适用于保持母线与电池的电极接触的连接器、系统、方法和电池组与流程

文档序号:37369754发布日期:2024-03-22 10:22阅读:10来源:国知局
适用于保持母线与电池的电极接触的连接器、系统、方法和电池组与流程

本技术涉及一种适用于在大电流供电系统中保持母线与另一导体接触的连接器,另一导体特别是电池的电极或另一母线。本技术还涉及具有连接器和母线以及另一导体的系统,另一导体特别是15a电池的电极或另一母线。本技术还涉及一种用于组装这种系统的方法。本技术还涉及一种电池组。


背景技术:

1、电池对于各个技术领域来说已经变得越来越重要。特别地,这适用于用于电动机的能源供应的相对强大的电池组。一个重要且技术要求高的领域是电动车辆电机,特别是街道车辆的能源供应。

2、在此以及在许多其他应用中,通常使用包括多个电池单元的电池组。这些电池单元可以并联和/或串联连接,以便将电流和/或电压相加以满足使用者,特别是电机的需求。在电动车辆电机领域,相对高的电流是典型的。这不仅适用于连接电池单元,也适用于使在电力供应的其他地方,如从电池到变频器或从变频器到电机的诸如母线的电导体相互连接。特别地,适用于所谓的作为电池壳体内的完整系统的包括电池的所有模块和附加功能的电池包内的电连接。

3、从wo 2019/242917 a1中已知一种适于保持柔性导体(被称为“flexiblestromschiene”)的端部与电池的电极(被称为“pol”)接触的连接器(在wo 2019/242917a1中称为“modulverbinder”)。已知的连接器包括夹具(被称为“halteklammer”),该夹具具有过渡段,该过渡段将布置在过渡段的一端的第一腿连接到布置在过渡段的相对端的第二腿。第一腿具有尖端,并且第二腿具有尖端。过渡段在宽度方向上具有宽度,该宽度方向与连接过渡段的一端与相对端的线成角度延伸。wo 2019/242917 a1教导使用柔性导体补偿要连接的电池的电极之间的公差。然而,柔性导体的生产是昂贵的。

4、从jp 2012-38558a中已知一种适于保持成角度的金属片(jp 2012-38558a的图5中的附图标记60)形式的导体的端部与电池的针状电极(jp 2012-38558a的图5中的附图标记12a或12b)接触的连接器。已知的连接器包括夹具(jp 2012-38558a的图5中的附图标记80、80a、80b),该夹具具有过渡段(jp 2012-38558a的图5中的附图标记81),该过渡段将布置在过渡段的一端的第一腿(jp 2012-38558a的图5中的附图标记82)连接到布置在过渡段的相对端的第二腿(jp 2012-38558a的图5中的附图标记82)。第一腿具有尖端,并且第二腿具有尖端。过渡段在宽度方向上具有宽度,该宽度方向与连接过渡段的一端与相对端的线成角度延伸。jp 2012-38558a的图7和图11示出了连接器如何应用于电池的电极。在第一步中,将成角度的金属片导体放置在针状电极上(见图11)。在第二步中,将夹具推过针状电极和成角度的金属片导体的向上弯曲部分。

5、鉴于此背景,本技术要解决的问题是提出一种导体、一种系统和一种方法,其有助于使导体与另一导体,优选为电池的电极或母线,接触并保持接触。


技术实现思路

1、该问题通过根据权利要求1的连接器、根据权利要求4的系统和根据权利要求8的方法得到解决。优选实施例在从属权利要求和以下描述中描述。

2、本技术基于以下基本概念,即,使夹具的至少一些部分可弹性变形并提供一种隔板,该隔板可以将夹具保持在各个部分比夹具的进一步状态(第一状态)更弹性变形的状态(第二状态)。例如,隔板可以用于将夹具保持在便于插入部件的打开位置,例如母线的端部或夹具的腿之间的电极端部。根据本技术的方法的基本概念,母线的一部分的插入运动用于将隔板从它与第一腿的一部分接触的一个位置(第一位置)移动至第二位置。这有助于组装,因为不需要额外的移动以将隔板从第一位置移动到第二位置。关于连接器,本技术的基本概念教导了当隔板从第一位置移动到第二位置时,使隔板沿特定方向移动,这些特定方向有助于将母线的一部分插入夹具中,如将在下面更详细地描述。

3、根据本技术的连接器包括夹具,其中夹具具有第一腿和第二腿。夹具还可以具有过渡段。第一腿布置在过渡段的一端。第二腿布置在过渡段的相对端。因此,过渡段将第一腿连接至第二腿。在其最简单的形式中,过渡段是第一腿和第二腿相交的线,例如v形。在过渡段的这个最简单的实施例中,过渡段的一端和过渡段的相对端成为一体。然而,在一个优选实施例中,过渡段的一端布置在距过渡段的相对端一定距离处,从而使过渡段具有一定长度。例如,它可以是u形的底部。

4、第一腿布置在过渡段的一端。在一个优选实施例中,过渡段由夹具的一部分提供,该部分具有长度和宽度并且将被称为桥。

5、在一个优选实施例中,第一腿布置在过渡段的一端,第二腿通过将第一腿的一部分附接到第二腿的一部分而布置在过渡段的相对端。在这样的实施例中,夹具的过渡段将是夹具的包含第一腿的连接到第二腿的部分的部分、第二腿的连接到第一腿的部分的部分的那一段,以及-如果需要并提供-用于将第一腿连接至第二腿的元件。

