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Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten, insbesondere von Batteriezellen, mit einer Vielzahl von elektrischen Leiter-drähten.
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Eine elektrische Leitung zur elektrischen Verbindung von beweglich zueinander angeordneten Komponenten, insbesondere von Batteriezellen, ist hohen Belastungen ausgesetzt. Bei Zugbelastungen und/oder Druckbelastungen besteht deshalb ein hohes Risiko, dass die Leiterausführung mechanisch überbelastet wird.
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Aus diesem Grund werden Leitungen zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei zueinander beweglich angeordneten Komponenten derzeit in Schlaufen verlegt, um einen notwendigen Längenausgleich der Leitung bei Bewegungen der Komponenten relativ zueinander gewährleisten zu können. Eine solche Leiterschlaufe benötigt jedoch Bauraum zwischen den Komponenten und erhöht den Materialaufwand.
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Druckschriftlicher Stand der Technik im vorliegenden technischen Gebiet, welcher den Oberbegriff des Anspruchs 1 widerspiegelt, ist in den Druckschriften
DE 10 2017 210 353 A1 ,
US 2019 / 0 103 202 A1 ,
DE 10 2010 033 441 A1 und
JP 2017 - 182 952 A offenbart.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Leitung zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten bereitzustellen, die materialsparend und bauraumsparend eine variable Distanz zwischen den Komponenten elektrisch leitend verbindet.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine elektrische Leitung zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten, insbesondere von Batteriezellen, mit einer Vielzahl von elektrischen Leiter-drähten, die sich in einer Längserstreckungsrichtung von einem ersten Leitungsende zu einem zweiten Leitungsende erstreckt, und einer die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten umhüllenden Isolation bereitgestellt. Dabei ist eine Leitungslänge zwischen dem ersten Leitungsende und dem zweiten Leitungsende bestimmungsgemäß bei einer Zugbelastung an einem Leitungsende in Längserstreckungsrichtung reversibel verlängerbar und bei Entfall einer solchen Zugbelastung verkürzt sich die Leitung in ihre ursprüngliche Leitungslänge. Auf diese Weise ist mittels der elektrischen Leitung eine isolierte und elektrische Verbindung von wenigstens zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten materialsparend und bauraumsparend hergestellt, die eine variable Distanz überbrückt.
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Erfindungsgemäß ist die Leitungslänge zwischen dem ersten Leitungsende und dem zweiten Leitungsende bestimmungsgemäß bei einer Druckbelastung an einem Leitungsende in Längserstreckungsrichtung reversibel stauchbar. In einer erfindungsgemäßen Ausführung verlängert sich die Leitung bei Entfall einer solchen Zugbelastung in ihre ursprüngliche Leitungslänge. Durch eine elektrische Leitung, die verlängerbar und stauchbar ist, ohne dass die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten mechanisch überlastet wird, ist eine elektrische Verbindung für eine variable Distanz von wenigstens zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten bei einer Druckbeanspruchung materialsparend und bauraumsparend hergestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen der Isolation und der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten ein Bewegungsspalt für die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten ausgebildet ist. Vorteilhaft daran ist, dass die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten innerhalb der Isolation frei verlängerbar oder stauchbar ist. Weiter vorteilhaft ist, dass sich der Leiterdraht frei in der Isolation aufweiten und verjüngen kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten zu einem geflochtenen Leiter ausgebildet. Die Flechtung ist derart ausgebildet, dass der geflochtene Leiter dadurch in Längserstreckungsrichtung eine elastische Verformbarkeit aufweist. Auf diese Weise sind die Dehnbarkeit und die Stauchbarkeit der elektrischen Verbindung erhöht, ohne dass diese mechanisch überlastet ist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten zu einem verseilten Leiter ausgebildet, wodurch die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten in Längserstreckungsrichtung eine elastische Verformbarkeit aufweist. Dadurch sind die Dehnbarkeit und die Stauchbarkeit der elektrischen Verbindung ohne eine mechanische Überlastung optimiert.
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Erfindungsgemäß ist die elektrische Leitung derart ausgebildet, dass die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten in einem gestauchten Zustand eine Leitungslänge aufweist, die geringer ist als die ursprüngliche Leitungslänge. Dadurch ist eine reversible Verkürzung der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten ausgebildet, welche den erforderlichen Längenausgleich zwischen zwei Komponenten bei einer Druckbeanspruchung kompensiert.
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Ferner weist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten einen maximal gestauchten Zustand auf, bei dem eine maximal gestauchte Leitungslänge an einem jeweiligen Leitungsende der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten einen Wert Δx beträgt, insbesondere 10 mm. Dadurch ist gewährleistet, dass die mechanische Belastung keinen kritischen Zustand einnimmt.
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Eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, dass die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten in einem verlängerten Zustand eine Leitungslänge aufweist, die größer ist als die ursprüngliche Leitungslänge. Dadurch ist eine reversible Verlängerung ausgebildet, welche den erforderlichen Längenausgleich zwischen zwei Komponenten bei einer Zugbeanspruchung kompensiert.
