EP4713992A1

EP4713992A1 - MODULVERBINDER ZUM ELEKTRISCHEN ANSCHLIEßEN AN EINEN MODULPOLANSCHLUSS EINES BATTERIEMODULS, MODULPOLANSCHLUSS UND VERBINDUNGSANORDNUNG

Info

Publication number: EP4713992A1
Application number: EP24724516.0A
Authority: EP
Inventors: Bernd Roll
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2023-05-16
Filing date: 2024-05-07
Publication date: 2026-03-25
Also published as: WO2024235753A1; DE102023112886A1; CN121153171A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Modulverbinder (10) zum elektrischen Anschließen an einen Modulpolanschluss (12) eines Batteriemoduls durch Herstellen einer Steckverbindung in einer Verbindungsrichtung (R), wobei der Modulverbinder (10) eine Stromschiene (14) mit einer Schienendurchgangsöffnung (14a) aufweist, eine Kontaktbuchse (16) mit einer Kontaktfläche (36) und einer Buchsenöffnung (16a), die koaxial zur Schienendurchgangsöffnung (14a) ausgerichtet ist, und ein Gehäuse (24) mit einem Isolationskragen (28a). Dabei umfasst der Modulverbinder (10) ein elastisches Federelement (30, 32), welches in Verbindungsrichtung (R) komprimierbar ist, wobei der Modulverbinder (10) von einem ersten Zustand (Z1), in welchem ein elektrisch leitendes Bauteil (18, 20; 16) des Modulverbinders (10) mittels des Federelements (30, 32) in einem Abstand zur Stromschiene (14) und von dieser elektrisch isoliert gehalten ist, in einen zweiten Zustand (Z2) überführbar ist, in dem das Bauteil (18, 20; 16) unter Kompression des Federelements (30, 32) elektrisch kontaktierend an der Stromschiene (14) angeordnet ist.

Description

Modulverbinder zum elektrischen Anschließen an einen Modulpolanschluss eines Batteriemoduls, Modulpolanschluss und Verbindungsanordnung

BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft einen Modulverbinder zum elektrischen Anschließen an einen Modulpolanschluss eines Batteriemoduls durch Herstellen einer Steckverbindung in einer Verbindungsrichtung, wobei der Modulverbinder eine elektrisch leitende Stromschiene mit einer Schienendurchgangsöffnung zur Durchführung eines Befestigungsmittels in Verbindungsrichtung und eine elektrisch leitende Kontaktbuchse aufweist, die eine Stirnseite aufweist, die eine Kontaktfläche zum elektrischen Kontaktieren des Modulpolanschlusses bereitstellt, wobei die Kontaktbuchse eine Buchsenöffnung aufweist, die bezüglich der Verbindungsrichtung unterhalb der Stromschiene und koaxial zur Schienendurchgangsöffnung ausgerichtet angeordnet ist, sodass das Befestigungsmittel in Verbindungsrichtung gleichzeitig durch die Schienendurchgangsöffnung und die Buchsenöffnung durchführbar ist. Außerdem umfasst der Modulverbinder ein elektrisch isolierendes Gehäuse mit einem Isolationskragen, der zumindest einen Teil der Stromschiene und zumindest einen Teil der Kontaktbuchse in einer radialen Richtung umgibt. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Modulpolanschluss und eine Verbindungsanordnung.

Zum Schützen von Personen gegen einen elektrischen Schlag ist an der elektrischen Schnittstelle von Hochvoltbatterien, dem Modulpol, der vorliegend auch als Modulpolanschluss bezeichnet wird, und deren elektrischen Verbindungselementen, den HV-Verbindern, die vorliegend auch als Modulverbinder bezeichnet werden, ein Berührschutz notwendig beziehungsweise vorteilhaft, um zum Beispiel aufwendige Schutzkleidung bei der Montage von Batterien zu vermeiden. Der Berührschutz wird dabei üblicherweise über mehrere Sonderbauteile wie Schutzstifte, Kontakthülsen, elektrisch isolierende Kappen oder Kragen, und so weiter, an den beiden Schnittstellenpartnern realisiert. Dies führt zu sehr aufwendigen Ausgestaltungen der Verbindungsanordnungen und erfordert zudem sehr viel Bauraum.

Beispielsweise beschreibt die DE 20 2018 100 111 U1 einen Modulverbinder mit zwei elektrisch leitendend miteinander verbindbaren Anschlussteilen, an denen jeweils an einer Leiterstelle ein Leiterelement anbringbar ist, und die jeweils ein zueinander kompatibles Befestigungselement aufweisen, wobei jedes Anschlussteil an seiner zum jeweils anderen Anschlussteil gerichteten Verbindungsseite mit einem Berührungsschutz versehen ist, der einen äußeren elektrisch isolierenden Kragen und einen vom Kragen umgebenden, elektrisch isolierenden Schutzstift aufweist, wobei sich in wenigstens einem Anschlussteil zwischen Kragen und Schutzstift eine die beiden Leiterstellen elektrisch verbindende Strombrücke befindet, die von Kragen und Schutzstift überragt ist, wobei die Strombrücke als Kontakthülse ausgestaltet ist.

Eine ähnliche Verbindungsanordnung ist zudem auch in der EP 3 419 119 B1 , der DE 10 2020 212 760 A1 und in der DE 10 2020 208 1 9 A1 beschrieben.

Des Weiteren beschreibt die DE 10 2020 100 919 A1 einen berührgeschützten Drehkontakt mit einer Stromschiene, mit einer Verbindungsschraube, welche einen Gewindeabschnitt und einen Befestigungsabschnitt aufweist, und sich durch eine Stromschienenausnehmung in der Stromschiene von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite der Stromschiene entlang einer Verbindungsachse in einer Verbindungsrichtung erstreckt. Dabei ist in Verbindungsrichtung zwischen der Stromschiene und der Verbindungsschraube ein Isolationselement angeordnet, wodurch die Verbindungsschraube gegenüber der Stromschiene elektrisch isoliert ist. Derartige Isolationselemente sind typischerweise aus Kunststoff. Der Nachteil bei Kunststoffen, insbesondere bei Verwendung von Schraubverbindungen, ist, dass diese im Laufe der Zeit beginnen zu kriechen, wodurch sich die Schraubverbindung lockert. Gerade bei der elektrischen Verbindung von Hochvoltanschlüssen hat dies den großen Nachteil, dass es durch die hierdurch erhöhten Übergangswiderstände zu großen Leitungsverlusten kommt und zu einer zusätzlichen Erwärmung der Stromschiene, die sich nachteilig auf den Betrieb der Batteriemodule auswirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Modulverbinder, einen Modulpolanschluss und eine Verbindungsanordnung bereitzustellen, die eine möglichst einfache und effiziente Ausgestaltung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Modulverbinder, einen Modulpolanschluss und eine Verbindungsanordnung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.

Ein erfindungsgemäßer Modulverbinder zum elektrischen Anschließen an einen Modulpolanschluss eines Batteriemoduls durch Herstellen einer Steckverbindung in einer Verbindungsrichtung weist dabei eine elektrisch leitende Stromschiene mit einer Schienendurchgangsöffnung zur Durchführung eines Befestigungsmittels in Verbindungsrichtung auf, sowie eine elektrisch leitende Kontaktbuchse, die eine Stirnseite aufweist, die eine Kontaktfläche zum elektrischen Kontaktieren des Modulpolanschlusses bereitstellt, wobei die Kontaktbuchse eine Buchsenöffnung aufweist, die bezüglich der Verbindungsrichtung unterhalb der Stromschiene und koaxial zur Schienenöffnung ausgerichtet angeordnet ist, sodass das Befestigungsmittel in Verbindungsrichtung gleichzeitig durch die Schienendurchgangsöffnung und die Buchsenöffnung durchführbar ist.

Zudem umfasst der Modulverbinder ein elektrisch isolierendes Gehäuse mit einem Isolationskragen, der zumindest einen Teil der Stromschiene und zumindest einen Teil der Kontaktbuchse in einer radialen Richtung umgibt. Zudem umfasst der Modulverbinder ein elastisches Federelement, welches in Verbindungsrichtung komprimierbar und/oder dehnbar ist, wobei der Modulverbinder von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand überführbar ist, und wobei im ersten Zustand mindestens ein elektrisch leitendes Bauteil des Modulverbinders mittels des Federelements in einem Abstand zur Stromschiene und von dieser elektrisch isoliert gehalten ist und im zweiten Zustand unter Kompression des Federelements elektrisch kontaktierend an der Stromschiene angeordnet ist.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass es durch die Verwendung beziehungsweise durch das Vorsehen eines Federelements vorteilhafterweise möglich ist, zwei unterschiedliche Zustände eines solchen Modulverbinders zu realisieren, sodass in einem ersten Zustand kein elektrischer Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Bauteil des Modulverbinders und der Stromschiene besteht und im zweiten Zustand dieser elektrische Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Bauteil und der Stromschiene hergestellt ist. Da im ersten Zustand kein elektrischer Kontakt zur Stromschiene hergestellt, besteht in diesem ersten Zustand auch keine Gefahr durch einen elektrischen Schlag beim Berühren des elektrisch leitenden Bauteils. Dies vereinfacht wiederum die Ausbildungsmöglichkeiten des Modulverbinders und/oder des korrespondierenden Modulpolanschlusses. Dies wiederum beruht auf der Erkenntnis, dass dieses elektrisch leitende Bauteil beispielsweise so ausgeführt werden kann, dass es teilweise aus dem Gehäuse heraussteht, zumindest im ersten Zustand des Modulverbinders. Durch das Federelement ist dennoch ein Berührschutz bereitgestellt, ohne dass hierfür aus dem Gehäuse herausstehende Bereiche des elektrisch leitenden Bauteils selbst elektrisch isoliert ausgeführt werden müssen. Auf Schutzkappen oder auf in axialer Richtung besonders lang ausgeführte Isolationskragen kann damit vorteilhafterweise verzichtet werden. Dadurch können Bauteile und/oder Material eingespart werden, sowie auch vor allem Bauraum in axialer Richtung gespart werden. Ein weiterer besonders großer Vorteil der Erfindung besteht zudem noch darin, dass trotz der Möglichkeit, das elektrisch leitende Bauteil im ersten Zustand von der Stromschiene elektrisch zu isolieren, keine Kunststoffisolierung oder ähnliches zwischen diesem Bauteil und der Stromschiene vorgesehen werden muss. Dies hätte nämlich den Nachteil, dass eine solche Kunststoffisolierung dann Teil des Wirkpfads der Kraftübertragung der Befestigung des Modulverbinders am Modulpolanschluss mittels des Befestigungsmittels wäre. Damit würden auf den Kunststoff hohe Kräfte wirken, und die Befestigung würde sich im Laufe der Zeit aufgrund des Kriechverhaltens typischer Kunststoffe lockern. Dies würde wiederum den elektrischen Widerstand der Gesamtanordnung erhöhen und zu einer erhöhten Verlustleistung führen. Die daraus resultierende zusätzliche Verlustwärme könnte zudem in das Batteriemodul eingetragen werden und zu einer verstärkten Alterung der Zellen oder anderen Zelldefekten und Einschränkungen führen. Dies kann nun vorteilhafterweise durch das Vorsehen des Federelements ebenfalls vermieden werden, da nämlich gerade im zweiten Zustand, der durch Kompression des Federelements herstellbar ist, auch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Stromschiene und dem elektrisch leitenden Bauteil des Modulverbinders hergestellt werden kann. Somit kann die Wirkkette der Kraftübertragung der Befestigung des Modulverbinders am Modulpolanschluss ausschließlich über metallische Bauteile realisiert werden und damit kann die Befestigung dauerhaft stabil bereitgestellt werden.

