DE102020108150B4

DE102020108150B4 - Elektrischer Leiter und Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters

Info

Publication number: DE102020108150B4
Application number: DE102020108150.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Scharkowski; Marie Redder; Kabelo Sebetlela
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: EP4104250A1; WO2021190926A1; CN115398753A; MX2022011721A; US20230207153A1; DE102020108150A1

Abstract

Elektrischer Leiter mit einem aus einem metallischen Vollmaterial gebildeten Flachleiter, wobei der Flachleiter zumindest zwei einander gegenüberliegende Breitseiten, zwei einander gegenüberliegende Schmalseiten und zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten aufweist und ein zumindest viereckiges Querschnittsprofil aufweist, und einem aus einer Vielzahl von Litzen gebildeten flexiblen Leiter, wobei die Litzen des flexiblen Leiter im Bereich zumindest eines Endes des flexiblen Leiters zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Leiter an seinem Ende mit den gefügten Litzen mit seiner Stirnseite stumpf mit einer Stirnseite, einer Schmalseite oder Breitseite des Flachleiters stoffschlüssig gefügt ist.

Description

Der Gegenstand betrifft einen elektrischen Leiter, insbesondere eine Verbindung zwischen zwei elektrischen Leitern sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Leiters bzw. einer solchen Verbindung.
Der Einsatz elektrischer Leiter, insbesondere in der Art von Stromschienen gewinnt in automotiven Anwendungen eine immer größere Bedeutung. Stromschienen haben eine sehr gute Stromtragfähigkeit und lassen sich einfach verlegen. Stromschienen sind in der Regel eher unflexibel, sodass der Leitungsweg innerhalb eines Fahrzeugs vorgegeben sein muss und ein Fädeln der Stromschiene durch enge Öffnungen oder eine Verlegung in engen Bauräumen kaum möglich ist. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wird an der Stromschiene in der Regel ein flexibler Leiter, insbesondere ein Litzenleiter befestigt, der dann ausgehend von der Stromschiene durch den engen Bauraum gefädelt wird und/oder bis hin zu einem Verbraucher geführt wird. Das Anordnen des flexiblen Leiters an dem Flachleiter, welcher die Stromschiene bildet, hat jedoch Nachteile hinsichtlich des genutzten Bauraums. Wenn der flexible Leiter auf der breiten Oberfläche des Flachleiters angeordnet wird, wird die Bauhöhe der gesamten Verbindung dadurch erhöht, was in begrenzten Bauräumen nachteilig sein kann.
Die DE 10 2016 124 583 B3 betrifft eine Verbindung eines Litzenleiters mit einem Anschlussteil mit einem Ende des Aluminiumlitzenleiters, und einem mit dem Ende des Litzenleiters stoffschlüssig verbundenem Anschlussteil.
Ausgehend hiervon lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leiter sowie eine Verbindung zur Verfügung zu stellen, welche den Einsatz von Stromschienen in beengten Bauräumen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch einen elektrischen Leiter nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.
Der elektrische Leiter erstreckt sich über eine Verbindung von zwei Leitern. Ein erster Leiter ist gegenständlich aus einem metallischen Vollmaterial gebildeter Flachleiter. Ein metallisches Vollmaterial kann dabei beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung sowie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sein. Insbesondere eignet sich Aluminium Al 99,5, E-Aluminium oder dergleichen. Das Aluminium kann weich geglüht sein, um den Flachleiter flexibel zu gestalten.
Der Flachleiter hat ein zumindest viereckiges Querschnittsprofil mit zwei einander gegenüber liegenden Breitseiten, zwei einander gegenüber liegenden Schmalseiten und zwei einander gegenüber liegenden Stirnseiten. Die Breitseiten und Schmalseiten erstrecken sich entlang der Längsachse des Flachleiters.
