用于在蓄電池單元的至少三個端子之間建立導(dǎo)電連接的連接器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于在蓄電池單元(C1、C2、C3)的至少三個端子之間建立導(dǎo)電連接的連接器(100)。所述連接器(100)包括至少三個固定區(qū)域(10-1、10-2、10-3)和至少兩個導(dǎo)電的連接區(qū)域(14—1、14—2)，在所述至少三個固定區(qū)域中分別可固定或者已固定蓄電池單元(C1、C2、C3)的一個端子，其中，所述連接區(qū)域(14—1、14—2)中的每個連接區(qū)域被設(shè)置在一對固定區(qū)域(10-1、10—2；10—2、10-3)之間、將其導(dǎo)電地連接并且包括子區(qū)域(18—1、18—2)，所述子區(qū)域具有垂直于連接所述一對固定區(qū)域(10-1、10-2；10-2、10—3)的連接線(16)的橫截面(22)，其橫截面面積如此地減小，使得在所述子區(qū)域(18—1、18—2)中的電流提高時引起所述子區(qū)域(18—1、18—2)的熔斷。
【專利說明】用于在蓄電池單元的至少三個端子之間建立導(dǎo)電連接的連接器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在蓄電池單元的至少三個端子之間建立導(dǎo)電連接的連接器以及一種具有依據(jù)本發(fā)明所述的連接器的蓄電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]包括一個或者多個直流的蓄電池單元的蓄電池用作電化學(xué)儲能器和換能器。在蓄電池或者相應(yīng)的蓄電池單元放電時，在該蓄電池中所存儲的化學(xué)能將通過電化學(xué)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能。能夠由用戶根據(jù)需求來要求該電能。
[0003]特別地，在混合動力和電動車輛中，將鋰離子蓄電池或者鎳金屬氫化物蓄電池用在所謂的蓄電池組中，該些蓄電池由大量的串聯(lián)連接的電化學(xué)單元組成。在此，通常來說，包含蓄電池狀態(tài)識別裝置的蓄電池管理系統(tǒng)被用于安全監(jiān)控和確保盡可能高的使用壽命。
[0004]其中，單個的蓄電池單元將借助于連接器被連接至蓄電池，它們又將通過另外的連接器的裝置被連接至蓄電池組。通常來說，用于構(gòu)建整個系統(tǒng)的蓄電池單元以電氣的串聯(lián)電路相互連接，由此使得容量和可提供的最大電流保持恒定，但是該系統(tǒng)的電壓將顯著地提高(直至幾百伏)。僅有限制地進(jìn)行單元的并聯(lián)電路。通常來說，因為在兩個蓄電池單元中的一個中發(fā)生短路情況下，相應(yīng)的另一個蓄電池單元將負(fù)載長時間的高的短路電流，在這種情況下僅會最多并聯(lián)兩個蓄電池單元。
[0005]其中，蓄電池單元和連接器通過螺絲連接相互連接是廣泛使用的。其中，蓄電池單元的陽極或者正極由鋁制成而陰極或者負(fù)極由銅制成。為了在蓄電池單元之間建立導(dǎo)電連接，將使用單元連接器，其被放在端子上的外螺紋上并且借助于母螺紋收緊。
[0006]另一替代類型的單元連接包括在單元連接器和相應(yīng)的端子之間建立材料連接，例如通過接合或者焊接、或者在使用鉚釘?shù)那闆r下建立形狀配合的和/或力配合的連接。
