專利名稱：電連接裝置和電連接元件以及蓄電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分的電連接裝置。本發(fā)明此外涉及一種按照權(quán)利要求10的用于這種電連接裝置的電連接元件和一種按照權(quán)利要求11的蓄電池裝置。
現(xiàn)有技術(shù)具有多個蓄電池單元的蓄電池裝置通常具有用于連接蓄電池單元的極柱的電連接元件。蓄電池單元通過電連接元件一般被串聯(lián)起來，必要時也被成組地并聯(lián)連接起來。電連接元件例如可以以金屬板條的形式構(gòu)造成，例如由US2010/0015519A1中已知的那樣。這種電連接元件也稱為橋式連接器(跨接器)或者用英文稱為"bus bar"(匯流條)。為了將電流從一個蓄電池單元傳輸?shù)较乱粋€蓄電池單元，值得想往的是使接觸電阻最小化并且由此使損失最小化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種電連接裝置，尤其是用于蓄電池裝置的電連接裝置，其具有電連接元件，該電連接元件允許在蓄電池單元(單格電池)之間盡可能低損失地傳輸電能。此外，本發(fā)明的目的在于為此提出一種有利的、形式為金屬板條的電連接元件。該目的通過在權(quán)利要求1，10和11中給出的發(fā)明來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的一些有利的設(shè)計方案。本發(fā)明允許通 過該電連接元件以簡單的、成本有利的手段減小從一個電連接頭到另一個電連接頭的接觸電阻。有利地，本發(fā)明從接觸面的優(yōu)化上著手，在這些接觸面處，電連接元件與電連接頭處于接觸狀態(tài)下。人們按照至今為止公認的教導(學說)試圖盡可能光滑和平整地構(gòu)造這些接觸面的表面，以便以這種方式使接觸最大化并且由此使接觸電阻最小化。但是本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這種在理想的表面質(zhì)量的方向上的優(yōu)化恰恰不能夠到達希望的目標，因為即使以大的制造費用和因此大的成本費用優(yōu)化的光滑表面也具有公差，其在顯微鏡下可見的范圍中不能夠?qū)е逻B接元件和電連接頭的接觸面相互間形成均勻的二維的貼合。這自然地導致較高的接觸電阻，按照至今為止的教導，這要求進一步提高表面的制造精度。本發(fā)明與該主導的學說相背離并且反而建議，有意地將電連接元件和/或第一或第二電連接頭的接觸面中的至少一個接觸面采用結(jié)構(gòu)化的表面來制造，并且這樣地設(shè)計該結(jié)構(gòu)化的表面，即作為將電連接元件固定在第一和/或第二電連接頭處的結(jié)果，該結(jié)構(gòu)化的表面與在固定電連接元件之前存在的狀態(tài)相比被塑性變形。這證明了由此可以以成本有利的方式顯著減小接觸電阻，因為該結(jié)構(gòu)化的表面實現(xiàn)了與各個相對置的接觸面的塑性適配，這導致全部接觸面的最大化。依據(jù)第一和第二電連接頭以及電連接元件的材料硬度的設(shè)計情況，結(jié)構(gòu)化的表面可以由于電連接元件在第一和/或第二電連接頭處的固定也使各相對的接觸面塑性地變形，例如通過模壓(沖壓)。也可以這樣地實現(xiàn)一種組合，即結(jié)構(gòu)化的表面本身是塑性變形的并且結(jié)構(gòu)化的表面此外使相對的接觸面塑性地變形。總之，由此產(chǎn)生相互貼合的接觸面的最佳的匹配。在此情況下規(guī)定，所述塑性變形作為將電連接元件固定在第一和/或第二電連接頭處的結(jié)果來實現(xiàn)，例如通過將連接元件用螺釘和/或固定螺母固定在電連接頭處的螺紋上并且該螺釘或螺母被相應(yīng)地如此程度地擰緊，直到到達希望的塑性變形。螺釘和/或螺母的擰緊有利地利用規(guī)定的擰緊力矩來實施。已經(jīng)證明，利用本發(fā)明可以實現(xiàn)電阻特別低的通路，因為接觸面通過表面結(jié)構(gòu)化不僅二維地平整地相互貼合，而且也形成一種三維的結(jié)構(gòu)，由此形成一個比接觸面的本身存在的二維延伸范圍更大的總接觸面。結(jié)構(gòu)化的表面可以規(guī)則地或非規(guī)則地進行構(gòu)造。由此本發(fā)明在確定和制造結(jié)構(gòu)化的表時允許很大的自由度，這具有優(yōu)點，即可以分別使用成本特別有利的制造方法。結(jié)構(gòu)化的表面例如可以具有隨機模式(隨機圖案)

