-
Die Erfindung betrifft eine Kontaktanordnung für eine Einzelzelle einer Batterie oder ein elektrisches Bauelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Kontaktanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
-
Üblicherweise werden Stromableiterfahnen von Einzelzellen oder elektrischen Bauelementen mittels einer Schweißverbindung oder einer Schraubverbindung mit einem Stromableiter kontaktiert.
-
In der
DE 3127283 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Presshülse und einem Leiter in Form eines Seiles beschrieben, dabei wird die Presshülse von einer Hülsenquerschnittsform mit einem Polygon als äußerer und einem Kreis als innerer Begrenzung in eine Querschnittsform gebracht, die außen zumindest annähernd durch einen Kreis und innen durch einen Linienzug begrenzt ist, der wie die Kontur des verpressten Seiles sich in Umfangsrichtung wiederholende Abschnitte mit unterschiedlichem Abstand vom Zentrum aufweist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, insbesondere preiswertere, zuverlässigere und gewichts- und bauraumoptimierte Kontaktanordnung für eine Einzelzelle einer Batterie oder ein elektrisches Bauelement und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung anzugeben.
-
Hinsichtlich der Kontaktanordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Kontaktanordnung für eine Einzelzelle einer Batterie oder ein elektrisches Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
-
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Bei der Kontaktanordnung für eine Einzelzelle einer Batterie oder ein elektrisches Bauelement ist erfindungsgemäß ein Stromableiter mit einem Polkontakt der Einzelzelle oder des elektrischen Bauelements mittels einer Deformation eines Teilbereichs des Stromableiters elektrisch leitend verpresst, verquetscht und/oder verklemmt. Daraus resultiert eine einfach herzustellende elektrische Kontaktierung des Polkontakts mit einer hohen Kontaktgüte.
-
Die mittels der Kontaktanordnung erreichte elektrische Kontaktierung des Polkontakts weist eine besonders hohe Stromtragfähigkeit auf, welche die Sicherheit und die Zuverlässigkeit der elektrischen Kontaktierung des Polkontakts erhöht.
-
Die Kontaktanordnung ermöglicht vorteilhafterweise variable Kontaktierungspositionen des Stromableiters am Polkontakt.
-
Durch den Entfall der üblicherweise im Stand der Technik vorhandenen Schraubverbindung sind ein Bauraum und das Gewicht der Kontaktanordnung zweckmäßigerweise reduziert.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Kontaktanordnung reversibel trennbar ausgebildet, wodurch die elektrische Verbindung zwischen Polkontakt und Stromableiter auf einfache Weise mehrfach trennbar und wiederherstellbar ist.
-
Beim Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung für eine Einzelzelle einer Batterie oder ein elektrisches Bauelement wird ein Stromableiter erfindungsgemäß mit einem Polkontakt der Einzelzelle durch eine Deformation eines Teilbereichs des Stromableiters elektrisch leitend verpresst, verquetscht und/oder verklemmt. Dadurch ist die Kontaktierung des Polkontakts vereinfacht und die Herstellung der Kontaktanordnung deutlich erleichtert.
-
Beispielweise entfällt eine aufwändige Montage herkömmlicher Schrauben mit einem definierten und zu überprüfenden Anzugsmoment.
-
Besonders vorteilhafterweise ist der aus einer Schweißverbindung resultierende Wärmeeintrag in den Polkontakt und ein während der Herstellung der Schweißverbindung auftretender Funkenflug vermieden.
-
Aus dieser erleichterten Herstellung der Kontaktanordnung resultiert ein Zeit- und Kostenvorteil bei der Montage der Kontaktanordnung.
-
Des Weiteren ist auch der Ausschuss durch das vereinfachte Verfahren zur Herstellung einer Kontaktanordnung signifikant verringert.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine isometrische Darstellung einer Einzelzelle einer Batterie mit einem Polkontakt und einem daran montierten Stromableiter,
-
2 schematisch eine Draufsicht auf einen Polkontakt und den aufgeschobenen Stromableiter,
-
3 schematisch eine Draufsicht auf einen Polkontakt und den verquetschten Stromableiter,
-
4 schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsvariante eines montierten Stromableiters,
-
5 schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsvariante eines montierten Stromableiters und
-
6 schematisch eine Draufsicht auf einen Polkontakt und einen Stromableiter in einer weiteren Ausführungsvariante.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist schematisch eine isometrische Darstellung einer Einzelzelle 1 einer Batterie mit zumindest einem Polkontakt 2 und einem daran montierten Stromableiter 3 gezeigt.
-
In 2 ist schematisch eine Draufsicht auf den Polkontakt 2 und den aufgeschobenen Stromableiter 3 abgebildet.
-
In 3 ist schematisch eine Draufsicht auf den Polkontakt 2 und den montierten Stromableiter 3 abgebildet.
