EP2601699A1 - Electrical connection arrangement and electrical connecting element and rechargeable battery arrangement therefor - Google Patents

Electrical connection arrangement and electrical connecting element and rechargeable battery arrangement therefor

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EP2601699A1
EP2601699A1 EP11741108.2A EP11741108A EP2601699A1 EP 2601699 A1 EP2601699 A1 EP 2601699A1 EP 11741108 A EP11741108 A EP 11741108A EP 2601699 A1 EP2601699 A1 EP 2601699A1
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EP
European Patent Office
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electrical connection
electrical
structured surface
connection element
arrangement according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11741108.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Wiegmann
Markus Hoh
Ralf Joswig
Henning Eisermann
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Clarios Technology and Recycling GmbH
Original Assignee
Johnson Controls Hybrid and Recycling GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Controls Hybrid and Recycling GmbH filed Critical Johnson Controls Hybrid and Recycling GmbH
Publication of EP2601699A1 publication Critical patent/EP2601699A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an electrical connection element for such an eiekihariwitz connection arrangement according to claim 10 and an accumulator arrangement according to claim 11.
  • An accumulator arrangement with several accumulator cells usually has electrical connection elements for connecting the poles of the accumulator cells.
  • the battery cells are usually connected in series, possibly also in groups connected in parallel.
  • the electrical connection elements may e.g. be formed in the form of a sheet metal strip, such. known from US 2010/0015519 A1.
  • Such electrical connection elements are also referred to as bridge connectors or, in the English language, as a "bus bar”. To transfer the electric current from one accumulator cell to the next, it is desirable to minimize the contact resistances and thus the losses.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an electrical connection arrangement, in particular for a rechargeable battery arrangement, with an electrical connection element which enables the lowest possible transmission of electrical energy between the rechargeable batteries.
  • the invention allows a reduction of the contact resistance of the one electrical connection to the other electrical connection via the electrical connection element with simple inexpensive Mittein.
  • the invention is based on an optimization of the contact surfaces at which the electrical connection element is in contact with the electrical connections. According to the hitherto recognized doctrine, attempts have been made to make the surfaces of these contact surfaces as smooth and flat as possible in order to maximize contact and thus minimize contact resistance.
  • the inventors of the present application have found, however, that such an optimization in the direction of ideal surface quality just does not lead to the desired goal, since even with a large manufacturing and thus cost optimized smooth surfaces have tolerances that do not produce a uniform two-dimensional flat concern in the microscopic area the contact surfaces of the connecting element and the electrical connection lead to each other. This inherently leads to a higher contact resistance, which according to the previous teaching would require a further increase in the manufacturing precision of the surfaces.
  • the present invention deviating from the prevailing teaching, and instead proposing to deliberately produce at least one of the contact surfaces of the electrical connection element and / or the first or second electrical connection with a structured surface, and to design them such that due to a Fixing the electrical connection element to the first and / or second electrical connection, the structured surface is plastically deformed compared to the present prior to attaching the electrical connection element state. It turns out that in this way a significant reduction of contact resistance is possible in a cost-effective manner, since the structured surface allows a plastic adaptation to the respectively opposite contact surface, which leads to a maximization of the entire contact surface.
  • the structured surface can plastically deform the respectively opposite contact surface due to the fastening of the electrical connection element to the first and / or second electrical connection, for example by impressing. It is also possible a combination such that the structured surface itself is plastically deformed and the textured surface also plastically deforms the opposite contact surface. Overall, this results in an optimal adaptation of the profiles of the adjacent contact surfaces.
  • the plastic deformation takes place as a result of a fastening of the electrical connection element to the first and / or the second electrical connection, e.g. by fastening the connecting element with a screw or a fastening nut on a thread on the electrical connection and tightening the screw or the fastening nut until a desired plastic deformation is achieved.
  • the tightening of the screw or the fastening nut is advantageously carried out with a prescribed torque.
  • the textured surface may be regular or irregular.
  • the invention allows large degrees of freedom in the definition and production of the structured surface, which has the advantage that in each case particularly cost-effective production methods can be used.
  • the structured surface may e.g. have a random pattern.
  • the structured surface is designed as a third-order shape deviation according to DIN 4760.
  • the structured surface thus has a certain roughness, which, according to an advantageous development of the invention, e.g. may be formed in the form of grooves.
  • the structured surface has a single groove arrangement and a cross groove arrangement.
  • the grooves may be profiled differently in cross-section, e.g. V-shaped or U-shaped.
  • the structured surface is provided only on the electrical connection element.
  • the first and the second electrical connection are thus not provided with a structured surface.
  • the electrical connection element consists, at least in the area of its contact surfaces, of a different material with a different material hardness than the first and / or the second electrical connection in the region of its contact surface.
  • a different material with a different material hardness than the first and / or the second electrical connection in the region of its contact surface.
  • it is technically basically irrelevant which contact partner is made harder or softer.
  • the choice of material can therefore be made economically, in particular according to the criteria recyclability and Teiiekos- th.
  • soft-alloyed copper varieties are advantageously used. Also possible are lead and aluminum and their alloys.
  • the structured surface has a roughness depth in the range of 0.25 to 1 mm.
  • the surface roughness is measured between the highest and the lowest point of the surface, eg between the upper edge and valley of a groove.
  • the roughness can be determined in particular depending on the size of the electrical connection element.
  • the structured surface is embossed with a stamping tool. This has the advantage that the structured surface is less sharp-edged, whereby notch effect effects and an associated risk of breakage in the area of the adjacent contact surfaces is reduced.
  • the electrical connection element in the region of its contact surfaces in each case a passage opening for carrying out a fastening means.
  • the fastening means may in particular have a thread, e.g. be designed as a screw.
