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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Stromführungseinrichtung, eine Anschlussdose für eine Fahrzeugbatterie, welche eine derartige Stromführungseinrichtung aufweist, und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Anschlussdose und/oder mit einer entsprechenden Fahrzeugbatterie, welche eine solche Anschlussdose umfasst. Die Anschlussdose im Sinne der vorliegenden Erfindung wird fachsprachlich auch als Battery Junction Box (BJB) bezeichnet.
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Stromschienen, auch bezeichnet als Busbarschienen, dienen zum Führen relativ großer Ströme, welche nicht ohne weiteres über herkömmliche Kabel geführt werden können. Solche Stromschienen werden in verschiedensten technischen Gebieten und Anwendungsbereichen eingesetzt. Darunter gibt es Anwendungen, in denen komplex geformte Stromschienen verwendet werden müssen, welche bisher aufwendig manuell vorassembliert werden müssen. Dazu werden bisher mehrere Teile der jeweiligen Stromschiene oder mehrere Stromschienen zunächst miteinander und dann beispielsweise mit weiteren Bauteilen oder Komponenten, beispielsweise einem Gehäuse, verschraubt. Aufgrund der naturgemäß bei einem Einsatz von Stromschienen im Betrieb einer jeweiligen Einrichtung auftretenden hohen Ströme müssen relativ große Abstände zur Einhaltung vorgegebener Luft- und Kriechstrecken, also entsprechende Isolationsabstände, eingehalten werden. Eine entsprechende Isolationskoordinatenvorgabe kann dabei oftmals nur mit erheblichem Fertigungs- und Kontrollaufwand sicher eingehalten werden. Weitere Nachteile bisheriger Fertigungs- und Montageprozesse sind, dass aufgrund der freiliegenden Stromschienen hohe Reinheitsklassen notwendig sind und sich eine Einhaltung einer Maßhalltätigkeit oder entsprechender Toleranzen der Stromschienen und deren Anordnung schwierig gestalten kann. Zudem ist nachteilig, dass beispielsweise Grate entlang der Stromschienen aufwendig entfernt werden müssen und/oder für zusätzliche Schwierigkeiten sorgen können, da sie beispielsweise Isolierungen oder umgebende Bauteile beschädigen können. Ein Entgraten ist dabei aufgrund einer oftmals gegebenen komplexen Formgebung oder Gestalt der Stromschienen besonders aufwendig.
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Aus der
DE 10 2016 124 963 A1 ist eine Stromtransportrichtung, insbesondere eine elektrische Stromschiene, für ein Kraftfahrzeug bekannt. Dabei ist ein langgestreckter elektromechanischer Basisleiter vorgesehen, welcher eine elektrostarrmechanisch damit verbundene, elektrostarrmechanische Steckverbindungsvorrichtung umfasst. Diese Steckverbindungsvorrichtung ist ihrerseits von einer elektrostarrmechanischen Gegensteckverbindungsvorrichtung elektrisch kontaktierbar.
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Die
DE 10 2015 014 342 A1 beschreibt ein Kontaktierungselement für eine Stromkollektorplatte. Dabei ist ein metallisches Massivteil vorgesehen, welches teilweise mit einer hochtemperaturfesten Umhüllung versehen ist, wobei die mit einer hochtemperaturfesten Umhüllung versehenen Bereiche mit einem Thermoplast umspritzt sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine automatisierte, vereinfachte und besonders platzsparende Montage einer Stromführungseinrichtung zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Stromführungseinrichtung. Bei dem Verfahren werden mehrere Stromschienen in vorgegebener Lage relativ zueinander positioniert. Die derart positionierten Stromschienen werden dann mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffumhüllung umgeben, wobei in einem jeweiligen Verbindungsbereich, in dem jeweils wenigstens zwei der Stromschienen aufeinandertreffen, eine Aussparung der Kunststoffumhüllung freigelassen wird. Durch diese Aussparung ist also der jeweilige Verbindungsbereich von außerhalb der Stromführungseinrichtung zugänglich. In einem weiteren Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Stromschienen in einem jeweiligen Bereich der Aussparung oder Aussparungen miteinander verschweißt. Die derart hergestellte Stromführungseinrichtung umfasst also zumindest die mehreren miteinander verschweißten Stromschienen sowie die isolierende Kunststoffumhüllung.
