JP7277123B2 - 電子部品モジュールの少なくとも１つの電子部品セグメントに電気的に接触するための接触ユニット及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品モジュールの少なくとも１つの電子部品セグメントに電気的に接触するための接触ユニットに関する。本発明は更に、かかる接触ユニットを少なくとも２つ有する接触システムに関する。更に、本発明は、少なくとも１つのバッテリセグメントを有するバッテリモジュールに関し、このバッテリセグメントには少なくとも１つのかかる接触ユニットが接触している。本発明は更に、電子部品モジュールの少なくとも１つの電子部品セグメントに接触するための方法に関する。
例えばバッテリセルなどの電気的な構成要素は、多くの場合、組み合わされてユニットを形成する。図１７は、例えばプラグインハイブリッド電気自動車又は純粋な電気自動車に使用される、バッテリモジュール１５００の斜視図を示す。バッテリモジュール１５００は、直列に接続された５つのバッテリセグメント１５０２から成る。バッテリセグメント１５０２の各々は、並列に接続された５つのバッテリセル１５０１から成る。
各バッテリセル１５０１は、第１の電気端子１５０４（例えば正極）と、第２の電気端子１５０６（例えば負極）と、を有し、これらは例えばアルミニウムから成る。図１７に示すように、いずれもバッテリセグメント１５０２の並列に接続された５つの隣接するバッテリセル１５０１のものである、これらの端子は、接続プレートを使用することによって電気的に接続される。バッテリセグメント１５０２のバッテリセル１５０１を並列に接続するために、同じ極、すなわち各場合において正極及び負極が、バッテリセグメント１５０２のバッテリセル１５０１に接続されることが、当業者には明らかである。
更に、隣接するバッテリセグメント１５０２は直列に接続される。特に、第１のバッテリセグメントの正極は、隣接する第２のバッテリセグメントの負極に接続される。同時に、第１のバッテリセグメントの負極と第２のバッテリセグメントの正極との間の電気接続は、セグメント絶縁体１５０８によって電気的に絶縁される。
更に、電子部品モジュール１５００の各電子部品セグメント１５０２に接触できる必要がある。特に電気自動車に関しては、バッテリモジュール１５００の各バッテリセグメント１５０２をモニタ用電子部品組立体によってモニタする必要がある。図１７に示すように、バッテリモジュール１５００は、かかるモニタ用電子部品組立体に接続するための中央端子１５１０を備える（モニタ用電子部品組立体は図１７には示されていない）。端子１５１０は、第１の平坦な可撓性ケーブル１５１２及び第２の平坦な可撓性ケーブル１５１４を介して、各バッテリセグメント１５０２に接触する。平坦な可撓性ケーブル１５１２及び平坦な可撓性ケーブル１５１４は、端子コネクタ１５１６によって接続される。適切に配線されたかかるモニタ用電子部品組立体によって、バッテリモジュール１５００用の各バッテリセグメント１５０２の温度、充電状態、及び／又は健全性状態を、個別にモニタすることが可能である。
本発明の１つの目的は、電子部品モジュールの電子部品ユニットに電気的に接触するための配線を最適化することである。特に、配線を高いコスト効果で製造すること、及び過剰な材料を使用しないことが、本発明の目的である。更に、１つの目的は、かかる配線を使用してセグメントのモニタリングを向上させることにある。
これらの目的のうちの少なくとも１つは、独立請求項の主題によって達成される。有利な発展形態は、従属請求項の構成要素である。
一実施形態によれば、電子部品モジュールの少なくとも１つの電子部品セグメントに電気的に接触するための接触ユニットが提供される。
接触ユニットは、電子部品モジュールに接続するための第１の端子及び第２の端子を有するモジュールコネクタを備える。第１の端子は、接触ユニットの主要軸線の方向において接続導体を介して第２の端子に接続される。
更に、接触ユニットは、電子部品セグメントの第１の電気端子に接触するための第１のコンタクト要素を有する少なくとも１つのセグメントコネクタを備える。第１のコンタクト要素は、第１の折り曲げ領域を備える第１のコンタクト導体を介して、接続導体に接続される。
更に、接触ユニットはコンタクト面を有する可撓性基板を備える。コンタクト面はモジュールコネクタとセグメントコネクタとを備え、第１の折り曲げ領域内で折り畳まれる可撓性基板の第１の折り目と、接触ユニットの主要軸線との間の角度は斜角である。
接触ユニットは、電子部品モジュールに接続するための第１の端子及び第２の端子を有するモジュールコネクタを備える。第１の端子は、接触ユニットの主要軸線の方向において接続導体を介して第２の端子に接続される。
更に、接触ユニットは、電子部品セグメントの第１の電気端子に接触するための第１のコンタクト要素を有する少なくとも１つのセグメントコネクタを備える。第１のコンタクト要素は、第１の折り曲げ領域を備える第１のコンタクト導体を介して、接続導体に接続される。
更に、接触ユニットはコンタクト面を有する可撓性基板を備える。コンタクト面はモジュールコネクタとセグメントコネクタとを備え、第１の折り曲げ領域内で折り畳まれる可撓性基板の第１の折り目と、接触ユニットの主要軸線との間の角度は斜角である。