Darüber hinaus wird ein aus einer Vielzahl von Litzen gebildeter flexibler Leiter, der ebenfalls metallisch sein kann, vorgesehen. Das Material des flexiblen Leiters kann entsprechend dem Material des Flachleiters, wie oben beschrieben, gebildet sein. Flexibler Leiter und Flachleiter können aus einem gleichen metallischen Material gebildet sein, sodass eine sortenreine Verbindung gebildet wird. Auch ist es möglich, dass Flachleiter und flexibler Leiter aus voneinander verschiedenen metallischen Materialien gebildet sind. So ist es bevorzugt, dass der Flachleiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist und der flexible Leiter aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Auch ist es möglich, dass der Flachleiter aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der flexible Leiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Zum Fügen des Litzenleiters mit Flachleitern wird zunächst vorgeschlagen, dass die Litzen des flexiblen Leiters im Bereich zumindest eines Endes des flexiblen Leiters zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt sind. Der flexible Leiter bildet im Bereich seiner Stirnseite einen vollständigen oder teilweisen Schweißknoten aus. Die Litzen können vollständig miteinander gefügt sein. Auch ist es möglich, dass die umfangseitig des flexiblen Leiters angeordneten Litzen miteinander gefügt sind. Der flexible Leiter kann insbesondere ebenfalls ein zumindest viereckiges Querschnittsprofil, bevorzugt ein rechteckiges Querschnittsprofil aufweisen. Der flexible Leiter kann Schmalseiten, Breitseiten und Stirnseiten entsprechend des Flachleiters aufweisen.
Für eine bauraumbegrenzte Verbindung zwischen dem Flachleiter und dem flexiblen Leiter wird nunmehr vorgeschlagen, dass der flexible Leiter an seinem Ende mit den gefügten Litzen mit seiner Stirnseite stumpf mit einer Stirnseite oder einer Schmalseite des Flachleiters stoffschlüssig gefügt ist. Der Litzenleiter oder die Litzen des Litzenleiters sind zumindest stirnseitig zumindest teilweise miteinander gefügt. Diese stoffschlüssige Verbindung der Litzen untereinander an der Stirnseite des Litzenleiters ermöglicht ein stumpfes Fügen der Stirnseite des Litzenleiters mit einer Schmalseite oder Stirnseite des Flachleiters. Bei diesem stoffschlüssigen Fügen werden die Litzen bzw. die Stirnseiten der Litzen mit der Oberfläche des Flachleiters stumpf gefügt. Die Höhe des Flachleiters ist größer, gleich oder kleiner der Höhe des Litzenleiters. Somit kann der Litzenleiter vollständig mit seiner Stirnseite an einer Schmalseite oder Stirnseite des Flachleiters angelegt und dort stoffschlüssig verbunden werden.
Der flexible Leiter kann in der Art eines Scharniers zwischen zwei Flachleitern gebildet sein. Dazu kann der flexible Leiter beidseitig mit einem Flachleiter in der beschriebenen Art und Weise stoffschlüssig stumpf gefügt sein. Aus diesem Grund wird auch vorgeschlagen, dass die Litzen des flexiblen Leiters an seinen beiden distalen Enden zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt sind.
Nachdem dieses Fügen der Litzen an den Stirnseiten des flexiblen Leiters durchgeführt wurde, können diese mit jeweils einer Schmalseite, Stirnseite oder Breitseite eines jeweiligen Flachleiters stumpf gefügt werden. Es wird daher vorgeschlagen, dass der flexible Leiter an seinen beiden distalen Enden mit jeweils seiner Stirnseite stumpf mit dem Flachleiter stoffschlüssig gefügt ist. Dies führt dazu, dass der flexible Leiter in der Art eines Scharniers zwischen zwei Flachleitern angeordnet ist. Der Flachleiter ist in der Regel biegesteif, das heißt er verformt sich aufgrund seines Eigengewichts nicht plastisch. Der flexible Leiter hingegen ist biegeschlaff, sodass er sich aufgrund seines Eigengewichts plastisch verformt. Der flexible Leiter zwischen den Flachleitern ermöglicht es, die Flachleiter zueinander in nahezu jede Raumrichtung zu bewegen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der flexible Leiter ein Leitergeflecht, insbesondere ein Flachleitergeflecht ist. Diese Leitergeflechte zeichnen sich einerseits durch eine hohe Stromtragfähigkeit aufgrund der hohen Anzahl von Litzen und andererseits einem hohen Maß an mechanischer Flexibilität durch das Geflecht der Litzen aus. Somit kann über einen entsprechenden Litzenleiter auch ein Strom von mehreren 10 A bzw. mehreren 100 A geleitet werden, sodass der Litzenleiter eine Verbindung zwischen zwei Batterieflachleitern bilden kann.
