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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flachkabel und ein Batteriemodul.
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Im Allgemeinen stellt ein Flachkabel (oft auch als Flachbandkabel bezeichnet) ein mehradriges Kabel dar, in dem die Adern oder Leitungen nicht wie in einem Rundkabel kreisförmig gebündelt in einem runden Isolierschlauch angeordnet sind, sondern parallel nebeneinander geführt werden. Eine häufige Anwendung findet sich beispielsweise im Verbinden von vielpoligen Signalleitungen, die in elektronischen Baugruppen und Computern verwendet werden. Es sind aber auch Flachkabel mit bis zu 96 Adern bekannt.
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Ein Vorteil von mehradrigen Flachkabel gegenüber Rundkabeln besteht darin, dass sehr viele Adern oder Leitungen mit wenig Aufwand mittels Schneidklemmtechnik mit einem Pfostensteckverbinder, einem Lötadapter oder einem anderen Steckverbinder (z. B. D-Sub-Steckverbinder) verbunden werden können, statt sie einzeln abisolieren und danach verlöten zu müssen. Auch das Übersprechen von Signalen ist im Flachbandkabel geringer als im Rundkabel und kann durch eine geeignete Anordnung von Signalleitungen im Flachkabel und einem Verwenden von Masseleitungen zwischen kritischen Signalleitungen unterdrückt werden.
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Obgleich Flachkabel im PC-Bereich aus aerodynamischen Gründen seit den 2000er Jahren teilweise durch Rundkabel ersetzt wurden, da Flachbandkabel den Luftstrom im Gehäuse eines PCs viel stärker beeinträchtigen als Rundkabel, werden Flachkabel zunehmen im Automobilbereich eingesetzt, beispielsweise bei der Anbindung an Batterien im niederspannungsnetz von Fahrzeugen, etwa bei 48 V.
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Aus der Schrift
DE 10 2018 215 912 A1 ist ein Flachkabel bekannt, das einen Rippenabschnitt aufweist, der an einer Sammelschiene eines Batteriemoduls in einem Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug angebracht wird.
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Die Schrift
EP 2 662 866 A2 zeigt einen mehrschichtigen elektrischen Flachbandleiter, bei dem ein Energieleiter aus Aluminium als ein von einer Isolationsschicht umgebener Flachleiter ausgebildet ist. Weiterhin ist der Flachbandleiter ein Träger von weiteren Flachleitern in Form von mehreren Leitern aus Kupfer, die in einer weiteren Schicht ausgebildet sind.
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In der Schrift US 2018 / 0 019 451 A1 ist eine Verbinderanordnung beschrieben, die einen Verbinder mit mehreren Anschlüssen umfasst, die ausgebildet sind, um mit einem Steuermodulverbinder verbunden zu werden, der einem Batteriemodul zugeordnet ist. Die Verbinderanordnung umfasst ferner einen planaren Mehrdrahtkabel, das sich vom Verbinder entlang einer Kabelachse erstreckt. Das planare Mehrdrahtkabel weist mehrere Flachdrähte, die an entsprechenden Anschlüssen angeschlossen sind, und einen gemeinsamen Mantel für die Mehrfachdrahtung auf. Die Flachdrähte weisen freiliegende Abschlussabschnitte an einem Sensorende des planaren Mehrdrahtkabels zum Anschluss an verschiedene Spannungssensoren auf, die entsprechenden Sammelschienen zugeordnet sind. Die Anschlussabschnitte sind entlang der Kabelachse versetzt angeordnet. Das planare Mehrdrahtkabel ist so abgewinkelt, dass die Kabelachse nicht zu einer Richtung parallel ist, entlang der Batteriezellen gestapelt sind. Die freiliegenden Anschlussabschnitte sind entlang einer Anschlussachse parallel zu dieser Richtung ausgerichtet.
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Weiterhin ist aus der Schrift US 2016 / 0 172 652 A1 ein Batterieverdrahtungsmodul mit einem Batteriemodul bekannt, das mehrere Batteriezellen enthält, die alternierend gestapelt sind, so dass ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss zwischen benachbarten Batteriezellen angeordnet sind. Das Batterieverdrahtungsmodul ist mit mehreren linearen Leitern versehen, die in einem Intervall angeordnet sind, wobei mehrere Sammelschienen in einem Intervall entlang mindestens einer Seite der mehreren linearen Leiter angeordnet sind, so dass eine jede Sammelschiene einen positiven Elektrodenanschluss mit einem benachbarten negativen Elektrodenanschluss verbindet.
