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Der vorliegende Gegenstand betrifft im Allgemeinen flexible Sammelschienen für Batterieverbindersysteme. Batteriemodule, wie z. B. solche für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge, beinhalten typischerweise eine Mehrzahl von Zellen, die zum Bilden der Batteriemodule zusammen gruppiert sind. Die Batteriemodule sind zum Bilden von Batteriepaketen zusammengeschaltet. Die Zellen beinhalten jeweils positive und negative Zellenanschlüsse, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die positiven und negativen Zellenanschlüsse sind unter Verwendung von Sammelschienen verbunden. Typischerweise beinhalten die positiven und negativen Zellenanschlüsse einen mit Gewinde versehenen Stift oder eine Schraube. Die Sammelschiene wird unter Verwendung einer Mutter mit dem Stift verbunden. Derartige Verbindungen sind zeitaufwändig und können zahlreiche weitere Probleme beinhalten, wie z. B. übermäßiges oder zu geringes Drehmoment oder Verkanten beim Einschrauben. Bei anderen Konfigurationen werden die Probleme mit dem Gewindestift oder der Schraube durch Verschweißen der Sammelschienen mit den Zellenanschlüssen vermieden. Jedoch entstehen auch Probleme beim Verschweißen der Sammelschienen mit den Zellenanschlüssen. Beispielsweise erfordert das Verschweißen, wie z. B. mittels Laser-Schweißen, einen guten körperlichen Kontakt zwischen der Sammelschiene und den entsprechenden Zellenanschlüssen. Probleme entstehen jedoch, wenn sich die Zellenanschlüsse aufgrund einer Anhäufung von positionsmäßigen Toleranzen bei der Herstellung auf unterschiedlichen vertikalen Positionen befinden. Das Vorliegen von steifen Sammelschienen ist problematisch, da dann, wenn eine Seite der Sammelschiene nach unten gedrückt wird, so dass sie gegen den entsprechenden Anschluss drückt, die andere Seite der Sammelschiene möglicherweise von dem entsprechenden Zellenanschlüssen weg nach oben angehoben wird.
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Es besteht weiterhin ein Bedarf für Batteriemodule, die kostengünstige, flexible Sammelschienen zum Anschließen der Sammelschienen an die Zellenanschlüsse verwenden.
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Gelöst wird das Problem durch eine Sammelschiene, wie sie vorliegend offenbart ist, zur elektrischen Verbindung von einander benachbarten Batteriezellen eines Batteriemoduls, wobei die Sammelschiene eine Basis mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel aufweist, die durch eine flexible Verbindung verbunden sind. Die flexible Verbindung ist derart umgeschlagen bzw. umgebogen, dass sich der erste Schenkel über dem zweiten Schenkel befindet. Eine erste Anschlusslasche erstreckt sich von dem ersten Schenkel weg. Die erste Anschlusslasche ist dazu ausgebildet, an einen entsprechenden Batterieanschluss von einer ersten der Batteriezellen angeschlossen zu werden. Eine zweite Anschlusslasche erstreckt sich von den zweiten Schenkel weg. Die zweite Anschlusslasche ist dazu ausgebildet, an einen entsprechenden Batterieanschluss von einer zweiten der Batteriezellen angeschlossen zu werden. Die erste und die zweite Anschlusslasche sind nebeneinander angeordnet, wobei die erste Anschlusslasche mittels der flexiblen Verbindung unabhängig von der zweiten Anschlusslasche vertikal positionierbar ist.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
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1 eine perspektivische Draufsicht auf ein Batterieverbindersystem, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist;
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2 eine perspektivische Draufsicht auf ein Batteriemodul des in 1 gezeigten Batterieverbindersystems;
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3 eine perspektivische Draufsicht auf einen Bereich des Batterieverbindersystems unter Darstellung einer Sammelschienenanordnung, die an Batteriezellen des Batteriemoduls angeschlossen ist;
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4 eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschiene, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist;
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5 eine Darstellung der Sammelschiene während der Herstellung;
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6 eine Schnittdarstellung eines Bereichs der Sammelschiene entlang einer Linie 6-6 in 4;
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7 eine Schnittdarstellung eines Bereichs der Sammelschiene entlang einer Linie 7-7 in 4;
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8 eine perspektivische Draufsicht auf eine Sammelschienenanordnung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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9 eine perspektivische Draufsicht auf eine Trägeranordnung mit einem integrierten Thermistor des Batterieverbindersystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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10 eine perspektivische Draufsicht auf die Trägeranordnung des Batterieverbindersystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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11 eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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12 eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
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13 eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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1 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf ein Batterieverbindersystem 100, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. Das Batterieverbindersystem 100 beinhaltet ein Batteriemodul 110 und eine Trägeranordnung 102. Die Trägeranordnung 102 beinhaltet ein oder mehrere Trägergehäuse 104, die eine Mehrzahl von Sammelschienenanordnungen 106 halten. Die Sammelschienenanordnungen 106 können mit einem Schaltungsmodul 108 elektrisch verbunden sein, das das Batteriemodul 110 überwachen kann und/oder mit dem Batteriemodul 110 in Verbindung stehende Funktionen steuern kann.
