Festschrauben der weiteren Aussparung des ersten Kontaktbereiches oder der weiteren Aussparung des zweiten Kontaktbereiches in der ersten Öffnung und die weitere zweite verliersichere Mutter zum Festschrauben der weiteren Aussparung des ersten Kontaktbereiches oder der weiteren Aussparung des zweiten Kontaktbereiches in der zweiten Öffnung geeignet sind. Dies ermöglicht eine noch größere Kontaktfläche zum Leiten von elektrischem Strom und damit die Verringerung ungewünschter Ohm'scher Widerstände. Denkbar ist, dass die weiteren verliersicheren Muttern die gleichen Merkmale aufweisen, wie die verliersicheren Muttern.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Deckel an einer ersten Ecke zwischen dem Rand und einem der ersten Abdeckung benachbarten ersten weiteren Rand eine erste Verdünnung in einer Richtung orthogonal zur Oberfläche aufweist, wobei der Deckel an einer zweiten Ecke zwischen dem Rand und einem der zweiten Abdeckung benachbarten zweiten weiteren Rand eine zweite Verdünnung in einer Richtung orthogonal zur Oberfläche aufweist. Die ermöglicht ein sicher geführtes Einschieben des Batterieverbinders. Vorzugsweise sind die Verdünnungen komplementär zu zumindest einem Teil der Verdickung des Batterieverbinders geformt. Besonders bevorzugt sind die Verdünnungen komplementär zu einem Teil der Verdickung zwischen der Nase und dem ersten Kontaktbereich oder dem zweiten Kontaktbereich des Batterieverbinders geformt.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein System aufweisend ein erstes erfindungsgemäßes Batteriemodul, ein zweites erfindungsgemäßes Batteriemodul und einen erfindungsgemäßen Batterieverbinder, wobei der Batterieverbinder mit dem ersten Kontaktbereich in die erste Öffnung des ersten Batteriemoduls eingeschoben ist, wobei der Batterieverbinder mit dem zweiten Kontaktbereich in die zweite Öffnung des zweiten Batteriemoduls eingeschoben ist. Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine sicher modular zusammengeschaltete Batterie aus einzelnen Batteriemodulen, welche trotz geringer Bauhöhe einen Berührschutz aufweist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Kontaktbereich an der Aussparung des ersten Kontaktbereiches über die erste verliersichere Mutter mit dem ersten Polstift des ersten Batteriemoduls elektrisch kontaktiert ist, wobei der zweite Kontaktbereich an der Aussparung des zweiten Kontaktbereiches über die zweite verliersichere Mutter mit dem zweiten Polstift des zweiten Batteriemoduls elektrisch kontaktiert ist, wobei vorzugsweise der erste Kontaktbereich an der weiteren Aussparung des ersten Kontaktbereiches über die weitere erste verliersichere Mutter mit dem weiteren ersten Polstift des ersten Batteriemoduls elektrisch kontaktiert ist, wobei der zweite Kontaktbereich an der weiteren Aussparung des zweiten Kontaktbereiches über die weitere zweite verliersichere Mutter mit dem weiteren zweiten Polstift des zweiten Batteriemoduls elektrisch kontaktiert ist. Damit sind eine sichere elektrische Kontaktierung und ein sicherer Sitz des Batterieverbinders gewährleistet.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe ist ein Kraftfahrzeug aufweisend ein erfindungsgemäßes System.
  • Alle vorstehenden Ausführungen gelten gleichermaßen für den erfindungsgemäßen Batterieverbinder, das erfindungsgemäße Batteriemodul, das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
    • 1 illustriert schematisch ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei Batterieverbindern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zwei Batteriemodulen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • Fig.- 2 illustriert schematisch einen Batterieverbinder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 illustriert schematisch einen Schnitt durch ein Batteriemodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem eingeschobenen Batterieverbinder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 illustriert schematisch einen Schnitt durch ein Batteriemodul gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem eingeschobenen und zeichnerisch freigestellten Batterieverbinder gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 illustriert schematisch ein System 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit zwei Batterieverbindern 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, dem ersten Batteriemodul 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dem zweiten Batteriemodul 10' gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das erste Batteriemodul 10 und das zweite Batteriemodul 10' weisen jeweils den Deckel 11 mit der die erste Öffnung 17 (hier nicht erkennbar, siehe 3) abdeckenden ersten Abdeckung 12 und der die zweite Öffnung 18 abdeckenden zweiten Abdeckung 13 auf. Die ersten Abdeckungen 12 weisen an ihren dem jeweiligen ersten weiteren Rand 15 zugewandten und dem jeweiligen Rand 14 abgewandten Seiten die Spalte 18 (hier nicht erkennbar) auf, die zweiten Abdeckungen 13 weisen an ihren dem jeweiligen zweiten weiteren Rand 15' zugewandten und dem jeweiligen Rand 14 abgewandten Seiten die Spalte 18 (hier ebenfalls nicht erkennbar, siehe 3) auf.