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Die Schrift
DE 10 2014 220 838 A1 beschreibt Temperaturmessungen für ein Elektrofahrzeug, wobei ein Thermoelement für eine Elektrofahrzeugbatterie unter anderem eine Temperaturfühlerleitung aus einem ersten Werkstoff und eine Elektrofahrzeugbatteriekomponente aus einem zweiten, von dem ersten Werkstoff verschiedenen Werkstoff umfasst.
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Es besteht die Aufgabe, ein Flachkabel bereitzustellen, dass kostengünstig in Batteriemodulen verwendet werden kann und eine robuste Verbindung zu Batterien in einem Batteriemodul erlaubt, wobei ein unter Verwendung des Flachkabels bereitgestelltes Batteriemodul sehr kompakt ausgeführt werden kann. Beispiele für Batteriemodule, die hiervon betroffen sind, richten sich auf Batteriemodule, die im Automobilbereich eingesetzt werden.
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Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Flachkabel gemäß Anspruch 1 und ein Batteriemodul gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 4 und 6 bis 10 definiert.
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In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein mehradriges Flachkabel, in dem die Adern oder Leitungen des mehradrigen Flachkabels parallel nebeneinander geführt sind, mit wenigstens einer ersten Leitung aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einer zweiten Leitung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bereit, wobei sich die Leitungen des mehradrigen Flachkabels entlang einer Längsrichtung des mehradrigen Flachkabels im Wesentlichen zueinander parallel erstrecken.
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Dies stellt ein einfach zu fertigendes mehradriges Flachkabel dar, welches eine Vielzahl von Verbindungen in einer robusten Ausgestaltung erlaubt, wobei sich die erste Leitung vorteilhafte zum Abgriff von Spannungen verwendet werden kann, während die zweite Leitung vorteilhaft zur Signalübertragung eingesetzt werden kann, so dass hier durch Aluminium anstelle von Kupfer in Leitungen zum Abgriff von Spannungen eine Ersparnis an Herstellungskosten und Gewicht erreicht wird, wohingegen Signalleitungen aus Kupfer eine vorteilhafte Signalleitung bereitstellen.
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In einer anschaulichen Ausgestaltung des mehradrigen Flachkabels gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann wenigstens eine Leitung abschnittsweise freigestellt sein und der freigestellte Abschnitt kann quer zu der Längsrichtung vom Flachkabel wegegebogen sein. Dies erlaubt die Bereitstellung von Querverbindungen am Flachkabel, die eine robuste Verbindung ohne ein zusätzliches Anbringen weiterer Leiter am Flachkabel ermöglicht, wobei die Dichte an nutzbaren Leitungen im Flachkabel erhöht werden kann. In einem anschaulichen Beispiel hierin kann eine Länge der wenigstens einen abschnittsweise freigestellten Leitung kürzer sein als eine Abmessung des mehradrigen Flachkabels in Längsrichtung und die abschnittsweise freigestellte Leitung kann einen Freistellungsabschnitt der Leitung aufweisen, an dem die Leitung im mehradrigen Flachkabel abschnittsweise freigestanzt ist. Demgemäß kann eine Anzahl von Verbindungen durch Querverbindungen erhöht werden.
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In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung des mehradrigen Flachkabels gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung können die Leitungen umfassend die wenigstens eine erste Leitung und die zweite Leitung jeweils durch Metallbahnen gebildet sein, die auf einem Isolatorbandelement angeordnet sind, so dass sich die einzelnen Metallbahnen auf dem Isolatorbandelement parallel zueinander und entlang der Längsrichtung erstrecken. Dies erlaubt zum Beispiel die Bereitstellung eines Folienkabels auf einfache Weise.
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In einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Batteriemodul mit wenigstens einer Batteriezelle, einem Trägerrahmenelement und dem mehradrigen Flachkabel gemäß dem ersten Aspekt oben bereit, wobei die wenigstens eine Batteriezelle und das mehradrige Flachkabel auf dem Trägerrahmenelement angeordnet sind und die wenigstens eine erste Leitung zu einem Spannungsabgriff mit einem dazu an der Batteriezelle bereitgestellten Spannungsabgriffanschluss der Batteriezelle verbunden ist. Somit wird ein kompaktes Batteriemodul mit dem Flachkabel gemäß dem obigen ersten Aspekt der Erfindung bereitgestellt.