  • the invention further relates to an electrical connection element in the form of a sheet-metal strip for connecting a first electrical connection to a second electrical connection, in particular for connecting a first accumulator cell to a second accumulator cell of an accumulator arrangement of the type described above.
  • the electrical connection element has at least one of its contact surfaces the structured surface.
  • the invention further relates to an accumulator arrangement having at least a first accumulator cell, a second accumulator cell and an electrical connection arrangement of the type described above.
  • the first electrical connection is a first pole of the first accumulator cell and the second electrical connection is a second pole of the second accumulator cell.
  • the electrical connection arrangement according to the invention can be advantageously used for all types of electrical connections between two electrical connections.
  • Figure 5 a first embodiment of an electrical connection element
  • Figure 6 a second embodiment of an electrical connection element
  • Figure 7 an embodiment of a terminal pole of a battery cell
  • Figure 8 - a third embodiment of an electrical connection element in plan view
  • Figure 10 - a groove in an enlarged view.
  • FIG. 1 shows an accumulator arrangement with a first accumulator cell 4 and a second accumulator cell 5.
  • the first accumulator cell 4 has a pole 1 which is the first electrical connection.
  • the second accumulator cell 5 has a second pole 2 as a second electrical connection.
  • the first pole 1 is electrically and mechanically connected to the second pole 2 via an electrical connection element 3 designed in the form of a sheet-metal strip.
  • On the underside of the battery cells 4, 5 respective further electrical connection elements 3 are shown, via which the battery cells 4, 5 can be electrically connected to further battery cells, not shown.
  • FIG. 2 shows the connection between the first pole 1 and the electrical connecting element 3 in an enlarged detail, the first accumulator cell 4 not being shown.
  • the first pole 1 has a contact surface 14 which is provided for engagement with a corresponding, associated contact surface 32 of the electrical connection element 3.
  • the first pole 1 also has a longitudinal passage opening 10 provided with an internal thread.
  • the electrical connection element 3 has a first passage opening 30 in the form of a bore and a second passage opening 31 in the form of a bore. In the region surrounding the second passage opening 31, the electrical connection element 3 has a second contact surface 33.
  • the second passage opening 31 serves to carry out a further fastening means in order to connect the electrical connection element 3 to the second accumulator cell 5.
  • a screw 12 which serves as a fastening means.
  • Screw 12 has e.g. a thread 13 which fits to the internal thread of the through hole 10 of the first pole 1. Furthermore, a washer 11 is disposed between the head of the screw 12 and the electrical connector 3.
  • FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 in a state in which the electrical connection element is fastened to the first pole 1 by the screw 12 being screwed into the internal thread of the through-opening 10.
  • FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in a view from below of the electrical connection element 3, ie. in a view in which the second contact surface 33 is recognizable with its structured surface.
  • FIG. 5 shows a first embodiment of the electrical connection element 3. As can be seen, both the first contact surface
  • the structured surfaces are formed at least in the region of the contact surfaces 32, 33 in the form of a Wienrillenan angel, i. there is a first plurality of grooves parallel to each other and a second plurality of grooves also parallel to each other, the second plurality of grooves being disposed at an angle to the first plurality of grooves.
  • FIG. 6 shows a second embodiment of the electrical connection element 3, in which, at least in the area of the contact surfaces 32,
  • FIG. 7 shows the connection pole 1 with the contact surface 14, wherein it can be seen that the contact surface 14 is likewise structured.
  • the surface structure of the contact surface 14 was determined by plastic Forming the previously substantially flat (smooth) surface of the contact surface 14 as a result of attaching a provided with a Wienrillenanowskiowski electrical connection element, for example according to Figure 5, generated.
  • the described structured surfaces of the contact surfaces can also be provided on the respective contact surface 14 of the first or second pole 1, 2.
  • a pole 1, 2 results with a contact surface 14, which looks comparable as shown in Figure 7.
  • FIG. 8 shows an electrical connection element 3, in which at least in the region of the respective contact surfaces 32, 33 a cross groove arrangement is again provided, e.g. by impressing with a stamping tool.
  • FIG. 8 shows the electrical connection element 3 in plan view
  • FIG. 9 shows the same electrical connection element 3 in a side view.
  • a groove 34 of the cross groove arrangement in the area of the contact surface 33 will be discussed below.
  • the groove 34 is shown enlarged in FIG.
  • the groove has a V-shaped profile.
  • the groove depth is designed such that it corresponds approximately to 0.85 times the value of the groove width t. It has been shown that in this way particularly low contact resistance can be achieved.

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Abstract

The invention relates to an electrical connection arrangement with a first electrical terminal (1), a second electrical terminal (2) and an electrical connecting element (3) in the form of a sheet-metal strip, wherein the electrical connecting element (3) connects the first electrical terminal to the second electrical terminal via respective contact areas (14, 32, 33) provided on the electrical connecting element (3) and on the first and second electrical terminals (1, 2), wherein at least one of the contact areas (14, 32, 33) of the electrical connecting element (3) and/or of the first or second electrical terminal (1, 2) is produced with a structured surface, wherein the structured surface and/or the contact area respectively opposite the structured surface is plastically deformed as a result of the electrical connecting element (3) being fixed to the first and/or the second electrical terminal (1, 2), in comparison with the state existing prior to fixing of the electrical connecting element (3). In addition, the invention relates to an electrical connecting element for such an electrical connection arrangement and to a rechargeable battery arrangement.

Description

Elektrische Verbindungsanordnung und elektrisches Verbin dungselement sowie Akkumulatoranordnung dafür  Electrical connection arrangement and electrical connec tion element and accumulator arrangement for it
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisches Verbindungselement für eine solche eine eiekirische Verbindungsanordnung gemäß dem Anspruch 10 und eine Akkumulatoranordnung gemäß dem Anspruch 11. The invention relates to an electrical connection arrangement according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an electrical connection element for such an eiekirische connection arrangement according to claim 10 and an accumulator arrangement according to claim 11.