  • Zur elektrischen Verbindung des ersten Batteriemoduls 10 mit dem zweiten Batteriemodul 10'ist mittig im Bild ein Batterieverbinder 1 in die erste Öffnung 17 des zweiten Batteriemoduls 10' und in die zweite Öffnung 18 des ersten Batteriemoduls 10 eingeschoben. Zu erkennen ist dabei lediglich der mit einer isolierenden Beschichtung überzogene Verbindungsbereich 4 mit der Verdickung 4'. Der nicht elektrisch isolierte erste Kontaktbereich 2 und der nicht elektrisch isolierte zweite Kontaktbereich 3 sind von der ersten Abdeckung 12 des zweiten Batteriemoduls 10' bzw. der zweiten Abdeckung 13 des ersten Batteriemoduls 10 verdeckt. Die Abdeckungen 12, 13 wirken hier als Berührschutz und verhindern zusammen mit der isolierenden Beschichtung des Verbindungsbereiches 4 das Berühren eines unter elektrischer Spannung stehenden Teils.
  • Die 1 zeigt weiterhin einen noch nicht eingeschobenen Batterieverbinder 1 auf der linken Seite. Der Batterieverbinder 1 weist, hier deutlich erkennbar, die Stromschiene 1' auf, welche aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise Kupfer, Aluminium oder Weicheisen gefertigt ist, auf. Zu erkennen sind weiterhin die in der Haupterstreckungsrichtung H des Batterieverbinders 1 benachbart angeordneten Bereiche: Der zweite Kontaktbereich 3, der Verbindungsbereich 4 und der erste Kontaktbereich 2. Der erste Kontaktbereich 2 und der zweite Kontaktbereich 3 weisen jeweils Absenkbereiche 2', 3' auf, welche in der z-Richtung Z abgesenkt sind. In den Absenkbereichen 2', 3' sind die U-förmigen Aussparungen 5 und die U-förmigen weiteren Aussparungen 6 angeordnet, welche jeweils in der Einschubrichtung E offen sind. Wird der Batterieverbinder 1 in die Öffnungen 17, 18 der Deckel 11 eingeschoben, so zentriert sich der Batterieverbinder 1 durch ein Eingleiten der Verdickung 4' des Verbindungsbereiches 4 in die erste Verdünnung 16 bzw. die zweite Verdünnung 16' der Deckel 11. Die Nase 7 ist im eingeschobenen Zustand des Batterieverbinders 1 zwischen dem ersten Batteriemodul 10 und dem zweiten Batteriemodul 10' angeordnet und beabstandet diese voneinander.
  • Durch die flache entlang der Haupterstreckungsebene HE angeordnete Form der Stromschiene 1' und der niedrigen Aufbauhöhe der ersten Abdeckungen 12 und der zweiten Abdeckungen 13, ist eine sehr flache Konstruktion des Systems 200 möglich.
  • 2 illustriert schematisch einen Batterieverbinder 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zu erkennen sind hier deutlich die in der Haupterstreckungsebene HE entlang der Haupterstreckungsrichtung H angeordnete Stromschiene 1' mit dem ersten Kontaktbereich 2, dem zweiten Kontaktbereich 3, dem isolierten Verbindungsbereich 4, der Verdickung 4' und der Nase 7. In den Absenkbereichen 2', 3' sind die U-förmigen und in Einschubrichtung E offenen Aussparungen 5 und die die U-förmigen und in Einschubrichtung E offenen weiteren Aussparungen 6 angeordnet. Die Stromschiene 1' weist die Dicke D auf.
