EP4122044A1 - Modulverbinder und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden eines modulverbinders mit einem batteriemodul - Google Patents

Modulverbinder und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden eines modulverbinders mit einem batteriemodul

Info

Publication number
EP4122044A1
EP4122044A1 EP21711854.6A EP21711854A EP4122044A1 EP 4122044 A1 EP4122044 A1 EP 4122044A1 EP 21711854 A EP21711854 A EP 21711854A EP 4122044 A1 EP4122044 A1 EP 4122044A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
module connector
fastening element
connecting conductor
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21711854.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Kazmaier
Michael Schweizer
Holger Mann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ElringKlinger AG filed Critical ElringKlinger AG
Publication of EP4122044A1 publication Critical patent/EP4122044A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/503—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the shape of the interconnectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/505—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising a single busbar
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/517—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H01R11/26—End pieces terminating in a screw clamp, screw or nut
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member
    • H01R4/301—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member having means for preventing complete unscrewing of screw or nut
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a module connector for electrically conducting the connection of at least two battery modules, the module connector comprising the one connecting conductor which has a contact area that can be arranged on a contact element of a battery module.
  • Such module connectors are used in an electrical battery storage device, which comprises a plurality of battery modules, to connect the battery modules of the battery storage device to one another in an electrically conductive manner.
  • the present invention is based on the object of providing a module connector of the type mentioned at the outset, in which sufficient protection against accidental contact for a fastening element is guaranteed in a simple and reliable manner.
  • this object is achieved according to the invention in that the module connector has a touch protection element which at least partially covers the contact area of the connection conductor, and a fastening element for fixing the contact area of the connection conductor on the contact element sums, wherein the fastening element is held in a rest position on the contact protection element and can be transferred from the rest position to an assembly position in which contact protection is provided for at least one protected part of the fastening element by the contact protection element.
  • the fastening element is held captively on the contact protection element in the rest position and / or in the assembly position. This enables the module connector to be easily handled when it is mounted on a battery module or when the module connector is dismantled from the battery module in the event of repairs or maintenance.
  • the contact protection element can comprise a blocking element which blocks a transfer of the fastening element from the rest position into the assembly position. It can be provided that the blockage of the fastening element can be overcome in that the fastening element with an activation force is applied which is sufficiently high to destroy the blocking element or to deform it so that the fastening element can be moved past the blocking element.
  • the fastening element comprises a holding area which, in the rest position of the fastening element, is particularly preferably held essentially free of play between the blocking element and the retaining element.
  • the holding area can in particular comprise part of the head of the fastening element.
  • the fastening element has an engagement area with which an assembly tool, for example a screwdriver or a wrench, can be brought into engagement in order to move the fastening element out of the rest position by applying an activation force.
  • an assembly tool for example a screwdriver or a wrench
  • Such an engagement area can in particular have an engagement recess which, for example, has a polygonal cross section.
  • the engagement area is formed complementary to an Allen key or complementary to a Torx key.
  • such a rib runs essentially parallel to a longitudinal axis of the fastening element.
  • the contact protection element can comprise an inlet channel for receiving a section of the connecting conductor.
  • the contact protection element can be held captive on the connecting conductor, preferably by a press fit.
  • the connecting conductor can comprise an insulating sheath, and the inlet channel can have a constriction, it being preferably provided that the insulating sheath of the connecting conductor ends in the area of the constriction of the inlet channel.
  • the angle which the longitudinal axis of the inlet channel encloses with the longitudinal axis of the fastening element can preferably be at least 10 °, in particular at least 20 °, particularly preferably at least 30 °.
  • the angle which the longitudinal axis of the inlet channel encloses with the longitudinal axis of the fastening element can preferably be at most 80 °, in particular at most 70 °, particularly preferably at most 60 °.
  • the contact protection element has a passage recess through which a part of an assembly tool can extend from an outer space of the contact protection element into an interior of the contact protection element.
  • Such an assembly tool can in particular serve to rotate the fastening element about its longitudinal axis, for example to bring the fastening element into engagement with a thread which is arranged on the contact element of the battery module.
  • the contact protection element can comprise an electrically insulating plastic material and in particular be formed essentially completely from such an electrically insulating plastic material.
  • the contact protection element can be designed as an injection molded part.
  • the connecting conductor can comprise a flat conductor.
  • the contact area of the connecting conductor is designed as a flat conductor.
  • the contact area of the connecting conductor preferably has an opening through which the fastening element of the module connector extends in the assembly position.
  • the connecting conductor can comprise an electrically conductive conductor body which is designed as a flat conductor, preferably as a flat wire.
  • the conductor body can be seen at least in sections with an electrically insulating insulation sleeve, for example made of a plastic material.
  • the connecting conductor can be formed, for example, from a round wire provided with an insulation sleeve, at least one end area of the connecting conductor being shaped into a contact area that can be fixed to a contact element of the battery module.
  • the connecting conductor has at least one bend, preferably at least two bends.
  • Such posi tion tolerances can arise during the assembly of the battery modules, due to swelling of the cells of the battery modules due to an aging process or during operation of the battery modules due to different thermal expansions.
  • the at least one bend in the connecting conductor preferably has a bending angle of at least 90 °.
  • the electrically conductive conductor body of the connecting conductor is preferably formed from an electrically conductive metallic material.
  • the conductor body of the connecting conductor is formed from a CCA (“copper clad aluminum”) or from another, predominantly aluminum-containing material.
  • CCA copper clad aluminum
  • aluminum offers the advantage that aluminum has a lower density than copper, so that a conductor body made predominantly of aluminum is lighter than a conductor body made of copper with the same current carrying capacity, even taking into account the lower electrical conductivity of aluminum .
  • the use of copper offers the advantage that a conductor body made predominantly of copper has a lower contact resistance to a contact element of the battery module made of copper.
  • the connecting conductor which is at least partially designed as a round wire, is preferably brought into the shape required for connecting the battery modules to be connected to one another by means of a wire bending machine.
  • the contact area of the connecting conductor is formed from the starting material of the connecting conductor by a forming process, for example by a drop forging process.
  • a passage opening for the fastening element of the module connector can be formed from the starting material of the connecting conductor.
  • the section of the connecting conductor designed as an insulated round wire could also be formed from cable strands.
  • the cable strands would have to be connected to the contact area of the connecting conductor in an electrically conductive manner, for example by welding or soldering.
  • a contact area of the connection conductor made in one piece from the conductor body of the connection conductor offers the advantage that the production of a connection point between the conductor body of the connection conductor on the one hand and the contact area of the connection conductor on the other hand can be dispensed with, which simplifies the production of the module connector and increases the reliability of the electrical connection through the module connector.
  • connection conductor is preferably provided on at least two different areas of the connection conductor, in particular on at least two end areas of the connection conductor, each with a contact area for electrically conductive connection to a contact element of a battery module.
  • the present invention also relates to a method for the electrically conductive connection of a module connector to a contact element of a battery module.
  • the present invention is based on the further object of providing such a method by means of which adequate protection against accidental contact is provided in a simple and reliable manner for a fastening element of the module connector in the assembly position on the contact element of the battery module.
  • the module connector comprises a connecting conductor, a touch protection element and a fastening element and that the method comprises the following:
  • the method according to the invention is particularly suitable for the electrically conductive connection of the module connector according to the invention to a contact element of a battery module.
