DE112012004384T5

DE112012004384T5 - Batterieverbindersystem

Info

Publication number: DE112012004384T5
Application number: DE112012004384.7T
Authority: DE
Inventors: Weiping Zhao
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-07-10
Also published as: JP2014532958A; KR101932648B1; KR20150138426A; CN104011901B; WO2013059115A1; US20130101883A1; US9005794B2; JP6099211B2; CN104011901A; KR20140062171A

Abstract

Ein Batterieverbindersystem (100) weist eine Trägeranordnung (104) auf, die zur Anbringung an einem Batteriemodul (102) ausgebildet ist, das aus einer Mehrzahl von Batteriezellen gebildet ist. Die Trägeranordnung (104) ist zur Verbindung mit einem Kabelbaum-Verbinder oder einem Leiterplatten-Verbinder ausgebildet. Die Trägeranordnung weist einen Träger (134) und eine Mehrzahl von Sammelschienen (135, 136) auf. Der Träger besitzt eine Basis mit sich durch die Basis hindurch erstreckenden Kanälen (162). Die Kanäle nehmen Zellenlaschen (126) von entsprechenden Batteriezellen auf. Der Träger besitzt einen Träger-Verbinder (138), der zur Verbindung mit einem elektrischen Verbinder ausgebildet ist. Die Sammelschienen sind mit entsprechenden Kanälen ausgerichtet und dazu ausgebildet, mit entsprechenden Zellenlaschen elektrisch verbunden zu werden. Die Sammelschienen sind mit dem Träger gekoppelt und weisen in dem Träger-Verbinder angeordnete Stifte (210) zur direkten Verbindung mit dem elektrischen Verbinder auf.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Batterieverbindersysteme.
Batterien, wie z. B. Batterien für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge, beinhalten typischerweise eine Mehrzahl von Zellen, die als Batteriemodule zusammen gruppiert sind. Die Module sind zum Bilden von Batteriepaketen miteinander verbunden. Jede der Zellen beinhaltet positive und negative Laschen, die elektrisch miteinander verbunden sind. Typischerweise sind Sammelschienen mit den Zellenlaschen verschweißt, um die Spannung der Zellen zu erfassen. Ein zentrales Batteriemanagementsystem ist zum Abtasten und Management der Batteriezellen mit den Sammelschienen verbunden.
Probleme bestehen bei Verbindungen zwischen den Sammelschienen und anderen Komponenten des Batteriemanagementsystems. Beispielsweise weisen die Systeme viele Teile sowie eine komplexe Anordnung der Teile auf. Einige Systeme weisen ein zentrales Management auf, während andere Systeme ein dezentrales Management besitzen, wobei die Komponenten des zentralen Managementsystems und des dezentralen Managementsystems nicht untereinander austauschbar sind. Einige potentielle Fehler sind durch Umweltbedingungen, wie z. B. Feuchtigkeit, Vibrationen sowie Erhitzung, bedingt. Die Ausrichtung bzw. fluchtende Anordnung der Sammelschienen und der anderen Komponenten des Systems ist schwierig.
Die Lösung besteht in der Schaffung eines Batterieverbindersystems, wie es hierin offenbart ist, das eine Trägeranordnung aufweist, die zur Montage an einem Batteriemodul ausgebildet ist, das aus einer Mehrzahl von Batteriezellen gebildet ist. Die Trägeranordnung beinhaltet einen schalenartigen Träger sowie eine Mehrzahl von Sammelschienen, die von dem Träger gehalten sind. Der Träger besitzt eine Basis mit Kanälen, die sich durch die Basis hindurch erstrecken. Die Kanäle nehmen Zellenlaschen von entsprechenden Batteriezellen auf. Der Träger weist einen Träger-Verbinder auf, der zur Verbindung mit einem elektrischen Verbinder ausgebildet ist. Die Sammelschienen sind mit entsprechenden Kanälen ausgerichtet und zur elektrischen Verbindung mit entsprechenden Zellenlaschen ausgebildet. Die Sammelschienen sind mit dem Träger gekoppelt. Die Sammelschienen besitzen in dem Träger-Verbinder angeordnete Stifte zur direkten Verbindung mit dem elektrischen Verbinder. Wahlweise kann das Batterieverbindersystem einen Kabelbaum-Verbinder beinhalten, der zur Kopplung mit dem Träger-Verbinder ausgebildet ist und ein Gehäuse aufweist, in dem eine Mehrzahl von Anschlüssen gehalten ist, die an entsprechende Drähte angeschlossen sind, die zu einem zentralen Batteriemanagementsystem verlegt werden können, und kann das Batterieverbindersystem einen Leiterplatten-Verbinder beinhalten, der zur Kopplung mit dem Träger-Verbinder ausgebildet ist und ein Gehäuse aufweist, das eine Leiterplatte hält, an der eine Mehrzahl von Anschlüssen angebracht ist. Selektiv ist entweder der Kabelbaum-Verbinder oder der Leiterplatten-Verbinder mit dem Träger-Verbinder gekoppelt, um ein zentrales bzw. ein dezentrales Batteriemanagementsystem zu bilden.
Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
1 eine Darstellung eines Batterieverbindersystems, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform mit einem elektrischen Verbinder ausgebildet ist;
2 eine Darstellung des in 1 gezeigten Batterieverbindersystems mit einem weiteren elektrischen Verbinder;
3 eine auseinandergezogene Ansicht des Batterieverbindersystems unter Darstellung einer Trägeranordnung, die für die Montage an einem Batteriemodul des in den 1 und 2 gezeigten Batterieverbindersystems positioniert ist;
4 eine Darstellung einer Thermistoranordnung, die zum Überwachen einer Temperatur eines Batteriemoduls für das in den 1 und 2 gezeigte Batterieverbindersystem verwendet wird;
5 eine von oben betrachtete Perspektivansicht eines Trägers der in 3 gezeigten Trägeranordnung;
6 eine von der Seite betrachtete Perspektivansicht einer Sammelschiene, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist;
7 eine von der Seite betrachtete Perspektivansicht einer Sammelschiene, die gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist;
8 eine Draufsicht von oben auf einen Bereich der Trägeranordnung;
9 eine partielle Schnittdarstellung eines Bereichs der Trägeranordnung;
10 eine Darstellung des Batterieverbindersystems, in der die Trägeranordnung mit dem Batteriemodul gekoppelt ist;
11 eine Darstellung eines Anschlusses für das in 1 gezeigte Batterieverbindersystem;
12 eine von oben betrachtete Perspektivansicht eines Kabelbaum-Verbinders für das in 1 gezeigte Batterieverbindersystem;
13 eine von unten betrachtete Perspektivansicht des in 12 gezeigten Kabelbaum-Verbinders;
14 eine Schnittdarstellung des in 12 gezeigten Kabelbaum-Verbinders;
15 eine Darstellung eines Anschlusses für den Leiterplatten-Verbinder für das in 2 gezeigte Batterieverbindersystem;
16 eine von oben gesehene Perspektivansicht eines Bereichs des in 2 gezeigten Leiterplatten-Verbinders;
17 eine Darstellung einer Leiterplatte sowie von Anschlüssen für den in 2 gezeigten Leiterplatten-Verbinder;
18 eine von oben betrachtete Perspektivansicht eines Gehäuses des in 2 gezeigten Leiterplatten-Verbinders;
19 eine von unten betrachtete Perspektivansicht des in 18 gezeigten Gehäuses; und
20 eine Schnittdarstellung des in 2 gezeigten Leiterplatten-Verbinders.
1 veranschaulicht ein Batterieverbindersystem 100, das gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ausgebildet ist. Das Batterieverbindersystem 100 beinhaltet einen oder mehrere Batteriemodule 102, eine schalenartige Trägeranordnung 104, die mit jedem der Batteriemodule 102 gekoppelt ist, sowie einen elektrischen Verbinder 106, der mit jeder Trägeranordnung 104 elektrisch gekoppelt ist. An dem elektrischen Verbinder 106 wird ein Kabel angebracht, und dieser kann im Folgenden auch als Kabelbaum-Verbinder 106 bezeichnet werden.