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Weiter vorteilhaft ist eine Ausführung, bei welcher die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten einen maximal verlängerten Zustand aufweist, bei dem eine maximal verlängerte Leitungslänge an einem jeweiligen Leitungsende die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten einen Wert Δy beträgt, insbesondere 10 mm. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die mechanische Belastung keinen kritischen Zustand erreicht.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der elektrischen Leitung beträgt ein maximaler Leitungshub des wenigstens einen elektrischen Leitungsdrahts 2 Δx + 2 Δy. Daraus bestimmt sich der mögliche Einsatzbereich der elektrischen Leitung.
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In einer weiteren günstigen Ausführungsvariante ist die Isolation auf die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten extrudiert oder über die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten gestülpt. Dabei kann sich der Leiterdraht frei in der Isolation aufweiten und verjüngen.
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Außerdem ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung derart ausgebildet, dass die Isolation entsprechend der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten verlängerbar und/oder stauchbar ist oder die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten frei beweglich umhüllt und in eine Steckerkammer führbar ist. Vorteilhaft daran ist, dass die Isolation bei einem Längenausgleich der Leitung die Sicherheit der elektrischen Verbindung gewährleistet, da die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten kontinuierlich umhüllt ist und die Isolation gegen eine mechanische Überlastung geschützt ist.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Leitung zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten,
- 2.1 eine Schnittansicht in einer Längserstreckungsrichtung der elektrischen Leitung bei einer Zugbelastung und
- 2.2 eine Schnittansicht in einer Längserstreckungsrichtung der elektrischen Leitung bei einer Druckbelastung.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch und die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die nachstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Ferner weisen gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer elektrischen Leitung 1 zur elektrischen Verbindung von zwei beweglich zueinander angeordneten Komponenten 5 dargestellt, die beispielsweise als Batteriezellen ausgebildet sind. Die elektrische Leitung 1 umfasst eine Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2, die sich in einer Längserstreckungsrichtung L von einem ersten Leitungsende LE1 zu einem zweiten Leitungsende LE2 erstreckt, und eine die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 umhüllenden Isolation 3. Ferner ist eine Leitungslänge zwischen dem ersten Leitungsende LE1 und dem zweiten Leitungsende LE2 bestimmungsgemäß bei einer Zugbelastung an einem Leitungsende LE1, LE2 in Längserstreckungsrichtung L reversibel verlängerbar und bei Entfall einer solchen Zugbelastung verkürzt sich die Leitung in ihre ursprüngliche Leitungslänge.
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Darüber hinaus ist die Leitungslänge zwischen dem ersten Leitungsende LE1 und dem zweiten Leitungsende LE2 bestimmungsgemäß bei einer Druckbelastung an einem Leitungsende LE1, LE2 in Längserstreckungsrichtung L reversibel stauchbar und bei Entfall einer solchen Druckbelastung verlängert sich die Leitung in ihre ursprüngliche Leitungslänge.
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Des Weiteren ist in 1 gezeigt, dass zwischen der Isolation 3 und der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 ein Bewegungsspalt 4 für die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 ausgebildet ist. Die Isolation 3 ist auf die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 extrudiert oder über die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 gestülpt. Außerdem ist die Isolation 3 entsprechend der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 verlängerbar und stauchbar oder umhüllt die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 frei beweglich und ist in eine Steckerkammer führbar.
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2.1 zeigt eine Schnittansicht in einer Längserstreckungsrichtung einer elektrischen Leitung 1 bei einer Zugbelastung. Die elektrische Leitung 1 weist eine Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 auf, die zu einem geflochtenen Leiter 6 ausgebildet sind. Dabei ist die Flechtung derart ausgebildet, dass der geflochtene Leiter 6 dadurch in Längserstreckungsrichtung L eine elastische Verformbarkeit aufweist. Der geflochtene Leiter 6 weist in dem verlängerten Zustand eine Leitungslänge auf, die größer ist als die ursprüngliche Leitungslänge. Ferner umfasst der geflochtene Leiter 6 in dem verlängerten Zustand einen verringerten Querschnitt.
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Außerdem weist der geflochtene Leiter 6 einen maximal verlängerten Zustand aufweist, bei dem eine maximal verlängerte Leitungslänge an einem jeweiligen Leitungsende LE1, LE2 des geflochtenen Leiters 6 einen Wert Δy von 10 mm beträgt.
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In 2.2 ist eine Schnittansicht in einer Längserstreckungsrichtung der elektrischen Leitung 1 bei einer Druckbelastung dargestellt. Die elektrische Leitung 1 weist eine Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 auf, die zu einem verseilten Leiter 7 ausgebildet sind, wodurch die Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 in Längserstreckungsrichtung L eine elastische Verformbarkeit aufweist. Der verseilte Leiter 7 weist in dem gestauchten Zustand eine Leitungslänge auf, die geringer ist als die ursprüngliche Leitungslänge. Außerdem umfasst der verseilte Leiter 7 in dem gestauchten Zustand einen vergrößerten Querschnitt.
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Darüber hinaus weist der verseilte Leiter 7 einen maximal gestauchten Zustand auf, bei dem eine maximal gestauchte Leitungslänge an einem jeweiligen Leitungsende LE1, LE2 der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten 2 einen Wert Δx von 10 mm beträgt.
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Ein maximaler Leitungshub der Vielzahl von elektrischen Leiterdrähten beträgt 2 Δx + 2 Δy.
