DE102022127319A1

DE102022127319A1 - High-voltage battery component for a high-voltage battery system of an at least partially electrically powered motor vehicle

Info

Publication number: DE102022127319A1
Application number: DE102022127319.9A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Christopher Volkmer; Simon Frieß
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2022-10-18
Filing date: 2022-10-18
Publication date: 2024-04-18

Abstract

Hochvoltbatteriekomponente (1) für ein Hochvoltbatteriesystem eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend eine Stromschiene (10) zur elektrischen Kontaktierung an einer Hochvoltkomponente. Die Stromschiene (10) umfasst einen Kupferwerkstoff (11) und einen Aluminiumwerkstoff (21). Dabei umfasst die Stromschiene (10) einen aus dem Aluminiumwerkstoff (21) bestehenden schienenförmigen Basiskörper (2) und eine aus dem Kupferwerkstoff (11) bestehende und an dem Basiskörper (2) befestigte Anschlusseinheit (3). Die Anschlusseinheit (3) umfasst einen Kontaktabschnitt (13) zum Anschließen an die Hochvoltkomponente und einen mit dem Kontaktabschnitt (13) verbundenen und an einer Übergangszone (4) an dem Basiskörper (2) befestigten Tragabschnitt (23). Der Kontaktabschnitt (13) weist einen Querschnitt auf, welcher kleiner als ein Querschnitt des Basiskörpers (2) ist. Der Tragabschnitt (23) weist einen in Richtung der Übergangszone (4) zunehmenden Querschnitt auf.

High-voltage battery component (1) for a high-voltage battery system of an at least partially electrically powered motor vehicle, comprising a busbar (10) for electrical contact with a high-voltage component. The busbar (10) comprises a copper material (11) and an aluminum material (21). The busbar (10) comprises a rail-shaped base body (2) made of the aluminum material (21) and a connection unit (3) made of the copper material (11) and fastened to the base body (2). The connection unit (3) comprises a contact section (13) for connecting to the high-voltage component and a support section (23) connected to the contact section (13) and fastened to a transition zone (4) on the base body (2). The contact section (13) has a cross-section which is smaller than a cross-section of the base body (2). The support section (23) has a cross-section which increases in the direction of the transition zone (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochvoltbatteriekomponente für ein Hochvoltbatteriesystem eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Stromschiene zur elektrischen Kontaktierung an wenigstens einer Hochvoltkomponente. Die Stromschiene umfasst einen Kupferwerkstoff und einen Aluminiumwerkstoff.The present invention relates to a high-voltage battery component for a high-voltage battery system of an at least partially electrically driven motor vehicle with at least one busbar for electrical contact with at least one high-voltage component. The busbar comprises a copper material and an aluminum material.

Kupferstromschienen haben den Vorteil, dass sie bei gleichem elektrischem Widerstand einen kleineren Querschnitt und damit geringeren Bauraum benötigen als Aluminiumstromschienen und in Kontaktbereichen einen geringeren Übergangswiderstand aufweisen. Aluminium hat an den Kontaktbereichen den Nachteil, dass die Oberfläche korrodiert und die Korrosionsschicht elektrisch schlecht leitend ist. Daher werden Aluminiumstromschienen im Kontaktbereich in der Regel beschichtet. Der Vorteil von Aluminiumstromschienen ist bei gleichem elektrischem Widerstand ein um ca. Faktor 2 geringeres Gewicht und geringere Kosten im Vergleich zu Kupferstromschienen. Allerdings benötigen Aluminiumstromschienen dazu einen größeren Querschnitt und somit einen erhöhten Bauraumbedarf.Copper busbars have the advantage that they require a smaller cross-section and therefore less installation space than aluminum busbars for the same electrical resistance and have a lower contact resistance in contact areas. Aluminum has the disadvantage in the contact areas that the surface corrodes and the corrosion layer is a poor electrical conductor. Therefore, aluminum busbars are usually coated in the contact area. The advantage of aluminum busbars is that they are around 2 times lighter and cheaper than copper busbars for the same electrical resistance. However, aluminum busbars require a larger cross-section and therefore more installation space.

Der Bauraum im Hochvoltbatteriesystem eines Elektrofahrzeugs ist jedoch sehr begrenzt. Zudem können Stromschienen und insbesondere Kupferstromschienen erheblich zum Gewicht des Hochvoltbatteriesystems beitragen und haben daher einen Einfluss auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen.However, the installation space in the high-voltage battery system of an electric vehicle is very limited. In addition, busbars, and in particular copper busbars, can contribute significantly to the weight of the high-voltage battery system and therefore have an impact on the range of electric vehicles.