Eine Akkumulatoranordnung mit mehreren Akkumulatorzellen weist üblicherweise elektrische Verbindungselemente zur Verbindung der Pole der Akkumulatorzellen auf. Über die elektrischen Verbindungselemente sind die Akkumulatorzellen in der Regel in Reihe geschaltet, gegebenenfalls auch gruppenweise in Parallelschaltung verbunden. Die elektrischen Verbindungselemente können z.B. in Form eines Blechstreifens ausgebildet sein, wie z.B. aus der US 2010/0015519 A1 bekannt. Solche elektrischen Verbindungselemente werden auch als Brückenverbinder oder, in der eng lischen Sprache, als "bus bar" bezeichnet. Zur Übertragung des elektrischen Stromes von einer Akkumulatorzelle zur nächsten ist es wünschenswert, die Übergangswiderstände und damit die Verluste zu minimieren. An accumulator arrangement with several accumulator cells usually has electrical connection elements for connecting the poles of the accumulator cells. About the electrical connection elements, the battery cells are usually connected in series, possibly also in groups connected in parallel. The electrical connection elements may e.g. be formed in the form of a sheet metal strip, such. known from US 2010/0015519 A1. Such electrical connection elements are also referred to as bridge connectors or, in the English language, as a "bus bar". To transfer the electric current from one accumulator cell to the next, it is desirable to minimize the contact resistances and thus the losses.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindungsanordnung, insbesondere für eine Akkumulatoranordnung, mit einem elektrischen Verbindungselement anzugeben, das eine möglichst verlustarme Übertragung der elektrischen Energie zwischen den Akkumu- The invention is therefore based on the object of specifying an electrical connection arrangement, in particular for a rechargeable battery arrangement, with an electrical connection element which enables the lowest possible transmission of electrical energy between the rechargeable batteries.
BESTÄTIGUNGSKOPIE - - CONFIRMATION COPY - -
latorzellen erlaubt. Femer ist es Aufgabe der Erfindung, hierfür ein vorteilhaftes elektrisches Verbindungselement in Form eines Blechstreifens anzugeben. lator cells allowed. Femer it is an object of the invention to provide an advantageous electrical connection element in the form of a metal strip for this purpose.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 , 10 und 11 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an. This object is achieved by the invention specified in claims 1, 10 and 11. The subclaims indicate advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung erlaubt eine Reduzierung des Übergangswiderstands von dem einen elektrischen Anschluss zu dem anderen elektrischen Anschluss über das elektrische Verbindungselement mit einfachen kostengünstigen Mittein. Vorteilhaft setzt die Erfindung an einer Optimierung der Kontaktflächen an, an denen das elektrische Verbindungselement mit den elektrischen Anschlüssen in Kontakt steht. Nach der bislang anerkannten Lehre hat man versucht, die Oberflächen dieser Kontaktflächen möglichst glatt und eben zu gestalten, um auf diese Weise den Kontakt zu maximieren und damit Übergangswiderstände zu minimieren. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben aber festgestellt, dass eine solche Optimierung in Richtung idealer Oberflächengüte gerade nicht zu erwünschten Ziel führt, da selbst mit großem Herstellungs- und damit Kostenaufwand optimierte glatte Oberflächen Toleranzen aufweisen, die im mikroskopischen Bereich nicht zu einem gleichmäßigen zweidimensionalen flächigen Anliegen der Kontaktflächen des Verbindungselements und des elektrischen Anschlusses aneinander führen. Dies führt inhärent zu einem höheren Übergangswiderstand, was nach der bisherigen Lehre eine weitere Steigerung der Fertigungspräzision der Oberflächen erfordern würde. The invention allows a reduction of the contact resistance of the one electrical connection to the other electrical connection via the electrical connection element with simple inexpensive Mittein. Advantageously, the invention is based on an optimization of the contact surfaces at which the electrical connection element is in contact with the electrical connections. According to the hitherto recognized doctrine, attempts have been made to make the surfaces of these contact surfaces as smooth and flat as possible in order to maximize contact and thus minimize contact resistance. The inventors of the present application have found, however, that such an optimization in the direction of ideal surface quality just does not lead to the desired goal, since even with a large manufacturing and thus cost optimized smooth surfaces have tolerances that do not produce a uniform two-dimensional flat concern in the microscopic area the contact surfaces of the connecting element and the electrical connection lead to each other. This inherently leads to a higher contact resistance, which according to the previous teaching would require a further increase in the manufacturing precision of the surfaces.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird von der herrschenden Lehre abgewichen und stattdessen vorgeschlagen, wenigstens eine der Kontaktflächen des elektrischen Verbindungselements und/oder des ersten oder zweiten elektrischen Anschlusses bewusst mit einer strukturierten Oberfläche herzustellen, und diese derart auszugestalten, dass infolge eines Befestigens des elektrischen Verbindungselements an dem ersten und/oder zweiten elektrischen Anschluss die strukturierte Oberfläche im Vergleich zum vor dem Befestigen des elektrischen Verbindungselements vorliegenden Zustand plastisch verformt ist. Es zeigt sich, dass hierdurch auf kostengünstige Weise eine deutliche Verringerung von Übergangswiderständen möglich ist, da die strukturierte Oberfläche eine plastische Anpassung an die jeweils gegenüberliegende Kontaktfläche ermöglicht, was zu einer Maximierung der gesamten Kontaktfläche führt. Je nach Ausgestaltung der Materialhärten des ersten und des zweiten elektrischen Anschlusses sowie des elektrischen Verbindungselements kann die strukturierte Oberfläche infolge des Befestigens des elektrischen Verbindungselements an dem ersten und/oder zweiten elektrischen Anschiuss auch die jeweils gegenüberliegende Kontaktfläche plastisch verformen, z.B. durch Einprägung. Möglich ist auch eine Kombination derart, dass die strukturierte Oberfläche selbst plastisch verformt ist und die strukturierte Oberfläche zudem die gegenüberliegende Kontaktfläche plastisch verformt. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine optimale Anpassung der Profile der aneinander anliegenden Kontaktflächen. According to the present invention, deviating from the prevailing teaching, and instead proposing to deliberately produce at least one of the contact surfaces of the electrical connection element and / or the first or second electrical connection with a structured surface, and to design them such that due to a Fixing the electrical connection element to the first and / or second electrical connection, the structured surface is plastically deformed compared to the present prior to attaching the electrical connection element state. It turns out that in this way a significant reduction of contact resistance is possible in a cost-effective manner, since the structured surface allows a plastic adaptation to the respectively opposite contact surface, which leads to a maximization of the entire contact surface. Depending on the configuration of the material hardnesses of the first and the second electrical connection and of the electrical connection element, the structured surface can plastically deform the respectively opposite contact surface due to the fastening of the electrical connection element to the first and / or second electrical connection, for example by impressing. It is also possible a combination such that the structured surface itself is plastically deformed and the textured surface also plastically deforms the opposite contact surface. Overall, this results in an optimal adaptation of the profiles of the adjacent contact surfaces.