Der Modulverbinder dient zum elektrisch leitenden Verbinden zweiter Modulpole zweier Batteriemodule. Jeder dieser Modulpole kann mit einem korrespondierenden Modulpolanschluss ausgebildet sein. Die beiden Modulpole können dann entsprechend, wenn der Modulverbinder bestimmungsgemäß mit diesen Modulpolanschlüssen gekoppelt ist, über die Stromschiene elektrisch leitend verbunden werden. Über die Stromschiene wird also im bestimmungsgemäßen Betrieb des Modulverbinders Strom von einem Batteriepol zu einem anderen Batteriepol eines anderen Batteriemoduls geführt. Der Modulverbinder kommt dabei zu dem bevorzugt im Hochvoltbereich zum Einsatz. Der Modulverbinder kann entsprechend zum Führen sehr hoher Ströme ausgelegt sein. Weiterhin kann der Modulverbinder zum Beispiel einen ersten Anschlussbereich aufweisen, der einen Teil der elektrisch leitenden Stromschiene mit der Schienendurchgangsöffnung umfasst, sowie auch die elektrisch leitende Kontaktbuchse mit der Buchsenöffnung und den Isolationskragen. Darüber hinaus kann der Modulverbinder noch eine weitere solche Anschlusseinheit, das heißt eine zusätzliche zweite Anschlusseinheit aufweisen, die prinzipiell ganz analog wie zur ersten Anschlusseinheit beschrieben ausgestaltet sein kann. Die erste Anschlusseinheit kann dann zum Beispiel mit einem ersten Modulpolanschluss elektrisch leitend kontaktiert werden und die zweite Anschlusseinheit in korrespondierender Weise mit einem zweiten Modulpolanschluss. Die beiden Anschlusseinheiten sind dann entsprechend durch einen mittleren Teil der Stromschiene sowie einem Teil des Gehäuses, das den mittleren Teil der Stromschiene ummantelt, miteinander verbunden. Das elektrisch isolierende Gehäuse kann aus einem elektrisch isolierenden Material sein, zum Beispiel einem Kunststoff. Dies gilt im Übrigen für alle im Folgenden noch beschriebenen elektrisch isolierenden Bauteile. Die Stromschiene ist aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem metallischen Material, zum Beispiel Kupfer. Die Schienendurchgangsöffnung kann als Loch in der Stromschiene ausgebildet sein. Dieses ist bevorzugt kreisförmig ausgestaltet. Auch die Buchsenöffnung kann als Loch in der Kontaktbuchse ausgebildet sein. Auch die Buchsenöffnung weist vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt senkrecht zur Verbindungsrichtung auf. Die Kontaktbuchse kann als metallisches ringförmiges Bauteil mit zentraler Durchgangsöffnung, die die Buchsenöffnung bereitstellt, ausgebildet sein. Die Kontaktbuchse kann z.B. auch als Kontakthülse bezeichnet werden. Grundsätzlich kann die Kontaktbuchse, vor allem außenumfangsseitig, mit beliebiger Geometrie, z.B. auch eckig, ausgebildet sein.

Die Verbindungsrichtung ist so definiert, dass eine Steckverbindung zwischen dem Modulverbinder und einem korrespondierenden Modulpolanschluss durch Zusammenstecken dieser beiden Bauteile in dieser Verbindungsrichtung möglich ist. Die Verbindungsrichtung kann dabei auch zu einer axialen Richtung korrespondieren beziehungsweise parallel zu einer axialen Richtung verlaufen, die durch eine Mitte der Schienendurchgangsöffnung und der Buchsenöffnung verläuft. Die axiale Richtung erstreckt sich dabei im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Befestigungsmittels, welches durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen durchführbar ist. Eine radiale Richtung ist entsprechend senkrecht zu dieser axialen Richtung und von einer solchen zentralen Achse, die durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen verläuft, wegweisend gerichtet. Die isolationsfreie Stirnseite mit der Kontaktfläche ist bevorzugt flach ausgestaltet beziehungsweise eben ausgestaltet. Die Stirnseite liegt sozusagen in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung. Damit kann ein Flächenkontakt zur korrespondierenden zweiten Kontaktfläche des Modulpolanschlusses hergestellt werden. Durch die Verwendung eines später näher erläuterten Befestigungsmittels kann dieser Kontakt fixiert und vor allem können die korrespondierenden Kontaktflächen mit hoher Anpresskraft aufeinander gepresst werden.

Das elastische Federelement kann zum Beispiel als herkömmliche Feder ausgestaltet sein, zum Beispiel als eine Spiralfeder. Der Modulverbinder kann so ausgestaltet sein, dass sich das Federelement zumindest im zweiten Zustand in einem mechanisch gespannten Zustand, bedingt durch die Kompression des Federelements, befindet, Das Federelement kann dagegen im ersten Zustand des Modulverbinders entspannt sein oder ebenfalls unter mechanischer Spannung stehen, wobei diese dann geringer ist als im zweiten Zustand des Modulverbinders. Um das Federelement zu komprimieren und entsprechend den Modulverbinder vom ersten in den zweiten Zustand zu überführen, ist eine entsprechende Krafteinwirkung auf den Modulverbinder, zum Beispiel auf das mindestens eine Bauteil, in Verbindungsrichtung erforderlich, um die entgegenwirkende Federkraft zu überwinden. Weiterhin ist der Modulverbinder bevorzugt so ausgestaltet, dass der Modulverbinder durch Kompression des Federelements nicht nur vom ersten Zustand in den zweiten Zustand überführbar ist, sondern umgekehrt auch wieder unter Entspannung beziehungsweise elastischer Ausdehnung des Federelements vom zweiten Zustand in den ersten Zustand überführbar ist. Durch den Modulverbinder ist damit eine besonders vorteilhafte und reversible Verbindungsmöglichkeit zum Anschließen an den korrespondierenden Modulpolanschluss gegeben.

Bei einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ragt das Bauteil im ersten Zustand des Modulverbinders in Verbindungsrichtung aus dem Gehäuse heraus. Das elektrisch leitende Bauteil ragt dabei im ersten Zustand des Modulverbinders mit zumindest einem isolationsfreien Bauteilabschnitt des Bauteils aus dem Gehäuse heraus. Mit anderen Worten soll sich an diesem herausragenden Abschnitt des Bauteils keine elektrische Isolierung, zum Beispiel eine Art Kunststoffkappe oder Kunststoffummantelung befinden. Dies ist dadurch, dass das Bauteil im ersten Zustand ohnehin nicht elektrisch mit der Stromschiene verbunden ist, auch nicht erforderlich, denn das Bauteil ist im ersten Zustand spannungsfrei, selbst dann, wenn die Stromschiene selbst nicht spannungsfrei ist, sondern zum Beispiel bereits an einem Modulpolanschluss elektrisch leitend angeschlossen ist, zum Beispiel über die andere Anschlusseinheit des Modulverbinders. Damit kann auf zusätzliche Isolationsmaßnahmen, wie Isolationskappen oder ähnliches, für das Bauteil verzichtet werden. Der Umstand, dass das Bauteil aus dem Gehäuse herausragt, ermöglicht dabei eine einfachere Anschlussmöglichkeit an den Modulpolanschluss und unter Umständen sogar eine deutlich einfachere Ausgestaltung dieses Modulpolanschlusses.

Der Umstand, dass das Bauteil gefahrlos aus dem Gehäuse herausragen kann, ermöglicht es zudem, den oben genannten Isolationskragen des Gehäuses in axialer Richtung kürzer auszugestalten. Dies spart wiederum Bauraum in axialer Richtung und Material und Kosten.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Modulverbinder das Befestigungsmittel auf und das Befestigungsmittel stellt das mindestens eine Bauteil dar. Bei dem Befestigungsmittel kann es sich zum Beispiel um eine Schraube handeln. Über das Befestigungsmittel kann der Modulverbinder am korrespondierenden Modulpolanschluss befestigt werden. Das Befestigungsmittel ist dabei also teilweise durch die Schienendurchgangsöffnung sowie durch die Buchsenöffnung durchgeführt und ragt mit dem unteren Ende in Verbindungsrichtung aus der Kontaktbuchse heraus. Da das Befestigungsmittel im ersten Zustand keinen elektrischen Kontakt zur Stromschiene hat, ist es wie bereits erwähnt nun vorteilhafterweise möglich, dass das Befestigungsmittel auch in Verbindungsrichtung aus dem Gehäuse herausragt. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Einschrauben in den korrespondierenden Modulpolanschluss, ohne dass zum Beispiel an dem Modulpolanschluss zugewandten Ende des Befestigungsmittels eine Kunststoffschutzkappe oder ähnliches vorgesehen sein muss.

Diese Ausgestaltung hat zudem den großen Vorteil, dass der Modulverbinder automatisch durch Einschrauben der durch das Befestigungsmittel bereitgestellten Schraube in den korrespondierenden Modulpolanschluss vom ersten Zustand in den zweiten Zustand überführt werden kann, da sich im Zuge dessen die Schraube in Verbindungsrichtung bewegt, wenn andere Teile des Modulverbinders, zum Beispiel die Kontaktbuchse und/oder das Gehäuse in Position gehalten werden. Das Federelement kann zum Beispiel am Schraubenkopf abgestützt sein und wird so automatisch beim Einschrauben komprimiert.

Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das Befestigungsmittel ein in Verbindungsrichtung langgestrecktes Befestigungsmittel ist, dass einen Kopf und einen sich in Verbindungsrichtung an den Kopf anschließenden Hals umfasst, wobei der Hals durch die Schienendurchgangsöffnung und die Buchsenöffnung hindurchgeführt ist und der Kopf im ersten Zustand des Modulverbinders mittels des Federelements in einem Abstand zur Stromschiene und von der Stromschiene elektrisch isoliert gehalten ist und in dem zweiten Zustand elektrisch leitend mit der Stromschiene verbunden ist. Der Kopf des Befestigungsmittels kann zum Beispiel im zweiten Zustand direkt auf der Stromschiene aufliegen. Optional kann zwischen dem Kopf des Befestigungsmittels und der Stromschiene auch eine Unterlegscheibe, insbesondere eine metallische Unterlegscheibe, angeordnet sein. In diesem Fall liegt im zweiten Zustand des Modulverbinders der Kopf des Befestigungsmittels auf dieser metallischen Unterlegscheibe auf, die wiederum direkt auf der Stromschiene aufliegt. Zwischen dem Kopf des Befestigungsmittels und der Stromschiene befinden sich damit keine Kunststoffelemente, die im Laufe der Zeit eine stabile Verbindung zwischen dem Modulverbinder und dem korrespondierenden Modulpolanschluss beeinträchtigen könnten.

