WO2019201361A1 - Verfahren zum herstellen einer kontaktierungseinrichtung - Google Patents

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WO2019201361A1
WO2019201361A1 PCT/DE2018/000105 DE2018000105W WO2019201361A1 WO 2019201361 A1 WO2019201361 A1 WO 2019201361A1 DE 2018000105 W DE2018000105 W DE 2018000105W WO 2019201361 A1 WO2019201361 A1 WO 2019201361A1
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electrical conductor
weldable material
material portion
welding
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PCT/DE2018/000105
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Harald Schoppel
Markus Issler
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Gentherm Gmbh
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    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0214—Resistance welding

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a contacting device and a contacting device with an electrical conductor, a
  • the invention also relates to a battery unit, in particular for use in a vehicle, with a battery and a contacting device, as well as a temperature control unit, in particular for use in a vehicle, with a tempering device, which has one or more thermoelectric devices, and a contacting device.
  • the contacting of contact poles is necessary in the manufacture or assembly of a large number of electrical components, for example one
  • contacting devices are used for contacting vehicle batteries, which, for example, individual cells of a battery or the battery with other electronic
  • Temperature control devices or potential equalization for example, between an electrically conductive body and a control device used.
  • the electrical conductor often consists of a plurality of wires or strands, whereby the production of a permanent and electrically conductive connection to a
  • the invention was therefore based on the object to enable a robust and uncomplicated contacting, which has a low contact resistance and is inexpensive to produce.
  • weldable material section is arranged and the weldable
  • the invention makes use of the knowledge that the arrangement of the electrical conductor between the contacting section of the
  • connection produced has a low contact resistance, is mechanically loadable and has a low risk of damage even when high pull-out forces are applied.
  • the electrical conductor may comprise, for example, a plurality of metallic wires or strands.
  • the electrical conductor can be formed, for example, as a flat film conductor or as a round conductor or comprise a flat film conductor or a circular conductor.
  • the formation of the material bond between the weldable material portion and the contacting portion of the contacting object is also made such that substantially no air is left between the electrical conductor and the weldable material portion and between the electrical conductor and the contacting portion of the contacting object.
  • a method according to the invention is preferred in which the cohesive connection between the weldable material section and the contacting section of the contacting object is produced in welding regions which are arranged laterally of the electrical conductor and / or in front of the electrical conductor. The cohesive connection between the weldable
  • Material portion and the contacting portion of the Kunststoff musclesstriess preferably has two side of the electrical conductor arranged welding strips or surrounding the electrical conductor U-shaped welding area. If the electrical conductor is also welded, this results in a planar welding area, which comprises at least a portion of the electrical conductor and extends laterally from the electrical conductor to the outside and / or from the electrical conductor to the front.
  • the electrical conductor, the contacting section of the contacting object and / or the weldable material section are each formed at least partially from copper or a copper alloy.
  • the electrical conductor comprises a plurality of copper wires or copper strands. Copper is particularly preferably used for electrical conductors due to the low resistivity.
  • Contacting object was previously the creation of a crimp connection between the copper wires or copper strands with a connecting element or a
  • the electrical conductor, the contacting section of the contacting object and / or the weldable material section are each formed at least partially from aluminum or an aluminum alloy.
  • the Contacting portion of the Kunststoff Industriessêts and the weldable material portion of aluminum or an aluminum alloy and the electrical conductor made of copper or a copper alloy are formed.
  • the electrical conductor, the contacting portion of the Kunststofftechniks mecanics and / or the weldable material portion may also be each at least partially formed of a different metal or another metal alloy.
  • the contacting section of the contacting object and / or the weldable material section are each formed as metal sheet sections.
  • the contacting object is formed as a metal sheet, for example as an aluminum sheet.
  • the weldable material portion may also be formed as an aluminum sheet or as part of an aluminum sheet.
  • both the contacting portion of the contacting object and the weldable material portion are formed as metal sheet portions, it is preferable that both metal sheet portions have the same material thickness.
  • the weldable material section is formed as an integral part of the contacting object.
  • the contacting object is formed as an aluminum sheet and the Weldable material portion and the contacting portion are integral
  • Material portion is formed as an integral part of themaschineticians Victorias, the number of parts is reduced, whereby the production is further simplified.
  • a tab is produced on the contacting object, wherein the tab of the
  • Contact object comprises the weldable material portion.
  • the tab is created directly on a side edge or spaced from one, several or all of the side edges of the contact object.
  • creating the tab comprises creating a material envelope which preferably extends substantially over 180 degrees.
  • the method according to the invention is advantageously further developed in that the generation of the tab on the contacting object involves the processing of the contacting object by means of a separation method and / or the machining
  • Contacting object by means of a forming process comprises.
  • the processing of the contacting object by means of a separation method preferably comprises at least sectionally cutting out a material section of the
  • the applied pattern preferably has a U-shape. Editing the contacting object by means of a
  • Forming process preferably comprises the bending of a material section of the contacting object.
  • bending of a cut-out material portion may create a recess on a side edge of the contacting object or a recess spaced from the side edges of the contacting object. This recess can be used for example for further attachment of the contact device produced.
  • the friction welding and the ultrasonic welding allow the welding of a variety of different material combinations, in particular the welding of copper and aluminum material.
  • Welding processes require only a low thermal stress on the material and do not require elaborate welding or spot preparation and no additional weld metal or welding gas.
  • an inventive method is advantageous in which the contact surface of the sonotrode is formed uneven.
  • trained contact surface can by means of the sonotrode a surface
  • the contact surface of the sonotrode has an elongated recess or concavity, wherein the electrical conductor is arranged at least partially parallel to the recess or concavity in the contact surface during welding of the weldable material portion to the contacting portion of the contacting object. Because of the between the weldable
  • the contact surface of the sonotrode has one or more substantially planar sections, wherein the one or more substantially planar sections during welding of the weldable material section with the
  • the contact surface of the sonotrode may have a further recess or a step, which is arranged during the welding in the region of an insulating sheath of the electrical conductor to be welded.
  • the welded portion of the insulating sheath of the electrical conductor provides for the weldable material portion or the contacting portion of the contacting object for an additional bulge. This additional bulge is received by the further recess or step in the contact surface of the sonotrode.
  • the contact surface of the sonotrode is adapted to the line cross-section of the electrical conductor.
  • Contacting portion of the contacting object comprises generating one or more welding spots adjacent to the electrical conductor and / or generating one or more welding spots in the region of the electrical conductor.
  • welding the weldable material portion to the contacting portion of the contacting object includes creating one or more welds adjacent to the electrical conductor and / or creating one or more welds in the region of the electrical conductor.
  • welds or welds may be advantageous.
  • an inventive method is preferred in which the electrical conductor is partially surrounded by an insulating sheath.
  • a part of the insulating sheath is welded.
  • the portion of the electrical conductor immediately before the welding area is prevented from being exposed without an insulating sheath. In this way, the risk of injury, for example, in a control or maintenance of the contacting device, significantly reduced since direct contact with the electrical conductor immediately before the welding area is prevented.
  • the object underlying the invention is also achieved by a contacting device of the type mentioned, wherein the electrical conductor between the electrically conductive contacting portion of the
  • Contacting portion of the contacting object is welded such that there is a material connection between the weldable material portion and the contacting portion of the contacting object.
  • Contacting portion of the contacting object no intermediate material, such as paint, and substantially no air.
  • intermediate material such as paint
  • the cohesive connection between the weldable material section and the contacting section of the contacting object has welding regions which are arranged laterally of the electrical conductor and / or in front of the electrical conductor.
  • the welding areas arranged laterally by the electrical conductor and / or the welding area arranged in front of the electrical conductor produce a stable and robust welded connection.
  • Contacting device has the cohesive connection between the weldable material portion and the contacting portion of
  • Contacting means are the electrical conductor, the contacting portion of the Mull michelless fabrics and / or the weldable material portion each formed at least partially of copper or a copper alloy.
  • the electrical conductor comprises a plurality of copper wires or Copper. Copper is particularly preferably used for electrical conductors due to the low resistivity. A contacting of such a conductor with another metallic Kunststofftechnikstrade previously included a connecting element which is connected by means of a crimp connection with the copper wires or copper strands. Alternatively pre-compacted copper wires or copper strands could be used. Because of that, the weldable
  • Contacting portion of the contacting object is a permanent electrically conductive connection, eliminating the need for a connecting element and the use of pre-compacted copper wires or copper strands, whereby the contacting device is easier, faster and thus cheaper to produce.
  • Contacting means are the electrical conductor, the contacting portion of the contacting object and / or the weldable material portion each formed at least partially of aluminum or an aluminum alloy.
  • Copper alloy are formed.