Insbesondere im Bereich des Antriebsstrangs kann der Litzenleiter zwei Flachleiter oder einen Flachleiter mit einer Batterie und/oder einem Motor verbinden. Auch kann der Litzenleiter zur Verbindung von Batteriezellverbindern oder Batteriemodulverbindern genutzt werden. Batteriezellen werden zu einem Batteriemodul zusammen geschaltet. Mehrere Module werden über Modulverbinder miteinander verbunden. Batteriemodule haben in der Regel Anschlussfahnen in der Form von Flachleitern. Die genannten Flachleiter oder Modulverbinder können als Batterieflachleiter verstanden werden. Diese Batterieflachleiter können über die beschriebene Verbindung mit dem flexiblen Leiter miteinander verbunden werden, sodass die Module zueinander beweglich sind. Insbesondere ein Toleranzausgleich kann über den flexiblen Leiter erfolgen. Auch kann eine mechanisch bedingte oder thermisch bedingte Bewegung der Module zueinander über den flexiblen Leiter ausgeglichen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Litzen des flexiblen Leiters im Bereich zumindest seines einen Endes zumindest teilweise mittels Ultraschallschweißen oder Widerstandsschweißen stoffschlüssig miteinander gefügt sind. Beim Fügen der Litzen untereinander werden diese beim Widerstandsschweißen oder beim Ultraschallschweißen aufeinander gepresst und Schweißenergie eingebracht. Die Oberflächen der Litzen schmelzen dabei auf und verbinden sich intermetallisch miteinander, sodass ein Schweißknoten im stirnseitigen Bereich des Litzenleiters entsteht.
Dieser Schweißknoten, der die Stirnseite bildet und vollständig oder teilweise gebildet sein kann, kann mit der Stirnseite, Schmalseite, oder Breitseite des Flachleiters wiederum mittels Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspressstumpfschweißen oder Abbrennstumpfschweißen, oder Laserschweißen stoffschlüssig gefügt werden.
Ein stoffschlüssiges Fügen der Litzenleiter untereinander wird insbesondere dadurch erleichtert, dass eine plattenförmige Fixierung an den Litzen von zumindest einer Breitseite des flexiblen Leiters im Bereich zumindest eines seiner Enden angeordnet ist. Eine plattenförmige Fixierung kann als Platte oder Plättchen bezeichnet werden. Die plattenförmige Fixierung kann aus einem metallischen Material gebildet sein, insbesondere aus demselben Material, wie die Litzen des Litzenleiters. Auch ist es möglich, dass das Material der plattenförmigen Fixierung dem Material des Flachleiters entspricht und von dem Material des Litzenleiters verschieden ist.
Die plattenförmige Fixierung wird auf zumindest eine Breitseite, bevorzugt auf einander gegenüberliegenden Breitseiten des Litzenleiters im Bereich seines stirnseitigen Endes angelegt. Anschließend wird mittels geeigneter Verfahren, beispielsweise Widerstandsschweißen oder Laserschweißen ein stoffschlüssiges Fügen zwischen der dem Litzenleiter zugewandten Oberfläche der plattenförmigen Fixierung und den peripheren Litzen des Litzenleiters bewirkt.
Bei dem anschließenden stumpfen Verbinden der Litzen des Litzenleiters mit dem Flachleiter, wie oben beschrieben, erfolgt gleichzeitig ein stumpfes Verbinden der Stirnflächen der plattenförmigen Fixierung mit dem Flachleiter. Der flexible Leiter zusammen mit der plattenförmigen Fixierung, sei es einseitig oder beidseitig, hat bevorzugt eine Gesamthöhe, die gleich oder kleiner der Gesamthöhe des Flachleiters ist. Somit kommt die stumpfe Verbindung zwischen dem Flachleiter und dem flexiblen Leiter samt Fixierung vollständig im Bereich der Stirnfläche oder der Seitenfläche der Schmalseite zustande. Die Gesamtverbindung baut, vorteilshafterweise, nicht höher auf als der Flachleiter selbst.
