WO2019101479A1 - Hochstromverbinder sowie vorrichtung und verfahren zum herstellen eines hochstromverbinders zum verbinden von batteriemodulen - Google Patents

Hochstromverbinder sowie vorrichtung und verfahren zum herstellen eines hochstromverbinders zum verbinden von batteriemodulen Download PDF

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WO2019101479A1
WO2019101479A1 PCT/EP2018/079699 EP2018079699W WO2019101479A1 WO 2019101479 A1 WO2019101479 A1 WO 2019101479A1 EP 2018079699 W EP2018079699 W EP 2018079699W WO 2019101479 A1 WO2019101479 A1 WO 2019101479A1
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electrical conductor
forging
current connector
forged
heating
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PCT/EP2018/079699
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Thomas Damerow
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Leoni Kabel Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Examples relate to concepts for making high current connectors and applications in this regard, and more particularly to an apparatus and method for making a high current connector for connecting battery modules, for example for high current applications, as well as to a high current connector.
  • Flexible power connectors are made of copper braids and copper strands. Crimped cable lugs, welded cable lugs, welded contacts or compact welded ends are used as connection contacts. As a battery module connector in an e-car, at 350 amps, these have some disadvantages. This requires very large conductor cross-sections between 50mm 2 and 120mm 2 .
  • the crimped cable lugs are uncertain due to the sometimes high contact resistance.
  • the power connectors could become very hot and cause a fire.
  • the sealed cable lug, the welded contacts or the kompaktver ⁇ welded ends result in the production (in view of the high cross-section ⁇ range between 50mm and 120mm 2 2) to very high energy costs and very long production times.
  • a method of manufacturing a high current connector comprises heating a first part of an electrical conductor based on eddy currents generated in the first part of the electrical conductor by an inductor.
  • the electrical conductor has individual wires.
  • the electrical conductor is formed from individual wires.
  • the method includes forging the heated first part of the electrical conductor.
  • the method comprises separating the electrical conductor at the forged first Part of the electrical conductor.
  • the method includes heating a second portion of the electrical conductor based on eddy currents generated in the second portion of the electrical conductor by the inductor.
  • the method includes forging the heated second portion of the electrical conductor.
  • the method includes separating the electrical conductor at the forged second part of the electrical conductor.
  • the steps described form an electrical conductor with two forged end regions.
  • the end regions can also be referred to as one-piece regions, since these regions are at least virtually one-piece.
  • a first of the two end regions can be formed by the described method steps from the first part of the electrical conductor.
  • a second of the two end regions can be formed by the described method steps from the second part of the electrical conductor.
  • a distance between the first part of the electrical conductor and the second part of the electrical conductor corresponds to a dimension of the high-current connector.
  • Dimensions of the two forged end portions may be equal, for example, with a deviation of less than 5% (or 4% or 3% or 2% or 1%) from each other.
  • Che a dimension of a respective one of the two end regions forged can, for example, with a deviation of less than 5% (or 4% or 3% or 2% or 1%), the half of a dimension of the first / second portion of the electrical ⁇ rule Correspond to conductor.
  • the dimension of each of the two forged end portions may be greater than 0.95 (or 0.96 or 0.97 or 0.98) times half the dimension of the first / second portion of the electrical conductor.
  • each of the two forged end portions may be less than 1.05 (or 1.04 or 1.03 or l, 02) times half the dimension of the first / second portion of the electrical conductor.
  • the dimension may be a length (in the main Rich ⁇ tung / longitudinal direction of the electrical conductor).
  • the flexible ends of a copper wire braid or a copper strand can be transformed into a solid copper contact. In this case can be dispensed with the welding and this in turn energy can be saved.
  • high current connector can be understood to mean that a field of application of the high current connector is high current applications, ie high current applications, e.g. greater than 50 amps.
  • the first and second parts may each be a section of predetermined length.
  • the predetermined length may be a length of (about) two terminals of a High current connector correspond.
  • the predetermined length may be greater than 0.95 (or 0.96 or 0.97) times the length of two terminals of the high current connector.
  • the predetermined length may be less than 1.05 (or 1.04 or 1. 03) times the length of two terminals of the high current connector.
  • the inductor may be a transmitter of a current into the corresponding first or second part of the electrical conductor.
  • the inductor can be coil-shaped.
  • the current in the first or second part of the electrical conductor may be eddy-current-like according to a geometry of the inductor (since the magnetic field is substantially along an axis of rotation of a coil of the inductor).
  • the corresponding first or second part of the electrical conductor can be inserted into the inductor such that the corresponding first or second part of the electrical conductor does not touch the inductor or its coil.
  • the dimension of the high current connector may be determined by a length (a connection) of the high current connector.
  • the high current connector can be made by severing the electrical conductor at the forged second part of the electrical conductor.
  • the severing of the electrical conductor at the forged second portion of the electrical conductor may be performed to produce the high current connector.
  • the forged first part of the electrical conductor may be a first cohesive connection.
  • the forged second part of the electrical conductor may be a second cohesive connection.
  • the high current connector may be provided for connecting battery modules.
  • respective poles of the battery modules can be connected to one another by means of corresponding connection contacts of the high-current connector.
  • the severing of the electrical conductor at the forged first part of the electrical conductor may be a severing in the middle of the forged first part of the electrical conductor. In the middle can mean that is separated centrally on the forged part.
  • the severing of the electrical conductor at the forged second portion of the electrical conductor may be a severance in the center of the forged second portion of the electrical conductor.
  • the electrical conductor can be inserted into the inductor.
  • the electrical conductor may be guided in a ceramic during insertion into the inductor. The ceramic can serve to insulate the electrical conductor from the inductor.
  • the electrical conductor may be a stranded wire or a flat braid.
  • the individual wires of the electrical conductor may be made of copper.
  • the electrical conductor can be an easily bent electrical conductor.
  • the electrical conductor can be flexible.
  • the heating step may take place in the absence of oxygen.
  • the step of forging the heated first part of the electrical conductor may be performed during the step of heating the second part of the electrical conductor.
  • the step of forging the heated first part of the electrical conductor may be performed simultaneously with the step of heating the second part of the electrical conductor.
  • the step of severing the electrical conductor at the forged first portion of the electrical conductor may be performed immediately prior to the step of severing the electrical conductor at the forged second portion of the electrical conductor.
  • a respective method step for the first part of the electrical conductor can immediately precede the respective method step for the second part of the electrical conductor.
  • a next process step for each of the first part and the second part of the electrical conductor can be initiated by unwinding the electrical conductor.
  • Oxygen termination may mean that the step of heating is carried out with an oxygen content of less than 0.1%, for example in a nitrogen atmosphere.
  • the first part of the electrical conductor may have a temperature of less than 900 degrees in the step of forging the heated first part of the electrical conductor.
  • the second part of the electrical conductor can at the step of forging of the heated second part of the electrical conductor have a temperature of less than 900 degrees.
  • the electrical conductor may have a temperature greater than 650 (700 or 750) degrees Celsius after the heating step.
  • the electrical conductor may have a temperature greater than 650 (700 or 750) degrees Celsius after the forging step.
  • the electrical conductor may have a temperature of less than 900 (850 or 800) degrees Celsius at the step of forging.
  • the electrical conductor may have a temperature greater than 650 (700 or 750) degrees Celsius at the forging step.
  • the forging can take place in a blacksmith form.
  • the forging may include pressing, by a (first) punch, into the forging.
  • the forging can be provided so that, after forging the heated first part of the electrical conductor, by (or during) cutting, a first connection contact of a first high-current connector and a second connection contact of a second high-current connector are produced.
  • the forging die may be provided so that after the forging of the heated second portion of the electrical ⁇ rule conductor produced by the (or in) separating, a first connection contact of the second high-current connector and a second connection contact of a third high-current connector.
  • the distance between the first part of the electrical conductor and the second part of the electrical conductor can be defined by a distance between the first connection contact of a respective high-current connector and the second connection contact of the respective high-current connector.
  • the first terminal of the respective high current connector may be one of the two forged end portions.
  • the second terminal contact of the respective high-current connector may be the other of the two forged end portions.
  • the step of forging and / or heating may be preceded by precompression (also referred to as compression) of the electrical conductor.
  • the pre-compaction may include introducing the electrical conductor into a (prefabricated) mold.
  • the pre-compaction may further include pressing, by a (second) punch, the electrical conductor into the (prefabricated) mold.
  • the respective insertion of the first part of the electrical conductor and of the second part of the electrical conductor may comprise unwinding of the electrical conductor over a predetermined length.
  • the unwinding step may comprise unwinding the electrical conductor from a cable drum into the (prefabricated) mold.
  • the process steps on the corresponding parts of the electrical conductor can take place after unwinding.
  • a pause between steps may be less than 1 second.
  • the corresponding part of the conductor can be inserted before each process step by the unwinding step. Thereby, the multi-section electrical conductor can be processed step by step to make the high-current connector.
  • heating of the first part of the electrical conductor Before heating the second part of the electrical conductor, heating of the first part of the electrical conductor can be carried out directly.
  • the unwinding of the electrical conductor may prepare the second part of the electrical conductor for heating and the first part of the conductor for forging.
  • the heating of the second part of the electrical conductor can be carried out simultaneously with the forging of the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • the dimension can be determined by a distance of the two connection contacts of the high-current connector.
  • the step of unwinding the electrical conductor may take less than 1 second.
  • a coil may be provided which carries out the unwinding step in order to prepare or set the electrical conductor for the individual method steps.
  • the corre sponding ⁇ parts of the electrical conductor for the respective process step in the respective units / stations for further processing
  • punching of mounting holes may be performed.
  • the mounting holes may be provided for connecting batteries to the high current connector.
  • bending of the corresponding first or second part of the electrical conductor can be performed in each case.
  • the first part can be bent before the second part.