  • 3 illustriert schematisch einen Schnitt durch ein Batteriemodul 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem eingeschobenen Batterieverbinder 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zu erkennen sind Details der Sicherung des Sitzes des Batterieverbinders 1 in der zweiten Öffnung 18 und der Kontaktierung des ersten Kontaktbereiches 2 mit dem ersten Polstift 19 (hier durch die erste verliersichere Mutter 12' verdeckt) und dem weiteren ersten Polstift 19'. Der erste Kontaktbereich 2 ist in der ersten Öffnung 18 angeordnet und wird von der ersten Abdeckung 12 berührgeschützt abgedeckt. Die erste Abdeckung 12 ist hier deutlich erkennbar am Rand 14 mit dem Deckel 11 verbunden. Um den Batterieverbinder 1 so zu positionieren wie er in der 3 gezeigt ist, wird dieser durch den Spalt 21 in die erste 18 Öffnung soweit eingeschoben, bis die Aussparung 5 (hier nicht deutlich erkennbar) den ersten Polstift 19 umschließt und die weitere Aussparung 6 (hier ebenfalls nicht deutlich erkennbar) den weiteren ersten Polstift 19' umschließt. Um Aufbauhöhe zu sparen, entspricht die Einschubhöhe EH des Spaltes 21 der 1,2-fachen Dicke der Stromschiene 1' (siehe 2). Zum elektrischen Kontaktieren und Sichern des Batterieverbinders 1 werden die erste verliersichere Mutter 12' und die weitere erste verliersichere Mutter 12" auf den ersten Polstift 19 bzw. den weiteren ersten Polstift 19' geschraubt, bis die verliersicheren Muttern 12', 12" mit einem an ihrer dem Deckel 11 abgewandten Stirnseite angeordneten Ring 32 fest auf dem erste Kontaktbereich 2 sitzen. Die verliersicheren Muttern 12', 12" sind aus einem leitfähigen Material gefertigt und stellen den elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Polstift 19, dem weiteren ersten Polstift 19' und dem ersten Kontaktbereich 2 her. Die verliersicheren Muttern 12', 12" sind gegen Verlust in nicht festgeschraubtem Zustand dadurch gesichert, dass sie zwischen dem Deckel 11 und den Polstiften 19, 19' eingeklemmt sind. Dafür befindet sich ein oberer Teil der verliersicheren Muttern 12', 12" in einer Mutter-Einhausung 33 des Deckels 11. Insgesamt sind die verliersicheren Mutter 12', 12" so lang, dass sie nicht durch Abheben von den Polstiften 19, 19' und Verkippen und/oder Bewegen aus der Mutter-Einhausung 33 entfernt werden können. Zum komfortablen Einschrauben weist die Mutter-Einhausung 33 oberhalb der verliersicheren Muttern 12', 12" jeweils eine Schrauböffnung 34 zum Einführen eines Werkzeugs zum Drehen der jeweiligen verliersicheren Mutter 12', 12" auf. Zum Aufschrauben auf die Polstifte 19, 19' sind die verliersicheren Muttern 12', 12" mit einem nicht gezeigten Innengewinde und die Polstifte 19, 19' mit einem nicht gezeigten Außengewinde versehen.
  • 4 illustriert schematisch einen Schnitt durch ein Batteriemodul 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem eingeschobenen und zeichnerisch freigestellten Batterieverbinder 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der besseren Übersicht halber sind in 4 Teile des Batteriemoduls 10 entfernt, welche den Blick auf den Batterieverbinder 1 und insbesondere auf den ersten Kontaktbereich 2 verdecken würden. Deutlich zu erkennen sind die erste verliersichere Mutter 12' und die zweite verliersichere Mutter 12", welche auf den ersten Polstift 19 (hier durch die erste verliersichere Mutter 12' verdeckt) bzw. den weiteren ersten Polstift 19' aufgeschraubt werden können. Dargestellt sind jeweils ein auf der dem Kontaktbereich 2 abgewandten Stirnseite der verliersicheren Muttern 12', 12" angeordneter Hut 30, welcher diese Stirnseite schließt und an welchem ein Mitnahmeprofil 31 für einen Schraubenkopfantrieb angeordnet ist und einen Ring 32, welcher an der dem Kontaktbereich 2 zugewandten Stirnseite der verliersicheren Muttern 12', 12" angeordnet ist. Durch das Mitnahmeprofil 31 ist ein komfortables Aufschrauben der verliersicheren Muttern 12', 12" auf den ersten Polstift 19 bzw. den weiteren ersten Polstift 19' möglich. Die Ringe 32 vergrößern die Fläche, über welche der elektrische Kontakt zwischen den verliersicheren Muttern 12', 12" und dem Kontaktbereich 2 hergestellt wird.