Das Batterieverbindersystem 100 beinhaltet mindestens eine externe Batterieverbindung 108, die zur Verbindung mit einem Stromverbinder 110 (in 1 schematisch dargestellt) ausgebildet ist. Der Stromverbinder 110 kann mit einem weiteren Batteriemodul oder einer weiteren Stromquelle oder einer weiteren Komponente innerhalb des Batterieverbindersystems 100 gekoppelt sein.
Der elektrische Verbinder 106 ist mit einem Batteriemanagementsystem 112 (in 1 schematisch dargestellt) verbunden, das den Betrieb der Komponenten des Batterieverbindersystems 100 überwacht und/oder steuert. Der elektrische Verbinder 106 kann mit dem Batteriemanagementsystem 112 über ein oder mehrere Kabel verbunden sein, die jeweils einen oder mehrere Drähte aufweisen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform handelt es sich bei dem Batteriemanagementsystem 112 um ein zentrales System, das das Management der einzelnen Batteriemodule 102 von einem solchen zentralen Ort ausführt.
Das Batterieverbindersystem 100 kann bei jeder beliebigen Anwendung eingesetzt werden, die Batterien verwendet. Bei einer exemplarischen Ausführungsform wird das Batterieverbindersystem 100 in einem Fahrzeug verwendet, wie z. B. einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug.
2 zeigt das Batterieverbindersystem 100 mit einem weiteren elektrischen Verbinder 116, der mit der Trägeranordnung 104 gekoppelt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem elektrischen Verbinder 116 im Gegensatz zu dem Kabelbaum-Verbinder 106 (in 1 gezeigt) um einen Leiterplatten-Verbinder. Der elektrische Verbinder 116 kann im Folgenden auch als Leiterplatten-Verbinder 116 bezeichnet werden. Der elektrische Verbinder 116 gestattet eine dezentrale Steuerung, indem Überwachungs- und/oder Steuerelemente in den elektrischen Verbinder 116 eingebaut sind, anstatt einer Ausführung der Überwachungs- und Steuerfunktionen durch das Batteriemanagementsystem 112. Bei einer exemplarischen Ausführungsform kann der elektrische Verbinder 116 auch zur gesamten Gesundheits-Überwachung und/oder -Steuerung des Batterieverbindersystems 100 mit dem Batteriemanagementsystem 112 verbunden sein, während immer noch gewisse Überwachungs- und/oder Steuerfunktionen in den elektrischen Verbinder 116 eingebaut sein können. Beispielsweise kann ein an einem Kabel angebrachter Stecker (nicht gezeigt) mit einem externen Verbinder 118 des elektrischen Verbinders 116 gekoppelt werden, und das Kabel kann zu dem Batteriemanagementsystem 112 geführt werden.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform können sowohl der Leiterplatten-Verbinder 116 als auch der Kabelbaum-Verbinder 106 mit der gleichen Trägeranordnung 104 gekoppelt werden. Die Trägeranordnung 104 ermöglicht die selektive Kopplung von verschiedenen Arten von elektrischen Verbindern (z. B. dem Leiterplatten-Verbinder 116, dem Kabelbaum-Verbinder 106 oder anderen Arten von elektrischen Verbindern) mit dieser. Die Trägeranordnung 104 ermöglicht die gegenseitige Austauschbarkeit zwischen Systemen, die eine dezentrale Steuerung mit dem Leiterplatten-Verbinder 116 verwenden, sowie Systemen, die eine zentrale Steuerung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 verwenden. Unabhängig von der Verwendung des Kabelbaum-Verbinders 106 oder des Leiterplatten-Verbinders 116 können die gleiche Komponenten für die Batteriemodule 102 verwendet werden. Die Werkzeugkosten für das Batterieverbindersystem 100 lassen sich reduzieren, indem die Trägeranordnung 104 zur Verbindung sowohl mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 als auch dem Leiterplatten-Verbinder 116 verwendet wird.
Das Batterieverbindersystem 100 kann die Batteriegesundheit des Batteriemoduls 102 messen. Das Batterieverbindersystem 100 kann den Batteriestatus des Batteriemoduls 102 messen. Das Batterieverbindersystem 100 kann auf Überspannung und/oder eine Situation mit niedriger Spannung an dem Batteriemodul 102 überwachen. Das Batterieverbindersystem 100 kann die Temperatur des Batteriemoduls 102 überwachen. Das Batterieverbindersystem 100 kann eine Ausgleichsfunktion für das Batteriemodul 102 ausführen. Das Batterieverbindersystem 100 kann das Management der Ladefunktionen des Batteriemoduls 102 übernehmen. Derartige Überwachungs- und/oder Steuerfunktionen können von dem Batteriemanagementsystem 112 und/oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 ausgeführt werden.
3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Batterieverbindersystems 100, in der die schalenartige Trägeranordnung 104 für die Montage an dem Batteriemodul 102 positioniert ist. Das Batteriemodul 102 beinhaltet eine Mehrzahl von Batteriezellen 120, die in einem Behälter 122 aufgenommen sind. Bei den Batteriezellen 120 kann es sich um einen beliebigen Typ von Batteriezellen handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Batteriezellen 120 um Pouch-Batteriezellen oder prismatische Batteriezellen handeln. Bei alternativen Ausführungsformen können auch andere Arten von Batteriezellen verwendet werden. Wahlweise kann es sich bei den Batteriezellen 120 um schmale Platten handeln, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind.
Es kann eine beliebige Anzahl von Batteriezellen 120 in dem Batteriemodul 102 vorgesehen sein. Die Batteriezellen 120 weisen eine Oberseite 124 auf. Jede Batteriezelle 120 beinhaltet zwei Zellenlaschen 126. Die Zellenlaschen 126 erstrecken sich von der Oberseite 124 der Batteriezellen 120 weg. Die eine Zellenlasche bildet eine positive Lasche, während die andere Zellenlasche 126 eine negative Zellenlasche bildet. Wahlweise können die Batteriezellen 120 derart angeordnet sein, dass die positiven Zellenlaschen einander benachbarter Batteriezellen 120 einander benachbart angeordnet sind und/oder miteinander zusammenwirkend angeordnet sind, sowie derart, dass die negativen Zellenlaschen einander benachbarter Batteriezellen einander benachbart angeordnet sind und/oder miteinander zusammenwirkend angeordnet sind. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind alle positiven und negativen Batteriezellenlaschen nach hinten und vorne derart umgekehrt angeordnet, dass eine positive Zellenlasche mit ihrer benachbarten negativen Zellenlasche ausgerichtet ist. Die Batteriezellen sind als Reihenschaltung ausgebildet. Ein Spalt 128 ist zwischen zwei Gruppen von Zellenlaschen 126 vorgesehen. Die erste Gruppe von Zellenlaschen 126 ist zwischen dem Spalt 128 und einer ersten Seite 130 des Batteriemoduls 102 vorgesehen. Die zweite Gruppe von Zellenlaschen 126 ist zwischen dem Spalt 128 und einer zweiten Seite 132 des Batteriemoduls 102 vorgesehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Zellenlaschen 126 um dünne rechteckige Laschen, die sich von der Oberseite 124 weg erstrecken. Bei alternativen Ausführungsformen können die Zellenlaschen 126 andere Formgebungen aufweisen. Die Zellenlaschen 126 sind plan, jedoch können sie bei alternativen Ausführungsformen auch nicht plan ausgebildet sein.
Die Trägeranordnung 104 ist zur Anbringung an der Oberseite des Batteriemoduls 102 ausgebildet. Die Trägeranordnung 104 ist zur Anbringung über den Zellenlaschen 126 ausgebildet. Die Zellenlaschen 126 sind dazu ausgebildet, sich durch die Trägeranordnung 104 hindurch erstrecken, um mit Komponenten der Trägeranordnung 104 elektrisch verbunden zu werden.
Die Trägeranordnung 104 beinhaltet einen Träger 134 und eine Mehrzahl von Sammelschienen 135, 136, die von dem Träger 134 gehalten sind. Die Sammelschienen 135 stellen Polanschluss-Sammelschienen mit Polanschlüssen bzw. Anschlussstiften dar, die die externen Batterieverbindungen 108 (in 1 gezeigt) bilden, während die Sammelschienen 136 zwischengeordnete Sammelschienen darstellen, die zwischen den Polanschluss-Sammelschienen angeordnet sind.