6、在一个优选实施例中,第一腿和第二腿是整体式或一体式元件的一部分。在一个优选实施例中,第一腿和第二腿通过弯曲坯件来提供。在这样的实施例中,过渡段可以是引入到坯件中以形成第一腿和第二腿的弯曲部。在一替代方案中,第一腿的一部分可以通过焊接或胶合的方式连接到第二腿的一部分。在一替代方案中,第一腿的一部分可以通过使用例如螺钉或铆钉的连接元件附接到第二腿的一部分。

7、在一个优选实施例中,除了具有至少一个可弹性变形的部分外,第一腿还可以相对于第二腿旋转,而第一腿、过渡段或第二腿没有产生弹性变形。在一个优选实施例中,提供了一种限定第一腿和/或第二腿可以围绕其旋转的旋转轴的铰接。铰接的旋转轴可以是单独的部件,并且第一腿可以具有用于接收旋转轴的一部分的孔或凹陷部,并且第二腿可以具有用于接收旋转轴的一部分的孔或凹陷部,第一腿可相对于旋转轴旋转和/或第二腿可相对于旋转轴旋转。在一替代方案中,第一腿可以具有杆状突起,其沿着旋转轴远离第一腿延伸,由此第二腿具有用于接收杆状突起的孔或凹陷部,从而使得第一腿可以相对于第二腿旋转。

8、在第一腿可以相对于第二腿旋转而第一腿、过渡段或第二腿不发生弹性变形的实施例的优选实施例中,夹具具有可释放的锁定装置,该锁定装置将第一腿锁定在相对于第二腿的位置。如果使锁定装置接合,则第一腿被锁定至第二腿,并且在第一腿、过渡段或第二腿没有产生弹性变形的情况下,第一腿不能相对于第二腿旋转。如果使锁定装置脱离接合,则第一腿不会锁定至第二腿,并且第一腿可以相对于第二腿旋转,且第一腿、过渡段或第二腿不发生弹性变形。锁定装置例如可以是设置在第一腿或第二腿上的突起,其接合到相应的另一个元件中的凹陷部或孔中以将第一腿锁定至第二腿。

9、在过渡段由桥提供的优选实施例中,第一腿和桥是一体式元件的一部分。在一个优选实施例中,第一腿和桥通过弯曲坯件来提供。

10、在过渡段由桥提供的优选实施例中,第一腿、第二腿和桥是一体式元件的一部分。在一个优选实施例中,第一腿、第二腿和桥通过弯曲坯件来提供。

11、在过渡段由桥提供的优选实施例中,第二腿和桥是一体式元件的一部分。在一个优选实施例中,第二腿和桥通过弯曲坯件来提供。

12、在一个优选实施例中,夹具具有布置在过渡段的一端处的另外的腿,该一端是过渡段的布置有第一腿的相同端。在一替代方案中,夹具仅具有布置在过渡段的一端的一个腿。

13、在一个优选实施例中,夹具具有布置在过渡段的相对端处的另外的腿,该相对端是过渡段的布置有第二腿的相同端部。在一替代方案中,夹具仅具有布置在过渡段的相对端的一个腿。

14、在一个优选实施例中,夹具是一体式元件,其通过切割和弯曲坯件,优选金属坯件而获得。在一替代方案中,夹具是通过将多个单个部件连接在一起来提供的。在一个优选实施例中,过渡段和第一腿被设置为一体式元件,例如通过切割和弯曲坯件获得的元件,由此该一体式元件被附接至另一元件例如壁,例如电池单元的壁,由此该另一元件,例如该另一元件的一部分,例如壁的一部分,例如电池单元的壁的一部分,提供第二腿。

15、在一个优选实施例中,过渡段和/或第一腿是可弹性变形的。在一个优选实施例中,过渡段和第一腿是可弹性变形的。在一个优选实施例中,只有过渡段而不是第一腿是可弹性变形的。在一个优选实施例中,只有第一腿而不是过渡段是可弹性变形的。在一个优选实施例中,第二腿是可弹性变形的。在一个优选实施例中,过渡段、第一腿和第二腿是可弹性变形的。在一个优选实施例中,过渡段和第二腿,而不是第一腿,是可弹性变形的。在一个优选实施例中,第一腿和第二腿而不是过渡段是可弹性变形的。术语“可弹性变形”被理解为意味着必须施加不高于1000牛顿的力才能将夹具从第一状态移动到第二状态,其中优选的上限依次为800n、600n、400n、300n和250n。

16、根据本技术的连接器的夹具具有第一状态,其中第一腿的参考部分与第二腿的参考部分相距第一量。根据本技术的连接器的夹具还具有第二状态,其中第一腿的参考部分与第二腿的参考部分相距不同于第一量的第二量。在一个优选实施例中,第二量大于第一量。

17、在一个优选实施例中,第一腿具有与第一腿的其他部分相比在第一状态和第二状态下布置得更靠近第二腿的至少一个部分。在一个优选实施例中,参考部分是那一个部分。在一个优选实施例中,第一腿在其表面上具有与第一腿的其他部分相比在第一状态和第二状态下布置得最靠近第二腿的点或线。在一个优选实施例中,参考部分是第一腿的提供该点或该线的部分。参考部分可以是第一腿的尖端。参考部分可以是布置在第一腿上的突起,其突出于第一腿的其他部分,优选地突出于第一腿的布置在一平面中的其他部分。

18、在一个优选实施例中,第二腿具有与第二腿的其他部分相比在第一状态和第二状态下布置得更靠近第一腿的至少一个部分。在一个优选实施例中,参考部分是那一个部分。在一个优选实施例中,第二腿在其表面上具有与第二腿的其他部分相比在第一状态和第二状态下布置得最靠近第一腿的点或线。在一个优选实施例中,参考部分是第二腿的提供该点或该线的部分。参考部分可以是第二腿的尖端。参考部分可以是布置在第二腿上的突起,其突出于第二腿的其他部分,优选地突出于第二腿的布置在一平面中的其他部分。