Entsprechend ist es also weiterhin sehr vorteilhaft, wenn der Kopf des Befestigungsmittels direkt auf der Stromschiene aufliegt, oder der Modulverbinder eine metallische Unterlegscheibe umfasst, die zwischen dem Kopf und der Stromschiene angeordnet ist und über welche der Kopf und die Stromschiene im zweiten Zustand elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

Besonders bevorzugt handelt es sich wie bereits erwähnt bei dem Befestigungsmittel um eine Schraube. Diese kann also entsprechend einen Schraubenkopf und einen Schraubenhals, insbesondere mit einem Außengewinde aufweisen. Der korrespondierende Modulpolanschluss kann dann über eine geeignete Mutter mit einem Innengewinde verfügen, in welches die Schraube einschraubbar ist. Denkbar ist es aber auch, dass das Befestigungsmittel einen Hals mit einem Innengewinde aufweist und der Modulpolanschluss über eine entsprechende Schraube verfügt, die in dieses Innengwinde des Halses des Befestigungsmittels des Modulverbinders einschraubbar ist. Die erstgenannte Variante ermöglicht jedoch eine deutlich bauraumsparendere Ausgestaltung der Verbindungsanordnung, vor allem in axialer Richtung.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktbuchse permanent elektrisch kontaktierend an der Stromschiene angeordnet und/oder einstückig mit dieser ausgebildet, insbesondere wobei der Isolationskragen die Kontaktbuchse in Verbindungsrichtung überragt. In diesem Fall ist also die Kontaktbuchse permanent kontaktierend an der Stromschiene angeordnet. Sobald die Stromschiene auf einem bestimmten Batteriepotential liegt, liegt dieses auch an der Kontaktbuchse an. Entsprechend ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn der Isolationskragen so ausgestaltet ist, dass dieser die Kontaktbuchse in Verbindungsrichtung überragt. Durch den Isolationskragen kann in vorteilhafter Weise ein Berührschutz für die Kontaktbuchse bereitgestellt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung stellt die Kontaktbuchse das mindestens eine Bauteil dar, insbesondere wobei im ersten Zustand sowohl die Kontaktbuchse als auch das Befestigungsmittel mittels des Federelements in einem jeweiligen Abstand zur Stromschiene und von dieser elektrisch isoliert gehalten sind und im zweiten Zustand unter Kompression des Federelements elektrisch kontaktierend an der Stromschiene angeordnet sind.

Damit ist es also vorteilhafterweise möglich, auch die Kontaktbuchse im ersten Zustand des Modulverbinders in einer von der Stromschiene elektrisch isolierten Position zu halten, in welcher also keine elektrisch leitende Verbindung zur Stromschiene besteht. Auch eine Berührung der Kontaktbuchse würde also nicht zu einem elektrischen Schlag führen können, wenn sich der Modulverbinder im ersten Zustand befindet. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise wiederum, dass auch die Kontaktbuchse mit einem Teil, insbesondere dem Buchsenteil, der auch die Stirnseite der Kontaktbuchse mit der Kontaktfläche umfasst, in Verbindungsrichtung aus dem Gehäuse herausstehen kann. Dies hat wiederum den großen Vorteil, dass der Modulpolanschluss strukturell deutlich einfacher ausgestaltet werden kann, da die herausragende Kontaktbuchse besonders einfach in Kontakt mit einer korrespondierenden Kontaktfläche des Modulpolanschlusses gebracht werden kann, selbst wenn diese Kontaktfläche des Modulpolanschlusses gegenüber elektrisch isolierenden Gehäusebauteilen zurückversetzt ist. Außerdem ermöglicht auch dies wiederum, das Gehäuse des Modulverbinders, insbesondere den Isolationskragen, in axialer Richtung kürzer auszugestalten, da durch den Isolationskragen im ersten Zustand des Modulverbinders kein Berührschutz für die Kontaktbuchse bereitgestellt werden muss, und insbesondere auch nicht für das Befestigungsmittel. Besonders bevorzugt ist es daher, dass sowohl die Kontaktbuchse als auch das Befestigungsmittel im ersten Zustand des Modulverbinders elektrisch isoliert von der Stromschiene gehalten sind, insbesondere über das Federelement. Besonders vorteilhaft ist es dabei zudem, dass sich diese Ausgestaltung mit nur einem einzigen Federelement umsetzen lässt. Es muss also kein separates Federelement für die Kontaktbuchse und für das Befestigungsmittel vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Schraubenkopf über das Federelement an der Kontaktbuchse abgestützt sein. Bewegt sich der Schraubenkopf in Richtung der Kontaktbuchse, so wird dabei auch das Federelement komprimiert, solange Kontaktbuchse und Schraubenkopf beide an der Stromschiene anliegen, entweder direkt, oder der Schraubenkopf mittelbar über die metallische Unterlegscheibe, wie oben beschrieben.

Entsprechend stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das Federelement ein erstes Federende aufweist, das am Kopf des Befestigungsmittels und/oder an der Unterlegscheibe abgestützt ist, insbesondere wobei das Federelement durch ein Bewegen des Kopfes des Befestigungsmittels in Verbindungsrichtung, während die Kontaktbuchse in ihrer Position verbleibt, komprimierbar ist und der Modulverbinder von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand überführbar ist. Dass die Kontaktbuchse dabei in ihrer Position verbleibt kann dabei insbesondere in Bezug auf ein Koordinatensystem definiert sein, welches fest mit dem korrespondierenden Modulpolanschluss verbunden ist. Um also den Modulverbinder mit dem Modulpolanschluss zu verbinden, kann der Modulverbinder zunächst auf einen korrespondierenden Bereich des Modulpolanschlusses aufgesteckt werden. In diesem Zustand liegt dann die Kontaktfläche der Kontaktbuchse bereits auf einer korrespondierenden zweiten Kontaktfläche des Modulpolanschlusses auf. Diese zweite Kontaktfläche wird später auch als Kontaktbereich des Modulpolanschlusses bezeichnet. In diesem Zustand befindet sich der Modulverbinder also noch im ersten Zustand. Sowohl Kontaktbuchse als auch der Schraubenkopf haben einen gewissen Abstand zur Stromschiene und sind mit dieser entsprechend nicht elektrisch leitend verbunden. Wird nun die Schraube eingeschraubt, so wird der Schraubenkopf in Richtung der Kontaktbuchse bewegt. Diese bewegt sich dabei nicht in Verbindungsrichtung, da sie auf dem entsprechenden Kontaktierungsbereich des Modulpolanschlusses aufliegt. Relativ betrachtet bewegt sich jedoch auch die Kontaktbuchse dabei in Richtung der Stromschiene. Anders ausgedrückt wird durch das Einschrauben der Schraube die Feder komprimiert, wodurch der Schraubenkopf auf der Oberseite der Stromschiene zur Anlage kommt und zusammen mit der Stromschiene in Richtung der Kontaktbuchse bewegt wird, bis die Stromschiene letztendlich auch an der Oberseite der Kontaktbuchse elektrisch leitend anliegt. Je nach Art der Abstützung kann auch zunächst durch das Einschrauben der Schraube und der Kompression der Feder die Stromschiene in Richtung der Kontaktbuchse bewegt werden, wenngleich auch der Schraubenkopf noch nicht an der Stromschiene zur Anlage gekommen ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Modulverbinder eine Isolierhülse aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, wobei die Isolierhülse in der Schienendurchgangsöffnung angeordnet ist, insbesondere an einer die Schienendurchgangsöffnung in radialer Richtung begrenzenden Öffnungswandung, wobei das Befestigungsmittel in einem durch die Schienendurchgangsöffnung durchgeführten Zustand von der Stromschiene mittels der Isolierhülse elektrisch isoliert ist. Durch diese Isolierhülse kann also vorteilhafterweise auch sichergestellt werden, dass es nicht zu einem elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Schraubenhals und der Stromschiene kommt, da der Schraubenhals durch die Schienendurchgangsöffnung der elektrisch leitenden Stromschiene hindurchgeführt ist. Die Isolierhülse befindet sich also zwischen dem Schraubenhals und der Stromschiene.

Dabei ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn das Federelement als eine Spiralfeder ausgebildet ist, die in die Schienendurchgangsöffnung zumindest zum Teil eingeführt oder durchgeführt ist und gegenüber der Stromschiene mittels der Isolierhülse elektrisch isoliert ist. Wenn das Federelement als Spiralfeder ausgebildet ist, kann der Schraubenhals auf einfache Weise durch die Spiralfeder durchgeführt sein. Dadurch wird die Spiralfeder in radialer Richtung stabilisiert. Außerdem ermöglicht dies eine besonders kompakte Bauweise. Die Spiralfeder kann also ebenso wie der Schraubenhals durch die Schienendurchgangsöffnung durchgeführt sein oder zumindest zum Teil in dieser eingeführt sein, je nachdem, wie das dem Schraubenkopf gegenüberliegende Ende der Spiralfeder abgestützt ist. Damit ist durch die oben genannte Isolierhülse gleichzeitig auch die Spiralfeder, die ebenfalls bevorzugt aus einem metallischen Material besteht, von der Stromschiene elektrisch isoliert. Im Allgemeinen ist das Federelement bevorzugt aus einem metallischen Material ausgebildet. Dadurch ist das Federelement dauerhaft besonders stabil und robust.

Die Isolierhülse ist grundsätzlich optional und es kann auch auf andere Weise, falls überhaupt erforderlich, für eine elektrische Isolierung gesorgt werden. Die Isolierhülse ist z.B. vorteilhaft, wenn das Federelement aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Die Isolierhülse ist dagegen nicht notwendig, wenn das Federelement und/oder die Schienendurchgangsöffnung elektrisch isolierend beschichtet sind und/oder das Federelement aus einem nicht elektrisch leitenden Material besteht. Eine Ausführung des Federelements aus einem elektrisch isolierenden Material, z.B. einem Kunststoff, ist also ebenso denkbar. Alternativ kann das Federelement einen metallischen Kern aufweisen, der mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung beschichtet ist, um eine elektrisch isolierende Oberfläche bereitzustellen. Damit ist das Federelement ebenfalls nach außen hin elektrisch isoliert ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Schienendurchgangsöffnung mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung beschichtet sein. Auch dann kann auf die Isolierhülse verzichtet werden.