Der Träger 134 beinhaltet einen Träger-Verbinder 138, der zur Verbindung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 (in 1 gezeigt) oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 (in 2 gezeigt) ausgebildet ist. Bereiche der Sammelschienen 135, 136 sind zur Anordnung in dem Träger-Verbinder 138 ausgebildet, um eine direkte elektrische Verbindung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 herzustellen. Bereiche der Sammelschienen 135, 136 sind außerhalb von dem Träger-Verbinder 138 angeordnet und zur elektrischen Verbindung mit entsprechenden Zellenlaschen 126 ausgebildet. Beispielsweise können die Sammelschienen 135, 136 mit den Zellenlaschen 126 verschweißt oder anderweitig verbunden sein. Die Sammelschienen 135, 136 bilden einen direkten elektrischen Stromweg zwischen den Batteriezellen 120 und dem Kabelbaum-Verbinder 106 oder dem Leiterplatten-Verbinder 116.
4 veranschaulicht eine Thermistoranordnung 140, die zum Überwachen einer Temperatur des Batteriemoduls 102 (in 3 gezeigt) verwendet wird. Die Thermistoranordnung 140 beinhaltet einen Thermistorsensor 142, der zum Zusammenwirken mit einer oder mehreren Batteriezellen 120 (in 3 gezeigt) ausgebildet ist, um die Temperatur dieser Batteriezelle(n) 120 zu überwachen. Der Thermistorsensor 142 kann sich über die Oberseiten 124 von mehreren Batteriezellen 120 erstrecken. Alternativ kann sich der Thermistorsensor 142 zwischen zwei einander benachbarten Batteriezellen 120 erstrecken. Der Thermistorsensor 142 kann dünn und flexibel sein, um eine einfache Platzierung entlang der entsprechenden Batteriezellen 120 zu ermöglichen.
Die Thermistoranordnung 140 beinhaltet Thermistorkontakte 144, die mit dem Thermistorsensor 142 elektrisch verbunden sind. Die Thermistorkontakte 144 sind zur Kopplung mit der Trägeranordnung 104 ausgebildet, um eine elektrische Verbindung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 (in 1 gezeigt) oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 (in 2 gezeigt) herzustellen, wenn solche elektrische Verbinder mit der Trägeranordnung 104 verbunden werden. Bei den Thermistorkontakten 144 kann es sich um einen beliebigen Typ handeln, und diese können eine beliebige Formgebung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit den elektrischen Verbindern 106, 116 aufweisen.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die Thermistorkontakte 144 mit dem Thermistorsensor 142 durch Drähte 146 verbunden, die sich zwischen diesen erstrecken. Alternativ hierzu können die Thermistorkontakte 144 mit dem Thermistorsensor 142 in einer anderen Weise verbunden sein, beispielsweise durch eine direkte elektrische Verbindung. Wahlweise können die Thermistorkontakte 144 in integraler Weise mit dem Thermistorsensor 142 ausgebildet sein. Es kann eine beliebige Anzahl von Thermistorkontakten 144 mit dem Thermistorsensor 142 verbunden sein. Die Thermistoranordnung 140 kann eine beliebige Anzahl von Thermistorsensoren 142 aufweisen.
5 zeigt eine von oben betrachtete Perspektivansicht des Trägers 134 der Trägeranordnung 104 (in 3 gezeigt). Der Träger 134 beinhaltet eine Basis 150, die sich zwischen einer ersten und einer zweiten Seite 152, 154 des Trägers 134 erstreckt. Die Basis 150 ist aus einem dielektrischen Material hergestellt, wie z. B. aus einem Kunststoffmaterial. Die Basis 150 erstreckt sich zwischen einem ersten und einem zweiten Rand 156, 158 des Trägers 134. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Basis 150 eine allgemein rechteckige Formgebung auf, jedoch kann die Basis 150 bei alternativen Ausführungsformen auch andere Formgebungen aufweisen. Die erste und die zweite Seite 152, 154 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander, jedoch können die erste und die zweite Seite 152, 154 bei alternativen Ausführungsformen auch nicht parallel sein. Der erste und der zweite Rand 156, 158 erstrecken sich parallel zueinander, jedoch können der erste und der zweite Rand 156, 158 bei alternativen Ausführungsformen auch nicht parallel sein.
Die Basis 150 erstreckt sich entlang einer Längsachse 160, die parallel zu dem ersten und dem zweiten Rand 156, 158 ist. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist der Träger-Verbinder 138 entlang der Längsachse 160 zwischen der ersten und der zweiten Seite 152, 154 im Wesentlichen mittig angeordnet. Wahlweise kann sich der Träger-Verbinder 138 zwischen dem ersten und dem zweiten Rand 156, 158 im Wesentlichen vollständig über die Basis 150 erstrecken. Der Träger-Verbinder 138 kann bei alternativen Ausführungsformen auch entlang von anderen Bereichen der Basis 150 angeordnet sein.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform erstreckt sich eine Mehrzahl von Kanälen 162 durch die Basis 150 hindurch. Die Kanäle 162 sind in der Richtung der Längsachse 160 langgestreckt ausgebildet. Die Kanäle 162 erstrecken sich vollständig durch die Basis 150 hindurch. Die Kanäle 162 sind zum Aufnehmen der Zellenlaschen 126 (in 3 gezeigt) ausgebildet, wenn der Träger 134 an dem Batteriemodul 102 angebracht ist. Wahlweise können die Kanäle 162 Bereiche der Sammelschienen 135, 136 (in 3 gezeigt) aufnehmen. In einer exemplarischen Ausführungsform sind die Kanäle 162 auf beiden Seiten des Träger-Verbinders 138 vorgesehen, beispielsweise zwischen dem Träger-Verbinder 138 und der ersten Seite 152 sowie zwischen dem Träger-Verbinder 138 und der zweiten Seite 154. Die Kanäle 162 sind zum Aufnehmen der Zellenlaschen 126 und/oder der Sammelschienen 135, 136 dimensioniert und ausgebildet.
Der Träger 134 besitzt Befestigungsplattformen 164 in der Nähe der zweiten Seite 154. Wahlweise kann der Träger 134 Befestigungsplattformen 164 in der Nähe der ersten Seite 152 zusätzlich zu oder anstelle der Befestigungsplattformen 164 auf der zweiten Seite 154 aufweisen. Die Befestigungsplattformen 164 sind allgemein plan ausgebildet. Eine oder mehrere Abschirmwände 166 erstrecken sich entlang der Befestigungsplattformen 164. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind eine oder mehrere Abschirmwände 166 zwischen den einander benachbarten Befestigungsplattformen 164 vorgesehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Abschirmwände 166 zwischen den Befestigungsplattformen 164 und den Kanälen 162 vorgesehen.
Der Träger-Verbinder 138 beinhaltet Abschirmwände 168, die sich von der Basis 150 nach oben erstrecken. Die Abschirmwände 168 bilden eine Mehrzahl von Kammern 170. Die Kammern 170 weisen offene Oberseiten 172 auf, die zum Aufnehmen des Kabelbaum-Verbinders 106 oder des Leiterplatten-Verbinders 116 ausgebildet sind. Die Abschirmwände 168 weisen sowohl äußere Abschirmwände 174 als auch innere Abschirmwände 176 auf. Die inneren Abschirmwände 176 erstrecken sich zwischen den äußeren Abschirmwänden 174. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist jede der Kammern 170 durch mindestens eine äußere Abschirmwand 174 und mindestens eine innere Abschirmwand 176 gebildet.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform weisen die Kammern 170 einen rechteckigen Querschnitt auf, jedoch können die Kammern 170 in alternativen Ausführungsformen auch andere Formgebungen aufweisen. Die Abschirmwände 168 können an der Oberseite 172 abgeschrägt sein, um Einführhilfen in die Kammern 170 zu bilden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform sind die Kammern 170 in mehreren Reihen angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kammern 170 in zwei Reihen angeordnet, die sich parallel zu der ersten und der zweiten Seite 152, 154 erstrecken.