19、根据本技术,过渡段和/或第一腿在第二状态下比在第一状态下产生进一步弹性变形(更多弹性变形,更强弹性变形)。实施例是可行的,其中当夹具处于第一状态时过渡段和第一腿不发生弹性变形。本实施例中处于第一状态的夹具因此可以被认为未被加载。然而,替代实施例也是可行的,其中过渡段和/或第一腿已经在第一状态下弹性变形,但是过渡段和/或第一腿在第二状态下进一步弹性变形。在这样的实施例中,可以认为夹具在第一状态下已经被预加载。过渡段在宽度方向上具有宽度。宽度方向以与连接过渡段的一端与相对端的线成一角度,优选以90°延伸。在一个优选实施例中,如果可以画出连接一端和相对端的多条线,尤其是在那些第一腿和/或第二腿也延伸到宽度方向并且因此过渡段的一端或相对端也具有沿宽度方向的尺寸的实施例中,优选采用连接过渡段的一端和相对端的最短线定义宽度方向。宽度方向是与连接过渡段的一端的一部分和过渡段的相对端的一部分的最短线成一角度,优选地成90°角延伸的方向。

20、在一个优选实施例中,有至少一个垂直于宽度方向并包含第一腿的参考部分的一部分和第二腿的参考部分的一部分的平面。另外或作为替代方案,有至少一个垂直于宽度方向并包含第一腿的参考部分的一部分但不包含第二腿的参考部分的一部分的平面。另外或作为替代方案,有至少一个垂直于宽度方向并包含第二腿的参考部分的一部分但不包含第一腿的参考部分的一部分的平面。

21、根据本技术的连接器还包括隔板。隔板可在第一位置和第二位置之间移动。当夹具处于第二状态并且隔板位于第一位置时,隔板与第一腿的一部分接触。在一个优选实施例中,是隔板将第一腿保持在第一腿在夹具的第二状态下所具有的位置。过渡段和/或第一腿在第二状态下比在第一状态下进一步弹性变形。这种(额外的)弹性变形可以用于产生旨在使夹具从第二状态进入第一状态的恢复力。只要在夹具处于第二状态且隔板位于第一位置时隔板与第一腿的一部分接触,本实施例中的隔板就可以用于防止第一状态的这种恢复。在一个优选实施例中,当夹具处于第二状态并且隔板位于第一位置时,隔板与第一腿的参考部分接触,优选地与第一腿的尖端接触。

22、根据本技术,隔板被设计成从第一位置旋转到第二位置,或者被设计成沿着缩回方向从第一位置线性地移动到第二位置,该缩回方向至少部分地指向宽度方向和/或至少部分地指向桥,或隔板被设计成执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动。

23、使隔板从第一位置旋转到第二位置或使隔板执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动,与使隔板沿线性方向移动相比,提供了以更少的努力移动隔板的可能性。使隔板从第一位置旋转到第二位置或使隔板执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动,因此已经提供了以较少的努力组装根据本技术的连接器和母线系统的可能性。此外,使隔板从第一位置旋转到第二位置或使隔板执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动,与沿线性方向移动隔板相比,提供了更可控制的运动的可能性,例如,隔板由于运动原因被卡住的风险较低。

24、使隔板沿缩回方向从第一位置线性地移动到第二位置提供了更容易将母线的一部分插入夹具的第一腿和第二腿之间的可能性。在本技术的许多可能的应用中,母线的一部分将从顶部被引入夹具并向过渡段移动,或者从侧面和/或以从顶部和侧面的组合移动中被引入夹具。在这些应用中,母线的一部分插入夹具中的移动可用于将隔板从第一位置移动到第二位置。

25、在一个优选实施例中,隔板布置在轴上并且可以围绕轴旋转。在轴固定地布置在连接器内的那些实施例中,该实施例将允许隔板从第一位置旋转到第二位置。对于允许轴相对于连接器的其他部分线性滑动的实施例,例如在轴的端部布置在狭缝中的设计中,这样的实施例将允许隔板执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动。

26、在一个优选实施例中,隔板具有两个杆状突起,它们沿旋转轴线布置并且以旋转方式保持在连接器的其他部分中,允许隔板的杆状突起相对于连接器的其他部分围绕旋转轴线旋转。在这样的实施例中,隔板将被设计成从第一位置旋转到第二位置。如果隔板的杆状突起的端部以可滑动的方式保持在连接器的其他部分中,则这样的实施例将允许隔板执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动。

27、在一个优选实施例中,隔板具有块状突起,由此块状突起的端部布置在设置在连接器的其他部分中的轨道中。在这样的实施例中,隔板将被设计成从第一位置线性地移动到第二位置。通过有目的地选择轨道的方向,可以确保缩回方向至少部分地指向宽度方向和/或至少部分地指向过渡段。

28、在一个优选实施例中,隔板具有块状部分,例如具有多边形横截面(例如三角形或矩形横截面)的部分,该块状部分布置在设置连接器的其他部分中的线性引导中。在这样的实施例中,隔板将被设计成沿着引导从第一位置线性地移动到第二位置。通过有目的地选择线性引导的方向,可以确保缩回方向至少部分地指向宽度方向和/或至少部分地指向过渡段。