可撓性基板を折り畳むことによって接触可能表面積が増えるので、かかる接触ユニットにより、材料を節約して製造することが可能になる。特に、かかる接触ユニットは、小さい幅ｂを有する幅の狭いストリップとして製造することができる。可撓性基板はストリップの基材として選択される。電子部品セグメントに接触するための要素、及び電子部品モジュールに接続するための要素が、可撓性基板に適用される。この処理において、幅の狭いストリップは接続導体の方向に延在する。更に、可撓性基板は、接触ユニットが接触する表面が大きくなるような方法で折り畳まれる。特に、接触ユニットの幅ｂ’は、幅の狭いストリップの幅ｂよりも大きい。言い換えれば、可撓性基板を折り畳むことによって生まれる折り目は、主要軸線に対して斜角を形成する。特に好ましい実施形態によれば、斜角は４５°である。あらゆる斜角、すなわちあらゆる鋭角又は鈍角、あるいは別の言い方をすれば９０°の整数倍ではないあらゆる角度が、接触可能な表面積の増大につながることが、当業者には明らかである。
更に、モジュールコネクタは、第１の端子及び第２の端子を各々有する複数の接続導体を備えることができることが、当業者には明らかである。更に、モジュールコネクタは、電子部品モジュールに直接的に、又は例えば中間要素を介して間接的に、接続することができる。有利には、モジュールコネクタはデータ通信用に設計される。
更に、かかる接触ユニットによりコスト効果の高い製造が可能になるが、その理由は、可撓性基板のコンタクト面だけが電気コンタクトを有する一方で、可撓性基板の反対側の表面は絶縁体として形成できるからである。可撓性基板を折り畳むことによって、接触ユニットの表の表面及び裏の表面の両方が、電気コンタクトを有することができる。接触ユニットは、折り目の数が奇数である場合にのみ、表の表面及び裏の表面上にコンタクトを有し得ることが、当業者には明らかである。
折り畳むことによって、接触ユニット用の可撓性基板をこの場合、例えば層の処理として製造することができる。特に、可撓性基板は絶縁層を有することができ、絶縁層の上に接触層が適用される。更に、接触層に絶縁マスクを適用することができ、この絶縁マスクは、特にコンタクトの領域内に凹部を有する。層の積み重ねによるこのような製造方法は、特にコスト効果が高く、かつ精度が高い。
有利な実施形態によれば、接触ユニットは、少なくとも１つのモニタリングユニットを更に備える。少なくとも１つのセグメントコネクタの第１のコンタクト導体は、モニタリングユニットを介して接続導体に接続される。これにより、セグメントコネクタ及びモジュールコネクタが様々なタスクを、例えばデータ通信又はデータの測定を、引き受けることが可能になる。特に、モニタリングユニットは、制御ユニットとして形成することもできる。
少なくとも１つのモニタリングユニットが通信ユニット及び／又は評価ユニットを備えていれば、特に有利である。この場合、セグメントコネクタを、例えばデータを記録するために使用することができる。
加えて、又は別法として、モジュールコネクを、電子部品モジュールの管理ユニットと通信するように構成することができる。この場合、モジュールコネクタを、例えばデイジーチェーン（daisy chain）として形成することができる。
更なる有利な実施形態によれば、セグメントコネクタは、電子部品セグメントの、特にバッテリの極に電気的に接触するように構成されている。この場合、極は負及び正の両方であり得る。
更なる有利な実施形態によれば、セグメントコネクタは、電子部品セグメントの第２の電気端子に接触するための第２のコンタクト要素を備え、第２のコンタクト要素は、第２の折り曲げ領域を備える第２のコンタクト導体を介して接続導体に接続される。特に、第２のコンタクト要素が、電子部品セグメントの第２の極に電気的に接触するように構成されていれば、有利である。第１の実施形態によれば、第１の折り目は第２の折り曲げ領域を含む。第２の実施形態及び第３の実施形態によれば、第１の折り目は第２の折り曲げ領域を含まない。第２のコンタクト要素によって、電子部品セグメントの追加の特性、例えば電圧などを測定することができるか、又は、電子部品セグメントの特性、例えば温度などを、より正確に測定することができる。更に、電子部品セグメントの特性を測定するために、第２のコンタクト要素を介して、電子部品セグメントに電気を導通させることができる。
有利な様式では、第１のコンタクト要素及び第２のコンタクト要素の各々は、１対のコンタクト端子を備える。この結果、例えばインピーダンス分光によって電子部品セグメントを検査するときの正確度を高めることができる。
更なる有利な実施形態によれば、第２の折り曲げ領域内で折り畳まれる、可撓性基板の第２の折り目は、主要軸線の方向に沿って延びている。特に、第１のコンタクト導体が第３の折り曲げ領域を備え、第３の折り曲げ領域内で折り畳まれる可撓性基板の第３の折り目と主要軸線との間の第３の角度が９０°であれば、有利である。特に、第２の折り曲げ領域及び第３の折り曲げ領域が、第１の折り曲げ領域と接続導体へのコンタクト導体の接続部との間に配置されれば有利である。この結果、接触ユニットを特に材料を節約して製作することが可能になる。