Die äußeren Abschirmwände 174 weisen sich durch diese hindurch erstreckende Schlitze 178 auf. Bei einer exemplarischen Ausführungsform besitzt jede Kammer 170 einen entsprechenden, sich in diese öffnenden Schlitz 178. Die Schlitze 178 sind in den äußeren Abschirmwänden 174 vorgesehen, die der ersten Seite 152 und der zweiten Seite 154 zugewandt gegenüberliegen. Die Schlitze 178 sind zum Aufnehmen der Sammelschienen 135, 136 (in 3 gezeigt) ausgebildet, um eine Positionierung der Sammelschienen 135, 136 sowohl innenseitig von dem Träger-Verbinder 138 als auch außenseitig von dem Träger-Verbinder 138 zu ermöglichen. Wahlweise können die Schlitze 178 mit entsprechenden Kanälen 162 fluchtend ausgebildet sein sowie zu diesen offen sein. Die Sammelschienen 135, 136 können sich von den Kanälen 162 durch die Schlitze 178 in die entsprechenden Kammern 170 hinein erstrecken.
6 zeigt eine von der Seite betrachtete Perspektivansicht der zwischengeordneten Sammelschiene 136. Die Sammelschiene 136 beinhaltet einen Hauptkörper 200, der sich zwischen einem ersten Ende 202 und einem zweiten Ende 204 erstreckt. Die Sammelschiene 136 weist eine erste Seite 206 und eine zweite Seite 208 auf. Wahlweise können die erste und die zweite Seite 206, 208 im Wesentlichen plan ausgebildet sein. Die erste und die zweite Seite 206, 208 können im Wesentlichen parallel zueinander sein. Wahlweise kann die Sammelschiene 136 durch Stanzen und Formen gebildet sein. Die Sammelschiene 136 weist einen Stift 210 auf, der durch den Hauptkörper 200 gebildet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stift 210 an dem ersten Ende vorgesehen. Der Stift 210 kann bei alternativen Ausführungsformen auch entfernt von dem ersten Ende 202 vorgesehen sein. Die Sammelschiene 136 beinhaltet eine Platte 212, die durch den Hauptkörper 200 gebildet ist. Wahlweise kann die Platte 212 an dem zweiten Ende 204 vorgesehen sein. Eine Öffnung 214 trennt den Stift 210 von der Platte 212.
Der Stift 210 besitzt einen rechteckigen Querschnitt, der durch eine Breite 216 und eine Dicke 218 gebildet ist. Die Breite 216 kann in etwa gleich der Dicke 218 sein. Wahlweise kann die Breite 216 geringfügig größer sein als die Dicke 218. Die Platte 212 besitzt einen rechteckigen Querschnitt, der durch eine Breite 220 und eine Dicke 222 gebildet ist. Wahlweise kann die Dicke 222 in Wesentlichen gleich der Dicke 218 sein. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist die Breite 220 beträchtlich größer als die Dicke 222.
Der Stift 210 ist zur Aufnahme in dem Träger-Verbinder 138 (in 5 gezeigt) ausgebildet sowie zur direkten elektrischen Verbindung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 (in 1 bzw. 2 gezeigt) ausgebildet. Die Platte 212 ist zur direkten elektrischen Verbindung mit den Zellenlaschen 126 (in 3 gezeigt) ausgebildet.
Die Sammelschiene 136 beinhaltet eine Mehrzahl von Stiftfestlegeeinrichtungen 224. Die Festlegeeinrichtungen 224 sind dazu ausgebildet, die Sammelschiene 136 in Bezug auf den Träger (in 3 gezeigt) festzulegen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei einer der Stiftfestlegeeinrichtungen 224 um eine durch die Platte 212 hindurchgehende Öffnung. Die Sammelschiene 136 beinhaltet eine oder mehrere Plattenfestlegeeinrichtungen 226. Die Festlegeeinrichtungen 224, 226 können dazu verwendet werden, die vertikale und/oder die horizontale Position der Sammelschiene 134 in Bezug auf den Träger 134 beizubehalten.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Sammelschiene 136 einen verengten bzw. eingeschnürten Bereich 228 in der Nähe des Stifts 210. Der eingeschnürte Bereich 228 ist dünner als der Stift 210. Der eingeschnürte Bereich 228 gestattet der Sammelschiene 136 in der Region des eingeschnürten Bereichs 228 mehr Flexibilität als in anderen Bereichen der Sammelschiene 136. Der eingeschnürte Bereich 228 gestattet dem Stift 210 eine Bewegung in seitlicher Richtung, beispielsweise zum Positionieren des Stifts 210 zur Verbindung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 oder dem Leiterplatten-Verbinder 116.
7 zeigt eine von der Seite betrachtete Perspektivansicht der Polanschluss-Sammelschiene 135. Die Sammelschiene 135 bildet die externe Batterieverbindung 108 (in 1 gezeigt) für das Batterieverbindersystem 100. Die Sammelschiene 135 beinhaltet einen Hauptkörper 240, der sich zwischen einem ersten Ende 242 und einem zweiten Ende 244 erstreckt.
Wahlweise kann der Hauptkörper 240 durch zwei oder mehr Stücke gebildet sein. Beispielsweise kann der Hauptkörper 240 durch einen Polanschlussbereich 246 und einen Stiftbereich 248 gebildet sein. Der Polanschlussbereich 246 ist an dem zweiten Ende 244 vorgesehen. Der Stiftbereich 248 ist an dem ersten Ende 242 vorgesehen. Der Polanschlussbereich 246 bildet die externe Batterieverbindung 108. Der Stiftbereich 248 bildet den Verbindungsbereich der Sammelschiene 135 mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 (in 1 gezeigt) oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 (in 2 gezeigt).
Der Stiftbereich 248 kann mit dem Polanschlussbereich 246 gekoppelt sein, beispielsweise durch Verschweißen des Stiftbereichs 248 mit dem Polanschlussbereich 246. Der Stiftbereich 248 kann bei alternativen Ausführungsformen mit dem Polanschlussbereich 246 durch andere Mittel verbunden sein, beispielsweise durch Vernieten des Stiftbereichs 248 mit dem Polanschlussbereich 246 oder durch Festlegen an diesem.
Der Stiftbereich 248 beinhaltet einen Stift 250 und eine Platte 252. Zwischen dem Stift 250 und der Platte 252 ist eine Öffnung 254 vorhanden. Der Stiftbereich 248 kann der Sammelschiene 136 (in 6 gezeigt) ähnlich ausgebildet sein. Der Stiftbereich 248 beinhaltet Stiftfestlegeeinrichtungen 256, die zum Festlegen der Sammelschiene 135 in Bezug auf den Träger 134 (in 3 gezeigt) verwendet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Stiftfestlegeeinrichtung 256 ein Paar Laschen, die sich mit einem Spalt zwischen dem Paar der Laschen von der Platte 252 weg erstrecken. Der Spalt ist zum Aufnehmen von einer der Abschirmwände 168 (in 5 gezeigt) ausgebildet, um die Sammelschiene 135 in Bezug auf den Träger 134 festzulegen.
Der Polanschlussbereich 246 beinhaltet einen Arm 260 und eine Befestigungsbasis 262, die sich von dem Arm 360 weg erstreckt. Der Arm 260 weist mindestens zwei Bereiche auf, die durch eine Platte 264 und eine Verbindungwand 266 gebildet sind, die sich zwischen der Platte 264 und der Befestigungsbasis 262 erstreckt. Wahlweise kann die Platte 264 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Verbindungswand 366 angeordnet sein. Die Befestigungsbasis 262 kann im Wesentlichen rechtwinklig in Bezug auf die Verbindungswand 266 angeordnet sein. Wahlweise können die Befestigungsbasis 262, die Platte 264 und die Verbindungswand 266 durch Stanzen und Formen aus einem einzigen Werkstück gebildet sein, das zwischen der Befestigungsbasis 262 und der Verbindungswand 266 gebogen ist sowie zwischen der Platte 264 und der Verbindungswand 266 gebogen ist. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Arm 260 andere Biegungen oder Bereiche aufweisen. Der Stiftbereich 248 ist mit dem distalen Ende des Arms 260 gegenüber von der Befestigungsbasis 262 gekoppelt. Die Befestigungsbasis 262 ist zur Befestigung an der Befestigungsplattform 164 (in 5 gezeigt) ausgebildet. Wahlweise kann sich die Befestigungsbasis 262 im Wesentlichen horizontal erstrecken.