Daher sind Stromschienen bekannt geworden, welche einen Kupferwerkstoff und einen Aluminiumwerkstoff umfassen. Eine flexible Stromschiene für ein Elektrofahrzeug mit einem mehrschichtigen Aufbau aus Kupferschichten und Aluminiumschichten ist aus der DE 10 2017 116 329 A1 bekannt.Therefore, busbars have become known which comprise a copper material and an aluminum material. A flexible busbar for an electric vehicle with a multi-layer structure of copper layers and aluminum layers is known from EN 10 2017 116 329 A1 known.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochvoltbatteriekomponente mit einer verbesserten Stromschiene zur Verfügung zu stellen. Die Stromschiene soll hinsichtlich Gewicht und Bauraumbedarf optimiert sein und zugleich möglichst gute Kontaktierungseigenschaften bieten. Dabei soll die Stromschiene konstruktiv unaufwendig umsetzbar und wirtschaftlich herstellbar sein. In contrast, the object of the present invention is to provide a high-voltage battery component with an improved busbar. The busbar should be optimized in terms of weight and installation space requirements and at the same time offer the best possible contact properties. The busbar should be structurally simple to implement and economically producible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hochvoltbatteriekomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.This object is achieved by a high-voltage battery component with the features of claim 1. Preferred developments of the invention are the subject of the subclaims. Further advantages and features of the present invention emerge from the general description and the description of the exemplary embodiment.

Die erfindungsgemäße Hochvoltbatteriekomponente ist für ein Hochvoltbatteriesystem eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs und beispielsweise eines Elektrofahrzeugs und/oder Hybridfahrzeugs vorgesehen. Die Hochvoltbatteriekomponente umfasst wenigstens eine Stromschiene zur elektrischen Kontaktierung an wenigstens einer Hochvoltkomponente. Die Stromschiene umfasst wenigstens einen Kupferwerkstoff und wenigstens einen Aluminiumwerkstoff. Dabei weist die Stromschiene wenigstens einen aus dem Aluminiumwerkstoff bestehenden schienenförmigen Basiskörper auf. Die Stromschiene weist wenigstens eine aus dem Kupferwerkstoff bestehende Anschlusseinheit auf. Die Anschlusseinheit ist insbesondere an dem Basiskörper befestigt. Dabei umfasst die wenigstens eine Anschlusseinheit wenigstens einen Kontaktabschnitt zum Anschließen an die Hochvoltkomponente. Die wenigstens eine Anschlusseinheit umfasst wenigstens einen mit dem Kontaktabschnitt verbundenen Tragabschnitt. Der Tragabschnitt ist an einer Übergangszone an dem Basiskörper befestigt. Insbesondere ist die Übergangszone Teil des Tragabschnitts. Dabei weist der Kontaktabschnitt einen Querschnitt auf, welcher kleiner als ein Querschnitt des Basiskörpers ist. Dabei weist der Tragabschnitt einen in Richtung der Übergangszone zunehmenden Querschnitt auf.The high-voltage battery component according to the invention is intended for a high-voltage battery system of an at least partially electrically driven motor vehicle and, for example, an electric vehicle and/or hybrid vehicle. The high-voltage battery component comprises at least one busbar for electrical contact with at least one high-voltage component. The busbar comprises at least one copper material and at least one aluminum material. The busbar has at least one rail-shaped base body made of the aluminum material. The busbar has at least one connection unit made of the copper material. The connection unit is in particular fastened to the base body. The at least one connection unit comprises at least one contact section for connecting to the high-voltage component. The at least one connection unit comprises at least one support section connected to the contact section. The support section is fastened to the base body at a transition zone. In particular, the transition zone is part of the support section. The contact section has a cross section that is smaller than a cross section of the base body. The support section has a cross section that increases in the direction of the transition zone.

Die erfindungsgemäße Hochvoltbatteriekomponente bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bieten die Werkstoffeigenschaften von Basiskörper und Anschlusseinheit. Da in Hochvoltbatteriesystemen und z. B. im Kontaktbereich zwischen der Stromschiene und einem Batteriemodul in der Regel besonders wenig Bauraum zur Verfügung steht, ist die Anschlusseinheit aus Kupferwerkstoff hier von Vorteil. Zudem kann auf eine Beschichtung verzichtet werden, wie es beispielsweise bei Aluminiumkontakten zur Vermeidung von Korrosion üblich ist. Durch die Verwendung des Aluminiumwerkstoffs für den Basiskörper wird eine erhebliche Reduktion von Gewicht und Kosten erzielt, da der Basiskörper aufgrund seiner Dimensionen in der Regel entsprechend viel Material benötigt.The high-voltage battery component according to the invention offers many advantages. The material properties of the base body and connection unit offer a significant advantage. Since there is usually very little installation space available in high-voltage battery systems and, for example, in the contact area between the busbar and a battery module, the connection unit made of copper material is advantageous here. In addition, there is no need for a coating, as is usual with aluminum contacts to prevent corrosion, for example. Using the aluminum material for the base body results in a significant reduction in weight and costs, since the base body usually requires a correspondingly large amount of material due to its dimensions.