  • the electrical conductor between the electrically conductive contacting section of the contacting object and the weldable material section and welding the weldable material section to the contacting section of the contacting object, there is an electrically conductive aluminum-copper-aluminum composite having a low contact resistance, which is not a preliminary contact Treatment of the electrical conductor or additional components, such as a connecting element to
  • the electrical conductor, the contacting portion of the Kunststoffssens and / or the weldable material portion may also be each at least partially formed of a different metal or another metal alloy.
  • the contacting device according to the invention is further developed advantageously in that the contacting section of the contacting object and / or the weldable material section are each formed as metal sheet sections.
  • the contacting object is formed as a metal sheet, for example as an aluminum sheet.
  • Material section also be formed as aluminum sheet or as part of an aluminum sheet.
  • Sheet metal sections have the same thickness. Preferably, the sheet metal sections are aligned substantially parallel to each other
  • the weld joint between the weldable material portion and the contacting portion of the contacting object becomes considerably easier to manufacture, whereby the risk of unintentional damage during the welding process is considerably reduced.
  • the weldable material portion is formed as an integral part of the contacting object.
  • Material portion and the contacting portion are integral parts of this aluminum sheet. Characterized in that the weldable material portion is formed as an integral part of the Needlesssens, the number of parts is reduced, whereby the production of the contacting device is further simplified.
  • the weldable material portion is formed as a tab of the Kunststoff Industriess réelles.
  • the tab is, for example, directly to one Side edge or spaced from one, several or all side edges of the Kunststoff Industriess réelles arranged.
  • the tab comprises a material envelope, which preferably extends substantially over 180 degrees. The material envelope already protects the contact region between the electrical conductor and the contacting section of the contacting object from one side. To further protect the contact area between the electrical conductor and the contacting portion of
  • the contacting device according to the invention is further developed in that the welded joint between the weldable material portion and the contacting portion of the contacting object one or more
  • Weld and / or a weld point in the region of the electrical conductor can be achieved. Depending on the welded materials and the
  • Material section may be advantageous welds or welds.
  • a contacting device is preferred in which the electrical conductor is partially surrounded by an insulating sheath, wherein a portion of the insulating sheath in the region of
  • Contacting portion of the contacting object is arranged. Characterized in that a part of the insulating sheath in the region of the welded joint between the weldable material portion and the contacting portion of the
  • Contacting object is arranged, it prevents the section of the electrical conductor, which is located immediately in front of the welding area, without an insulating sheath open. In this way, the risk of injury, for example, in a control or maintenance of the contacting device, significantly reduced because direct contact with the electrical conductor is prevented immediately before the welding area.
  • the contact area between the electrical conductor and the contacting portion of the Kunststoff muscless fleeces is sealed, in particular against the entry of liquids, gases and / or gas mixtures.
  • the contact area between the electrical conductor and the contacting portion of the contacting object is sealed against the ingress of liquid or moisture, electrical corrosion in the region of the electrically conductive connection between the electrical conductor and the contacting portion of the contacting object is avoided. This allows for an extra
  • Seal for example, with an adhesive and / or paint, can be dispensed to seal the contact area between the electrical conductor and the contacting portion of the Kunststoff Industriessitess, so that an additional
  • the electrical conductor is designed as a flat film conductor or the electrical conductor comprises a flat film conductor.
  • Flat film conductors have a comparatively low height and are suitable for this reason
  • Contacting portion and the weldable material portion is due to the small height of the flat film conductor only a small deformation of the electrically conductive contacting portion and / or the weldable
  • the flat film conductor comprises one or more flat conductor tracks.
  • a carrier layer is arranged above and / or below the respective conductor tracks or the carrier layer is integrated into the respective conductor track.
  • the carrier layer is made of a Polymer, for example, made of polyethylene.
  • Ultrasonic welding absorbs the carrier layer of welding energy. Since direct welding of the electrical conductor is not necessary in the present invention due to the welded connection between the electrically conductive contacting portion of the contacting object and the weldable material portion, the invention also allows contacting corresponding flat foil conductors with an energy absorbing support layer. Furthermore, despite an energy-absorbing carrier layer, the electrical conductor may be connected to the contacting section of the contacting object and / or the weldable material section
  • the one or more interconnects may be used as film webs of an electrically conductive material, such as copper, a copper alloy,
  • Aluminum, an aluminum alloy and / or graphite be formed.
  • the electrically conductive material of the one or more interconnects may be vapor-deposited on the carrier layer or by means of plasma coating on the
  • Carrier layer may be applied.
  • the electrically conductive particles of the one or more interconnects may be embedded in the carrier layer.
  • the one or more interconnects may be film webs which are largely or completely formed from the electrically conductive particles of the one or more interconnects.
  • Corresponding film webs can be produced for example by drawing and / or rolling under high pressure.
  • Corresponding film webs may be laminated to a carrier layer, in particular to a carrier film, or used without a carrier layer.
  • the one or more tracks are partially or completely removed in one or more areas. This erosion can be, for example: by etching with alkalis or acids, irradiated with
  • the electrical conductor may be formed as a round conductor or a
  • Round conductors include.
  • the object underlying the invention is also achieved by a battery unit of the aforementioned type, wherein the contacting device is formed according to one of the embodiments described above and the contacting object is electrically conductively connected to one or more contact poles of the battery.
  • the object underlying the invention is also achieved by a temperature control unit of the type mentioned, wherein the contacting device formed according to one of the embodiments described above and the contacting object with one or more contact poles of
  • Tempering device is electrically conductively connected.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows another embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows another embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows an embodiment of the battery unit according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 6 shows an embodiment of the method according to the invention in one
  • Block diagram. 1 shows a contacting device 10 with an electrical conductor 12 and a contacting object 18.
  • the electrical conductor 12 has a plurality of strands 14, wherein the strands 14 are formed of copper.
  • the electrical conductor 12 is further partially surrounded by an insulating sheath 16, wherein the insulating sheath 16 is formed of a flexible plastic.
  • the contacting object 18 is as
  • Aluminum sheet formed and has an electrically conductive
  • the contacting portion 20 and the weldable material portion 22 are as integral parts of the contacting object 18 and thus also out
  • the electrical conductor 12 is between the electrically conductive
  • the weldable material portion 22 is formed as a tab 24 of the contacting object 18, wherein the tab was generated by cutting and bending a corresponding material portion of the contacting object 18. By bending over this material portion, a recess 26 and a material envelope has been produced, wherein the material envelope between the ends of the copper strands 14 of the electrical conductor 12 and the recess 26 is arranged. The tab 24 and the recess 26 are spaced from the side edges 28a-28c of the contacting object 18.
  • the welded joint between the weldable material portion 22 and the contacting portion 20 of the contacting object 18 has a total of seven welding spots 30a-30g.
  • the welding spots 30a-30c and the welding spots 30e-30g are disposed on opposite sides and spaced apart from the electrical conductor 12.
  • the welding point 30d is in the area of the copper strands 14 arranged the electrical conductor 12.
  • the welding points 30a-30c, 30e-30g provide a cohesive connection between the weldable
  • Material portion 22 and the contacting portion 20 of the contacting object 18, a part of the insulating sheath 16 is arranged so that the contact area between the electrical conductor 12 and the contacting portion 20 of the contacting object 18 is sealed against the entry of moisture.
  • Fig. 2 also shows a contacting device 10 with an electrical conductor 12 and amaschinetechniksêt 18.
  • the electrical conductor 12 has a plurality of copper strands 14 and is partially of an insulating flexible
  • Plastic sheath 16 surrounded.
  • the contacting object 18 is formed as an aluminum sheet.
  • the electrical conductor 12 is arranged between a contacting portion 20 of the contacting object 18 and a further separate aluminum sheet. The separate
  • Aluminum sheet comprises a weldable material portion 22.
  • the weldable material portion 22 is welded to the contacting portion 20 of the contacting object 18 such that between the electrical conductor 12 and the contacting portion 20 of the contacting object 18 a
  • the weld joint between the weldable material portion 22 and the contacting portion 20 of the contacting object 18 has three welds 32a-32c.
  • Weld 32a and weld 32c are disposed on opposite sides and spaced apart from electrical conductor 12.
  • the weld 32b is disposed in the region of the copper strands 14 of the electrical conductor 12.
  • Contacting portion 20 of the contacting object 18 is as in the
  • FIG. 3 also shows a contacting device 10 with an electrical conductor 12, amaschinetechniksêt 18, which has an electrically conductive contacting portion 20, and a weldable material portion 22.
  • the weldable material portion 22 is formed as a tab 24 of the Kunststofftechniks réelles 18, wherein the tab through Cut and bending a corresponding material section from the contacting object 18 has been generated. Accordingly, the weldable material portion 22 and the
  • Contacting section 18 Components of a one-piece body, namely the contacting object 18.