按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，結(jié)構(gòu)化的表面以按照德國工業(yè)標準DIN4760的第三級的形狀誤差來實施。結(jié)構(gòu)化的表面由此具有一定的粗糙度，其按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案例如以槽的形式進行設(shè)計。按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，結(jié)構(gòu)化的表面具有單向槽(簡單向槽)結(jié)構(gòu)和叉槽結(jié)構(gòu)。槽可以在橫截面上不同地成形，例如成形成V形或U形。按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，結(jié)構(gòu)化的表面僅僅設(shè)置在電連接元件處。第一和第二電連接頭由此不帶有結(jié)構(gòu)化的表面。由此在制造按照本發(fā)明的電連接裝置時形成另外的成本優(yōu)勢。因此，電接頭，例如蓄電池單元的極柱，可以以至今為止相同的方式進行制造。僅僅在制造電連接元件時要求轉(zhuǎn)換制造步驟。此外實現(xiàn)了電連接元件的簡單的更換和替代，因為在此處通過使用一個新的電連接元件也使用一個新的、還沒有被塑性變形的表面。按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，電連接元件至少在其接觸面的區(qū)域中由一種具有與第一和/或第二電連接頭在其區(qū)域中不同的材料硬度的不同的材料制成。為了實現(xiàn)本發(fā)明，哪個接觸配合元件被實施得較硬或較軟，這在技術(shù)上原則上不是重要的。因此材料的選擇可以按照經(jīng)濟的著眼點來進行。尤其是按照可重復使用性和部件成本的標準來進行。有利的是，在連接蓄電池單元的情況下，電連接元件構(gòu)造得比蓄電池單元的第一和第二極柱較軟，例如通過電連接元件的軟化退火。有利地，尤其是使用被軟合金的銅品種。鉛和鋁和它們的合金也是可能的。在選擇材料硬度時要注意的是，在將電連接元件固定在第一和/或第二電連接頭處時可以施加足夠大的壓緊力，同時其中任一種連接材料在該作用力下不會被擠走或者固定機構(gòu)不被損壞，例如折斷。有利的材料硬度位于45HV至100HV的范圍中。按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，結(jié)構(gòu)化的表面具有在0. 25mm至Imm范圍中的表面粗糙度(表面光潔度)。表面粗糙度在此情況下在該表面的最高點和最低點之間進行測量，例如在一個槽的上邊緣和谷底之間測量。表面粗糙度尤其可以依據(jù)電連接元件的大小來確定。按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，結(jié)構(gòu)化的表面利用沖壓模進行模壓。這具有優(yōu)點，即結(jié)構(gòu)化的表面被較少尖棱角地構(gòu)造成，由此減小切口作用效應(yīng)(缺口應(yīng)力集中效應(yīng))和與此相關(guān)聯(lián)的在相互貼合的接觸面的區(qū)域中的斷裂危險。按照本發(fā)明的一個有利的擴展方案，電連接元件在其接觸面的區(qū)域中各具有用于引導穿過固定機構(gòu)的通孔。該固定機構(gòu)尤其可以具有螺紋，例如設(shè)計成螺釘。本發(fā)明此外涉及一種前述類型的、金屬板條形式的電連接元件，用于將第一電連接頭與第二電連接頭相連接，尤其是用于將蓄電池裝置的第一蓄電池單元與第二蓄電池單元相連接。電連接元件在其接觸面中的至少一個接觸面上具有結(jié)構(gòu)化的表面。本發(fā)明此外涉及一種蓄電池裝置，其具有至少一個第一蓄電池單元，第二蓄電池單元和前述類型的電連接裝置。在此情況下，第一電連接頭是第一蓄電池單元的第一極柱和第二電連接頭是第二蓄電池單元的第二極柱。但是，如可以認識到的那樣，按照本發(fā)明的電連接裝置也可以有利地應(yīng)用于在兩個電接頭之間的所有類型的電連接。


以下借助于實施例在使用附圖下詳細說明本發(fā)明。附圖中所示圖1-蓄電池裝置，和圖2-電連接裝置，和圖3-在固定電連接元件之后的按照圖2的電連接裝置，和圖4-按照圖3的連接裝置的底視圖，和圖5-電連接元件的第一實施方式，和圖6-電連接元件 的第二實施方式，和圖7-蓄電池單元的連接極柱的一個實施方式，和圖8-電連接元件的第三實施方式的俯視圖，和圖9-按照圖8的電連接元件的側(cè)視圖，和圖10-槽的放大圖示。 相互對應(yīng)的元件在附圖中采用相同的附圖標記。