Einen besonderen Vorteil bietet auch der in Richtung der Übergangszone zunehmende Querschnitt der Anschlusseinheit. Dadurch wird eine erhebliche Verbesserung des Übergangswiderstands zwischen der Anschlusseinheit und dem Basiskörper erzielt. Zudem kann die Erfindung konstruktiv unaufwendig umgesetzt und wirtschaftlich hergestellt werden.Another particular advantage is the increasing cross-section of the connection unit towards the transition zone. This results in a significant improvement in the contact resistance between the connection unit and the base body. In addition, the invention can be implemented in a structurally simple manner and manufactured economically.

Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass der Tragabschnitt an der Übergangszone wenigstens drei Viertel des Querschnitts des Basiskörpers aufweist. Insbesondere weist der Tragabschnitt an der Übergangszone wenigstens 85 % und vorzugsweise 90 % und besonders bevorzugt wenigstens 95 % des Querschnitts des Basiskörpers auf. Möglich ist, dass der Tragabschnitt an der Übergangszone einen Querschnitt aufweist, welcher größer als der Querschnitt des Basiskörpers ist. Durch eine solche Querschnittserhöhung des Tragabschnitts ergeben sich besonders vorteilhafte Übergangswiderstände zwischen Basiskörper und Anschlusselement.It is preferred and advantageous that the support section at the transition zone has at least three quarters of the cross section of the base body. In particular, the support section at the transition zone has at least 85% and preferably 90% and particularly preferably at least 95% of the cross section of the base body. It is possible that the support section at the transition zone has a cross section that is larger than the cross section of the base body. Such an increase in the cross section of the support section results in particularly advantageous transition resistances between the base body and the connection element.

Insbesondere weist die Anschlusseinheit an der Übergangszone ihren maximalen Querschnitt auf. Insbesondere ist der maximale Querschnitt des Kontaktabschnitts kleiner als der minimale Querschnitt des Tragabschnitts.In particular, the connection unit has its maximum cross-section at the transition zone. In particular, the maximum cross-section of the contact section is smaller than the minimum cross-section of the support section.

Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass der Tragabschnitt in der Art eines T-Stoßes mit dem Basiskörper gefügt ist. Insbesondere verlaufen der Tragabschnitt und der Basiskörper nicht in parallelen Ebenen und nicht in einer gemeinsamen Ebene. Insbesondere steht die Anschlusseinheit mit einer Schmalseite (insbesondere des Tragabschnitts) auf einer Seitenfläche des Basiskörpers. Dabei verläuft die Seitenfläche insbesondere parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Basiskörpers. Insbesondere ist die Seitenfläche eine der größten Seitenflächen des Basiskörpers. Die Schmalseite der Anschlusseinheit erstreckt sich insbesondere zwischen zwei Hauptseiten der Anschlusseinheit, welche parallel zur Haupterstreckungsebene der Anschlusseinheit angeordnet sind.It is advantageous and preferred that the support section is joined to the base body in the manner of a T-joint. In particular, the support section and the base body do not run in parallel planes and not in a common plane. In particular, the connection unit stands with a narrow side (in particular of the support section) on a side surface of the base body. The side surface runs in particular parallel to the main extension direction of the base body. In particular, the side surface is one of the largest side surfaces of the base body. The narrow side of the connection unit extends in particular between two main sides of the connection unit, which are arranged parallel to the main extension plane of the connection unit.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Tragabschnitt stoffschlüssig mit dem Basiskörper gefügt und vorzugsweise durch Schweißen und/oder Löten gefügt. Insbesondere verläuft die Fügeverbindung und vorzugsweise eine Schweißnaht und/oder Lötnaht quer zur Längsachse der Anschlusseinheit und insbesondere parallel zur Längsachse des Basiskörpers.In an advantageous embodiment, the support section is joined to the base body in a material-locking manner and preferably by welding and/or soldering. In particular, the joint connection and preferably a weld seam and/or soldering seam runs transversely to the longitudinal axis of the connection unit and in particular parallel to the longitudinal axis of the base body.

Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass der Tragabschnitt mit wenigstens einer Kehlnaht und vorzugsweise mit wenigstens zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts angeordneten Kehlnähten gefügt ist. Insbesondere ist der Tragabschnitt mit einer Doppelkehlnaht an den Basiskörper gefügt. Insbesondere verläuft die Kehlnaht quer zur Längsachse der Anschlusseinheit und parallel zur Längsachse des Basiskörpers.It is preferred and advantageous that the support section is joined with at least one fillet weld and preferably with at least two fillet welds arranged on opposite sides of the support section. In particular, the support section is joined to the base body with a double fillet weld. In particular, the fillet weld runs transversely to the longitudinal axis of the connection unit and parallel to the longitudinal axis of the base body.