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Zum Positionieren der mehreren Stromschienen in der vorgegebenen Lage oder Lagerelation zueinander können die Stromschienen beispielsweise in einer Haltevorrichtung angeordnet oder in diese eingelegt werden. Diese Haltevorrichtung kann dabei vorteilhaft mehrfach wieder verwendet werden, wodurch besonders geringe Stückkosten für die Stromführungseinrichtung entstehen. Da für die Kunststoffumhüllung ein zunächst flüssiger oder verflüssigter und anschließend aushärtender oder abbindender Kunststoff verwendet werden kann, kann auch eine komplexe Anordnung mehrerer Stromschienen ohne besonderen Aufwand mit der Kunststoffumhüllung umgeben werden. Da der verflüssigte Kunststoff dabei in Zwischenräume fließen kann, muss im Gegensatz zu einem herkömmlicherweise vorgesehenen Verschrauben vorteilhaft beispielsweise keine bestimmte Reihenfolge des Anordnens oder Verbindens der Stromschienen eingehalten werden und es muss auch kein entsprechend großer seitlicher Abstand für ein für das herkömmliche Verschrauben verwendetes Werkzeug vorgesehen werden.
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Damit bietet das vorliegende Herstellungsverfahren vorteilhaft eine größere Flexibilität und Freiheit bezüglich möglicher Gestaltungen und Anordnungen der mehreren Stromschienen beziehungsweise der letztendlichen Stromführungsvorrichtung.
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Durch die Kunststoffumhüllung werden die mehreren Stromschienen in ihrer relativen Lage zueinander fixiert. Erst dadurch wird ein problemloses Verschweißen der mehreren Stromschienen miteinander ermöglicht, da die ausgehärtete Kunststoffumhüllung ein Verziehen der Stromschienen oder einer aus den mehreren Stromschienen gebildeten Stromschienenanordnung verhindert. Zudem kann die Kunststoffumhüllung mit den darin eingebetteten mehreren Stromschienen nach dem Aushärten des Kunststoffes problemlos beispielsweise durch einen Schweißroboter gehandhabt werden, ohne dass dabei eine relative Lageveränderung der Stromschienen auftritt. Damit ermöglicht das vorliegende Herstellungsverfahren vorteilhaft einen besonders hohen Automatisierungsgrad und gleichzeitig eine besonders hohe Positionierungs- und Wiederholgenauigkeit.
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Um die Aussparung oder Aussparungen freizulassen, kann die Haltevorrichtung beispielsweise entsprechende Vorsprünge oder nach innen gerichtete Auswölbungen aufweisen, wobei die Stromschienen dann daran angeordnet werden können. Da dann also die Stromschienen in entsprechenden mechanischen Kontaktbereichen, also in dem jeweiligen Verbindungsbereich, durch die Haltevorrichtung mechanisch kontaktiert sind, kann hier kein Kunststoff hin gelangen. Ebenso können beispielsweise vor dem Umgeben mit der Kunststoffumhüllung entsprechende Platzhalterelemente an den Stromschienen positioniert werden. Diese Platzhalterelemente können nach dem Aushärten des Kunststoffes dann entfernt werden, um die Aussparungen zu erhalten
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Durch die elektrisch isolierende Eigenschaft der Kunststoffumhüllung können bisher notwendige Abstände, also Luft- und Kriechstrecken, der Stromschienen zu umgebenden Bauteilen reduziert werden, wodurch sich trotz der zusätzlichen Kunststoffumhüllung insgesamt ein reduzierter Bauraumbedarf für die Stromführungseinrichtung ergibt. Damit können Baugruppen, die eine erfindungsgemäß hergestellte Stromführungseinrichtung enthalten, kompakter als bisher möglich hergestellt werden. Auch zwischen verschiedenen, beispielsweise gebogenen Abschnitten der Stromschienen oder einer der Stromschienen zueinander können aufgrund der elektrisch isolierenden Kunststoffumhüllung vorteilhaft geringere Abstände vorgesehen werden, da die Stromschienen nicht wie bisher üblich freiliegend, sondern durch die Kunststoffumhüllung, beispielsweise vor Überschlägen, geschützt sind. Somit können also beispielsweise engere Biegeradien oder allgemein kompaktere Anordnungen der Stromschienen bei gleicher Elektro- oder Überschlagssicherheit realisiert werden.