具體實施例方式圖1顯示了具有第一蓄電池單元4和第二蓄電池單元5的蓄電池裝置。第一蓄電池單元4具有作為第一電連接頭的第一極柱I。第二蓄電池單元5具有作為第二電連接頭第二極柱2。第一極柱I通過以金屬板條的形式構(gòu)造的電連接元件3以電氣和機械的方式與第二極柱2相連接。在蓄電池單元4，5的底面處示出了相應(yīng)的另外的電連接元件3，通過該電連接元件蓄電池單元4，5可以與另外的沒有示出的蓄電池單元電連接。通過將電連接元件3設(shè)計成金屬板條，除了電連接以外，在蓄電池單元之間還形成相當剛性的和穩(wěn)定的機械連接，從而在許多情況下可以簡化或甚至可以取消附加的機械穩(wěn)定機構(gòu)。圖2以放大的詳細圖示顯示了在第一極柱I和電連接元件3之間的連接，其中沒有示出第一蓄電池單元4。第一極柱I具有接觸面14，它被設(shè)置用于與電連接元件3的相應(yīng)的、配屬的接觸面32相接觸。第一極柱I此外具有帶有內(nèi)螺紋的、在縱向上延伸的通孔10。電連接元件3具有鉆孔形式的第一通孔30以及鉆孔形式的第二通孔31。在圍住第二通孔31的區(qū)域中，電連接元件3具有第二接觸面33。第二通孔31用于引導穿過另外的固定機構(gòu)，以便將電連接元件3與第二蓄電池單元5連接起來。在圖2中此外示出了螺釘12，其用作固定機構(gòu)。螺釘12例如具有螺紋13，該螺紋與第一極柱I的通孔10的內(nèi)螺紋相匹配。此外，在螺釘12的頭和電連接元件3之間布置墊圈11。圖3顯示了在一種狀態(tài)下的按照圖2的裝置，在該狀態(tài)下，通過將螺釘12擰入通孔10的內(nèi)螺紋中，電連接元件被固定在第一極柱I處。圖4在一個從下面看電連接元件3的視圖中顯示了按照圖3的裝置，也就是說在這樣的一個視圖中，其中可以看見帶有其結(jié)構(gòu)化的表面的第二接觸面33。圖5顯示了電連接元件3的第一實施方式。如可以看見的那樣，不僅第一接觸面32而且第二接觸面33都設(shè)有一種結(jié)構(gòu)化的表面。該結(jié)構(gòu)化的表面至少在接觸面32，33的區(qū)域中以叉槽(十字溝槽)結(jié)構(gòu)的形式進行設(shè)計，也就是說，存在多個相互平行延伸的第一槽和多個相互也平行延伸的第二槽，其中，多個第二槽以一定的角度相對于多個第一槽進行布置。圖6顯示了電連接元件3的第二實施方式，其中，至少在接觸面32，33的區(qū)域中各布置有單向槽結(jié)構(gòu)，也就是說，分別設(shè)置多個相互平行延伸的槽。圖7顯示了具有接觸面14的連接極柱1，其中，可以看見，接觸面14也是結(jié)構(gòu)化的。接觸面14的表面結(jié)構(gòu)在此情況下是由于固定帶有叉槽結(jié)構(gòu)的電連接元件，例如按照圖5的電連接元件，通過接觸面14的先前基本上平的(光滑的)表面的塑性變形而產(chǎn)生的。接觸面的所描述的結(jié)構(gòu)化的表面，如在圖5和6中借助于電連接元件所示的那樣，也可以設(shè)置在第一或第二極柱1，2的相應(yīng)的接觸面14上。在這種情況下形成一種帶有接觸面14的極柱1，2，該接觸面從外觀上看可與在圖7中示出的相比較(相當)。 圖8顯示了電連接元件3，其中至少在各個接觸面32，33的區(qū)域中也設(shè)置叉槽結(jié)構(gòu)，例如通過用沖壓模進行模壓來設(shè)置。圖8以俯視圖顯示了電連接元件3，圖9以側(cè)視圖顯示了同一個電連接元件3。以下以舉例說明的方式詳細說明在接觸面33的區(qū)域中的叉槽結(jié)構(gòu)的槽34。槽34在圖10中被放大地示出。如可以看見的那樣，槽具有V形的外形。有利地，這樣地設(shè)計槽深，即槽深大致對應(yīng)于槽寬t的0. 85倍的值。已經(jīng)證明，由此可以實現(xiàn)特別小的接觸電阻。
權(quán)利要求
1.一種電連接裝置，其具有第一電連接頭(I)，第二電連接頭(2)和以金屬板條的形式構(gòu)造成的電連接元件(3)，其中，所述電連接元件(3)通過相應(yīng)的設(shè)置在所述電連接元件(3)處和所述第一和第二電連接頭(1，2)處的接觸面(14，32，33)將所述第一電連接頭與所述第二電連接頭連接起來，其特征在于，所述電連接元件(3)和/或所述第一或第二電連接頭(1，2)的所述接觸面(14，32，33)中的至少一個接觸面制造成具有結(jié)構(gòu)化的表面，其中，所述結(jié)構(gòu)化的表面和/或與所述結(jié)構(gòu)化的表面分別相對的接觸面由于所述電連接元件(3)被固定在所述第一和/或第二電連接頭(1，2)處而與在固定所述電連接元件(3)之前存在的狀態(tài)相比是被塑性變形的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化的表面以按照德國工業(yè)標準DIN4760的第三級的形狀誤差來實施。