更なる有利な実施形態によれば、コンタクト面はアームコネクタを備える。アームコネクタは、電子部品モジュールに接続するためのリンケージアーム端子を備える。リンケージアーム端子は、リンケージアーム導体を介してモジュールコネクタの端子のうちの１つに接続され、リンケージアーム導体は第４の折り曲げ領域を備え、第４の折り曲げ領域内で折り畳まれる可撓性基板の第４の折り目と主要軸線との間の第４の角度は斜角である。この結果、例えば、モニタリングユニットを、直列に接続されたバッテリセグメントの同一の極に配置することが可能である。特に、バッテリセルの負極における熱結合は理想的である。したがって、バッテリセグメントの負極に、追加の温度センサを有するモニタリングユニットを配置することが特に有利である。
更なる態様によれば、問題は、上述した実施形態のうちのいずれか１つによる接触ユニットを少なくとも２つ有する接触システムによって解決され、このとき、いずれの場合も、隣接する接触ユニットの第１の端子と第２の端子が互いに接続される。
有利な実施形態によれば、前述した実施形態のうちのいずれか１つによる接触ユニットが少なくとも１つ、バッテリモジュールの少なくとも１つのバッテリセグメントに接触する。
有利な様式では、接触ユニットのコンタクト要素は、バッテリセグメントに溶接される。結果として、接触ユニットとバッテリセグメントとの間で特に安定した接続が達成される。
更なる有利な実施形態によれば、各バッテリセグメントは、少なくとも１つのバッテリセルを備える。このようにして、バッテリモジュールにおいて並列及び直列の両方の接続を得ることができる。
更なる態様によれば、問題は、電子部品モジュールの少なくとも１つの電子部品セグメントに接触するための方法によって解決される。方法は、電子部品モジュールに接続するための第１の端子及び第２の端子を有するモジュールコネクタを提供することを含み、第１の端子は、接触ユニットの主要軸線の方向において接続導体を介して第２の端子に接続される。更に、方法は、（１）電子部品セグメントの第１の電気端子に接触するための第１のコンタクト要素（第１のコンタクト要素は、第１の折り曲げ領域を備える第１のコンタクト導体を介して接続導体に接続される）を有する少なくとも１つのセグメントコネクタを提供することと、（２）コンタクト面（コンタクト面は、モジュールコネクタ及び少なくとも１つのセグメントコネクタを備える）を有する可撓性基板を提供すること、を含む。方法は第１の折り曲げ領域内で可撓性基板を折り畳むことを更に含み、第１の折り目と主要軸線との間の角度は斜角である。
本発明をよりよく理解するために、以下の図に描写する例示的な実施形態を使用して、本発明をより詳細に説明する。この場合、同一の構成要素は、同じ参照符号及び同じ構成要素名を用いて示される。更に、図示し記載する異なる実施形態からのいくつかの特徴又は特徴の組み合わせもまた、独立した、新規性を備える、又は本発明自体に従う解決策を構成し得る。
ここで本発明について、図を使用し、まず図１から図４を用いて説明する。図１から図４は、第１の実施形態による、電子部品モジュールの電子部品セグメントに電気的に接触するための接触ユニット１００を示す。例えば、図１７に示すように、かかる接触ユニット１００を使用して、バッテリモジュール１５００のバッテリセグメント１５０２に接触することができる。
図１は、モジュールコネクタとセグメントコネクタとを有する可撓性基板のコンタクト面３０２を示す。特に、図１は、平坦な、すなわち折り畳まれていない、可撓性基板を示す。モジュールコネクタは第１の端子１０２と第２の端子１０４とを備え、これらは接続導体１０６に接続される。この場合、接続導体１０６は、モジュールコネクタの主要軸線１１０の方向に延在する。図１では、主要軸線１１０の方向は、一点鎖線１１０で描かれている。
セグメントコネクタは、第１のコンタクト導体２０６を介して接続導体１０６に接続される、第１のコンタクト要素２０２を備える。第１のコンタクト導体２０６は、図１では一点鎖線２１１で描かれている第１の折り曲げ軸線２１１の領域内に、第１の折り曲げ領域２１０を備える。
特に、セグメントコネクタの第１のコンタクト導体２０６は、折り畳まれていない可撓性基板においては、図１に示すように、少なくとも第１の折り曲げ領域２１０と第１のコンタクト要素２０２との間の領域内では、主要軸線１１０に沿って延在する。更に、この領域内で、可撓性基板は、コンタクト導体２０６と接続導体１０６との間に間隙３１８を有する。
図２は、第１の実施形態に従う折り畳みパターンを有する接触ユニット１００の第１の表面を示す。この第１の視点では、コンタクト導体２０６の折り畳むことによって隠される領域が、点線で示されている。
セグメントコネクタは第１の折り目３１０を有する。第１の折り目３１０は、図２では一点鎖線２１１で描かれている第１の折り曲げ軸線２１１に沿って延在する。第１の折り曲げ軸線２１１は、図２では一点鎖線１１０で描かれている主要軸線に対して、斜角αを形成する。この場合には、斜角（oblique angle）は１３５°である。