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Dadurch, dass die Stromschienen erst nach ihrer Fixierung durch die Kunststoffumhüllung miteinander verschweißt werden, kann vorteilhaft eine besonders hohe Passgenauigkeit erreicht werden. Zudem kann die erfindungsgemäß hergestellte Stromführungseinrichtung gegenüber herkömmlichen Stromschienenanordnungen einfacher montiert werden und ist robuster gegenüber mechanischen Einflüssen als bisherige Stromschienen. Insbesondere kann die Kunststoffumhüllung eine größere Elastizität als ein für die Stromschienen verwendeter, insbesondere metallischer, Werkstoff aufweisen und dadurch beispielsweise eine verbesserte Stoßabsorptionsfähigkeit bieten. Auch kann eine während eines Montageprozesses oder während eines späteren Betriebs der Stromführungseinrichtung auftretende mechanische Belastung vorteilhaft von der Kunststoffumhüllung aufgefangen und/oder lediglich zu einer Beschädigung der Kunststoffumhüllung führen und nicht zu einer Veränderung von Stromführungseigenschaften, beispielsweise eines elektrischen Widerstandes, der Stromführungseinrichtung beziehungsweise der Stromschienen. Dadurch kann ein bestimmungs- und spezifikationsgemäßes Funktionieren in der Stromführungseinrichtung vorteilhaft besonders zuverlässig und dauerhaft sichergestellt werden.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eventuelle Grate der Stromschienen ebenfalls durch die Kunststoffumhüllung eingeschlossen werden oder werden können. Dadurch kann eine Beschädigung umgebender Bauteile auch ohne ein aufwändiges Entgraten der Stromschienen vermieden werden. Damit kann bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren vorteilhaft auf ein bisher gegebenenfalls vorgesehenes Entgraten der Stromschienen verzichtet werden. Dies kann weiter zu einer Effizienzverbesserung und Kostensenkung für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren beitragen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Stromschienen mit der Kunststoffumhüllung umspritzt. Das Umspritzen der Stromschienen mit dem Kunststoff ist ein besonders vorteilhaftes Verfahren, da dabei der Kunststoff trotz einer gegebenenfalls komplexen Formgebung der Anordnung aus den mehreren Stromschienen und/oder einer gegebenenfalls komplexen Formgebung einer oder mehrerer der Stromschienen diese besonders zuverlässig umhüllen oder umgeben kann, da er aufgrund seiner Fließeigenschaften auch in relativ kleine oder verdeckte Zwischenräume eindringen kann. Zudem kann vorteilhaft auf ein aufwändiges Vorformen der Kunststoffumhüllung verzichtet werden.
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Alternativ kann es ebenso möglich sein, die mehreren Stromschienen beispielsweise in Kunststoff einzugießen oder in einem oder mehreren Tauchbädern mit der Kunststoffumhüllung zu umgeben. Hier bieten sich je nach Anwendungsfall vorteilhaft flexible Anpassungsmöglichkeiten, sodass das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren vorteilhaft für unterschiedlichste Anwendungen optimierbar ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird als oder für die Kunststoffumhüllung ein thermisch leitfähiger Kunststoff verwendet. Dieser Kunststoff kann dabei insbesondere eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1 W/(m.K) aufweisen. Je nach Anwendungsfall oder Einsatzzweck oder zu erwartender thermischer Belastung kann ein thermisch leitfähiger Kunststoff mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Durch die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffes, also der Kunststoffumhüllung, kann vorteilhaft Wärme, die bei einem Führen oder Leiten von Strom durch die Stromschienen in diesen entsteht, von den Stromschienen abgeführt und an eine Umgebung abgegeben werden. Die Kunststoffumhüllung kann mit anderen Worten also als Kühlkörper oder Kühlelement zum Kühlen oder Entwärmen der Stromschienen dienen. Durch die Verwendung des thermisch leitfähigen Kunststoffes kann somit gegebenenfalls ein separates Kühlelement eingespart werden, wodurch sich eine zusätzliche Platz- und Kostenersparnis ergeben kann. Da der Kunststoff der Kunststoffumhüllung die Stromschienen