  • An electrical conductor 12 is between the electrically conductive
  • the weldable material portion 22 is over the entire contact surface with the contacting portion 20 of the
  • Material portion 22 and the contacting portion 20 of the contacting 18 is a material connection and the cohesive connection between the weldable material portion 22 and the contacting portion 20 of the Kunststoff Industriessitess 18 has welding areas, which are arranged laterally of the electrical conductor 12 and in front of the electrical conductor 12.
  • the material connection between the weldable material portion 22 and the contacting portion 20 of the justify michsarguess 18 a surrounding the electrical conductor 12 U-shaped welding area.
  • Contacting portion 20 of the contacting object 18 was carried out with a sonotrode, the contact surface was during the welding operation with the electrical conductor opposite side of the weldable material portion 22 in contact.
  • the contact surface of the sonotrode used is uneven, wherein the contact surface of the sonotrode has an elongated indentation.
  • the electrical conductor 12 was during the welding of the
  • weldable material portion 22 with the contacting portion 20 of the Contact object 18 is arranged parallel to the oblong indentation in the contact surface of the sonotrode, so that the elongated indentation in the contact surface of the sonotrode, the bulge generated by the electrical conductor 12 of the
  • the contact surface of the sonotrode used has substantially planar
  • Contacting portion 20 of the contacting object 18 were laterally of the electrical conductor 12 and positioned in front of the electrical conductor 12, so that
  • Welding areas were generated, which are arranged laterally of the electrical conductor 12 and in front of the electrical conductor 12.
  • the electrical conductors 12 shown in FIGS. 1 to 3 are designed as round conductors. Alternatively, the electrical conductors 12 of the illustrated
  • Contacting devices 10 may also be formed as a flat film conductor.
  • 4 shows a battery unit 100 that is designed for use in a vehicle.
  • the battery unit 100 includes a battery 102 and a
  • the contacting device 10 may be formed according to one of claims 12 to 20, wherein the contacting object 18 is electrically conductively connected to a contact pole of the battery 102.
  • FIG. 5 shows a temperature control unit 200 which is designed for use in a vehicle.
  • the tempering unit 200 comprises a tempering device 202 and a contacting device 10.
  • the tempering device 202 has three formed as Peltier elements
  • thermoelectric devices 204a-204c thermoelectric devices 204a-204c.
  • the contacting device 10 may be formed according to one of claims 12 to 20, wherein the
  • Contacting object 18 is electrically conductively connected to a contact pole of the tempering device 202.
  • FIG. 6 shows a method for producing a contacting device 10. The method is initiated by the following step: 300) arranging an electrical conductor 12 made of copper between an electrically conductive contacting section 20 of a contacting object 18 designed as an aluminum sheet and a weldable material section 22.
  • the weldable material portion 22 is an integral part of the
  • Contacting object 18 is formed, wherein the arranging of the electrical conductor 12 between the electrically conductive contacting portion 20 of the
  • Contacting object 18 and the weldable material section 22 comprises the following step:
  • the tab 24 of the contacting object 18 comprises the weldable
  • the generation of the tab 24 on the contacting object 18 comprises the steps:
  • Edit contacting object 18 by means of a forming process comprises the sectionally cutting out a material section of the
  • Contacting portion 20 of the Mullen stresses 18 is a permanent electrically conductive connection between the electrical conductor 12 and the
  • Ultrasonic welding includes the following steps:
  • Contacting portion 20 of the contacting object 18 is sealed against the entry of moisture.
  • thermoelectric devices 204a-204c thermoelectric devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungseinrichtung (10), mit den Schritten: Anordnen eines elektrischen Leiters (12) zwischen einem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (20) eines Kontaktierungsobjekts (18) und einem schweißbaren Materialabschnitt (22) und Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18), wobei durch das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter (12) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) erzeugt wird.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungseinrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungseinrichtung sowie eine Kontaktierungseinrichtung mit einem elektrischen Leiter, einem
Kontaktierungsobjekt, welches einen elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt aufweist, und einem schweißbaren Materialabschnitt. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterieeinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, mit einer Batterie und einer Kontaktierungseinrichtung, sowie eine Temperiereinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, mit einer Temperiereinrichtung, welche eine oder mehrere thermoelektrische Einrichtungen aufweist, und einer Kontaktierungseinrichtung. Die Kontaktierung von Kontaktpolen ist bei der Herstellung oder Montage einer Vielzahl von elektrischen Komponenten notwendig, beispielsweise um einen
Verbraucher von elektrischer Energie mit einer Leistungsversorgung zu verbinden. Insbesondere bei Elektro- und Hybridfahrzeugen werden zur Kontaktierung von Fahrzeugbatterien Kontaktierungseinrichtungen eingesetzt, welche beispielsweise einzelne Zellen einer Batterie oder die Batterie mit weiteren elektronischen
Komponenten verbinden.
Kontaktierungseinrichtungen kommen außerdem bei der Kontaktierung von
Temperierungseinrichtungen oder beim Potentialausgleich, beispielsweise zwischen einem elektrisch leitenden Körper und einer Steuerungseinrichtung, zum Einsatz. Der elektrische Leiter besteht häufig aus mehreren Drähten oder Litzen, wodurch das Herstellen einer dauerhaften und elektrisch leitfähigen Verbindung zu einem
Kontaktierungsobjekt erheblich erschwert wird. Außerdem sind der elektrische Leiter und das Kontaktierungsobjekt häufig aus unterschiedlichen Materialen ausgebildet, wodurch die in Frage kommenden Fügeverfahren regelmäßig stark eingeschränkt werden.
Im Stand der Technik wird bei der Kontaktierung eines elektrischen Leiters mit einem
Kontaktierungsobjekt eine Crimpverbindung zwischen dem elektrischen Leiter und beispielsweise durch Erzeugen einer Schweißverbindung, mit dem
Kontaktierungsobjekt verbunden werden kann.
Aus der Druckschrift EP 2 219 268 A1 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei welchem eine intermetallische Verbindung zwischen einem Verbindungselement und einem Kabel durch Anregung eines Schweißbereichs mittels Ultraschall erzeugt wird.
Außerdem ist es bekannt, einen elektrischen Leiter vor dem Verschweißen mit einem Kontaktierungsobjekt zu kompaktieren, so sodass die einzelnen Drähte oder Litzen des elektrischen Leiters derart verformt und ausgerichtet werden, dass das Erzeugen einer Schweißverbindung möglich ist.
Diese und andere bekannte Lösungen haben den Nachteil, dass zusätzliche
Verbindungselemente und/oder eine vorbereitende Materialbehandlung notwendig sind. Zusätzliche Verbindungselemente erhöhen der Fehler- und
Beschädigungsanfälligkeit und führen zu einer Steigerung des
Übergangswiderstands. Eine vorbereitende Materialbehandlung verzögert die
Herstellung und führt zu gesteigerten Herstellungskosten.
Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, eine robuste und unkomplizierte Kontaktierung zu ermöglichen, welche einen geringen Übergangswiderstand aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, wobei ein elektrischer Leiter zwischen einem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt eines Kontaktierungsobjekts und einem
schweißbaren Materialabschnitt angeordnet wird und der schweißbare
Materialabschnitt mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts verschweißt wird, wobei durch das Verschweißen des schweißbaren
Materialabschnitts mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts erzeugt wird.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die Anordnung des elektrischen Leiters zwischen dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts und einem schweißbaren Materialabschnitt und dem anschließenden Verschweißen dieser Abschnite auf das Herstellen einer Crimpverbindung und eine vorbereitende Behandlung des elektrischen Leiters verzichtet werden kann. Die Herstellung der Kontaktierungseinrichtung wird somit wesentlich vereinfacht und beschleunigt. Ferner werden die Kosten für die
Herstellung einer solchen Kontaktierungseinrichtung erheblich gesenkt. Die erzeugte Verbindung weist aufgrund fehlender zusätzlicher Verbindungselemente einen geringen Übergangswiderstand auf, ist mechanisch belastbar und weist auch bei der Aufbringung von hohen Auszugskräften ein geringes Beschädigungsrisiko auf. Der elektrische Leiter kann beispielsweise eine Mehrzahl von metallischen Drähten oder Litzen umfassen. Anders als beispielsweise in der Druckschrift EP 2 219 268 A1 vorgeschlagen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das
Verschweißen eine Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren
Materialabschnit und dem Kontaktierungsabschnit des Kontaktierungsobjekts erzeugt. Zusätzlich kann eine Schweißverbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem schweißbaren Materialabschnit und/oder zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnit des Kontaktierungsobjekts erzeugt werden. Der elektrische Leiter kann beispielsweise als Flachfolienleiter oder als Rundleiter ausgebildet sein oder einen Flachfolienleiter oder einen Rundleiter umfassen.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das
Verschweißen des schweißbaren Materialabschnits mit dem
Kontaktierungsabschnit des Kontaktierungsobjekts eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnit und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts erzeugt. Insbesondere erfolgt die Erzeugung der
stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnit des Kontaktierungsobjekts derart, dass zwischen dem schweißbaren Materialabschnit und dem Kontaktierungsabschnit des
Kontaktierungsobjekts im Wesentlichen keine Luft zurückbleibt, welche eine
Korrosion begünstigen könnte. Dementsprechend erfolgt die Erzeugung der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnit und dem Kontaktierungsabschnit des Kontaktierungsobjekts auch derart, dass zwischen dem elektrischen Leiter und dem schweißbaren Materialabschnit und zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnit des Kontaktierungsobjekts im Wesentlichen keine Luft zurückbleibt. Außerdem ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts in Schweißbereichen erzeugt wird, welche seitlich des elektrischen Leiters und/oder vor dem elektrischen Leiter angeordnet sind. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren
Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts weist vorzugsweise zwei seitlich des elektrischen Leiters angeordnete Schweißstreifen oder einen den elektrischen Leiter umgebenden U-förmigen Schweißbereich auf. Wenn der elektrische Leiter ebenfalls verschweißt wird, ergibt sich somit ein flächiger Schweißbereich, welcher zumindest einen Abschnitt des elektrischen Leiters umfasst und sich seitlich von dem elektrischen Leiter nach außen und/oder von dem elektrischen Leiter nach vorne erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der elektrische Leiter, der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt jeweils zumindest teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet. Insbesondere umfasst der elektrische Leiter eine Mehrzahl von Kupferdrähten oder Kupferlitzen. Kupfer wird aufgrund des geringen spezifischen Widerstands besonders bevorzugt für elektrische Leiter eingesetzt. Bei der Kontaktierung eines derartigen Leiters mit einem anderen metallischen
Kontaktierungsobjekt war bisher das Erzeugen einer Crimpverbindung zwischen den Kupferdrähten oder Kupferlitzen mit einem Verbindungselement oder eine
Vorkompaktierung der Kupferdrähte oder Kupferlitzen notwendig. Dadurch, dass durch das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts direkt eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Kupferdrähten oder Kupferlitzen des elektrischen Leiters und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts erzeugt wird, entfällt diese Notwendigkeit, wodurch die Herstellung vereinfacht, beschleunigt und somit auch kostengünstiger wird.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der elektrische Leiter, der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt jeweils zumindest teilweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und der schweißbare Materialabschnitt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und der elektrische Leiter aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet sind. Durch das Anordnen des elektrischen Leiters zwischen dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts und dem schweißbaren Materialabschnitt und dem
Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts wird somit ein elektrisch leitfähiger Aluminium-Kupfer-Aluminium-Verbund mit einem geringen
Übergangswiderstand erzeugt, welcher keine vorbereitende Behandlung des elektrischen Leiters oder zusätzliche Komponenten, wie einem Verbindungselement zur Erzeugung einer Crimpverbindung, erfordert. Alternativ können der elektrische Leiter, der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt auch jeweils zumindest teilweise aus einem anderen Metall oder einer anderen Metalllegierung ausgebildet sein.
Außerdem ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt jeweils als Metallblechabschnitte ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Kontaktierungsobjekt als Metallblech, beispielsweise als Aluminiumblech, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann der schweißbare Materialabschnitt ebenfalls als Aluminiumblech oder als Teil eines Aluminiumblechs ausgebildet sein. Wenn sowohl der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts als auch der schweißbare Materialabschnitt als Metallblechabschnitte ausgebildet sind, ist es bevorzugt, dass beide Metallblechabschnitte dieselbe Materialstärke aufweisen. Vorzugsweise sind die Metallblechabschnitte vor dem Verschweißen im
Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet beziehungsweise angeordnet. Auf diese Weise wird das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts und des Kontaktierungsabschnitts des Kontaktierungsobjekts erheblich vereinfacht und das Risiko einer unbeabsichtigten Beschädigung während des Schweißprozesses erheblich verringert.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der schweißbare Materialabschnitt als integraler Bestandteil des Kontaktierungsobjekts ausgebildet. Insbesondere ist das Kontaktierungsobjekt als Aluminiumblech ausgebildet und der schweißbare Materialabschnitt und der Kontaktierungsabschnitt sind integrale
Bestandteile dieses Aluminiumblechs. Dadurch, dass der schweißbare
Materialabschnitt als integraler Bestandteil des Kontaktierungsobjekts ausgebildet ist, wird die Teileanzahl verringert, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht wird.
Weiterhin ist die Ausrichtung des schweißbaren Materialabschnitts zu dem
Kontaktierungsabschnitt erheblich vereinfacht und die Notwendigkeit einer
zusätzlichen Halteeinrichtung zum Fixieren des schweißbaren Materialabschnitts während des Verschweißens mit dem Kontaktierungsabschnitt wird überwunden, sodass die Anzahl der notwendigen Montagewerkzeuge reduziert wird. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Lasche an dem Kontaktierungsobjekt erzeugt, wobei die Lasche des
Kontaktierungsobjekts den schweißbaren Materialabschnitt umfasst. Die Lasche wird beispielsweise direkt an einem Seitenrand oder beabstandet von einem, mehreren oder sämtlichen Seitenrändern des Kontaktierungsobjekts erzeugt. Vorzugsweise umfasst das Erzeugen der Lasche das Erzeugen eines Materialumschlags, welcher sich vorzugsweise im Wesentlichen über 180 Grad erstreckt. Durch das Erzeugen einer Lasche mit einem Materialumschlag wird der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts bereits von einer Seite durch den Materialumschlag geschützt. Zum weiteren Schutz des Kontaktbereichs zwischen dem elektrischen Leiter und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts, beispielsweise vor Feuchtigkeit, ist der Kontaktbereich somit lediglich in den übrigen Richtungen abzudichten, wodurch die Abdichtung vereinfacht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Erzeugen der Lasche an dem Kontaktierungsobjekt das Bearbeiten des Kontaktierungsobjekts mittels eines Trennverfahrens und/oder das Bearbeiten
Kontaktierungsobjekts mittels eines Umformverfahrens umfasst. Das Bearbeiten des Kontaktierungsobjekts mittels eines Trennverfahrens umfasst vorzugsweise das zumindest abschnittsweise Ausschneiden eines Materialabschnitts des
Kontaktierungsobjekts. Das angewendete Schnittmuster weist vorzugsweise eine U- Form auf. Das Bearbeiten des Kontaktierungsobjekts mittels eines
Umformverfahrens umfasst vorzugsweise das Umbiegen eines Materialabschnitts des Kontaktierungsobjekts. Abhängig von der Position der Lasche kann durch das Umbiegen eines ausgeschnittenen Materialabschnitts eine Ausnehmung an einem Seitenrand des Kontaktierungsobjekts oder eine Ausnehmung, welche von den Seitenrändern des Kontaktierungsobjekts beabstandet ist, erzeugt werden. Diese Ausnehmung kann beispielsweise zur weiteren Befestigung der hergestellten Kontaktierungseinrichtung Verwendung finden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts mittels eines
Pressschweißverfahrens, insbesondere mittels Reibschweißen oder
Ultraschallschweißen. Das Reibschweißen und das Ultraschallschweißen erlauben das Verschweißen einer Vielzahl von unterschiedlichen Werkstoffkombinationen, insbesondere das Verschweißen von Kupfer- und Aluminiummaterial. Die
Schweißverfahren bedingen lediglich eine geringe thermische Werkstoffbelastung und erfordern keine aufwändige Schweißnaht- oder Schweißpunktvorbereitung und kein zusätzliches Schweißgut oder Schweißgas.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts mit einer Sonotrode, deren Kontaktfläche während des Schweißvorgangs mit dem schweißbaren
Materialabschnitt und/oder dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts in Kontakt steht. Über die Sonotrode wird die Ultraschallschwingung in den schweißbaren Materialabschnitt und/oder den Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts eingeleitet, welche zur Erzeugung einer stoffschlüssigen Verbindung notwendig ist.