  • protection against accidental contact is provided over a sufficient distance, in particular a sufficiently large air gap, between a battery module that is under voltage when the battery module is in operation Component and a body part, for example a finger, an operator provided.
  • a so-called standard finger can be used to check the contact protection.
  • the fastening element of the module connector can in particular be designed as a fastening screw.
  • Such a fastening screw can be held in the rest position by means of one or more ribs which are arranged on the contact protection element.
  • the rib or the ribs of the contact protection element can in particular act on a screw head of the fastening screw.
  • a screw shank of the fastening screw can be guided on a passage opening, in particular a through hole, of the contact area of the connecting conductor of the module connector.
  • the fastening screw When installing the module connector on the contact element of the battery module, the fastening screw, which is held in the rest position on the contact protection element, can be moved past the rib or ribs with an assembly tool or pushed through the rib or ribs.
  • the fastening element remains accessible at all times for engagement with an assembly tool, so that, in particular, it is also possible to easily dismantle the module connector from the battery module.
  • the module connector according to the invention is preferably fastened to the battery module by means of a screw connection.
  • the module connector according to the invention is suitable for use in a battery storage device which comprises several battery modules.
  • FIG. 2 shows a side view of the battery module and the module connector from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a plan view of the battery module and the module connector from FIGS. 1 and 2, looking in the direction of arrow 3 in FIG. 2;
  • the contact element 104 is in electrically conductive contact with a module connector 106 which is used to connect the battery module 100 in an electrically conductive manner to a further battery module (not shown) or to a source of electrical energy or to a consumer of electrical energy.
  • the contact area 116 of the connecting conductor 108 is provided with a passage opening 118 through which in the assembled state of the Module connector 106 extends through a fastening element 120 of the module connector 106.
  • the fastening element 120 is designed as a fastening screw 122.
  • the fastener 120 preferably includes a head 124 and a shaft 126.
  • the shaft 126 is preferably provided with a thread 128, in particular with an external thread, which, when the module connector 106 is installed, engages in a complementary thread 130, in particular an internal thread, of the contact element 104 of the battery module 100.
  • the head 124 of the fastening element 120 lies with its underside 132, which faces the shaft 126, preferably essentially flat, on the side 134 of the contact area 116 of the connecting conductor 108 of the module connector facing away from the contact element 104 of the battery module 100 106 at.
  • the other side 136 of the contact area 116 facing away from the side 134 of the contact area 116 rests, preferably flat, on the contact element 104 of the battery module 100.
  • the fastening element 120 preferably has an engagement region 138 with which a (not shown) assembly tool, for example a screwdriver or a wrench, can be brought into engagement in order to rotate the fastening element 120 about its longitudinal axis 140 and / or about the fastening element 120 axially longitudinally its longitudinal axis 140 to move.
  • a (not shown) assembly tool for example a screwdriver or a wrench
  • the engagement region 138 can in particular include an engagement recess 142.
  • the engagement recess 142 can, for example, have a polygonal cross section — taken perpendicular to the longitudinal axis 140 of the fastening element 120.
  • the engagement recess 142 is designed to be complementary to the tip of a Torx assembly tool or an Allen assembly tool.
  • a contact protection for a protected part 143 of the fastening element 120 and for the contact area 116 of the connecting conductor 108 is given in the assembled state of the module connector 106 by a contact protection element 144 ge.
  • the contact protection element 144 is shown separately in FIGS. 7 and 8 and element 120 in FIGS. 5 and 6 together with the connecting conductor 108 and the fastening element.
  • the contact protection element 144 is designed, for example, as a contact protection cap 146 placed on the connection conductor 108.
  • the contact protection element 144 comprises a receiving chamber 148 in which at least part of the fastening element 120 is received at least in the assembled state of the module connector 106.
  • the receiving chamber 148 of the contact protection element 144 is provided with a or a plurality of retaining elements 150 which, in the rest position of the fastening element 120, interact with the fastening element 120, in particular with a head 124 of the fastening element 120, in such a way that removal of the fastening element 120 from the receiving chamber 148 of the contact protection element 144 is prevented.
  • the contact protection element 144 comprises one or more blocking elements 152, which are arranged in the receiving chamber 148 and are spaced along the longitudinal axis 140 of the fastening element 120 from the retaining element 150 or from the retaining elements 150, so that between the retaining element 150 or the retaining elements 150 on the one hand and the blocking element 152 or the blocking elements 152, on the other hand, a receiving space 154 for a holding area 156 of the fastening element 120 is formed.
  • the holding area 156 which can in particular comprise part of the head 124 of the fastening element 120, is preferably essentially free of play in the receiving space 154 between the retaining element 150 or the Retaining elements 150 on the one hand and the blocking element 152 or the blocking elements 152 on the other hand held.
  • the blocking element 152 or the blocking elements 152 can in particular comprise a rib 158.
  • the rib 158 preferably projects inward from a wall 160 of the receiving chamber 148 of the contact protection element 144.
  • the contact protection element 144 also preferably comprises an inlet channel 166 for receiving a section of the connecting conductor 108, which extends through the inlet channel 166 of the contact protection element 144 and preferably by means of a form fit, for example by latching, and / or by a force fit, for example by a press fit the A passage 166 is connected to the contact protection element 144.
  • a longitudinal axis 168 of the inlet channel 166 runs preferably at an acute angle a inclined obliquely to the longitudinal axis 140 of the fastening element 120 when the fastening element 120 is in its rest position relative to the contact protection element 144.
  • the inlet channel 166 preferably has a constriction 170.
  • the contact protection element 144 which comprises the receiving chamber 148, the inlet channel 166, optionally the cover area 162 and optionally the stiffening element 176, is preferably designed in one piece.
  • the contact protection element 144 can in particular be formed out as an injection molded part.
  • the contact protection element 144 is designed to be electrically insulating.
  • the contact protection element 144 preferably comprises an electrically insulating plastic material.
  • the contact protection element 144 is formed from an electrically insulating plastic material.
  • the contact protection element 144 comprises a polypropylene material, a polyamide material and / or a polybutylene terephthalate material.
  • the material from which the contact protection element 144 is formed comprises glass fibers, in particular in a weight proportion of at least 5 percent by weight, particularly preferably of at least 10 percent by weight.
  • the contact protection element 144 is formed from a material which contains a polybutylene terephthalate material and glass fibers with a weight fraction of approximately 10%.
  • the insulation resistance of the contact protection element 144 is preferably at least 100 MW, in particular at least 300 MW, particularly preferably at least 500 MW.
  • the contact protection element 144 preferably has a dielectric strength at a direct voltage of at least 2,000 V, particularly preferably of at least 2,700 V.
  • the fastening element 120 is brought into the receiving chamber 148 of the contact protection element 144 in such a way that the holding area 156 of the fastening element 120 between the retaining element 150 or retaining elements 150 on the one hand and the blocking element 152 or the blocking elements 152 on the other hand in the position shown in FIG 6 is held in the rest position shown.
  • the connecting conductor 108 is arranged on the contact protection element 144 in such a way that a section of the connecting conductor 108 extends through the inlet channel 166 and preferably an end region of the shaft 126 of the fastening element 120 extends through the passage opening 118 of the contact region 116 of the connecting conductor 108, so that the fastening element 120 is guided on the passage opening 118 of the contact area 116.
  • the contact protection element 144 and the fastening element 120 are held captive on the connecting conductor 108 of the module connector 106. It is therefore not necessary to add any additional connecting elements when assembling the module connector 106 on the battery module 100.