Hierbei ist vorgesehen, dass die plastische Verformung infolge eines Befestigens des elektrischen Verbindungselements an dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Anschluss erfolgt, z.B. indem das Verbindungselement mit einer Schraube oder einer Befestigungsmutter auf einem Gewinde an dem elektrischen Anschluss befestigt wird und die Schraube bzw. die Befestigungsmutter entsprechend soweit angezogen wird, bis eine gewünschte plastische Verformung erreicht ist. Das Anziehen der Schraube bzw. der Befestigungsmutter erfolgt vorteilhaft mit einem vorgeschriebenen Anzugsmoment. In this case, it is provided that the plastic deformation takes place as a result of a fastening of the electrical connection element to the first and / or the second electrical connection, e.g. by fastening the connecting element with a screw or a fastening nut on a thread on the electrical connection and tightening the screw or the fastening nut until a desired plastic deformation is achieved. The tightening of the screw or the fastening nut is advantageously carried out with a prescribed torque.
Es hat sich gezeigt, dass mit der Erfindung besonders widerstandsarme Übergange realisiert werden können, da durch die Oberflächenstrukturie- rung die Kontaktflächen nicht nur zweidimensional eben aneinander lie- - - It has been found that with the invention it is possible to realize particularly low-resistance transitions, since the surface structuring not only makes the contact surfaces lie flat against one another in two dimensions. - -
gen, sondern eine dreidimensionale Struktur geschaffen wird, wodurch sich eine größere Gesamtkontaktfläche ergibt als die an sich vorliegende zweidimensionale Erstreckung der Kontaktflächen. but a three-dimensional structure is created, resulting in a larger total contact area than the existing two-dimensional extent of the contact surfaces.
Die strukturierte Oberfläche kann regelmäßig oder unregelmäßig gestaltet sein. Hierdurch erlaubt die Erfindung große Freiheitsgrade bei der Festlegung und Herstellung der strukturierten Oberfläche, was den Vorteil hat, dass jeweils besonders kostengünstige Herstellungsverfahren verwendet werden können. Die strukturierte Oberfläche kann z.B. ein Zufallsmuster aufweisen. The textured surface may be regular or irregular. As a result, the invention allows large degrees of freedom in the definition and production of the structured surface, which has the advantage that in each case particularly cost-effective production methods can be used. The structured surface may e.g. have a random pattern.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die strukturierte Oberfläche als Gestaltabweichung dritter Ordnung gemäß DIN 4760 ausgeführt. Die strukturierte Oberfläche weist damit eine gewisse Rauheit auf, die gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung z.B. in Form von Rillen ausgebildet sein kann. According to an advantageous embodiment of the invention, the structured surface is designed as a third-order shape deviation according to DIN 4760. The structured surface thus has a certain roughness, which, according to an advantageous development of the invention, e.g. may be formed in the form of grooves.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die strukturierte Oberfläche eine Einfachrillenanordnung und eine Kreuzrillenanordnung auf. Die Rillen können im Querschnitt unterschiedlich profiliert sein, z.B. V-förmig oder U-förmig. According to an advantageous development of the invention, the structured surface has a single groove arrangement and a cross groove arrangement. The grooves may be profiled differently in cross-section, e.g. V-shaped or U-shaped.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die strukturierte Oberfläche nur an dem elektrischen Verbindungselement vorgesehen. Der erste und der zweite elektrische Anschluss sind damit nicht mit einer strukturierten Oberfläche versehen. Hierdurch ergeben sich weitere Kostenvorteile bei der Herstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsanordnung. So können die elektrischen Anschlüsse, z.B. die Pole von Akkumulatorzellen, in gleicher weise wie bisher hergestellt werden. Eine Umstellung von Herstellungsschritten ist lediglich bei der Herstellung des elektrischen Verbindungselements erforderlich. Zudem wird ein einfacher Austausch und Ersatz der elektrischen Verbindungselemente ermög- licht, da hier durch Verwendung eines neuen elektrischen Verbindungselements auch eine neue, noch nicht plastisch verformte strukturierte O- berfläche eingesetzt wird. According to an advantageous development of the invention, the structured surface is provided only on the electrical connection element. The first and the second electrical connection are thus not provided with a structured surface. This results in further cost advantages in the production of the electrical connection arrangement according to the invention. Thus, the electrical connections, such as the poles of battery cells, can be made in the same way as before. A conversion of manufacturing steps is required only in the manufacture of the electrical connection element. In addition, a simple exchange and replacement of the electrical connection elements is made possible. light, since a new, not yet plastically deformed structured O- berfläche is used here by using a new electrical connection element.