  • a possible sequence of method steps may be as follows: unwinding / inserting the electrical conductor; supercharging; Heating / heating; Forge; stamping; To bend; and separating. Further, after separation, that is, when the high current connector has been disconnected from the electrical conductor, insulation may be performed by shrink tubing and / or attaching protective caps or housing parts. By unwinding the electrical conductor, the respective part of the electrical conductor can be prepared for the respective method steps.
  • precompression of the second part of the electrical conductor Before the pre-compression of the second part of the electrical conductor precompression of the first part of the electrical conductor can be performed.
  • the unwinding of the electrical conductor may prepare the second part of the pre-compression electrical conductor and the first part of the heating / heating conductor.
  • the pre-compression of the second part of the electrical conductor can be carried out simultaneously with the heating / heating of the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • the unwinding of the electrical conductor may prepare the second part of the electrical conductor for heating / heating and the first part of the conductor for forging.
  • the heating / heating of the second part of the electrical conductor can be carried out simultaneously with the forging of the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • the unwinding of the electrical conductor may prepare the second part of the electrical conductor for the forging and the first part of the conductor for punching.
  • the forging of the second part of the electrical conductor can be carried out simultaneously with the punching of the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • the unwinding of the electrical conductor can prepare the second part of the electrical conductor for punching and the first part of the conductor for bending.
  • the punching of the second part of the electrical conductor can be carried out simultaneously with the bending of the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • the unwinding of the electrical conductor may prepare the second part of the electrical conductor for bending and the first part of the conductor for the separation.
  • the bending of the second part of the electrical conductor can be carried out simultaneously with the separation of the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • the unwinding of the electrical conductor can prepare the second part of the electrical conductor for the separation.
  • the separation of the second part of the electrical conductor can be carried out immediately after the step of separating the first part of the electrical conductor (after completion of the unwinding).
  • a high-current connector manufactured by a method according to the first aspect may be provided.
  • a high current connector may have the properties described above according to the first and / or second aspect.
  • the high-current connector has individual wires.
  • the high current connector is formed of individual wires.
  • the individual wires te can first woven or braided together be (woven or gefloch ⁇ th present) form, and for example, a Zopfgeflecht.
  • the high-current connector has two forged end areas. Each of the two forged end portions is at least nearly integral. That is, in the end of the individual conductors are no longer available as a single conductor but form an at least almost one-piece structure.
  • the high current connector may have a central region between the two end regions.
  • the center region of the high current connector is not forged. That is to say, the center region is, for example, further formed from the several individual wires in a state in which the individual wires are not connected to one another by a forging process but, for example, continue to be interwoven or intertwined with one another.
  • the middle area of the high current connector can to be flexible.
  • the two end regions can each be limited by ends of the individual wires.
  • an apparatus for producing a high current connector comprises an inductor, a forging unit and a cutting unit.
  • the inductor is configured to heat a first part of an electrical conductor (inserted into the inductor).
  • the electrical conductor has individual wires.
  • the electrical conductor is formed for example of individual wires.
  • the heating is based on eddy currents generated in the first part of the electrical conductor by the inductor.
  • the forging unit is configured to forge the heated first part of the electrical conductor.
  • the cutting unit is designed to separate the electrical conductor at the forged first part of the electrical conductor.
  • the inductor is also designed to heat a (inserted into the induct ⁇ tor) second part of the electrical conductor. The heating is based on eddy currents generated in the second part of the electrical conductor by the inductor.
  • the forging unit is further configured to forge the heated second part of the electrical conductor.
  • the cutting unit is further formed, the electrical conductor to the forged second part of the electrical conductor
  • a distance between the first part of the electrical conductor and the second part of the electrical conductor corresponds to a dimension of the high-current connector.
  • the described steps form an electrical conductor with two forged end regions.
  • the end regions may be referred to as einstü ⁇ ckige areas because in these areas at least almost Einstü ⁇ ckmaschine present.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a method for producing a high-current connector
  • Figure 2 shows a schematic representation of an apparatus for producing a high-current connector
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a method for producing high-current connectors in a plurality of production steps
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a high-current connector.
  • Elements A and B are associated with a "or", it should be understood that it discloses all possible combinations, ie only A, only B and A and B. An alternative wording for the same combinations is “at least one of A and B ". The same applies to combinations of more than 2 elements.
  • the terminology used herein is intended to describe specific examples and is not intended to be limiting of other examples. Whenever a singular form such as “a, a” and “that” is used and the use of only one element is not explicitly or implicitly defined as mandatory, other examples may also include the plural forms to the same functionality to implement. Similarly, if functionality is subsequently described as being implemented using multiple elements, further examples may implement the same functionality using a single element or a single processing entity.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a method for producing a high-current connector.
  • the method comprises heating S120 a first part of a single-wire, for example formed of individual wires, electrical conductor based on eddy currents generated in the first part of the electrical conductor by an inductor.
  • the method includes forging S130 of the heated first part of the electrical conductor.
  • the method includes cutting S140 of the electrical conductor at the forged first part of the electrical conductor.
  • the method includes heating S160 a second portion of the electrical conductor based on eddy currents generated in the second portion of the electrical conductor by the inductor.
  • the method includes forging S170 of the heated second part of the electrical conductor.
  • the method includes separating S180 the electrical conductor at the forged second part of the electrical conductor.
  • a distance between the first part of the electrical conductor and the second part of the electrical conductor corresponds to a dimension of the high-current connector.
  • the term high-current connector can be understood to mean that a field of application of the high-current connector is high-current applications, ie applications with a high current, for example greater than 50 amperes.
  • the first and second parts may each be a section of predetermined length.
  • the predetermined length may correspond to a length of (approximately) two terminal contacts of a high current connector.
  • the inductor may be one as a transmitter of a current into the corresponding first or second part of the electrical conductor.
  • the inductor can be coil-shaped.
  • the current in the first or second part of the electrical conductor can be eddy-current-like according to a geometry of the inductor (since the magnetic field runs essentially along an axis of rotation of a coil of the inductor).
  • the corresponding first or second part of the electrical conductor can be inserted into the inductor so that the corresponding first or second part of the electrical conductor does not touch the inductor or its coil.
  • the dimension of the high current connector may be determined by a length (a connection) of the high current connector.
  • the high current connector may be manufactured by severing the electrical conductor at the forged second portion of the electrical conductor.
  • the severing of the electrical conductor at the forged second portion of the electrical conductor may be performed to produce the high current connector.
  • the forged first part of the electrical conductor may be a first cohesive connection.
  • the forged second part of the electrical Lei ⁇ ters may be a second cohesive connection.
  • the high current connector may be provided for connecting battery modules.
  • respective terminals of the battery modules may be connected to each other by corresponding connection contacts of the high-current connector ⁇ the.
  • the severing of the electrical conductor at the forged first part of the electrical conductor may be forcible at the center of the forged one first part of the electrical conductor. In the middle can mean that is separated centrally on the forged part.
  • the severing of the electrical conductor at the forged second portion of the electrical conductor may be at the center of the forged second portion of the electrical conductor.
  • the electrical conductor may be guided in a ceramic when inserted into the inductor.
  • the ceramic can serve to insulate the electrical conductor against the inductor.
  • the electrical conductor may be a stranded wire or a flat braid.
  • the individual wires of the electrical conductor may be made of copper.
  • the electrical conductor can be an easily bent electrical conductor.
  • the electrical conductor can be flexible.
  • the step of heating may occur under oxygen termination.
  • Oxygen termination may mean that the heating step is carried out with an oxygen content of less than 0.1%, for example in a nitrogen atmosphere.
  • the step of forging the heated first part of the electrical conductor may be performed during the step of heating the second part of the electrical conductor.
  • the step of forging the heated first part of the electrical conductor may be performed simultaneously with the step of heating the second part of the electrical conductor.
  • the step of separating the electrical conductor to the ge ⁇ forged first part of the electrical conductor can be performed on the forged second part of the electric conductor immediately before the step of separating the electrical conductor.
  • a respective method step for the first part of the electrical conductor can immediately precede the respective method step for the second part of the electrical conductor.
  • a next step for each of the first part and the second part of the electrical conductor may be initiated by unwinding the electrical conductor ⁇ rule.
  • the first part of the electrical conductor may have a temperature of less than 900 degrees.
  • the second part of the electrical conductor may have a temperature of less than 900 degrees in the step of forging the heated second part of the electrical conductor.
  • the electrical conductor may have a temperature of greater than 650 (700 or 750) degrees Celsius.
  • the electrical conductor may have a temperature greater than 650 (700 or 750) degrees Celsius after the forging step.
  • the electrical conductor may have a temperature of less than 900 (850 or 800) degrees Celsius at the forging step.
  • the electrical conductor may have a temperature greater than 650 (700 or 750) degrees Celsius at the forging step.
  • forging can take place in a forging mold.
  • the forging may include pressing, by a (first) punch, into the forging.
  • the forging shape may be provided so that after forging the heated first part of the electrical conductor by (or during) rupturing, a first terminal contact of a first high current connector and a second terminal contact of a second high current connector are produced.
  • the forging mold may be provided such that after forging the heated second portion of the electrical conductor by (or during) rupturing, a first terminal contact of the second high current connector and a second terminal contact of a third high current connector are produced.
  • a plurality of high-current connectors can be produced with corresponding first and second connection contacts .
  • the distance between the first part of the electrical conductor and the second part of the electrical conductor may be defined by a distance between the first connecting terminal of a respective high-current connector and the second terminal ⁇ contact of the respective high-current connector.
  • the step of forging and / or heating may be precompressed (also referred to as compression) of the electrical conductor.
  • the pre-compaction may further include pressing, by a (second) punch, the electrical conductor into the (prefabricated) mold.
  • the respective insertion of the first part of the electrical conductor and the second part of the electrical conductor may comprise unwinding of the electrical conductor over a predetermined length.
  • the unwinding step may include unwinding the electrical conductor from a cable drum into the (prefabricated) mold.
  • the process steps may be performed on the corresponding parts of the electrical conductor after unwinding.
  • a pause between the steps may be less than 1 second.
  • the corresponding part of the conductor can be introduced correspondingly before each method step by the unwinding step.