  • 5 illustriert schematisch ein Kraftfahrzeug 200 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 200 weist das erfindungsgemäße System 100 mit einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Batteriemodulen 10 und die Batteriemodule 10 verbindenden Batterieverbindern 1 (siehe 1) auf.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN 1587 [0018]
    • DIN 917 [0018]
    • DIN 6331 [0018]

Claims (17)

  1. Batterieverbinder (1) zum elektrischen Kontaktieren eines ersten Polstifts (19) eines ersten Batteriemoduls (10) mit einem zweiten Polstift (20) eines zweiten Batteriemoduls (10'), wobei der Batterieverbinder (1) eine Stromschiene (1') mit einem ersten Kontaktbereich (2), einem zweiten Kontaktbereich (3) und einem in einer Haupterstreckungsrichtung (H) der Stromschiene (1') zwischen dem ersten Kontaktbereich (2) und dem zweiten Kontaktbereich (3) angeordneten Verbindungsbereich (4) aufweist, wobei der Verbindungsbereich (4) eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist, wobei der erste Kontaktbereich (2) und der zweite Kontaktbereich (3) jeweils eine Aussparung (5) aufweisen, wobei die Aussparungen (5) in einer zu einer Haupterstreckungsebene (HE) der Stromschiene (1') parallelen und zur Haupterstreckungsrichtung (H) orthogonalen Einschubrichtung (E) offen sind.
  2. Batterieverbinder (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Kontaktbereich (2) und der zweite Kontaktbereich (3) jeweils eine weitere Aussparung (6) aufweisen, wobei die weiteren Aussparungen (6) in Einschubrichtung (E) offen sind.
  3. Batterieverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aussparungen (5) U-förmig sind, wobei vorzugsweise die weiteren Aussparungen (6) U-förmig sind.
  4. Batterieverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kontaktbereich (2) und der zweite Kontaktbereich (3) jeweils einen Absenkbereich (2', 3') aufweist, wobei die Absenkbereiche (2', 3') in einer zur Haupterstreckungsebene (H) orthogonalen z-Richtung (Z) relativ zum Verbindungsbereich (4) versetzt angeordnet sind, wobei die Aussparungen (5) in den Absenkbereichen (2', 3') angeordnet sind, wobei vorzugsweise die weiteren Aussparungen (6) in den Absenkbereichen (2', 3') angeordnet sind.
  5. Batterieverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsbereich (4) eine Verdickung (4') orthogonal zur Haupterstreckungsebene (H) aufweist.
  6. Batterieverbinder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbindungsbereich (4) eine sich entlang der Einschubrichtung (E) erstreckende Nase (7) aufweist, wobei sich die Nase (7) insbesondere über die vollständige Ausdehnung der Stromschiene (1') in Einschubrichtung (E) erstreckt, wobei die Nase (7) vorzugsweise elektrisch isolierend ist, wobei die Nase (7) besonders bevorzugt geeignet ist, das erste Batteriemodul (10) von dem zweiten Batteriemodul (10') zu beabstanden.