Für die Isolierhülse gibt es wiederum verschiedene Ausbildungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann diese als vom Gehäuse separates Bauteil gefertigt sein. Insbesondere muss nicht notwendigerweise eine Verbindung zwischen der Isolierhülse und dem übrigen Gehäuse des Modulverbinders bestehen. Die Isolierhülse kann zum Beispiel in Form eines Kunststoffrings in verschiedenen Durchgangsöffnungen angeordnet sein, zum Beispiel eingeclipst sein oder mittels Reibschluss eingepresst sein. Die Höhe der Isolierhülse in axialer Richtung kann dabei zur Dicke der Stromschiene im Bereich der verschiedenen Durchgangsöffnungen korrespondieren oder größer sein, jedoch zumindest nicht geringer. Die Isolierhülse kann aber auch als Teil des Gehäuses ausgebildet sein und zum Beispiel über einen Isolationssteg, zum Beispiel einen Kunststoffsteg oder auch mehreren Kunststoffstegen, mit dem Isolationskragen verbunden sein. Die hat den Vorteil, dass durch einen solchen Steg gleichzeitig auch eine Halterungsmöglichkeit zur Halterung der Kontaktbuchse bereitgestellt ist. Diese kann unterseitig mit entsprechenden Schlitzen ausgeführt sein, in denen diese Stege einführbar sind. Unterseitig bedeutet, dass sich die Schlitze in der Stirnseite der Kontaktbuchse befinden, durch welche die Kontaktfläche zur Kontaktierung des Modulpolanschlusses bereitgestellt ist. Ein Herausfallen der Kontaktbuchse in Verbindungsrichtung nach unten durch die Öffnung im Gehäuse kann durch solche Stege vorteilhafterweise verhindert werden. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Kontaktbuchse materialschlüssig mit der Stromschiene verbunden ist, zumindest in der Ausgestaltungsvariante, in welcher die Position der Kontaktbuchse gegenüber der Stromschiene nicht verlagerbar ausgestaltet sein soll. In diesem Fall ist auch keine Halterungsmöglichkeit für die Kontaktbuchse erforderlich, da diese fest mit der Stromschiene verbunden ist. Die Stromschiene und die Kontaktbuchse können zum Beispiel auch als ein Schmiedebauteil bereitgestellt sein. Insbesondere können die Kontaktbuchse und die Stromschiene aus dem gleichen Material sein, zum Beispiel Kupfer. Dies gilt aber unabhängig davon, ob die Kontaktbuchse materialschlüssig und permanent an der Stromschiene angeordnet ist oder nicht.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Isolierhülse über mindestens einen sich radial nach innen erstreckenden Anlagebereich ausgebildet, an welchem das Federelement in Verbindungsrichtung mit einem zweiten Federende abgestützt ist. Der Anlagebereich, der durch die Isolierhülse bereitgestellt wird, kann also zum Beispiel in Form eines radial nach innen ragenden Anlageflansches oder einer Art Stufe beziehungsweise stufenförmig verjüngender Isolierhülse bereitgestellt sein. Dadurch ist eine vorteilhafte Abstützmöglichkeit für das zweite Federende bereitgestellt. Das Federelement kann somit nicht nach unten, das heißt in Verbindungsrichtung, aus dem Modulverbinder herausfallen. Außerdem bewirkt ein Bewegen des Befestigungsmittels mit dem gegenüber dem Kopf des Befestigungsmittels oder der Unterlegscheibe abgestützten ersten Federende automatisch eine Kompression des Federelements. Diese Ausgestaltung ist vor allen Dingen besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktbuchse nicht gegenüber der Stromschiene beweglich ausgestaltet ist und permanent kontaktierend an der Stromschiene angeordnet ist, das heißt sowohl im ersten als auch im zweiten Zustand des Modulverbinders. In diesem Fall kann eine Anlagemöglichkeit zur Abstützung der Feder nach unten nicht durch die Kontaktbuchse bereitgestellt werden, da dies sonst eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Befestigungsmittel über die Kontaktbuchse zur Stromschiene herstellen würde, auch im ersten Zustand. Ist also die Kontaktbuchse fest an der Stromschiene angeordnet beziehungsweise permanent kontaktierend an dieser angeordnet, so kann durch die Isolierhülse gleichzeitig auch eine elektrische Isolation zwischen dem Befestigungsmittel und der Kontaktbuchse bereitgestellt werden und gleichzeitig kann durch die Isolierhülse eine Abstützmöglichkeit für die Feder bereitgestellt werden.

Gemäß der Ausgestaltungsvariante, gemäß welcher auch die Kontaktbuchse im ersten Zustand des Modulverbinders elektrisch von der Stromschiene isoliert gehalten ist, kann dagegen auch eine Abstützmöglichkeit für das Federelement durch die Kontaktbuchse selbst bereitgestellt werden, da die Kontaktbuchse und das Befestigungsmittel in diesem Fall nicht isolierend voneinander ausgeführt sein müssen, denn beide Elemente sind im ersten Zustand des Modulverbinders spannungsfrei und elektrisch von der Stromschiene isoliert. Daher stellt es eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dar, insbesondere in diesem genannten Beispiel, wenn die Kontaktbuchse einen radial nach innen ragenden Anlageflansch aufweist, an welchem das Federelement in Verbindungsrichtung mit einem zweiten Federende abgestützt ist. Die Isolierhülse kann in diesem Beispiel in axialer Richtung deutlich kürzer ausgebildet sein und sich in ihrer Erstreckung in axialer Richtung im Wesentlichen auf die Dicke der Stromschiene beschränken. Die Isolierhülse muss in diesem Fall nämlich keine Isolation zwischen der Kontaktbuchse und dem Hals des Befestigungsmittels gewährleisten. Entsprechend kann nunmehr vorteilhafterweise auch durch die Kontaktbuchse direkt eine Abstützmöglichkeit für die Feder bereitgestellt werden. Die Feder kann also sozusagen auf einfache Weise zwischen der Kontaktbuchse und dem Schraubenkopf eingespannt sein.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Modulpolanschluss zum elektrischen Anschließen an einen erfindungsgemäßen Modulverbinder oder eine seiner Ausführungsformen.

Darüber hinaus weist der Modulpolanschluss eine Modulpol-Stromschiene und einen durch die Modulpol-Stromschiene bereitgestellten oder mit dieser elektrisch leitend verbundenen Kontaktierungsbereich auf, der in der Verbindungsrichtung mit der Kontaktfläche des Modulverbinders elektrisch kontaktierbar ist. Zudem umfasst die Modulpol-Stromschiene ein Gehäuse, insbesondere ein zweites Gehäuse, das elektrisch isolierend ausgeführt ist, und in welchem die Modulpol-Stromschiene aufgenommen ist, wobei das Gehäuse eine Gehäusewand aufweist, welche einen Aussparungsbereich mit mindestens einer Aussparung zur Freilegung zumindest eines Teils des Kontaktierungsbereichs aufweist, wobei die Gehäusewand einen Aussparungs-Randbereich aufweist, der den Aussparungsbereich in einer radialen Richtung umgibt und wobei die Gehäusewand radial innerhalb des Aussparungsbereichs einen elektrisch isolierenden Isolationsring umfasst, der über mindestens einen Isolationssteg mit dem Aussparungs-Randbereich verbunden ist.

Die Besonderheit der Ausgestaltung des Modulpolanschlusses besteht vor allem darin, dass die Gehäusewand des Gehäuses dieses Modulpolanschlusses einen inneren Isolationsring und einen äußeren Aussparungs-Randbereich umfasst, die über mindestens einen isolationssteg der Gehäusewand verbunden sind. Der isolationssteg durchläuft damit den Aussparungsbereich der Gehäusewand, der den Kontaktierungsbereich des Modulpolanschlusses freilegt. Durch das Vorsehen mindestens eines Isolationsstegs ist es nunmehr möglich, nicht nur eine einzelne ringförmig geschlossene Aussparung im Aussparungsbereich zur Freilegung des Kontaktierungsbereichs vorzusehen, sondern diese Aussparung beispielsweise in mehrere Aussparungssegmente zu untergliedern bzw. zu unterteilen. Die einzelnen Aussparungen können dadurch hinsichtlich ihrer Dimensionierung deutlich verkleinert werden. Dadurch kann beispielsweise wiederum ein Berührschutz bereitgestellt werden. Die einzelnen Aussparungen können zum Beispiel umso kleiner ausgestaltet werden, je mehr Verbindungsstege zwischen dem inneren Isolationsring und dem äußeren Aussparungsbereich vorgesehen sind. Durch solche Isolationsstege ist es also vorteilhafterweise möglich, einen Berührschutz bereitzustellen, und zwar auf deutlich bauraumsparendere Weise als beispielsweise in Form eines in axialer Richtung weit abstehenden um laufenden Isolationskragens oder eines in axialer Richtung weit abstehenden zentralen Isolationsstifts oder ähnliches. Der korrespondierende Modulverbinder kann, um mit diesem Modulpolanschluss kontaktiert zu werden, an der Stirnseite der Kontaktbuchse zum Beispiel einen zum zumindest einen Isolationssteg korrespondierenden Schlitz beziehungsweise eine schlitzförmige Vertiefung aufweisen. Diese Schlitze können zum Beispiel zu den oben bereits beschriebenen Schlitzen korrespondieren, die auch die optionalen Stege, die die Isolierhülse mit dem Isolationskragen des Gehäuses des Modulverbinders verbinden, aufnehmen. Damit sind keine zusätzlichen Schlitze erforderlich, sondern die Schlitze können in axialer Richtung einfach entsprechend tiefer vorgesehen sein, um eine gleichzeitige Aufnahme der Stege als Gehäusebestandteile des Modulverbinders und der Isolationsstege als Gehäusebestandteile des Modulpolanschlusses aufzunehmen. Sind dann solche Modulverbinder und ein korrespondierender Modulanschluss miteinander elektrisch leitend verbunden, so befindet sich entsprechend mindestens ein elektrisch isolierender Isolationssteg in einem solchen Schlitz des Modulverbinders beziehungsweise der Kontaktbuchse. Eine Verdrehung zwischen Modulverbinder und Modulpolanschluss ist dann entsprechend ebenfalls nicht mehr möglich beziehungsweise bis zu einem gewissen Drehmoment nicht möglich, da der Isolationssteg diesem Drehmoment entgegenwirkt. Dadurch kann auch die Schraubverbindung wiederum mit deutlich höherem Drehmoment und damit stabiler ausgeführt werden. Hierdurch lässt sich eine stärkere Anpresskraft zwischen den Kontaktflächen bereitstellen.

Unter einem Isolationssteg soll im Allgemeinen ein längliches Bauteil aus einem elektrisch isolierenden Material verstanden werden. Der Aussparungs- Randbereich, der den Aussparungsbereich umgibt, schließt sich insbesondere direkt an den Aussparungsbereich in radialer Richtung an. Der Aussparungs-Randbereich begrenzt sozusagen den Aussparungsbereich in radialer Richtung. Der Aussparungsbereich stellt den Bereich der Gehäusewand dar, in dem die mindestens eine oder auch mehrere Aussparungen angeordnet sind, insbesondere in radialer Richtung, um den Isolationsring herum. Der Aussparungsbereich kann durch die Gesamtheit der Aussparung definiert sein. Die Aussparungen können durch die Isolationsstege separiert sein. Damit muss also auch der Aussparungsbereich kein zusammenhängender Bereich sein. Der Aussparungsbereich kann auch so definiert sein, dass er neben den Aussparungen auch den mindestens einen oder die mehreren Isolationsstege umfasst. In diesem Fall ist der Aussparungsbereich ein zusammenhängender Bereich, der von dem mindestens einen Isolationssteg durchlaufen wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Modulpolanschluss eine zweite, insbesondere ringförmige Kontaktbuchse mit einer zweiten Buchsenöffnung, wobei die Kontaktbuchse, insbesondere die Kontaktbuchse des Modulpolanschlusses, die im Folgenden auch als zweite Kontaktbuchse bezeichnet wird, den Kontaktierungsbereich bereitstellt. Weiterhin weist die Modulpol-Stromschiene eine zweite Schienendurchgangsöffnung auf, wobei die zweite Kontaktbuchse kontaktierend an der Modulpol-Stromschiene angeordnet ist, sodass die zweite Kontaktbuchse koaxial zur zweiten Schienendurchgangsöffnung eingeordnet ist. Durch eine solche Kontaktbuchse, nämlich die zweite Kontaktbuchse kann der Kontaktierungsbereich erhöht werden. In radialer Richtung ist die Kontaktbuchse von einem entsprechenden zweiten Isolationskragen des zweiten Gehäuses des Modulpolanschlusses umgeben, wobei jedoch ein Abstand zwischen diesem zweiten Isolationskragen und der zweiten Kontaktbuchse vorhanden ist. In diesen Abstand kann der erste Isolationskragen des Gehäuses des Modulverbinders eingesteckt werden. Diese Ausgestaltung ist also besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktbuchse des Modulverbinders gegenüber dem Isolationskragen des Modulverbinders in der Verbindungsrichtung zurückversetzt ist. Dies ist wiederum vorzugsweise der Fall, wenn die Kontaktbuchse permanent kontaktierend an der Stromschiene des Modulverbinders angeordnet ist und nicht beweglich gegenüber dieser mittels des Federelements gelagert ist.