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besteht das elektrische Verbindungselement zumindest im Bereich seiner Kontaktflächen aus einem anderen Material mit einer anderen Materialhärte als der erste und/oder der zweite elektrische Anschluss im Bereich seiner Kontaktfläche. Für die Realisierung der Erfindung ist es technisch grundsätzlich unerheblich, welcher Kontaktpartner härter oder weicher ausgeführt wird. Die Materialauswahl kann daher nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten erfolgen, insbesondere nach den Kriterien Wiederverwertbarkeit und Teiiekos- ten. Vorteilhaft ist es, bei der Verbindung von Akkumulatorzellen das elektrische Verbindungselement weicher zu gestalten als den ersten und den zweiten Pol der Akkumulatorzelle, z.B. durch Weichglühen des elektrischen Verbindungselements. Vorteilhaft werden insbesondere weichlegierte Kupfersorten verwendet. Möglich sind auch Blei und Aluminium und deren Legierungen. According to an advantageous development of the invention, the electrical connection element consists, at least in the area of its contact surfaces, of a different material with a different material hardness than the first and / or the second electrical connection in the region of its contact surface. For the realization of the invention, it is technically basically irrelevant which contact partner is made harder or softer. The choice of material can therefore be made economically, in particular according to the criteria recyclability and Teiiekos- th. It is advantageous in the connection of battery cells to make the electrical connection element softer than the first and the second pole of the battery cell, e.g. by soft annealing the electrical connection element. In particular, soft-alloyed copper varieties are advantageously used. Also possible are lead and aluminum and their alloys.
Bei der Auswahl der Materialhärten ist darauf zu achten, dass beim Befestigen des elektrischen Verbindungselements an dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Anschluss eine ausreichende Presskraft aufgebracht werden kann, ohne dass eines der Verbindungsmaterialien unter dieser Kraft hinwegfließt oder das Befestigungsmittel beschädigt wird, z.B. abreißt. Vorteilhafte Materialhärten liegen im Bereich von 45 bis 100 HV. When selecting the material hardness, it is important to note that when attaching the electrical connection element to the first and / or the second electrical connection, a sufficient pressing force can be applied without one of the connection materials flowing away under this force or the fastening means being damaged, e.g. interrupted. Advantageous material hardnesses are in the range of 45 to 100 HV.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die strukturierte Oberfläche einer Rautiefe im Bereich von 0,25 bis 1 mm auf. Die Rautiefe wird dabei zwischen dem höchsten und dem tiefsten Punkt der Oberfläche gemessen, z.B. zwischen Oberkante und Tal einer Rille. Die Rautiefe kann insbesondere abhängig von der Größe des elektrischen Verbindungselements festgelegt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die strukturierte Oberfläche mit einem Prägewerkzeug eingeprägt. Dies hat den Vorteil, dass die strukturierte Oberfläche weniger scharfkantig gestaltet wird, wodurch Kerbwirkungseffekte und eine damit verbundene Bruchgefahr im Bereich der aneinander liegenden Kontaktflächen verringert wird. According to an advantageous development of the invention, the structured surface has a roughness depth in the range of 0.25 to 1 mm. The surface roughness is measured between the highest and the lowest point of the surface, eg between the upper edge and valley of a groove. The roughness can be determined in particular depending on the size of the electrical connection element. According to an advantageous embodiment of the invention, the structured surface is embossed with a stamping tool. This has the advantage that the structured surface is less sharp-edged, whereby notch effect effects and an associated risk of breakage in the area of the adjacent contact surfaces is reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das elektrische Verbindungselement im Bereich seiner Kontaktflächen jeweils eine Durchgangsöffnung zur Durchführung eines Befestigungsmittels auf. Das Befestigungsmittel kann insbesondere ein Gewinde aufweisen, z.B. als Schraube ausgebildet sein. According to an advantageous embodiment of the invention, the electrical connection element in the region of its contact surfaces in each case a passage opening for carrying out a fastening means. The fastening means may in particular have a thread, e.g. be designed as a screw.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Verbindungselement in Form eines Blechstreifens zur Verbindung eines ersten elektrischen Anschlusses mit einem zweiten elektrischen Anschluss, insbesondere zur Verbindung einer ersten Akkumulatorzelle mit einer zweiten Akkumulatorzelle einer Akkumulatoranordnung, der zuvor beschriebenen Art. Das elektrische Verbindungselement weist an wenigstens einer seiner Kontaktflächen die strukturierte Oberfläche auf. The invention further relates to an electrical connection element in the form of a sheet-metal strip for connecting a first electrical connection to a second electrical connection, in particular for connecting a first accumulator cell to a second accumulator cell of an accumulator arrangement of the type described above. The electrical connection element has at least one of its contact surfaces the structured surface.