Vorzugsweise ist der Basiskörper gerade ausgebildet. Insbesondere wird der Basiskörper durch eine gerade Schiene bereitgestellt. Vorzugsweise weisen die Anschlusseinheit und der Basiskörper eine quer zueinander verlaufende räumliche Orientierung und vorzugsweise quer zueinander verlaufende Längsachsen auf. So kann die Übertragung bzw. Anschlussrichtung der Stromschiene mittels der Positionierung der Anschlusseinheit abgewinkelt werden, ohne dass der Basiskörper selbst abgewinkelt oder gebogen werden muss. Beispielsweise kann eine um 90° versetzte Kontaktierung erreicht werden, ohne die Bauteile (Anschlusseinheit und Basiskörper) selbst biegen oder abwinkeln zu müssen.The base body is preferably straight. In particular, the base body is provided by a straight rail. The connection unit and the base body preferably have a spatial orientation that runs transversely to one another and preferably longitudinal axes that run transversely to one another. The transmission or connection direction of the busbar can thus be angled by means of the positioning of the connection unit without the base body itself having to be angled or bent. For example, a contact offset by 90° can be achieved without having to bend or angle the components (connection unit and base body) themselves.

Insbesondere weist die Anschlusseinheit eine Haupterstreckungsebene auf, welche quer und vorzugsweise rechtwinkelig zu einer Haupterstreckungsebene des Basiskörpers angeordnet ist. Insbesondere sind der Basiskörper und die Anschlusseinheit nicht in einer Ebene angeordnet. Insbesondere liegt die Längsachse des Basiskörpers in der Haupterstreckungsebene des Basiskörpers. Insbesondere liegt die Längsachse der Anschlusseinheit in der Haupterstreckungsebene der Anschlusseinheit. Insbesondere liegt die Haupterstreckungsebene der Anschlusseinheit nicht in einer Ebene mit der Haupterstreckungsebene des Basiskörpers.In particular, the connection unit has a main extension plane which is arranged transversely and preferably at right angles to a main extension plane of the base body. In particular, the base body and the connection unit are not arranged in one plane. In particular, the longitudinal axis of the base body lies in the main extension plane of the base body. In particular, the longitudinal axis of the connection unit lies in the main extension plane of the connection unit. In particular, the main extension plane of the connection unit does not lie in one plane with the main extension plane of the base body.

Vorzugsweise erstreckt sich die Anschlusseinheit in nur einer Ebene (in ihrer Haupterstreckungsebene). Insbesondere ist die Anschlusseinheit als ein ebenes und gerades Bauteil und beispielsweise als eine Platte ausgebildet. Insbesondere weist die Anschlusseinheit keine (signifikanten) Verformungen auf, welche aus der Ebene hervorragen. Insbesondere ist die Anschlusseinheit nicht abgewinkelt oder gebogen. Preferably, the connection unit extends in only one plane (in its main extension plane). In particular, the connection unit is designed as a flat and straight component and, for example, as a plate. In particular, the connection unit has no (significant) deformations that protrude from the plane. In particular, the connection unit is not angled or bent.

Vorzugsweise verläuft eine Längsachse des Basiskörpers parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Anschlusseinheit. Das ermöglicht eine besonders stabile und zugleich schlanke bzw. Bauraum sparende Kontaktierung. Möglich ist auch, dass die Haupterstreckungsebene der Anschlusseinheit quer und beispielsweise rechtwinklig zur Längsachse des Basiskörpers verläuft.Preferably, a longitudinal axis of the base body runs parallel to a main extension plane of the connection unit. This enables a particularly stable and at the same time slim or space-saving contact. It is also possible for the main extension plane of the connection unit to run transversely and, for example, at right angles to the longitudinal axis of the base body.

Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass die Übergangszone parallel zur Längsachse des Basiskörpers und quer zur Längsachse der Anschlusseinheit verläuft. Insbesondere verläuft eine Fügeverbindung und vorzugsweise die Schweißnaht und/oder Lötnaht und/oder die Kehlnaht parallel zur Längsachse des Basiskörpers und quer zur Längsachse der Anschlusseinheit.It is advantageous and preferred that the transition zone runs parallel to the longitudinal axis of the base body and transversely to the longitudinal axis of the connection unit. In particular, a joint connection and preferably the weld seam and/or solder seam and/or fillet weld runs parallel to the longitudinal axis of the base body and transversely to the longitudinal axis of the connection unit.

In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Hochvoltbatteriekomponente wenigstens eine Isoliereinrichtung zur wenigstens abschnittsweisen Isolierung der Stromschiene. Insbesondere umhüllt die Isoliereinrichtung die Stromschiene wenigstens abschnittsweise. Die Isoliereinrichtung ist insbesondere durchgängig (bzw. einstückig) und beispielsweise als eine Beschichtung ausgebildet. Insbesondere umhüllt die Isoliereinrichtung wenigstens die Übergangszone und den Tragabschnitt. Insbesondere ist der wenigstens eine Kontaktabschnitt von der Isoliereinrichtung ausgespart. Insbesondere ist der Basiskörper wenigstens teilweise und vorzugsweise vollständig isoliert.In an advantageous development, the high-voltage battery component comprises at least one insulating device for at least partially insulating the busbar. In particular, the insulating device envelops the busbar at least in sections. The insulating device is in particular continuous (or in one piece) and designed, for example, as a coating. In particular, the insulating device envelops at least the transition zone and the support section. In particular, the at least one contact section is recessed by the insulating device. In particular, the base body is at least partially and preferably completely insulated.

Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Hochvoltbatteriekomponente wenigstens eine Toleranzausgleichseinrichtung umfasst, welche insbesondere flexibel und/oder elektrisch leitend ausgebildet ist. Insbesondere ist die Toleranzausgleichseinrichtung als ein Geflecht aus einem Kupferwerkstoff und/oder Aluminiumwerkstoff ausgebildet. Dieser Werkstoff kann gleich oder unterschiedlich zu den Werkstoffen der Stromschiene sein.It is possible and advantageous for the high-voltage battery component to comprise at least one tolerance compensation device, which is designed to be flexible and/or electrically conductive in particular. In particular, the tolerance compensation device is designed as a mesh made of a copper material and/or aluminum material. This material can be the same or different to the materials of the busbar.

Es ist möglich, dass die Toleranzausgleichseinrichtung in den Basiskörper eingebunden ist. Insbesondere ist die Toleranzausgleichseinrichtung benachbart zu Übergangszone angeordnet.It is possible that the tolerance compensation device is integrated into the base body. In particular, the tolerance compensation device is arranged adjacent to the transition zone.

In einer besonders vorteilhaften und bevorzugten Weiterbildung umfasst die Stromschiene wenigstens zwei Anschlusseinheiten. Insbesondere erstrecken sich die wenigstens zwei Anschlusseinheiten in einer gemeinsamen Ebene. Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Anschlusseinheiten als Gleichteile ausgebildet. Insbesondere weisen die wenigstens zwei Anschlusseinheiten parallele Längsachsen auf. Insbesondere verlaufen die Längsachsen der wenigstens zwei Anschlusseinheiten quer und vorzugsweise rechtwinklig zur Längsachse und/oder Haupterstreckungsebene des Basiskörpers.In a particularly advantageous and preferred development, the busbar comprises at least two connection units. In particular, the at least two connection units extend in a common plane. Preferably, the at least two connection units are designed as identical parts. In particular, the at least two connection units have parallel longitudinal axes. In particular, the longitudinal axes of the at least two connection units run transversely and preferably at right angles to the longitudinal axis and/or main extension plane of the base body.

Insbesondere sind die wenigstens zwei Anschlusseinheiten derart am Basiskörper befestigt, dass sie entlang einer zwischen ihnen liegenden Ebene gespiegelt sind. Die Spiegelebene verläuft insbesondere quer und vorzugsweise rechtwinklig zur Längsachse bzw. Haupterstreckungsebene des Basiskörpers. Insbesondere sind die Kontaktabschnitte der wenigstens zwei Anschlusseinheiten in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.In particular, the at least two connection units are attached to the base body in such a way that they are mirrored along a plane lying between them. The mirror plane runs in particular transversely and preferably at right angles to the longitudinal axis or main extension plane of the base body. In particular, the contact sections of the at least two connection units are arranged in a common plane.

Insbesondere sind die Anschlusseinheiten mit demselben Verfahren an den Basiskörper gefügt. Insbesondere weisen die Anschlusseinheiten parallel verlaufende oder auf derselben Längsachse verlaufende Übergangszonen auf.In particular, the connection units are joined to the base body using the same method. In particular, the connection units have transition zones that run parallel or along the same longitudinal axis.

Der Kupferwerkstoff ist insbesondere Kupfer oder eine Kupferlegierung. Der Aluminiumwerkstoff ist insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Die Angaben zum Querschnitt beziehen sich insbesondere auf eine Querschnittsfläche. Die Angaben zum Querschnitt des Basiskörpers beziehen sich insbesondere auf dessen minimalen und/oder durchschnittlichen Querschnitt. Der Querschnitt dient insbesondere zur Leitung des elektrischen Stroms in der Stromschiene.The copper material is in particular copper or a copper alloy. The aluminum material is in particular aluminum or an aluminum alloy. The information on the cross-section relates in particular to a cross-sectional area. The information on the cross-section of the base body relates in particular to its minimum and/or average cross-section. The cross-section serves in particular to conduct the electrical current in the busbar.

Insbesondere sind der Tragabschnitt und der Kontaktabschnitt einstückig miteinander verbunden. Insbesondere ist die Anschlusseinheit einstückig ausgebildet. Insbesondere liegen der Tragabschnitt und der Kontaktabschnitt in einer Ebene. Insbesondere erfolgt die Kontaktierung der Stromschiene (nur) in dem wenigstens einen Kontaktabschnitt. Es ist möglich, dass eine Kontaktierung der Stromschiene auch im Bereich des Basiskörpers erfolgt.In particular, the support section and the contact section are connected to one another in one piece. In particular, the connection unit is formed in one piece. In particular, the support section and the contact section lie in one plane. In particular, the contacting of the busbar takes place (only) in the at least one contact section. It is possible that the busbar is also contacted in the area of the base body.