Die oben beschriebene Verbindung kann auch an eine Breitseite des Flachleiters per Stumpfstoß gefügt werden.
Wie bereits erläutert, können die Litzen mit zwei plattenförmigen Bauteilen, die an einander gegenüberliegenden Breitseiten angeordnet sind, verpresst und stoffschlüssig gefügt sein. Beim stoffschlüssigen Fügen können die Litzen mit der plattenförmigen Fixierung vernäht werden. Dies kann mittels eines Lasers erfolgen. Der Laser kann eine zwischen den einander gegenüberliegenden plattenförmigen Fixierungen verlaufenden „Schweißkanal“ bilden. Dies ist ein Kanal von miteinander verschweißten Litzen entlang einer Geraden zwischen den beiden plattenförmigen Fixierungen, wobei die Litzen ihrerseits auch mit den plattenförmigen Fixierungen stoffschlüssig verbunden sind.
Hierbei kann ausgehend von einer ersten plattenförmigen Fixierung in Richtung der Litzen ein Schweißkanal ausgehen. Dieser Schweißkanal kann durch die Litzen hindurch bis in die zweite plattenförmige Fixierung reichen.
Dabei wird vorgeschlagen, dass sich der Schweißkanal in Längsrichtung der plattenförmigen Fixierungen von ihrer Stirnseite wegweisend in Richtung des Litzenleiters erstreckt.
Ein Schweißkanal kann dabei in Längsrichtung durchgehend sein. Auch können in Längsrichtung mehrere Schweißkanäle beabstandet voneinander nacheinander eingebracht sein.
Auch ist es möglich, dass in Querrichtung, also bevorzugt senkrecht zur Längsrichtung, zwei oder mehr Schweißkanäle beabstandet nebeneinander angeordnet sind.
Bevorzugt ist der Schweißkanal mittels Laserschweißen eingebracht. Die Laserschweißnaht /-nähte können durch alle drei Lagen durch geschweißt sein und dabei eine stoffschlüssige Verbindung herstellen. Der Schweißkanal kann ausgehend von einer ersten plattenförmige Fixierung durch die Litzen hindurch gehen, wobei die Schweißwurzel an einer der plattenförmigen Fixierung liegt.
Neben dem Durchschweißen besteht auch die Möglichkeit, dass jeweils ausgehend von einer der plattenförmigen Fixierungen jeweils eine Schweißnaht in die Litzen eingebracht ist und die Schweißnähte im Bereich der Litzen aufeinandertreffen. Dadurch wird auch eine durchgehende Schweißnaht ermöglicht.
Dabei ist es möglich, zwei Schweißwurzeln aufeinandertreffen zu lassen, was vor allem bei sehr dicken Materiallagen vorteilhaft ist.
Insbesondere wird eine Laserschweißung durch die obenliegende plattenförmige Fixierung gesetzt und die gegenüberliegende durch die untenliegende plattenförmige Fixierung. Im mittleren Bereich der Litzen treffen die Schweißwurzeln aufeinander und Verbinden sich zu einem stoffschlüssigen Verbindungskanal.
Bevorzugt verlaufen die Schweißnähte/Schweißwurzeln parallel zu einer Flächennormalen zumindest einer der plattenförmigen Fixierungen.
Die Schweißnähte(Schweißwurzeln) können aber auch in mit einem spitzen Winkel zur Flächennormalen zumindest einer der plattenförmigen Fixierungen angestellt sein.
Die Schweißnähte(Schweißwurzeln) können so verlaufen, dass sie sich in Bereich der Litzen schneiden oder windschief zueinander verlaufen, also sich nicht schneiden. In Bezug auf die Flächennormale zumindest einer der plattenförmigen Fixierungen kann der Winkel α in jeweils eine Richtung bevorzugt bis zu 45° geneigt sein.