  • the module connector 106 is arranged on the contact element 104 in such a way that the side 136 of the contact area 116 of the connecting conductor 108 rests against the contact element 104 of the battery module 100 and the shaft 126 of the fastening element 120 with it the thread 130 of the contact element 104 is aligned.
  • the upper end of the fastening element 120 facing away from the contact area 116 of the connecting conductor 108 is spaced apart from an upper end 180 of the contact protection element 144 by the distance D along the longitudinal axis 140 of the fastening element 120.
  • the distance D is dimensioned so that there is no risk of an electric shock when the upper end 180 of the contact protection element 144 is touched with the hand or with a finger of an operator when the fastening element 120 is under voltage, namely neither by touching one under voltage standing component still by overcoming a clearance or a creepage distance.
  • the protected part 143 of the fastening element 120 for which contact protection is provided by the contact protection element 144 in the assembly position, comprises in particular the head 124 of the fastening element 120.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Um einen Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von mindestens zwei Batteriemodulen, umfassend einen Verbindungsleiter, der einen an einem Kontaktelement eines Batteriemoduls anordenbaren Kontaktbereich aufweist, zu schaffen, bei welchem ein ausreichender Berührschutz für ein Befestigungselement in einfacher Weise und zuverlässig gewährleistet ist, wird vorgeschlagen, dass der Modulverbinder ein Berührschutzelement, welches den Kontaktbereich des Verbindungsleiters zumindest teilweise abdeckt, und ein Befestigungselement zum Festlegen des Kontaktbereichs des Verbindungsleiters an dem Kontaktelement umfasst, wobei das Befestigungselement in einer Ruhestellung an dem Berührschutzelement gehalten ist und von der Ruhestellung in eine Montagestellung, in welcher für zumindest einen geschützten Teil des Befestigungselements durch das Berührschutzelement ein Berührschutz gegeben ist, überführbar ist.

Description

Modulverbinder und Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden eines Modulverbinders mit einem Batteriemodul
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modulverbinder zum elektrisch leiten den Verbinden von mindestens zwei Batteriemodulen, wobei der Modulverbin der einen Verbindungsleiter, der einen an einem Kontaktelement eines Batte riemoduls anordenbaren Kontaktbereich aufweist, umfasst.
Solche Modulverbinder werden in einem elektrischen Batteriespeicher, welcher mehrere Batteriemodule umfasst, dazu eingesetzt, die Batteriemodule des Batteriespeichers elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
Bei der Montage der Modulverbinder an den miteinander zu verbindenden Batteriemodulen ist zu beachten, dass während und/oder nach der Montage keine Gefahr eines elektrischen Schlages besteht.
Um dies zu verhindern, ist es beispielsweise bekannt, als Befestigungselement zur Montage des Modulverbinders an dem Kontaktelement des Batteriemoduls eine Befestigungsschraube zu verwenden, welche einen mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehenen Schraubenkopf aufweist.
Die Herstellung einer solchen elektrisch isolierenden Beschichtung ist jedoch aufwändig, und eine solche elektrisch isolierende Beschichtung kann vor oder während der Montage leicht beschädigt werden, wobei dann der durch die elektrisch isolierende Beschichtung bereitgestellte Berührschutz verloren geht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Modulverbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem ein ausreichender Be rührschutz für ein Befestigungselement in einfacher Weise und zuverlässig ge währleistet ist. Diese Aufgabe wird bei einem Modulverbinder mit den Merkmalen des Oberbe griffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Modulverbin der ein Berührschutzelement, welches den Kontaktbereich des Verbindungs leiters zumindest teilweise abdeckt, und ein Befestigungselement zum Festle gen des Kontaktbereichs des Verbindungsleiters an dem Kontaktelement um fasst, wobei das Befestigungselement in einer Ruhestellung an dem Berühr schutzelement gehalten ist und von der Ruhestellung in eine Montagestellung, in welcher für zumindest einen geschützten Teil des Befestigungselements durch das Berührschutzelement ein Berührschutz gegeben ist, überführbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Modulverbinder ist das Befestigungselement be reits vor der Montage des Modulverbinders an einem Batteriemodul mit dem Berührschutzelement verbunden, so dass bei der Montage des Modulverbin ders am Batteriemodul keine zusätzlichen Verbindungselemente zugeführt werden müssen. Hierdurch wird die Montage des Modulverbinders am Batte riemodul vereinfacht und die Montagedauer verkürzt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Befestigungselement einen Kopf und einen Schaft aufweist und der geschützte Teil des Befestigungselements den Kopf des Befestigungselements umfasst.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Befestigungselement in der Ruhe stellung und/oder in der Montagestellung verliersicher an dem Berührschutz element gehalten ist. Hierdurch wird eine einfache Handhabbarkeit des Modul verbinders bei der Montage an einem Batteriemodul beziehungsweise bei der Demontage des Modulverbinders von dem Batteriemodul im Falle einer Re paratur oder einer Wartung ermöglicht.
Das Berührschutzelement kann ein Blockierelement umfassen, welches eine Überführung des Befestigungselements aus der Ruhestellung in die Montage stellung blockiert. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Blockade des Befesti gungselements dadurch überwindbar ist, dass das Befestigungselement mit einer Aktivierungskraft beaufschlagt wird, welche ausreichend hoch ist, um das Blockierelement zu zerstören oder so zu verformen, dass das Befesti gungselement an dem Blockierelement vorbei bewegt werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Berührschutzelement ein Rückhalteele ment umfasst, welches ein Entfernen des Befestigungselements von dem Be rührschutzelement in der Ruhestellung des Befestigungselements verhindert. Auf diese Weise sind das Berührschutzelement und das Befestigungselement in einfacher Weise als eine Einheit handhabbar.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Befestigungselement einen Haltebereich umfasst, welcher in der Ruhestellung des Befestigungselements, besonders bevorzugt im Wesentlichen spielfrei, zwischen dem Blockierelement und dem Rückhalteelement gehalten ist.
Der Haltebereich kann dabei insbesondere einen Teil des Kopfes des Befesti gungselements umfassen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Befestigungselement einen Eingriffsbe reich aufweist, mit welchem ein Montagewerkzeug, beispielsweise ein Schrau bendreher oder ein Schlüssel, in Eingriff bringbar ist, um das Befestigungsele ment durch Beaufschlagung mit einer Aktivierungskraft aus der Ruhestellung herauszubewegen.
Ein solcher Eingriffsbereich kann insbesondere eine Eingriffsausnehmung auf weisen, welche beispielsweise einen polygonalen Querschnitt aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Eingriffsbereich komplementär zu einem Inbus-Schlüssel oder komplementär zu einem Torx-Schlüssel ausge bildet ist.
Das Blockierelement kann insbesondere mindestens eine Rippe umfassen. Eine solche Rippe kann im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Befestigungselements verlaufen.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass eine solche Rippe im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Befestigungselements verläuft.
Das Berührschutzelement kann einen Eintrittskanal zur Aufnahme eines Ab schnitts des Verbindungsleiters umfassen.
Das Berührschutzelement kann unverlierbar, vorzugsweise durch Presspas sung, an dem Verbindungsleiter gehalten sein.
Der Verbindungsleiter kann eine Isolationshülle umfassen, und der Eintritts kanal kann eine Engstelle aufweisen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Isolationshülle des Verbindungsleiters im Bereich der Engstelle des Ein trittskanals endet.