図３は、接触ユニット１００の第２の表面を示す。第２の表面は、図２の接触ユニットの１００の第１の表面の反対側にある。この第２の視点では、コンタクト導体２０６の領域及び接続導体１０６の折り畳むことによって隠される領域が、点線で示されている。特に、第２の表面は、電子部品セグメントの第１の電気端子に接触するための第１のコンタクト要素２０２を有するコンタクト面３０２を備える。接続導体１０６の領域内、及び部分的にコンタクト導体２０６の領域内で、第２の表面は絶縁層３０４を備える。言い換えれば、接触ユニット１００は、絶縁層３０４によって電子部品モジュールから電気的に絶縁される様式で接続導体１０６が配置されるようにして、電子部品モジュールに接続することができる。同時に、第１のコンタクト要素２０２は、電子部品モジュールの電子部品セグメントに電気的に接触することができる。
図４は、図１における切断線ＩＶ－ＩＶに沿った断面を示す。可撓性基板３００は、絶縁層３０４を備える。更に、可撓性基板は、モジュールコネクタとセグメントコネクタとを備えるコンタクト面３０２を備える。モジュールコネクタは接続導体１０６を備え、セグメントコネクタは第１のコンタクト要素２０２を備える。例として、コンタクト面３０２は、少なくとも第１のコンタクト要素２０２の領域内に凹部を有するマスクによって、作り出すことができる。
可撓性基板３００は、例えば、可撓性プリント回路基板（ＦＰＣＢ）であり得る。
図１から図４に示されていないとしても、第１の実施形態の接触ユニット１００は、更なるセグメントコネクタを有し得る。加えて又は別法として、モジュールコネクタは、図５及び図６を参照して並びに第２の実施形態及び第３の実施形態を参照して以下のテキストに記載するように、複数の接続導体を備えることができる。加えて又は別法として、セグメントコネクタは、例えば図６におけるセグメントコネクタ２００などの、いくつかのコンタクト要素を備えることができる。特に、各コンタクト要素は、いずれも１対のコンタクト端子を備えることができる。
図５は、図１７のように、バッテリセグメント５０２を有するバッテリモジュール５００を示しており、各バッテリセグメント５０２は、いくつかのバッテリセル５０１から成る。この倍、バッテリモジュール５００の構造は、図１７を参照して説明されるバッテリモジュール１５００と、ほとんどの部分に関して同じである。特に、参照符号の最後の３つの数字は、同一の構造要素に対応している。
図１７とは対照的に、図５では、５つのバッテリセグメント５０２の各々が、モニタリングユニット４００を備えている。モニタリングユニット４００の各々は、評価ユニットと通信ユニットとを備える。各モニタリングユニット４００は、セグメントコネクタ２００を介してバッテリセグメント５０２に接触する。モニタリングユニット４００の評価ユニットは、セグメントコネクタ２００を介して測定される測定値を評価する。このようにして、１組のパラメータ、例えばそれぞれのバッテリセグメント５０２の温度、充電状態、及び健全性状態を、各バッテリセグメント５０２に関して判定することができる。
更に、モジュールコネクタ１０１を有する各モニタリングユニット４００は、バッテリモジュール５００の少なくとも１つの端子５０８を介して、バッテリモジュールの管理ユニット（図には示されていない）に接続される。モニタリングユニット４００の通信ユニットにより、モニタリングユニット４００はモジュールコネクタ１０１を介して管理ユニットと通信する。このようにして、例えば、評価ユニットが評価したパラメータを転送することができる。
いずれの場合もバッテリセグメント５０２ごとに１つのモニタリングユニット４００を介する、バッテリセグメント５０２の分散化した制御により、モジュールコネクタ１０１が必要とするケーブルがより少なくなる。データの転送のために、モジュールコネクタ１０１が、測定値を判定するために使用されるセグメントコネクタ２００とは異なる要件を満たさねばならないことは、当業者には明らかである。例として、モニタリングユニット４００は、モジュールコネクタ１０１を介してデイジーチェーンで接続することができる。
図６にセグメントコネクタ２００を詳細に示す。セグメントコネクタ２００は、第１のコンタクト要素２０２と第２のコンタクト要素２０４とを備える。第１のコンタクト要素２０２は、１対のコンタクト端子２０２ａ及び２０２ｂを備え、コンタクト端子２０２ａ及び２０２ｂの各々は、別個のコンタクト導体２０６ａ及び２０６ｂを介してモニタリングユニット４００に接続されている。第２のコンタクト要素２０４は、１対のコンタクト端子２０４ａ及び２０４ｂを備え、コンタクト端子２０４ａ及び２０４ｂの各々は、別個のコンタクト導体２０８ａ及び２０８ｂを介してモニタリングユニット４００に接続されている。
第１のコンタクト要素２０２は、バッテリセグメント５０２の第１の電気端子５０４に接続される。第２のコンタクト要素２０４は、バッテリセグメント５０２の第２の電気端子５０６に接続される。第１の電気端子５０４は、例えばバッテリセグメントの５０２の正極であり、第２の電気端子５０６は、例えばバッテリセグメント５０２の負極である。
図６に示すように、バッテリセグメントの各極には１対の電気端子が接触する。バッテリセグメント５０２の４つの点が接触する結果、パラメータを特に正確に測定することができる。例として、バッテリセグメントを検査するために、インピーダンス分光を行うことができる。更に、制御システム４００がインピーダンス分光の値とは無関係にバッテリセグメント５０２の温度を測定すれば、有利である。特に、負極において温度結合（temperature coupling）が特に良好であるので、バッテリセグメント５０２の負極における温度測定が有利である。