29、术语“缩回方向至少部分地指向宽度方向”应被理解为意味着缩回方向可以被分成至少两个彼此垂直的矢量,其中一个矢量指向宽度方向。

30、术语“缩回方向至少部分地指向过渡段”应被理解为意味着缩回方向可以被分成至少两个彼此垂直的矢量,其中一个矢量指向过渡段。

31、在一个优选实施例中,第二腿是可弹性变形的。在一个优选实施例中,第二腿在第二状态下比在第一状态下进一步弹性变形(更多的弹性变形)。

32、在一个优选实施例中,连接器包括另一隔板,该另一隔板可在第一位置和第二位置之间移动,当夹具处于第二状态并且另一隔板位于第一位置并且第二腿在第二状态下比在第一状态下进一步弹性变形时,该另一隔板与第二腿的一部分接触。在一个优选实施例中,另一隔板被设计成从第一位置旋转到第二位置,或者被设计成沿缩回方向从第一位置线性地移动到第二位置,该缩回方向至少部分地指向宽度方向和/或至少部分地指向过渡段,或被设计成执行从第一位置到第二位置的组合的旋转和线性运动。

33、在一个优选实施例中,隔板和另一隔板被设计成在它们的几何形状和形式上和/或关于它们围绕包含宽度方向的平面从第一位置到第二位置的运动是对称的。在一个优选实施例中,隔板布置在这样的平面的一侧,并且另一隔板布置在这样的平面的相对侧。

34、在一个优选实施例中,连接器具有壳体,该壳体具有用于将母线的一部分插入壳体中的开口。在一个优选实施例中,当夹具处于第二状态且隔板位于第一位置时,在开口和隔板上的母线基座表面之间的壳体内设置有间隙。间隙的存在允许母线通过开口插入壳体中并在壳体内移动以与母线基座表面接触。

35、在一个优选实施例中,夹具的第一腿具有尖端并且夹具的第二腿具有尖端。优选地,第一腿的参考部分由尖端提供。优选地,第二腿的参考部分由尖端提供。术语“尖端”分别指第一腿和第二腿的自由端。术语“尖端”并不分别定义第一腿和第二腿的自由端的确切几何形状。在一个优选实施例中,第一腿和第二腿的尖端可以分别具有点的几何形状。在这样的实施例中,可以提供一个优选的实施例,其中第一腿的材料和第二腿的材料分别朝向点状尖端会聚。在一个更优选的实施例中,尖端具有纵向范围。在一个优选实施例中,第一腿的尖端和第二腿的尖端具有相同的几何形状。在一个替代实施例中,第一腿的尖端具有与第二腿的尖端的几何形状不同的几何形状。

36、本技术还涉及一种系统。该系统具有根据本技术的连接器和母线。这种系统可以在各种大电流电源应用中,特别是在电池电源中实现。例如,它可以用于在从逆变器向电机供电或从电池向逆变器供电的母线之间建立连接。在一个特定实施例中,该系统可以用于在包括至少一个电池单元的电池包处或电池包中连接母线。在第一个替代方案中,该系统还具有电池的电极。在系统的一种组装状态下,系统中的母线与电极接触。在第二个替代方案中,该系统还具有另一母线。在系统的一种组装状态下,系统中的母线与另一母线接触。强调显示根据本技术的系统的这两个替代方案的目的是展示本技术的可能应用。本技术可以用于将母线连接到电池的电极。本技术还可以用于将母线连接到另一母线。为了简化描述,关于本技术的系统和用于组装系统的方法将主要参考电池的电极并且不总是同时提及另一母线。任何关于系统内或方法内的电极的公开应理解为关于另一母线的公开,并且应理解为也适用于本技术的替代方案,其中不存在电极而存在另一母线。对于关于另一母线的公开,系统和方法的描述中的术语“电极”或“电池的电极”将被替换为“另一母线”。

37、在一个优选实施例中,母线的一部分布置在夹具的第一腿和第二腿之间,第一腿优选第一腿的参考部分,第二腿优选第二腿的参考部分。在一个优选实施例中,第一腿,优选第一腿的参考部分与母线的表面接触。在一个优选实施例中,第二腿,优选第二腿的参考部分也与母线的表面接触。在一个优选实施例中,第一腿,优选第一腿的参考部分与母线的第一表面接触,并且第二腿,优选第二腿的参考部分与母线的第二表面接触,其中第一表面和第二表面布置在母线的相对侧并且彼此朝向相背。在一个优选实施例中,第一表面和第二表面彼此平行。

38、在一个优选实施例中,母线的一部分以及电极的一部分或另一母线的一部分布置在第一腿和第二腿之间。在一个优选实施例中,第一腿,优选第一腿的参考部分与母线的表面接触,并且第二腿,优选第二腿的参考部分与电极的表面或另一母线的表面接触。在一个优选实施例中,第一腿,优选第一腿的参考部分与母线的表面接触,并且第二腿,优选第二腿的参考部分与电极或另一母线的表面接触,其中母线的表面和电极或另一母线的表面分别彼此朝向相背。在一个优选实施例中,母线的表面和电极或另一母线的表面分别彼此平行。

39、在一个优选实施例中,母线的一部分布置在第一腿和第二腿之间,并且电极的一部分与母线相比布置在第一腿的另一侧或与母线相比布置在第二腿的另一侧。

40、在一个优选实施例中,母线的一部分布置在第一腿和第二腿之间,并且电极与母线相比布置在第一腿的另一侧,由此第二腿与母线的表面接触,但第一腿的任何部分都不与母线接触,并且母线与电极的表面接触。在一个优选实施例中,这种实施例中的第一腿包含开口并且电极的一部分突出穿过开口,电极的突出穿过开口的部分的一部分与母线接触。

41、在一个优选实施例中,母线的一部分布置在第一腿和第二腿之间,并且电极与母线相比布置在第二腿的另一侧,由此第一腿与母线的表面接触,但第二腿任何部分都不与母线接触,并且母线与电极的表面接触。在一个优选实施例中,这种实施例中的第二腿包含开口并且电极的一部分突出穿过开口,电极的突出穿过开口的部分的一部分与母线接触。