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In einer anschaulichen Ausgestaltung des Batteriemoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann die zweite Leitung zur Erfassung einer Temperatur der wenigstens einen Batteriezelle mit einem dazu an der wenigstens einen Batteriezelle bereitgestellten Temperaturerfassungsanschluss der Batteriezelle verbunden sein. Dadurch wird eine Kontaktkorrosion am Temperaturerfassungsanschluss vermieden. In einem anschaulichen Beispiel hierin kann die zweite Leitung am Temperaturerfassungsanschluss der wenigstens einen Batteriezelle angeschweißt und vergossen sein, so dass hier eine zuverlässige Verbindung am Temperaturerfassungsanschluss ermöglicht wird, die durch Verguss weiterhin geschützt wird.
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In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung des Batteriemoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung kann die wenigstens eine erste Leitung von dem mehradrigen Flachkabel quer zur Längsrichtung zum Spannungsabgriffanschluss der wenigstens einen Batteriezelle weggeführt sein. Dies erlaubt ein kompaktes Design des Batteriemoduls.
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In einer weiteren anschaulichen Ausgestaltung des Batteriemoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung können das mehradrige Flachkabel und die Batteriezelle in am Trägerrahmenelement bereitgestellte Aussparungen eingesetzt sind. Dies erlaubt eine Reduzierung der Bauhöhe des Batteriemoduls.
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In einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Verwendung eines Batteriemoduls gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt, wobei das Batteriemodul zur Verwendung im Automotive-Bereich bereitgestellt wird. Damit werden zuverlässige und kompakte Batteriemodule zur Verwendung im Automobilbereich bereitgestellt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren ausführlicher beschrieben, wobei:
- 1 schematisch ein Flachkabel gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung darstellt,
- 2 schematisch ein Kontaktende des in 1 dargestellten Flachkabels zeigt, und
- 3 schematisch ein Batteriemodul gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung darstellt.
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Mit Bezug auf die 1 wird ein mehradriges Flachkabel 1 gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Das mehradrige Flachkabel 1 umfasst wenigstens eine erste Leitung L1 und eine zweite Leitung L2, die sich entlang einer Längsrichtung L des mehradrigen Flachkabels 1 im Wesentlichen zueinander parallel erstrecken. Die erste Leitung L1 ist aus einem Material gebildet, das Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfasst. Die zweite Leitung L2 ist aus einem Material gebildet, das Kupfer oder eine Kupferlegierung umfasst. Durch die Verwendung von Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung können Gewicht und Kosten bei dem mehradrigen Flachkabel 1 eingespart werden, während Kupfer durch seine höhere Leitfähigkeit eine bessere elektrische Verbindung bereitstellt (die Leitfähigkeit von Aluminium beträgt ungefähr zweidrittel der Leitfähigkeit von Kupfer) und daher zum Beispiel bei Signalleitungen vorteilhaft eingesetzt wird. Das mehradrige Flachkabel 1 mit wenigstens einer Leitung aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und wenigstens einer Leitung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung trägt damit in seinem Hybridcharakter den Vorteilen von Aluminium und Kupfer Rechnung, wobei Aluminium/-legierung durch seinen geringeren Anschaffungspreis, sein geringeres Gewicht und den geringeren Energieverbrauch besticht und Kupfer einen geringeren Materialverbrauch durch seine höhere Leitfähigkeit bietet.
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Gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform liegen die ersten und zweiten Leitungen L1, L2 an einem ersten Endabschnitt 3 frei, so dass ein Anschlussbereich 3a für die erste Leitung L1 und ein Anschlussbereich 3b für die zweite Leitung L2 am ersten Endabschnitt 3 des mehradrigen Flachkabels 1 bereitgestellt sind.