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2 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf das Batteriemodul 110, in der die Trägeranordnung 102 (in 1 gezeigt) zur Veranschaulichung von Batteriezellen 112 des Batteriemoduls 110 entfernt ist. Das Batteriemodul 110 kann als Teil eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Elektrofahrzeug oder einem hybridelektrischen Fahrzeug, verwendet werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann das Batteriemodul 110 auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden. Mehrere Batteriemodule 110 können zusammengeschaltet sein, um eine Batteriepaketanordnung zu bilden.
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Jedes Batteriemodul 110 beinhaltet eine Mehrzahl von Batteriezellen 112, wie z. B. prismatische Batteriezellen. Die Batteriezellen 112 sind zum Bilden des Batteriemoduls 110 in einer gestapelten Konfiguration Seite an Seite angeordnet. Optional kann das Batteriemodul 110 eine Umhüllung oder ein anderes Gehäuse beinhalten, die bzw. das die Batteriezellen 112 hält. Eine Batterieabdeckung (nicht gezeigt) kann über den Oberseiten der Batteriezellen 112 und der Trägeranordnung 102 vorgesehen sein. Die Batterieabdeckung kann die jeweiligen Batteriezellen 112 überdecken.
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Jedes Batteriemodul 110 beinhaltet einen positiven Batterieanschluss 114 und einen negativen Batterieanschluss 116. Die Anschlüsse 114, 116 sind zur Kopplung mit einem externen Stromkabel ausgebildet oder können alternativ mit Batteriezellenanschlüssen eines weiteren Batteriemoduls 110 gesammelt verbunden sein, beispielsweise unter Verwendung eines Modul-zu-Modul-Verbinders. Jede Batteriezelle 112 beinhaltet einen positiven Batteriezellenanschluss 120 und einen negativen Batteriezellenanschluss 122. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist der positive Zellenanschluss 120 mit einem benachbarten negativen Batteriezellenanschluss 122 einer benachbarten Batteriezelle 112 durch die entsprechende Sammelschienenanordnung 106 (in 6 gezeigt) verbunden. Gleichermaßen ist der negative Zellenanschluss 122 mit einem benachbarten positiven Batteriezellenanschluss 120 einer benachbarten Batteriezelle 112 durch die entsprechende Sammelschienenanordnung 106 verbunden. Die Zellenanschlüsse 120, 122 der am Ende befindlichen Batteriezellen 112 können die Batterieanschlüsse 114, 116 bilden.
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3 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf einen Bereich des Batterieverbindersystems 100 unter Darstellung einer der an die entsprechenden Batteriezellen 112 angeschlossenen Sammelschienenanordnungen 106. Das Trägergehäuse 104 positioniert die Sammelschienenanordnung 106 relativ zu den Batteriezellen 112, wie z. B. vertikal über dem positiven und dem negativen Batteriezellenanschluss 120, 122 (in 2 gezeigt). Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die Sammelschienenanordnung 106 mit den Batteriezellenanschlüssen 120, 122 verschweißt. Beispielsweise kann die Sammelschienenanordnung 106 durch Laser-Schweißen, Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen oder eine andere Art von Schweißen mit den Batteriezellenanschlüssen 120, 122 verschweißt sein. Die Sammelschienenanordnung 106 kann bei alternativen Ausführungsformen auch durch andere Prozesse oder Verfahren angeschlossen werden.