Die Erfindung betrifft ferner eine Akkumulatoranordnung mit wenigstens einer ersten Akkumulatorzelle, einer zweiten Akkumulatorzelle und einer elektrischen Verbindungsanordnung der zuvor beschriebenen Art. Hierbei ist der der erste elektrische Anschluss ein erster Pol der ersten Akkumulatorzelle und der zweite elektrische Anschluss ein zweiter Pol der zweiten Akkumulatorzelle. Wie erkennbar ist, kann die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung aber für alle Arten von elektrischen Verbindungen zwischen zwei elektrischen Anschlüssen vorteilhaft eingesetzt werden. ^ The invention further relates to an accumulator arrangement having at least a first accumulator cell, a second accumulator cell and an electrical connection arrangement of the type described above. Here, the first electrical connection is a first pole of the first accumulator cell and the second electrical connection is a second pole of the second accumulator cell. As can be seen, however, the electrical connection arrangement according to the invention can be advantageously used for all types of electrical connections between two electrical connections. ^
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings. Show it
Figur 1 - eine Akkumulatoranordnung und Figure 1 - an accumulator assembly and
Figur 2 - eine elektrische Verbindungsanordnung und Figure 2 - an electrical connection arrangement and
Figur 3 - die elektrische Verbindungsanordnung gemäß Figur 2 nach Figure 3 - the electrical connection arrangement according to Figure 2 after
Befestigen des elektrischen Verbindungselements und  Attaching the electrical connection element and
Figur 4 - die Verbindungsanordnung gemäß Figur 3 aus einer unteren Figure 4 - the connection arrangement according to Figure 3 from a lower
Ansicht und  View and
Figur 5 - eine erste Ausführungsform eines elektrischen Verbindungselements und Figure 5 - a first embodiment of an electrical connection element and
Figur 6 - eine zweite Ausführungsform eines elektrischen Verbindungselements und Figure 6 - a second embodiment of an electrical connection element and
Figur 7 - eine Ausführungsform eines Anschlusspols einer Akkumulatorzelle und Figure 7 - an embodiment of a terminal pole of a battery cell and
Figur 8 - eine dritte Ausführungsform eines elektrischen Verbindungselements in Draufsicht und Figure 8 - a third embodiment of an electrical connection element in plan view and
Figur 9 - das elektrische Verbindungselement gemäß Figur 8 in Seitenansicht und Figure 9 - the electrical connection element according to Figure 8 in side view and
Figur 10 - eine Rille in vergrößerter Darstellung. Figure 10 - a groove in an enlarged view.
In den Figuren werden für einander entsprechende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. - - In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements. - -
Die Figur 1 zeigt eine Akkumulatoranordnung mit einer ersten Akkumulatorzelle 4 und einer zweiten Akkumulatorzelle 5. Die erste Akkumulatorzelle 4 weist einen als ersten elektrischen Anschluss ersten Pol 1 auf. Die zweite Akkumulatorzelle 5 weist als zweiten elektrischen Anschluss einen zweiten Pol 2 auf. Der erste Pol 1 ist mit dem zweiten Pol 2 über ein in Form eines Blechstreifens ausgebildetes elektrisches Verbindungselement 3 elektrisch und mechanisch verbunden. An der Unterseite der Akkumulatorzellen 4, 5 sind jeweilige weitere elektrische Verbindungselemente 3 dargestellt, über die die Akkumulatorzellen 4, 5 mit weiteren, nicht dargestellten Akkumulatorzellen elektrisch verbunden sein können. Durch die Ausbildung des elektrischen Verbindungseiements 3 ais Biechstreiten wird neben der elektrischen Verbindung zugleich eine relativ starre und stabile mechanische Verbindung zwischen den Akkumulatorzellen hergestellt, so dass in vielen Fällen eine zusätzliche mechanische Stabilisierung vereinfacht werden kann oder sogar entfallen kann. FIG. 1 shows an accumulator arrangement with a first accumulator cell 4 and a second accumulator cell 5. The first accumulator cell 4 has a pole 1 which is the first electrical connection. The second accumulator cell 5 has a second pole 2 as a second electrical connection. The first pole 1 is electrically and mechanically connected to the second pole 2 via an electrical connection element 3 designed in the form of a sheet-metal strip. On the underside of the battery cells 4, 5 respective further electrical connection elements 3 are shown, via which the battery cells 4, 5 can be electrically connected to further battery cells, not shown. As a result of the design of the electrical connection element 3 as a result of bending disputes, a relatively rigid and stable mechanical connection between the accumulator cells is produced at the same time, so that in many cases additional mechanical stabilization can be simplified or even eliminated.
Die Figur 2 zeigt die Verbindung zwischen dem ersten Pol 1 und dem e- lektrischen Verbindungselement 3 in vergrößerter Detaildarstellung, wobei die erste Akkumulatorzelle 4 nicht dargestellt ist. Der erste Pol 1 weist eine Kontaktfläche 14 auf, die zur Anlage mit einer entsprechenden, zugeordneten Kontaktfläche 32 des elektrischen Verbindungselements 3 vorgesehen ist. Der erste Pol 1 weist zudem eine mit einem Innengewinde versehene, in Längsrichtung verlaufende Durchgangsöffnung 10 auf. Das elektrische Verbindungselement 3 weist eine erste Durchgangsöffnung 30 in Form einer Bohrung sowie eine zweite Durchgangsöffnung 31 in Form einer Bohrung auf. In dem die zweite Durchgangsöffnung 31 umgebenden Bereich weist das elektrische Verbindungselement 3 eine zweite Kontaktfläche 33 auf. Die zweite Durchgangsöffnung 31 dient zur Durchführung eines weiteren Befestigungsmittels, um das elektrische Verbindungselement 3 mit der zweiten Akkumulatorzelle 5 zu verbinden. Dargestellt ist in der Figur 2 zudem eine Schraube 12, die als Befestigungsmittel dient. Die - - FIG. 2 shows the connection between the first pole 1 and the electrical connecting element 3 in an enlarged detail, the first accumulator cell 4 not being shown. The first pole 1 has a contact surface 14 which is provided for engagement with a corresponding, associated contact surface 32 of the electrical connection element 3. The first pole 1 also has a longitudinal passage opening 10 provided with an internal thread. The electrical connection element 3 has a first passage opening 30 in the form of a bore and a second passage opening 31 in the form of a bore. In the region surrounding the second passage opening 31, the electrical connection element 3 has a second contact surface 33. The second passage opening 31 serves to carry out a further fastening means in order to connect the electrical connection element 3 to the second accumulator cell 5. Also shown in FIG. 2 is a screw 12 which serves as a fastening means. The - -
Schraube 12 weist z.B. ein Gewinde 13 auf, das zu dem Innengewinde der Durchgangsöffnung 10 des ersten Pols 1 passt. Des Weiteren ist eine Unterlegscheibe 11 zwischen dem Kopf der Schraube 12 und dem elektrischen Verbindungselement 3 angeordnet. Screw 12 has e.g. a thread 13 which fits to the internal thread of the through hole 10 of the first pole 1. Furthermore, a washer 11 is disposed between the head of the screw 12 and the electrical connector 3.