Eine einfachere Ausgestaltung des Modulpolanschlusses ist dagegen möglich, wenn auch die Kontaktbuchse des Modulverbinders über das Federelement gegenüber der Stromschiene verlagerbar ist, denn dann kann die Kontaktbuchse in Verbindungsrichtung aus dem Gehäuse, insbesondere dem Isolationskragen, herausragen. Dann muss nämlich der Modulpolanschluss nicht mit einer solchen zusätzlichen zweiten Kontaktbuchse zur Erhöhung des Kontaktierungsbereichs des Modulpolanschlusses bereitgestellt werden. In diesem Fall kann der Kontaktierungsbereich auch durch einen Bereich der Modulpol-Stromschiene selbst bereitgestellt sein. Mit anderen Worten ist dann der Kontaktierungsbereich gegenüber den sich in radialer Richtung direkt anschließenden, weiteren Bereichen der Modulpol-Stromschienenoberfläche nicht erhaben. In diesem Fall kann die Gehäusewand des Modulpolanschlusses im Wesentlichen flach bzw. eben ausgebildet sein. Diese kann im Bereich des Isolationsrings, des Aussparungs-Randbereichs und des mindestens einen Isolationsstegs zwar eine leichte Erhöhung aufweisen, allerdings müssen der Isolationsring, der Isolationssteg sowie auch der Aussparungs-Randbereich nicht deutlich gegenüber einer Grundebene der Gehäusewand erhöht sein, um den Berührschutz bereitzustellen. Der Isolationsring, der mindestens eine Isolationssteg und der Aussparungs-Randbereich können also gegenüber der Grundebene der Gehäusewand erhöht sein, wobei diese Erhöhung zum Beispiel in der Größenordnung liegt, wie die Dicke der Gehäusewand in einem nicht erhöhten Bereich. Mit anderen Worten kann die Gehäusewand im Bereich des Isolationsrings, des Isolationsstegs und des Aussparungs-Randbereichs in etwa doppelt so dick ausgeführt sein wie in dem sich radial außerhalb des Aussparungs-Randbereichs anschließenden Bereichen der Gehäusewand. Die Erhöhung ist damit insgesamt besonders gering. Der Berührschutz kann vielmehr dadurch bereitgestellt werden, dass die Öffnung in der Gehäusewand, die durchdrungen werden muss, um in Kontakt mit dem Kontaktierungsbereich gelangen zu können, durch das Vorsehen des mindestens einen Isolationsstegs verkleinert wird. Der Isolationsring der Gehäusewand umgibt eine kreisförmige Öffnung, insbesondere eine zentrale kreisförmige Öffnung. In diesem ist ein Befestigungsmittel, zum Beispiel eine Schraube, einführbar, nämlich das Befestigungsmittel des korrespondierenden Modulverbinders. Hierdurch kann der Modulpolanschluss an dem korrespondierenden Modulverbinder fixiert werden, insbesondere angeschraubt werden. Innerhalb des Isolationsrings muss in beiden Fällen kein zusätzlicher Isolationsstift, der in axialer Richtung weiter über die Grundebene der Gehäusewand erhöht ist, vorgesehen sein. Auch dies spart wiederum deutlich Bauraum in axialer Richtung.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Verbindungsanordnung für ein Batteriemodul, wobei die Verbindungsanordnung einen erfindungsgemäßen Modulverbinder oder eine seiner Ausführungsformen aufweist, sowie einen erfindungsgemäßen Modulpolanschluss oder eine seiner Ausführungsformen.

Die oben beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung und ihre Ausführungsformen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine Hochvoltbatterie, die eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung oder eine ihrer Ausführungsformen aufweist. Die Batterie kann zudem eines oder mehrere Batteriemodule aufweisen. Die Batteriemodule können wiederum eine oder mehrere Batteriezellen umfassen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterie oder eine ihrer Ausführungsformen.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Modulpolanschlusses und der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Modulverbinders beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Modulpolanschlusses und der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung hier nicht noch einmal beschrieben.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung und eine Explosionsdarstellung eines Modulverbinders gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 eine schematische und perspektivische Darstellung des Modulverbinders aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Modulpolanschlusses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung des Modulpolanschlusses aus Fig. 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Verbindungsanordnung mit einem Modulpolanschluss und einem Modulverbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsanordnung aus Fig. 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Querschnittsdarstellung und eine schematische Explosionsdarstellung eines Modulverbinders gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 8 eine schematische und perspektivische Darstellung eines korrespondierenden Modulpolanschlusses gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 eine schematische Querschnittsdarstellung des Modulpolanschlusses aus Fig. 8 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 10 eine schematische Querschnittdarstellung einer Verbindungsanordnung mit dem Modulverbinder aus Fig. 7 und dem Modulpolanschluss aus Fig. 8 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Modulverbinders 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Modulverbinder 10 ist dabei einerseits auf der rechten Seite in Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung dargestellt und auf der linken Seite in Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung. Der Modulverbinder 10 ist dabei zum Herstellen einer elektrisch leitenden Steckverbindung mit einem Modulpolanschluss 12 (vgl. Fig. 3 und Fig. 4) in einer Verbindungsrichtung R, die parallel zu einer Achse A des Modulverbinders 10 ausgerichtet ist, ausgelegt. Die Verbindungsrichtung R kann entsprechend auch als axiale Richtung bezeichnet werden. Senkrecht zu dieser Achse A ist eine radiale Richtung definiert.

Der Modulverbinder 10 umfasst dabei eine elektrisch leitende Stromschiene 14. Diese weist wiederum eine Schienendurchgangsöffnung 14a auf. Außerdem weist der Modulverbinder 10 eine elektrisch leitende Kontaktbuchse 16 auf. Auch diese weist eine Buchsenöffnung 16a in Form einer Durchgangsöffnung 16a in Verbindungsrichtung R auf. Die Kontaktbuchse 16 weist eine Stirnseite 16e auf, die eine Kontaktfläche 36 zum elektrischen Kontaktieren des korrespondierenden Modulpolanschlusses 12 bereitstellt. Zudem ist die Kontaktbuchse 16 in Verbindungsrichtung R unterhalb der Stromschiene 14 angeordnet, und zwar so, dass die Schienendurchgangsöffnung 1 a und die Buchsenöffnung 16a koaxial zueinander ausgerichtet sind beziehungsweise fluchten. Somit kann ein Befestigungsmittel 18, in diesem Beispiel eine Schraube 20 mit ihrem Schraubenhals 20a gleichzeitig durch beide Öffnungen 14a, 16a durchgeführt werden. Neben einem Schraubenhals 20a umfasst die Schraube 20 noch einen Kopf 20b. Dieser ist in radialer Richtung gegenüber dem Schraubenhals 20a verbreitert. Optional kann noch eine Unterlegscheibe, insbesondere eine metallische Unterlegscheibe 22 (vgl.

Fig. 7) vorgesehen sein. In diesem Beispiel ist der Schraubenkopf 20b mit integriertem Auflageflansch 20c ausgestaltet, der die Funktion einer separaten Unterlegscheibe 22 übernimmt. Diese bzw. der Auflageflansch 20c dient der gleichmäßigeren Druckverteilung des Anpressdrucks des Schraubenkopfes 20b auf die Stromschiene 14, insbesondere in einem am Modulpolanschluss 12 montierten zweiten Zustand Z2 (vgl. Fig. 6). Weiterhin umfasst der Modulverbinder 10 ein Gehäuse 24, welches in diesem Beispiel ein Gehäuseoberteil 26 und ein Gehäuseunterteil 28 umfasst. Diese können beispielsweise zum Gehäuse 24 zusammengeclipst werden. Das Gehäuseunterteil 28 kann sich nochmal in einzelne Bereiche gliedern, und zum Beispiel einen Isolationskragen 28a umfassen, der in radialer Richtung zumindest einen Teil der Kontaktbuchse 16 und der Stromschiene 14 umgibt. Außerdem kann die später beschriebene Isolierhülse 34, als Bestandteil des Gehäuses 24, insbesondere des Gehäuseunterteils 28 ausgebildet sein. Die übrigen Teile des Gehäuses 24 dienen hauptsächlich zur elektrisch isolierenden Umhüllung der Stromschiene 14. Das Gehäuseoberteil 26 kann zudem im Bereich des Schraubenkopfes 20b eine Durchgangsöffnung 26a aufweisen, um den Zugang für ein Schraubwerkzeug zu ermöglichen.

Der Modulverbinder 10 in diesem Beispiel weist nun vorteilhafterweise ein Federelement 30 in Form einer Spiralfeder 32 auf. Diese umgibt in radialer Richtung den Schraubenhals 20a. Außerdem befindet sich diese Feder 32 zwischen der Kontaktbuchse 16 und dem Schraubenkopf 20b. Die Feder 32 ist zudem durch die Schienendurchgangsöffnung 1 a durchgeführt. Optional kann sie auch ein Stück weit in die Buchsenöffnung 16a eingeführt oder durch diese durchgeführt sein, was jedoch nicht notwendigerweise der Fall sein muss.

Weiterhin umfasst der Modulverbinder 10 die bereits erwähnte Isolierhülse 34. Diese ist in der Schienendurchgangsöffnung 14a angeordnet und isoliert die Schiene 14, und in diesem Beispiel auch die Kontaktbuchse 16, die in diesem Beispiel permanent die Stromschiene 14 kontaktierend an dieser gehalten bzw. angeordnet und/oder fixiert ist, von der Schraube 20 und der Feder 32. Die Hülse 34 kann in die Durchgangsöffnung 14a der Stromschiene 14 zum Beispiel eingeclipst sein. Die Hülse 34 kann in der Öffnung 14a reibschlüssig und/oder formschlüssig gehalten sein. Die Hülse 34 kann aber auch wie in diesem Beispiel über elektrisch isolierende Gehäusestege 28d mit dem Isolationskragen 28a verbunden und somit gehalten sein. Die Kontaktbuchse 16 kann korrespondierende Schlitze 56 aufweisen, in die die Gehäusestege 28d und insbesondere auch die später näher beschriebenen Isolationsstege 48 des korrespondierenden Modulpolanschlusses 12 (vgl. Fig. 3 und Fig. 4) aufgenommen werden können, insbesondere zum Zusammenbau des Modulverbinders 10 einerseits und zur Montage des Modulverbinders 10 am Modulpolanschluss 12 andererseits. Zur Aufnahme dieser Isolationsstege 48 weist auch der Isolationskragen 28a entsprechende Schlitze 28c (vgl. Fig. 2) auf.