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Die Sammelschienenanordnung 106 beinhaltet eine Sammelschiene 130 mit einer Basis 132, von der sich eine erste und eine zweite Anschlusslasche 134, 136 weg erstrecken. Die erste Anschlusslasche 134 ist zum Anschließen (beispielsweise durch Laser-Schweißen) an einen der Batteriezellenanschlüsse, wie z. B. den positiven Batteriezellenanschluss 120, ausgebildet, und die zweite Anschlusslasche 136 ist zum Anschließen (beispielsweise durch Laser-Schweißen) an den anderen Batteriezellenanschluss, wie z. B. den negativen Batteriezellenanschluss 122, ausgebildet. Die Anschlusslaschen 134, 136 sind derart nebeneinander angeordnet, dass die Anschlusslaschen 134, 136 über den entsprechenden Batteriezellenanschlüssen 120, 122 positioniert sind. Optional können die Sammelschiene 130 und die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 aus dem gleichen Metall oder ähnlichen Metallen hergestellt sein (wobei z. B. die Sammelschiene 130 aus Aluminium besteht und die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 aus Aluminium bestehen oder die Sammelschiene 130 aus Kupfer besteht und die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 aus Kupfer bestehen). Alternativ können die Sammelschiene 130 und die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 aus unterschiedlichen Metallen hergestellt sein (wobei z. B. die Sammelschiene 130 aus Aluminium besteht und die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 aus Kupfer bestehen). Optional kann es sich bei der Sammelschiene unter 30 um ein Bimetall handeln, wobei z. B. ein Bereich aus Aluminium (oder Aluminiumlegierung) besteht und ein Bereich aus Kupfer (oder Kupferlegierung) besteht.
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Während des Anschließvorgangs, beispielsweise durch Laser-Schweißen, wird die erste Anschlusslasche 134 mit einer durch einen Pfeil A dargestellten Drückkraft nach unten gedrückt, und die zweite Anschlusslasche 136 wird mit einer durch einen Pfeil B dargestellten Drückkraft nach unten gedrückt. Die Anschlusslaschen 134, 136 werden in körperlichen Kontakt mit den Batteriezellenanschlüssen 120, 122 nach unten gedrückt, um mit diesen durch Laser-Schweißen verschweißt zu werden. Zur Gewährleistung eines guten körperlichen Kontakts zwischen den Anschlusslaschen 134, 136 und den Batteriezellenanschlüssen 120, 122 sind bei einer exemplarischen Ausführungsform die Anschlusslaschen 134, 136 relativ zueinander unabhängig beweglich. Beispielsweise kann die Anschlusslasche 134 gegen den Batteriezellenanschluss 120 unabhängig davon nach unten gedrückt werden, dass die Anschlusslasche 136 gegen den Batteriezellenanschluss 122 nach unten gedrückt wird.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform können die Anschlusslaschen 134, 136 unabhängig voneinander in Vertikalrichtung positioniert werden. Damit kann die erste Anschlusslasche 134 weiter nach unten gedrückt werden als die zweite Anschlusslasche 136, oder die zweite Anschlusslasche 136 kann weiter nach unten gedrückt werden als die erste Anschlusslasche 134. Damit können die Anschlusslaschen 134, 136 benachbarten Batteriezellen 112 mit Batteriezellenanschlüssen 120, 122 in unterschiedlichen vertikalen Positionen Rechnung tragen. Beispielsweise können innerhalb des Batteriemoduls 110 einige der Batteriezellen 112 verlagert oder in unterschiedlichen Ausrichtungen oder Positionen gehalten sein. Ferner können die Batteriezellen 112 mit unterschiedlichen Toleranzen hergestellt sein, so dass die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 möglicherweise nicht koplanar sind. Zum wirksamen Anschließen, beispielsweise durch Laser-Schweißen, müssen beide Anschlusslaschen 134, 136 in engen Kontakt mit den entsprechenden Batterieanschlüssen 120, 122 gebracht werden. Indem die Anschlusslaschen 134, 136 unabhängig positionierbar sind ist ein korrektes Positionieren der Anschlusslaschen 134, 136 in Bezug auf die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 ermöglicht. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die Basis 132 flexibel und ermöglicht somit eine unabhängige Bewegung der Anschlusslaschen 134, 136.