42、在一个优选实施例中,该系统具有母线和电池的电极以及夹具,其中夹具是与电池的电极不同的物体。在一个替代实施例中,该系统具有母线和电池的电极,其中连接器的夹具由电池的电极的部分提供。

43、在一个优选实施例中,夹具的至少一部分和/或隔板的至少一部分由比制成母线和/或电极和/或另一母线的至少一部分的材料的电导率低的材料制成。另外或作为替代方案,夹具的至少一部分的弯曲刚度被制成低于母线的一部分和/或电极的一部分和/或另一母线的一部分的弯曲刚度。

44、在一个优选实施例中,该系统包含另一连接器,优选地是根据本技术的另一连接器,以及另一电极,由此母线的一部分与电极接触并且通过连接器与电极保持接触,并且由此母线的另一部分与另一电极接触并通过另一连接器与另一电极保持接触。

45、在一个优选实施例中,该系统包含另一连接器,优选地是根据本技术的另一连接器,以及另一电极,由此母线的一端与电极接触并通过连接器与电极保持接触,并且由此母线的第二端与另一电极接触并且通过另一连接器与另一电极保持接触。

46、根据本技术的接触系统可以有利地用于连接电池单元,包括连接多个电池单元的电池组的情况。所谓的母线被用作例如用于电池单元彼此之间相互连接或电池组与使用者相互连接的电导体。母线通常为棒状或条状的,但术语“母线”在本文中应理解为没有隐含的几何含义,更多地是作为用于上述的电力分配领域的连接器的通用术语。

47、这种母线在某些情况下也需要相互连接,例如为了通过组合多个互连的母线来扩展它们的纵向覆盖范围。作为示例,这可以用于将电池单元连接至使用者。当将母线连接至电池单元时,必须使母线与电池单元的电极电接触。还包括组合,即至少两个母线和它们中的至少一个与电极的相互连接。

48、根据本技术,具有至少两个夹具腿的夹具被用作接触系统的一部分。至少一个夹具腿可以通过腿本身和/或与其连接的另一夹具部分的弹性变形而弹性移动,例如将腿与另一腿隔开的桥或到夹具的另一腿的桥或过渡段。弹性可移动性导致夹具腿之间的间隙的可变性,使得对于改变间隙的任何运动夹具腿实际上被弹性偏置。例如,这样的运动可以通过改变至少一个角度和/或过渡段的形状,即u形的腿之间的底部或桥,来改变或多或少呈v形夹具的角度或改变或多或少呈u形夹具的腿之间的间隙。

49、这种夹具可以由几个部分组成,但优选地就夹具腿和它们之间的夹具部分(如果有的话)而言一体地实现。此外,还可以实现具有多个部分的夹具,其中例如,至少一个部分适于(并针对其进行优化)电接触和电流传输到并通过夹具或其部分,即夹具的电功能。至少一个另一部分可以适于(并针对其进行优化)夹具的机械功能,即提供弹性恢复力或其主要部分。这在本领域中通常是已知的,例如使用弹簧钢结构作为机械部件或“弹簧夹”以及例如使用铜结构作为电部件或“导电夹”。

50、当然,以上讨论的机械功能和电功能也可以组合在同一个一体式夹具中。更进一步地,在本技术中,就实质上或任何程度内参与导电本身而言,“夹具”不一定具有电功能。还可以设想,使当前意义上的夹具仅用于机械功能,例如将母线和电极保持在一起以便在母线和电极之间建立和/或保持电接触。其中,电流或至少其主要部分可以直接从母线流向电极或反之亦然,并且只有小部分或根本没有电流流过夹具或其部分。特别地,这种夹具根本不需要是导电的。

51、另一方面,具有所述机械功能的“弹簧夹”不一定提供电接触所需的全部接触力(夹具参与或不参与),而是可以与用于向接触力提供额外贡献的另一工具结合。

52、本文中,术语“夹具”应涉及具有夹具腿的所述特性以及可变的间隙和用于该间隙的变化的至少一个夹具腿(由弹性引起)的可移动性的任何夹具,无论夹具是否具有实质的电功能。

53、更进一步地,弹性恢复力优选地但不是必须地旨在减小夹具腿之间的间隙,即例如减小v形夹具的腿之间的角度。因此,要连接并进行电接触的部件被保持在一起,例如至少两个母线或至少一个母线的一部分和电极。

54、为了通过接触系统建立电接触,母线和另一母线或母线和电极应由夹具夹住,换言之,它们应该通过夹具的弹性恢复力彼此保持紧密的机械接触。在此,彼此接触的各部分的表面部分被称为接触表面。因此,至少一个夹具腿具有夹具腿接触表面,母线具有母线接触表面等等。接触表面之间的这些接触的至少一部分与电流有关,但如上所述,不一定是所有的接触。

55、为了保持可靠且低电阻的接触,由夹具提供的机械的且(至少部分)由此也电相关的固定应该承受在实际应用中的典型干扰和接触系统的寿命。发明人已经发现几何公差、变化和运动在这方面是一个非常重要的因素,特别是但不仅是在电动机和车辆的电力供应领域。

56、这种干扰可能由诸如电池组或母线系统或其他车辆相关或使用者相关结构的安装中的未对准、误差或公差引起。它们可能在使用过程中因磨损、振动和冲击、温度变化等而发生。特别是,电部件本身,例如电池部件,包括电极、母线、夹具,在使用过程中会因电阻损失(“焦耳热”)而受热,并会经历相当大的温度变化。