Der Basiskörper ist insbesondere starr (mit Ausnahme der möglichen Toleranzausgleichseinrichtung) ausgebildet. Insbesondere ist der Basiskörper einstückig ausgebildet. Insbesondere weist der Basiskörper mehrere miteinander verbundene Seitenflächen auf. Insbesondere ist die Anschlusseinheit an einer der größten Seitenflächen befestigt.The base body is in particular rigid (with the exception of the possible tolerance compensation device). In particular, the base body is formed in one piece. In particular, the base body has several side surfaces connected to one another. In particular, the connection unit is attached to one of the largest side surfaces.

Vorzugsweise erstreckt sich der Basiskörper in nur einer Ebene (in seiner Haupterstreckungsebene). Insbesondere weist der Basiskörper keine (signifikanten) Verformungen auf, welche aus der Ebene hervorragen. Insbesondere ist der Basiskörper nicht abgewinkelt oder gebogen. Insbesondere weist der Basiskörper einen gleichbleibenden Querschnitt auf.Preferably, the base body extends in only one plane (in its main extension plane). In particular, the base body has no (significant) deformations that protrude from the plane. In particular, the base body is not angled or bent. In particular, the base body has a constant cross-section.

Insbesondere ist der Basiskörper als eine gerade Schiene mit einem gleichbleibenden Querschnitt ausgebildet. Insbesondere ist der Basiskörper prismatisch ausgebildet und ist beispielsweise ein Prisma mit einer rechteckigen Grundfläche. Insbesondere ist der Basiskörper als Quader ausgebildet. Möglich sind auch andere Polygone als Grundfläche des Prismas. Insbesondere ist die Anschlusseinheit an einer der größten Seitenflächen des Prismas und beispielsweise des Quaders befestigt.In particular, the base body is designed as a straight rail with a constant cross-section. In particular, the base body is designed prismatically and is, for example, a prism with a rectangular base. In particular, the base body is designed as a cuboid. Other polygons are also possible as the base of the prism. In particular, the connection unit is attached to one of the largest side surfaces of the prism and, for example, the cuboid.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.Further advantages and features of the present invention will become apparent from the embodiments which are explained below with reference to the accompanying figures.

In den Figuren zeigen:

1 eine rein schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatteriekomponente in einer perspektivischen Ansicht; und
2 eine rein schematische Darstellung einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochvoltbatteriekomponente in einer perspektivischen Ansicht.

In the figures show:

1 a purely schematic representation of a high-voltage battery component according to the invention in a perspective view; and
2 a purely schematic representation of a further development of the high-voltage battery component according to the invention in a perspective view.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochvoltbatteriekomponente 1 mit einer Stromschiene 10 mit einem Basiskörper 2 und zwei Anschlusseinheiten 3. Mit der Stromschiene 10 werden beispielsweise zwei benachbarte Batteriemodule einer Hochvoltbatterie elektrisch miteinander kontaktiert.The 1 shows a high-voltage battery component 1 according to the invention with a busbar 10 with a base body 2 and two connection units 3. With the busbar 10, for example, two adjacent battery modules of a high-voltage battery are electrically contacted with one another.

Die Anschlusseinheit 3 ist hier einstückig ausgebildet und aus einem Kupferwerkstoff 11 gefertigt. Die Anschlusseinheiten 3 sind hier identisch ausgebildet und umfassen jeweils einen Kontaktabschnitt 13 und einen Tragabschnitt 23. Die Anschlusseinheiten 3 sind hier in einer gemeinsamen Haupterstreckungsebene angeordnet. Der Basiskörper 2 ist ebenfalls einstückig ausgebildet und aus einem Aluminiumwerkstoff 21 gefertigt. Der Basiskörper 2 ist schienenförmig und gerade und rein beispielhaft als Quader ausgebildet. Die Stromschiene 10 kann auch als Al-Cu-Hybrid-Stromschiene bezeichnet werden.The connection unit 3 is designed in one piece and made from a copper material 11. The connection units 3 are designed identically here and each comprise a contact section 13 and a support section 23. The connection units 3 are arranged in a common main extension plane. The base body 2 is also designed in one piece and made from an aluminum material 21. The base body 2 is rail-shaped and straight and, purely by way of example, is designed as a cuboid. The busbar 10 can also be referred to as an Al-Cu hybrid busbar.

Der Querschnitt des Basiskörpers 2 ist hier auf die im bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende Stärke des zu leitenden Stroms abgestimmt. Auch der Querschnitt des Kontaktabschnitts 13 ist für die eingesetzte Stromstärke bemessen. Dabei sind der minimale und auch der durchschnittliche Querschnitt des Basiskörpers 2 größer als der maximale und durchschnittliche Querschnitt des Kontaktabschnitts 13. Es werden dazu z. B. der spezifische elektrische Widerstand bzw. die spezifische Leitfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe 11, 21 berücksichtigt.The cross-section of the base body 2 is adapted to the strength of the current to be conducted during normal operation. The cross-section of the contact section 13 is also dimensioned for the current strength used. The minimum and average cross-section of the base body 2 are larger than the maximum and average cross-section of the contact section 13. For example, the specific electrical resistance or the specific conductivity of the materials 11, 21 used are taken into account.