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4 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschiene 130, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. Die Basis 132 ist an einer Rückseite der Sammelschiene 130 vorgesehen, während die Anschlusslaschen 134, 136 an einer Vorderseite der Sammelschiene 130 vorgesehen sind. Die Basis 132 weist einen ersten Schenkel 140 und einen zweiten Schenkel 142 auf, die durch eine flexible Verbindung 144 miteinander verbunden sind. Die flexible Verbindung 144 ist derart umgebogen, dass sich der erste Schenkel 140 über dem zweiten Schenkel 142 befindet. Der erste Schenkel 140, der zweite Schenkel 142 und die flexible Verbindung 144 sind in integraler Weise als einheitliche Konstruktion ausgebildet. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die erste und die zweite Anschlusslasche 134, 136 in integraler Weise als Teil der einheitlichen Konstruktion ausgebildet. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die flexible Verbindung 144 zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel 140, 142 U-förmig ausgebildet. Der erste Schenkel 140, der zweite Schenkel 142 und die flexible Verbindung 144 erstrecken sich in Längsrichtung hinter sowie sowohl entlang der ersten Anschlusslasche 134 als auch entlang der zweiten Anschlusslasche 136. Somit ist die erste Anschlusslasche 134 vor dem ersten Schenkel 140 und der flexiblen Verbindung 144 angeordnet. Die zweite Anschlusslasche 136 ist vor dem ersten Schenkel 140 und der flexiblen Verbindung 144 angeordnet. Die Anschlusslaschen 134, 136 können vor dem zweiten Schenkel 142 positioniert sein, und zwar zusätzlich oder alternativ dazu, dass sie vor dem ersten Schenkel 140 positioniert sind.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die zweite Anschlusslasche 136 nach oben gebogen, so dass sie koplanar mit der ersten Anschlusslasche 134 ist. Beispielsweise kann die zweite Anschlusslasche 136 einen Übergangsbereich 146 beinhalten, der einen Übergang von dem zweiten Schenkel 142 in Richtung nach oben bildet, um die zweite Anschlusslasche 136 entlang einer gemeinsamen vertikalen Ebene mit der ersten Anschlusslasche 134 auszurichten. Der Übergangsbereich 146 kann zwei 90°-Biegungen beinhalten, um die zweite Anschlusslasche 136 koplanar mit der ersten Anschlusslasche 134 anzuordnen. Bei alternativen Ausführungsformen kann die erste Anschlusslasche 134 einen Übergangsbereich zusätzlich zu oder anstelle eines an der zweiten Anschlusslasche 136 vorgesehenen Übergangsbereichs aufweisen.
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Die erste Anschlusslasche 134 erstreckt sich von dem ersten Schenkel 140 nach vorne zu einem vorderen Rand 150, der der flexiblen Verbindung 144 gegenüberliegt. Die zweite Anschlusslasche 136 erstreckt sich von dem zweiten Schenkel 142 nach vorne zu einem vorderen Rand 152, der der flexiblen Verbindung 144 gegenüberliegt. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die vorderen Ränder 150, 152 entlang einer vorderen Achse 154, die sich im Wesentlichen parallel zu der flexiblen Verbindung 144 erstreckt, im Wesentlichen miteinander ausgerichtet.
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Die erste Anschlusslasche 134 weist eine innere Seite 160 und eine äußere Seite 162 gegenüber von der inneren Seite 160 auf. Die innere Seite 160 und die äußere Seite 162 erstrecken sich von dem ersten Schenkel 140 zu dem vorderen Rand 150. Die innere Seite 160 und die äußere Seite 162 können linear sein. Die innere Seite 160 und die äußere Seite 162 können zu dem vorderen Rand 150 im Wesentlichen rechtwinklig sein.