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Dem ersten Endabschnitt 3 in der Längsrichtung L gegenüberliegend weist das mehradrige Flachkabel 1 einen zweiten Endabschnitt 5 auf, an dem zu dem ersten Endabschnitt 3 in Längsrichtung L gegenüberliegend weitere Anschlussbereiche des mehradrigen Flachkabels 1 bereitgestellt sind, wie zum Beispiel ein dem Anschlussbereich 3a des ersten Endbereichs 3 in Längsrichtung L direkt gegenüberliegender Anschlussbereich 5a und ein dem Anschlussbereich 3b des ersten Endbereichs 3 in Längsrichtung L direkt gegenüberliegender Anschlussbereich 5b. Die Anschlussbereiche 3a und 5a können freiliegende Endabschnitte einer Leitung darstellen (nicht dargestellt) oder sind, wie in 1 veranschaulicht ist, freiliegende Endabschnitte von verschiedenen Leitungen, da der Anschlussbereich 5a ein freiliegender Endabschnitt einer dritten Leitung L3 und der Anschlussbereich 5b ein freiliegender Endabschnitt einer vierten Leitung L4 sind. Insbesondere sind der Anschlussbereich 3a der ersten Leitung L1 und der Anschlussbereich 5a der dritten Leitung L3 im mehradrigen Flachkabel 1 nicht miteinander verbunden, obgleich die Anschlussbereiche 3a und 5a einander in Längsrichtung L des mehradrigen Flachkabels 1 direkt gegenüberliegen. Somit stellt das mehradrige Flachkabel 1 eine Anzahl von Leitungen bereit, die größer ist als eine Anzahl von Leitungen in einem mehradrigen Flachkabel (nicht dargestellt) bei dem die Endabschnitte 3, 5 freiliegende Abschnitte von Leitungen darstellen, die sich zwischen den Endabschnitten 3, 5 durchgehend erstrecken.
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In einigen anschaulichen Ausführungsformen ist die dritte Leitung L3 aus einem Material gebildet, das Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfasst und die vierte Leitung L4 ist aus einem Material gebildet, das Kupfer oder eine Kupferlegierung umfasst. Durch die Verwendung von Aluminium können Gewicht und Kosten eingespart werden, während Kupfer durch seine höhere Leitfähigkeit eine bessere elektrische Verbindung bereitstellt (die Leitfähigkeit von Aluminium beträgt ungefähr zweidrittel der Leitfähigkeit von Kupfer).
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Gemäß der Darstellung in 1 ist der ersten Leitung L1 eine Querverbindung Q3a zugeordnet, die einen Anschlussbereich 3a` der ersten Leitung L1 darstellt, der ein freiliegender zweiter Endabschnitt der ersten Leitung L1 ist. Dabei ist die Querverbindung Q3a durch einen sich in einer Querrichtung Q quer zur Längsrichtung L des mehradrigen Flachkabels 1 erstreckenden Abschnitt der ersten Leitung L1 gebildet, der den Anschlussbereich 3a' der ersten Leitung L1 aufweist. Mit anderen Worten ist die Querverbindung Q3a durch einen abschnittsweise freigelegten Abschnitt der ersten Leitung L1 gebildet, der in der Querrichtung Q vom mehradrigen Flachkabel 1 wegegebogen ist.
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Weiterhin ist der zweiten Leitung L2 eine Querverbindung Q3b zugeordnet, die einen Anschlussbereich 3b' der zweiten Leitung L2 darstellt, der ein freiliegender zweiter Endabschnitt der zweiten Leitung L2 ist. Dabei ist die Querverbindung Q3b durch einen sich in der Querrichtung Q quer zur Längsrichtung L des mehradrigen Flachkabels 1 erstreckenden Abschnitt der zweiten Leitung L2 gebildet, der den Anschlussbereich 3b` der zweiten Leitung L2 aufweist, so dass die Querverbindung Q3b durch einen abschnittsweise freigelegten Abschnitt der zweiten Leitung L2 gebildet wird, der in der Querrichtung Q vom mehradrigen Flachkabel 1 wegegebogen ist.
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Hinsichtlich der dritten Leitung L3 ist dieser eine Querverbindung Q5a zugeordnet, die einen Anschlussbereich 5a` der dritten Leitung L3 darstellt, der ein freiliegender zweiter Endabschnitt der dritten Leitung L3 ist. Dabei ist die Querverbindung Q5a durch einen sich in der Querrichtung Q quer zur Längsrichtung L des mehradrigen Flachkabels 1 erstreckenden Abschnitt der dritten Leitung L3 gebildet, der den Anschlussbereich 5a' der dritten Leitung L3 aufweist, so dass die Querverbindung Q5a durch einen abschnittsweise freigelegten Abschnitt der dritten Leitung L3 gebildet wird, der in der Querrichtung Q vom mehradrigen Flachkabel 1 wegegebogen ist.