  7. Batteriemodul (10) aufweisend einen entlang einer Oberseite des Batteriemoduls (10) angeordneten elektrisch isolierenden Deckel (11), wobei der Deckel (11) eine erste Öffnung (17) und eine zweite Öffnung (18) aufweist, wobei die erste Öffnung (17) und die zweite Öffnung (18) an einem Rand (14) des Deckels (11) angeordnet sind, wobei über der ersten Öffnung (17) eine erste Abdeckung (12) angeordnet ist und über der zweiten Öffnung (18) eine zweite Abdeckung (13) angeordnet ist, wobei die erste Abdeckung (12) so angeordnet ist, dass zwischen dem Deckel (11) und der ersten Abdeckung (12) an der dem Rand (14) abgewandten Seite der Abdeckung (12) und zwischen dem Deckel (11) und der ersten Abdeckung (12) an der der zweiten Abdeckung (13) abgewandten Seite der ersten Abdeckung (12) ein Spalt (21) mit einer Einschubhöhe (EH) entsteht, wobei die zweite Abdeckung (13) so angeordnet ist, dass zwischen dem Deckel (11) und der zweiten Abdeckung (13) an der dem Rand (13) abgewandten Seite der zweiten Abdeckung (13) und zwischen dem Deckel (11) und der zweiten Abdeckung (13) an der der ersten Abdeckung (12) abgewandten Seite der zweiten Abdeckung (13) ein Spalt (21) mit der Einschubhöhe (EH) entsteht, wobei in der ersten Öffnung (17) ein erster Polstift (19) des Batteriemoduls (10) angeordnet ist und in der zweiten Öffnung (18) ein zweiter Polstift (20) des Batteriemoduls (10) angeordnet ist.
  8. Batteriemodul (10) nach Anspruch 7, wobei die Öffnungen (17, 18) geeignet sind, einen Batterieverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Anschluss an einen Polstift (19, 20) des Batteriemoduls (10) aufzunehmen und die erste Abdeckung (12) und die zweite Abdeckung (13) jeweils geeignet sind, den ersten Kontaktbereich (2) oder den zweiten Kontaktbereich (3) in einer Projektion auf die Oberseite des Batteriemoduls (10) vollflächig abzudecken.
  9. Batteriemodule (10) nach Anspruch 8, wobei die Einschubhöhe (EH) einer zur Haupterstreckungsebene (HE) orthogonalen Dicke (D) des ersten Kontaktbereiches (2) und/oder des zweiten Kontaktbereiches (3) entspricht.
  10. Batteriemodul (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die erste Abdeckung (12) im Bereich zwischen dem Deckel (11) und der ersten Abdeckung (12) an der dem Rand (14) zugewandten Seite der ersten Abdeckung (12) und zwischen dem Deckel (11) und der ersten Abdeckung (12) an der der zweiten Abdeckung (13) zugewandten Seite der ersten Abdeckung (12) zumindest teilweise mit dem Deckel (11) verbunden ist und/oder wobei die zweite Abdeckung (13) im Bereich zwischen dem Deckel (11) und der zweiten Abdeckung (13) an der dem Rand (14) zugewandten Seite der zweiten Abdeckung (13) und zwischen dem Deckel (11) und der zweiten Abdeckung (13) an der der ersten Abdeckung (12) zugewandten Seite der zweiten Abdeckung (13) zumindest teilweise mit dem Deckel (11) verbunden ist.
  11. Batteriemodul (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Polstifte (19, 20) den Deckel (11) in einer zur Oberseite orthogonalen z-Richtung (Z) nicht überragen, wobei die Polstifte (19, 20) von der ersten Abdeckung (12) bzw. der zweiten Abdeckung (13) in z-Richtung (Z) vorzugsweise um mehr als die Einschubhöhe (EH) beabstandet angeordnet sind, wobei die Polstifte (19, 20) von der ersten Abdeckung (12) bzw. der zweiten Abdeckung (13) in z-Richtung (Z) besonders bevorzugt um mehr als die 1,5-fache Einschubhöhe (EH) beabstandet angeordnet sind, wobei vorzugsweise in der ersten Öffnung (17) ein weiterer erster Polstift (19') des Batteriemoduls (10) und in der zweiten Öffnung (18) ein weiterer zweiter Polstift (20') des Batteriemoduls (10) angeordnet ist, wobei die weiteren Polstifte (19', 20') den Deckel (11) in einer zur Oberseite orthogonalen z-Richtung (Z) nicht überragen, wobei die weiteren Polstifte (19', 20') von der ersten Abdeckung (12) bzw. der zweiten Abdeckung (13) in z-Richtung (Z) vorzugsweise um mehr als die Einschubhöhe (EH) beabstandet angeordnet sind, wobei die weiteren Polstifte (19', 20') von der ersten Abdeckung (12) bzw. der zweiten Abdeckung (13) in z-Richtung (Z) besonders bevorzugt um mehr als die 1,5-fache Einschubhöhe (EH) beabstandet angeordnet sind.