Die Befestigungsbasis 262 beinhaltet einen Zapfen bzw. Polanschluss 268, der sich von dieser nach oben erstreckt. Der Zapfen 268 bildet die externe Batterieverbindung 108 für das Batterieverbindersystem 100. Der Zapfen 268 ist mit dem Hauptkörper 140 elektrisch verbunden, um einen elektrischen Stromweg zwischen dem Zapfen 268 und dem Stift 250 zu bilden. Die Befestigungsbasis 262 beinhaltet sich von dieser weg erstreckende Befestigungslaschen 270. Die Befestigungslaschen 370 werden zum Befestigen der Befestigungsbasis 362 an der Befestigungsplattform 164 verwendet.
Die Platte 266 bildet eine Oberfläche zum Verschweißen oder anderweitigen elektrischen Verbinden des Hauptkörpers 240 mit einer der Zellenlaschen 126 (in 3 gezeigt). Die Platte 266 besitzt eine Plattenfestlegeeinrichtung 272 zum Festlegen der Sammelschiene 135 in Bezug auf den Träger 134. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Plattenfestlegeeinrichtung 272 um eine Öffnung durch die Platte 266 hindurch. In alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Festlegeeinrichtungen verwendet werden.
8 zeigt eine von oben gesehene Draufsicht auf einen Bereich der Trägeranordnung 104, in der die zwischengeordneten Sammelschienen 136 mit dem Träger 134 gekoppelt dargestellt sind. Die Sammelschienen 136 sind in entsprechenden Kanälen 162 aufgenommen. Die Sammelschienen 136 erstrecken sich derart durch die Abschirmwände 168 hindurch, dass die Stifte 210 in entsprechenden Kammern 170 festgelegt sind. Die Stiftfestlegeeinrichtungen 224 wirken mit den Abschirmwänden 168 zusammen, um die Stifte 210 in den Kammern 170 festzulegen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhalten die Stiftfestlegeeinrichtungen 224 ein Paar Laschen 280. Die Laschen 280 halten die Abschirmwand 168 zwischen sich fest.
Die Sammelschienen 136 erstrecken sich durch die entsprechenden Schlitze 178 derart hindurch, dass Bereiche der Sammelschienen 136 im Inneren der Kammern 170 angeordnet sind und Bereiche der Sammelschienen 136 außerhalb von dem Träger-Verbinder 138 angeordnet sind. Die außerhalb des Träger-Verbinders 138 befindlichen Bereiche der Sammelschienen 136 sind zur elektrischen Verbindung mit den Zellenlaschen 126 (in 3 gezeigt) ausgebildet.
Der verengte Bereich 228 ist neben dem Stift 210 angeordnet. Der verengte Bereich 228 ist dünner als der Stift 207. Der verengte Bereich 228 macht den Stift 210 in der Region des verengten Bereichs 228 flexibler, so dass sich der Stift 210 innerhalb der Kammer 170 bewegen oder biegen kann. Beispielsweise kann der Stift 210 in der Richtung eines Pfeils A in seitlicher Richtung bewegt werden, um den Stift 210 zur Verbindung mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 (in 1 gezeigt) oder dem Leiterplatten-Verbinder 116 (in 1 gezeigt) zu positionieren.
9 zeigt eine partielle Schnittdarstellung eines Bereichs der Trägeranordnung 104. 9 veranschaulicht die Sammelschienen 135, 136 bei Kopplung derselben mit dem Träger 134. Bereiche der Sammelschienen 135, 136 erstrecken sich durch entsprechende Schlitze 178 in den Abschirmwänden 168 hindurch. Der Träger 134 beinhaltet Befestigungseinrichtungen 282, die mit den Plattenfestlegeeinrichtungen 226, 272 in Wechselwirkung treten, um die jeweiligen Sammelschienen 136, 135 in dem Träger 134 zu befestigen. Die Befestigungseinrichtungen 282 bilden bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Arretierelemente oder Laschen, die sich in die Öffnungen hinein erstrecken, die die Plattenverriegelungseinrichtungen 226, 272 bilden. Die Befestigungseinrichtungen 282 wirken einer Bewegung der Sammelschienen 135, 136 in Bezug auf den Träger 134 beispielsweise in Richtung eines Pfeils B entgegen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist ein Spalt 283 zwischen dem Trägerkanal 162 und der Sammelschiene 136 oder 135 vorhanden, der der Sammelschiene 135 oder 136 eine horizontale Bewegung ermöglicht, so dass die Position der Sammelschiene 135 oder 136 in der horizontalen Richtung einstellbar ist.
10 veranschaulicht das Batterieverbindersystem 100, wobei die Trägeranordnung 104 mit dem Batteriemodul 102 gekoppelt ist. Wahlweise werden die Sammelschienen 135, 136 mit dem Träger 134 gekoppelt, bevor die Trägeranordnung 104 mit dem Batteriemodul 102 gekoppelt wird. Die Sammelschienen 135, 136 können unter Verwendung der Festlegeeinrichtungen 224, 226, 256, 272 (in 6 und 7 gezeigt) durch Schnappverbindung an dem Träger 134 angebracht werden. Die Sammelschienen 135, 136 sind in den Kanälen 162 festgelegt und in dem Träger 134 derart gehalten, dass die Sammelschienen 135, 136 relativ zu dem Träger 134 geringfügig bewegt werden können, um beispielsweise die horizontale Position der Sammelschienen 135, 136 relativ zu dem Träger 134 zu justieren. Die Trägeranordnung 104 ist mit der Oberseite des Batteriemoduls 102 derart gekoppelt, dass sich die Zellenlaschen 126 durch die entsprechenden Kanäle 162 hindurch erstrecken. Die Sammelschienen 135, 136 erstrecken sich entlang der entsprechenden Zellenlaschen 126 und wirken mit diesen zusammen. Die Sammelschienen 135, 136 sind mit den entsprechenden Zellenlaschen 126 elektrisch verbunden. Beispielsweise können die Sammelschienen 135, 136 mit den Zellenlaschen 126 verschweißt sein. Wahlweise können die Sammelschienen 135, 136 durch Ultraschall-Schweißen mit den Zellenlaschen 126 verbunden sein. Die Sammelschienen 135, 136 können bei alternativen Ausführungsformen auch mittels anderer Einrichtungen oder Vorgehensweisen mit den Zellenlaschen 126 elektrisch verbunden sein, beispielsweise unter Verwendung eines mechanischen Festsitzes über einen biegsamen Federarm, durch Vernieten oder Festlegen oder durch andere Prozesse. Indem die Sammelschienen 135, 136 durch den Träger 134 gehalten und vorpositioniert sind, werden Vibrationseffekte der Sammelschienen 135, 136 relativ zu den Zellenlaschen 126 vermindert, so dass die Lebensdauer der Verbindung zwischen den Sammelschienen 135, 136 und den Zellenlaschen 126 verlängert werden kann.
Wenn die Trägeranordnung 104 montiert ist, sind die Sammelschienen 135, 136 mit dem Träger 134 gekoppelt. Die Polanschluss-Sammelschienen 135 erstrecken sich den ersten und den zweiten Rand 156, 158 entlang, so dass die Befestigungsbasen 262 auf den Befestigungsplattformen 164 positioniert sind. Die Arme 260 erstrecken sich von diesen weg in Richtung zu dem Träger-Verbinder 138. Die Platten 364 der Arme 260 erstrecken sich entlang von entsprechenden Zellenlaschen 126, und diese Zellenlaschen 126 sind mit den Platten 364 direkt elektrisch verbunden. Die Stiftbereiche 248 erstrecken sich von den Armen 260 derart nach vorne, dass die Stifte 250 in entsprechenden Kammern 170 aufgenommen sind. Die Polanschlüsse bzw. Zapfen 268 erstrecken sich über den Befestigungsplattformen 164, um die externen Batterieverbindungen 108 für das Batteriemodul 102 zu bilden. Bei einer exemplarischen Ausführungsform bildet einer der Zapfen 268 einen positiven Batterieanschluss, und der andere Zapfen 268 bildet einen negativen Batterieanschluss. Die Abschirmwände 166 erstrecken sich zwischen den Zapfen 268. Die Abschirmwände 166 erstrecken sich auch zwischen den Zapfen 268 und den Zellenlaschen 126.