Außerdem ist ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem die Kontaktfläche der Sonotrode uneben ausgebildet ist. Durch eine uneben
ausgebildete Kontaktfläche kann mittels der Sonotrode eine flächige
Schweißverbindung über einen unebenen Bereich erzeugt werden. Ein derartiger unebener Bereich entsteht aufgrund des elektrischen Leiters, welche zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts angeordnet ist, wenn der schweißbare Materialabschnitt und/oder der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eine konstante Materialstärke im Bereich des elektrischen Leiters aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Kontaktfläche der Sonotrode eine längliche Ausnehmung oder Einwölbung auf, wobei der elektrische Leiter während des Verschweißens des schweißbaren Materialabschnitts mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts zumindest abschnittsweise parallel zu der Ausnehmung oder Einwölbung in der Kontaktfläche angeordnet ist. Aufgrund des zwischen dem schweißbaren
Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts angeordneten elektrischen Leiters weist der schweißbare Materialabschnitt oder der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eine Auswölbung im Bereich des elektrischen Leiters auf. Die längliche Ausnehmung oder Einwölbung in der
Kontaktfläche der Sonotrode dient zur Aufnahme dieser Auswölbung.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Kontaktfläche der Sonotrode einen oder mehrere im Wesentlichen plane Abschnitte auf, wobei der eine oder die mehreren im Wesentlichen planen Abschnitte während des Verschweißens des schweißbaren Materialabschnitts mit dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts seitlich des elektrischen Leiters und/oder vor dem elektrischen Leiter positioniert sind und dem Erzeugen von Schweißbereichen dienen, welche seitlich des elektrischen Leiters und/oder vor dem elektrischen Leiter angeordnet sind. Darüber hinaus kann die Kontaktfläche der Sonotrode eine weitere Ausnehmung oder eine Stufe aufweisen, welche während des Verschweißens im Bereich einer einzuschweißenden isolierenden Umhüllung des elektrischen Leiters angeordnet ist. Der einzuschweißende Abschnitt der isolierenden Umhüllung des elektrischen Leiters sorgt bei dem schweißbaren Materialabschnitt oder dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts für eine zusätzliche Auswölbung. Diese zusätzliche Auswölbung wird von der weiteren Ausnehmung oder der Stufe in der Kontaktfläche der Sonotrode aufgenommen. Vorzugsweise ist die Kontaktfläche der Sonotrode an den Leitungsquerschnitt des elektrischen Leiters angepasst. Das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts das Erzeugen von einem oder mehreren Schweißpunkten neben dem elektrischen Leiter und/oder das Erzeugen von einem oder mehreren Schweißpunkten in dem Bereich des elektrischen Leiters umfasst. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts das Erzeugen von einer oder mehreren Schweißnähten neben dem elektrischen Leiter und/oder das Erzeugen von einer oder mehreren Schweißnähten in dem Bereich des elektrischen Leiters. Dadurch, dass der elektrische Leiter während des
Schweißvorgangs zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eingepresst wird, kann eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts bereits erzeugt werden, ohne dass in dem Bereich des elektrischen Leiters eine Schweißnaht und/oder ein Schweißpunkt erzeugt wird. Eine weitere Steigerung der Verbindungsfestigkeit kann durch das Erzeugen einer Schweißnaht und/oder eines Schweißpunkts in dem Bereich des elektrischen Leiters erreicht werden. Abhängig von den zu
verschweißenden Materialien und den Materialstärken des Kontaktierungsabschnitts und des schweißbaren Materialabschnitts kann das Erzeugen von Schweißnähten oder Schweißpunkten vorteilhaft sein.
Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes Verfahren bevorzugt, bei welchem der elektrische Leiter abschnittsweise von einer isolierenden Umhüllung umgeben ist. Vorzugsweise wird beim Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts ein Teil der isolierenden Umhüllung eingeschweißt. Dadurch, dass ein Teil der isolierenden Umhüllung eingeschweißt wird, wird verhindert, dass der Abschnitt des elektrischen Leiters, welcher sich unmittelbar vor dem Schweißbereich befindet, ohne eine isolierende Umhüllung offen liegt. Auf diese Weise wird das Verletzungsrisiko, beispielsweise bei einer Kontrolle oder Wartung der Kontaktierungseinrichtung, erheblich reduziert, da ein direkter Kontakt mit dem elektrischen Leiter unmittelbar vor dem Schweißbereich verhindert wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts derart, dass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts abgedichtet wird. Insbesondere erfolgt hierdurch eine
Abdichtung gegen den Eintritt von Flüssigkeiten, Gasen und/oder Gasgemischen. Dadurch, dass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts gegen den Eintritt von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit abgedichtet wird, wird eine Elektrokorrosion im Bereich der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts vermieden. Dies erlaubt es, dass auf eine zusätzliche Versiegelung, beispielsweise mit einem Kleber und/oder Lack, zum Abdichten des Kontaktbereichs zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts verzichtet werden kann, sodass ein zusätzlicher Prozessschritt zum Abdichten eingespart wird. Dies vereinfacht die Herstellung und senkt die Herstellungskosten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Kontaktierungseinrichtung der eingangs genannten Art, wobei der elektrische Leiter zwischen dem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts und dem schweißbaren Materialabschnitt angeordnet und der schweißbare Materialabschnitt mit dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts derart verschweißt ist, dass zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung vorliegt. Hinsichtlich der Vorteile der
erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung wird auf die Vorteile des
erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung wird dadurch vorteilhaft
weitergebildet, dass der schweißbare Materialabschnitt mit dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts derart verschweißt ist, dass zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eine stoffschlüssige Verbindung besteht. Vorzugsweise befindet sich zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts kein Zwischenmaterial, wie etwa Lack, und im Wesentlichen keine Luft. Insbesondere befindet zwischen dem elektrischen Leiter und dem schweißbaren Materialabschnitt und zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts ebenfalls kein Zwischenmaterial, wie etwa Lack, und im Wesentlichen keine Luft.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kontaktierungseinrichtung weist die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts Schweißbereiche auf, welche seitlich des elektrischen Leiters und/oder vor dem elektrischen Leiter angeordnet sind. Durch die seitlich von dem elektrischen Leiter angeordneten Schweißbereiche und/oder die vor dem elektrischen Leiter angeordneten Schweißbereich wird eine stabile und robuste Schweißverbindung erzeugt.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung weist die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts zwei seitlich des elektrischen Leiters angeordnete
Schweißstreifen oder einen den elektrischen Leiter umgebenden U-förmigen
Schweißbereich auf. Durch eine derartige Ausbildung der stoffschlüssigen
Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts wird der elektrische Leiter vor Einflüssen aus der Umgebung geschützt. Insbesondere wird der Kontakt des elektrischen Leiters mit Luft und/oder Feuchtigkeit verhindert oder zumindest erheblich verringert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung sind der elektrische Leiter, der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt jeweils zumindest teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet.
Insbesondere umfasst der elektrische Leiter eine Mehrzahl von Kupferdrähten oder Kupferlitzen. Kupfer wird aufgrund des geringen spezifischen Widerstands besonders bevorzugt für elektrische Leiter eingesetzt. Eine Kontaktierung eines derartigen Leiters mit einem anderen metallischen Kontaktierungsobjekt umfasste bisher ein Verbindungselement, welches mittels einer Crimpverbindung mit den Kupferdrähten oder Kupferlitzen verbunden ist. Alternativ konnten vorkompaktierte Kupferdrähte oder Kupferlitzen verwendet werden. Dadurch, dass der schweißbare
Materialabschnitt mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts derart verschweißt ist, dass zwischen den Kupferdrähten oder Kupferlitzen und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung vorliegt, entfällt die Notwendigkeit eines Verbindungselements und der Verwendung von vorkompaktierten Kupferdrähten oder Kupferlitzen, wodurch die Kontaktierungseinrichtung einfacher, schneller und somit auch kostengünstiger herstellbar ist.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung sind der elektrische Leiter, der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt jeweils zumindest teilweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts und der schweißbare Materialabschnitt aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und der elektrische Leiter aus Kupfer oder einer
Kupferlegierung ausgebildet sind. Dadurch, dass der elektrische Leiter zwischen dem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und dem schweißbaren Materialabschnitt angeordnet und der schweißbare Materialabschnitt mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts verschweißt ist, liegt ein elektrisch leitfähiger Aluminium-Kupfer-Aluminium-Verbund mit einem geringen Übergangswiderstand vor, welcher keine vorbereitende Behandlung des elektrischen Leiters oder zusätzliche Komponenten, wie einem Verbindungselement zur
Erzeugung einer Crimpverbindung, erfordert. Alternativ können der elektrische Leiter, der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt auch jeweils zumindest teilweise aus einem anderen Metall oder einer anderen Metalllegierung ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass der Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder der schweißbare Materialabschnitt jeweils als Metallblechabschnitte ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Kontaktierungsobjekt als Metallblech, beispielsweise als Aluminiumblech ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann der schweißbare
Materialabschnitt ebenfalls als Aluminiumblech oder als Teil eines Aluminiumblechs ausgebildet sein. Wenn sowohl der Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts als auch der schweißbare Materialabschnitt als
Metallblechabschnitte ausgebildet sind, ist es bevorzugt, dass beide
Metallblechabschnitte dieselbe Materialstärke aufweisen. Vorzugsweise sind die Metallblechabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet
beziehungsweise angeordnet. Auf diese Weise wird die Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts erheblich einfacher herstellbar, wobei das Risiko einer unbeabsichtigten Beschädigung während des Schweißprozesses erheblich verringert wird.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung ist der schweißbare Materialabschnitt als integraler Bestandteil des Kontaktierungsobjekts ausgebildet. Insbesondere ist das
Kontaktierungsobjekt als Aluminiumblech ausgebildet und der schweißbare
Materialabschnitt und der Kontaktierungsabschnitt sind integrale Bestandteile dieses Aluminiumblechs. Dadurch, dass der schweißbare Materialabschnitt als integraler Bestandteil des Kontaktierungsobjekts ausgebildet ist, wird die Teileanzahl verringert, wodurch die Herstellung der Kontaktierungseinrichtung weiter vereinfacht wird.