Die Figur 3 zeigt die Anordnung gemäß Figur 2 in einem Zustand, in dem das elektrische Verbindungselement an dem ersten Pol 1 befestigt ist, indem die Schraube 12 in das Innengewinde der Durchgangsöffnung 10 eingeschraubt ist. FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 in a state in which the electrical connection element is fastened to the first pole 1 by the screw 12 being screwed into the internal thread of the through-opening 10.
Die Figur 4 zeigt die Anordnung gemäß Figur 3 in einer Ansicht von unten auf das elektrische Verbindungseiement 3, d.h. in einer Ansicht, in der die zweite Kontaktfläche 33 mit ihrer strukturierten Oberfläche erkennbar ist. FIG. 4 shows the arrangement according to FIG. 3 in a view from below of the electrical connection element 3, ie. in a view in which the second contact surface 33 is recognizable with its structured surface.
Die Figur 5 zeigt eine erste Ausführungsform des elektrischen Verbindungselements 3. Wie erkennbar ist, sind sowohl die erste KontaktflächeFIG. 5 shows a first embodiment of the electrical connection element 3. As can be seen, both the first contact surface
32 als auch die zweite Kontaktfläche 33 mit einer strukturierten Oberfläche versehen. Die strukturierten Oberflächen sind zumindest im Bereich der Kontaktflächen 32, 33 in Form einer Kreuzrillenanordnung ausgebildet, d.h. es ist eine erste Mehrzahl von zueinander parallel verlaufenden Rillen und eine zweite Mehrzahl von zueinander ebenfalls parallel verlaufenden Rillen vorhanden, wobei die zweite Mehrzahl von Rillen in einem Winkel zur ersten Mehrzahl der Rillen angeordnet ist. 32 and the second contact surface 33 provided with a structured surface. The structured surfaces are formed at least in the region of the contact surfaces 32, 33 in the form of a Kreuzrillenanordnung, i. there is a first plurality of grooves parallel to each other and a second plurality of grooves also parallel to each other, the second plurality of grooves being disposed at an angle to the first plurality of grooves.
Die Figur 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des elektrischen Verbindungselements 3, bei dem zumindest im Bereich der Kontaktflächen 32,FIG. 6 shows a second embodiment of the electrical connection element 3, in which, at least in the area of the contact surfaces 32,
33 jeweils eine Einfachrillenanordnung vorgesehen ist, d.h. es ist jeweils eine Mehrzahl zueinander parallel verlaufender Rillen vorgesehen. 33 is provided a single groove arrangement, i. E. in each case a plurality of mutually parallel grooves is provided.
Die Figur 7 zeigt den Anschlusspol 1 mit der Kontaktfläche 14, wobei erkennbar ist, dass die Kontaktfläche 14 ebenfalls strukturiert ist. Die Oberflächenstruktur der Kontaktfläche 14 wurde hierbei durch plastische Ver- formung der zuvor im Wesentlichen ebenen (glatten) Oberfläche der Kontaktfläche 14 infolge eines Befestigens eines mit einer Kreuzrillenanordnung versehenen elektrischen Verbindungselements, z.B. gemäß Figur 5, erzeugt. FIG. 7 shows the connection pole 1 with the contact surface 14, wherein it can be seen that the contact surface 14 is likewise structured. The surface structure of the contact surface 14 was determined by plastic Forming the previously substantially flat (smooth) surface of the contact surface 14 as a result of attaching a provided with a Kreuzrillenanordnung electrical connection element, for example according to Figure 5, generated.
Die beschriebenen strukturierten Oberflächen der Kontaktflächen, wie in den Figuren 5 und 6 anhand des elektrischen Verbindungselements dargestellt, können auch an der jeweiligen Kontaktfläche 14 des ersten oder zweiten Pols 1 , 2 vorgesehen werden. In diesem Fall ergibt sich ein Pol 1, 2 mit einer Kontaktfläche 14, die vergleichbar aussieht wie in Figur 7 dargestellt. The described structured surfaces of the contact surfaces, as shown in FIGS. 5 and 6 on the basis of the electrical connection element, can also be provided on the respective contact surface 14 of the first or second pole 1, 2. In this case, a pole 1, 2 results with a contact surface 14, which looks comparable as shown in Figure 7.