評価ユニットにより、各モニタリングユニット４００は、それぞれのバッテリセグメント５０２のパラメータを評価することができ、それらをモジュールコネクタ１０１を介してバッテリモジュール５００の管理ユニットに通信することができる。
図７から図１１は、第２の実施形態による、電子部品モジュールの電子部品セグメントに電気的に接触するための接触ユニット１００を示す。図１２は、バッテリモジュール５００のバッテリセグメント５０２に電気的に接触するための、第２の実施形態の接触ユニット１００を示す。図１２に示すバッテリモジュール５００は、図５におけるバッテリモジュール５００と同じである。
第２の実施形態の接触ユニット１００は、第１の実施形態の接触ユニットと実質的に同じである。同一の構成要素には同一の参照符号が付してある。この接触ユニットは、例として、図５のバッテリモジュール５００のバッテリセグメント５０２に接触するのに特に好適な、第１の実施形態の接触ユニット１００を示す。
第１の実施形態の接触ユニット１００とは対照的に、第２の実施形態の可撓性基板は、複数回折り畳まれる。
図７は、モジュールコネクタと２つのセグメントコネクタとを有する接触ユニット１００を示す。接触ユニット１００は、図５及び図６を参照して説明した接触と同様に、電子部品セグメントに接触するための同じ要素と、電子部品モジュールに接続するための同じ要素と、を備える。特に、接触ユニットは、２つの接続導体１０６を有するモジュールコネクタを備える。更に、接触ユニット１００は、２つのセグメントコネクタを備える。各セグメントコネクタは、第１のコンタクト要素２０２と第２のコンタクト要素２０４とを備え、コンタクト要素の各々は、１対のコンタクト端子を備える。各セグメントコネクタは、モニタリングユニット４００に接続される。各モニタリングユニット４００は、モジュールコネクタの接続導体１０６に接続される。モジュールコネクタ、セグメントコネクタ、及びモニタリングユニットについての更なる詳細については、図５及び図６の説明が参照される。
図８は、セグメントコネクタを有する領域接触ユニット１００を示す。図９から図１１は、接触ユニット１００の折り畳みの個々のステップを示す。
図８は、モジュールコネクタとセグメントコネクタとを有する可撓性基板のコンタクト面３０２を示す。特に、図８は、平坦な、すなわち折り畳まれていない、可撓性基板を示す。接続導体１０６は、図８では一点鎖線１１０で描かれている主要軸線１１０の方向に延在する。セグメントコネクタは、１対の第１のコンタクト導体２０６と１対の第２のコンタクト導体２０８とを備え、これらはモニタリングユニット４００を介して接続導体１０６に接続される。第１のコンタクト導体２０６及び第２のコンタクト導体２０８の各々は、図８では一点鎖線２１３で描かれている第２の折り曲げ軸線２１３の領域内に、第２の折り曲げ領域２１２を備える。
図９は、可撓性基板が１回折り畳まれる第２の実施形態の接触ユニット１００を示す。第２の実施形態に従う第１の折り曲げにより、セグメントコネクタは、第２の折り曲げ軸線２１３に沿って延びる第２の折り目３１２を含む。特に、第２の折り目３１２は、主要軸線１１０の方向に沿って延びている。更に、接触ユニット１００は、図９では一点鎖線２１５で描かれている、第３の折り曲げ軸線２１５を含む。第３の折り曲げ軸線の領域内で、第１のコンタクト導体２０６及び第２のコンタクト導体２０８の各々は、第３の折り曲げ領域２１４を備える。図９では、第３の折り曲げ領域は、可撓性基板の絶縁層３０４によって隠されている。
図１０は、可撓性基板が２回折り畳まれる第２の実施形態の接触ユニット１００を示す。第２の実施形態の第２の折り曲げにより、セグメントコネクタは、第２の折り曲げ軸線２１５に沿って延びる第２の折り目３１４を含む。特に、第３の折り目３１４は、主要軸線１１０の方向に対して垂直に延びている。更に、接触ユニット１００は、図１０では一点鎖線２１１で描かれている、第１の折り曲げ軸線２１１を含む。第１の折り曲げ軸線２１１の領域内で、第１のコンタクト導体２０６及び第２のコンタクト導体２０８の各々は、第１の折り曲げ領域２１０を備える。
図１１は、可撓性基板が３回折り畳まれる第２の実施形態による接触ユニット１００を示す。第２の実施形態の第３の折り曲げにより、セグメントコネクタは、第１の折り曲げ軸線２１１に沿って延びる第１の折り目３１０を含む。特に、第１の折り曲げ軸線２１１は、主要軸線１１０に対して４５°の斜角αを形成する。第２の折り目３１２を含む第２の折り曲げ軸線２１３は、第１の主要軸線１１０の方向に延びている。第３の折り目３１４を含む第３の折り曲げ軸線２１５は、主要軸線と９０°の直角γを成す。
図１２は、接触ユニット１００がバッテリモジュール５００のバッテリセグメント５０２に接触する、第２の実施形態の接触ユニット１００を示す。各セグメントコネクタ２００は、バッテリセグメント５０２の第１の電気端子５０４及び第２の電気端子５０６に接触する。各セグメントコネクタ２００は、モニタリングユニット４００を介してモジュールコネクタ１０１に接続される。