Weiterhin ist die Ausrichtung des schweißbaren Materialabschnitts zu dem
Kontaktierungsabschnitt erheblich vereinfacht und die Notwendigkeit einer
zusätzlichen Halteeinrichtung zum Fixieren des schweißbaren Materialabschnitts während des Verschweißens mit dem Kontaktierungsabschnitt wird überwunden, sodass die Anzahl der notwendigen Montagewerkzeuge reduziert wird. In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung ist der schweißbare Materialabschnitt als Lasche des Kontaktierungsobjekts ausgebildet. Die Lasche ist beispielsweise direkt an einem Seitenrand oder beabstandet von einem, mehreren oder sämtlichen Seitenrändern des Kontaktierungsobjekts angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Lasche einen Materialumschlag, welcher sich vorzugsweise im Wesentlichen über 180 Grad erstreckt. Durch den Materialumschlag wird der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts bereits von einer Seite geschützt. Zum weiteren Schutz des Kontaktbereichs zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts, beispielsweise vor Feuchtigkeit, ist der Kontaktbereich somit lediglich in den übrigen Richtungen abzudichten, wodurch die Abdichtung vereinfacht wird.
Die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung wird dadurch weitergebildet, dass die Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts einen oder mehrere
Schweißpunkte und/oder eine oder mehrere Schweißnähten aufweist. Dadurch, dass der elektrische Leiter zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts eingepresst ist, liegt eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts bereits vor, ohne dass sich in dem Bereich der elektrische Leiters eine Schweißnaht und/oder ein Schweißpunkt befindet. Eine weitere Steigerung der Verbindungsfestigkeit kann durch eine
Schweißnaht und/oder einen Schweißpunkt in dem Bereich des elektrischen Leiters erreicht werden. Abhängig von den verschweißten Materialien und den
Materialstärken des Kontaktierungsabschnitts und des schweißbaren
Materialabschnitts können Schweißnähte oder Schweißpunkte vorteilhaft sein.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung bevorzugt, bei welcher der elektrische Leiter abschnittsweise von einer isolierenden Umhüllung umgeben ist, wobei ein Teil der isolierenden Umhüllung in dem Bereich der
Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts angeordnet ist. Dadurch, dass ein Teil der isolierenden Umhüllung in dem Bereich der Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt und dem Kontaktierungsabschnitt des
Kontaktierungsobjekts angeordnet ist, wird verhindert, dass der Abschnitt des elektrischen Leiters, welcher sich unmittelbar vor dem Schweißbereich befindet, ohne eine isolierende Umhüllung offen liegt. Auf diese Weise wird das Verletzungsrisiko, beispielsweise bei einer Kontrolle oder Wartung der Kontaktierungseinrichtung, erheblich reduziert, da ein direkter Kontakt mit dem elektrischen Leiter unmittelbar vor dem Schweißbereich verhindert wird.
Vorzugsweise ist der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts abgedichtet, insbesondere gegen den Eintritt von Flüssigkeiten, Gasen und/oder Gasgemischen. Dadurch, dass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts gegen den Eintritt von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit abgedichtet ist, wird eine Elektrokorrosion im Bereich der elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts vermieden. Dies erlaubt es, dass auf eine zusätzliche
Versiegelung, beispielsweise mit einem Kleber und/oder Lack, zum Abdichten des Kontaktbereichs zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts verzichtet werden kann, sodass ein zusätzlicher
Prozessschritt zum Abdichten eingespart wird. Dies vereinfacht die Herstellung der Kontaktierungseinrichtung und senkt die Herstellungskosten.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung ist der elektrische Leiter als Flachfolienleiter ausgebildet oder der elektrische Leiter umfasst einen Flachfolienleiter. Flachfolienleiter weisen eine vergleichsweise geringe Höhe auf und eignen sich aus diesem Grund
besonders zum Anordnen zwischen dem elektrisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und dem schweißbaren
Materialabschnitt. Beim Verpressen des elektrisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitts und des schweißbaren Materialabschnitts erfolgt aufgrund der geringen Höhe des Flachfolienleiters lediglich eine geringe Verformung des elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitts und/oder des schweißbaren
Materialabschnitts. Vorzugsweise umfasst der Flachfolienleiter eine oder mehrere flache Leiterbahnen. Vorzugsweise ist oberhalb und/oder unterhalb der jeweiligen Leiterbahnen eine Trägerschicht angeordnet oder die Trägerschicht ist in die jeweilige Leiterbahn integriert. Insbesondere ist die Trägerschicht aus einem Polymer, beispielsweise aus Polyethylen, ausgebildet. Während des
Ultraschallschweißens absorbiert die Trägerschicht Schweiß-Energie. Da ein direktes Verschweißen des elektrischen Leiters bei der vorliegenden Erfindung aufgrund der Schweißverbindung zwischen dem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und dem schweißbaren Materialabschnitt nicht notwendig ist, erlaubt die Erfindung ebenfalls eine Kontaktierung entsprechender Flachfolienleiter mit einer energieabsorbierenden Trägerschicht. Ferner kann der elektrische Leiter trotz einer energieabsorbierenden Trägerschicht mit dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts und/oder dem schweißbaren Materialabschnitt
verschweißt sein, da gegenüber dem direkten Verschweißen von elektrischen Leitern bei der vorliegenden Erfindung höhere Schweiß-Energien eingebracht werden können. Die eine oder die mehreren Leiterbahnen können als Folienbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie etwa Kupfer, einer Kupferlegierung,
Aluminium, einer Aluminiumlegierung und/oder Grafit, ausgebildet sein. Das elektrisch leitfähige Material der einen oder der mehreren Leiterbahnen kann auf die Trägerschicht aufgedampft sein oder mittels Plasmabeschichtung auf die
Trägerschicht aufgebracht sein. Die elektrisch leitfähigen Partikel der einen oder der mehreren Leiterbahnen können in die Trägerschicht eingebettet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die eine oder können die mehreren Leiterbahnen Folienbahnen sein, welche größtenteils oder vollständig aus den elektrisch leitfähigen Partikeln der einen oder der mehreren Leiterbahnen ausgebildet sind. Entsprechende Folienbahnen können beispielsweise durch Ziehen und / oder Auswalzen unter hohem Druck erzeugt werden. Entsprechende Folienbahnen können auf eine Trägerschicht, insbesondere auf eine Trägerfolie, laminiert sein oder ohne eine Trägerschicht genutzt werden. Vorzugsweise ist die eine oder sind die mehreren Leiterbahnen in einem oder mehreren Bereichen teilweise oder vollständig abgetragen. Dieses Abtragen kann z.B: durch Ätzen mit Laugen oder Säuren, Bestrahlen mit
ionisierender Strahlung, Lasern, Sandstrahlen oder ein anderes bekanntes Trennverfahren erfolgen. Durch das Abtragen entstehen auf der Trägerschicht
Leiterbahnen oder Zonen mit einem erhöhten elektrischen Widerstand. Alternativ kann der elektrische Leiter auch als Rundleiter ausgebildet sein oder einen
Rundleiter umfassen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Batterieeinheit der eingangs genannten Art, wobei die Kontaktierungseinrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet und das Kontaktierungsobjekt mit einem oder mehreren Kontaktpolen der Batterie elektrisch leitfähig verbunden ist. Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen
Batterieeinheit wird auf die Vorteile der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung verwiesen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Temperiereinheit der eingangs genannten Art, wobei die Kontaktierungseinrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet und das Kontaktierungsobjekt mit einem oder mehreren Kontaktpolen der
Temperiereinrichtung elektrisch leitfähig verbunden ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung in einer schematischen Darstellung; Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Kontaktierungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Batterieeinheit in einer schematischen Darstellung;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Temperiereinheit in einer schematischen Darstellung; und
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer
Blockdarstellung. Fig. 1 zeigt eine Kontaktierungseinrichtung 10 mit einem elektrischen Leiter 12 und einem Kontaktierungsobjekt 18.
Der elektrische Leiter 12 weist eine Mehrzahl von Litzen 14 auf, wobei die Litzen 14 aus Kupfer ausgebildet sind. Der elektrische Leiter 12 ist ferner teilweise von einer isolierenden Umhüllung 16 umgeben, wobei die isolierende Umhüllung 16 aus einem flexiblen Kunststoff ausgebildet ist. Das Kontaktierungsobjekt 18 ist als
Aluminiumblech ausgebildet und weist einen elektrisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitt 20 und einen schweißbaren Materialabschnitt 22 auf.