  • the electric conductor consisting of a plurality of dimensioned portions can be processed step by step to manufacture the high current connector.
  • the predetermined length may correspond to the dimension of the high current connector.
  • the dimension may be determined by a distance of the two terminals of the high current connector.
  • the step of unwinding the electrical conductor may take less than 1 second.
  • the entire method, in particular the individual process steps ⁇ directly inline without manual intervention can proceed.
  • a coil can be provided which carries out the unwinding step in order to prepare or set the electrical conductor for the individual method steps.
  • punching may be performed by Befest Trentslö ⁇ Chern after the step of forging.
  • the mounting holes may be provided for connecting Bat ⁇ criteria to the high current connectors.
  • bending of the corresponding first or second part of the electrical conductor may be performed.
  • the first part can be bent before the second part.
  • a possible order of the method steps may be as follows: unwind / insert; supercharging; Heating / heating; Forge; stamping; To bend; and separating.
  • insulation can be carried out by shrink-tubing and / or attaching protective caps or housing parts.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a device 200 for producing a high-current connector.
  • the device 200 includes an inductor 230.
  • the inductor 230 is configured to perform the heating step (eg, S120 and S160 of FIG. 1 or S330 of FIG. 3).
  • the device 200 includes a forging unit 240.
  • the forging unit 240 is configured to provide the Forging step (eg, S130 and S170 of FIG. 1 or S340 of FIG. 3).
  • the apparatus 200 includes a cutting unit 270.
  • the cutting unit 270 is configured to perform the step of severing (e.g., S140 and S180 of Fig. 1 or S370 of Fig. 3).
  • the device 200 may include a coil 210.
  • the spool 210 may be configured to perform the unwinding step (e.g., S310 of Fig. 3).
  • the device 200 may include a pre-compression unit 220.
  • the pre-compression unit 220 may be configured to perform the pre-compression step (eg S320 of FIG. 3).
  • the device 200 may include a punching unit 250.
  • the punching ⁇ unit 250 may be configured to perform the punching step (from Figure 3, for example, S350).
  • the device 200 may include a bending unit 260.
  • the bending unit 260 may be configured to perform the bending step (eg, S360 of FIG. 3). Further details and aspects are mentioned in connection with the embodiments described above or below.
  • the embodiment shown in Figure 2 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that may be used in conjunction with the proposed concept or one or more of the above (e.g., Figure 1) or below (e.g. FIGS. 3-4) are mentioned.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a method for producing high-current connectors 375 in a plurality of production steps.
  • the method includes unwinding (draining or removal) of a vorgefer S310 ⁇ saturated flat mesh or a braid.
  • the prefabricated flat braid or the strand form a coherent electrical conductor.
  • the prefabricated flat braid or strand is pulled off / unwound from a driven spool.
  • the withdrawn length follows the required length of the finished parts, here in the example about 200mm. This corresponds to a possible dimension of a high current connector 375.
  • the trigger is clocked with about 5-10 seconds. There is a fast feed of approx. 200 mm with ⁇ 1 second, followed by a standstill of 4-9 seconds for processing in the individual process steps / process stations.
  • the method further comprises pre-compacting S320 the flat braid or the strand.
  • the prefabricated flat braid or the strand is drawn into a shape lengthwise.
  • a die now compresses the strand so that the individual wires are pressed tightly together and have a secure electrical connection between them.
  • the method further comprises heating / heating S330 of the compressed flat ⁇ braid or the compressed strand.
  • the prefabricated flat braid or the strand is drawn into the core of an inductor.
  • the strand is guided in a ceramic mold that corresponds to the shape of the prefabricated flat braid or the stranded wire and allows a uniform distance from the inductor of less than 1 mm.
  • the proposed fabricated flat braid or the strand is heated by inductively generated eddy current to a temperature greater than 750 ° C.
  • the entire process step takes place under exclusion of oxygen, eg in a nitrogen atmosphere. To achieve higher temperatures, or to shorten the cycle times, this process can optionally be repeated in a second induction process.
  • the method further includes forging S340 of the heated flat braid or the heated strand.
  • the flat braid or the strand moves into a forging mold at a temperature greater than 750 ° C under a protective atmosphere and is now pressed so hard that a cohesive connection to a solid copper block of greater than 20 mm 2 is formed.
  • the massive copper block can be smaller than 150mm 2 (120mm 2 , 100mm 2 or 80mm 2 ).
  • the method further includes punching S350 contours and bores for later attachment to the battery modules.
  • the method further includes bending S360 corresponding angles and radii for attachment. Depending on the design of the contact surfaces (connection contacts), the method steps stamping and bending can also be carried out in one tool.
  • the method further comprises separating / separating S370 the finished rod into individual parts (for further processing).
  • the method further includes further process steps such as isolation by shrink tubing and the attachment of protective caps or housing parts, after a cooling phase of the singulated high current connectors 375.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a high-current connector 375.
  • the high-current connector 375 may have the properties described above according to FIGS. 1 to 3.
  • the high current connector 375 has a plurality of individual wires and is formed in the example shown from individual wires.
  • the high-current binder has two forged end portions. The end regions are formed at least almost in one piece. In the figure, the high current connector 375 has a central region between the two end regions.
  • the center portion of the high current connector 375 is not forged so as to be flexibly movable.
  • the individual wires are, for example, entangled or woven together.
  • the two end regions can each be limited by ends of the individual wires.
  • the center region of the high current connector 375 may interconnect the end regions.
  • the two end regions may have two similar or equal dimensions El and E2.
  • the center region of the high current connector 375 may have a dimension D.
  • the dimension D may also be greater than the sum of the dimensions El and E2 (or greater than twice, three times or four times the sum of the dimensions El and E2).
  • FIG. 4 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects associated with the proposed concept or one or more above (eg, FIGS. 1-3) or below mentioned embodiments are mentioned.
  • the energy requirement can be reduced by the inductive heating by about 75% compared to a conventional compact welding.
  • the forging process and the downstream production steps are relatively quick in just one single stroke. This achieves fast cycle times of 5-10 seconds per high current connector 375. Since the future market for high-current connector 375 for connecting battery modules quantities of significantly> 50 million pieces per year predicts the number of required manufacturing ⁇ roads procedure described above herein can be kept low.
  • inline production of high current battery connectors may be provided by inductive precision forging (module connector for e-car).
  • a very fast, energy efficient method may be provided to fabricate flexible high current connectors 375 in which ends (eg, single filaments of the flat braid or stranded wire) are formed into terminal contacts by a forging process.
  • ends eg, single filaments of the flat braid or stranded wire
  • a flat braided wire can be heated, deformed into a solid copper part and then punched and bent to form a terminal contact therefrom,
  • brazing of contacts to a flat braid or strand may be performed. Furthermore, welding (electrowelding) of copper contacts to a flat braid or a stranded wire can be carried out.
  • a solder can be used which increases the resistance at a junction to be contacted and thus also increases a power loss of the high-current connectors 375 for batteries.
  • Welding copper contacts may require a similar amount of energy as compact welding. In addition, significantly higher cycle times than 10 seconds can be assumed.
  • prefabricated current strips of copper braids for circuit breakers may be provided.
  • Examples may further be or relate to a computer program having program code for performing one of the above methods when the computer program is run on a computer or processor. Steps, operations or processes of various methods described above may be performed by programmed computers. Examples may also be program memory devices, e.g. As digital data storage media that cover that are Maschinen-, processor or computer-readable and machine executable, processor-executable or computer-executable programs of instructions co ⁇ explode. The instructions perform or cause execution of some or all of the steps of the methods described above.
  • the Programm untilvorrich ⁇ obligations can,.
  • magnetic storage media such as magnetic disks and magnetic tapes, hard disk drives or optically readable digital ⁇ data storage media.
  • a block diagram may e.g. illustrate a detailed circuit diagram that implements the principles of the disclosure.
  • a flowchart, flowchart, state transition diagram, pseudocode, and the like may represent various processes that may be substantially embodied in computer-readable medium and so executed by a computer or processor, regardless of whether such computer or processor is expressly illustrated.
  • Methods disclosed in the specification or in the claims may be implemented by a device having means for performing each of the corresponding steps of these methods.
  • a single step, function, process, or process may include or be broken into multiple sub-steps, functions, processes, or flows. Such sub steps may be included and be part of the disclosure of this single step, unless they are explicitly ⁇ closed.
  • the following claims are hereby incorporated into the detailed description, where each claim may stand alone as a separate example.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Hochstromverbinders bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Erhitzen eines ersten Teils eines mehrere Einzeldrähte aufweisenden elektrischen Leiters basierend auf in dem ersten Teil des elektrischen Leiters durch einen Induktor erzeugte Wirbelströme. Das Verfahren umfasst Schmieden des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst Erhitzen eines zweiten Teils des elektrischen Leiters basierend auf in dem zweiten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugte Wirbelströme. Das Verfahren umfasst Schmieden des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters. Ein Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters entspricht einer Abmessung des Hochstromverbinders.

Description

Hochstromverbinder sowie Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Hochstromverbinders zum Verbinden von Batteriemodulen
Beispiele beziehen sich auf Konzepte zum Herstellen von Hochstromverbindern und Anwendungen diesbezüglich, und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfah- ren zum Herstellen eines Hochstromverbinders zum Verbinden von Batteriemodulen, zum Beispiel für Hochstromanwendungen, als auch auf einen Hochstromverbinder.
Flexible Stromverbinder werden aus Kupfer-Geflechten und Kupfer-Litzen gefertigt. Als Anschlusskontakt werden dabei vercrimpte Kabelschuhe, verschweißte Kabel- schuhe, angeschweißte Kontakte oder kompaktverschweißte Enden verwendet. Als Batteriemodulverbinder in einem E-Auto, bei 350 Ampere, weisen diese einige Nachteile auf. Es werden hierfür sehr große Leiterquerschnitte zwischen 50mm2 und 120mm2 benötigt.
Die vercrimpten Kabelschuhe sind aufgrund der teilweise hohen Übergangswiderstände unsicher. Die Stromverbinder könnten sich sehr stark erhitzen und zu einem Brand führen.