Beim Aufbringen der plattenförmigen Fixierung kann es zu einer mechanischen Deformation der Litzen kommen. Dies kann dazu führen, dass die Litzen unterschiedliche Längen haben und keine plane Stirnfläche des Litzenleiters mehr vorhanden ist. Auch kann die plattenförmige Fixierung so auf die Breitseite oder die Breitseiten aufgesetzt werden, dass sichergestellt ist, dass alle Litzenenden über die Stirnseite der plattenförmigen Fixierung hinaus ragen. Somit wird sichergestellt, dass beim anschließenden Fügen des flexiblen Leiters mit dem Flachleiter alle Litzen des flexiblen Leiters in Kontakt mit der Stirnseite oder der Schmalseite des Flachleiters kommen können, was dazu führt, dass der ohmsche Widerstand des Übergangs gering ist.
Um dies sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass in einem Trimmschnitt die Litzen im Bereich der Stirnseite des flexiblen Leiters plan mit einer Stirnseite der Fixierung abgelängt sind. Ein Trimmschnitt kann beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen. Dabei können die Litzen entlang der Stirnseite der Fixierung in einem Arbeitsschritt abgelängt werden. Auch ein Überfräsen oder Schneiden ist möglich und kann als Trimmschnitt verstanden werden.
Bei der anschließenden stumpfen Verbindung zwischen den Litzen und dem Flachleiter wird zusätzlich die Fixierung mit der Schmalseite oder der Stirnseite des Flachleiters stoffschlüssig gefügt. Ein solches Fügen kann beispielsweise mittels eines Laserschweißens erfolgen, welcher umfangsseitig zumindest teilweise entlang der mechanisch gebildeten Verbindung zwischen den Litzen des flexiblen Leiters sowie der Fixierung einerseits und der Schmalseite oder Stirnseite des Flachleiters andererseits geführt wird.
Werden die Litzen des flexiblen Leiters mit oder ohne Fixierung an die Schmalseite oder Stirnseite des Flachleiters angelegt, bildet sich eine Fügelinie. Entlang dieser Fügelinie liegen die Materialien aneinander an. Mittels geeigneter Haltevorrichtung werden die Materialien zusammen gedrückt und anschließend zumindest teilweise, bevorzugt vollständig umlaufend miteinander verschweißt. Dabei kann beispielsweise ein Laserschweißen oder ein Widerstandsschweißen zum Einsatz kommen.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1a, b jeweils einen Flachleiter und einen flexiblen Leiter;
2a-d flexible Leiter mit kompaktierten Bereichen im Bereich der Stirnfläche;
3 eine schematische Darstellung eines Trimmschnitts;
4a-f verschiedene Ausgestaltungen von Schweißnähten;
5 ein stirnseitiger Stumpfstoß zwischen flexiblem Leiter und Flachleiter;
6a-c verschiedene Varianten von Stumpfstößen gemäß Ausführungsbeispielen.

Wie eingangs bereits erläutert, werden gegenständlich Flachleiter mit flexiblen Leitern verbunden. Hierbei werden sowohl Flachleiter mit als auch ohne Isolation sowie flexible Leiter mit als auch ohne Isolation verwendet.
Die 1a zeigt einen Flachleiter 2 mit einer Isolation 4. Zu erkennen ist, dass der Flachleiter 2 ein rechteckiges Querschnittsprofil mit zwei einander gegenüber liegenden Breitseiten 2a, zwei einander gegenüber liegenden Schmalseiten 2b und zwei Stirnseiten 2c. Die Breitseite 2a als auch die Schmalseite 2b erstrecken sich in Längsrichtung des Leiters 2. Der Leiter 2 ist zumindest im Bereich der Stirnseite 2c von der Isolation 4 befreit.
Ein entsprechender Aufbau kann auch für einen flexiblen Leiter 6 gewählt sein, wie in der 1b gezeigt. Der flexible Leiter 6, kann als Leitergeflecht aus einer Vielzahl von Litzen gebildet sein, die optional mit einer Isolation 8 umgeben sein können. Auch der flexible Leiter 6 hat ein rechteckiges Querschnittsprofil mit zwei einander gegenüber liegenden Breitseiten 6a, zwei einander gegenüber liegenden Schmalseiten 6b und zwei Stirnseiten 6c.