57、在这方面,本技术旨在提供一种在机械的和几何的公差和变化方面容错的接触系统。至此,发明人发现在至少一个上述接触表面(母线、电极、夹具腿的)上的至少一个凸状突起是非常有帮助的。其中,凸状将适用于彼此垂直的两个截面。换言之,沿一个方向延伸且仅在与其垂直的方向上受限的凸肋,仅在一个截面(垂直于其纵向方向)上是凸状的,但例如球形突起是二维凸状的。

58、例如,如果具有突起的接触表面和与其接触的另一接触表面相对于彼此倾斜有限的量,则凸状突起可以说在相应另一接触表面上“滚动”。换言之,两个接触表面之间的机械接触由于突起的凸面而具有“铰接特征”。

59、优选地,至少一个凸状突起在已经提及的截面中是圆形的,例如球形、椭圆形、蛋形。圆形形状进一步改善了上述滚动或铰接特性。

60、作为另一示例,如果两个接触表面(沿基本上垂直于凸面的两个截面的平面上的方向)相对于彼此移位,则突起可以沿着另一接触表面以例如与平行的平面相比更平滑、更连续和可控的方式滑动,即由于其圆形形状。特别地,实际载流触点的位置,即突起靠在另一接触表面上的位置,通常不会跳跃或显著改变形状,因为在平行的平面滑动或相对于彼此倾斜的情况下可能会发生这种情况。

61、取决于为突起及其对应部分选择的材料,即使不是圆形的凸状形状也可以在这方面具有足够的滑动特性。

62、因此,根据具体情况,可以在一定程度上涉及至少两个移位方向或线性公差或线性振动幅度的方向,这取决于接触系统的相应部分的尺寸和结构。这不一定也适用于在垂直于凸面的两个截面的平面上的方向,但是由于夹具的弹性及其弹性反作用力,其他方向也可以成为接触系统几何公差的一部分。

63、同样,关于倾斜轴:作为“滚动结构”的凸状突起可以容许基本在底层平面(垂直于凸面的两个截面)中围绕轴线的有限量的旋转,并且夹具的弹性可以在这方面有所帮助。由于实际触点的界定且限制的位置,围绕第三轴线的倾斜运动也是可能的。

64、突起不必是球形的,但可以是球形的。然而,至少可以通过使用局部意义上的曲率半径来粗略地对其进行表征。这涉及例如曲率半径取决于所考虑的位置是在突起中更中心还是更向外的情况。例如,突起的中心可以不那么圆,而向外稍微更圆。还包括曲率半径取决于所选截面的方向的情况。特别地,目前对凸起的圆形形状的解释主要适用于在接触系统的正常操作中与触点相关的那些区域,即凸起的与上述滚动或移位运动相关的部分。

65、上述意义上的突起的曲率半径优选地为至多40mm,其中更优选以下上限:35mm和30mm。突起的曲率半径的优选下限依次为5mm、10mm和15mm。

66、另一方面,相应另一接触表面,即与突起接触的接触表面,优选地在与触点相关的部分中基本上是平坦的,即它具有用于接触突起的平坦部分。“平坦”不应在数学意义上理解,而应仅意味着该部分不是太圆或边缘形状。特别地,可以再次使用上述意义上的曲率半径。此外,如上所述,涉及与接触相关的那些部分的解释和几何特征,特别是滚动或移动运动的解释,下文也可参照。

67、因此,上述意义上的平坦部分的曲率半径优选地为至少100mm,其中更优选以下下限:200m、300m、400mm,甚至500mm。

68、通常,凸状突起可以在另一例如也是圆形和凸形的表面部分上“滚动”。然而,上述关于线性未对准、运动或振动的公差可以通过一侧的圆形凸状突起与另一侧的接触表面的基本平坦部分的结合来改善。这是平坦部分不会随着沿其表面的移位而发生很大变化的结果,并且它为突起的滑动运动提供了基础,从而不意味着在其他方向上有大的几何变化。

69、一方面的突起和另一方面的平坦部分(如果存在的话)的优选尺寸可以通过在垂直于凸面的两个截面的平面上的投影中的平均直径来表征。该平均直径并不意味着圆形,而是还可以根据对角线的平均值以及长边和短边的平均值来表征例如正方形。优选地,平均直径可以是至少10mm或者甚至至少15mm或20mm。进一步优选地,它可以是至多50mm或者甚至至多40mm或35mm。

70、在本技术的特定实施例中,与突起接触的相应其他接触表面优选地不是如上所述的平坦的,而是凹形的。除了上述定义下的“平坦”部分,即具有足够的曲率半径的部分,可以是凹形的,但仍然提供所解释的特性这一显而易见的事实之外,也可以设想具有较小曲率半径的凹形。特别地,这种凹形在一个截面中可以具有比突起更小的曲率半径,并且在垂直于第一个截面的另一截面中具有比突起更大的曲率半径。换言之,它有点长,并且突起能接触通常在凹形结构的边界处的两个位置。因此,触点被分割成两个触点位置,从而允许较低的接触电阻率。接触力(或“负载”)分布在两个触点位置之间。由于凹形结构或“凹槽”的长的椭圆形状,突起可以沿着凹槽的纵向延伸方向移位。

71、根据本技术的进一步优选的方面,被夹具夹持和连接的部件可以具有简单的结构,特别是大致正方形的形状(指三维矩形且不包括如实施例所示的圆边)。当然,这尤其适用于被夹具夹持的部分,例如用于电池单元的电极。这种电极通常具有特殊形状,以便穿透电池壳体并到达电池单元内要接触的结构。然而,与接触系统相关的端部可以优选地是方形的。