unmittelbar berührt, ist ein besonders effizienter Wärmeübergang, also eine besonders effiziente Wärmeabfuhr möglich. Dadurch, dass die Kunststoffumhüllung elektrisch isolierend ist, bietet sich zudem die Möglichkeit, die Kunststoffumhüllung mit einem oder mehreren Kühlkanälen zu durchziehen, durch welche dann ein Kühlmittel oder Kühlmedium geführt werden kann, um eine noch effektivere Entwärmung der Stromführungseinrichtung beziehungsweise der Stromschienen zu ermöglichen. Insbesondere kann dabei dann ein typischerweise besonders günstiges, also kostensparendes elektrisch leitfähiges Kühlmittel oder Kühlmedium, wie etwa Wasser, verwendet werden, was bei herkömmlichen Stromschienenanordnungen ohne elektrische Isolierung aufgrund der Exponiertheit der Stromschienen und der geführten Ströme und einer einzuhaltenden Kurzschlusssicherheit oftmals problematisch sein kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Stromschienen verschraubungsfrei miteinander verbunden. Die Stromschienen werden also besonders bevorzugt ausschließlich durch das Verschwei-ßen, also jeweilige Schweißverbindungen, und durch die Kunststoffumhüllung aneinander gehalten. Es sind also insbesondere keine Schrauben oder Verschraubungen zum Verbinden der Stromschienen miteinander oder zum Verbinden der Kunststoffumhüllung mit den Stromschienen vorgesehen. Hierdurch können vorteilhaft mehrere Arbeitsschritte eingespart und eine Fertigung der Stromschienen vereinfacht werden. Konkret kann die Stromführungseinrichtung unter Verzicht oder Vermeidung eines Einbringens von Schraublöchern in den Stromschienen hergestellt werden. Es kann also auf entsprechende Schrauben sowie zugehörige Muttern, Unterlegscheiben und dergleichen verzichtet werden. Hierdurch kann vorteilhaft nicht nur Fertigungsaufwand, sondern auch Material und damit Gewicht eingespart werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Stromschienen mittels Laserschweißen miteinander verschweißt, wobei ein dazu verwendeter Laserstrahl durch die jeweilige Aussparung gelenkt oder eingestrahlt wird. Die Verwendung des Laserschweißens ist dabei besonders vorteilhaft, da der Laserstrahl signifikant weniger Raum oder Platz beansprucht als beispielsweise ein herkömmliches Kontaktschweißgerät, sodass vorteilhaft eine Größe der freigelassenen Aussparungen minimiert werden kann. Dadurch ergibt sich eine verbesserte elektrische Isolierung oder Isolationswirkung der Kunststoffumhüllung. Aufgrund des minimalen Platzbedarfs des Laserstrahls und der Möglichkeit, den Laserstrahl soweit notwendig umzulenken, können vorteilhaft besonders komplexe Formgebungen der Stromführungseinrichtung realisiert werden, wohingegen andere Schweißmethoden gegebenenfalls größere Freiräume für einen Zugang, also ein Erreichen des jeweiligen Verbindungsbereiches benötigen würden. Aus entsprechenden Gründen ermöglicht es die Verwendung des Laserschwei-ßens zudem vorteilhaft größere Dicken oder Materialstärken der Kunststoffumhüllung bei gleichem Durchmesser der jeweiligen Aussparung vorzusehen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird bei dem Positionieren der Stromschienen zwischen zweien der Stromschienen ein Shunt angeordnet, der dann ebenfalls mit der Kunststoffumhüllung umgeben wird. Dabei wird für ein Abgreifen eines Messsignals von dem Shunt eine Kontaktierungsaussparung zum Kontaktieren des Shunts freigelassen. Alternativ wird ein von dem Shunt herausragendes oder abstehendes elektrisches Kontaktelement nur teilweise mit der Kunststoffumhüllung umgeben, sodass das Kontaktelement die Kunststoffumhüllung nach dem Herstellen der Stromführungseinrichtung, also insbesondere nach dem Aushärten der Kunststoffumhüllung, durchragt. Über dieses Kontaktelement kann dann das Messsignal abgegriffen werden. Der Shunt kann vor dem Umgeben mit der Kunststoffumhüllung mit den Stromschienen elektrisch verbunden werden, beispielsweise verschraubt oder verschweißt werden. Ebenso kann dies jedoch nach dem Umgeben mit der Kunststoffumhüllung erfolgen, wofür dann ebenfalls die Kontaktierungsaussparung oder eine zusätzliche Aussparung entsprechend den zum Verbinden der Stromschienen