Der verschweißte Kabelschuh, die angeschweißten Kontakte oder die kompaktver¬ schweißten Enden führen bei der Herstellung (in Anbetracht des hohen Querschnitts¬ bereichs zwischen 50mm2 und 120mm2) zu sehr hohen Energiekosten und sehr langen Produktionszeiten.
Deshalb kann ein Bedarf an Hochstromverbindern sowie an Konzepten zur Herstellung von Hochstromverbindern im Hinblick auf Reduzierung der Energiekosten und Verkürzung der Produktionszeiten bestehen.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche erfüllt sein.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Hochstromverbinders bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Erhitzen eines ersten Teils eines elektrischen Leiters basierend auf in dem ersten Teil des elektrischen Leiters durch einen Induktor erzeugte Wirbelströme. Der elektrische Leiter weist Einzeldrähte auf. Beispielsweise ist der elektrische Leiter aus Einzeldrähten gebildet. Das Verfahren umfasst ein Schmieden des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters. Das Ver¬ fahren umfasst ein Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst ein Erhitzen eines zweiten Teils des elektrischen Leiters basierend auf in dem zweiten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugte Wirbelströme. Das Verfahren umfasst ein Schmieden des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst ein Auf- trennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters. Durch die beschriebenen Schritte wird ein elektrischer Leiter mit zwei ge- schmiedeten Endbereichen gebildet. Die Endbereiche können auch als einstückige Bereiche bezeichnet werden, da in diesen Bereichen zumindest nahezu Einstückigkeit vorliegt. Ein erster der zwei Endbereiche kann durch die beschriebenen Verfahrens- schritte aus dem ersten Teil des elektrischen Leiters gebildet werden. Ein zweiter der zwei Endbereiche kann durch die beschriebenen Verfahrensschritte aus dem zweiten Teil des elektrischen Leiters gebildet werden. Ein Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters entspricht einer Abmessung des Hochstromverbinders.
Abmessungen der zwei geschmiedeten Endbereiche können, zum Beispiel mit einer Abweichung von kleiner als 5% (oder 4% oder 3% oder 2% oder 1%) zueinander, gleich groß sein. Eine Abmessung eines jeweiligen der zwei geschmiedeten Endberei- che kann, zum Beispiel mit einer Abweichung von kleiner als 5% (oder 4% oder 3% oder 2% oder 1%), der Hälfte einer Abmessung des ersten/zweiten Teils des elektri¬ schen Leiters entsprechen. Die Abmessung des jeweiligen der zwei geschmiedeten Endbereiche kann größer sein als 0,95 (oder 0,96 oder 0,97 oder 0,98)-mal der Hälfte der Abmessung des ersten/zweiten Teils des elektrischen Leiters. Die Abmessung des jeweiligen der zwei geschmiedeten Endbereiche kann kleiner sein als 1,05 (oder 1,04 oder 1,03 oder l,02)-mal der Hälfte der Abmessung des ersten/zweiten Teils des elektrischen Leiters. Die Abmessung kann eine Länge sein (in Hauptrich¬ tung/Längsrichtung des elektrischen Leiters).
Durch das Schmieden können die flexiblen Enden eines Kupferdrahtgeflechtes oder einer Kupferlitze in einen massiven Kupferkontakt umgeformt werden. Dabei kann auf das Schweißen verzichtet und hierdurch wiederum Energie eingespart werden.
Der Begriff Hochstromverbinder kann so verstanden werden, dass ein Einsatzgebiet des Hochstromverbinders Hochstromanwendungen sind, also Anwendungen mit hohem Strom, z.B. größer als 50 Ampere.
Der erste und zweite Teil können jeweils ein Abschnitt vorbestimmter Länge sein. Die vorbestimmte Länge kann einer Länge von (etwa) zwei Anschlusskontakten eines Hochstromverbinders entsprechen. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Länge grö- ßer als 0,95 (oder 0,96 oder 0,97)-mal der Länge von zwei Anschlusskontakte des Hochstromverbinders sein. Zum Beispiel kann die vorbestimmte Länge kleiner als 1,05 (oder 1,04 oder l,03)-mal der Länge von zwei Anschlusskontakte des Hoch- stromverbinders sein.
Der Induktor kann ein Überträger eines Stromes in den entsprechenden ersten oder zweiten Teil des elektrischen Leiters sein. Der Induktor kann spulenförmig sein. Der Strom in dem ersten oder zweiten Teil des elektrischen Leiters kann entsprechend einer Geometrie des Induktors wirbelstromartig sein (da das Magnetfeld im Wesentlichen entlang einer Rotationsachse einer Spule des Induktors verläuft). Der entspre- chende erste oder zweite Teil des elektrischen Leiters kann so in den Induktor eingeführt werden, dass der entsprechende erste oder zweite Teil des elektrischen Leiters den Induktor bzw. dessen Spule nicht berührt.
Die Abmessung des Hochstromverbinders kann durch eine Länge (einer Verbindung) des Hochstromverbinders bestimmt sein.
Das Herstellen des Hochstromverbinders kann durch Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters erfolgen. Das Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters kann durchgeführt werden, um den Hochstromverbinder herzustellen.
Der geschmiedete erste Teil des elektrischen Leiters kann eine erste stoffschlüssige Verbindung sein. Der geschmiedete zweite Teil des elektrischen Leiters kann eine zweite stoffschlüssige Verbindung sein.
Der Hochstromverbinder kann zum Verbinden von Batteriemodulen vorgesehen sein. Hierbei können jeweilige Pole der Batteriemodule miteinander durch entsprechende Anschlusskontakte des Hochstromverbinders verbunden werden.
Das Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters kann ein Auftrennen in der Mitte des geschmiedeten ersten Teils des elektrischen Leiters sein. In der Mitte kann bedeuten, dass zentral am geschmiedeten Teil getrennt wird. Das Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters kann ein Auftrennen in der Mitte des geschmiedeten zweiten Teils des elektrischen Leiters sein. Der elektrische Leiter kann in den Induktor eingeführt werden. Der elektrische Leiter kann beim Einführen in den Induktor in einer Keramik geführt sein. Die Keramik kann zur Isolation des elektrischen Leiters gegenüber dem Induktor dienen.
Der elektrische Leiter kann eine Litze oder ein Flachgeflecht sein. Die Einzeldrähte des elektrischen Leiters können aus Kupfer sein. Der elektrische Leiter kann ein leicht zu biegender elektrischer Leiter sein. Der elektrische Leiter kann flexibel sein.
Der Schritt des Erhitzens kann unter Sauerstoffabschluss stattfinden. Der Schritt des Schmiedens des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters kann während des Schritts des Erhitzens des zweiten Teils des elektrischen Leiters durch- geführt werden. Der Schritt des Schmiedens des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Schritt des Erhitzens des zweiten Teils des elektrischen Leiters erfolgen/durchgeführt werden.
Der Schritt des Auftrennens des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters kann direkt vor dem Schritt des Auftrennens des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters durchge- führt werden.
Ein jeweiliger Verfahrensschritt für den ersten Teil des elektrischen Leiters kann dem jeweiligen Verfahrensschritt für den zweiten Teil des elektrischen Leiters unmittelbar vorausgehen. Ein nächster Verfahrensschritt für jeweils den ersten Teil und den zweiten Teil des elektrischen Leiters kann durch Abspulen des elektrischen Leiters eingeleitet werden.
Sauerstoffabschluss kann bedeuten, dass der Schritt des Erhitzens mit einem Anteil an Sauerstoff von weniger als 0,1% durchgeführt wird, zum Beispiel in Stickstoffat- mosphäre.
Der erste Teil des elektrischen Leiters kann beim Schritt des Schmiedens des erhitz ten ersten Teils des elektrischen Leiters eine Temperatur von kleiner als 900 Grad aufweisen. Der zweite Teil des elektrischen Leiters kann beim Schritt des Schmiedens des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters eine Temperatur von kleiner als 900 Grad aufweisen.
Der elektrische Leiter kann nach dem Schritt des Erhitzens eine Temperatur von größer als 650 (700 oder 750) Grad Celsius aufweisen. Der elektrische Leiter kann nach dem Schritt des Schmiedens eine Temperatur von größer als 650 (700 oder 750) Grad Celsius aufweisen. Der elektrische Leiter kann beim Schritt des Schmie- dens eine Temperatur von kleiner als 900 (850 oder 800) Grad Celsius aufweisen. Der elektrische Leiter kann beim Schritt des Schmiedens eine Temperatur von größer als 650 (700 oder 750) Grad Celsius aufweisen.
Das Schmieden kann in einer Schmiedeform stattfinden. Das Schmieden kann ein Pressen, durch einen (ersten) Stempel, in die Schmiedeform umfassen. Die Schmie- deform kann so vorgesehen sein, dass nach dem Schmieden des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters, durch das (oder beim) Auftrennen, ein erster An- schlusskontakt eines ersten Hochstromverbinders und ein zweiter Anschlusskontakt eines zweiten Hochstromverbinders hergestellt werden. Die Schmiedeform kann so vorgesehen sein, dass nach dem Schmieden des erhitzten zweiten Teils des elektri¬ schen Leiters, durch das (oder beim) Auftrennen, ein erster Anschlusskontakt des zweiten Hochstromverbinders und ein zweiter Anschlusskontakt eines dritten Hoch- stromverbinders hergestellt werden.
So können jeweils mehrere Hochstromverbinder mit entsprechenden ersten und zweiten Anschlusskontakten hergestellt werden.
Der Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters kann durch einen Abstand zwischen dem ersten Anschluss- kontakt eines jeweiligen Hochstromverbinders und dem zweiten Anschlusskontakt des jeweiligen Hochstromverbinders definiert sein. Der erste Anschlusskontakt des jeweiligen Hochstromverbinders kann einer der zwei geschmiedeten Endbereiche sein. Der zweite Anschlusskontakt des jeweiligen Hochstromverbinders kann der andere der zwei geschmiedeten Endbereiche sein.