図１３から図１６は、第３の実施形態による、電子部品モジュールの電子部品セグメントに電気的に接触するための接触ユニット１００を示す。図１６は、バッテリモジュール５００のバッテリセグメント５０２に電気的に接触するための、第３の実施形態の接触ユニット１００を示す。図１６に示すバッテリモジュール５００は、図５及び図１２のバッテリモジュール５００に対応している。
第３の実施形態の接触ユニット１００は、第１の実施形態及び第２の実施形態の接触ユニットと実質的に同じである。同一の構成要素には同一の参照符号が付してある。
例えば図１２に示すような、第１の実施形態及び第２の実施形態の接触ユニット１００とは対照的に、第３の実施形態の接触ユニット１００によって、例えば図１６に示すように、負極に、すなわちしたがって電子部品セグメント５０２の第１の電気端子５０４のところ又は第２の電気端子５０６のところのいずれかに、モジュールコネクタ１０１を配置することが可能になる。これにより、各接触ユニット１００の、例えば追加の温度センサを含む、モニタリングユニット４００を、電子部品セグメント５０２の負極に配置することができる。このことは、特に、バッテリセグメント５０２の負極における熱結合が特に良好であるので、有利である。
図１３は、第３の実施形態の接触ユニット１００のコンタクト面３０２を示す。特に、図１３は、平坦な、すなわちしたがって折り畳まれていない、可撓性基板を示す。接触ユニット１００は、モジュールコネクタ１０１と、セグメントコネクタ２００と、追加としてアームコネクタ６００と、を備える。モジュールコネクタ１０１及びセグメントコネクタ２００は、第２の実施形態のモジュールコネクタ及びセグメントコネクタと実質的に同じである。特に、モジュールコネクタ１０１の第１の端子１０２の各々は、いずれの場合も、第４の折り曲げ軸線６１７、一点鎖線６１７の領域内で、アームコネクタ６００のリンケージアーム導体６０６に接続される。
図１４は、図８から図１１を参照して記載したようにセグメントコネクタ２００が第２の実施形態に従って折り畳まれる、第３の実施形態の２つの接触ユニット１００を示す。特に、図１４は、平坦な、すなわち折り畳まれていない、アームコネクタの可撓性基板及びモジュールコネクタの可撓性基板を示す。アームコネクタは４つのリンケージアーム端子６０２を備え、これらは、それぞれリンケージアーム導体６０６によって、それぞれ接続導体１０６を介して、モニタリングユニット４００に接続される。アームコネクタの各接続導体６０６は、図１４では一点鎖線１１０で描かれているモジュールコネクタの主要軸線１１０の方向に延在する。各接続導体１０６は、第４の折り曲げ領域６１６内の、図１４では一点鎖線６１７で描かれている第４の折り曲げ軸線６１７の領域内で、リンケージアーム導体６０６に接続される。この場合の接続は４つの接続端子６０２に限定されないことが、当業者には明らかである。
図１５は、可撓性基板が４回折り畳まれる、第３の実施形態の２つの接触ユニット１００を示す。可撓性基板は、図１１に示すように３回折り畳まれる。追加して、可撓性基板に４回目の折り畳みが行われる。第３の実施形態の第４の折り曲げにより、アームコネクタは、第４の折り曲げ軸線６１７に沿って延びる第４の折り目３１６を含む。特に、第４の折り曲げ軸線６１７は、主要軸線１１０に対して４５°の斜角δを形成する。
更に、図１４及び図１５は、第１の接触ユニット１００ａと第２の接触ユニット１００ｂとを備える接触システムを示す。特に、接触ユニット１００ａ及び接触ユニット１００ｂは、第３の実施形態の接触ユニット１００である。接触システムはまた、第１の設計及び第２の設計の接触ユニット１００も備えることができることが、当業者には明らかである。
図１６は、第３の実施形態の２つの接触ユニット１００ａ及び１００ｂを有し、バッテリモジュール５００のバッテリセグメント５０２に接触する、接触システムを示す。バッテリセグメント５０２が直列に接続される結果、隣接するバッテリセグメントの極性は逆になる。例えば、第１のバッテリセグメント５０２ａの第１の端子５０４は、第１の負極５０４ａであり、第１のバッテリセグメント５０２ａの第２の端子は、第１の正極５０６ａである。これに応じて、第２のバッテリセグメント５０２ｂの第１の端子５０４は、正極５０４ｂであり、第２のバッテリセグメント５０２ｂの第２の端子５０６は、負極５０６ｂである。
各モジュールコネクタ１０１ａ及び１０１ｂは、いずれの場合も、バッテリセグメント５０２ａ及び５０２ｂの負極５０４ａ及び５０６ｂに接触する。特に、モニタリングユニット４００ａ及び４００ｂは、負極５０４ａ及び５０６ｂに接触する。更に、各セグメントコネクタ２００ａ及び２００ｂは、各バッテリセグメント５０２の第１の電気端子５０４及び第２の電気端子５０６に接触する。各セグメントコネクタ２００ａ及び２００ｂは、モニタリングユニット４００ａ及び４００ｂを介して、モジュールコネクタ１０１ａ及び１０１ｂに接続される。第１の接触ユニット１００ａのモジュールコネクタ１０１ａは、第１のアームコネクタ６００を介して、第２の接触ユニット１００ｂのモジュールコネクタ１０１ｂに接続される。第２の接触ユニット１００ｂのモジュールコネクタ１０１ｂは、管理ユニット用の端子５０８に接続される。