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Die zweite Anschlusslasche 136 weist eine innere Seite 164 und eine äußere Seite 166 gegenüber von der inneren Seite 164 auf. Die innere Seite 164 und die äußere Seite 166 erstrecken sich von dem zweiten Schenkel 142 zu dem vorderen Rand 152. Die innere Seite 164 und die äußere Seite 166 können linear sein. Die innere Seite 164 und die äußere Seite 166 können zu dem vorderen Rand 152 im Wesentlichen rechtwinklig sein.
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Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die Anschlusslaschen 134, 136 derart nebeneinander angeordnet, dass die inneren Seiten 160, 164 einander benachbart positioniert sind und einander zugewandt sind. Die äußeren Seiten 162, 162 weisen voneinander weg. Die erste Anschlusslasche 134 erstreckt sich zwischen der inneren Seite 160 und der äußeren Seite 162 breitenmäßig den vorderen Rand 150 entlang. In ähnlicher Weise erstreckt sich die zweite Anschlusslasche 136 zwischen der inneren Seite 164 von der äußeren Seite 166 breitenmäßig den vorderen Rand 152 entlang. Die Basis 132 erstreckt sich breitenmäßig hinter der ersten und der zweiten Anschlusslasche 134, 136 und weist eine Breite 168 auf, die zumindest so breit wie eine kombinierte Breite der ersten und der zweiten Anschlusslasche 134, 136 ist. Beispielsweise kann ein geringfügiger Spalt zwischen der ersten und der zweiten Anschlusslasche 134, 136 gebildet sein.
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Die erste Anschlusslasche 134 weist eine innere Oberfläche 170 auf, die dazu ausgebildet ist, dem Batteriezellenanschluss 120 (in 2 gezeigt) zugewandt gegenüberliegend angeordnet zu werden, und weist ferner eine äußere Oberfläche 172 gegenüber von der inneren Oberfläche 170 auf. Die zweite Anschlusslasche 136 weist eine innere Oberfläche 174 auf, die dazu ausgebildet ist, dem Batteriezellenanschluss 122 (in 2 gezeigt) zugewandt gegenüberliegend angeordnet zu werden, und weist ferner eine äußere Oberfläche 176 gegenüber von der inneren Oberfläche 174 auf. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die inneren Oberflächen 170, 174 im Wesentlichen koplanar, beispielsweise in einer Ruheposition; wenn jedoch die erste und die zweite Anschlusslasche 134, 136 gegen die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 gedrückt werden, sind die inneren Oberflächen 170, 174 zu einer nicht koplanaren Anordnung in der Lage, um Schwankungen in der Höhe der Batteriezellenanschlüsse 120, 122 Rechnung zu tragen. Beispielsweise können die Anschlusslaschen 134, 136 von Ruhepositionen in Verlagerungspositionen biegsam sein.
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Die Sammelschiene 130 kann durch Stanzen und Formen in eine spezielle Formgebung gebracht sein, die die Ruheposition definiert. In der Ruheposition können die inneren Oberflächen 170, 174 im Wesentlichen koplanar sein. Sobald jedoch die Anschlusslaschen 134, 136 gegen die Batteriezellenanschlüsse 120, 122 in die verlagerte Position nach unten gedrückt werden, müssen die Anschlusslaschen 134, 136 nicht mehr koplanar sein.
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5 veranschaulicht die Sammelschiene 130 nach dem Stanzen, jedoch vor dem Formen derselben in die abschließende Formgebung. Im gestanzten Zustand befinden sich die erste und die zweite Anschlusslasche 134, 136 auf gegenüberliegenden Seiten von der Basis 132. Nachdem jedoch die flexible Verbindung 144 gebildet ist, wie z. B. durch Walzen oder Umbiegen eines Bereichs der Basis 132, sind die erste und die zweite Anschlusslasche 134, 136 dann auf derselben Seite der Basis 132 angeordnet (siehe z. B. 3).