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Weiterhin ist der vierten Leitung L4 eine Querverbindung Q5b zugeordnet, die einen Anschlussbereich 5b' der vierten Leitung L4 darstellt, der ein freiliegender zweiter Endabschnitt der vierten Leitung L4 ist. Dabei ist die Querverbindung Q5b durch einen sich in der Querrichtung Q des mehradrigen Flachkabels 1 erstreckenden Abschnitt der vierten Leitung L4 gebildet, der den Anschlussbereich 5b' der vierten Leitung L4 aufweist, so dass die Querverbindung Q5b durch einen abschnittsweise freigelegten Abschnitt der vierten Leitung L4 gebildet wird, der in der Querrichtung Q vom mehradrigen Flachkabel 1 wegegebogen ist.
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Im Hinblick auf das in 1 dargestellte mehradrige Flachkabel 1 wird die Anzahl von Leitungen und Anschlussbereichen im mehradrigen Flachkabel durch die Querverbindungen Q3a, Q3b, Q5a, Q5b im Vergleich zu einem Fall erhöht, in dem sich die Leitungen durchgehend zwischen den Endabschnitten 3 und 5 erstrecken. Weiterhin können die Querverbindungen Q3a, Q3b, Q5a, Q5b zur Kontaktierung von Anschlüssen (nicht dargestellt) elektrischer Komponenten (nicht dargestellt) verbunden werden, mit denen das mehradrige Flachkabel 1 zu verbinden ist. Da die Leitungen L1 bis L4 direkt mit Anschlüssen (nicht dargestellt) elektrischer Komponenten (nicht dargestellt) verbunden werden können, mit denen das mehradrige Flachkabel 1 zu verbinden ist, insbesondere ohne eine weitere Leitung, die an die Leitungen L1 bis L4 zur elektrischen Kontaktierung anzubringen sind, wird eine direkte und somit elektrisch und mechanisch robuste Verbindung des mehradrigen Flachkabels 1 mit Anschlüssen (nicht dargestellt) elektrischer Komponenten (nicht dargestellt) erreicht, mit denen das mehradrige Flachkabel 1 zu verbinden ist.
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Außerdem werden Abmessungen des mehradrigen Flachkabels 1 nicht erhöht, insbesondere eine Anzahl von Adern oder Leitungen vergrößert, obgleich die Anzahl von Anschlussbereichen im Vergleich zu einem Fall erhöht ist, in dem die Leitungen sich durchgehend zwischen den Endabschnitten 3 und 5 erstrecken.
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Gemäß der Darstellung in 1 weist das mehradrige Flachkabel 1 zwischen den freiliegenden Endabschnitten der Leitungen einen aus einem isolierenden Material gebildeten Mantel 6 auf, in den die Leitungen L1 bis L4 eingebettet sind. In einem anschaulichen Beispiel hierin kann der Mantel aus PVC, Polyester oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein.
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Mit Bezug auf 1 ist eine Länge von jeder der Leitungen L1 bis L4, die jeweils eine abschnittsweise freigestellte Leitung darstellen, kürzer als eine Abmessung des mehradrigen Flachkabels 1 in der Längsrichtung L, wobei die jede der abschnittsweise freigestellten Leitungen L1 bis L4 im Bereich der jeweiligen Querverbindung Q3a, Q3b, Q5a, Q5b freigestanzt ist. Unter einer abschnittsweise freigestellten Leitung wird hier eine Leitung verstanden, die sich nicht zwischen den Endabschnitten 3 und 5 durchgehend erstreckt und eine Querverbindung aufweist, insbesondere zwischen den Endabschnitten 3 und 5 durch ein Freistanzen an ihrer Querverbindung freigestellt wird, so dass die Leitung in Querrichtung relativ zu benachbarten Leitungen im Flachkabel gebogen werden kann, wie unten mit Bezug auf 2 ausführlicher erläutert wird.