11 veranschaulicht einen Anschluss 300 für den Kabelbaum-Verbinder 106 (in 1 gezeigt). Der Anschluss 300 beinhaltet einen Körper 302 mit einem Verbindungsende 304 und einem Anschlussende 306. Das Verbindungsende 304 ist zur Verbindung mit einem entsprechenden Stift 210 oder 250 (in 6 bzw. 7 gezeigt) ausgebildet. Das Anschlussende 306 ist zum Anschließen an einen Draht 308 ausgebildet. Beispielsweise kann das Anschlussende 306 auf den Draht 308 gecrimpt sein. Das Anschlussende 306 kann bei alternativen Ausführungsformen durch andere Einrichtungen oder Vorgehensweisen an den Draht 308 angeschlossen sein, beispielsweise durch Löten, Schneidklemmverbindung und dergleichen. Der Anschluss 300 beinhaltet eine Crimphülse 310 an dem Anschlussende 306 zum Crimpen auf den Draht 308. Wahlweise kann es sich bei dem Körper 302 um einen zweiteiligen Körper handeln.
Der Anschluss 300 beinhaltet Stirnwände 312, 314 und eine sich dazwischen erstreckende Seitenwand 316. Wahlweise kann der Anschluss 300 eine weitere Seitenwand gegenüber der Seitenwand 316 aufweisen. Der Anschluss 300 beinhaltet Zungen 318, die sich von dem die Crimphülse 310 aufweisenden Bereich des Körpers allgemeinen entlang der Stirnwände 312, 314 weg erstrecken. Die Zungen 318 weisen Verbindungs-Grenzflächen auf, die dazu ausgebildet sind, mit den Stiften 210, 250 zusammenzuwirken bzw. an diesen anzugreifen. Die Zungen 318 sind einander gegenüberliegend vorgesehen und können sich biegen.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Anschluss 300 Versteifungselemente 320, die außenseitig von den Zungen 318 positioniert sind. Die Versteifungselemente 320 wirken mit den Zungen 318 zusammen und üben eine nach innen gehende senkrechte Kraft auf die Zungen 318 aus, die die Zungen 318 zwangsweise in Richtung aufeinander zu beaufschlagt. Wenn der Stift 210 oder 250 mit dem Anschluss 300 verbunden ist, zwängen die Versteifungselemente 320 die Zungen 318 gegen den entsprechenden Stift 210 oder 250.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist das Verbindungsende 304 offenseitig ausgebildet und besitzt offene Seiten 322, 324 zwischen den Zungen 318. Die offenen Seiten 322, 224 ermöglichen dem Stift 210 oder 250, sich durch die offene Seite 322 und/oder 324 nach außen zu erstrecken.
Der Anschluss 300 beinhaltet Verriegelungshaken 326, die sich von den Stirnwänden 312, 314 weg erstrecken. Die Verriegelungshaken 326 werden zum Festhalten des Anschlusses 300 in dem Kabelbaum-Verbinder 106 verwendet. Die Verriegelungshaken 326 sind biegsam. Bei alternativen Ausführungsformen können auch andere Arten von Festhalteeinrichtungen zum Halten des Anschlusses 300 in dem Kabelbaum-Verbinder 106 verwendet werden.
12 zeigt eine von oben betrachtete Perspektivansicht des Kabelbaum-Verbinders 106. 13 zeigt eine von unten betrachtete Perspektivansicht des Kabelbaum-Verbinders 106. Der Kabelbaum-Verbinder 106 ist zur Verbindung mit dem Träger-Verbinder 138 (in 10 gezeigt) ausgebildet. Der Kabelbaum-Verbinder 106 beinhaltet ein Gehäuse 330, das sich zwischen einem Verbindungsende 332 und einem Drahtende 334 erstreckt. Das Verbindungsende 332 ist zur Verbindung mit dem Träger-Verbinder 138 ausgebildet. Die Drähte 308 erstrecken sich von dem Drahtende 334 weg. Das Gehäuse 330 besitzt eine Mehrzahl von Öffnungen 336, die sich zwischen dem Verbindungsende 332 und dem Drahtende 334 durch das Gehäuse 330 hindurch erstrecken. In den Öffnungen 336 sind die Anschlüsse 300 (in 11 gezeigt) aufgenommen. Bei einer exemplarischen Ausführungsform werden die Anschlüsse 300 durch das Drahtende 334 in die Öffnungen 336 eingebracht.
Das Gehäuse 330 beinhaltet eine Mehrzahl von Turmelementen 338. Die Turmelemente 338 sind durch Zwischenräume 340 voneinander getrennt. Jedes Turmelement 338 weist eine entsprechende Öffnung 336 auf. Die Anschlüsse 300 sind in entsprechenden Turmelementen 338 aufgenommen. Die Enden der Turmelemente 338 weisen Einführflächen 342 auf, die in einem Winkel angeordnet sind und die Größe der Turmelemente 338 an den Enden derselben reduzieren. Die Einführflächen 342 führen die Turmelemente 338 in die entsprechenden Kammern 170 (in 10 gezeigt) des Träger-Verbinders 138. Die Zwischenräume 340 sind zum Aufnehmen von entsprechenden Abschirmwänden 168 (in 10 gezeigt) dimensioniert und angeordnet, wenn die Turmelemente 338 in den Kammern 170 aufgenommen werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet der Kabelbaum-Verbinder 106 zwei Reihen von Turmelementen 338. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl von Turmelementen 338 vorhanden sein. Das Gehäuse 330 weist Lippen 344 auf, die sich in der Nähe des Drahtendes 334 von diesem nach außen erstrecken. Die Lippen 344 werden zum Befestigen des Kabelbaum-Verbinders 106 an dem Batteriemodul 102 verwendet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Batterieverbindersystem 100 eine Abdeckung 350, die mit dem Batteriemodul 102 und der Trägeranordnung 104 gekoppelt ist. Die Abdeckung 350 erstreckt sich über der Trägeranordnung 104. Die Abdeckung 350 beinhaltet Befestigungseinrichtungen 352, die zum Befestigen des Kabelbaum-Verbinders 106 an der Trägeranordnung 104 verwendet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Befestigungseinrichtungen 352 in Form von Arretierelementen ausgebildet, die mit den Lippen 344 an dem Gehäuse 330 zusammenwirken. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Arten von Befestigungseinrichtungen verwendet werden. Die Befestigungseinrichtungen 352 können Führungswände oder andere Festlegeeinrichtungen beinhalten, um den Kabelbaum-Verbinder 106 während der Verbindung mit der Trägeranordnung 104 zu führen.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Abdeckung 350 eine Polanschluss-Abschirmung 354, die sich um jeden der Polanschlüsse 268 herum erstreckt. Die Polanschluss-Abschirmungen 354 verhindern eine unbeabsichtigte Berührung der Polanschlüsse 268. Die Stromverbinder 110 passen in den durch die Polanschluss-Abschirmung 354 gebildeten Bereich für die Montage an dem Polanschluss 268.
14 zeigt eine Schnittdarstellung des Kabelbaum-Verbinders 106, der mit der Trägeranordnung 104 gekoppelt ist. 14 veranschaulicht den Anschluss 300 bei Verbindung desselben mit einem entsprechenden Stift 210. Die Grenzfläche zwischen dem Anschluss 300 und dem Stift 210 gestattet ein direktes Zusammenwirken zwischen der Sammelschiene 136 oder 135 und dem Anschluss 300 des Kabelbaum-Verbinders 106. Die Zungen 318 greifen an gegenüberliegenden Seiten des Stifts 210 an. Die Versteifungselemente 320 drücken die Zungen 318 gegen den Stift 210. Der Anschluss 300 ist im Inneren der Öffnung 336 von einem der Turmelemente 338 dargestellt. Das Turmelement 338 ist in die Kammer 170 eingesetzt. Die Abschirmwände 168 sind in den Zwischenräumen 340 aufgenommen. Die Einführflächen 342 der Turmelemente 338 sowie die abgeschrägten Enden der Abschirmwände 168 sind beim Einführen der Turmelemente 338 in die Kammern 170 von Hilfe.