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Die Fläche bzw. Region der Basis 132, die die flexible Verbindung 144 bildet, ist in 5 als Region 180 bezeichnet. Eine solche Region 180 kann vor dem Bilden der Sammelschiene 130 verdünnt ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Region 180 vertieft oder eingedrückt werden, um die Region 180 dünner auszubilden. Die Region 180 kann gedehnt werden, um die Region 180 dünner auszubilden. Es kann Material von der Region 180 entfernt werden, um die Region 180 dünner auszubilden. Durch eine dünnere Ausbildung der Region 180 kann die flexible Verbindung 140 flexibler ausgebildet werden. Alternativ hierzu kann eine solche Region 180 vor dem Bilden der Sammelschiene 130 auch nicht dünner ausgebildet werden.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bereichs der Sammelschiene 130 entlang einer Linie 6-6 in 4. 7 zeigt eine Schnittdarstellung eines Bereichs der Sammelschiene 130 entlang einer Linie 7-7 in 4. Die 6 und 7 veranschaulichen die Anschlusslaschen 134, 136, die an entsprechende Batteriezellenanschlüsse 120 bzw. 122 angeschlossen sind. Die Anschlusslaschen 134, 136 sind im Wesentlichen koplanar. Die flexible Verbindung 144 positioniert den ersten Schenkel 140 über dem zweiten Schenkel 142. Der Übergangsbereich 146 schafft einen Übergang für die zweite Anschlusslasche 136 von dem zweiten Schenkel 142 nach oben auf die gleiche Höhe wie die erste Anschlusslasche 134.
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8 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung 106 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Die Sammelschienenanordnung 106 beinhaltet die Sammelschiene 130, einen mit der Sammelschiene 130 gekoppelten Spannungssensor 190 sowie einen mit der Sammelschiene 130 gekoppelten Thermistor 192.
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Der Spannungssensor 190 nimmt eine Erfassung, wie z. B. eine Spannungserfassung, der entsprechenden Batteriezellen 112 beispielsweise für ein zentrales Batteriemanagementsystem vor. Der Spannungssensor 190 ist mit der entsprechenden Sammelschiene 130 elektrisch verbunden, beispielsweise durch Verschweißen des Spannungssensors 190 mit der Basis 132. Der Spannungssensor 190 kann bei alternativen Ausführungsformen durch andere Prozesse oder Verfahren angeschlossen werden, wie z. B. durch Crimpen, Löten, eine Verbindung mit Isolierungsverdrängung bzw. Schneid-Klemm-Verbindung, eine Schnellverbindung, Verdrahtung und dergleichen. Der Spannungssensor 190 beinhaltet ein Anschlussende 194, das an das Schaltungsmodul 108 (in 1 gezeigt) angeschlossen werden kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Anschlussende 194 um einen Stift handeln, der dazu ausgebildet ist, im Presssitz an einer Leiterplatte des Schaltungsmoduls 108 angebracht zu werden. Bei dem Anschlussende 194 kann es sich um einen Stift, einen Endbereich, eine Lasche oder eine ähnliche Konstruktion handeln, die zum Verlöten mit einer Leiterplatte des Schaltungsmoduls 108 ausgebildet ist. Das Anschlussende 194 kann durch Löten, Crimpen oder anderweitiges Anschließen mit einem Draht des Schaltungsmoduls 108 verbunden sein, wie z. B. durch eine Schneid-Klemm-Verbindung. Bei dem Anschlussende 194 kann es sich um einen Anschluss handeln, der auf die Sammelschiene 130 aufgeschnappt werden kann. Bei dem Anschlussende 194 kann es sich um einen Draht handeln, der direkt an die Sammelschiene 130 angeschlossen werden kann.