Dem Schritt des Schmiedens und/oder Erhitzens kann ein Vorverdichten (auch als Komprimieren bezeichnet) des elektrischen Leiters vorausgehen. Das Vorverdichten kann ein Einführen des elektrischen Leiters in eine (vorgefertigte) Form umfassen. Das Vorverdichten kann ferner ein Pressen, durch einen (zweiten) Stempel, des elektrischen Leiters in die (vorgefertigte) Form umfassen. Das jeweilige Einführen des ersten Teils des elektrischen Leiters und des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann ein Abspulen des elektrischen Leiters über eine vorbestimmte Länge umfassen.
Der Schritt des Abspulens kann ein Abspulen des elektrischen Leiters von einer Kabeltrommel in die (vorgefertigte) Form umfassen.
Die Verfahrensschritte an den entsprechenden Teilen des elektrischen Leiters können nach dem Abspulen erfolgen. Eine Pause zwischen den Verfahrensschritten kann kleiner als 1 Sekunde sein. Der entsprechende Teil des Leiters kann vor jedem Ver- fahrensschritt durch den Schritt des Abspulens entsprechend eingeführt werden. Dadurch kann der aus mehreren Abschnitten bestehende elektrische Leiter Schritt für Schritt bearbeitet werden, um den Hochstromverbinder herzustellen.
Vor dem Erhitzen des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann direkt ein Erhitzen des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden.
Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektri- sehen Leiters für das Erhitzen und den ersten Teil des Leiters für das Schmieden vorbereiten. Das Erhitzen des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Schmieden des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens). Die vorbestimmte Länge kann der Abmessung des Hochstromverbinders entspre¬ chen. Die Abmessung kann durch einen Abstand der zwei Anschlusskontakte des Hochstrom verbinders bestimmt sein.
Der Schritt des Abspulens des elektrischen Leiters kann weniger als 1 Sekunde dau- ern.
Das gesamte Verfahren, insbesondere die einzelnen Verfahrensschritte, kann direkt inline ohne manuellen Eingriff ablaufen. Dafür kann eine Spule vorgesehen sein, die den Schritt des Abspulens ausführt, um den elektrischen Leiter für die einzelnen Verfahrensschritte vorzubereiten bzw. einzustellen. Hierdurch können die entspre¬ chenden Teile des elektrischen Leiter für die jeweiligen Verfahrensschreite (in die jeweiligen Einheiten/Stationen zur Weiterverarbeitung) eingeführt werden. Nach dem Schritt des Schmiedens kann ein Stanzen von Befestigungslöchern durchgeführt werden. Die Befestigungslöcher können zur Anbindung von Batterien an den Hochstromverbinder vorgesehen sein.
Nach dem Schritt des Schmiedens kann jeweils ein Biegen des entsprechenden ersten oder zweiten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden. Der erste Teil kann vor dem zweiten Teil gebogen werden.
Eine mögliche Reihenfolge der Verfahrensschritte kann wie nachfolgend gegeben sein: Abspulen/Einführen des elektrischen Leiters; Vorverdichten; Erhitzen/Erwärmen; Schmieden; Stanzen; Biegen; und Auftrennen. Ferner können nach dem Auftrennen, also wenn der Hochstromverbinder von dem elektrischen Leiter getrennt wurde, eine Isolation durch Schrumpfschläuche und/oder ein Anbringen von Schutzkappen oder Gehäuseteilen durchgeführt werden. Durch das Abspulen des elektrischen Leiters kann der jeweilige Teil des elektrischen Leiters für die jeweiligen Verfahrensschritte vorbereitet werden.
Vor dem Vorverdichten des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann Vorverdichten des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden.
Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektrischen Leiters für das Vorverdichten und den ersten Teil des Leiters für das Erhitzen/Erwärmen vorbereiten. Das Vorverdichten des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Erhitzen/Erwärmen des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens).
Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektrischen Leiters für das Erhitzen/Erwärmen und den ersten Teil des Leiters für das Schmieden vorbereiten. Das Erhitzen/Erwärmen des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Schmieden des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens).
Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektrischen Leiters für das Schmieden und den ersten Teil des Leiters für das Stanzen vorbereiten. Das Schmieden des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Stanzen des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens). Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektrischen Leiters für das Stanzen und den ersten Teil des Leiters für das Biegen vorbe- reiten. Das Stanzen des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Biegen des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens).
Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektrischen Leiters für das Biegen und den ersten Teil des Leiters für das Auftrennen vor- bereiten. Das Biegen des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Auftrennen des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens).
Daraufhin kann das Abspulen des elektrischen Leiters den zweiten Teil des elektri- schen Leiters für das Auftrennen vorbereiten. Das Auftrennen des zweiten Teils des elektrischen Leiters kann unmittelbar nach dem Schritt des Auftrennens des ersten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden (nach Beenden des Abspulens).
Gemäß einem zweiten Aspekt kann ein durch ein Verfahren nach dem ersten Aspekt hergestellter Hochstromverbinder bereitgestellt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Hochstromverbinder bereitgestellt. Der Hoch- stromverbinder kann die oben beschriebenen Eigenschaften gemäß dem ersten und/oder zweiten Aspekt aufweisen. Der Hochstromverbinder weist Einzeldrähte auf. Beispielsweise ist der Hochstromverbinder aus Einzeldrähten gebildet. Die Einzeldräh- te können zunächst miteinander verwebt oder verflochten sein (gewebt oder gefloch¬ ten vorliegen) und beispielsweise ein Zopfgeflecht ausbilden. Der Hochstrom- verbinder weist zwei geschmiedete Endbereiche auf. Jeder der zwei geschmiedeten Endbereiche ist zumindest nahezu einstückig. Das heißt, in den Endbereichen liegen die Einzelleiter nicht mehr als Einzelleiter vor sondern bilden ein zumindest nahezu einstückiges Gebilde.
Der Hochstromverbinder kann zwischen den zwei Endbereichen einen Mittenbereich aufweisen. Der Mittenbereich des Hochstromverbinders ist zum Beispiel nicht geschmiedet. Das heißt, der Mittenbereich ist beispielsweise weiterhin aus den mehre- ren Einzeldrähten in einem Zustand gebildet, in dem die Einzeldrähte nicht durch einen Schmiedevorgang miteinander verbunden sondern z.B. weiterhin miteinander verwebt oder verflochten sind. Der Mittenbereich des Hochstromverbinders kann flexibel sein. Die zwei Endbereiche können jeweils durch Enden der Einzeldrähte begrenzt sein.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Hochstromverbinders bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Induktor, eine Schmiedeeinheit und eine Schneideeinheit. Der Induktor ist ausgebildet, einen (in den Induktor eingeführten) ersten Teil eines elektrischen Leiters zu erhitzen. Der elektrische Leiter weist Einzeldrähte auf. Der elektrische Leiter ist beispielsweise aus Einzeldrähten gebildet. Das Erhitzen basiert auf in dem ersten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugten Wirbelströmen. Die Schmiedeeinheit ist ausgebildet, den erhitzten ersten Teil des elektrischen Leiters zu schmieden. Die Schneideeinheit ist ausgebildet, den elektrischen Leiter an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters aufzutrennen. Der Induktor ist ferner ausgebildet, einen (in den Induk¬ tor eingeführten) zweiten Teil des elektrischen Leiters zu erhitzen. Das Erhitzen basiert auf in dem zweiten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugten Wirbelströmen.
Die Schmiedeeinheit ist ferner ausgebildet, den erhitzten zweiten Teil des elektrischen Leiters zu schmieden. Die Schneideeinheit ist ferner ausgebildet, den elektrischen Leiter an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters
aufzutrennen. Ein Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters entspricht einer Abmessung des Hochstromverbinders. Durch die beschriebenen Schritte wird ein elektrischer Leiter mit zwei geschmiedeten Endbereichen gebildet. Die Endbereiche können auch als einstü¬ ckige Bereiche bezeichnet werden, da in diesen Bereichen zumindest nahezu Einstü¬ ckigkeit vorliegt.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf Verfahren beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch auf die Vorrichtung zutreffen. Genauso können die voranstehend in Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen As¬ pekte in entsprechender Weise auf das Verfahren zutreffen.
Ebenfalls versteht sich, dass die vorliegend verwendeten Begriffe lediglich der Be¬ schreibung einzelner Ausführungsformen dienen und nicht als Einschränkung gelten sollen. Sofern nicht anders definiert, haben alle vorliegend verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die Bedeutung, die dem allgemeinen Verständnis des Fachmannes auf dem für die vorliegende Offenbarung relevanten Fachgebiet entspricht; sie sind weder zu weit noch zu eng zu fassen. Werden vorliegend Fachbegrif- fe unzutreffend verwendet und bringen so den technischen Gedanken der vorliegen- den Offenbarung nicht zum Ausdruck, sind diese durch Fachbegriffe zu ersetzen, die dem Fachmann ein richtiges Verständnis vermitteln. Die vorliegend verwendeten allgemeinen Begriffe sind auf der Grundlage der im Lexikon befindlichen Definition oder dem Zusammenhang entsprechend auszulegen; hierbei ist eine zu enge Auslegung zu vermeiden.