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電連接裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化的表面具有槽(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電連接裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化的表面具有單向槽結(jié)構(gòu)或叉槽結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電連接裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化的表面僅僅設(shè)置在所述電連接元件(3)處。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電連接裝置，其特征在于，所述電連接元件(3)至少在其接觸面(32，33)的區(qū)域中由一種具有與所述第一和/或第二電連接頭(1，2)在其接觸面(14)的區(qū)域中不同的材料硬度的材料制成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電連接裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化的表面具有在O. 25mm至Imm范圍中的表面粗糙度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電連接裝置，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)化的表面是用沖壓模模壓成的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電連接裝置，其特征在于，所述電連接元件(3)在其接觸面(32，33)的區(qū)域中各具有通孔(30，31)，所述通孔用于引導穿過固定機構(gòu)(12，13)，尤其是螺紋件。
10.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的、形式為金屬板條的電連接元件(3)，其用于將第一電連接頭(I)與第二電連接頭(2)相連接，其中，在所述電連接元件(3)的所述接觸面(32，33)中的至少一個接觸面處設(shè)置所述結(jié)構(gòu)化的表面。
11.一種蓄電池裝置，其具有至少一個第一蓄電池單元(4)，第二蓄電池單元(5)和根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的電連接裝置，其中，所述第一電連接頭(I)是第一蓄電池單元(4)的第一極柱和所述第二電連接頭(2)是所述第二蓄電池單元(5)的第二極柱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電連接裝置，其具有第一電連接頭(1)，第二電連接頭(2)和以金屬板條的形式構(gòu)造成的電連接元件(3)，其中，所述電連接元件(3)通過相應(yīng)的設(shè)置在所述電連接元件(3)處和所述第一和第二電連接頭(1，2)處的接觸面(14，32，33)將所述第一電連接頭與所述第二電連接頭連接起來，其中，所述電連接元件(3)和/或所述第一或第二電連接頭(1，2)的所述接觸面(14，32，33)中的至少一個接觸面制造成具有結(jié)構(gòu)化的表面，其中，所述結(jié)構(gòu)化的表面和/或與所述結(jié)構(gòu)化的表面分別相對的接觸面由于所述電連接元件(3)在所述第一和/或第二電連接頭(1，2)處的固定與在所述電連接元件(3)的固定之前存在的狀態(tài)相比是被塑性變形的。本發(fā)明此外涉及一種用于這種電連接裝置的電連接元件以及一種蓄電池裝置。
文檔編號H01M2/20GK103053047SQ201180038096
公開日2013年4月17日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者馬庫斯·霍, 馬丁·維格曼, 亨寧·艾瑟曼, 拉爾夫·約斯維奇 申請人:約翰遜控制混合動力與可循環(huán)有限責任公司