72、这同样适用于至少一个母线。

73、自然地,在这个意义上的方形形状不能承受上述意义上的突起,并且,当然,为要与突起接触的平坦部分提供各种选择。因此,考虑了这种方形电极和/或母线与另一部分特别是另一母线的组合,其中在组合部分中的一个上设置突起。然而,多个夹具腿或至少一个夹具腿也可以用于设置突起,如其中实施例中的一个所示。然而,通常优选的是电流或至少其主要部分直接从母线或电极流入另一母线,因此应在相应的触点处设置突起。

74、在一个优选实施例中,其中一个夹具腿具有孔以允许母线或电极上的突起穿过其中。因此,夹具腿一侧的元件上的突起可以接触其另一侧的平坦部分。

75、关于弹性可移动性,已定义至少一个夹具腿应该可弹性移动以实现夹具功能。例如,如果u形夹具的一个腿可以通过腿的弹性变形、与u形的桥的连接部或桥本身的连接而能可移动,那么另一个腿仍然可以是刚性的,并且两个腿之间的间隙是可变的。例如,如果一个刚性腿固定到电池壳体的一部分或者甚至是其整体部分,这可以是一种选择。

76、然而,此处优选两个或所有腿的弹性可移动性(甚至可变形性)。这种夹具更加灵活,特别是如果它们独立于电池壳体。

77、优选地,上述的平坦部分在安装状态下基本上平行于母线或至少一个母线的最长延伸的方向。这对于母线的热膨胀或热收缩导致沿该纵向方向的变化并因此导致已描述的沿平坦部分的移位运动而言是有利的。如果这些是数量上相关的或者甚至是要考虑的主要变化,它们在相当大的程度上是可以容许的,这比例如通过夹具腿的弹性运动来提供这种运动更容易。

78、一般来说,夹具有至少两个腿。在特定实施例中,它可以具有至少并且优选地恰好三个腿,即在间隙的一侧上的两个和在间隙的另一侧上的至少一个(优选地恰好一个)。这种所谓的三脚架状结构可以非常稳定地保持一个电极和/或一个母线或多个母线。由于在至少一侧分裂成两个腿,这些腿在它们的弹性运动方面可以彼此独立地反应。

79、用于组装具有适合于保持母线与另一导体,例如与电池的电极或另一母线接触的连接器的系统的方法包括:

80、·提供连接器,该连接器包括夹具,

81、o夹具具有过渡段,该过渡段连接

82、o布置在过渡段的一端的第一腿,

83、o至布置在过渡段的相对端的第二腿,

84、o过渡段和/或第一腿是可弹性变形的,

85、o夹具具有第一状态,其中第一腿的参考部分与第二腿的参考部分相距第一量,

86、o夹具具有第二状态,其中第一腿的参考部分与第二腿的参考部分相距不同于第一量的第二量,

87、o过渡段和/或第一腿在第二状态下比在第一状态下进一步弹性变形,

88、·连接器进一步包括隔板,隔板可在第一位置和第二位置之间移动,当夹具处于第二状态时,隔板位于第一位置并与第一腿的一部分接触。

89、·提供母线,

90、·使母线的一部分与隔板上的母线基座表面接触,并使用母线将隔板从第一位置向第二位置移动

91、或将母线的一部分置于第一腿和第二腿之间的位置,并将隔板从第一位置向第二位置移动。

92、在一个优选实施例中,

93、·隔板从第一位置旋转到第二位置,或者

94、·隔板沿缩回方向从第一位置线性地移动到第二位置,或者

95、·隔板以组合的旋转和线性运动从第一位置移动到第二位置。

96、在一个优选实施例中,作为该方法的一部分,提供另一导体,特别是电池的电极或另一母线。在一个优选实施例中,在使母线的一部分与隔板上的母线基座表面接触之前的步骤中,另一导体的一部分被插入连接器中。

97、在一个优选实施例中,在使母线的一部分与隔板上的母线基座表面接触之前的步骤中,另一导体的一部分被插入连接器中,并且连接器被连接到另一导体或附接至其上的元件,例如电池的壳体。

98、在一个优选实施例中,连接器具有带开口的壳体,该开口至少部分地可以用盖子封闭,由此该方法包括将盖子从其不关闭开口或将开口关闭到较小范围的位置移动到其至少部分地关闭开口的位置的步骤。

99、在一个优选实施例中,其中根据本技术的方法用于组装系统,由此该系统包含另一连接器,优选地根据本技术的另一连接器,以及另一电极(或通常另一导体),由此母线的一端与电极接触并通过连接器与电极保持接触,并且母线的第二端与另一电极接触并通过另一连接器与另一电极保持接触,在使母线的一部分与连接器的隔板上的母线基座表面接触的同时,使母线的另一部分与另一连接器的隔板上的母线基座表面接触。

100、在一个优选实施例中,其中根据本技术的方法用于组装系统,由此该系统包含另一连接器,优选地根据本技术的另一连接器,以及另一电极(或通常另一导体),由此母线的一端与电极接触并通过连接器与电极保持接触,并且母线的第二端与另一电极接触并通过另一连接器与另一电极保持接触,在使母线的一部分被置于连接器的第一腿和第二腿之间的位置的同时,使母线的另一部分被置于另一连接器的第一腿和第二腿之间的位置。

101、在一个优选实施例中,母线是沿纵向轴线延伸的纵向物体。在一个优选实施例中,母线的横截面积在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在母线的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在母线的垂直于纵向轴线的所有横截面中具有相同的尺寸。

102、在一个优选实施例中,母线的横截面积的形状在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在母线的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在母线的垂直于纵向轴线的所有横截面中是相同的。

103、在一个优选实施例中,母线的横截面积在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在母线的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在母线的垂直于纵向轴线的所有横截面中为矩形或圆形或椭圆形。