Vorliegend ist zu verstehen, dass Begriffe wie z.B. "umfassen" oder "aufweisen" usw., das Vorhandensein der beschriebenen Merkmale, Zahlen, Operationen, Hand- lungen, Komponenten, Teile oder deren Kombinationen bedeuten und das Vorhandensein bzw. die mögliche Flinzufügung eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Zahlen, Operationen, Handlungen, Komponenten, Teile oder deren Kombinationen nicht ausschließen. Obwohl Begriffe wie "erster" oder "zweiter" usw. evtl, zur Beschreibung verschiede- ner Komponenten verwendet werden, sind diese Komponenten nicht auf diese Begriffe zu beschränken. Mit den obigen Begriffen soll lediglich eine Komponente von der anderen unterschieden werden. Beispielsweise kann eine erste Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen; ebenso kann eine zweite Komponente als erste Komponente bezeichnet werden. Der Begriff "und/oder" umfasst beide Kombination der mehreren miteinander in Verbindung stehenden Gegenstände sowie jeden Gegenstand dieser Mehrzahl der beschriebenen Mehrzahl Gegenstände. Heißt es vorliegend, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente "verbun¬ den ist", damit "in Verbindung steht" oder "darauf zugreift", kann dies heißen, dass sie damit unmittelbar verbunden ist oder auf diese unmittelbar zugreift; hierbei ist aber anzumerken, dass eine weitere Komponente dazwischenliegen kann. Heißt es andererseits, dass eine Komponente mit einer anderen Komponente "unmittelbar verbunden" ist oder "unmittelbar darauf zugreift", ist darunter zu verstehen, dass dazwischen keine weiteren Komponenten vorhanden sind.
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenba¬ rung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; hierbei wer- den gleichartige Komponenten stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wird auf ausführliche Erläuterungen bekannter verbundener Funktionen oder Konstruktionen verzichtet, sofern diese unnötig vom Sinn der vorliegenden Offenbarung ablenken; derartige Funktionen und Konstruktionen sind dem Fachmann jedoch verständlich. Die beigefügten Zeichnungen der vorliegenden Offenbarung dienen der Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung und sind nicht als Einschränkung aufzufassen. Der technische Gedanke der vorliegenden Offenbarung ist derart auszulegen, dass er neben den beigefügten Zeichnungen auch alle derartigen Abwandlungen, Veränderungen und Varianten umfasst.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausfüh- rungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier Veranschaulichten abweichen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Hochstromverbinders;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Hochstromverbinders;
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen von Hochstromverbindern in mehreren Herstellungsschritten; und
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Hochstromverbinders.
Die hier beschriebenen Verfahrensvarianten der, sowie deren, Funktions- und Be¬ triebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis ihrer Struktur, Funktionsweise und Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die
Ausführungsbeispiele ein. Die Figuren sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert oder verkleinert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Figuren oder im Text of¬ fenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Figuren, anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen den beschrie- benen Vorrichtungen zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschrei- bung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Figuren umfasst und können zum Gegenstand weiterer Ansprüche gemacht werden. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offen- barung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale unter- einander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
Das Verfahren und die Vorrichtung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Im Folgenden werden ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausfüh rungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten De- tails abweichen können.
Während sich dementsprechend weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden einige Beispiele derselben in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Beispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu be- grenzen. Weitere Beispiele können alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken. In der gesamten Be- schreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnli che Elemente, die identisch oder in modifizierter Form im Vergleich zueinander implementiert sein können, während sie dieselbe oder eine ähnliche Funktionalität bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element„verbunden" oder„gekoppelt" bezeichnet wird, die Elemente direkt verbunden oder gekop pelt sein können oder über ein oder mehrere Zwischenelemente. Wenn zwei
Elemente A und B mit einem„oder" verbunden werden, soll dies derart verstanden werden, dass es alle möglichen Kombinationen, d.h. nur A, nur B sowie A und B offenbart. Ein alternativer Wortlaut für dieselben Kombinationen ist„zumindest eines aus A und B". Dasselbe gilt für Kombinationen aus mehr als 2 Elementen. Die hierin verwendete Terminologie bezweckt das Beschreiben bestimmter Beispiele und soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Immer, wenn eine Singularform wie„ein, eine" und„das, der, die" verwendet wird, und die Verwendung von nur einem Element weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch die Pluralformen umfassen, um dieselbe Funktionalität zu implementieren. Auf ähnliche Weise, wenn eine Funktionalität nachfolgend derart beschreiben wird, dass sie unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert wird, können weitere Beispiele dieselbe Funktionalität unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe„umfasst",„umfassend",„aufweisen", "enthält", "enthal- tend" und/oder„aufweisend" bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bestandteile angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen eines Hochstromverbinders. Das Verfahren umfasst Erhitzen S120 eines ersten Teils eines Einzeldrähte aufweisenden, z.B. aus Einzeldrähten gebildeten, elektrischen Leiters basierend auf in dem ersten Teil des elektrischen Leiters durch einen Induktor erzeugte Wirbelströme. Das Verfahren umfasst Schmieden S130 des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst Auftrennen S140 des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst Erhitzen S160 eines zweiten Teils des elektrischen Leiters basierend auf in dem zweiten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugte Wirbelströme. Das Verfahren umfasst Schmieden S170 des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters. Das Verfahren umfasst Auftrennen S180 des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters. Ein Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Lei- ters entspricht einer Abmessung des Hochstromverbinders. Zum Beispiel kann der Begriff Hochstromverbinder so verstanden werden, dass ein Einsatzgebiet des Hochstromverbinders Hochstromanwendungen sind, also Anwen- dungen mit hohem Strom, z.B. größer als 50 Ampere.
Zum Beispiel können der erste und zweite Teil jeweils ein Abschnitt vorbestimmter Länge sein. Die vorbestimmte Länge kann einer Länge von (etwa) zwei Anschluss- kontakten eines Hochstromverbinders entsprechen.
Zum Beispiel kann der Induktor ein als Überträger eines Stromes in den entspre- chenden ersten oder zweiten Teil des elektrischen Leiters sein. Der Induktor kann spulenförmig sein. Der Strom in dem ersten oder zweiten Teil des elektrischen Lei- ters kann entsprechend einer Geometrie des Induktors wirbelstromartig sein (da das Magnetfeld im Wesentlichen entlang einer Rotationsachse einer Spule des Induktors verläuft). Der entsprechende erste oder zweite Teil des elektrischen Leiters kann so in dem Induktor eingeführt werden, dass der entsprechende erste oder zweite Teil des elektrischen Leiters den Induktor bzw. dessen Spule nicht berührt.
Zum Beispiel kann die Abmessung des Hochstromverbinders bestimmt sein, durch eine Länge (einer Verbindung) des Hochstromverbinders.
Zum Beispiel kann das Herstellen des Hochstromverbinders durch Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters erfolgen. Das Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters kann durchgeführt werden, um den Hochstromverbinder herzustellen.
Zum Beispiel kann der geschmiedete erste Teil des elektrischen Leiters eine erste stoffschlüssige Verbindung sein. Der geschmiedete zweite Teil des elektrischen Lei¬ ters kann eine zweite stoffschlüssige Verbindung sein.
Zum Beispiel kann der Hochstromverbinder zum Verbinden von Batteriemodulen vorgesehen sein kann. Hierbei können jeweilige Pole der Batteriemodule miteinander durch entsprechende Anschlusskontakte des Hochstromverbinders verbunden wer¬ den.
Zum Beispiel kann das Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters ein Auftrennen in der Mitte des geschmiedeten ersten Teils des elektrischen Leiters sein. In der Mitte kann bedeuten, dass zentral am geschmiedeten Teil getrennt wird.
Zum Beispiel kann das Auftrennen des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters ein Auftrennen in der Mitte des geschmiedeten zweiten Teils des elektrischen Leiters sein.
Zum Beispiel kann der elektrische Leiter beim Einführen in den Induktor in einer Keramik geführt sein. Die Keramik kann zur Isolation des elektrischen Leiters gegen- über dem Induktor dienen.
Der elektrische Leiter kann eine Litze oder ein Flachgeflecht sein. Die Einzeldrähte des elektrischen Leiters können aus Kupfer sein. Der elektrische Leiter kann ein leicht zu biegender elektrischer Leiter sein. Der elektrische Leiter kann flexibel sein.
Zum Beispiel kann der Schritt des Erhitzens unter Sauerstoffabschluss stattfinden. Sauerstoffabschluss kann bedeuten, dass der Schritt des Erhitzens mit einem Anteil an Sauerstoff von weniger als 0,1% durchgeführt wird, zum Beispiel in Stickstoffatmosphäre.
Zum Beispiel kann der Schritt des Schmiedens des erhitzten ersten Teils des elektri- schen Leiters während des Schritts des Erhitzens des zweiten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden. Der Schritt des Schmiedens des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters kann gleichzeitig mit dem Schritt des Erhitzens des zweiten Teils des elektrischen Leiters erfolgen/durchgeführt werden.
Zum Beispiel kann der Schritt des Auftrennens des elektrischen Leiters an dem ge¬ schmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters direkt vor dem Schritt des Auftren- nens des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters durchgeführt werden.
Zum Beispiel kann ein jeweiliger Verfahrensschritt für den ersten Teil des elektri- schen Leiters dem jeweiligen Verfahrensschritt für den zweiten Teil des elektrischen Leiters unmittelbar vorausgeht. Ein nächster Verfahrensschritt für jeweils den ersten Teil und den zweiten Teil des elektrischen Leiters kann durch Abspulen des elektri¬ schen Leiters eingeleitet werden. Zum Beispiel kann der erste Teil des elektrischen Leiters beim Schritt des Schmie- dens des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters eine Temperatur von kleiner als 900 Grad aufweisen. Der zweite Teil des elektrischen Leiters kann beim Schritt des Schmiedens des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters eine Temperatur von kleiner als 900 Grad aufweisen.
Zum Beispiel kann der elektrische Leiter nach dem Schritt des Erhitzens eine Temperatur von größer als 650 (700 oder 750) Grad Celsius aufweisen. Der elektrische Leiter kann nach dem Schritt des Schmiedens eine Temperatur von größer als 650 (700 oder 750) Grad Celsius aufweisen. Der elektrische Leiter kann beim Schritt des Schmiedens eine Temperatur von kleiner als 900 (850 oder 800) Grad Celsius auf- weisen. Der elektrische Leiter kann beim Schritt des Schmiedens eine Temperatur von größer als 650 (700 oder 750) Grad Celsius aufweisen. Zum Beispiel kann das Schmieden in einer Schmiedeform stattfinden. Das Schmieden kann ein Pressen, durch einen (ersten) Stempel, in die Schmiedeform umfassen. Die Schmiedeform kann so vorgesehen sein, dass nach dem Schmieden des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters, durch das (oder beim) Auftrennen, ein erster Anschlusskontakt eines ersten Hochstromverbinders und ein zweiter Anschlusskon- takt eines zweiten Hochstromverbinders hergestellt werden. Die Schmiedeform kann so vorgesehen sein, dass nach dem Schmieden des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters, durch das (oder beim) Auftrennen, ein erster Anschlusskontakt des zweiten Hochstromverbinders und ein zweiter Anschlusskontakt eines dritten Hochstromverbinders hergestellt werden. So können jeweils mehrere Hochstromver- binder mit entsprechenden ersten und zweiten Anschlusskontakten hergestellt wer¬ den.