Für eine Verbindung der Stirnseite 6c stumpf mit einer Stirnseite 2c oder einer Schmalseite 2b eines Flachleiters 2 wird, wie in 2a gezeigt, der flexible Leiter 6 in einem stirnseitigen Bereich 10 so kompaktiert, dass die Litzen 6d des flexiblen Leiters 6 zumindest teilweise stoffschlüssig untereinander verbunden werden. Der Bereich 10 kann beispielsweise durch Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen oder dergleichen kompaktiert werden. Die Litzen 6d werden aufeinander gepresst und zumindest die peripheren Litzen gehen einen Stoffschluss miteinander ein. Eine so kompaktierte Stirnseite 6c kann, wie nachfolgend beschrieben werden wird, stumpf mit dem Flachleiter 2 gefügt werden.
2b zeigt eine weitere Möglichkeit, den Bereich 10 zu kompaktieren. Hierzu wird im Bereich 10 ein plattenförmiges Fixierungselement 12 auf die Breitseite 6a des flexiblen Leiters 6 aufgelegt. Anschließend wird das plattenförmige Fixierungselement 12 gegen die Breitseite 6a gedrückt und mittels Ultraschall- oder Widerstandsschweißen mit den auf dieser Breitseite 6a liegenden Litzen 6d des flexiblen Leiters 6 verschweißt. Bei diesem Verschweißen kann darüber hinaus eine intermetallische Verbindung zwischen zumindest einigen der Litzen 6d in dem Fixierungselement 12 erfolgen.
2c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem im Bereich 10 plattenförmige Fixierungselemente 12 beidseitig des flexiblen Leiters 6 aufeinander gegenüber liegende breite Seiten 6a aufgelegt werden. Ein anschließendes Kompaktieren kann in der oben beschriebenen Art und Weise erfolgen. Bei diesem Verschweißen kann darüber hinaus eine intermetallische Verbindung zwischen zumindest einigen der Litzen 6d in den jeweiligen Fixierungselementen 12 erfolgen.
2d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die plattenförmigen Fixierungselemente 12 derart auf die Breitseiten 6a des flexiblen Leiters 6 gepresst werden, dass dieser in seiner Höhe h gestaucht wird. Insbesondere ist die Stauchung derart, dass die Höhe h der Kombination aus plattenförmigen Fixierungselementen 12 und flexiblen Leitern 6 im Bereich 10 gleich der Höhe h des flexiblen Leiters 6 außerhalb des Bereichs 10 ist. Bei dem Verschweißen kann darüber hinaus eine intermetallische Verbindung zwischen zumindest einigen der Litzen 6d in den jeweiligen Fixierungselementen 12 erfolgen.
Während des Kompaktierens des Bereiches 10 entsprechend der Ausführungsbeispiele gemäß der 2a-d kann es dazu kommen, dass die Litzen 6d nicht bündig mit der Stirnfläche der plattenförmigen Fixierelemente 12 abschließen oder bündig zueinander sind. Um eine plane Kontaktfläche bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Litzen 6d, wie in 3 gezeigt, mittels eines Trimmschnitts plan zu den plattenförmigen Fixierungselementen 6 geschnitten werden, insbesondere mit einem Laser 14. Hierdurch wird eine plane Oberfläche gebildet aus den Stirnflächen der plattenförmigen Elemente 12 sowie der Litzen 6d gewährleistet.
Eine derartig hergestellte plane Oberfläche der Stirnseite 6c kann anschließend stumpf mit einem Flachleiter 2 verschweißt werden. Dies ist beispielhaft in der 5 gezeigt. Der Flachleiter 2 wird mit seiner Stirnseite 2c an den flexiblen Leiter 6, insbesondere die Stirnseite 6c herangeführt. Sowohl die Litzen 6d als auch die Stirnflächen der plattenförmigen Fixierelemente 12 liegen unmittelbar an der Stirnfläche 2c des Flachleiters 2 an. Während des mechanischen Fixierens wird eine Schweißenergie, beispielsweise mittels Widerstandsschweißen oder Laserschweißen in diese Verbindung eingebracht. Hierdurch bildet sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Flachleiter 2 und dem flexiblen Leiter 6.
Beim Laserschweißen kann ein Laserschweißgerät umfangsseitig um die Naht zwischen dem Flachleiter 2 und dem flexiblen Leiter 6 zumindest teilweise geführt werden und somit eine umlaufende, nur teilweise in den flexiblen Leiter 6 hineinragende Schweißnaht gebildet werden. Diese umlaufende Schweißnaht umfasst bevorzugt sowohl die plattenförmige Fixierelemente 12 als auch zumindest Teile der Litzen 6d.
