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Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung mehrerer zellenförmiger Elemente, insbesondere Batterien in Elektrofahrzeugen, umfassend mindestens zwei Leiter, wobei die Leiter in einem gemeinsamen Träger eingebettet sind und parallel zueinander entlang einer Erstreckungsrichtung des Trägers verlaufen. Die Erfindung betrifft ferner eine Kontaktanordnung, umfassend eine solche Kontaktvorrichtung.
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Solche Kontaktvorrichtungen können beispielsweise benutzt werden, um die an den zellenförmigen Elementen anliegende Spannung oder deren Temperatur zu überwachen.
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Ein Problem bei der Verwendung solcher Kontaktvorrichtungen ist, dass die zellenförmigen Elemente zum Beispiel aufgrund von Temperaturänderungen oder durch mechanische Belastungen relativ zueinander bewegt werden. Dadurch kann die Kontaktvorrichtung beschädigt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, bei der das Risiko von Beschädigungen verringert ist.
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Erfindungsgemäß wird dies gelöst, wenn sich zwischen mindestens zwei Leitern entlang der Erstreckungsrichtung des Trägers zumindest abschnittsweise ein Schlitz erstreckt.
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Eine erfindungsgemäße Kontaktanordnung umfasst eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung sowie mindestens zwei zellenförmige Elemente.
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Der Schlitz verhindert zumindest teilweise ein Übertragen von Bewegungen. Das Risiko für Schäden aufgrund von Bewegungen ist dadurch minimiert.
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Die erfindungsgemäße Lösung kann mit den folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen weiter verbessert werden.
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Eine besonders kompakte Ausgestaltung ist möglich, wenn der Träger flach ausgestaltet ist.
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In einer einfach zu montierenden Ausgestaltung kann der Träger länglich ausgestaltet sein. Eine Längsrichtung kann insbesondere parallel zu oder identisch mit der Erstreckungsrichtung sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann der Träger ein Flachbandkabel umfassen oder ein Flachbandkabel sein. Beispielsweise kann es sich um ein sogenanntes FFC (Flexible Flat Cable) handeln. Diese sind einfach am Markt erhältlich.
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Mehrere Leiter können in einem flachen Träger eingebettet sein. Die Leiter können voneinander isoliert sein, beispielsweise durch ein isolierendes Material des Trägers, insbesondere auch im Bereich des Schlitzes. Der Schlitz kann durch das Material des Trägers verlaufen, ohne jedoch einen der Leiter freizulegen.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann der Träger einen FPC (Flexible Printed Circuit) umfassen oder ein FPC sein. Ein FPC kann weitere Bauelemente wie zum Beispiel Widerstände aufweisen, die insbesondere oberflächenmontiert sein können.
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Der Schlitz kann durchgängig sein. Ein solcher Schritt kann besonders einfach herzustellen sein. In einer alternativen Ausgestaltung können mehrere Schlitze hintereinander angeordnet sein. Diese können beispielsweise durch Stege voneinander getrennt sein.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Schlitz geradlinig verlaufen, vorzugweise entlang seiner ganzen Länge. Dies kann eine einfacher Produktion ermöglichen. In alternativen Ausgestaltungen kann der Schlitz auch Bögen oder Kurven aufweisen, um beispielsweise eine bessere Entkopplung zu erzielen.
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In einer besonders einfach herzustellenden Ausführungsform kann der Schlitz entlang der Erstreckungsrichtung eine konstante Breite aufweisen.
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Um eine besonders gute Entlastungswirkung zu erzielen, kann sich der Schlitz entlang der Erstreckungsrichtung an einem ersten Ende über eine Kontaktstelle an einem Leiter hinaus erstrecken. Die Entkopplung durch den Schlitz erfolgt dann in einem Bereich, der die Kontaktstelle überdeckt. Dadurch kann eine Bewegungsübertragung auf die Kontaktstelle verringert sein. Bei der Kontaktstelle kann es sich um eine potentielle oder eine definierte Kontaktstelle handeln. An der Kontaktstelle kann eine Isolierung des Trägers entfernt sein. Der Leiter kann dann elektrisch kontaktierbar freiliegen. Die Entfernung der Isolierung kann vor der Montage an den zellenförmigen Elementen erfolgen. Bei der Produktion größerer Mengen an Trägern, können die einzelnen Träger dabei jeweils gleich ausgestaltet werden, um eine Standardisierung zu ermöglichen und den Aufwand zu minimieren.