In diesem Beispiel stützt sich die Feder 32 mit einem Ende 32b am Schraubenkopf 20b ab. Ist eine zusätzliche optionale Unterlegscheibe 22 vorgesehen, so kann sich die Feder 32 auch an dieser abstützen anstatt direkt am Schraubenkopf 20b. Das andere Ende 32a der Feder 32 ist dagegen an einem Anlagebereich 34a abgestützt, der durch die Isolierhülse 34 bereitgestellt ist, insbesondere an einem sich radial nach innen erstreckenden Anlagebereich 34a. Die Isolierhülse 34 ist sozusagen in Verbindungsrichtung R mit einer Stufe ausgebildet. Hierdurch verjüngt sich der Innendurchmesser der Hülse 34 in Verbindungsrichtung R. Die Feder 32 ist damit zwischen dem Schraubenkopf 20b und der Isolierhülse 34 eingespannt, in dem hier dargestellten ersten Zustand Z1 des Modulverbinders 10 kann sich die Feder 32 auch in einem zumindest nahezu entspannten Zustand befinden. Eine gewisse Vorspannung kann durch das Gewicht der Schraube 20, welches auf die Feder 32 wirkt, bereitgestellt sein.

Durch das Vorsehen dieser Feder 32 ist es in vorteilhafter Weise möglich, in diesem Beispiel die Schraube 20 im ersten Zustand Z1 des Modulverbinders 10 elektrisch von der Stromschiene 14 isoliert zu halten. Die Feder 32 hält somit die Schraube 20, insbesondere deren Schraubenkopf 20b in einem gewissen Abstand zur Stromschiene 1 , sodass kein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Schraube 20 und der Stromschiene 14 besteht. Durch die Isolierhülse 34 ist zudem ebenfalls eine elektrische Isolierung zwischen der Feder 32 und dem Schraubenhals 20a einerseits sowie der Stromschiene 14 und in diesem Fall auch der Kontaktbuchse 16 andererseits sicher gestellt. In diesem hier dargestellten ersten Zustand Z1 kann also beispielsweise die Schraube, zum Beispiel der Schraubenhals 20a, der an dem dem Schraubenkopf 20b gegenüberliegenden Ende aus der um laufenden Isolationskragen 28a in Verbindungsrichtung R herausragt, gefahrlos berührt werden, da selbst wenn sich die Stromschiene 14 unter Spannung befindet, kein elektrisch leitender Kontakt zu Schraube 20 besteht.

Ein weiterer großer Vorteil dieser Ausgestaltung ist zudem, dass das dem Schraubenkopf 20b gegenüberliegende Ende der Schraube 20 nicht mit einer elektrischen Isolierung ausgestattet werden muss, wie beispielsweise einer Isolierkappe oder einer elektrisch isolierenden Ummantelung, zum Beispiel aus einem Kunststoff, oder ähnliches. Die Schraube 20 kann als ganzes isolationsfrei ausgestaltet sein, das heißt auch ihr kompletter Schraubenhals 20a und insbesondere das aus dem Gehäuse 24 herausragende Ende der Schraube 20. Gleiches gilt auch, wenn ein anderes längliches Befestigungsmittel 18 anstelle einer Schraube 20 mit einem korrespondierenden Kopf und einem sich in Verbindungsrichtung R daran anschließenden Hals gewählt wird. Die Kontaktbuchse 16 ist dagegen in diesem Beispiel permanent mit der Stromschiene 14 verbunden. Entsprechend ist es in dieser Ausführungsform bevorzugt, dass die Kontaktbuchse 16 in Verbindungsrichtung R vom umlaufenden Isolationskragen 28a des Gehäuses 24 überragt ist. Hierdurch kann ein Berührschutz für die Kontaktbuchse 16 bereitgestellt werden. Diese ragt in Verbindungsrichtung R also nicht aus dem Gehäuse 24 hinaus.

Fig. 2 zeigt nochmal eine schematische und perspektivische Darstellung des Modulverbinders 10 aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Modulpolanschlusses 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 4 zeigt den Modulpolanschluss 12 aus Fig. 3 in einer schematischen Querschnittsdarstellung. Dieser Modulpolanschluss 12 ist dazu ausgelegt, elektrisch mit einem Modulverbinder 10 gemäß Fig. 1 und Fig. 2, wie zuvor beschrieben, kontaktiert zu werden, insbesondere über eine Steckverbindung in Steckrichtung R.

Der Modulpolanschluss 12 weist ebenfalls eine Stromschiene 37, nämlich eine Modulpol-Stromschiene 37 auf. Außerdem umfasst der Modulpolanschluss 12 ein Gehäuse 38, welches die Stromschiene 37 einhaust. Die Stromschiene 37 weist zudem einen Kontaktierungsbereich 37a auf, der mit der Kontaktfläche 36 des Modulverbinders 10 elektrisch kontaktierbar ist und kontaktiert ist, wenn der Modulpolanschluss 12 bestimmungsgemäß mit dem Modulverbinder 10 verbunden ist. Das Gehäuse 38 weist nun vorteilhafterweise eine Gehäusewand 40 mit einem Aussparungsbereich 40a auf, welcher mindestens eine Aussparung 42 zur Freilegung zumindest eines Teils des Kontaktierungsbereichs 37a der aufweist. Außerdem umfasst die Gehäusewand 40 einen Aussparungs- Randbereich 44 in Form eines ringförmigen, abstehenden Kragens, der den Aussparungsbereich 40a in radialer Richtung bezogen auf eine zentrale Achse A‘ umschließt. Außerdem umfasst die Gehäusewand 40 radial innerhalb des Aussparungsbereichs 40a einen elektrisch isolierenden Isolationsring 46, der über mindestens einen Isolationssteg 48, im vorliegenden Beispiel zwei Isolationsstege 48, mit dem Aussparungs- Randbereich 44 verbunden ist.

Der Aussparungs-Randbereich 44, der Isolationsring 46 und die Isolationsstege 48 können gegenüber der umgebenden Gehäusewand 40 etwas erhöht ausgeführt sein. Der Berührschutz wird vorliegend hauptsächlich durch die Isolationsstege 48 und durch die Breite des Aussparungsbereichs 44 ermöglicht. Dadurch werden die freigelegten Bereiche 37a in kleinere Teilbereiche segmentiert. Grundsätzlich können noch weitere Stege 48 zwischen dem umgebenden Randbereich 44 und dem Isolationsring 46 vorgesehen werden, und es können insgesamt zum Beispiel auch drei oder vier oder mehr Stege 48 vorgesehen werden. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Weise ein Berührschutz bereitstellen. Auch eine Kontaktierung zum Modulverbinder 10 lässt sich dadurch besonders einfach bereitstellen, und es kann auf eine komplexe Geometrie des Modulpolanschlusses 12 verzichtet werden.

Wie vor allem in Fig. 4 gut zu erkennen ist, umfasst der Modulpolanschluss 12 zusätzlich eine zweite Kontaktbuchse 37b die den Kontaktbereich 37a bereitstellt, und die an der Stromschiene 37 angeordnet ist. Diese zweite Kontaktbuchse 37b ist aus metallischem Material und zum Beispiel ringförmig ausgebildet. Diese zusätzliche Kontaktbuchse 37b kann als separates Bauteil gefertigt und an die Stromschiene 37 gefügt sein, oder auch als ein gemeinsames Bauteil zusammen mit der Stromschiene 37 geschmiedet sein. Die Kontaktbuchse 37b ist ebenso wie die Stromschiene 37 bevorzugt aus Kupfer, um eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit bereitzustellen. Im Allgemeinen können die Stromschiene 37 und die Mutter 52 aus unterschiedlichen Materialen gefertigt sein. Dadurch kann die Stromschiene 37 sehr gut leitfähig ausgeführt sein, während durch die Mutter 52 die nötige Stabilität und Haltekraft für die Schraube 20 bereitgestellt werden kann.

Die Stromschiene 37 weist zudem eine Durchgangsöffnung 54 auf. In diesem Bereich ist unterhalb von der Stromschiene 37, das heißt auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Kontaktbuchse 37b eine Mutter 52 vorgesehen, in welche die Schraube 20 des Modulverbinders 10 einschraubbar ist. Die Mutter 52 kann als Einpressmutter ausgebildet sein, die in die Durchgangsöffnung 54 der Schiene 37 eingepresst ist oder sie kann auch an die Schiene 37 im Bereich der Öffnung 54 eingeschweißt sein oder auf andere Weise gefügt sein. Die Mutter 52 kann zum Beispiel aus Stahl sein. Bei der Mutter 52 kann es sich in anderen Ausführungsbeispielen auch um ein anderes Kopplungselement zum Koppeln mit einem entsprechenden Befestigungsmittel 18 des Modulverbinders 10 handeln. Die Mutter 52 ist in diesem Beispiel mit einem Innengewinde ausgestaltet, welches vorliegend jedoch nicht explizit dargestellt ist. Die Kontaktbuchse 37b ist so an der Stromschiene 37 angeordnet, dass die durch die Kontaktbuchse 37b bereitgestellte Durchgangsöffnung 37c koaxial zur Öffnung 54 in der Stromschiene 37 und der zentralen Öffnung der Mutter 52 angeordnet ist. Auch der innere Isolationsring 46 und optional der Aussparungs-Randbereich 44 können ebenfalls koaxial zur Öffnung 54 ausgerichtet angeordnet sein. Außerdem weist der Außenumfang der Kontaktbuchse 37b einen Abstand zur Innenwandung des Aussparungs- Randbereichs 44 auf. Es entsteht also eine Lücke zwischen dem Aussparungs-Randbereich 44 und der zweiten Kontaktbuchse 37b in radialer Richtung. In diesem kann der Isolationskragen 28a des Gehäuses 24 des Modulverbinders 10 eingesteckt werden, wie dieser zu Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben wurde. Geleichzeitig kann der Kontakt zwischen den entsprechenden Kontaktflächen 36, 37a hergestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung einer Verbindungsanordnung 50 mit einem Modulverbinder 10 gemäß Fig. 1 und Fig. 2, sowie mit einem korrespondierenden Modulpolanschluss 12, zum Beispiel gemäß Fig. 3 und Fig. 4, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Verbindungsanordnung 50 aus Fig. 5. Der Modulverbinder 10 und der Modulpolanschluss 12 können also wie zuvor beschrieben ausgebildet sein. Der Modulverbinder 10 befindet sich hierbei nun in seinem zweiten Zustand Z2, in welchem nunmehr die Feder 32 komprimiert ist oder zumindest weiter komprimiert ist als im ersten Zustand Z1 , der in Fig. 1 dargestellt ist. In diesem zweiten Zustand Z2 besteht nun ein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Schraube 20, insbesondere dem Schraubenkopf 20b und der Stromschiene. Zwischen Schraubenkopf 20b und Stromschiene 14 kann sich wiederum eine optionale Unterlegscheibe 22 befinden. Der Übergang vom ersten Zustand Z1 in den zweiten Zustand Z2 wird auf einfache Weise dadurch erreicht, indem der Modulverbinder 10 bestimmungsgemäß auf den Modulpolanschluss 12 in Verbindungsrichtung R aufgesteckt wird und anschließend die Schraube 20 in die korrespondierende Mutter 52 des Modulpolanschlusses 12 eingeschraubt wird.