miteinander vorgesehenen Aussparungen freigelassen werden kann. Die beiden zuletzt genannten Möglichkeiten haben unterschiedliche Vorteile. So kann die erste Möglichkeit den Vorteil bieten, dass eine Funktionsfähigkeit des Shunts vor dem Umgeben mit der Kunststoffumhüllung überprüft werden kann, sodass bei Bedarf gegebenenfalls ein Austausch mit besonders geringem Aufwand möglich ist. Die zweite Möglichkeit, bei der der Shunt erst nach dem Umgeben mit der Kunststoffumhüllung mit den Stromschienen fest verbunden wird, kann demgegenüber den Vorteil bieten, dass aufgrund der durch die Kunststoffumhüllung bewirkten Fixierung der Stromschienen und des Shunts relativ zueinander bei einem Verschweißen des Shunts mit den Stromschienen kein Verziehen auftritt, wodurch eine besonders hohe Passgenauigkeit und Maßhaltigkeit erreicht werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Sicherung an wenigstens eine der Stromschienen angeschweißt. Dies kann vor dem Umgeben der Stromschienen mit der Kunststoffumhüllung oder danach erfolgen. Für letzteres kann dann eine entsprechende Aussparung freigelassen werden.
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Ein Integrieren des der hier vorgesehenen Sicherung ebenso wie des genannten Shunts in die Stromführungseinrichtung kann vorteilhaft einen Montageaufwand weiter reduzieren, da weniger einzelne Bauteile oder Komponenten bei einem Anordnen oder Einbringen der Stromführungseinrichtung in eine größere Baugruppe oder Vorrichtung gehandhabt werden müssen. Zudem sind in die Kunststoffumhüllung eingebettete oder integrierte Bauteile, wie hier also etwa der Shunt und/oder die Sicherung, besonders vorteilhaft vor Beschädigungen sowohl während des Montageprozesses als auch danach geschützt. Zudem kann die Kunststoffumhüllung auch umgebende Bauteile vor Beschädigungseinflüssen bei einem Auslösen oder Durchbrennen der Sicherung schützen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird nach dem Verschweißen der Stromschienen miteinander die jeweilige Aussparung mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt. Dafür kann insbesondere das auch für die Kunststoffumhüllung verwendete Material verwendet werden. Mit anderen Worten werden also die Verbindungsbereiche und entsprechende Schweißverbindungen oder Schweißpunkte durch das elektrisch isolierende Material verdeckt oder überdeckt. Dadurch ergeben sich vorteilhaft also eine durchgängige elektrisch isolierende Ummantelung der Stromschienen und damit eine verbesserte elektrische Isolierung und eine verbesserte Überschlagssicherheit. Dadurch können für eine Elektrosicherheit einzuhaltende Abstände der Stromführungseinrichtung beziehungsweise der Stromschienen zu umgebenden Bauteilen weiter verringert werden. Durch das Verwenden des gleichen Materials für das Auffüllen der Aussparungen und für die Kunststoffumhüllung kann gegebenenfalls eine besonders dichte, gegebenenfalls fugenfreie Verbindung zwischen dem zum Auffüllen der Aussparung oder Aussparungen eingebrachten Material und der dann bereits vorhandenen Kunststoffumhüllung erreicht werden. Hierdurch kann nicht nur die Elektrosicherheit weiter verbessert werden, sondern die Stromschienen können vorteilhaft auch besonders effektiv beispielsweise vor Umgebungsfeuchtigkeit geschützt werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Anschlussdose für eine Fahrzeugbatterie, welche eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stromführungseinrichtung aufweist. Wie eingangs erläutert, wird die Anschlussdose fachsprachlich auch als Battery Junction Box (BJB) bezeichnet. Die Anschlussdose kann beispielsweise einen oder mehrere elektrische Anschlüsse zum Verbinden oder Anschließen beispielsweise einer oder mehrerer Batteriezellen oder Batteriemodule der Fahrzeugbatterie, einen oder mehrere elektrische Verteiler, einen oder mehrere Schütze und/oder dergleichen mehr enthalten. Die mehreren Stromschienen können beispielsweise zum Verbinden eines Schützes mit einer Sicherung, der Sicherung mit einem Shunt, des Shunts mit einem Stecker und/oder dergleichen mehr dienen oder vorgesehen, also ausgebildet und angeordnet sein.