4a zeigt einen Längsschnitt durch den Bereich 10 mit dem flexiblen Leiter 6 und den Fixierelementen 12 vor einem Vernähen.
4b zeigt eine Draufsicht auf ein Fixierelement 12. Zu erkennen ist, dass sich zwei Schweißnähte 16 kontinuierlich entlang einer Längsachse 18 nebeneinander auf dem Fixierelement 12 erstrecken. Diese Schweißnähte 16 sind bevorzugt parallel zueinander. Die Schweißnähte 16 erstrecken sich in den flexiblen Leiter 6 hinein. Die Schweißnähte 16 erstrecken sich bevorzugt bis in das gegenüberliegende flexible Element 12.
4c zeigt eine Draufsicht auf ein Fixierelement 12. Zu erkennen ist, dass mehrere Schweißnähte 16 punktförmig entlang einer Längsachse 18 nebeneinander und hintereinander auf dem Fixierelement 12 erstrecken. Die Schweißnähte 16 erstrecken sich jeweils in den flexiblen Leiter 6 hinein. Die Schweißnähte 16 erstrecken sich bevorzugt bis in das gegenüberliegende flexible Element 12.
4d zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A nach 4a. Zu erkennen ist, dass sich die jeweiligen Schweißnähte 16 jeweils in den flexiblen Leiter 6 und die beiden Fixierelemente 12 erstreckt. Dabei kann sich eine Schweißnaht 16 trichterförmig in das Material des flexiblen Leiters 6 erstrecken. In 4d erstreckt sich eine jeweilige Schweißnaht 16 über die gesamte Materialstärke des flexiblen Leiters 6 und in die Fixierelemente 12 hinein.
4e zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A nach 4a. Zu erkennen ist, dass sich die jeweiligen Schweißnähte 16 ausgehend von jeweils einem der Fixierelemente 12 jeweils in den flexiblen Leiter 6 hinein erstrecken. Dabei kann sich eine Schweißnaht 16 trichterförmig in das Material des flexiblen Leiters 6 erstrecken. In 4e erstreckt sich eine jeweilige Schweißnaht 16 nur in Teile der Materialstärke des flexiblen Leiters 6. Die Schweißnähte 16 treffen innerhalb des flexiblen Leiters 6 aufeinander. Die Schweißnähte 16 verlaufen parallel zu einer Flächennormalen auf den Fixierelementen 12.
4f zeigt einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A nach 4a. Zu erkennen ist, dass sich die jeweiligen Schweißnähte 16 ausgehend von jeweils einem der Fixierelemente 12 jeweils in den flexiblen Leiter 6 hinein erstrecken. Dabei kann sich eine Schweißnaht 16 trichterförmig in das Material des flexiblen Leiters 6 erstrecken. In 4f erstreckt sich eine jeweilige Schweißnaht 16 nur in Teile der Materialstärke des flexiblen Leiters 6. Die Schweißnähte 16 treffen sich innerhalb des flexiblen Leiters 6 nicht. Die Schweißnähte 16 verlaufen in einem Winkel 18 zwischen bevorzugt mehr als 0° und 45° zu einer Flächennormalen 20 der Fixierelemente 12.
Ein Stumpfstoß, wie er in 5 gezeigt ist, muss nicht zwingend stirnseitig erfolgen. Vielmehr kann ein Flachleiter 2, wie in der 6a-c gezeigt, in verschiedenen Varianten, mit einem flexiblen Leiter 6 gefügt werden, wobei jeweils ein Stumpfstoß stirnseitig oder entlang einer Schmalseite erfolgt. 6a zeigt, dass ein flexibler Leiter 6 gemäß der 2c an einer Schmalseite 2b des Flachleiters 2 gefügt ist und ein flexibler Leiter 6 gemäß 2a an einer Stirnseite 2c des Flachleiters 2.
6b zeigt einen flexiblen Leiter 6, wie er in den 2a-d gezeigt ist, welcher beidseitig, also an beiden seinen Stirnseiten 6c mit jeweils einem Flachleiter 2 in der oben beschriebenen Art und Weise gefügt ist. Der flexible Leiter 6 dient somit als Scharnier zwischen den Flachleitern 2.