Eine Längsachse des Eintrittskanals kann schräg zu einer Längsachse des Be festigungselements verlaufen, wenn das Befestigungselement in seiner Ruhe stellung an dem Berührschutzelement angeordnet ist.
Der Winkel, welchen die Längsachse des Eintrittskanals mit der Längsachse des Befestigungselements einschließt, kann vorzugsweise mindestens 10°, insbesondere mindestens 20°, besonders bevorzugt mindestens 30°, be tragen.
Ferner kann der Winkel, welchen die Längsachse des Eintrittskanals mit der Längsachse des Befestigungselements einschließt, vorzugsweise höchstens 80°, insbesondere höchstens 70°, besonders bevorzugt höchstens 60°, betragen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Berührschutzelement eine Durchtrittsausnehmung aufweist, durch welche ein Teil eines Montagewerkzeugs sich von einem Außenraum des Berührschutzele ments in einen Innenraum des Berührschutzelements erstrecken kann.
Ein solches Montagewerkzeug kann insbesondere dazu dienen, das Befesti gungselement um dessen Längsachse zu drehen, um beispielsweise das Be festigungselement in Eingriff mit einem Gewinde zu bringen, welches an dem Kontaktelement des Batteriemoduls angeordnet ist.
Das Berührschutzelement kann ein elektrisch isolierendes Kunststoff material umfassen und insbesondere im Wesentlichen vollständig aus einem solchen elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gebildet sein.
Das Berührschutzelement kann als ein Spritzgießteil ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist das Berührschutzelement einstückig ausgebildet.
Der Verbindungsleiter kann einen Flachleiter umfassen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Kontaktbereich des Verbin dungsleiters als ein Flachleiter ausgebildet ist.
Der Kontaktbereich des Verbindungsleiters weist vorzugsweise eine Durch trittsöffnung auf, durch welche sich das Befestigungselement des Modulver binders in der Montagestellung hindurch erstreckt.
Der Verbindungsleiter kann einen elektrisch leitfähigen Leiterkörper umfassen, der als ein Flachleiter, vorzugsweise als ein Flachdraht, ausgebildet ist. Der Leiterkörper kann zumindest abschnittsweise mit einer elektrisch iso lierenden Isolationshülle, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, ver sehen sein.
Ferner kann der Verbindungsleiter beispielsweise aus einem mit einer Iso lationshülle versehenen Runddraht gebildet sein, wobei mindestens ein End bereich des Verbindungsleiters zu einem an einem Kontaktelement des Batteriemoduls festlegbaren Kontaktbereich umgeformt ist.
Zur Reduktion der im Verbindungsleiter auftretenden mechanischen Kräfte, insbesondere der mechanischen Kräfte, die aufgrund von Positionstoleranzen der durch den Verbindungsleiter miteinander zu verbindenden Batteriemodule wirken, kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsleiter mindestens eine Biegung, vorzugsweise mindestens zwei Biegungen, aufweist. Solche Posi tionstoleranzen können bei der Montage der Batteriemodule, aufgrund eines Schwellens der Zellen der Batteriemodule durch einen Alterungsvorgang oder während des Betriebs der Batteriemodule aufgrund von unterschiedlichen Wärmedehnungen entstehen.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Biegung des Verbindungsleiters einen Biegewinkel von mindestens 90° auf.
Die Summe der Biegewinkel der Biegungen des Verbindungsleiters beträgt vorzugsweise mindestens 180°.
Der elektrisch leitende Leiterkörper des Verbindungsleiters ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Material gebildet.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Leiterkörper des Verbindungs leiters aus einem CCA ("copper clad aluminum") oder aus einem anderen, überwiegend aluminiumhaltigen Material gebildet ist. Die Verwendung von Aluminium bietet den Vorteil, dass Aluminium eine nied rigere Dichte aufweist als Kupfer, so dass ein Leiterkörper, der überwiegend aus Aluminium gebildet ist, auch unter Berücksichtigung der geringeren elek trischen Leitfähigkeit von Aluminium bei gleicher Stromtragfähigkeit leichter ist als ein Leiterkörper aus Kupfer.
Die Verwendung von Kupfer bietet den Vorteil, dass ein überwiegend aus Kupfer gebildeter Leiterkörper einen niedrigeren Übergangswiderstand zu einem aus Kupfer gebildeten Kontaktelement des Batteriemoduls aufweist.
Vorzugsweise ist der zumindest abschnittsweise als Runddraht ausgebildete Verbindungsleiter mittels einer Drahtbiegemaschine in die für die Verbindung der miteinander zu verbindenden Batteriemodule erforderliche Form gebracht worden.
Die Endbereiche des Verbindungsleiters, an denen der Verbindungsleiter mit jeweils einem Kontaktelement eines Batteriemoduls verbunden werden soll, sind von der Isolationshülle befreit (abisoliert).
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kontaktbereich des Verbindungsleiters durch einen Umformvorgang, beispiels weise durch einen Gesenkschmiedevorgang, aus dem Ausgangsmaterial des Verbindungsleiters ausgeformt ist.
Während des Umformvorgangs kann insbesondere eine Durchtrittsöffnung für das Befestigungselement des Modulverbinders aus dem Ausgangsmaterial des Verbindungsleiters ausgeformt sein.
Grundsätzlich könnte der als isolierter Runddraht ausgebildete Abschnitt des Verbindungsleiters auch aus Kabellitzen gebildet sein. In diesem Fall müssten allerdings die Kabellitzen stoffschlüssig, beispielsweise durch Verschweißung oder Verlötung, mit dem Kontaktbereich des Verbin dungsleiters elektrisch leitend verbunden werden.
Im Gegensatz hierzu bietet ein einstückig aus dem Leiterkörper des Verbin dungsleiters hergestellter Kontaktbereich des Verbindungsleiters den Vorteil, dass auf die Herstellung einer Verbindungsstelle zwischen dem Leiterkörper des Verbindungsleiters einerseits und dem Kontaktbereich des Verbindungs leiters andererseits verzichtet werden kann, was die Herstellung des Modul verbinders vereinfacht und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung durch den Modulverbinder hindurch erhöht.
Wenn der Verbindungsleiter mit einer elektrisch isolierenden Isolationshülle versehen ist, so ermöglicht dies vorteilhafterweise die Verwendung des Modul verbinders auch in Umgebungen, in denen eine elektrische Isolationsfestigkeit und/oder ein Berührschutz gefordert werden.
Der Verbindungsleiter ist vorzugsweise an mindestens zwei verschiedenen Be reichen des Verbindungsleiters, insbesondere an mindestens zwei Endberei chen des Verbindungsleiters, mit jeweils einem Kontaktbereich zum elektrisch leitenden Verbinden mit einem Kontaktelement eines Batteriemoduls verse hen.