Zum Beispiel kann der Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters durch einen Abstand zwischen dem ersten Anschlusskontakt eines jeweiligen Hochstromverbinders und dem zweiten Anschluss¬ kontakt des jeweiligen Hochstromverbinders definiert sein.
Zum Beispiel kann dem Schritt des Schmiedens und/oder Erhitzens ein Vorverdichten (auch als Komprimieren bezeichnet) des elektrischen Leiters vorausgehen. Das Vor- verdichten kann Einführen des elektrischen Leiters in eine (vorgefertigte) Form um¬ fassen. Das Vorverdichten kann ferner Pressen, durch einen (zweiten) Stempel, des elektrischen Leiters in die (vorgefertigte) Form umfassen. Zum Beispiel kann das jeweilige Einführen des ersten Teils des elektrischen Leiters und des zweiten Teils des elektrischen Leiters ein Abspulen des elektrischen Leiters über eine vorbestimmte Länge umfassen. Zum Beispiel kann der Schritt des Abspulens ein Abspulen des elektrischen Leiters von einer Kabeltrommel in die (vorgefertigte) Form umfassen.
Zum Beispiel können die Verfahrensschritte an den entsprechenden Teilen des elektrischen Leiters nach dem Abspulen erfolgen. Eine Pause zwischen den Verfah- rensschritten kann kleiner als 1 Sekunde sein. Der entsprechende Teil des Leiters kann vor jedem Verfahrensschritt entsprechend eingeführt werden durch den Schritt des Abspulens. Dadurch kann der aus mehreren von der Abmessung bestehenden Abschnitten bestehende elektrische Leiter Schritt für Schritt bearbeitet werden, um den Hochstromverbinder herzustellen.
Zum Beispiel kann die vorbestimmte Länge der Abmessung des Hochstromverbinders entsprechen. Die Abmessung kann bestimmt sein, durch einen Abstand der zwei Anschlusskontakte des Hochstromverbinders. Zum Beispiel kann der Schritt des Abspulens des elektrischen Leiters weniger als 1 Sekunde dauern.
Zum Beispiel kann das gesamte Verfahren, insbesondere die einzelnen Verfahrens¬ schritte, direkt inline ohne manuellen Eingriff ablaufen. Dafür kann eine Spule vorge- sehen sein, die den Schritt des Abspulens ausführt, um den elektrischen Leiter für die einzelnen Verfahrensschritte vorzubereiten bzw. einzustellen. Hierdurch können die entsprechenden Teile des elektrischen Leiter für die jeweiligen Verfahrensschreite (in die jeweiligen Einheiten/Stationen zur Weiterverarbeitung) eingeführt werden. Zum Beispiel kann nach dem Schritt des Schmiedens ein Stanzen von Befestigungslö¬ chern durchgeführt werden. Die Befestigungslöcher können zur Anbindung von Bat¬ terien an den Hochstromverbinder vorgesehen sein.
Zum Beispiel kann nach dem Schritt des Schmiedens jeweils ein Biegen des entspre- chenden ersten oder zweiten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt werden. Der erste Teil kann vor dem zweiten Teil gebogen werden. Zum Beispiel kann eine mögliche Reihenfolge der Verfahrensschritte wie nachfolgend gegeben sein: Abspulen/Einführen; Vorverdichten; Erhitzen/Erwärmen; Schmieden; Stanzen; Biegen; und Auftrennen. Ferner können nach dem Auftrennen, also wenn der Hochstromverbinder von dem elektrischen Leiter getrennt wurde, eine Isolation durch Schrumpfschläuche und/oder ein Anbringen von Schutzkappen oder Gehäuse- teilen durchgeführt werden.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungs- beispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder nachstehend in Bezug auf Fig. 2-4 beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind. Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 zum Herstellen eines Hochstromverbinders. Die Vorrichtung 200 umfasst einen Induktor 230. Der Induktor 230 ist ausgebildet, den Schritt des Erhitzens (z.B. S120 und S160 aus Fig.l oder S330 aus Fig.3) durchzuführen Die Vorrichtung 200 umfasst eine Schmiedeeinheit 240. Die Schmiedeeinheit 240 ist ausgebildet, den Schritt des Schmiedens (z.B. S130 und S170 aus Fig.l oder S340 aus Fig.3) durchzuführen.
Die Vorrichtung 200 umfasst eine Schneideeinheit 270. Die Schneideeinheit 270 ist ausgebildet, den Schritt des Auftrennens (z.B. S140 und S180 aus Fig.l oder S370 aus Fig.3) durchzuführen.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung 200 eine Spule 210 umfassen. Die Spule 210 kann ausgebildet sein, den Schritt des Abspulens (z.B. S310 aus Fig.3) durchzuführen.
Zum Beispiel kann die Vorrichtung 200 eine Vorverdichtungseinheit 220 umfassen.
Die Vorverdichtungseinheit 220 kann ausgebildet sein, den Schritt des Vorverdichtens (z.B. S320 aus Fig.3) durchzuführen. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 200 eine Stanzeinheit 250 umfassen. Die Stanz¬ einheit 250 kann ausgebildet sein, den Schritt des Stanzens (z.B. S350 aus Fig.3) durchzuführen. Zum Beispiel kann die Vorrichtung 200 eine Biegeeinheit 260 umfassen. Die Biegeeinheit 260 kann ausgebildet sein, den Schritt des Biegens (z.B. S360 aus Fig.3) durchzuführen. Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1) oder nachstehend (z. B. Fig. 3-4) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Das vorstehend beschriebene Problem kann zum Beispiel durch einen Prozessablauf von inline angeordneten Verfahrensschritten gelöst werden, wie hier in Figur 3 gezeigt. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen von Hochstromverbindern 375 in mehreren Herstellungsschritten.
Das Verfahren umfasst ein Abspulen (Ablaufen oder Abziehen) S310 eines vorgefer¬ tigten Flachgeflecht oder einer Litze. Das vorgefertigte Flachgeflecht oder die Litze bilden dabei einen zusammenhängenden elektrischen Leiter. Das vorgefertigte Flach- geflecht oder die Litze wird von einer angetriebenen Spule abgezogen/abgespult. Die abgezogene Länge folgt dabei der benötigten Länge der Fertigteile, hier im Beispiel ca. 200mm. Das entspricht einer möglichen Abmessung eines Hochstromverbinders 375. Der Abzug ist mit ca. 5-10 Sekunden getaktet. Es erfolgt ein schneller Vorschub von ca. 200mm mit < 1 Sekunde, gefolgt von einem Stillstand von 4-9 Sekunden zur Bearbeitung in den einzelnen Verfahrensschritten/Prozessstationen.
Das Verfahren umfasst ferner ein Vorverdichten S320 des Flachgeflechts oder der Litze. Das vorgefertigte Flachgeflecht oder die Litze wird der Länge nach in eine Form eingezogen. Ein Stempel komprimiert nun die Litze, so dass die einzelnen Drähte eng aneinander gepresst werden und untereinander eine sichere elektrische Verbindung aufweisen.
Das Verfahren umfasst ferner ein Erwärmen/Erhitzen S330 des komprimierten Flach¬ geflechts oder der komprimierten Litze. Dabei wird das vorgefertigte Flachgeflecht oder die Litze in den Kern eines Induktors eingezogen. Zum Schutz vor Kurzschlüs- sen und zur genauen Führung, wird die Litze dabei in einer Keramikform geführt, die der Form des vorgefertigten Flachgeflechts oder der Litze entspricht und einen gleichmäßen Abstand zum Induktor von kleiner 1mm ermöglicht/aufweist. Das vorge- fertigte Flachgeflecht oder die Litze wird durch induktiv erzeugten Wirbelstrom auf eine Temperatur größer als 750°C erwärmt. Der gesamte Prozessschritt erfolgt unter Sauerstoffabschluss, z.B. in Stickstoffatmosphäre. Zur Erreichung höherer Tempera- turen, oder zur Verkürzung der Taktzeiten kann dieser Vorgang optional in einem zweiten Induktionsprozess wiederholt werden.
Das Verfahren umfasst ferner ein Schmieden S340 des erhitzten Flachgeflechts oder der erhitzten Litze. Das Flachgeflecht oder die Litze fährt mit einer Temperatur grö- ßer als 750°C unter Schutzatmosphäre in eine Schmiedeform und wird nun so stark verpresst, dass eine stoffschlüssige Verbindung zu einem massiven Kupferblock von größer als 20mm2 entsteht. Der massive Kupferblock kann kleiner sein als 150mm2 (120mm2, 100mm2 oder 80mm2).
Das Verfahren umfasst ferner ein Stanzen S350 von Konturen und Bohrungen für die spätere Befestigung an den Batteriemodulen.
Das Verfahren umfasst ferner ein Biegen S360 entsprechender Winkel und Radien für die Befestigung. Die Verfahrensschritte Stanzen und Biegen können, je nach Kon- struktion der Kontaktflächen (Anschlusskontakte), auch in einem Werkzeug erfolgen.
Das Verfahren umfasst ferner ein Trennen/Auftrennen S370 des fertigen Stangs in Einzelteile (zur Weiterverarbeitung).