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Ebenfalls um eine besonders gute Entlastungswirkung zu erzielen, kann der Schlitz entlang der Erstreckungsrichtung mindestens auf einer ersten Seite jenseits einer Kontaktstelle an einem Leiter enden. Die Bewegungen können folglich nicht an der Kontaktstelle wirken und werden an ihr vorbei geführt.
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Um eine besonders effiziente Entkopplung von zwei Kontaktstellen an zwei Leitern zu erzielen, kann sich der Schlitz entlang der Erstreckungsrichtung an einem ersten Ende über eine erste Kontaktstelle an einem ersten Leiter hinaus erstrecken und an einem zweiten Ende über eine zweite Kontaktstelle an einem zweiten Leiter hinaus erstrecken.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Schlitz entlang der Erstreckungsrichtung auf einer ersten Seite jenseits einer ersten Kontaktstelle an einem ersten Leiter enden und auf einer zweiten Seite jenseits einer zweiten Kontaktstelle an einem zweiten Leiter enden. Auch hier kann eine besonders effiziente Entkopplung der zwei Kontaktstellen ermöglicht sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Kontaktvorrichtung einen Kompensationsabschnitt zur Kompensation von Relativbewegungen der zellenförmigen Elemente aufweisen. Dabei kann der Schlitz durch den Kompensationsabschnitt verlaufen, um die Kompensationswirkung des Kompensationsabschnittes nutzen zu können. Insbesondere kann der Schlitz entlang der Erstreckungsrichtung durch den Kompensationsabschnitt verlaufen, bzw. sich durch den Kompensationsabschnitt erstrecken.
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In dem Kompensationsabschnitt kann die Kontaktvorrichtung aus einer Kontaktebene heraus und wieder in die Kontaktebene hinein zurück verlaufen, um zum Beispiel Bewegungen entlang der Erstreckungsrichtung ausgleichen zu können.
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Der Kompensationsabschnitt kann einen Bogen oder eine Welle aufweisen, um eine Bewegung auf einfache Weise kompensieren zu können.
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Für eine einfache Montage kann der Kompensationsabschnitt an der Kontaktvorrichtung vorgeformt sein. Er kann im unmontierten Zustand vorhanden sein.
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Um die Kompensationswirkung zu maximieren, können zwei Kompensationsabschnitte vorhanden sein, wobei der Schlitz durch die zwei Kompensationsabschnitte verläuft.
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Ein besonders einfaches Ausgleichen von Bewegungen der zellenförmigen Elemente zueinander ist möglich, wenn die Kontaktvorrichtung dazu ausgestaltet ist, dass sich der Schlitz über eine Lücke zwischen zwei zellenförmigen Elementen erstreckt.
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In einer weiteren Ausgestaltung, die einen Positionsausgleich auf einer einzigen Sammelschiene ermöglicht, ist die Kontaktvorrichtung dazu ausgestaltet, dass sich der Schlitz über eine Sammelschiene erstreckt. Eine solche Sammelschiene ist auch als Busbar bekannt und kann beispielsweise dazu dienen, mehrere Pole einer oder mehrerer Zellen miteinander zu verbinden. Insbesondere kann die Kontaktvorrichtung zwei Kontaktpunkte aufweisen, die auf derselben Sammelschiene anordenbar oder angeordnet sind.
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Um Reibung zu verhindern, können innere Längsseiten des Schlitzes einen Abstand zueinander aufweisen.
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In einer alternativen Ausgestaltung, die beispielsweise besonders einfach herzustellen ist, können innere Längsseiten des Schlitzes aneinander anliegen. Dies kann insbesondere in einem kräftefreien Zustand der Fall sein.
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In einer einfach herzustellenden Ausführungsform kann der Schlitz durch Laserabtrag erzeugt sein. Dabei kann insbesondere ein Abstand zwischen den inneren Längsseiten erzeugt werden.
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In einer weiteren, ebenfalls einfach herzustellenden Ausgestaltung kann der Schlitz geschnitten und/oder gestanzt sein.
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Die Kontaktanordnung kann jeweils an mindestens einer Kontaktstelle mit einem zellenförmigen Element verbunden sein. Die Verbindung kann dabei direkt, d.h. ohne Zwischenelemente, oder indirekt, zu Beispiel über eine Sammelschiene oder ein anderes elektrisches Element wie einen Widerstand sein.