-
Die Einzelzelle 1 ist vorzugsweise als herkömmliche zylindrische Lithium-Ionen-Rundzelle ausgebildet oder als Nickel-Metallhydrid-Zelle. Durch entsprechende Reihenschaltung von einer Vielzahl entsprechender Einzelzellen ist als elektrisches Bauelement eine Hochvoltzelle, d. h. Hochvoltbatterie, ausbildbar, welche eine Spannung von mehr als 60 Volt aufweist, vorzugsweise eine Spannung zwischen 500 Volt und 800 Volt.
-
Nicht näher dargestellt sind mehrere Einzelzellen 1 zu einer herkömmlichen Batterie zusammenschaltbar.
-
An der Einzelzelle 1, vorzugsweise an einem oberen Ende, sind zwei herkömmliche zylinderförmig ausgebildete Polkontakte 2 angeordnet, welche eine elektrische Kontaktierung der Einzelzelle 1 ermöglichen. Der Polkontakt 2 ist beispielsweise als zylindrisches Metalldrehteil ausgeformt.
-
In einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Polkontakte 2 an einem herkömmlichen elektrischen Bauelement, beispielsweise einem Umrichter, einem Gleichstromkonverter oder einem Elektromotor, angeordnet sein.
-
Der Stromableiter 3 ist aus einem metallischen und stromleitenden Werkstoff gefertigt. Der Stromableiter 3 ist im Wesentlichen flach und streifenförmig ausgeformt.
-
Im Endbereich 4 des Stromableiters 3 ist eine im Wesentlichen runde Aussparung 5 eingebracht. Ein Innendurchmesser dieser Aussparung 5 ist derart korrespondierend zu einem Außendurchmesser des zylindrischen Polkontakts 2 ausgeformt, dass der Stromableiter 3 während der Montage auf den Polkontakt 2 aufschiebbar ist.
-
Im Bereich 6 erweitert sich die Aussparung 5 in der dargestellten Art und Weise vom Polkontakt 2 hinwegweisend.
-
Dadurch entstehen seitlich des Bereichs 6 zwei benachbart angeordnete und durch den Bereich 6 voneinander getrennte Teilbereiche 7.1 und 7.2. Die Teilbereiche 7.1 und 7.2 sind beispielsweise parallel oder nahezu parallel zueinander mit dem Abstand A angeordnet und stab- oder streifenförmig ausgebildet.
-
Die Teilbereiche 7.1 und 7.2 sind in ihrem jeweiligen Endbereich derart miteinander verbunden, dass eine Ausstülpung 8 gebildet ist.
-
Während der Herstellung der Kontaktanordnung 9, welche zumindest den Polkontakt 2 und den Stromableiter 3 umfasst, wird der Stromableiter 3 derart auf den Polkontakt 2 aufgeschoben, dass die Aussparung 5 des Stromableiters 3 den Polkontakt 2 in Umfangsrichtung nahezu vollständig umschlingt.
-
Während des Aufschiebens des Stromableiters 3 auf den Polkontakt 2 ist vorteilhafterweise ein Verdrehen des Stromableiters 3 relativ zum Polkontakt 2 ermöglicht. Daraus resultiert eine variable Positionierung des Stromableiters 3 am Polkontakt 2.
-
Nach dem Positionieren des Stromableiters 3 werden die beiden Teilbereiche 7.1 und 7.2 mittels eines Werkzeugs deformiert. Das nicht dargestellte Werkzeug ist beispielsweise eine Zange oder ein zangenähnlicher Gegenstand. Mittels des Werkzeugs wird eine Kraft auf die jeweilige Außenseite 10.1 und 10.2 der Teilbereiche 7.1 und 7.2 aufgebracht.
-
Durch diese Krafteinwirkung werden die Teilbereiche 7.1 und 7.2 derart deformiert, dass die Teilbereiche 7.1 und 7.2 zumindest abschnittsweise aneinander anliegen oder der Abstand A auf einen Abstand B verringert ist.
-
Durch die Deformation der Teilbereiche 7.1 und 7.2 wird der Innendurchmesser der Aussparung 5 derart verkleinert, dass zwischen Stromableiter 3 und Polkontakt 2 eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung gebildet ist. Diese Verbindung erstreckt sich zwischen einer nicht dargestellten Innenwandung der Aussparung 5 des Stromableiters 3 und dem Polkontakt 2 in Umfangsrichtung des Polkontakts 2.
-
Somit kontaktiert der Stromableiter 3 den Polkontakt 2 mittels eines in Umfangsrichtung nahezu vollständig umlaufenden Flächenkontakts.
-
Nicht näher dargestellt sind in den Teilbereichen 7.1 und 7.2 Sollbruchstellen anordenbar, welche ein leichtes Abtrennen der Teilbereiche 7.1 und 7.2 vom restlichen Stromableiter 3 ermöglichen und somit eine Demontage des Stromableiters 3 vom Polkontakt 2 erleichtern.