Wird also die Schraube 20 in die Mutter 52 eingeschraubt, so bewegt sich entsprechend der Schraubenkopf 20b in Richtung nach unten, das heißt in Verbindungsrichtung R, während zum Beispiel die Kontaktbuchse 16, die auf dem Modulpolanschluss 12 aufliegt, in Position gehalten wird. Dadurch verringert sich der Abstand zwischen dem Schraubenkopf 20b und der Kontaktbuchse 16, sowie auch zur Isolierhülse 34. Dadurch wird die Feder 32 komprimiert. Folglich kommt es zum Kontaktschluss zwischen der Schraube 20, der Stromschiene 14 und der Kontaktbuchse 16.

Wie bereits erwähnt, kann die Kontaktbuchse 16 an ihrer Stirnseite 16e mit Schlitzen 56 (vgl. Fig. 1 ) ausgeführt sein. In diese können dann zusätzlich zu den Gehäusestegen 28d auch die entsprechenden Isolationsstege 48 des Modulpolanschlusses 12 aufgenommen werden.

Der Berührschutz am Modulpolanschluss 12 kann also durch die Geometrie des isolierenden Gehäuses 38 realisiert werden. Auch der Berührschutz des Modulverbinders 10 kann wie beschrieben sehr vorteilhaft ausgeführt werden. Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Verbindungsanordnung 50 vor allem in axialer Richtung R bereitstellen.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Modulverbinders 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Modulverbinder 10 ist dabei einerseits auf der rechten Seite in Fig. 1 in einer Querschnittsdarstellung dargestellt und auf der linken Seite in Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung. Der Modulverbinder 10 kann dabei wie zuvor beschreiben ausgebildet sein, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede.

Die Kontaktbuchse 16 ist in diesem Beispiel nicht permanent an der Stromschiene 14 angeordnet, sondern ist analog wie oben zur Schraube 20 beschrieben mittels der Feder 32 verlagerbar. Die Kontaktbuchse 16 weist zudem in diesem Beispiel einen Anlageflansch 16b auf, der in der Buchsenöffnung 16a radial nach innen ragt, und auf dem die Feder 32 mit einem Federende 32a nach unten abgestützt ist, so dass die Feder 32 nicht nach unten, das heißt in Verbindungsrichtung R durch die Kontaktbuchse 16 hindurchfallen kann. Der Kontakt zwischen Feder 32 und Kontaktbuchse 16 ist in diesem Beispiel möglich, weil die Kontaktbuchse 16 im ersten Zustand Z1 des Modulverbinders 10 keinen elektrischen Kontakt zur Stromschiene 1 hat. Das gegenüberliegende zweite Ende 32b der Feder 32 ist in diesem Beispiel von der hier zusätzlich vorgesehenen Unterlegscheibe 22, die zwischen Schraubenkopf 20b und Stromschiene 14 angeordnet ist, abgestützt. Dadurch wird die Unterlegscheibe 22 am Schraubenkopf 20b gehalten und kontaktiert die Stromschiene 14 im ersten Zustand Z1 nicht. Ist die die Unterlegscheibe 22 nicht vorhanden, so kann die Feder 32 analog am Schraubenkopf 20b abgestützt sein.

Außerdem umfasst der Isolationskragen 28a in diesem Beispiel ebenfalls einen Halterungsflansch 28b, der ein Stück weit radial nach innen ragt, und die Kontaktbuchse 16 weist einen Auflageflansch 16c auf, der auf dem Halterungsflansch 28b des Gehäuses 24 aufliegt. Dadurch kann die Kontaktbuchse 16 im Gehäuse 24, insbesondere am Isolationskragen 28a gehalten werden und ein herausfallen nach unten, d.h. in Verbindungsrichtung R verhindert werden.

Durch das Vorsehen dieser Feder 32 ist es nun vorteilhafterweise möglich, dass die Kontaktbuchse 16, sowie zusätzlich in diesem Beispiel auch die Schraube 20 in einem ersten Zustand Z1 des Modulverbinders 10, der in Fig. 7 dargestellt ist, elektrisch von der Stromschiene 14 isoliert sind. Die Feder 32 hält dabei die Kontaktbuchse 16 einerseits in einem gewissen Abstand zur Stromschiene 1 , so dass kein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Kontaktbuchse 16 und der Stromschiene 14 besteht. Korrespondierend hält die Feder 32 auch die Schraube 20, insbesondere den Schraubenkopf 20b in einem gewissen Abstand zur Stromschiene 14, so dass auch kein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Schraube 20 und der Stromschiene 14 besteht.

Weiterhin umfasst der Modulverbinder 10 hier ebenfalls eine Isolierhülse 34. Diese ist in der Schienendurchgangsöffnung 14a angeordnet und isoliert die Schiene 14 von der Schraube 20 und der Feder 32. Die Hülse 34 ist in diesem Beispiel in die Durchgangsöffnung 14a der Stromschiene 14 eingeclipst und ist nicht über Stege am Isolationskragen 28a oder anderen Teilen des Gehäuses 24 gehalten. Die Hülse 34 ist als separates Teil bereitgestellt, wie in der Explosionsdarstellung zu sehen. Außerdem muss die Hülse 34 die Kontaktbuchse 16 nicht von der Schraube 20 isolieren, weil nun auch die Kontaktbuchse 16 im ersten Zustand Z1 von der Stromschiene 14 isoliert ist. Dadurch kann die Isolierhülse 34 in axialer Richtung R kürzer sein als in den vorhergehenden Beispielen und muss sich nicht in die Buchsenöffnung 16a hineinerstrecken.

Durch die Isolierhülse 34 ist also ebenfalls eine elektrische Isolierung zwischen der Feder 32 und dem Schraubenhals 20a einerseits sowie der Stromschiene 14 andererseits sichergestellt. Alternativ oder auch zusätzlich könnte auch eine elektrisch Isolierende Beschichtung z.B. der Schienendurchgangsöffnung 14a und/oder der Feder 32 vorgesehen sein oder die Feder 32 aus elektrisch isolierendem Material sein. In diesem hier dargestellten ersten Zustand Z1 kann also sowohl die Schraube 20 als auch die Kontaktbuchse 16 gefahrlos berührt werden, da selbst wenn sich die Stromschiene 14 unter Spannung befindet, kein elektrisch leitender Kontakt zur Schraube 20 und zur Kontaktbuchse 16 besteht. Die Kontaktbuchse 16 weist einen isolationsfreien Buchsenteil 16d auf, der die Stirnseite 16e der Kontaktbuchse 16 umfasst, wobei die Stirnseite 16e gleichzeitig eine Kontaktfläche 36 bereitstellt. Dieser Buchsenteil 16d steht dabei in Verbindungsrichtung R über das Gehäuse 24, insbesondere dem Isolationskragen 28a, hinaus, zumindest im ersten Zustand Z1 und insbesondere auch im zweiten Zustand Z2, wenngleich auch in verringertem Ausmaß. Mit anderen Worten ragt der isolationsfreie Buchsenteil 16d aus dem Gehäuse 24 heraus. Dies ermöglicht wiederum eine deutlich einfachere Ausgestaltung des korrespondierenden Modulpolanschlusses 12 wie nachfolgend näher erläutert. Eine Berührung der Kontaktbuchse 16 birgt in diesem Beispiel dennoch keinerlei Gefahren eines elektrischen Stromschlags, da die Kontaktbuchse 16 im ersten Zustand Z1 von der Stromschiene 14 elektrisch isoliert ist. Auch die Schraube 20 könnte in diesem Beispiel noch ein Stück weiter unten aus der Kontaktbuchse 16 hinausragen, ohne dass es hierfür eines weiteren Berührschutzes bedarf.

Denn auch die Schraube 20 ist von der Schiene 14 im ersten Zustand Z1 des Modulverbinders 10 elektrisch isoliert.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines zum Modulverbinder aus Fig. 7 korrespondierenden Modulpolanschlusses 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 9 zeigt den Modulpolanschluss 12 aus Fig. 8 in einer schematischen Querschnittsdarstellung. Dieser Modulpolanschluss 12 ist wieder dazu ausgelegt, elektrisch mit einem Modulverbinder 10, wie zu Fig. 7 beschrieben, kontaktiert zu werden, insbesondere über eine Steckverbindung in Steckrichtung R.

Der Modulpolanschluss 12 kann wie zu Fig. 3 und Fig. 4 beschreiben ausgebildet sein, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede: Die Stromschiene 37 weist nunmehr den Kontaktierungsbereich 37a auf, d.h. der Kontaktierungsbereich 37a wird vorliegend nicht durch eine zusätzliche zweite Kontakthülse bereitgestellt. Der Kontaktierungsbereich 37a ist gegenüber den in radialer Richtung umliegenden Oberflächenbereichen der Modulpol-Stromschiene 37 nicht erhöht. Der Aussparungs-Randbereich 44 hat in radialer Richtung keinen Abstand zum Kontaktierungsbereich 37a. Dies ist dadurch möglich, dass der Isolationskragen 28a nicht über die Kontaktfläche 36 der Kontaktbuchse 16 des Modulverbinders 10 aus Fig. 7 übersteht. Die Kontaktierung des Modulpolanschlusses 12 zum Modulverbinder 10 lässt sich dadurch besonders einfach bereitstellen, dass die Kontaktbuchse 16 mit ihrem isolationsfreien Buchsenteil 16d aus dem Gehäuse 24 herausragt. Somit kann auf eine komplexe Geometrie des Modulpolanschlusses 12 verzichtet werden, um den Kontakt zur Kontaktbuchse 16 zu ermöglichen.

Fig. 10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Verbindungsanordnung 50 mit einem Modulverbinder 10 gemäß Fig. 7 und einem Modulpolanschluss 12 gemäß Fig. 8 und Fig. 9 in einem miteinander verbundenen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Modulverbinder 10 und der Modulpolanschluss 12 können wie zuvor zu Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 9 beschrieben ausgeführt sein. Der Modulverbinder 10 befindet sich hierbei in einem zweiten Zustand Z2, in welchem nunmehr die Feder 32 komprimiert ist oder zumindest weiter komprimiert ist als im ersten Zustand Z1 , der in Fig. 7 dargestellt ist. In diesem zweiten Zustand Z2 besteht nun ein elektrisch leitender Kontakt zwischen der Kontaktbuchse 16 und der Stromschiene 14, sowie auch zwischen der Schraube 20, insbesondere dem Schraubenkopf 20b, der Unterlegscheibe 22 und der Stromschiene 14. Der Übergang vom ersten Zustand Z1 in den zweiten Zustand Z2 wird wieder auf einfache Weise dadurch erreicht, indem der Modulverbinder 10 bestimmungsgemäß auf den Modulpolanschluss 12 in Verbindungsrichtung R aufgesteckt wird und anschließend die Schraube 20 in die korrespondierende Mutter 52, die als Teil des Modulpolanschlusses 12 bereitgestellt ist, eingeschraubt wird. Wird also die Schraube 20 in die Mutter 52 eingeschraubt, so bewegt sich entsprechend der Schraubenkopf 20b in Richtung nach unten, das heißt in Verbindungsrichtung R, während zum Beispiel die Kontaktbuchse 16, die auf dem Modulpolanschluss 12 aufliegt, in Position gehalten wird. Dadurch verringert sich der Abstand zwischen Schraubenkopf 20b und Kontaktbuchse 16, wodurch die Feder 32 komprimiert wird. Dadurch kommt es zum Kontaktschluss zwischen Schraube 20, Stromschiene 14 und Kontaktbuchse 16.