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In einem anschaulichen Beispiel der mit Bezug auf 1 beschriebenen Ausführungsformen kann das mehradrige Flachkabel 1 als ein Folienkabel (auch als Flat-Flex-Kabel, Flexible Flat Cable oder FFC bezeichnet) ausgeführt sein, in der die Leitungen L1 bis L4 durch Metallbahnen gebildet werden, die auf einem Isolatorbandelement angeordnet sind, das als Mantel 6 in 1 dargestellt wird. Dabei erstrecken sich die Metallbahnen auf dem Isolatorbandmaterial im Wesentlichen parallel zueinander (gegebenenfalls unter einer Abweichung von einer strickten parallelen Ausrichtung) und entlang der Längsrichtung L. Die Anschlussbereiche der Metallbahnen können beispielsweise so ausgestaltet sein, dass direkt dafür bestimmte Steckverbinder aufgesteckt werden können.
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Das mehradrige Flachkabel 1 kann zusätzlich mit einer Abschirmung (nicht dargestellt) bereitgestellt werden, wobei zum Beispiel eine Folie aus einem leitenden Material, z.B. eine Aluminium- oder Kupferfolie, um das Flachkabel 1 herumgewickelt ist.
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In der Darstellung von 1 ist ferner eine Querverbindung QZ gezeigt, die eine zwischen den Endabschnitten 3 und 5 angeordnete reine Querverbindung darstellt, wobei Endabschnitte E1 und E2 der Querverbindung QZ zwischen den Endabschnitten 3 und 5 ausgebildet sind und insbesondere nicht mit den Endabschnitten 3, 5 zusammenfallen.
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In der Darstellung von 1 sind im Mantel 6 verlaufende Leitungen mit strichpunktierten Linien dargestellt. Obgleich in 1 keine sich durchgehend zwischen den Endabschnitten 3 und 5 ersteckende Leitung gezeigt ist, stellt dies keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar und alternativ zu dem dargestellten mehradrigen Flachkabel 1 kann ein Flachkabel vorgesehen werden, in dem mindestens eine sich zwischen den Endabschnitten 3 und 5 durchgehend erstreckende Leitung gebildet ist.
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Mit Bezug auf 2 wird nun im Hinblick auf einige anschauliche Ausführungsformen beschrieben, wie eine Querverbindung im mehradrigen Flachkabel 1 gebildet werden kann. Dazu stellt 2 einen vergrößerten Abschnitt des Flachkabels 1 am ersten Endabschnitt 3 des mehradrigen Flachkabels 1 dar, wobei zu einer fünften Leitung L5 eine Querverbindung Q5 herzustellen ist, wie in 2 mittels einer sich in der Querrichtung Q erstreckenden strichpunktierten Linie angedeutet ist. Die Querverbindung Q5 unterbricht die fünfte Leitung L5 und trennt den Endabschnitt 3 vom Endabschnitt 5, mit dem die Querverbindung Q5 verbunden sein kann.
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In einem ersten Schritt wird ein Abschnitt 9a der Leitung L5 freigelegt, wobei der Mantel 6 am Abschnitt 9a der Leitung L5 entfernt wird, so dass der Abschnitt 9a ein Fenster im Mantel darstellt, in dem die Leitung L5 abschnittsweise freiliegt.
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In einem nachfolgenden Schritt wird die Leitung L5 abschnittsweise freigestellt und es ergibt sich der freigestellte Abschnitt L5f. Dazu wird die Leitung L5 beginnend am Abschnitt 9a in der Längsrichtung L vom Endabschnitt 3 weg entlang einer Stanzlinie 9b gestanzt, so dass hier eine Unterbrechung im Mantel 6 quer zur Längsrichtung über die Stanzlinie 9b hinweg auftritt. Damit ist die abschnittsweise freigestellte Leitung L5 nach dem Stanzen entlang eines freigestellten Abschnitts L5f freigestanzt, wobei eine Länge des freigestellten Abschnitts L5f durch die Stanzlinien 9b vorgegeben wird. Entsprechend der Darstellung in 2 ist eine Länge des freigestellten Abschnitts L5f kürzer als eine Abmessung des mehradrigen Flachkabels 1 in der Längsrichtung L und entsprechend ergibt sich eine Länge für eine freigestellte Leitung, die kürzer ist als eine Abmessung des mehradrigen Flachkabels 1 in der Längsrichtung L.
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In einem nachfolgenden Schritt wird die Leitung L5 an einem Ende des Abschnitts 9a, das näher zum Endabschnitt 3 angeordnet ist und von dem aus sich die Stanzlinien 9b entlang der Längsrichtung L zum Endabschnitt 5 hin erstrecken, in der Querrichtung Q durchtrennt, so dass der freigestellte Abschnitt L5f der Leitung L5 nicht mehr mit dem Endabschnitt 3 verbunden ist.