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Der Thermistor 192 nimmt eine Erfassung, wie z. B. eine Temperaturerfassung an der Sammelschiene 130 vor, die die Zellentemperatur darstellt. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Sammelschiene 130 eine Lasche, die sich von dieser, beispielsweise von dem ersten Schenkel 140, weg erstreckt und zu einer Hülse 196 geformt ist. Der Thermistor 192 weist einen oder mehrere Drähte 198 auf, die in der Hülse 196 aufgenommen sind. Der Thermistor 192 kann einen mit dem oder den Drähten 198 verbundenen Temperatursensor beinhalten. Die Drähte 198 und/oder der Temperatursensor können in das Innere der Hülse 196 in thermischem Kontakt mit der Hülse 196 eingebettet sein, wie z. B. durch Gießen von thermisch leitfähigem Material in das Innere der Hülse 196. Die Hülse 196 bildet ein Behältnis für den Thermistor 192 und das Vergussmaterial. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Hülse 196 auf die Drähte 198 gecrimpt sein. Die Drähte 198 beinhalten Anschlussenden, die an das Schaltungsmodul 108 angeschlossen werden können. Beispielsweise können die Drähte 198 im Presssitz an einer Leiterplatte des Schaltungsmoduls 108 angebracht sein. Die Drähte 198 können mit einer Leiterplatte des Schaltungsmoduls 108 verlötet sein. Die Drähte 198 können durch Löten, Crimpen oder anderweitigen Anschluss an einen Draht des Schaltungsmoduls 108 (siehe 9) angeschlossen sein.
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9 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Trägeranordnung 102 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Die dargestellte Trägeranordnung 102 hält eine Mehrzahl der Sammelschienenanordnungen 106. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Trägeranordnung 102 ein Schaltungsmodul 208, das einen Kabelbaum 200 und einen Verbinder 202 beinhaltet, im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Schaltungsmodul 108, das eine Leiterplatte beinhaltet. Der Verbinder 202 kann entfernt von der Trägeranordnung 102 positioniert sein, wie z. B. an einem zentralen Batteriemanagementsystem. Alternativ hierzu kann der Verbinder 202 von dem Trägergehäuse 104 gehalten sein.
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Der Kabelbaum 200 beinhaltet eine Mehrzahl von Drähten 204, die mit entsprechenden Spannungserfassungsleitungen 190 verbunden sind. Der Kabelbaum 200 beinhaltet eine Mehrzahl von Drähten 206, die mit entsprechenden Thermistoren 192 verbunden sind. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet jede Sammelschienenanordnung 106 eine entsprechende Spannungserfassungsleitung 190, während nur einige der Sammelschienenanordnungen 106 Thermistoren 192 beinhalten.
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10 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Trägeranordnung 102 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform. Die dargestellte Trägeranordnung 102 hält eine Mehrzahl der Sammelschienenanordnungen 106. Die Trägeranordnung 102 kann flexibel sein, um einem Biegen oder Bewegung der Sammelschienen 130 während des Verschweißens der Sammelschienen 130 mit den Batteriezellenanschlüssen 120, 122 Rechnung zu tragen. Beispielsweise können Bereiche des Trägergehäuses 104 geteilt sein, um eine Bewegung zu ermöglichen. Bei alternativen Ausführungsformen können die Taschen in dem Trägergehäuse 104, die die Sammelschienen 130 halten, die Sammelschienen 130 in einer derartigen Weise halten, dass eine unabhängige Bewegung der Anschlusslaschen 134, 136 möglich ist. Bei der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Schaltungsmodul 108 eine Leiterplatte 210. Die Leiterplatte 210 ist entlang einer Oberseite des Trägergehäuses 104 angeordnet. Auf der Leiterplatte 210 können elektrische Komponenten vorgesehen sein sowie mit entsprechenden Spannungssensoren 190 und/oder Thermistoren 192 elektrisch verbunden sein.
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Die Leiterplatte 210 beinhaltet eine Mehrzahl von Durchgangslöchern bzw. Durchkontaktierungen 212, die entsprechende Spannungserfassungsleitungen 190 aufnehmen. Die Spannungserfassungsleitungen 190 können in den Durchkontaktierungen 212 verlötet sein. Die Leiterplatte 210 beinhaltet eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 214, die mit entsprechenden Thermistoren 192 verbunden sind. Die Thermistoren 192 können in den Durchkontaktierungen 214 verlötet sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet jede Sammelschiene 130 eine entsprechende Spannungserfassungsleitung 190, während nur einige der Sammelschienen 130 Thermistoren 192 beinhalten. Bei der Leiterplatte 210 kann es sich um eine gedruckte Schaltungsplatte, eine flexible gedruckte Schaltungsplatte, ein flexibles Flachkabel oder einen anderen Typ eines Substrats bzw. Trägers handeln.