Der Stift 210 ist von den Abschirmwänden 168 beabstandet, um einen Freiraum für den Anschluss 300 zu schaffen. Die Öffnung 336 an dem Verbindungsende 332 weist Führungseinrichtungen 360 auf, die den Stift 210 in die Öffnung 336 führen. Der Stift 210 kann sich zur Ausrichtung mit der Öffnung 336 geringfügig bewegen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Führungseinrichtungen 360 um abgewinkelte Flächen, die den Stift 210 zur Verbindung mit dem Anschluss 300 in Richtung auf die Mitte der Öffnung 336 führen. Wahlweise kann eine Feuchtigkeitsdichtung an der Grenzfläche zwischen dem Kabelbaum-Verbinder 106 und der Trägeranordnung 104 vorgesehen sein.
15 veranschaulicht einen Anschluss 400 für den Leiterplatten-Verbinder 116 (in 2 gezeigt). Der Anschluss 400 kann ähnlich dem Anschluss 300 (in 11 gezeigt) ausgebildet sein, jedoch kann der Anschluss 401 ein anderes Anschlussende 406 als das Anschlussende 306 (in 11 gezeigt) aufweisen. Der Anschluss 400 ist zum Anschließen an eine Leiterplatte anstatt eines Drahts ausgebildet.
Der Anschluss 400 beinhaltet einen Körper 402 mit einem Verbindungsende 404 und einem Anschlussende 406. Das Verbindungsende 404 ist zur Verbindung mit einem entsprechenden Stift 210 oder 250 (in 6 bzw. 7 gezeigt) ausgebildet. Das Anschlussende 406 ist zum Anschließen an eine Leiterplatte ausgebildet. Beispielsweise kann das Anschlussende 406 einen nachgiebigen Bereich aufweisen, der in einem plattierten Durchgangsloch einer Leiterplatte aufgenommen wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussende 406 umgefaltet und bildet einander gegenüberliegende Federarme, die gegen das plattierte Durchgangsloch der Leiterplatte vorgespannt werden können, um elektrischen Kontakt mit diesem sicherzustellen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Anschlussende eine Lötfahne zum Verlöten mit der Leiterplatte aufweisen. Das Anschlussende 406 kann bei alternativen Ausführungsformen auch durch andere Einrichtungen oder Verfahrensweisen an die Leiterplatte angeschlossen werden.
Der Anschluss 400 weist Stirnwände 412, 414 und eine sich dazwischen erstreckende Seitenwand 416 auf. Wahlweise kann der Anschluss 400 eine weitere Seitenwand gegenüber der Seitenwand 416 aufweisen. Der Anschluss 400 beinhaltet Zungen 418, die sich von dem Lötende weg erstrecken. Die Zungen 418 sind mit den Stirnwänden 412, 414 ausgerichtet. Die Zungen 418 weisen Verbindungs-Grenzflächen auf, die zum Zusammenwirken mit den Stiften 210, 250 ausgebildet sind. Die Zungen 418 sind einander gegenüberliegend angeordnet und können sich biegen.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Anschluss 400 Versteifungselemente 420, die sich von den Stirnwänden 412, 414 weg erstrecken. Die Versteifungselemente 420 sind außenseitig von den Zungen 418 positioniert. Die Versteifungselemente 420 wirken mit den Zungen 418 zusammen und zwängen die Zungen 418 gegen den entsprechenden Stift 210 oder 250. Bei einer exemplarischen Ausführungsform ist das Verbindungsende 404 offenseitig ausgebildet und besitzt offene Seiten 422, 424 zwischen den Zungen 418. Die offenen Seiten 422, 424 ermöglichen dem Stift 210 oder 250, sich durch die offene Seite 422 und/oder 424 nach außen zu erstrecken.
Der Anschluss 400 beinhaltet Verriegelungshaken 426, die sich von den Stirnwänden 412, 414 weg erstrecken. Die Verriegelungshaken 426 werden zum Festhalten des Anschlusses 400 in dem Leiterplatten-Verbinder 116 verwendet. Die Verriegelungshaken 426 sind biegsam. Bei alternativen Ausführungsformen können auch andere Arten von Festhalteeinrichtungen zum Halten des Anschlusses 400 in dem Leiterplatten-Verbinder 116 verwendet werden.
16 zeigt eine von oben betrachtete Perspektivansicht des Leiterplatten-Verbinders 116. Der Leiterplatten-Verbinder 116 ist dazu ausgebildet, mit dem Träger-Verbinder 138 (in 10 gezeigt) gekoppelt zu werden. Der Leiterplatten-Verbinder 116 kann für einen gegenseitigen Austausch mit dem Kabelbaum-Verbinder 106 und der Abdeckung 350 (beide in 1 gezeigt) ausgebildet sein.
Der Leiterplatten-Verbinder in 116 beinhaltet eine Leiterplatte 428, die in einem Gehäuse 430 aufgenommen ist. Das Gehäuse 430 erstreckt sich zwischen einem Verbindungsende 432 und einem äußeren Ende 434. Das Verbindungsende 432 ist zur Verbindung mit dem Träger-Verbinder 138 ausgebildet. Die Anschlüsse 400 sind mit der Leiterplatte 428 gekoppelt und werden von dem Gehäuse 430 gehalten. Die Leiterplatte 428 wird durch das äußere Ende 434 in dem Gehäuse 430 aufgenommen. Wahlweise kann ein Deckel das äußere Ende 434 bedecken.
Das Gehäuse 430 ist dazu ausgebildet, mit dem Batteriemodul 102 und der Trägeranordnung 104 gekoppelt zu werden, wie dies in 2 gezeigt ist. Das Gehäuse 430 erstreckt sich über der Trägeranordnung 104. Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet das Gehäuse 430 eine Polanschluss-Abschirmung 454, die sich um jeden der Polanschlüsse 268 herum erstreckt. Die Polanschluss-Abschirmungen 454 verhindern eine unbeabsichtigte Berührung der Polanschlüsse 268. Die Stromverbinder 110 (in 1 gezeigt) sind derart ausgebildet, dass sie in den durch die Polanschluss-Abschirmung 454 gebildeten Bereich für die Anbringung an dem Polanschluss 268 passen.
17 veranschaulicht die Leiterplatte 428 sowie die an der Leiterplatte 428 angebrachten Anschlüsse 400. Mit der Leiterplatte 428 können verschiedene elektrische Komponenten gekoppelt sein, die zum Überwachen und/oder Steuern des Batteriemoduls 102 (in 2 gezeigt) verwendet werden. Solche elektrische Komponenten können mit einem oder mehreren der Anschlüsse 400 elektrisch verbunden sein. Solche elektrische Komponenten und/oder die Anschlüsse 400 können mit dem externen Verbinder 118 elektrisch verbunden sein, der an der Leiterplatte 428 angebracht ist.
18 zeigt eine von oben betrachtete Perspektivansicht des Gehäuses 430. 19 zeigt eine von unten betrachtete Perspektivansicht des Gehäuses 430. Das Gehäuse 430 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 436 auf, die sich zwischen dem Verbindungsende 432 und dem äußeren Ende 434 durch das Gehäuse 430 hindurch erstrecken. Die Öffnungen 436 nehmen die Anschlüsse 400 (in 17 gezeigt) auf, wenn die Leiterplatte 428 (in 17 gezeigt) in das Gehäuse 430 eingesetzt wird.