Außerdem kann die Kontaktbuchse 16 an ihrer Stirnseite 16e mit Schlitzen 56 (vgl. Fig. 7) ausgeführt sein. In diesen können dann die entsprechenden Stege 48 des Modulpolanschlusses 12 aufgenommen werden.

Der Berührschutz am Modulpol, das heißt am Modulpolanschluss 12, kann also wider durch die Geometrie des isolierten Gehäuses 38 realisiert werden. Durch die vorliegende Ausführung des hier beschriebenen Hochvoltverbinders gemäß Fig. 7, das heißt des Modulverbinders 10, sind keine weiteren Bauteile am Modulpol, das heißt am Modulpolanschluss 12, zur Einhaltung des Berührschutzes notwendig. Mit dieser Umsetzung des Berührschutzes am Modulverbinder 10 kann der Berührschutz am Modulpol 12 der Hochvoltbatterie sehr einfach und mit wenigen Einzelteilen umgesetzt werden. Der Hochvoltverbinder 10 kann ebenfalls berührgeschützt ausgeführt werden. Der Berührschutz am Hochvoltverbinder 10 wird vorteilhafterweise durch das integrierte Federelement 30 realisiert. Im ersten Zustand Z1 wird durch ein Federelement 30 die Kontaktbuchse 16 und das Verbindungselement, das heißt das Befestigungsmittel 18, 20 und wenn vorhanden die Scheibe 22, von der Stromschiene 14 weggehalten, dadurch haben die Kontaktbuchse 16 und das Verbindungselement 18 keine elektrische Verbindung zur Stromschiene 14 und sind dadurch berührgeschützt beziehungsweise der Modulverbinder 10 als Ganzes kann als berührgeschützt ausgeführt angesehen werden. Beim Verbinden des Hochvoltverbinders 10 an die elektrische Schnittstelle, das heißt den Modulpolanschluss 12, der Batterie wird die Kontaktbuchse 16 mit der Stromschiene 14 verbunden und verpresst. Damit ist im zusammengebauten Zustand der elektrische Kontakt gegeben. Durch das elektrisch isolierende Gehäuse, sowohl des Modulverbinders 10 als auch des Modulpolanschlusses 12, ist im zusammengebauten Zustand der Berührschutz ebenfalls gegeben. Obwohl also die Kontaktbuchse 16 am Hochvoltverbinder 10 im nicht montierten Zustand über das Gehäuse 24 hinausragt, ist der Berührschutz durch das Federelement 30 gegeben. Dadurch kann der Modulpol 12 einfach und mit wenig Bauteilen berührgeschützt ausgeführt werden. Es sind keine zusätzlichen Isolationen der Verbindungselemente am Modulpol 12 oder am HV-Verbinder 10 notwendig, und der Berührschutz erfolgt durch das vorhandene Gehäuse 24, 38. Zum Verschrauben können vorteilhafterweise Standard-Verbindungselemente, wie zum Beispiel Schrauben, Unterlegscheibe, Einpressmutter, verwendet werden.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung gemäß vorteilhaften Ausführungsformen eine Berührschutzschnittstelle für Hochvoltverbinder und Hochvoltbatterien bereitgestellt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1 . Modulverbinder (10) zum elektrischen Anschließen an einen Modulpolanschluss (12) eines Batteriemoduls durch Herstellen einer Steckverbindung in einer Verbindungsrichtung (R), wobei der Modulverbinder (10) aufweist:

- eine elektrisch leitende Stromschiene (14) mit einer Schienendurchgangsöffnung (1 a) zur Durchführung eines Befestigungsmittels (18, 20) in Verbindungsrichtung (R);

- eine elektrisch leitende Kontaktbuchse (16), die eine Stirnseite (16e) aufweist, die eine Kontaktfläche (36) zum elektrischen Kontaktieren des Modulpolanschlusses (12) bereitstellt, wobei die Kontaktbuchse (16) eine Buchsenöffnung (16a) aufweist, die bezüglich der Verbindungsrichtung (R) unterhalb der Stromschiene (14) und koaxial zur Schienendurchgangsöffnung (14a) ausgerichtet angeordnet ist, so dass das Befestigungsmittel (18, 20) in Verbindungsrichtung (R) gleichzeitig durch die Schienendurchgangsöffnung (14a) und die Buchsenöffnung (16a) durchführbar ist;

- ein elektrisch isolierendes Gehäuse (24) mit einem Isolationskragen (28a), der zumindest einen Teil der Stromschiene (14) und zumindest einen Teil der Kontaktbuchse (16) in einer radialen Richtung umgibt; dadurch gekennzeichnet, dass

- der Modulverbinder (10) ein elastisches Federelement (30, 32) aufweist, welches in Verbindungsrichtung (R) komprimierbar und/oder dehnbar ist,

- wobei der Modulverbinder (10) von einem ersten Zustand (Z1 ) in einen zweiten Zustand (Z2) überführbar ist,

- wobei im ersten Zustand (Z1 ) mindestens ein elektrisch leitendes Bauteil (18, 20; 16) des Modulverbinders (10) mittels des Federelements (30, 32) in einem Abstand zur Stromschiene (14) und von dieser elektrisch isoliert gehalten ist, und im zweiten Zustand (Z2) unter Kompression des Federelements (30, 32) elektrisch kontaktierend an der Stromschiene (1 ) angeordnet ist.

2. Modulverbinder (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (18, 20; 16) im ersten Zustand (Z1 ) des Modulverbinders (10) in Verbindungsrichtung (R) aus dem Gehäuse (24) herausragt.

3. Modulverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulverbinder (10) das Befestigungsmittel (18, 20) aufweist, und das Befestigungsmittel (18, 20) das mindestens eine Bauteil (18, 20) darstellt, insbesondere wobei das Befestigungsmittel (18, 20) einen Kopf (20b) und einem sich in der Verbindungsrichtung (R) an den Kopf (20b) anschließenden Hals (20a) umfasst, wobei der Hals (20a) durch die Schienendurchgangsöffnung (14a) und die Buchsenöffnung (16a) durchgeführt ist, und der Kopf (20b) im ersten Zustand (Z1 ) des Modulverbinders (10) mittels des Federelements (30, 32) in einem Abstand zur Stromschiene (14) und von der Stromschiene (14) elektrisch isoliert gehalten ist, und im zweiten Zustand (Z2) elektrisch leitend mit der Stromschiene (14) verbunden ist.

4. Modulverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbuchse (16) permanent elektrisch kontaktierend an der Stromschiene (14) angeordnet ist und/oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, und insbesondere wobei der Isolationskragen (28a) die Kontaktbuchse (16) in Verbindungsrichtung (R) überragt.

5. Modulverbinder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbuchse (16) das mindestens eine Bauteil (18, 20; 16) darstellt, insbesondere wobei im ersten Zustand (Z1 ) sowohl die Kontaktbuchse (16) als auch das Befestigungsmittel (18, 20) mittels des Federelements (30, 32) in einem jeweiligen Abstand zur Stromschiene (1 ) und von dieser elektrisch isoliert gehalten sind, und im zweiten Zustand (Z2) unter Kompression des Federelements (30, 32) elektrisch kontaktierend an der Stromschiene (14) angeordnet sind.

6. Modulverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30, 32) ein erstes Federende (32b) aufweist, das am Kopf (20b) des Befestigungsmittels (18, 20) und/oder an der Unterlegscheibe (22) abgestützt ist, insbesondere wobei das Federelement (30, 32) durch ein Bewegen des Kopfes (20b) des Befestigungsmittels (18, 20) in Verbindungsrichtung (R), während die Kontaktbuchse (16) in ihrer Position verbleibt, komprimierbar ist und der Modulverbinder (10) von dem ersten Zustand (Z1) in den zweiten Zustand (Z2) überführbar ist.

7. Modulverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulverbinder (10) eine Isolierhülse (34) aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, wobei die Isolierhülse (34) in der Schienendurchgangsöffnung (14a) angeordnet ist, insbesondere an einer die Schienendurchgangsöffnung (14a) in radialer Richtung begrenzenden Öffnungswandung, wobei das Befestigungsmittel (18, 20) in einem durch die Schienendurchgangsöffnung (14a) durchgeführten Zustand von der Stromschiene (14) mittels der Isolierhülse (34) elektrisch isoliert ist, insbesondere wobei das Federelement (30, 32) als eine Spiralfeder (32) ausgebildet ist, die in die Schienendurchgangsöffnung (14a) zumindest zum Teil eingeführt oder durchgeführt ist und gegenüber der Stromschiene (14) mittels der Isolierhülse (34) elektrisch isoliert ist.

8. Modulverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die isolierhülse (34) mit einem sich radial nach innen erstreckenden Anlagebereich (34a) ausgebildet ist, an welchem das Federelement (30, 32) in Verbindungsrichtung (R) mit einem zweiten Federende (32a) abgestützt ist; oder

- die Kontaktbuchse (16) einen radial nach innen ragenden Anlageflansch (16b) aufweist, an welchem das Federelement (30, 32) in Verbindungsrichtung (R) mit einem zweiten Federende (32a) abgestützt ist.

9. Modulpolanschluss (12) zum elektrischen Anschließen an einen Modulverbinder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Modulpolanschluss (12) eine Modulpol-Stromschiene (37) und einen durch die Modulpol-Stromschiene (37) bereitgestellten oder mit dieser elektrisch leitend verbundenen Kontaktierungsbereich (37a) aufweist, der in der Verbindungsrichtung (R) mit der Kontaktfläche (36) des Modulverbinders (10) elektrisch kontaktierbar ist, und

- ein Gehäuse (38), das elektrisch isolierend ausgeführt ist, und in welchem die Modulpol-Stromschiene (37) aufgenommen ist,

- wobei das Gehäuse (38) eine Gehäusewand (40) aufweist, welche einen Aussparungsbereich (40a) mit mindestens einer Aussparung (42) zur Freilegung zumindest eines Teils des Kontaktierungsbereichs (37a) aufweist,

- wobei die Gehäusewand (40) einen Aussparungs-Randbereich (44) aufweist, der den Aussparungsbereich (40a) in einer radialen Richtung umgibt, und

- wobei die Gehäusewand (40) radial innerhalb des Aussparungsbereichs (44) einen elektrisch isolierenden Isolationsring (46) umfasst, der über mindestens einen Isolationssteg (48) mit dem Aussparungs-Randbereich (44) verbunden ist.

10. Verbindungsanordnung (50) für ein Batteriemodul, wobei die Verbindungsanordnung (50) einen Modulverbinder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist und einen Modulpolanschluss (12) nach Anspruch 9 aufweist.