Die Figur 8 zeigt ein elektrisches Verbindungselement 3, bei dem zumindest im Bereich der jeweiligen Kontaktflächen 32, 33 wiederum eine Kreuzrillenanordnung vorgesehen ist, z.B. durch Einprägen mit einem Prägewerkzeug. Die Figur 8 zeigt das elektrische Verbindungselement 3 in Draufsicht, die Figur 9 zeigt dasselbe elektrische Verbindungselement 3 in einer Seitenansicht. Beispielhaft sei nachfolgend auf eine Rille 34 der Kreuzrillenanordnung im Bereich der Kontaktfläche 33 eingegangen. Die Rille 34 ist in der Figur 10 vergrößert dargestellt. Wie erkennbar ist, weist die Rille ein V-förmiges Profil auf. Vorteilhaft ist die Rillentiefe derart ausgebildet, dass sie etwa dem 0,85-fachen Wert der Rillenbreite t entspricht. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch besonders geringe Übergangswiderstände erzielt werden können. FIG. 8 shows an electrical connection element 3, in which at least in the region of the respective contact surfaces 32, 33 a cross groove arrangement is again provided, e.g. by impressing with a stamping tool. FIG. 8 shows the electrical connection element 3 in plan view, FIG. 9 shows the same electrical connection element 3 in a side view. By way of example, a groove 34 of the cross groove arrangement in the area of the contact surface 33 will be discussed below. The groove 34 is shown enlarged in FIG. As can be seen, the groove has a V-shaped profile. Advantageously, the groove depth is designed such that it corresponds approximately to 0.85 times the value of the groove width t. It has been shown that in this way particularly low contact resistance can be achieved.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrische Verbindungsanordnung mit einem ersten elektrischen Anschluss (1), einem zweiten elektrischen Anschluss (2) und einem in Form eines Blechstreifens ausgebildeten elektrischen Verbindungselement (3), wobei das elektrische Verbindungselement (3) über jeweilige an dem elektrischen Verbindungselement (3) und an dem ersten und dem zweiten elektrischen Anschluss (1 , 2) vorgesehene Kontaktflächen (14, 32, 33) den ersten elektrischen Anschluss mit dem zweiten elektrischen Anschluss verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Kontaktflächen (14, 32, 33) des elektrischen Verbindungseiements (3) und/oder des ersten oder zweiten elektrischen Anschlusses (1 , 2) mit einer strukturierten Oberfläche hergestellt ist, wobei die strukturierte Oberfläche und/oder die der strukturierten Oberfläche jeweils gegenüberliegende Kontaktfläche in Folge eines Befestigens des elektrischen Verbindungselements (3) an dem ersten und/oder dem zweiten elektrischen Anschluss (1 , 2) im Vergleich zum vor dem Befestigen des elektrischen Verbindungselements (3) vorliegenden Zustand plastisch verformt ist. An electrical connection arrangement comprising a first electrical connection (1), a second electrical connection (2) and an electrical connection element (3) in the form of a sheet-metal strip, wherein the electrical connection element (3) is connected to the electrical connection element (3) and on the first and the second electrical connection (1, 2) provided contact surfaces (14, 32, 33) connects the first electrical connection to the second electrical connection, characterized in that at least one of the contact surfaces (14, 32, 33) of the electrical Verbindungsseiements (3) and / or the first or second electrical connection (1, 2) is made with a structured surface, wherein the structured surface and / or the structured surface of the respective opposite contact surface as a result of attaching the electrical connection element (3) the first and / or the second electrical connection (1, 2) is plastically deformed compared to the state present before the fixing of the electrical connection element (3).
2. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche als Gestaltabweichung dritter Ordnung gemäß DIN 4760 ausgeführt ist. 2. Electrical connection arrangement according to claim 1, characterized in that the structured surface is designed as a third-order shape deviation according to DIN 4760.
3. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche Rillen (34) aufweist. 3. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the structured surface has grooves (34).
4. Elektrische Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche eine Einfach- oder Kreuzrillenanordnung aufweist. Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche nur an dem elektrischen Verbindungselement (3) vorgesehen ist. 4. Electrical connection arrangement according to claim 3, characterized in that the structured surface has a single or cross groove arrangement. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the structured surface is provided only on the electrical connection element (3).
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungselement (3) zumindest im Bereich seiner Kontaktflächen (32, 33) aus einem Material mit einer anderen Materialhärte besteht als der erste und/oder der zweite elektrische Anschluss (1 , 2) im Bereich seiner Kontaktfläche ( 4). Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical connection element (3) at least in the region of its contact surfaces (32, 33) consists of a material having a different material hardness than the first and / or the second electrical connection (1, 2 ) in the region of its contact surface (4).
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche eine Rautiefe im Bereich von 0,25 mm bis 1 mm aufweist. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the structured surface has a surface roughness in the range of 0.25 mm to 1 mm.
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche mit einem Prägewerkzeug eingeprägt ist. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the structured surface is embossed with a stamping tool.
Elektrische Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Verbindungselement (3) im Bereich seiner Kontaktflächen (32, 33) jeweils eine Durchgangsöffnung (30, 31) zur Durchführung eines Befestigungsmittels (12, 13), insbesondere eines Gewindes, aufweist. Electrical connection arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical connection element (3) in the region of its contact surfaces (32, 33) each have a passage opening (30, 31) for carrying a fastening means (12, 13), in particular a thread ,
Elektrisches Verbindungselement (3) in Form eines Blechstreifens zur Verbindung eines ersten elektrischen Anschlusses (1) mit einem zweiten elektrischen Anschluss (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an wenigstens einer der Kontaktflächen (32, 33) des elektrischen Verbindungselements (3) die strukturierte Oberfläche vorgesehen ist. Electrical connection element (3) in the form of a sheet metal strip for connecting a first electrical connection (1) to a second electrical connection (2) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the contact surfaces (32, 33) of the electrical connection element (3) the structured surface is provided.
Akkumulatoranordnung mit wenigstens einer ersten Akkumulatorzelle (4), einer zweiten Akkumulatorzelle (5) und einer elektrischen Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste elektrische Anschluss (1 ) ein erster Pol der ersten Akkumulatorzelle (4) und der zweite elektrische Anschluss (2) ein zweiter Pol der zweiten Akkumulatorzelle (5) ist. Accumulator assembly comprising at least a first accumulator cell (4), a second accumulator cell (5) and an electrical connection arrangement according to one of claims 1 to 9, wherein the first electrical connection (1) is a first pole of the first accumulator cell (4) and the second electrical connection (2) is a second pole of the second accumulator cell (5).
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