Im Bereich einer Übergangszone 4 ist der Tragabschnitt 23 an dem Basiskörper 2 stoffschlüssig befestigt. Dazu sind beispielsweise zwei Kehlnähte 24 vorgesehen, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Tragabschnitts 23 angeordnet sind. Die Kehlnähte 24 sind beispielsweise durch Schweißen und/oder Löten hergestellt.In the area of a transition zone 4, the support section 23 is firmly attached to the base body 2. For this purpose, for example, two fillet welds 24 are provided, which are arranged on opposite sides of the support section 23. The fillet welds 24 are produced, for example, by welding and/or soldering.

Um den Übergangswiderstand zwischen den Anschlusseinheiten 3 und dem Basiskörper 2 an den Übergangszonen 4 zu optimieren, sind die Tragabschnitte 23 hier jeweils mit einer gezielten Anpassung ihres Querschnitts ausgestattet. Dazu weisen die Tragabschnitte 23 jeweils einen in Richtung der Übergangszone 4 zunehmenden Querschnitt auf. Dabei nimmt der Querschnitt hier so zu, dass der Querschnitt des Tragabschnitts 23 an der Übergangszone 4 wenigstens drei Viertel des Querschnitts des Basiskörpers 2 aufweist. Beispielsweise sind die Querschnitte an der Übergangszone 4 zumindest näherungsweise gleich groß.In order to optimize the contact resistance between the connection units 3 and the base body 2 at the transition zones 4, the support sections 23 are each equipped with a targeted adjustment of their cross-section. For this purpose, the support sections 23 each have a cross-section that increases in the direction of the transition zone 4. The cross-section increases here so that the cross-section of the support section 23 at the transition zone 4 has at least three quarters of the cross-section of the base body 2. For example, the cross-sections at the transition zone 4 are at least approximately the same size.

Die Anschlusseinheiten 3 sind jeweils mit einem T-Stoß 14 an dem Basiskörper 2 befestigt. Dabei sind die Anschlusseinheiten 3 mit ihren Haupterstreckungsebenen rechtwinklig zur Haupterstreckungsebene des Basiskörpers 2 angeordnet. Die Anschlusseinheiten 3 stehen hier mit jeweils einer Schmalseite auf einer der größten Seitenflächen des Basiskörpers 2. Dabei verlaufen die Längsachsen 15 der Anschlusseinheiten 3 hier rechtwinklig zur Längsachse 5 des Basiskörpers.The connection units 3 are each attached to the base body 2 with a T-joint 14. The connection units 3 are arranged with their main extension planes at right angles to the main extension plane of the base body 2. The connection units 3 are each positioned with a narrow side on one of the largest side surfaces of the base body 2. The longitudinal axes 15 of the connection units 3 run at right angles to the longitudinal axis 5 of the base body.

Durch die hier gezeigten unterschiedlichen Orientierungen von Basiskörper 2 und Anschlusseinheiten 3 kann der Übergang zwischen den beiden Werkstoffen 11, 21 zugleich auch für einen Richtungswechsel genutzt werden. Dadurch kann auf eine zusätzliche Biegung oder Abwinkelung in der Stromschiene 10 und beispielsweise im Basiskörper 2 verzichtet werden.Due to the different orientations of the base body 2 and connection units 3 shown here, the transition between the two materials 11, 21 can also be used for a change of direction. This means that additional bending or angling in the busbar 10 and, for example, in the base body 2 can be dispensed with.

In der hier gezeigten Ausführung verläuft die Längsachse 5 des Basiskörpers 2 parallel zur Haupterstreckungsebene der Anschlusseinheit 3. Dadurch verlaufen auch die Kehlnähte 24 parallel zur Längsachse 5 des Basiskörpers 2. Mit anderen Worten, die Anschlusseinheiten 3 sind hier liegend am Basiskörper 2 befestigt. Das bietet Vorteile hinsichtlich des Bauraumbedarfs und reduziert zudem unerwünschte Einflüsse auf die Bauteile 2, 3 während des Schweißens bzw. Lötens.In the embodiment shown here, the longitudinal axis 5 of the base body 2 runs parallel to the main extension plane of the connection unit 3. As a result, the fillet welds 24 also run parallel to the longitudinal axis 5 of the base body 2. In other words, the connection units 3 are attached horizontally to the base body 2. This offers advantages in terms of the installation space required and also reduces undesirable influences on the components 2, 3 during welding or soldering.