104、在一个优选实施例中,母线的横截面积在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在母线的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在母线的垂直于纵向轴线的所有横截面中是矩形的并且具有宽度和高度,其中宽度优选为10mm至50mm,优选为20mm至30mm和/或高度优选为1.5mm至5mm,优选为2mm至3.5mm。横截面优选地可以在50mm2和120mm2之间。

105、在一个优选实施例中,母线的长度大于20mm,优选大于30mm、40mm或甚至50mm。在一个优选实施例中,母线的长度小于500mm,优选地小于400mm、300mm,甚至小于250mm。

106、在一个优选实施例中,该母线具有导热和导电良好的材料,特别是具有至少107s/m(在20℃)的导电率的材料。优选的选择是铜,特别是高纯度电气级铜(etp铜)或铝,优选电气级铝(例如1000或6000系列)。

107、在一个可能的实施例中,母线具有由芯材料制成的芯并且具有绝缘体,由此绝缘体封装芯的至少一部分。上述内容也适用于芯材料,即优选导热和导电良好的材料。

108、在一个优选实施例中,具有芯和绝缘体的母线具有未被绝缘体封装的一个自由端,并且具有与同样没有绝缘体的第一端相对布置的第二端。在一个优选实施例中,没有绝缘体的自由端的长度大于母线总长度的5%并且小于母线总长度的30%。

109、在一个优选实施例中,电极具有端部部分。

110、在一个优选实施例中,电极的端部部分是沿纵向轴线延伸的纵向物体。在一个优选实施例中,电极的端部部分的横截面积在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的所有横截面中具有相同的尺寸。

111、在一个优选实施例中,电极的端部部分的横截面积的形状在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的所有横截面中是相同的。

112、在一个优选实施例中,电极的端部部分的横截面积在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的所有横截面中为矩形或圆形或椭圆形。

113、在一个优选实施例中,电极的端部部分的横截面积在母线的垂直于纵向轴线的大部分截面中,优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的横截面的绝大多数(超过75%)中,并且甚至更优选地在电极的端部部分的垂直于纵向轴线的所有横截面中是矩形并且具有宽度和高度。至于电极端部部分的宽度和高度以及由此产生的横截面,针对母线给出的优选定量值也适用。

114、在一个优选实施例中,电极的端部部分的长度大于20mm,并且可以例如长达50mm。

115、在一个优选实施例中,电极的端部部分具有由芯材料制成的芯并且具有绝缘体,由此绝缘体封装芯的至少一部分。

116、关于用于电极的导热和导电良好的材料,特别是用于电极的端部部分和用于芯材料,如果有的话,关于母线的解释也适用。

117、在一个优选实施例中,母线是没有通孔的实心物体。在一个优选实施例中,电极的端部部分是没有通孔的实心物体。

118、在一个优选实施例中,母线和电极不通过螺钉、螺栓、钉子、铆钉或通过焊接或钎焊的方式彼此连接。在一个优选实施例中,母线和电极的端部部分由夹具固定就位。

119、在一个优选实施例中,母线是沿纵向轴线延伸的纵向物体,并且电极的端部部分是沿纵向轴线延伸的纵向物体。在一个优选实施例中,母线的纵向轴线平行于电极的纵向轴线。在这些实施例中,母线和电极的端部部分沿相同方向远离它们接触的区域延伸的优选实施例是可行的。在这样的实施例中,电极的端部部分将在一个方向上延伸,并且母线将沿电极端部延伸的方向向回延伸。在这些实施例的替代方案中,母线沿一个方向远离它们接触的区域延伸,并且电极的端部部分沿不平行于该一个方向的不同方向延伸。在这样的实施例中,母线可以与电极的端部对齐。在替代实施例中,母线的纵向轴线以与电极的端部的纵向轴线成20°和160°之间的角度,优选地以45°到135°的角度,优选地以从75°到105°的角度并且优选地以90°的角度布置。

120、在一个优选实施例中,母线是沿纵向轴线延伸的纵向物体,并且另一母线是沿纵向轴线延伸的纵向物体。在一个优选实施例中,母线的纵向轴线平行于另一母线的纵向轴线。在这些实施例中,母线和另一母线沿相同方向远离它们接触的区域延伸的优选实施例是可行的。在这样的实施例中,另一母线将在一个方向上延伸,并且母线将沿另一母线延伸的方向向回延伸。在这些实施例的替代方案中,母线沿一个方向远离它们接触的区域延伸,并且另一母线沿不平行于该一个方向的不同方向延伸。在这样的实施例中,母线可以与另一母线对齐。在替代实施例中,母线的纵向轴线以与另一母线的纵向轴线成20°和160°之间的角度,优选地以45°到135°的角度,优选地以从75°到105°的角度并且优选地以90°的角度布置。

121、本技术还涉及一种电池组,其包括多个电池单元,即至少两个,每个电池单元具有至少两个电极。这里,提供用于电连接这些电极中的至少两个电极的母线,其中两个电极中的每一个都属于不同的电池单元。上述接触系统中的至少一个用于将母线与电极中的至少一个连接。自然地,优选地,对于参与互连的每个电极存在一个接触系统,并且两个这样的接触系统共享它们的母线。或者,它们的母线通过另一个接触系统互连(两个母线也属于该系统)。

122、在一个优选实施例中,电池单元的一个电极和电池的另一电极之间的电势差大于200v或甚至250v、300v或350v。在一个优选实施例中,电池单元的一个电极和电池的另一电极之间的电势差小于1200v,优选小于1100v、1000v或甚至小于900v。

123、在一个优选实施例中,电池组的容量大于20kwh。

124、在一个优选实施例中,电池组用作电动汽车的电池。

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