Der Kontaktbereich des Verbindungsleiters kann mit dem Berührschutzelement verrastet sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden eines Modulverbinders mit einem Kontaktelement eines Batterie moduls. Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren bereitzustellen, durch welches für ein Befestigungselement des Modulverbinders in der Montagestellung an dem Kontaktelement des Batte riemoduls in einfacher und zuverlässiger Weise ein ausreichender Berühr schutz bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Modulverbinder einen Verbindungsleiter, ein Berührschutzelement und ein Befestigungsele ment umfasst und dass das Verfahren Folgendes umfasst:
Positionieren eines Kontaktbereichs des Verbindungsleiters, an welchem das Berührschutzelement angeordnet ist, an dem Kontaktelement des Batteriemoduls;
Überführen des in einer Ruhestellung an dem Berührschutzelement ge haltenen Befestigungselements von der Ruhestellung in eine Montage stellung, in welcher das Befestigungselement in Eingriff mit dem Kontaktelement des Batteriemoduls steht und zumindest für einen ge schützten Teil des Befestigungselements ein Berührschutz gegeben ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum elektrisch leitenden Verbinden des erfindungsgemäßen Modulverbinders mit einem Kontaktelement eines Batteriemoduls.
Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind bereits vorstehend im Zusammenhang mit besonderen Ausgestaltungen des erfin dungsgemäßen Modulverbinders erläutert worden.
Bei dem erfindungsgemäßen Modulverbinder wird ein Berührschutz über einen ausreichenden Abstand, insbesondere eine ausreichend große Luftstrecke, zwischen einem im Betrieb des Batteriemoduls unter Spannung stehenden Bauteil und einem Körperteil, beispielsweise einem Finger, einer Bedienungs person bereitgestellt.
Für die Überprüfung des Berührschutzes kann insbesondere ein sogenannter Normfinger verwendet werden.
Das Befestigungselement des Modulverbinders kann insbesondere als eine Be festigungsschraube ausgebildet sein.
Eine solche Befestigungsschraube kann in der Ruhestellung mittels einer oder mehrerer Rippen, die an dem Berührschutzelement angeordnet sind, gehalten sein.
Die Rippe beziehungsweise die Rippen des Berührschutzelements können ins besondere an einem Schraubenkopf der Befestigungsschraube angreifen.
Ein Schraubenschaft der Befestigungsschraube kann an einer Durchtrittsöff nung, insbesondere einer Durchgangsbohrung, des Kontaktbereichs des Ver bindungsleiters des Modulverbinders geführt sein.
Bei der Montage des Modulverbinders an dem Kontaktelement des Batterie moduls kann die Befestigungsschraube, die in der Ruhestellung an dem Be rührschutzelement gehalten ist, mit einem Montagewerkzeug an der Rippe oder an den Rippen vorbei bewegt oder durch die Rippe beziehungsweise die Rippen hindurchgedrückt werden.
Hierdurch wird die Einschraublänge der Befestigungsschraube für eine Ver schraubung mit einem hierzu komplementären Gewinde an dem Batteriemodul freigegeben.
Sobald die Befestigungsschraube vollständig in das hierzu komplementäre Gewinde des Batteriemoduls eingeschraubt ist, besteht bei Berührung des Berührschutzelements mit einem Finger oder einem anderen Bestandteil einer Hand einer Bedienungsperson keine Gefahr eines elektrischen Schlags, und zwar weder durch Berührung eines unter Spannung stehenden Bauteils noch über eine Luft- oder Kriechstrecke hinweg.
Dabei bleibt das Befestigungselement jederzeit für einen Eingriff mit einem Montagewerkzeug zugänglich, so dass insbesondere auch eine einfache De montage des Modulverbinders von dem Batteriemodul möglich ist.
Der erfindungsgemäße Modulverbinder wird vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung an dem Batteriemodul befestigt.
Der erfindungsgemäße Modulverbinder eignet sich zur Verwendung in einem Batteriespeicher, welcher mehrere Batteriemodule umfasst.
Ein solcher Batteriespeicher kann insbesondere als Energiequelle für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgen den Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbei spiels.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Bereichs eines Batterie moduls und eines an einem Kontaktelement des Batteriemoduls angeordneten Modulverbinders;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Batteriemoduls und des Modulverbinders aus Fig. 1; Fig. 3 eine Draufsicht auf das Batteriemodul und den Modulverbinder aus den Fig. 1 und 2, mit der Blickrichtung in Richtung des Pfeiles 3 in Fig. 2;
Fig. 4 einen ausschnittsweisen Längsschnitt durch das Batteriemodul und den Modulverbinder aus den Fig. 1 bis 3, längs der Linie 4 - 4 in Fig. 3;
Fig. 5 eine Seitenansicht des Modulverbinders aus Fig. 4 ohne das
Batteriemodul, wobei der Modulverbinder einen Verbindungsleiter, ein Berührschutzelement und ein Befestigungselement zum Fest legen eines Kontaktbereichs des Verbindungsleiters an dem Kontaktelement des Batteriemoduls umfasst, wobei das Befesti gungselement sich in einer Montagestellung befindet;
Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Seitenansicht des Modulverbinders, wobei das Befestigungselement sich in einer Ruhestellung befindet;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Berührschutzelements des
Modulverbinders aus den Fig. 5 und 6; und
Fig. 8 eine Seitenansicht des Berührschutzelements des Modulver binders aus Fig. 7.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit den selben Bezugszeichen bezeichnet.
Ein in den Fig. 1 bis 4 abschnittsweise dargestelltes Batteriemodul 100 um fasst ein Gehäuse 102, in welchem mehrere (nicht dargestellte) elektrochemi sche Zellen angeordnet sind, und ein in Fig. 4 im Schnitt dargestelltes Kontaktelement 104, das elektrisch leitend mit einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung der elektrochemischen Zellen des Batteriemoduls 100 verbunden ist.
Das Kontaktelement 104 steht in elektrisch leitendem Kontakt mit einem Modulverbinder 106, welcher dazu dient, das Batteriemodul 100 elektrisch leitend mit einem (nicht dargestellten) weiteren Batteriemodul oder mit einer Quelle elektrischer Energie oder mit einem Verbraucher elektrischer Energie zu verbinden.
Der Modulverbinder 106 umfasst einen Verbindungsleiter 108, welcher seiner seits einen elektrisch leitenden Leiterkörper 110 umfasst, der in einem Ver bindungsabschnitt 112 des Verbindungsleiters 108 mit einer elektrisch iso lierenden Isolationshülle 114 umgeben ist.
Wie aus den Fig. 1 und 3 zu ersehen ist, kann der Verbindungsabschnitt 112 des Verbindungsleiters 108 mit einer oder mehreren Biegungen 115 versehen sein. Der Biegewinkel jeder Biegung 115 beträgt vorzugsweise mindestens 90°.
In einem im montierten Zustand des Modulverbinders 106 an dem Kontaktele ment 104 elektrisch leitend anliegenden Kontaktbereich 116 des Verbindungs leiters 108 ist der Verbindungsleiter 108 nicht mit einer Isolationshülle 114 versehen.
Der Verbindungsleiter 108 kann mit einer oder mehreren Abkröpfungen 117 versehen sein, um den Kontaktbereich 116 in die gewünschte Position relativ zu dem Kontaktelement 104 des Batteriemoduls 100 zu bringen.
Der Kontaktbereich 116 des Verbindungsleiters 108 ist mit einer Durchtritts öffnung 118 versehen, durch welche sich im montierten Zustand des Modulverbinders 106 ein Befestigungselement 120 des Modulverbinders 106 hindurch erstreckt.
In dem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsele ment 120 als eine Befestigungsschraube 122 ausgebildet.
Das Befestigungselement 120 umfasst vorzugsweise einen Kopf 124 und einen Schaft 126.