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Die Kontaktstelle kann eine elektrische Kontaktierung ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Kontaktstelle eine mechanische Verbindung oder Befestigung ermöglichen. An Stellen außerhalb der Kontaktstellen kann die Kontaktvorrichtung nicht mit den zellenförmigen Elementen verbunden sein und beispielsweise lediglich lose darauf liegen.
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Um eine sichere Kontaktierung zu erlauben, kann die Kontaktanordnung über eine Schweißstelle oder Lötstelle mit einem zellenförmigen Element verbunden sein.
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Um eine weitere mechanische Verbindung herzustellen, kann die Kontaktanordnung über eine Klebstelle mit dem zellenförmigen Element verbunden sein. Die Klebstelle kann beispielsweise um eine Schweißstelle oder Lötstelle herum verlaufen, um dort eine mechanische Verbindung zu erzielen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie dies im Anwendungsfall notwendig ist.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Kontaktvorrichtung;
- 2 eine weitere schematische Perspektivansicht der Ausführungsform aus 1.
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In den 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Kontaktvorrichtung 10 dargestellt. Die Kontaktvorrichtung 10 dient zur Kontaktierung mehrerer zellenförmiger Elemente 210, beispielsweise von Batterien in Elektrofahrzeugen.
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Die Kontaktvorrichtung 10 umfasst mehrere Leiter 20, wobei die Leiter 20 in einem gemeinsamen Träger 30 eingebettet sind und parallel zueinander entlang einer Erstreckungsrichtung E des Trägers 30 verlaufen.
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Ein erster Leiter 20, 21 ist an einer ersten Kontaktstelle 50, 51 mit einer Sammelschiene 90 elektrisch und mechanisch verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist an der ersten Kontaktstelle 50, 51 eine Lötstelle 61 vorhanden. Um eine Lötung zu ermöglichen wurde eine Isolierung 35 des Trägers 30 vor der Montage entfernt, sodass der erste Leiter 20, 21 freiliegt. Anschließend wurde an der Kontaktstelle 20, 21 gelötet.
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Ein zweiter Leiter 20, 22 ist an einer zweiten Kontaktstelle 50, 52 mit einer weiteren Sammelschiene 90 elektrisch und mechanisch verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist an der zweiten Kontaktstelle 50, 52 eine Schweißstelle 60 vorhanden. Um eine Schweißung herzustellen wurde eine Isolierung 35 des Trägers 30 vor der Montage entfernt, sodass der zweite Leiter 20, 22 freiliegt. Anschließend wurde eine Schweißung vorgenommen. Um die Verbindung zu verstärken, ist um die Schweißstelle 60 herum eine Klebstelle 62 vorhanden, an der der Träger 30 mit der Sammelschiene 90 verklebt ist.
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Durch das Verlöten bzw. das Verschweißen an zwei verschiedenen Sammelschienen 90 wurde eine mechanische Verbindung hergestellt. Da die zellenförmigen Elemente 210 jedoch Relativbewegungen zueinander unterworfen sind, beispielsweise durch Temperaturschwankungen und/oder aufgrund von Lade- und Entladevorgängen, führt dies zu Kräften im Träger 30. Um eine Übertragung einer Bewegung an einer Kontaktstelle 50 auf die andere Kontaktstelle 50 zu vermeiden, weist die Kontaktvorrichtung 10 einen Schlitz 40 auf, der sich zwischen den zwei Leitern 20, 21, 22 entlang der Erstreckungsrichtung E des Trägers 30 erstreckt.
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In dem gezeigten Beispiel ist der Träger 30 flach und länglich ausgestaltet, insbesondere als sogenanntes FFC (Flexible Flat Cable). Der Träger 30 erstreckt sich entlang der Erstreckungsrichtung E und hat dabei entlang dieser Erstreckungsrichtung E eine Länge, die wesentlich größer ist als eine quer dazu, entlang einer senkrecht zur Erstreckungsrichtung E verlaufenden Querrichtung Q gemessene Breite. Eine Höhe, die entlang einer Höhenrichtung H, die senkrecht zur Querrichtung Q und zur Erstreckungsrichtung E gemessen wird, ist wiederum wesentlich kleiner als die Breite und die Länge des Trägers 30. Der Träger 30 ist als ein Flachbandkabel ausgestaltet.