Es kann auch eine Ausführung vorgesehen sein, bei denen die Anschlusseinheiten 3 mit ihren Haupterstreckungsebenen quer zur Längsachse 5 des Basiskörpers 2 am Basiskörper 2 befestigt sind. Mit anderen Worten, die Anschlusseinheiten 3 sind hochkant am Basiskörper 2 befestigt.An embodiment can also be provided in which the connection units 3 are fastened to the base body 2 with their main extension planes transverse to the longitudinal axis 5 of the base body 2. In other words, the connection units 3 are fastened edgewise to the base body 2.

Die Hochvoltbatteriekomponente 1 kann mit einer hier nicht sichtbaren Toleranzausgleichseinrichtung 7 ausgestattet sein. Diese ist flexibel und elektrisch leitend ausgebildet und ist beispielsweise ein Geflecht aus einem Kupfer- oder Aluminiumwerkstoff 11, 21. Beispielsweise ist die Toleranzausgleichseinrichtung 7 in den Basiskörper 2 im Bereich der Übergangszone 4 integriert.The high-voltage battery component 1 can be equipped with a tolerance compensation device 7, which is not visible here. This is flexible and electrically conductive and is, for example, a braid made of a copper or aluminum material 11, 21. For example, the tolerance compensation device 7 is integrated into the base body 2 in the area of the transition zone 4.

Die 2 zeigt eine Weiterbildung der mit Bezug zu 1 vorgestellten Hochvoltbatteriekomponente 1. Die Hochvoltbatteriekomponente 1 umfasst hier eine Isoliereinrichtung 6 zur elektrischen Isolierung der Stromschiene 10. Die Isoliereinrichtung 6 ist als eine isolierende Umhüllung ausgebildet und überzieht den Basiskörper 2 und die Tragabschnitte 23. Die Kontaktabschnitte 13 sind ausgespart.The 2 shows a further education of the related to 1 presented high-voltage battery component 1. The high-voltage battery component 1 here comprises an insulating device 6 for electrically insulating the busbar 10. The insulating device 6 is designed as an insulating sheath and covers the base body 2 and the support sections 23. The contact sections 13 are recessed.

Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

11: HochvoltbatteriekomponenteHigh-voltage battery component
22: BasiskörperBase body
33: AnschlusseinheitConnection unit
44: ÜbergangszoneTransition zone
55: LängsachseLongitudinal axis
66: IsoliereinrichtungInsulation device
77: ToleranzausgleichseinrichtungTolerance compensation device
1010: StromschieneBusbar
1111: KupferwerkstoffCopper material
1313: KontaktabschnittContact section
1414: T-StoßT-joint
1515: LängsachseLongitudinal axis
2121: AluminiumwerkstoffAluminium material
2323: TragabschnittSupport section
2424: KehlnahtFillet weld

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102017116329 A1 [0004]

Claims

High-voltage battery component (1) for a high-voltage battery system of an at least partially electrically powered motor vehicle, comprising at least one busbar (10) for electrical contact with at least one high-voltage component, wherein the busbar (10) comprises a copper material (11) and an aluminum material (21), characterized in that the busbar (10) comprises at least one rail-shaped base body (2) made of the aluminum material (21) and at least one connection unit (3) made of the copper material (11) and fastened to the base body (2), and that the connection unit (3) comprises at least one contact section (13) for connecting to the high-voltage component and at least one support section (23) connected to the contact section (13) and fastened to a transition zone (4) on the base body (2), and that the contact section (13) has a cross-section which is smaller than a cross-section of the base body (2), and that the support section (23) has a cross-section which increases in the direction of the transition zone (4).

High-voltage battery component (1) according to the preceding claim, wherein the support section (23) at the transition zone (4) has at least three quarters of the cross section of the base body (2).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the connection unit (3) has its maximum cross-section at the transition zone (4).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the support section (23) is joined to the base body (2) in the manner of a T-joint (14).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the support section (23) is joined to the base body (2) in a material-locking manner and is preferably joined by welding and/or soldering.

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the support section (23) is joined with at least one fillet weld (24) and preferably with at least two fillet welds (24) arranged on opposite sides of the support section (23).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (2) is straight and wherein the connection unit (3) and the base body (2) have spatial orientations and preferably longitudinal axes (5, 15) running transversely to one another.

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the connection unit (3) has a main extension plane which is arranged transversely and preferably at right angles to a main extension plane of the base body (2).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein a longitudinal axis (5) of the base body (2) runs parallel to a main extension plane of the connection unit (3).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the transition zone (4) runs parallel to the longitudinal axis (5) of the base body (2) and transversely to the longitudinal axis of the connection unit (3).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, comprising at least one insulating device (6) for at least partially insulating the busbar (10).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, comprising at least one flexible and electrically conductive tolerance compensation device (7), which is designed in particular as a braid made of a copper material and/or aluminum material.

High-voltage battery component (1) according to the preceding claim, wherein the tolerance compensation device (7) is integrated into the base body (2) and in particular is arranged adjacent to the transition zone (4).

High-voltage battery component (1) according to one of the preceding claims, wherein the busbar (10) comprises at least two connection units (3) and wherein the connection units (3) extend in a common plane and are preferably designed as identical parts.