  12. Batteriemodul (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei an der ersten Abdeckung (12) eine erste verliersichere Mutter (12') zum Aufschrauben auf ersten Polstift (19) angeordnet ist, wobei an der zweiten Abdeckung (13) eine zweite verliersichere Mutter (13') zum Aufschrauben auf den zweiten Polstift (20) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die erste verliersichere Mutter (12') zum Festschrauben der Aussparung (5) des ersten Kontaktbereiches (2) oder der Aussparung (5) des zweiten Kontaktbereiches (3) in der ersten Öffnung (17) und die zweite verliersichere Mutter (13') zum Festschrauben der Aussparung (5) des ersten Kontaktbereiches (2) oder der Aussparung (5) des zweiten Kontaktbereiches (4) in der zweiten Öffnung (18) geeignet sind.
  13. Batteriemodul (10) nach Anspruch 12, wobei an der ersten Abdeckung (12) eine weitere erste verliersichere Mutter (12") zum Aufschrauben auf den weiteren ersten Polstift (19') angeordnet ist, wobei an der zweiten Abdeckung (13) eine weitere zweite verliersichere Mutter (13") zum Aufschrauben auf den weiteren zweiten Polstift (20') angeordnet ist, wobei vorzugsweise die weitere erste verliersichere Mutter (12") zum Festschrauben der weiteren Aussparung (6) des ersten Kontaktbereiches (2) oder der weiteren Aussparung (6) des zweiten Kontaktbereiches (3) in der ersten Öffnung (17) und die weitere zweite verliersichere Mutter (13") zum Festschrauben der weiteren Aussparung (6) des ersten Kontaktbereiches (2) oder der weiteren Aussparung (6) des zweiten Kontaktbereiches (3) in der zweiten Öffnung (18) geeignet sind.
  14. Batteriemodul (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Deckel (11) an einer ersten Ecke zwischen dem Rand (14) und einem der ersten Abdeckung (12) benachbarten ersten weiteren Rand (15) eine erste Verdünnung (16) in einer Richtung orthogonal zur Oberfläche aufweist, wobei der Deckel (11) an einer zweiten Ecke zwischen dem Rand (14) und einem der zweiten Abdeckung (13) benachbarten zweiten weiteren Rand (15') eine zweite Verdünnung (16') in einer Richtung orthogonal zur Oberfläche aufweist.
  15. System (100) aufweisend ein erstes Batteriemodul (10) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14, ein zweites Batteriemodul (10') gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14 und einen Batterieverbinder (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Batterieverbinder (1) mit dem ersten Kontaktbereich (2) in die erste Öffnung (17) des ersten Batteriemoduls (10) eingeschoben ist, wobei der Batterieverbinder (1) mit dem zweiten Kontaktbereich (3) in die zweite Öffnung (18) des zweiten Batteriemoduls (10') eingeschoben ist.
  16. System (100) nach Anspruch 15, wobei der erste Kontaktbereich (3) an der Aussparung (5) des ersten Kontaktbereiches (3) über die erste verliersichere Mutter (12') mit dem ersten Polstift (19) des ersten Batteriemoduls (10) elektrisch kontaktiert ist, wobei der zweite Kontaktbereich (4) an der Aussparung (5) des zweiten Kontaktbereiches (4) über die zweite verliersichere Mutter (13') mit dem zweiten Polstift (20) des zweiten Batteriemoduls (10') elektrisch kontaktiert ist, wobei vorzugsweise der erste Kontaktbereich (3) an der weiteren Aussparung (6) des ersten Kontaktbereiches (3) über die weitere erste verliersichere Mutter (12") mit dem weiteren ersten Polstift (19') des ersten Batteriemoduls (10) elektrisch kontaktiert ist, wobei der zweite Kontaktbereich (4) an der weiteren Aussparung (6) des zweiten Kontaktbereiches (4) über die weitere zweite verliersichere Mutter (13") mit dem weiteren zweiten Polstift (20') des zweiten Batteriemoduls (10') elektrisch kontaktiert ist.
  17. Kraftfahrzeug (200) aufweisend ein System (100) nach einem der Ansprüche 15 oder 16.
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