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Dementsprechend kann die Stromführungseinrichtung also einen oder mehrere Kontakte oder Anschlusspunkte aufweisen, an welchen wenigstens eine der Stromschienen von außerhalb der Stromführungseinrichtung elektrisch kontaktierbar ist, an dem die jeweilige Stromschiene also nicht vollständig von der Kunststoffumhüllung abgedeckt oder umhüllt ist.
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Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Stromführungseinrichtung in der BJB einer Fahrzeugbatterie ist besonders vorteilhaft, da hier nach bisherigem Stand der Technik oftmals besonders viele und verzweigte, also komplex geformte und angeordnete Stromschienen eingesetzt werden. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können hier also besonders effektiv zum Tragen kommen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Anschlussdose aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann also insbesondere eine Fahrzeugbatterie mit einer erfindungsgemäßen Anschlussdose aufweisen.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anschlussdose und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der gemäße dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Stromführungseinrichtung beschrieben sind und umgekehrt. Um unnötige Redundanz zu vermeiden, sind die entsprechenden Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung hier nicht noch einmal für alle diese Aspekte der Erfindung jeweils separat beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Perspektivansicht herkömmlicher Stromschienen mit einer Verschraubung;
- 2 eine schematische Übersichtsdarstellung zur Veranschaulichung einer Verbesserten Herstellung und Montage einer Stromführungseinrichtung;
- 3 einen schematischen beispielhaften Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen einer Stromführungseinrichtung; und
- 4 eine schematische Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterie, welche eine Stromführungseinrichtung umfasst.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Perspektivansicht herkömmlicher Stromschienen 1, welche im Rahmen einer Vorassemblierung manuell miteinander verschraubt werden. Es ist hier unmittelbar einsichtig, dass damit ein erheblicher Fertigung- und Materialaufwand verbunden ist. Zudem kann es zu Ungenauigkeiten oder Inkonsistenzen in einer relativen Ausrichtung der einzelnen Stromschienen 1 zueinander kommen. In der in 1 dargestellten exponierten Form und Anordnung der Stromschienen 1 müssen zudem relativ große Abstände zu umgebenden Bauteilen eingehalten werden. Um diesen Problemen und Nachteilen zu begegnen, kann ein verbessertes Herstellungsverfahren verwendet werden, welches im Folgenden erläutert werden soll.
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2 zeigt dazu eine schematische Übersichtsdarstellung mit einer schematischen Seitenansicht einer verbesserten Stromführungseinrichtung 2 und einer schematischen, perspektivischen und ausschnittweisen Explosionsansicht einer Anschlussdose 3 mit einem Deckel 4. Dabei ist die - nicht maßstabsgetreu dargestellte - Stromführungseinrichtung 2 für eine Anordnung in der Anschlussdose 3 vorgesehen. 3 zeigt dazu beispielhaft einen schematischen Ablaufplan 9 für ein Verfahren zum Herstellen der Stromführungseinrichtung 2.
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In einem Verfahrensschritt S1 dieses Verfahrens werden zunächst die einzelnen Stromschienen 1 in einer vorgegebenen Lage relativ zueinander positioniert, beispielsweise in einer hier nicht dargestellten Aufnahme oder Halteeinrichtung.
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In einem Verfahrensschritt S2 wird im vorliegenden Beispiel ein Shunt 5 zwischen zweien der Stromschienen 1 angeordnet und optional bereits zu diesem Zeitpunkt mit den entsprechenden Stromschienen 1 verbunden, beispielsweise verschraubt oder verschweißt. Ebenso können hier weitere Komponenten, wie beispielsweise eine oder mehrere Sicherungen oder dergleichen an den Stromschienen 1 angeordnet oder mit den Stromschienen 1 verbunden werden.