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In einem nachfolgenden Schritt wird der freigestellte Abschnitt L5f entlang der Faltlinie 9d entsprechend dem Pfeil F gefaltet, wobei der freigestellte Abschnitt L5f umgeklappt und auf die Linie Q5 gefaltet wird, um die Querverbindung Q5 herzustellen. Insbesondere wird der freigestellte Abschnitt L5f quer zu der Längsrichtung L vom mehradrigen Flachkabel 1 weg gebogen.
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Mit Bezug auf 3 wird nun ein Batteriemodul 10 beschrieben, in dem ein mehradriges Flachkabel gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden kann. Zur Veranschaulichung ist das in 1 dargestellte mehradrige Flachkabel 1 in dem Batteriemodul 10 in 3 eingesetzt.
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Gemäß der Darstellung in 3 umfasst das Batteriemodul 10 ferner wenigstens eine Batteriezelle 30 und ein Trägerrahmenelement 20. In der Darstellung von 3 sind zur Veranschaulichung 8 Batteriezellen dargestellt. Dies stellt keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar und es kann eine beliebige Anzahl von Batteriezellen vorgesehen sein, insbesondere mindestens die Batteriezelle 30.
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In dem in 3 dargestellten Batteriemodul 10 sind das mehradrige Flachkabel 1 und die Batteriezelle 30 auf dem Trägerrahmenelement 20 angeordnet. Die erste Leitung L1 des mehradrigen Flachkabels 1 ist zu einem Spannungsabgriff mit einem dazu an der Batteriezelle 30 bereitgestellten Spannungsabgriffanschluss 33 der Batteriezelle 30 verbunden. Beispielsweise ist die Querverbindung Q3a des mehradrigen Flachkabels 1 mit der Batteriezelle 30 am Spannungsabgriffanschluss 33 der Batteriezelle 30 verbunden. In einem anschaulichen Beispiel hierin ist der Spannungsabgriffanschluss 33 der Batteriezelle 30 eine Kontaktfläche zum Kontaktieren der Batteriezelle 30, etwa eine zur Kontaktierung freiliegende Polfläche.
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In einigen anschaulichen Ausführungsformen weist die Batteriezelle 30 einen Temperaturerfassungsanschluss 35 auf, der zur Erfassung einer Temperatur der Batteriezelle 30 mit einem Temperatursensor (nicht dargestellt) verbunden wird. In der in 3 dargestellten Ausführungsform sind zwei freigestellte Leitungen des mehradrigen Flachkabels 1 mit dem Temperaturerfassungsanschluss 35 verbunden. Es wird somit eine mehrpolige Querverbindung bereitgestellt, die durch eine beliebige Anzahl von benachbarten freigestellten Leitungen bereitgestellt wird. In einem anschaulichen Beispiel hierin kann der Temperaturerfassungsanschluss 35 der Batteriezelle 30 durch eine Schweißung und Verguss mit dem mehradrigen Flachkabel 1 verbunden sein.
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Gemäß anschaulicher Ausführungsformen erfolgt ein Spannungsabgriff der Batteriezelle 30 mit der ersten Leitung L1 oder dritten Leitung L3 (vgl. 1) und ein Abgriff eines Sensorsignals, beispielsweise eines Signals am Temperaturerfassungsanschluss 35 erfolgt über die zweite Leitung L2 oder vierte Leitung L4 (vgl. 1). Dabei werden bei der Verwendung des mehradrigen Flachkabels 1 sich ergebende Bimetallverbindungen von Kupfer und Aluminium, z.B. an Sensorsignalabgriffen, durch Anschweißen und Verguss geschützt, während Spannungsabgriffe aufgrund der dort vorliegenden Aluminium-Aluminium-Kontakte lediglich geschweißt werden und keine Gefahr von Kontaktkorrosion besteht. Somit wird eine zuverlässige elektrische Verbindung im Batteriemodul zwischen der mindestens einen Batteriezelle im Batteriemodul und dem mehradrigen Flachkabel bereitgestellt.