-
Der Bruch einer solchen Sollbruchstelle kann beispielsweise mittels einer im Vergleich zur Montage weiterführenden Deformation der Teilbereiche 7.1 und 7.2 erfolgen oder wird mittels einer Anwendung eines nicht dargestellten Trennwerkzeugs erreicht.
-
In 4 ist schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsvariante des montierten Stromableiters 3 dargestellt.
-
In dieser Ausführungsvariante ist die Innenwandung der Aussparung 5 in Form eines Rohrabschnitts erweitert. Dieser Erweiterungsabschnitt 11 ist korrespondierend zu dem Polkontakt 2 ausgeformt und vergrößert vorteilhafterweise die Kontaktfläche zwischen Stromableiter 3 und Polkontakt 2.
-
In 5 ist schematisch eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsvariante des Stromableiters 3 dargestellt und in 6 ist schematisch eine Draufsicht auf diese Ausführungsvariante des Stromableiters 3 abgebildet.
-
Die Aussparung 5 ist in dieser Ausführungsvariante des Stromableiters 3 im Vergleich zum übrigen flachen Stromableiter 3 kragenförmig erweitert. Diese kragenförmige Erweiterung 12 umschließt den Polkontakt 2 in Umfangsrichtung vollständig. Ein Innendurchmesser der kragenförmigen Erweiterung 12 ist korrespondierend zum Außendurchmesser des Polkontakts 2 ausgebildet.
-
An einem vom Stromableiter 3 abgewandten Ende der Erweiterung 12 sind verrundete Ausnehmungen 13 angeordnet. Eine Mehrzahl solcher Ausnehmungen 13 ist in Umfangsrichtung des Polkontakts 2 derart nebeneinander in der kragenförmigen Erweiterung 12 angeordnet, dass eine Mehrzahl von benachbart in Umfangsrichtung des Polkontakts 2 nebeneinander angeordneten zahnförmigen Abschnitten 14 gebildet ist.
-
Diese zahnförmigen Abschnitte 14 sind zumindest bereichsweise elastisch ausgebildet und werden vor der Montage des Stromableiters 3 am Polkontakt 2 vorgeformt. Dabei werden die zahnförmigen Abschnitte 14 in Richtung des Polkontakts 2 bzw. in Richtung eines Mittelpunkts der Aussparung 5 gebogen. Daraus resultiert im Bereich der zahnförmigen Abschnitte 14 ein verringerter Innendurchmesser der kragenförmigen Erweiterung 12. Dieser verringerte Innendurchmesser der kragenförmigen Erweiterung 12 ist kleiner als der Außendurchmesser des Polkontakts 2.
-
Bei der Montage des Stromableiters 3 am Polkontakt 2 wird der Stromableiter 3 auf den Polkontakt 2 aufgeschoben, so dass die kragenförmige Erweiterung 12 des Stromableiters 3 den Polkontakt 2 in Umfangsrichtung vollständig umfasst. Während dieses Aufschiebens vergrößert sich der Innendurchmesser der kragenförmigen Erweiterung 12 im Bereich der zahnförmigen Abschnitte 14 auf den Außendurchmesser des Polkontakts 2. Dadurch werden die zahnförmigen Abschnitte 14 deformiert und vorgespannt und eine daraus resultierende Vorspannkraft eines jeden zahnförmigen Abschnitts 14 wirkt auf den Polkontakt 2.
-
Mittels dieser Vorspannkräfte ist eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Stromableiter 3 und Polkontakt 2 gebildet und somit eine sichere Kontaktierung des Polkontakts 2 mit dem Stromableiter 3 ermöglicht.
-
Diese Verbindung erstreckt sich zwischen den zahnförmigen Abschnitten 14 des Stromableiters 3 und dem Polkontakt 2 in Umfangsrichtung des Polkontakts 2.
-
Somit kontaktiert der Stromableiter 3 den Polkontakt 2 an mehreren den Polkontakt 2 in Umfangsrichtung umlaufenden Punkten.
-
Durch die zumindest bereichsweise elastische Ausformung der zahnförmigen Abschnitte 14 ist die Kontaktanordnung 9 reversibel trennbar ausgebildet. Somit kann die elektrische Verbindung zwischen Polkontakt 2 und Stromableiter 3 auf einfache Weise mehrfach aufgetrennt und wiederhergestellt werden.
-
Der Stromableiter 3 ist in allen Ausführungsvarianten beispielsweise als Stanzteil oder als Blechprägeteil herstellbar.
-
Nicht näher dargestellt kann die Kontaktanordnung 9 mit einer Korrosionsschutzschicht versiegelt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Einzelzelle
- 2
- Polkontakt
- 3
- Stromableiter
- 4
- Endbereich
- 5
- Aussparung
- 6
- Bereich
- 7.1, 7.2
- Teilbereich
- 8
- Ausstülpung
- 9
- Kontaktanordnung
- 10.1, 10.2
- Außenseite
- 11
- Erweiterungsabschnitt
- 12
- Erweiterung
- 13
- Ausnehmung
- 14
- Abschnitt
- A, B
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