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In einem Verfahrensschritt S3 wird die Anordnung aus den relativ zueinander positionierten Stromschienen 1 und dem Shunt 5 und gegebenenfalls den weiteren Komponenten mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffumhüllung 6 umspritzt. Dabei werden an jeweiligen Verbindungsstellen, also in jeweiligen Verbindungsbereichen, in denen jeweils zwei der Stromschienen 1 oder eine der Stromschienen 1 und eine weitere Komponente, hier beispielsweise eine der Stromschienen 1 und der Shunt 5, aufeinandertreffen oder miteinander überlappend angeordnet sind, Aussparungen 7 freigelassen. Diese Aussparungen 7 stellen also Ausnehmungen, Löcher oder Durchgriffe in der Kunststoffumhüllung 6 dar, welche von außerhalb der Kunststoffumhüllung 6 einen Zugang oder Zugriff auf die Verbindungsstellen oder Verbindungsbereiche ermöglichen.
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Nachdem die Kunststoffumhüllung 6 ausgehärtet ist, sind die Stromschienen 1 und die Komponenten in ihrer vorgegebenen Relativlage zueinander fixiert.
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In einem Verfahrensschritt S4 werden dann in den Verbindungsbereichen die Stromschienen 1 und - soweit noch nicht im Verfahrensschritt S2 erfolgt - die Komponenten miteinander beziehungsweise mit den Stromschienen 1 verbunden. Dazu wird vorliegend ein Laserstrahl eines Laserschweißgerätes durch die jeweilige Aussparung 7 gelenkt oder gerichtet, um jeweilige Schweißpunkte 8 zu setzen.
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In einem Verfahrensschritt S5 werden die zuvor freigelassenen Aussparungen 7 verfüllt, also mit einem elektrisch isolierenden Material aufgefüllt, um auch in den Verbindungsbereichen eine durchgängige elektrische Isolierung der Stromschienen 1 gegenüber einer Umgebung der derart hergestellten Stromführungseinrichtung 2 zu realisieren.
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Es ist hier erkennbar, dass an Enden der Stromführungseinrichtung 2 jeweils eine der Stromschienen 1 aus der Kunststoffumhüllung 6 herausragen kann. Entsprechende herausragende Bereiche der Stromschienen 1 können als elektrische Kontaktierungen, Anschlüsse oder Anschlussbereiche verwendet werden, über welche die Stromführungseinrichtung 2 mit weiteren elektrischen Komponenten elektrisch verbunden werden kann. Solche weiteren Komponenten können beispielsweise Batteriemodule einer Fahrzeugbatterie, Schütze in der Anschlussdose 3 und/oder dergleichen mehr sein. Dazu wird in einem Verfahrensschritt S6 vorliegend die Stromführungseinrichtung manuell oder mittels eines Roboters automatisiert in die Anschlussdose 3 eingesetzt. Dies ist dabei besonders einfach und zuverlässig und mit hoher Wiederholgenauigkeit und Passgenauigkeit möglich, da durch die Kunststoffumhüllung 6 und die Schweißverbindungen alle Komponenten der Stromführungseinrichtung 2 Lage fest relativ zueinander fixiert sind und somit die Stromführungseinrichtung 2 eine in sich unbewegliche monolithische Baugruppe bildet.
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4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Elektrofahrzeugs 10 mit einer Traktionsbatterie 11, für welche die Anschlussdose 3 vorgesehen ist. Nachdem die Anschlussdose 3 vollständig bestückt und mittels des Deckels 4 verschlossen ist, kann in einem weiteren, zumindest teilautomatisierten oder zumindest teilautomatisierbaren Assemblierungsschritt die Anschlussdose 3 in die Traktionsbatterie 11, also in deren Batteriegehäuse, eingesetzt und die Traktionsbatterie 11 in dem Elektrofahrzeug 10 angeordnet werden.
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Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele, wie durch die vorliegende Erfindung eine automatisierte, vereinfachte und platzsparende Herstellung und Montage einer Stromschienenanordnung ermöglicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016124963 A1 [0003]
- DE 102015014342 A1 [0004]