Das Verfahren umfasst ferner weitere Prozessschritte wie Isolation durch Schrumpf- Schläuche und das Anbringen von Schutzkappen oder Gehäuseteilen, nach einer Abkühlphase der vereinzelten Hochstromverbinder 375.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungs- beispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1-2) oder nachstehend in Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Hochstromverbinders 375. Der Hochstromverbinder 375 kann die oben beschriebenen Eigenschaften gemäß den Figuren 1 bis 3 aufweisen. Der Hochstromverbinder 375 weist mehrere Einzeldrähte auf und ist in dem gezeigten Beispiel aus Einzeldrähten gebildet. Der Hochstromver- binder weist zwei geschmiedete Endbereiche auf. Die Endbereiche sind zumindest nahezu einstückig gebildet. In der Abbildung weist der Hochstromverbinder 375 einen Mittenbereich zwischen den zwei Endbereichen auf. Der Mittenbereich des Hochstromverbinders 375 wird zum Beispiel nicht geschmiedet, so dass er flexibel beweglich ist. In dem Mittenbereich sind die Einzeldrähte z.B. miteinander verfloch- ten oder verwebt. Die zwei Endbereiche können jeweils durch Enden der Einzeldrähte begrenzt sein.
Der Mittenbereich des Hochstromverbinders 375 kann die Endbereiche miteinander verbinden. Die zwei Endbereiche können zwei ähnliche oder gleiche Abmessungen El und E2 aufweisen. Ferner kann der Mittenbereich des Hochstromverbinders 375 eine Abmessung D aufweisen. Die Abmessung D kann ferner größer sein als die Summe der Abmessungen El und E2 (oder größer sein als das Doppelte, Dreifache oder Vierfache der Summe der Abmessungen El und E2).
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungs- beispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1-3) oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Gemäß einem Aspekt kann der Energiebedarf durch die induktive Erwärmung um ca. 75% gegenüber einer klassischen Kompaktschweißung gesenkt werden. Der
Schmiedeprozess und die nachgelagerten Produktionsschritte laufen vergleichsweise schnell in nur einem einzigen Arbeitshub ab. Dadurch werden schnelle Taktzeiten von 5-10 Sekunden pro Hochstromverbinder 375 erreicht. Da der zukünftige Markt für Hochstromverbinder 375 zur Verbindung von Batteriemodulen Stückzahlen von deutlich >50 Millionen Stück pro Jahr voraussagt, kann die Anzahl benötigter Fertigungs¬ straßen über das hierin beschriebene Verfahren gering gehalten werden.
Gemäß einem Aspekt kann eine Inline Produktion von Hochstrom-Batterie-Verbindern durch induktives Präzisionsschmieden (Modulverbinder für E-Auto) vorgesehen sein.
Gemäß einem Aspekt kann ein sehr schnelles energieeffizientes Verfahren bereitgestellt werden, um flexible Hochstromverbinder 375 zu fertigen, bei denen durch ein Schmiedeverfahren Enden (z.B. Einzeldrähte des Flachgeflechts oder der Litze) zu Anschlusskontakten umgeformt werden. Dazu kann eine Flachgeflechtlitze erwärmt, zu einem massivem Kupferteil verformt und anschließend gestanzt und gebogen werden, um einen Anschlusskontakt daraus zu formen,
Gemäß einem Aspekt kann ein Hartlöten von Kontakten an ein Flachgeflecht oder eine Litze durchgeführt werden. Ferner kann ein Anschweißen (Elektroschweißen) von Kupfer-Kontakten an ein Flachgeflecht oder eine Litze durchgeführt werden. Zum Hartlöten kann ein Lot verwendet werden, welches den Widerstand an einer zu kon- taktierenden Verbindungsstelle erhöht und damit auch eine Verlustleistung der Hochstromverbinder 375 für Batterien erhöht. Das Anschweißen von Kupfer-Kontakten kann einen ähnlich hohen Energiebedarf wie das Kompaktschweißen erfordern. Zusätzlich kann von deutlich höheren Taktzeiten als 10 Sekunden ausgegangen werden.
Gemäß einem Aspekt können konfektionierte Strombänder aus Kupfer-Geflechten für Leistungsschalter vorgesehen sein.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorange- hend detailliert beschriebenen Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben wur¬ den, können ferner mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein ähnliches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal zusätzlich in das andere Beispiel einzubringen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse verschiedener oben beschriebener Verfahren können durch programmierte Computer durchgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die ma- schinen-, Prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen co¬ dieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren durch oder veranlassen die Durchführung. Die Programmspeichervorrich¬ tungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien, wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digital¬ datenspeichermedien sein. Auch sollen weitere Beispiele Computer, Prozessoren oder Steuerungseinheiten programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschrie¬ benen Verfahren oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLA = (Field) Pro- grammable Logic Arrays) oder (feld-) programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays) programmiert zum Durchführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren abdecken.
Die Beschreibung und Zeichnungen stellen nur die Grundsätze der Offenbarung dar. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele ausdrücklich nur Lehrzwecken die nen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung wie auch besondere Ausführungsbeispiele derselben sollen deren Ent- sprechungen umfassen.
Ein Blockdiagramm kann z.B. ein detailliertes Schaltungsdiagramm darstellen, das die Prinzipien der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise kann ein Ablaufdia gramm, Flussdiagramm, Zustandsübergangsdiagramm, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden können, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist. In der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren können durch eine Vorrichtung implementiert werden, die Mittel zum Ausführen von jedem der entsprechenden Schritte dieser Verfahren aufweist.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen, Abläufe oder Funktio nen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte, au- ßer dies ist explizit oder implizit anderweitig angegeben, z.B. aus technischen
Gründen. Durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann in einigen Beispielen ein einzelner Schritt, eine Funktion, ein Prozess oder Ablauf mehrere Teil-Schritte, -Funktionen, -Prozesse, oder -Abläufe einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausge¬ schlossen sind. Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann.
Wenn jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlos- sen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist. Die vorliegende Offenbarung ist natürlich nicht in irgendeiner Weise auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es werden im Gegenteil viele Mög- lichkeiten für Modifikationen daran einem Durchschnittsfachmann ersichtlich, ohne von der zugrundeliegenden Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines Hochstromverbinders, das Verfahren umfas- send:
Erhitzen (S120) eines ersten Teils eines mehrere Einzeldrähte aufweisenden elektrischen Leiters basierend auf in dem ersten Teil des elektrischen Leiters durch einen Induktor erzeugte Wirbelströme;
Schmieden (S130) des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters;
Auftrennen (S140) des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters;
Erhitzen (S160) eines zweiten Teils des elektrischen Leiters basierend auf in dem zweiten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugte Wirbelströme;
Schmieden (S170) des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters; und
Auftrennen (S180) des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters, wobei ein Abstand zwischen dem ersten Teil des elektri- schen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters einer Abmessung des Hochstromverbinders entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schmiedens (S130) des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters während des Schritts des Erhitzens (S160) des zweiten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Auftrennens des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters direkt vor dem Schritt des Auftrennens des elektrischen Leiters an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schritt des
Erhitzens (S120, S160) unter Sauerstoffabschluss stattfindet.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Teil des elektrischen Leiters beim Schritt des Schmiedens (S130) des erhitzten ersten Teils des elektrischen Leiters eine Temperatur von kleiner als 900 Grad aufweist, und wobei der zweite Teil des elektrischen Leiters beim Schritt des Schmiedens (S170) des erhitzten zweiten Teils des elektrischen Leiters eine Temperatur von kleiner als 900 Grad aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei dem Schritt des Schmiedens und/oder Erhitzens ein Vorverdichten des elektrischen Leiters voraus- geht, wobei das Vorverdichten umfasst:
Einführen des elektrischen Leiters in eine Form; und
Pressen, durch einen Stempel, des elektrischen Leiters in die Form.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei nach dem Schritt des Schmiedens ein Stanzen von Befestigungslöchern, die zur Anbindung von Batterien an den Hochstromverbinder vorgesehen sind, durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei nach dem Schritt des Stanzens und vor dem Schritt des Auftrennens jeweils ein Biegen des entsprechenden ersten oder zweiten Teils des elektrischen Leiters durchgeführt wird.
9. Hochstromverbinder (375), der Einzeldrähte aufweist, wobei der Hochstrom- verbinder zwei jeweils geschmiedete Endbereiche aufweist.
10. Vorrichtung zum Herstellen eines Hochstromverbinders, umfassend:
einen Induktor (230), der ausgebildet ist, einen ersten Teil eines mehrere Ein¬ zeldrähte aufweisenden elektrischen Leiters zu erhitzen, wobei das Erhitzen auf in dem ersten Teil des elektrischen Leiters durch den Induktor erzeugten Wirbelströmen basiert;
eine Schmiedeeinheit (240), die ausgebildet ist, den erhitzten ersten Teil des elektrischen Leiters zu schmieden;
eine Schneideeinheit (270), die ausgebildet ist, den elektrischen Leiter an dem geschmiedeten ersten Teil des elektrischen Leiters aufzutrennen;
wobei der Induktor (230) ferner ausgebildet ist, einen zweiten Teil des elektrischen Leiters zu erhitzen, wobei das Erhitzen auf in dem zweiten Teil des elektri- sehen Leiters durch den Induktor erzeugten Wirbelströmen basiert;
wobei die Schmiedeeinheit (240) ferner ausgebildet ist, den erhitzten zweiten Teil des elektrischen Leiters zu schmieden; und
wobei die Schneideeinheit (270) ferner ausgebildet ist, den elektrischen Leiter an dem geschmiedeten zweiten Teil des elektrischen Leiters aufzutrennen, und wobei ein Abstand zwischen dem ersten Teil des elektrischen Leiters und dem zweiten Teil des elektrischen Leiters einer Abmessung des Hochstromverbinders entspricht.
PCT/EP2018/079699 2017-11-27 2018-10-30 Hochstromverbinder sowie vorrichtung und verfahren zum herstellen eines hochstromverbinders zum verbinden von batteriemodulen WO2019101479A1 (de)

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