Das Gehäuse 430 beinhaltet eine Mehrzahl von Turmelementen 438. Die Turmelemente 438 sind durch Zwischenräume 440 voneinander getrennt. Jedes Turmelement 438 weist eine entsprechende Öffnung 436 auf. Die Anschlüsse 400 sind in entsprechenden Turmelementen 438 aufgenommen. Die Enden der Turmelemente 438 weisen Einführflächen 442 auf, die abgewinkelt sind und die Größe der Turmelemente 438 an den Enden derselben reduzieren. Die Einführflächen 442 führen die Turmelemente 438 in entsprechende Kammern 170 (in 10 gezeigt) des Träger-Verbinders 138. Die Zwischenräume 440 sind zum Aufnehmen der entsprechenden Abschirmwände 168 (in 10 gezeigt) dimensioniert und angeordnet, wenn die Turmelemente 438 in den Kammern 170 aufgenommen werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet der Leiterplatten-Verbinder 116 zwei Reihen von Turmelementen 438. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine beliebige Anzahl von Turmelementen 438 vorgesehen sein. Die Größe, Formgebung und Positionierung der Turmelemente 438 sind der Größe, Formgebung und Positionierung der Turmelemente 338 (in 13 gezeigt) im Wesentlichen ähnlich, so dass der Leiterplatten-Verbinder 116 und der Kabelbaum-Verbinder 106 beide in gegenseitig austauschbarer und selektiver Weise mit dem Träger-Verbinder 138 (in 3 gezeigt) gekoppelt werden können. 19 veranschaulicht einen Deckel 444, der mit dem Gehäuse 430 gekoppelt ist.
20 zeigt eine Schnittdarstellung des Leiterplatten-Verbinders 116, der mit der Trägeranordnung 104 gekoppelt ist. 20 veranschaulicht einen der Anschlüsse 400 bei Verbindung desselben mit einem entsprechenden Stift 210. Die Zungen 418 wirken mit gegenüberliegenden Seiten des Stifts 210 zusammen. Die Versteifungselemente 420 drücken die Zungen 418 gegen den Stift 210.
Der Anschluss 400 ist im Inneren der Öffnung 436 von einem der Turmelemente 438 dargestellt. Das Turmelement 438 ist in die Kammer 170 eingebracht. Die Abschirmwände 168 sind in den Zwischenräumen 440 aufgenommen. Die Einführflächen 442 der Turmelemente 438 sowie die abgeschrägten Enden der Abschirmwände 168 sind beim Einführen der Turmelemente 438 in die Kammern 170 von Hilfe. Die Öffnung 436 weist an dem Verbindungsende 432 Führungseinrichtungen 460 auf, die den Stift 210 in die Öffnung 436 führen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Führungseinrichtungen 460 um abgewinkelte Flächen, die den Stift 210 zur Verbindung mit dem Anschluss 400 in Richtung auf die Mitte der Öffnung 436 führen.
Bei einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Trägeranordnung 104 eine Feuchtigkeitsdichtung 470 am Boden der Kammer 170. Die Dichtung 470 dichtet die Grenzfläche zwischen dem Leiterplatten-Verbinder 116 und der Trägeranordnung 104 ab. Bei der Dichtung 470 kann es sich um ein Dichtungselement, einen Schaummaterial-Einsatz, einen Epoxy-Füller oder einen anderen Dichtungstyp handeln. Die Dichtung 470 schafft eine Abdichtung um den Stift 210. Die Turmelemente 438 liegen an der Dichtung 470 an und/oder drücken diese zusammen, um einen Abdichteingriff mit dieser sicherzustellen. Die Dichtung 470 schafft eine Feuchtigkeitsdichtung für die Leiterplatte 428 und entsprechende Komponenten.

Claims

Batterieverbindersystem (100), aufweisend: eine Trägeranordnung (104), die zur Anbringung an einem Batteriemodul (102) ausgebildet ist, das aus einer Mehrzahl von Batteriezellen (120) gebildet ist, wobei die Trägeranordnung einen Träger (134) sowie eine Mehrzahl von Sammelschienen (135, 136) aufweist, die von dem Träger gehalten sind; wobei der Träger eine Basis (150) mit sich durch die Basis hindurch erstreckenden Kanälen (162) aufweist, wobei die Kanäle Zellenlaschen (126) von entsprechenden Batteriezellen aufnehmen, und wobei der Träger einen Träger-Verbinder (138) aufweist, der zur Verbindung mit einem elektrischen Verbinder (106, 116) ausgebildet ist; wobei die Sammelschienen mit entsprechenden Kanälen ausgerichtet sind und zur elektrischen Verbindung mit entsprechenden Zellenlaschen ausgebildet sind, wobei die Sammelschienen mit dem Träger gekoppelt sind und die Sammelschienen Stifte (210) aufweisen, die in dem Träger-Verbinder für eine direkte Verbindung mit dem elektrischen Verbinder angeordnet sind.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Sammelschienen (136) Platten (212) aufweisen, wobei die Platten zur direkten elektrischen Verbindung mit entsprechenden Zellenlaschen (126) ausgebildet sind, wobei sich die Stifte (210) von den Platten weg erstrecken, und wobei die Platten außenseitig von dem Träger-Verbinder (138) angeordnet sind und die Stifte innenseitig von dem Träger-Verbinder angeordnet sind.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Sammelschienen (136) Platten (212) aufweisen, wobei die Platten in den Kanälen (162) aufgenommen sind und die Platten mit den Zellenlaschen (126) verschweißt sind.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, wobei der Träger-Verbinder (138) Abschirmwände (168) aufweist, die Kammern (170) bilden, wobei die Kammern offene Oberseiten (172) aufweisen, die zum Aufnehmen des elektrischen Verbinders (106, 116) ausgebildet sind, wobei sich durch die Abschirmwände Schlitze (178) hindurch erstrecken, und wobei sich die Sammelschienen (136) durch entsprechende Schlitze hindurch erstrecken, um die Stifte (210) in entsprechenden Kammern zu positionieren.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, wobei der Träger (134) eine erste Seite (130) und eine zweite Seite (132) aufweist, wobei der Träger-Verbinder (138) zwischen der ersten und der zweiten Seite angeordnet ist, wobei sich die Sammelschienen (136) von beiden Seiten des Träger-Verbinders derart weg erstrecken, dass einige der Sammelschienen zwischen dem Träger-Verbinder und der ersten Seite angeordnet sind und einige der Sammelschienen zwischen dem Träger-Verbinder und der zweiten Seite angeordnet sind.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 5, wobei der Träger-Verbinder (138) in etwa mittig zwischen der ersten und der zweiten Seite (130, 132) angeordnet ist.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, wobei der Träger (134) eine Befestigungsplattform (164) aufweist, wobei mindestens eine Sammelschiene (135) eine auf der Befestigungsplattform sitzende Befestigungsbasis (262) aufweist, wobei die Befestigungsbasis einen sich von dieser weg erstreckenden Polanschluss (268) aufweist, der eine externe Batterieverbindung (108) für das Batterieverbindersystem bildet.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, weiterhin mit einer Thermistoranordnung (140), die einen Thermistorsensor (142) zum Messen einer Temperatur von mindestens einer Batteriezelle (120) aufweist, wobei die Thermistoranordnung einen Thermistorkontakt (144) aufweist, der mit dem Thermistorsensor gekoppelt ist und sich zur elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Verbinder (106) in den Träger-Verbinder (138) hinein erstreckt.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, wobei die Sammelschienen (135, 136) mindestens eine Festlegeeinrichtung (256, 224) zum Festlegen der Sammelschiene in Bezug auf den Träger (134) aufweisen.
Batterieverbindersystem (100) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Kabelbaum-Verbinder (106), der zur Kopplung mit dem Träger-Verbinder (138) ausgebildet ist, wobei der Kabelbaum-Verbinder ein Gehäuse (330) aufweist, in dem eine Mehrzahl von Anschlüssen (300) gehalten ist, wobei die Anschlüsse an entsprechende Drähte (308) angeschlossen sind, die dazu ausgebildet sind, zu einem zentralen Batteriemanagementsystem (112) geführt zu werden; und einen Leiterplatten-Verbinder (116), der zur Kopplung mit dem Träger-Verbinder ausgebildet ist, wobei der Leiterplatten-Verbinder ein Gehäuse (420) aufweist, in dem eine Leiterplatte (428) gehalten ist, wobei an der Leiterplatte eine Mehrzahl von Anschlüssen (400) angebracht ist; wobei selektiv entweder der Kabelbaum-Verbinder oder der Leiterplatten-Verbinder mit dem Träger-Verbinder gekoppelt ist, um ein zentrales bzw. ein dezentrales Batteriemanagementsystem zu bilden.