Der Kontaktierungsabschnitt 20 und der schweißbare Materialabschnitt 22 sind als integrale Bestandteile des Kontaktierungsobjekts 18 und somit ebenfalls aus
Aluminium ausgebildet.
Der elektrische Leiter 12 ist zwischen dem elektrisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 und dem schweißbaren Materialabschnitt 22 angeordnet und der schweißbare Materialabschnitt 22 ist derart mit dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 verschweißt, dass zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung vorliegt.
Der schweißbare Materialabschnitt 22 ist als Lasche 24 des Kontaktierungsobjekts 18 ausgebildet, wobei die Lasche durch Ausschneiden und Umbiegen eines entsprechenden Materialabschnitts aus dem Kontaktierungsobjekt 18 erzeugt wurde. Durch das Umbiegen dieses Materialabschnitts wurde eine Ausnehmung 26 und ein Materialumschlag erzeugt, wobei der Materialumschlag zwischen den Enden der Kupferlitzen 14 des elektrischen Leiters 12 und der Ausnehmung 26 angeordnet ist. Die Lasche 24 und die Ausnehmung 26 sind beabstandet von den Seitenrändern 28a-28c des Kontaktierungsobjekts 18 angeordnet.
Die Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 weist insgesamt sieben Schweißpunkte 30a-30g auf. Die Schweißpunkte 30a-30c und die Schweißpunkte 30e-30g sind auf gegenüberliegenden Seiten und beabstandet von dem elektrischen Leiter 12 angeordnet. Der Schweißpunkt 30d ist in dem Bereich der Kupferlitzen 14 des elektrischen Leiters 12 angeordnet. Die Schweißpunkte 30a-30c, 30e-30g sorgen für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren
Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18. Demnach ist die stoffschlüssige Schweißverbindung zwischen dem
schweißbaren Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des
Kontaktierungsobjekts 18 beidseitig des elektrischen Leiters 12 ausgebildet.
In dem Bereich der Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren
Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 ist ein Teil der isolierenden Umhüllung 16 angeordnet, sodass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 gegen den Eintritt Feuchtigkeit abgedichtet ist.
Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Kontaktierungseinrichtung 10 mit einem elektrischen Leiter 12 und einem Kontaktierungsobjekt 18. Der elektrische Leiter 12 weist eine Mehrzahl von Kupferlitzen 14 auf und ist teilweise von einer isolierenden flexiblen
Kunststoffumhüllung 16 umgeben.
Das Kontaktierungsobjekt 18 ist als Aluminiumblech ausgebildet. Der elektrische Leiter 12 ist zwischen einem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 und einem weiteren separaten Aluminiumblech angeordnet. Das separate
Aluminiumblech umfasst einen schweißbaren Materialabschnitt 22. Der schweißbare Materialabschnitt 22 ist mit dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 derart verschweißt, dass zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 eine
dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung vorliegt. Die Schweißverbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 weist drei Schweißnähte 32a-32c auf. Die
Schweißnaht 32a und die Schweißnaht 32c sind auf gegenüberliegenden Seiten und beabstandet von dem elektrischen Leiter 12 angeordnet. Die Schweißnaht 32b ist in dem Bereich der Kupferlitzen 14 des elektrischen Leiters 12 angeordnet. Der
Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 ist wie in der
Ausführungsform aus Fig. 1 gegen den Eintritt Feuchtigkeit abgedichtet. Die Fig. 3 zeigt ebenfalls eine Kontaktierungseinrichtung 10 mit einem elektrischen Leiter 12, einem Kontaktierungsobjekt 18, welches einen elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt 20 aufweist, und einem schweißbaren Materialabschnitt 22. Der schweißbare Materialabschnitt 22 ist als Lasche 24 des Kontaktierungsobjekts 18 ausgebildet, wobei die Lasche durch Ausschneiden und Umbiegen eines entsprechenden Materialabschnitts aus dem Kontaktierungsobjekt 18 erzeugt wurde. Demnach sind der schweißbare Materialabschnitt 22 und der
Kontaktierungsabschnitt 18 Bestandteile eines einstückigen Körpers, nämlich des Kontaktierungsobjekts 18. Ein elektrischer Leiter 12 ist zwischen dem elektrisch leitfähigen
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 und dem schweißbaren Materialabschnitt 22 angeordnet. Der schweißbare Materialabschnitt 22 ist über die gesamte Kontaktfläche mit dem Kontaktierungsabschnitt 20 des
Kontaktierungsobjekts 18 mit diesem verschweißt. Dabei ist der schweißbare
Materialabschnitt 22 derart mit dem Kontaktierungsabschnitt 20 des
Kontaktierungsobjekts 18 verschweißt, dass zwischen dem schweißbaren
Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 eine stoffschlüssige Verbindung besteht und die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 Schweißbereiche aufweist, welche seitlich des elektrischen Leiters 12 und vor dem elektrischen Leiter 12 angeordnet sind. Somit weist die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt 22 und dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 einen den elektrischen Leiter 12 umgebenden U-förmigen Schweißbereich auf. Das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 erfolgte dabei mit einer Sonotrode, deren Kontaktfläche während des Schweißvorgangs mit der dem elektrischen Leiter gegenüberliegenden Seite des schweißbaren Materialabschnitts 22 in Kontakt stand. Die Kontaktfläche der verwendeten Sonotrode ist uneben ausgebildet, wobei die Kontaktfläche der Sonotrode eine längliche Einwölbung aufweist. Der elektrische Leiter 12 war während des Verschweißens des
schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 parallel zu der länglichen Einwölbung in der Kontaktfläche der Sonotrode angeordnet, sodass die längliche Einwölbung in der Kontaktfläche der Sonotrode die durch den elektrischen Leiter 12 erzeugte Auswölbung des
schweißbaren Materialabschnitts 22 aufgenommen hat. Die Kontaktfläche der verwendeten Sonotrode weist im Wesentlichen plane
Abschnitte auf, wobei die im Wesentlichen planen Abschnitte während des
Verschweißens des schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 seitlich des elektrische Leiters 12 und vor dem elektrischen Leiter 12 positioniert waren, sodass
Schweißbereiche erzeugt wurden, welche seitlich des elektrischen Leiters 12 und vor dem elektrischen Leiter 12 angeordnet sind.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten elektrischen Leiter 12 sind als Rundleiter ausgebildet. Alternativ können die elektrischen Leiter 12 der dargestellten
Kontaktierungseinrichtungen 10 auch als Flachfolienleiter ausgebildet sein. Fig. 4 zeigt eine Batterieeinheit 100, welche zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet ist. Die Batterieeinheit 100 umfasst eine Batterie 102 und eine
Kontaktierungseinrichtung 10. Die Kontaktierungseinrichtung 10 kann gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20 ausgebildet sein, wobei das Kontaktierungsobjekt 18 mit einem Kontaktpol der Batterie 102 elektrisch leitfähig verbunden ist. Fig. 5 zeigt eine Temperiereinheit 200, welche zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgebildet ist. Die Temperiereinheit 200 umfasst eine Temperiereinrichtung 202 und eine Kontaktierungseinrichtung 10.
Die Temperiereinrichtung 202 weist drei als Peltier-Elemente ausgebildete
thermoelektrische Einrichtungen 204a-204c auf. Die Kontaktierungseinrichtung 10 kann gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20 ausgebildet sein, wobei das
Kontaktierungsobjekt 18 mit einem Kontaktpol der Temperiereinrichtung 202 elektrisch leitfähig verbunden ist.
Fig. 6 zeigt ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungseinrichtung 10. Das Verfahren wird eingeleitet durch den folgenden Schritt: 300) Anordnen eines elektrischen Leiters 12 aus Kupfer zwischen einem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt 20 eines als Aluminiumblech ausgebildeten Kontaktierungsobjekts 18 und einem schweißbaren Materialabschnitt 22.
Der schweißbare Materialabschnitt 22 ist als integraler Bestandteil des
Kontaktierungsobjekts 18 ausgebildet, wobei das Anordnen des elektrischen Leiters 12 zwischen dem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt 20 des
Kontaktierungsobjekts 18 und dem schweißbaren Materialabschnitt 22 den folgenden Schritt umfasst:
302) Erzeugen einer Lasche 24 an dem Kontaktierungsobjekt 18. Die Lasche 24 des Kontaktierungsobjekts 18 umfasst den schweißbaren
Materialabschnitt 22. Das Erzeugen der Lasche 24 an dem Kontaktierungsobjekt 18 umfasst die Schritte:
304) Bearbeiten des Kontaktierungsobjekts 18 mittels eines Trennverfahrens; und
306) Bearbeiten Kontaktierungsobjekts 18 mittels eines Umformverfahrens. Das Bearbeiten des Kontaktierungsobjekts 18 mittels eines Trennverfahrens umfasst das abschnittsweise Ausschneiden eines Materialabschnitts des
Kontaktierungsobjekts 18 entlang einer U-Form, wobei das Bearbeiten des
Kontaktierungsobjekts 18 mittels eines Umformverfahrens das Umbiegen dieses Materialabschnitts des Kontaktierungsobjekts 18 umfasst. Nachdem die Lasche 24 an dem Kontaktierungsobjekt 18 erzeugt wurde, wird der folgende Schritt ausgeführt:
308) Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18.