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Die Leiter 20 sind in dem Träger eingebettet und jeweils voneinander isoliert, auch im Bereich des Schlitzes 40.
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Die gezeigte Ausführungsform enthält einen einzigen, durchgängigen Schlitz 40.
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Der Schlitz 40 weist entlang der Erstreckungsrichtung E eine konstante Breite 49 auf, wobei innere Längsseiten 48 voneinander beabstandet sind. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise durch Laserabtrag erzielt werden. In alternativen Ausgestaltungen kann der Schlitz 40 auch durch Schneiden oder Stanzen erzeugt sein.
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Der Schlitz 40 erstreckt sich entlang der Erstreckungsrichtung E an einem ersten Ende 46 über die erste Kontaktstelle 50, 51 an dem ersten Leiter 20, 21 hinaus und an einem zweiten Ende 47 über die zweite Kontaktstelle 50, 52 an dem zweiten Leiter 20, 22 hinaus. Dadurch wird die Wirkung der Entkopplung verbessert.
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Der Schlitz 40 endet entlang der Erstreckungsrichtung E auf einer ersten Seite jenseits der ersten Kontaktstelle 50, 51 an dem ersten Leiter 20, 21 und auf einer zweiten Seite jenseits der zweiten Kontaktstelle 50, 52 an dem zweiten Leiter 20, 22.
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Die Kontaktvorrichtung 10 weist ferner zwei Kompensationsabschnitte 70, 71, 72 zur Kompensation von Relativbewegungen der zellenförmigen Elemente 210 auf. Der Schlitz 40 verläuft durch beide Kompensationsabschnitte 70, 71, 72. Die Tatsache, dass sich der Schlitz 40 durch die beiden Kompensationsabschnitte 70, 71, 72 erstreckt, bedeutet, dass diese Kompensationsabschnitte 70, 71, 72 für die Kompensation der Bewegung zwischen den einzelnen Kontaktstellen 50, 51, 52 genutzt werden.
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In den Kompensationsabschnitten 70, 71, 72 verläuft die Kontaktvorrichtung in aus einer Kontaktebene heraus und wieder in die Kontaktebene hinein zurück. Die Kompensationsabschnitte 70, 71, 72 weisen jeweils einen Bogen 77 oder eine Welle 78 auf.
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Der Kompensationsabschnitte 70, 71, 72 sind an der Kontaktvorrichtung 10 vorgeformt ist und schon im unmontierten Zustand vorhanden.
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Die Kontaktvorrichtung 10 ist dazu ausgestaltet, dass sich der Schlitz über eine Lücke 80 zwischen zwei zellenförmigen Elementen 210 erstreckt. In dem gezeigten Beispiel ist die Lücke 80 auch zwischen den zwei Sammelschienen 90 vorhanden, mit denen das zwischen den zellenförmigen Elementen 210 erreicht wird. In dem gezeigten montierten Zustand erstreckt sich der Schlitz über die Lücke 80. Femer erstreckt sich der Schlitz 40 jeweils über beide Sammelschienen 90. Auf einer der beiden Sammelschienen 90 sind zwei Kontaktpunkte 50 angeordnet und der Schlitz 40 erstreckt sich zumindest teilweise abschnittsweise zwischen diesen Kontaktstellen 50.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kontaktvorrichtung
- 20
- Leiter
- 21
- erster Leiter
- 22
- zweiter Leiter
- 30
- Träger
- 31
- Flachbandkabel
- 35
- Isolierung
- 40
- Schlitz
- 46
- erstes Ende des Schlitzes
- 47
- zweites Ende des Schlitzes
- 48
- innere Längsseite
- 49
- Breite Schlitz
- 50
- Kontaktstelle
- 51
- erste Kontaktstelle
- 52
- zweite Kontaktstelle
- 60
- Schweißstelle
- 61
- Lötstelle
- 62
- Klebestelle
- 70
- Kompensationsabschnitt
- 71
- erster Kompensationsabschnitt
- 72
- zweiter Kompensationsabschnitt
- 77
- Bogen
- 78
- Welle
- 80
- Lücke
- 90
- Sammelschiene
- 100
- Kontaktanordnung
- 200
- Batterie
- 210
- zellenförmiges Element
- E
- Erstreckungsrichtung
- H
- Höhenrichtung
- Q
- Querrichtung