本発明の接触ユニットは、単純かつ材料を節約する様式で製造することができる。本発明は、電子部品モジュールの電子部品セグメントの電気接触において有利である。可撓性基板を折り畳むことによって、接触可能な表面積を大きくすることができる。このようにして、接触ユニットは、所定の長さｌ及び小さい幅ｂを有する、幅の狭いストリップとして製造することができる。折り畳むことにより、接触可能な表面積は小さい幅ｂによって制限されない。
電子部品モジュールの電子部品セグメントに接触するためのデバイスは、例えば、特に電気駆動自動車における、個々のバッテリセグメントをモニタするためのバッテリモジュールのバッテリセグメントのために使用することができ、同時に配線の費用が低減される。このため、本発明は、バッテリモジュールのバッテリセグメントに接触するための接触ユニットにも関連する。
１００、１００ａ、１００ｂ 接触ユニット
１０１、１０１ａ、１０１ｂ モジュールコネクタ
１０２ モジュールコネクタの第１の端子
１０４ モジュールコネクタの第２の端子
１０６ 接続導体
１１０ 主要軸線の方向
２００ セグメントコネクタ
２０２ 第１のコンタクト要素
２０２ａ、２０２ｂ コンタクト端子の第１の対
２０４ 第２のコンタクト要素
２０４ａ、２０４ｂ コンタクト端子の第２の対
２０６、２０６ａ、２０６ｂ 第１のコンタクト導体
２０８、２０８ａ、２０８ｂ 第２のコンタクト導体
２１０ 第１の折り曲げ領域
２１１ 第１の折り曲げ軸線
２１２ 第２の折り曲げ領域
２１３ 第２の折り曲げ軸線
２１４ 第３の折り曲げ領域
２１５ 第３の折り曲げ軸線
３００ 可撓性基板
３０２ コンタクト面
３０４ 絶縁層
３１０ 第１の折り目
３１２ 第２の折り目
３１４ 第３の折り目
３１６ 第４の折り目
３１８ 間隙
４００ モニタリングユニット
５００、１５００ バッテリモジュール
５０１、１５０１ バッテリセル
５０２、１５０２ バッテリセグメント
５０４、１５０４ 第１の電気端子
５０６、１５０６ 第２の電気端子
５０８、１５０８ 管理ユニット用の端子
５１０ モニタ用電子部品組立体用の端子
１５１２ 第１の平坦な可撓性ケーブル
１５１４ 第１の平坦な可撓性ケーブル
５１６、１５１６ 端子コネクタ
６００ アームコネクタ
６０２ リンケージアーム端子
６０６ リンケージアーム導体
６１６ 第４の折り曲げ領域
６１７ 第４の折り曲げ軸線
１０１、１０１ａ、１０１ｂ モジュールコネクタ
１０２ モジュールコネクタの第１の端子
１０４ モジュールコネクタの第２の端子
１０６ 接続導体
１１０ 主要軸線の方向
２００ セグメントコネクタ
２０２ 第１のコンタクト要素
２０２ａ、２０２ｂ コンタクト端子の第１の対
２０４ 第２のコンタクト要素
２０４ａ、２０４ｂ コンタクト端子の第２の対
２０６、２０６ａ、２０６ｂ 第１のコンタクト導体
２０８、２０８ａ、２０８ｂ 第２のコンタクト導体
２１０ 第１の折り曲げ領域
２１１ 第１の折り曲げ軸線
２１２ 第２の折り曲げ領域
２１３ 第２の折り曲げ軸線
２１４ 第３の折り曲げ領域
２１５ 第３の折り曲げ軸線
３００ 可撓性基板
３０２ コンタクト面
３０４ 絶縁層
３１０ 第１の折り目
３１２ 第２の折り目
３１４ 第３の折り目
３１６ 第４の折り目
３１８ 間隙
４００ モニタリングユニット
５００、１５００ バッテリモジュール
５０１、１５０１ バッテリセル
５０２、１５０２ バッテリセグメント
５０４、１５０４ 第１の電気端子
５０６、１５０６ 第２の電気端子
５０８、１５０８ 管理ユニット用の端子
５１０ モニタ用電子部品組立体用の端子
１５１２ 第１の平坦な可撓性ケーブル
１５１４ 第１の平坦な可撓性ケーブル
５１６、１５１６ 端子コネクタ
６００ アームコネクタ
６０２ リンケージアーム端子
６０６ リンケージアーム導体
６１６ 第４の折り曲げ領域
６１７ 第４の折り曲げ軸線
Claims (15)
- 電子部品モジュール（５００）の少なくとも１つの電子部品セグメント（５０２）に電気的に接触するための接触ユニット（１００）であって、
前記接触ユニット（１００）は、
－ モジュールコネクタと、
－ 少なくとも１つのセグメントコネクタと、
－ 可撓性基板（３００）と、
－ 少なくとも１つのモニタリングユニット（４００）と、
を備えており、
前記モジュールコネクタは、前記電子部品モジュール（５００）に接続するための第１の端子（１０２）及び第２の端子（１０４）を有し、
前記第１の端子（１０２）は、前記接触ユニット（１００）の主要軸線（１１０）の方向において、接続導体（１０６）を介して前記第２の端子（１０４）に接続されるように構成されており、
前記少なくとも１つのセグメントコネクタは、前記電子部品セグメント（５０２）の第１の電気端子に接触するための第１のコンタクト要素（２０２）を有し、
前記第１のコンタクト要素（２０２）は、第１の折り曲げ領域（２１０）を備える第１のコンタクト導体（２０６）を介して前記接続導体（１０６）に接続されるように構成されており、
前記少なくとも１つのセグメントコネクタの前記第１のコンタクト導体（２０６）は、前記モニタリングユニット（４００）を介して前記接続導体（１０６）に接続されており、