Durch das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 wird eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 erzeugt. Das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 erfolgt mittels
Ultraschallschweißen und umfasst die folgenden Schritte:
310) Erzeugen von mehreren Schweißpunkten 30a-30c, 30e-30g beidseitig neben dem elektrischen Leiter 12; und
312) Erzeugen von einem Schweißpunkt 30d in dem Bereich des elektrischen Leiters
12.
Das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts 22 mit dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 erfolgt dabei derart, dass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem
Kontaktierungsabschnitt 20 des Kontaktierungsobjekts 18 gegen den Eintritt von Feuchtigkeit abgedichtet wird.
Bezugszeichen
10 Kontaktierungseinrichtung
12 elektrischer Leiter
14 Litzen
16 Umhüllung
18 Kontaktierungsobjekt
20 Kontaktierungsabschnitt
22 schweißbarer Materialabschnitt
24 Lasche
26 Ausnehmung
28a-28c Seitenränder
30a-30g Schweißpunkte
32a-32c Schweißnähte
100 Baterieeinheit
102 Baterie 200 Temperiereinheit
202 Temperiereinrichtung
204a-204c thermoelektrische Einrichtungen
300-312 Verfahrensschrite
- 1 -

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungseinrichtung (10), gekennzeichnet durch die Schritte:
Anordnen eines elektrischen Leiters (12) zwischen einem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (20) eines Kontaktierungsobjekts (18) und einem schweißbaren Materialabschnitt (22); und
Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18), wobei durch das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter (12) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass durch das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) in Schweißbereichen erzeugt wird, welche seitlich des elektrischen Leiters (12) und/oder vor dem elektrischen Leiter (12) angeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12), der
Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) und/oder der schweißbare Materialabschnitt (22) jeweils zumindest teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet sind.
- 1 -
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12), der
Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) und/oder der schweißbare Materialabschnitt (22) jeweils zumindest teilweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) und/oder der schweißbare Materialabschnitt (22) jeweils als Metallblechabschnitte ausgebildet sind.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der schweißbare Materialabschnitt (22) als integraler Bestandteil des Kontaktierungsobjekts (18) ausgebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch den Schritt:
Erzeugen einer Lasche (24) an dem Kontaktierungsobjekt (18); wobei die Lasche (24) des Kontaktierungsobjekts (18) den schweißbaren Materialabschnitt (22) umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen der Lasche (24) an dem
Kontaktierungsobjekt (18) zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
Bearbeiten des Kontaktierungsobjekts (18) mittels eines Trennverfahrens; Bearbeiten Kontaktierungsobjekts (18) mittels eines Umformverfahrens.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen des schweißbaren
Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) mittels eines Pressschweißverfahrens,
insbesondere mittels Reibschweißen oder Ultraschallschweißen, erfolgt.
- 2 -
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen des schweißbaren
Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) mit einer Sonotrode erfolgt, deren Kontaktfläche während des Schweißvorgangs mit dem schweißbaren Materialabschnitt (22) und/oder dem Kontaktierungsabschnitt des Kontaktierungsobjekts (18) in Kontakt steht.
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche der Sonotrode uneben ausgebildet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche der Sonotrode eine längliche
Ausnehmung oder Einwölbung aufweist, wobei der elektrische Leiter (12) während des Verschweißens des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) zumindest abschnittsweise parallel zu der Ausnehmung oder Einwölbung in der
Kontaktfläche angeordnet ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche der Sonotrode einen oder mehrere im Wesentlichen plane Abschnitte aufweist, wobei der eine oder die mehreren im Wesentlichen planen Abschnitte während des Verschweißens des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) seitlich des elektrische Leiters (12) und/oder vor dem elektrischen Leiter (12) positioniert sind und dem Erzeugen von
Schweißbereichen dienen, welche seitlich des elektrischen Leiters (12) und/oder vor dem elektrischen Leiter (12) angeordnet sind.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
- 3 - dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) zumindest einen der folgenden Schritte umfasst:
Erzeugen von einem oder mehreren Schweißpunkten (30a-30g) neben dem elektrischen Leiter (12);
Erzeugen von einem oder mehreren Schweißpunkten (30a-30g) in dem Bereich des elektrischen Leiters (12);
Erzeugen von einer oder mehreren Schweißnähten (32a-32c) neben dem elektrischen Leiter (12);
Erzeugen von einer oder mehreren Schweißnähten (32a-32c) in dem Bereich des elektrischen Leiters (12).
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12) abschnittsweise von einer isolierenden Umhüllung (16) umgeben ist, wobei beim Verschweißen des schweißbaren Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) vorzugsweise ein Teil der isolierenden Umhüllung (16) eingeschweißt wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen des schweißbaren
Materialabschnitts (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) derart erfolgt, dass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Leiter (12) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) abgedichtet wird, insbesondere gegen den Eintritt von Flüssigkeiten, Gasen und/oder Gasgemischen.
18. Kontaktierungseinrichtung (10), mit
einem elektrischen Leiter (12);
einem Kontaktierungsobjekt (18), welches einen elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (20) aufweist; und
einem schweißbaren Materialabschnitt (22);
- 4 - dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12) zwischen dem elektrisch leitfähigen Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) und dem schweißbaren Materialabschnitt (22) angeordnet und der schweißbare Materialabschnitt (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) derart verschweißt ist, dass zwischen dem
elektrischen Leiter (12) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) eine dauerhafte elektrisch leitfähige Verbindung vorliegt.
19. Kontaktierungseinrichtung (10) nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der schweißbare Materialabschnitt (22) mit dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) derart verschweißt ist, dass zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem
Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) eine
stoffschlüssige Verbindung besteht.
20. Kontaktierungseinrichtung (10) nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) Schweißbereiche aufweist, welche seitlich des elektrischen Leiters (12) und/oder vor dem elektrischen Leiter (12) angeordnet sind.
21. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) zwei seitlich des elektrischen Leiters (12)
angeordnete Schweißstreifen oder einen den elektrischen Leiter (12)
umgebenden U-förmigen Schweißbereich aufweist.
22. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12), der
Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) und/oder der
- 5 - schweißbare Materialabschnitt (22) jeweils zumindest teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet sind.
23. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12), der
Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) und/oder der schweißbare Materialabschnitt (22) jeweils zumindest teilweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet sind.
24. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsabschnitt (20) des
Kontaktierungsobjekts (18) und/oder der schweißbare Materialabschnitt (22) jeweils als Metallblechabschnitte ausgebildet sind.
25. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, dass der schweißbare Materialabschnitt (22) als integraler Bestandteil des Kontaktierungsobjekts (18) ausgebildet ist.
26. Kontaktierungseinrichtung (10) nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass der schweißbare Materialabschnitt (22) als Lasche (24) des Kontaktierungsobjekts (18) ausgebildet ist.
27. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung zwischen dem
schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) einen oder mehrere Schweißpunkte (30a-30g) und/oder eine oder mehrere Schweißnähten (32a-32c) aufweist.
28. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12) abschnittsweise von einer isolierenden Umhüllung (16) umgeben ist, wobei ein Teil der isolierenden Umhüllung (16) in dem Bereich der Schweißverbindung zwischen dem
- 6 - schweißbaren Materialabschnitt (22) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) angeordnet ist.
29. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen
Leiter (12) und dem Kontaktierungsabschnitt (20) des Kontaktierungsobjekts (18) abgedichtet ist, insbesondere gegen den Eintritt von Flüssigkeiten, Gasen und/oder Gasgemischen.
30. Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter (12) als Flachfolienleiter ausgebildet ist oder einen Flachfolienleiter umfasst.
31. Batterieeinheit (100), insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, mit - einer Batterie (102); und
einer Kontaktierungseinrichtung (10),
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 30 ausgebildet ist, wobei das Kontaktierungsobjekt (18) mit einem oder mehreren Kontaktpolen der Batterie (102) elektrisch leitfähig verbunden ist.
32. Temperiereinheit (200), insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, mit einer Temperiereinrichtung (202), welche eine oder mehrere
thermoelektrische Einrichtungen (204a-204c) aufweist; und
- einer Kontaktierungseinrichtung (10),
dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 30 ausgebildet ist, wobei das Kontaktierungsobjekt (18) mit einem oder mehreren Kontaktpolen der Temperiereinrichtung (202) elektrisch leitfähig verbunden ist.
- 7 -
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