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Mit weiterem Bezug auf 3 ist das mehradrige Flachkabel 1 als sich entlang der Längsrichtung L erstreckend auf dem Trägerrahmenelement 20 angeordnet, während die erste Leitung L1 von dem mehradrigen Flachkabel 1 quer zur Längsrichtung L zum Spannungsabgriffanschluss 33 der Batteriezelle 30 weggeführt ist. Dies stellt eine robuste Verbindung zwischen dem mehradrigen Flachkabel 1 und der Batteriezelle 30 im Batteriemodul 10 bereit und erlaubt ein kompaktes Design für das Batteriemodul 10.
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Gemäß anschaulicher Ausführungsformen ist das Trägerrahmenelement 20 aus einem isolierenden Material gebildet, beispielsweise einem Kunststoff. In einem anschaulichen Beispiel wird das Trägerrahmenelement 20 durch Spritzguss hergestellt, so dass es einfach und reproduzierbar hergestellt werden kann.
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Mit Bezug auf 3 weist das Trägerrahmenelement 20 ferner Aussparungen 23 und 25 auf, in die die Batteriezelle 30 und das mehradrige Flachkabel 1 eingesetzt ist. Beispielsweise ist die Batteriezelle 30 in die Aussparung 23 eingesetzt und das mehradrige Flachkabel 1 ist in die Aussparung 25 eingesetzt.
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Gemäß anschaulicher Ausführungsformen der Erfindung ist das Trägerrahmenelement 20 als längliches Rahmenelement ausgebildet, dessen Abmessung in der Längsrichtung L größer ist als in der Querrichtung Q. Gemäß der dargestellten anschaulichen Ausführungsform ist die Aussparung 25 als eine in dem Trägerrahmenelement 20 mittig entlang der Längsrichtung L verlaufende Vertiefung gebildet, die tief genug ist, um das mehradrige Flachkabel 1 aufzunehmen. Beispielsweise ist die Aussparung 25 so tief, dass das mehradrige Flachkabel 1 einmal gefaltet (wobei die Endabschnitte 3 und 5 in 1 aufeinander gefaltet werden) in der Aussparung 25 aufgenommen wird, ohne aus einer Oberfläche des Trägerrahmenelements 20 heraus zu ragen. Jeweils in einer Reihe links und rechts seitlich neben der Aussparung 25 sind Aussparungen 23 zur Aufnahme von Batteriezellen gebildet, so dass Batteriezellen seitlich neben der Aussparung 25 in das Trägerrahmenelement 20 aufgenommen werden.
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Gemäß der Darstellung in 3 kann das mehradrige Flachkabel 1 eine Kontaktleiste 40 aufweisen, in die die Anschlussbereiche (vgl. Endabschnitte 3 und 5 in 1) aufgenommen sind. Beispielsweise können Anschlussbereiche der Leitungen des mehradrigen Flachkabels 1, das in 1 dargestellt ist, jeweils mit dafür bestimmten Steckverbindern 41 der Kontaktleiste 40 verbunden sein. In einem anschaulichen Beispiel, wie mit Bezug auf 1 oben erläutert ist, können Anschlussbereiche von Metallbahnen des mehradrigen Flachkabels 1 jeweils in Steckverbinder 31 eingesteckt sein.
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Das in 3 dargestellte Batteriemodul 10 wird somit als kompaktes Bauelement mit geringer Bauhöhe ausgeführt, wobei das mehradrige Flachkabel eine maximale Anzahl von Leitungen aufweisen kann, bei der jedem Anschlussbereich ein Leiter zugeordnet ist. Dies erlaubt die Anzahl von Leitungen und Anschlüssen ohne eine Zunahme in den Abmessungen des Flachkabels zu erhöhen.
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Das in 3 dargestellte Batteriemodul 10 wird in anschaulichen Anwendungen im Automotive-Bereich eingesetzt.
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Obgleich im Hinblick auf die Figuren parallele Leitungen im Flachkabel beschrieben sind, stellt dies keine Beschränkung dar und Leitungen können unter einer beliebigen Orientierung zueinander im Mantel angeordnet sein, beispielsweise als sogenanntes FPC-Kabel (Flexible Printed-Circuit), welches eine Sonderform einer flexiblen Leiterplatte darstellt.
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Obgleich in den Figuren zueinander in einer Querrichtung verlaufende Querverbindungen dargestellt sind, ist dies für die Erfindung nicht beschränkend und Querverbindungen können unter einem beliebigen Winkel quer zur Längsrichtung vom Flachkabel weggeführt oder weggebogen sein.