Auch können mehrere Flachleiter 2, wie in der 6c gezeigt, über flexible Leiter 6 miteinander gefügt werden, wobei die flexiblen Leiter 6 jeweils mit ihren Stirnseiten 6c an einer Stirnseite 2c oder einer Schmalseite 2b eines jeweiligen Flachleiters 2 verbunden sind.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 6b eignet sich insbesondere für den Einsatz eines Batteriemodulverbinders, wobei die Flachleiter 2 Anschlussfahnen eines jeweiligen Batteriemoduls sein können.

Claims

Elektrischer Leiter mit - einem aus einem metallischen Vollmaterial gebildeten Flachleiter, wobei der Flachleiter zumindest zwei einander gegenüberliegende Breitseiten, zwei einander gegenüberliegende Schmalseiten und zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten aufweist und ein zumindest viereckiges Querschnittsprofil aufweist, und - einem aus einer Vielzahl von Litzen gebildeten flexiblen Leiter, - wobei die Litzen des flexiblen Leiter im Bereich zumindest eines stirnseitigen Endes des flexiblen Leiters zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt sind, und der flexible Leiter mit den gefügten Litzen an seiner Stirnseite stumpf mit einer Stirnseite oder einer Schmalseite des Flachleiters stoffschlüssig gefügt ist, dadurch gekennzeichnet, - dass die Litzen des flexiblen Leiters an seinen beiden distalen Stirnseiten zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt sind und die beiden distalen Enden mit jeweils einem Flachleiter stoffschlüssig gefügt sind, wobei die jeweiligen Flachleiter als Batterieflachleiter gebildet sind und der flexible Leiter scharnierartig zwischen den beiden Batterieflachleitern angeordnet ist.
Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die Litzen des flexiblen Leiter im Bereich zumindest seines einen Endes zumindest teilweise mittels Ultraschallschweißen oder Widerstandsschweißen, insbesondere Widerstandspressstumpfschweißen oder Abbrandstumpfschweißen, stoffschlüssig miteinander gefügt sind.
Elektrischer Leiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der flexible Leiter mit der Stirnseite oder der Schmalseite des Flachleiters mittels Widerstandsschweißen oder Laserschweißen stoffschlüssig gefügt ist.
Elektrischer Leiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine plattenförmige Fixierung an den Litzen von zumindest einer Breitseite des flexiblen Leiters im Bereich zumindest eines seiner Enden angeordnet ist.
Elektrischer Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Fixierung an einander gegenüberliegenden Breitseiten des flexiblen Leiters angeordnet ist.
Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die Fixierung aus zumindest zwei plattenförmigen Bauteilen gebildet ist.
Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass die Fixierung stoffschlüssig mit den Litzen gefügt ist.
Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass die Litzen im Bereich der Stirnseite des flexiblen Leiters plan mit einer Stirnseite der Fixierung mittel Trimmschnitt abgelängt sind.
Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Litzen zusammen mit der Fixierung mit der Schmalseite oder der Stirnseite des Flachleiters stoffschlüssig gefügt sind.
Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die Litzen zusammen mit der Fixierung zumindest teilweise umlaufend stoffschlüssig mit einer Schmalseite oder einer Stirnseite des Flachleiters gefügt sind.
Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Leiters bei dem - ein aus einem metallischen Vollmaterial gebildeter Flachleiter bereitgestellt wird, wobei der Flachleiter zumindest zwei einander gegenüberliegende Breitseiten, zwei einander gegenüberliegende Schmalseiten und zwei einander gegenüberliegenden Stirnseiten aufweist und ein zumindest viereckiges Querschnittsprofil aufweist, und - ein aus einer Vielzahl von Litzen gebildeter flexibler Leiter bereitgestellt wird, und - die Litzen des flexiblen Leiter im Bereich zumindest eines Endes des flexiblen Leiters zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt werden, dadurch gekennzeichnet, - dass der flexible Leiter an dem Ende mit den gefügten Litzen mit seiner Stirnseite stumpf mit einer Stirnseite oder einer Schmalseite des Flachleiters stoffschlüssig gefügt wird.