Der Schaft 126 ist vorzugsweise mit einem Gewinde 128, insbesondere mit einem Außengewinde, versehen, welches im montierten Zustand des Modul verbinders 106 in ein hierzu komplementäres Gewinde 130, insbesondere ein Innengewinde, des Kontaktelements 104 des Batteriemoduls 100 eingreift.
Der Kopf 124 des Befestigungselements 120 liegt im montierten Zustand des Modulverbinders 106 mit seiner Unterseite 132, welche dem Schaft 126 zuge wandt ist, vorzugsweise im Wesentlichen flächig, an der dem Kontaktelement 104 des Batteriemoduls 100 abgewandten Seite 134 des Kontaktbereichs 116 des Verbindungsleiters 108 des Modulverbinders 106 an.
Die der Seite 134 des Kontaktbereichs 116 abgewandte andere Seite 136 des Kontaktbereichs 116 liegt, vorzugsweise flächig, an dem Kontaktelement 104 des Batteriemoduls 100 an.
Das Befestigungselement 120 weist vorzugsweise einen Eingriffsbereich 138 auf, mit welchem ein (nicht dargestelltes) Montagewerkzeug, beispielsweise ein Schraubendreher oder ein Schlüssel, in Eingriff bringbar ist, um das Befestigungselement 120 um dessen Längsachse 140 zu drehen und/oder um das Befestigungselement 120 axial längs seiner Längsachse 140 zu bewegen.
Der Eingriffsbereich 138 kann insbesondere eine Eingriffsausnehmung 142 umfassen. Die Eingriffsausnehmung 142 kann beispielsweise einen - senkrecht zu der Längsachse 140 des Befestigungselements 120 genommenen - polygonalen Querschnitt aufweisen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Eingriffsausnehmung 142 komplementär zu der Spitze eines Torx-Montagewerkzeugs oder eines Inbus- Montagewerkzeugs ausgebildet ist.
Ein Berührschutz für einen geschützten Teil 143 des Befestigungselements 120 und für den Kontaktbereich 116 des Verbindungsleiters 108 ist im montierten Zustand des Modulverbinders 106 durch ein Berührschutzelement 144 ge geben.
Das Berührschutzelement 144 ist in den Fig. 7 und 8 separat und in den Fig. 5 und 6 zusammen mit dem Verbindungsleiter 108 und dem Befestigungsele ment 120 dargestellt.
Das Berührschutzelement 144 ist beispielsweise als eine auf den Verbindungs leiter 108 aufgesetzte Berührschutzkappe 146 ausgebildet.
Das Berührschutzelement 144 umfasst eine Aufnahmekammer 148, in welcher zumindest im montierten Zustand des Modulverbinders 106 zumindest ein Teil des Befestigungselements 120 aufgenommen ist.
Bei der zeichnerisch dargestellten Ausführungsform ist auch in der in Fig. 6 dargestellten Ruhestellung des Befestigungselements 120 zumindest ein Teil des Befestigungselements 120 in der Aufnahmekammer 148 aufgenommen.
An seinem dem Kontaktbereich 116 des Verbindungsleiters 108 abgewandten Ende ist die Aufnahmekammer 148 des Berührschutzelements 144 mit einem oder mehreren Rückhalteelementen 150 versehen, welche in der Ruhestellung des Befestigungselements 120 so mit dem Befestigungselement 120, insbe sondere gegebenenfalls mit einem Kopf 124 des Befestigungselements 120, Zusammenwirken, dass ein Entfernen des Befestigungselements 120 aus der Aufnahmekammer 148 des Berührschutzelements 144 verhindert wird.
Ferner umfasst das Berührschutzelement 144 ein oder mehrere Blockierele mente 152, welche in der Aufnahmekammer 148 angeordnet sind und längs der Längsachse 140 des Befestigungselements 120 von dem Rückhalteelement 150 beziehungsweise von den Rückhalteelementen 150 beabstandet sind, so dass zwischen dem Rückhalteelement 150 oder den Rückhalteelementen 150 einerseits und dem Blockierelement 152 beziehungsweise den Blockierele menten 152 andererseits ein Aufnahmeraum 154 für einen Haltebereich 156 des Befestigungselements 120 gebildet ist.
Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist in der Ruhestellung des Befestigungsele ments 120 der Haltebereich 156, welcher insbesondere einen Teil des Kopfes 124 des Befestigungselements 120 umfassen kann, vorzugsweise im Wesent lichen spielfrei, in dem Aufnahmeraum 154 zwischen dem Rückhalteelement 150 oder den Rückhalteelementen 150 einerseits und dem Blockierelement 152 beziehungsweise den Blockierelementen 152 andererseits gehalten.
Das Blockierelement 152 beziehungsweise die Blockierelemente 152 können insbesondere eine Rippe 158 umfassen.
Die Rippe 158 steht vorzugsweise von einer Wand 160 der Aufnahmekammer 148 des Berührschutzelements 144 nach innen vor.
Die Rippe 158 kann insbesondere im Wesentlichen senkrecht zu der Längs achse 140 des Befestigungselements 120 ausgerichtet sein. Das Berührschutzelement 144 umfasst ferner vorzugsweise einen Abdeckbe reich 162, welcher einen Endbereich 164 des Kontaktbereichs 116 des Ver bindungsleiters 108 abdeckt und so vor einer Berührung schützt.
Das Berührschutzelement 144 umfasst ferner vorzugsweise einen Eintritts kanal 166 zur Aufnahme eines Abschnitts des Verbindungsleiters 108, welcher sich durch den Eintrittskanal 166 des Berührschutzelements 144 hindurch er streckt und vorzugsweise durch Formschluss, beispielsweise durch Verrastung, und/oder durch Kraftschluss, beispielsweise durch Presspassung, mit dem Ein trittskanal 166 mit dem Berührschutzelement 144 verbunden ist.
Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, verläuft eine Längsachse 168 des Eintrittskanals 166 vorzugsweise unter einem spitzen Winkel a geneigt schräg zu der Längs achse 140 des Befestigungselements 120, wenn das Befestigungselement 120 sich in seiner Ruhestellung relativ zu dem Berührschutzelement 144 befindet.
Der Eintrittskanal 166 weist vorzugsweise eine Engstelle 170 auf.
Wie am besten aus Fig. 7 zu ersehen ist, ist die Engstelle 170 durch einen oder mehrere, beispielsweise zwei, Vorsprünge 172 gebildet, welche von den Begrenzungswänden 174 des Eintrittskanals 166 aus in den Eintrittskanal 166 vorstehen.
Die Engstelle 170 des Eintrittskanals 166 dient dazu, den durch den Eintritts kanal 166 sich hindurch erstreckenden Verbindungsleiter 108 durch Form schluss und/oder durch Kraftschluss mit dem Berührschutzelement 144 zu verbinden.
Vor und/oder hinter der Engstelle 170 weist der Eintrittskanal 166 einen größeren Durchtrittsquerschnitt für den Verbindungsleiter 108 auf als im Be reich der Engstelle 170 des Eintrittskanals 166. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Berührschutzelements 144 kann der Eintrittskanal 166 über ein Versteifungselement 176, beispielsweise in Form einer Versteifungsrippe, mit einer der Wände 160 der Aufnahme kammer 148 des Berührschutzelements 144 verbunden sein.
Das Berührschutzelement 144, welches die Aufnahmekammer 148, den Ein trittskanal 166, optional den Abdeckbereich 162 und optional das Verstei fungselement 176 umfasst, ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.