前記可撓性基板（３００）は、コンタクト面（３０２）を有し、前記コンタクト面（３０２）は前記モジュールコネクタ及び前記セグメントコネクタを備えており、
前記第１の折り曲げ領域（２１０）内で折り畳まれる前記可撓性基板（３００）の第１の折り目（３１０）と前記接触ユニット（１００）の前記主要軸線（１１０）との間の角度（α）は斜角である、
接触ユニット（１００）。
- 前記少なくとも１つのモニタリングユニット（４００）の数は１つである、
請求項１に記載の接触ユニット。
- 前記少なくとも１つのモニタリングユニットは、通信ユニット及び／又は評価ユニットを備えることを特徴とする、
請求項１または２に記載の接触ユニット。
- 前記セグメントコネクタは、前記電子部品セグメントの極（５０６）に電気的に接触するように構成されていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の接触ユニット。
- 前記セグメントコネクタは、バッテリの極（５０６）に電気的に接触するように構成されていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の接触ユニット。
- 前記セグメントコネクタは、前記電子部品セグメントの第２の電気端子に接触するための第２のコンタクト要素（２０４）を備え、
前記第２のコンタクト要素（２０４）は、第２の折り曲げ領域（２１２）を備える第２のコンタクト導体（２０８）を介して前記接続導体（１０６）に接続されることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか一項に記載の接触ユニット。
- 前記第１のコンタクト要素及び前記第２のコンタクト要素の各々は、１対のコンタクト端子を備えることを特徴とする、
請求項６に記載の接触ユニット。
- 前記第２の折り曲げ領域内で折り畳まれる、前記可撓性基板の第２の折り目（３１２）は、前記主要軸線（１１０）の方向に沿って延びていることを特徴とする、
請求項６又は７に記載の接触ユニット。
- 前記第１のコンタクト導体は第３の折り曲げ領域（３１４）を備え、
前記第３の折り曲げ領域内で折り畳まれる前記可撓性基板の第３の折り目（３１４）と前記主要軸線（１１０）との間の第３の角度（γ）は９０°であることを特徴とする、
請求項８に記載の接触ユニット。
- 前記コンタクト面はアームコネクタを備え、
前記アームコネクタは、前記電子部品モジュールに接続するためのリンケージアーム端子（６０２）を備え、
前記リンケージアーム端子（６０２）は、第４の折り曲げ領域（６１６）を備えるリンケージアーム導体（６０６）を介して、前記モジュールコネクタの前記端子のうちの１つに接続され、
前記第４の折り曲げ領域（６１６）内で折り畳まれる前記可撓性基板の第４の折り目（３１６）と前記主要軸線（１１０）との間の第４の角度（δ）は斜角であることを特徴とする、
請求項１から９のいずれか一項に記載の接触ユニット。
- 請求項１から１０のいずれか一項に記載の接触ユニット（１００、１００ａ、１００ｂ）を少なくとも２つ備え、
いずれの場合も、隣接する接触ユニットの前記第１の端子と前記第２の端子が互いに接続される、
接触システム。
- 少なくとも１つのバッテリセグメント（５０２）を有するバッテリモジュール（５００）であって、
前記バッテリセグメント（５０２）には、請求項１から１０のいずれか一項に記載の接触ユニット（１００）が少なくとも１つ接触することを特徴とする、バッテリモジュール（５００）。
- 前記コンタクト要素は、前記バッテリセグメント（５０２）に溶接されることを特徴とする、
請求項１２に記載のバッテリモジュール。
- 前記バッテリセグメント（５０２）は、少なくとも１つのバッテリセルを備えることを特徴とする、
請求項１２又は１３に記載のバッテリモジュール。
- 電子部品モジュール（５００）の少なくとも１つの電子部品セグメント（５０２）に接触するための方法であって、
前記電子部品モジュールに接続するための第１の端子（１０２）及び第２の端子（１０４）を有するモジュールコネクタを提供し、前記第１の端子は、接触ユニット（１００）の主要軸線（１１０）の方向において接続導体（１０６）を介して前記第２の端子に接続され、
前記電子部品セグメントの第１の電気端子に接触するための第１のコンタクト要素（２０２）と、前記電子部品セグメントの第２の電気端子に接触するための第２のコンタクト要素（２０４）とを有する少なくとも１つのセグメントコネクタを提供し、前記第１のコンタクト要素（２０２）は、第１の折り曲げ領域（２１０）を備える第１のコンタクト導体（２０６）を介して前記接続導体（１０６）に接続され、前記第２のコンタクト要素（２０４）は、第２の折り曲げ領域（２１２）を備える第２のコンタクト導体（２０８）を介して前記接続導体（１０６）に接続され、
コンタクト面（３０２）を有する可撓性基板（３００）を提供し、前記コンタクト面（３０２）は前記モジュールコネクタ及び前記少なくとも１つのセグメントコネクタを備え、
前記第１の折り曲げ領域（２１０）内で前記可撓性基板（３００）を折り畳み、第１の折り目（３１０）と前記主要軸線（１１０）との間の角度（α）は斜角である、方法。
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