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11 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung 106 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform mit einem integrierten Spannungssensor 220, im Gegensatz zu einem separaten Spannungssensor wie bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel. Bei der Sammelschienen- anordnung 106 kann es sich um eine Bimetall-Sammelschiene (z. B. Cu-Al-Bimetall) handeln, beispielsweise um eine Sammelschiene, die eine Anschlusslasche 134 aus Aluminium und eine Anschlusslasche 136 aus Kupfer aufweist. Der Spannungssensor 220 kann das gleiche Material wie die entsprechende Anschlusslasche enthalten, wie z. B. ein Kupfermaterial oder ein Aluminiummaterial. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Spannungssensor 220 von der Anschlusslasche 134 weg, wie z. B. an oder in der Nähe der flexiblen Verbindung 144; jedoch kann der Spannungssensor 220 an einer beliebigen Stelle entlang der Sammelschiene 130 vorgesehen sein. Der Spannungssensor 220 kann durch Stanzen und Formen zusammen mit der Sammelschiene 130 gebildet werden, wie z. B. durch Umbiegen an einer oder mehreren Biegelinien in einer derartigen Weise, dass er von der Anschlusslasche 134 hochsteht.
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12 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung 106 mit dem integrierten Spannungssensor 220 in dem Trägergehäuse 104. Die Sammelschiene 130 weist eine Öffnung 230 in der Anschlusslasche 136 auf, in der der entsprechende Batterieanschluss 116 aufgenommen ist (bei anderen Ausführungsformen kann die Öffnung 230 auch in der Anschlusslasche 134 vorgesehen sein, um den Batterieanschluss 114 aufzunehmen). Bei der Sammelschienenanordnung 106 kann es sich um eine Bimetall-Sammelschiene handeln.
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13 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die Sammelschienenanordnung 106 mit einem integralen Spannungssensor 240 in dem Trägergehäuse 104. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anschlusslaschen 134, 136 flach oder plan und beinhalten keine flexible Verbindung dazwischen; jedoch beinhaltet der Spannungssensor 240 eine flexible Verbindung 242, um einen schwebenden Eingriff eines Anschlussendes 244 mit dem Schaltungsmodul 108 (in 1 gezeigt) zu ermöglichen. Die Anschlusslasche 136 beinhaltet eine Öffnung 246, in der der entsprechende Batterieanschluss 106 aufgenommen ist. Bei dem Spannungssensor 240 kann es sich um einen Bimetall-Spannungssensor handeln. Der Spannungssensor 240 kann in eine gewünschte dreidimensionale Form gebogen sein, indem er flexibel und beweglich ist, wie z. B. nach oben und nach unten und/oder von Seite zu Seite, um eine Ausrichtung mit dem Schaltungsmodul 108 zu schaffen.
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Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung der Erläuterung dient und nicht einschränkend zu verstehen ist. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte derselben) in Kombination miteinander verwendet werden. Außerdem können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne dass man den Umfang derselben verlässt. Abmessungen, Materialarten, Orientierungen der verschiedenen Komponenten sowie die Anzahl und die Positionen der verschiedenen Komponenten, wie diese hierin beschrieben worden sind, sollen Parameter von bestimmten Ausführungsformen definieren und sind keineswegs einschränkend zu verstehen, sondern dienen lediglich als exemplarische Ausführungsformen. Bei Lektüre der vorstehenden Beschreibung erschließen sich den Fachleuten zahlreiche weitere Ausführungsformen und Modifikationen im Umfang der beigefügten Ansprüche. Der Umfang der Erfindung ist somit unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit dem gesamten Umfang von Äquivalenten zu bestimmen, zu denen diese Ansprüche berechtigen.