Das Berührschutzelement 144 kann insbesondere als ein Spritzgießteil ausge bildet sein.
Das Berührschutzelement 144 ist elektrisch isolierend ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst das Berührschutzelement 144 ein elektrisch isolierendes Kunststoffmaterial.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Berührschutzelement 144 aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gebildet ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Berührschutzelement 144 ein Polypropylen-Material, ein Polyamid-Material und/oder ein Polybutylenter- ephthalat-Material umfasst.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Material, aus welchem das Berühr schutzelement 144 gebildet ist, Glasfasern umfasst, insbesondere in einem Gewichtsanteil von mindestens 5 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von mindestens 10 Gewichtsprozent. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Berührschutzelement 144 aus einem Material gebildet ist, welches ein Polybutylenterephthalat-Material und Glasfasern mit einem Gewichtsanteil von ungefähr 10 % enthält.
Der Isolationswiderstand des Berührschutzelements 144 beträgt vorzugsweise mindestens 100 MW, insbesondere mindestens 300 MW, besonders bevorzugt mindestens 500 MW.
Das Berührschutzelement 144 weist vorzugsweise eine Spannungsfestigkeit bei einer Gleichspannung von mindestens 2.000 V, besonders bevorzugt von mindestens 2.700 V, auf.
Bei der Herstellung des Modulverbinders 106 wird das Befestigungselement 120 so in die Aufnahmekammer 148 des Berührschutzelements 144 einge bracht, dass der Haltebereich 156 des Befestigungselements 120 zwischen dem Rückhalteelement 150 oder den Rückhalteelementen 150 einerseits und dem Blockierelement 152 beziehungsweise den Blockierelementen 152 andererseits in der in Fig. 6 dargestellten Ruhestellung gehalten ist.
Der Verbindungsleiter 108 wird so an dem Berührschutzelement 144 angeord net, dass sich ein Abschnitt des Verbindungsleiters 108 durch den Eintritts kanal 166 hindurch erstreckt und sich vorzugsweise ein Endbereich des Schafts 126 des Befestigungselements 120 durch die Durchtrittsöffnung 118 des Kontaktbereichs 116 des Verbindungsleiters 108 hindurch erstreckt, so dass das Befestigungselement 120 an der Durchtrittsöffnung 118 des Kontakt bereichs 116 geführt ist.
Somit sind schon vor der Montage des Modulverbinders 106 an dem Kontakt element 104 des Batteriemoduls 100 das Berührschutzelement 144 und das Befestigungselement 120 unverlierbar an dem Verbindungsleiter 108 des Mo dulverbinders 106 gehalten. Es ist daher nicht erforderlich, bei der Montage des Modulverbinders 106 an dem Batteriemodul 100 irgendwelche Verbindungselemente zusätzlich zuzu führen.
Hierdurch wird die Montage des Modulverbinders 106 an dem Batteriemodul 100 vereinfacht und die Montagezeit verkürzt.
Zur Montage des Modulverbinders 106 an dem Kontaktelement 104 des Batteriemoduls 100 wird der Modulverbinder 106 so an dem Kontaktelement 104 angeordnet, dass die Seite 136 des Kontaktbereichs 116 des Verbindungs leiters 108 an dem Kontaktelement 104 des Batteriemoduls 100 anliegt und der Schaft 126 des Befestigungselements 120 mit dem Gewinde 130 des Kontaktelements 104 fluchtet.
Ein geeignetes Montagewerkzeug wird in Eingriff mit dem Eingriffsbereich 138 des Befestigungselements 120 gebracht, und das Befestigungselement 120 wird mittels des Montagewerkzeugs mit einer Aktivierungskraft beaufschlagt, durch welche das Befestigungselement 120 gegen den Widerstand des Blockierelements 152 oder der Blockierelemente 152 aus der Ruhestellung heraus bewegbar ist, so dass das Gewinde 128 am Schaft 126 des Befesti gungselements 120 in Eingriff mit dem Gewinde 130 des Kontaktelements 104 kommt.
Dadurch wird die Einschraublänge des Gewindes 128 des Befestigungsele ments 120 für die Verschraubung mit dem Kontaktelement 104 des Batterie moduls 100 freigegeben.
Mittels des Montagewerkzeugs wird das Befestigungselement 120 um dessen Längsachse 140 gedreht, bis das Befestigungselement 120 in das Gewinde 130 des Kontaktelements 104 eingeschraubt ist. Wenn das Befestigungselement 120 vollständig in das Gewinde 130 des Kon taktelements 104 eingeschraubt ist, befindet sich das Befestigungselement 120 in der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Montagestellung.
In dieser Montagestellung ist das dem Kontaktbereich 116 des Verbindungs leiters 108 abgewandte obere Ende des Befestigungselements 120 um die Strecke D längs der Längsachse 140 des Befestigungselements 120 von einem oberen Ende 180 des Berührschutzelements 144 beabstandet.
Die Strecke D ist so bemessen, dass bei Berührung des oberen Endes 180 des Berührschutzelements 144 mit der Hand beziehungsweise mit einem Finger einer Bedienperson keine Gefahr eines elektrischen Schlags besteht, wenn das Befestigungselement 120 unter Spannung steht, und zwar weder durch Be rührung eines unter Spannung stehenden Bauteils noch durch Überwinden einer Luftstrecke oder einer Kriechstrecke.
Der geschützte Teil 143 des Befestigungselements 120, für den durch das Berührschutzelement 144 in der Montagestellung ein Berührschutz gegeben ist, umfasst insbesondere den Kopf 124 des Befestigungselements 120.

Claims

Patentansprüche
1. Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden von mindestens zwei Batteriemodulen (100), umfassend einen Verbindungsleiter (108), der einen an einem Kontaktelement (104) eines Batteriemoduls (100) anordenbaren Kontaktbereich (116) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Modulverbinder (106) ein Berührschutzelement (144), welches den Kontaktbereich (116) des Verbindungsleiters (108) zumindest teil weise abdeckt, und ein Befestigungselement (120) zum Festlegen des Kontaktbereichs (116) des Verbindungsleiters (108) an dem Kontaktelement (104) umfasst, wobei das Befestigungselement (120) in einer Ruhestellung an dem Be rührschutzelement (144) gehalten ist und von der Ruhestellung in eine Montagestellung, in welcher für zumindest einen geschützten Teil (143) des Befestigungselements (120) durch das Berührschutzelement (144) ein Berührschutz gegeben ist, überführbar ist.
2. Modulverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Be festigungselement (120) einen Kopf (124) und einen Schaft (126) auf weist und der geschützte Teil (143) des Befestigungselements (120) den Kopf (124) des Befestigungselements (120) umfasst.
3. Modulverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (124) des Befestigungselements (120) im montierten Zustand des Modulverbinders (106) mit seiner Unterseite (132), welche dem Schaft (126) zugewandt ist, an der dem Kontaktelement (104) des Batterie moduls (100) abgewandten Seite (134) des Kontaktbereichs (116) des Verbindungsleiters (108) des Modulverbinders (106) anliegt.
4. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das Befestigungselement (120) in der Ruhestellung und/oder in der Montagestellung verliersicher an dem Berührschutzele ment (144) gehalten ist.
5. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass das Berührschutzelement (144) ein Blockierelement (152) um fasst, welches eine Überführung des Befestigungselements (120) aus der Ruhestellung in die Montagestellung blockiert.
6. Modulverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Be rührschutzelement (144) ein Rückhalteelement (150) umfasst, welches ein Entfernen des Befestigungselements (120) von dem Berührschutzele ment (144) in der Ruhestellung des Befestigungselements (120) ver hindert.
7. Modulverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Be festigungselement (120) einen Haltebereich (156) umfasst, welcher in der Ruhestellung des Befestigungselements (120) zwischen dem Blockierelement (152) und dem Rückhalteelement (150) gehalten ist.
8. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass das Befestigungselement (120) einen Eingriffsbereich (138) aufweist, mit welchem ein Montagewerkzeug in Eingriff bringbar ist, um das Befestigungselement (120) durch Beaufschlagung mit einer Aktivie rungskraft aus der Ruhestellung heraus zu bewegen.
9. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass das Blockierelement (152) mindestens eine Rippe (158) um fasst.
10. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich net, dass das Berührschutzelement (144) einen Eintrittskanal (166) zur Aufnahme eines Abschnitts des Verbindungsleiters (108) umfasst.
11. Modulverbinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsleiter (108) eine Isolationshülle (114) umfasst und der Eintrittskanal (166) eine Engstelle (170) aufweist.
12. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, dass eine Längsachse (168) des Eintrittskanals (166) schräg zu einer Längsachse (140) des Befestigungselements (120) verläuft, wenn das Befestigungselement (120) in seiner Ruhestellung angeordnet ist.
13. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, dass das Berührschutzelement (144) unverlierbar an dem Verbindungsleiter (108) gehalten ist.
14. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass das Berührschutzelement (144) eine Durchtrittsausneh mung aufweist, durch welche ein Teil eines Montagewerkzeugs sich von einem Außenraum des Berührschutzelements (144) in einen Innenraum des Berührschutzelements (144) erstrecken kann.
15. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass das Berührschutzelement (144) als ein Spritzgießteil aus gebildet ist.
16. Modulverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, dass der Verbindungsleiter (108) einen Flachleiter umfasst.
17. Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden eines Modulverbinders (106) mit einem Kontaktelement (104) eines Batteriemoduls (100), wobei der Modulverbinder (106) einen Verbindungsleiter (108), ein Be rührschutzelement (144) und ein Befestigungselement (120) umfasst und wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Positionieren eines Kontaktbereichs (116) des Verbindungsleiters (108), an welchem das Berührschutzelement (144) angeordnet ist, an dem Kontaktelement (104) des Batteriemoduls (100);
Überführen des in einer Ruhestellung an dem Berührschutzelement (144) gehaltenen Befestigungselements (120) von der Ruhestel lung in eine Montagestellung, in welcher das Befestigungselement (120) in Eingriff mit dem Kontaktelement (104) des Batteriemoduls (100) steht und zumindest für einen geschützten Teil (143) des Befestigungselements (120) ein Berührschutz durch das Berühr schutzelement (144) gegeben ist.
EP21711854.6A 2020-03-17 2021-03-11 Modulverbinder und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden eines modulverbinders mit einem batteriemodul Pending EP4122044A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020107323.2A DE102020107323A1 (de) 2020-03-17 2020-03-17 Modulverbinder und Verfahren zum elektrisch leitenden Verbinden eines Modulverbinders mit einem Batteriemodul
PCT/EP2021/056261 WO2021185676A1 (de) 2020-03-17 2021-03-11 Modulverbinder und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden eines modulverbinders mit einem batteriemodul

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4122044A1 true EP4122044A1 (de) 2023-01-25

Family

ID=74873763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21711854.6A Pending EP4122044A1 (de) 2020-03-17 2021-03-11 Modulverbinder und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden eines modulverbinders mit einem batteriemodul

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12512563B2 (de)
EP (1) EP4122044A1 (de)
DE (1) DE102020107323A1 (de)
WO (1) WO2021185676A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3518216A1 (de) 1985-05-21 1986-11-27 F.X. Mittermaier & Söhne Accumulatorenfabrik und Elektrizitätswerk Isen, 8254 Isen Verbinder fuer die einzelzellen von insbesondere antriebsbatterien
WO2008021964A2 (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Black & Decker Inc. Battery pack and internal component arrangement within the battery pack for cordless power tool system
DE102014017143B4 (de) 2014-11-20 2022-11-17 Audi Ag Energiespeicheranordnung, Kontaktierungselement und Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicheranordnung
DE102016206846B4 (de) 2016-04-22 2022-07-14 Audi Ag Verbindungseinrichtung, Hochvoltbatterie und Kraftfahrzeug
DE102017210425A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Te Connectivity Germany Gmbh Modulverbinder
JP7119762B2 (ja) 2018-08-22 2022-08-17 トヨタ自動車株式会社 接続モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US20230006309A1 (en) 2023-01-05
WO2021185676A1 (de) 2021-09-23
DE102020107323A1 (de) 2021-09-23
US12512563B2 (en) 2025-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009041738B4 (de) Anordnung zum Anschließen von elektrischen Leiterbahnen an Polanschlüsse von zusammengeschalteten Zellen
EP4226466A1 (de) Kontaktverbinder
EP0800233A1 (de) Kontaktfeder, insbesondere für einen elektrischen Steckverbinder
EP2580823A1 (de) Anbausteckverbinder
EP3767750A1 (de) Elektrischer steckverbinder, isolierschutzelement und verfahren zur montage eines elektrischen steckverbinders
EP1656717A1 (de) Flachkabel-steckverbinderanordnung
DE102013005093B3 (de) Verbindersystem zum (De-)Montieren einer Verbindereinrichtung sowie (De-)Montageverfahren
EP3123564B1 (de) Elektronikbox mit einer leiterplatte und einem elektrischen bauteil sowie einer kontaktierungsvorrichtung
EP2700126A2 (de) Hochstromkontaktelement für leiterplatten
WO2023078502A1 (de) Kontaktträgereinrichtung, anschlussvorrichtung, betätiger, steckverbindereinsatz und montageverfahren sowie kabelanschlusssystem
DE102012214096A1 (de) Verbindungsstück und Verfahren zum Befestigen eines Verbindungsstücks an einem Ende eines Kabels
DE102011089854B4 (de) Verteilerbox für ein Fahrzeug
DE102009038092B3 (de) Buchsenkontaktelement
DE102019213450B3 (de) Batteriemodul und elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug
WO2021185676A1 (de) Modulverbinder und verfahren zum elektrisch leitenden verbinden eines modulverbinders mit einem batteriemodul
EP3477791B1 (de) Abgriffsteckverbinder
DE102013007815B4 (de) Schwenkbarer Verbinder und Kontaktierungsverfahren
DE102011088402B4 (de) Ladeeinrichtung mit elektrischem Steckverbinder für Elektrofahrzeug
EP4674006A1 (de) Steckverbindung zur lösbaren kontaktierung von stromschienen
WO2024041902A1 (de) Befestigungselement, befestigungsanordnung und elektrische verbindung
EP2133956B1 (de) Elektrisches Anschlusselement
EP1720222B1 (de) Steckverbinder, insbesondere für Airbag-Zündsysteme
DE10251120A1 (de) Kabelstecker
DE102013005094B4 (de) Verbindersystem mit einer Gehäuseeinrichtung und einer darin berührgeschützt lagerbaren Kontakteinrichtung zum Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen zwei elektrisch leitfähigen Komponenten
CH689661A5 (de) Steckendverschluss.

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220916

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230519