[0007]如上文所述，因為在短路的情況下，兩個蓄電池單元中的一個蓄電池單元將負(fù)載長時間的、高的短路電流，所以具有高的能量含量(所謂的高能量單元)的蓄電池單元將裝備有內(nèi)部的安全裝置，其在這樣的長時間的負(fù)載時將被燒斷并且由此保護(hù)蓄電池單元和系統(tǒng)。然而，這樣的保護(hù)裝置具有如下缺點，即必須不可避免地更換該蓄電池單元。在具有較低的容量的蓄電池單元中完全不會使用這樣的保護(hù)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]依據(jù)本發(fā)明提供了一種連接器，其適于在蓄電池單元的至少三個端子之間建立導(dǎo)電連接。其中，端子理解為蓄電池單元的一部分，其在蓄電池單元主體中與電極導(dǎo)電連接并且具有如下分段，即從所述蓄電池單元主體中突出的所謂的蓄電池極。所述連接器包括至少三個固定區(qū)域，在所述固定區(qū)域中分別可固定或者已固定蓄電池單元的一個端子。此外，所述連接器包括至少兩個導(dǎo)電的連接區(qū)域。所述連接區(qū)域中的每個連接區(qū)域被設(shè)置在一對固定區(qū)域之間并且導(dǎo)電地連接所述一對固定區(qū)域。在此，所述連接區(qū)域和所述固定區(qū)域能夠無結(jié)構(gòu)性的區(qū)域邊界地相互合并。例如，所述連接器能夠總體上一體成型。在這種情況下，分為連接區(qū)域和固定區(qū)域的不同的子部分是可以想象的并且區(qū)域邊界的走向是抽象上的性質(zhì)。
[0009]此外，所述連接區(qū)域中的每個連接區(qū)域包括子區(qū)域，其具有垂直于連接一對固定區(qū)域的線的橫截面，如此地減小其橫截面面積，使得在所述子區(qū)域中的電流提高了的情況下引起所述子區(qū)域的熔斷。更確切地說，穿過垂直于連接一對固定區(qū)域的線的子區(qū)域的切口的存在而具有減小了的面積。所連接的線基本上平行于電流方向，當(dāng)所述連接器與蓄電池單元的所述端子連接時，在所述連接區(qū)域所連接的所述固定區(qū)域之間的電流以該電流方向在運行的狀態(tài)下流動。
[0010]在所述子區(qū)域的電阻由于該減小的橫截面面積將提高，并且在所述子區(qū)域中的電流提高了時引起溫度上升，所述溫度上升造成所述子區(qū)域的熔斷。通過所述子區(qū)域的所述熔斷實現(xiàn)了所述連接器的分離，并且由此實現(xiàn)了(有缺陷的)蓄電池單元從所述整個連接的解耦。由此實現(xiàn)了多于兩個蓄電池單元的并聯(lián)電路并且同時提供了安全裝置，其在并聯(lián)連接中的所述蓄電池單元中的一個蓄電池單元故障時能夠起作用。
[0011]因此優(yōu)選地設(shè)置，所述橫截面面積如此地減小，從而使得當(dāng)在所述子區(qū)域中流過的電流超過預(yù)先確定的電流閾值時引起所述子區(qū)域的熔斷，所述電流閾值能夠推定與所述連接器連接的蓄電池單元的故障功能。
[0012]尤其是在引起在與所述連接器連接的所述蓄電池單元中的短路的情況下。由此能夠?qū)崿F(xiàn)將多于兩個蓄電池單元相互并聯(lián)連接并且同時降低在蓄電池單元中的一個短路的情況下的熱擊穿的危險并且由此降低與之關(guān)聯(lián)的所述并聯(lián)連接的蓄電池單元的放電。
[0013]典型地，所述連接器被帶狀地構(gòu)造并且由良好導(dǎo)電的材料制成，尤其是由銅或者招制成。
[0014]在所述子區(qū)域中的所述橫截面面積的減小優(yōu)選地通過使得在該子區(qū)域中的包括所述子區(qū)域的連接區(qū)域具有空白區(qū)域或者空隙來實現(xiàn)，例如長孔、開口或者具有多個設(shè)置在一列中的孔。這實現(xiàn)了所述連接器的簡化了的制造。
[0015]優(yōu)選地，所述連接器具有恰好三個固定區(qū)域和恰好兩個設(shè)置于其間的連接區(qū)域。
[0016]本發(fā)明的另一個方面涉及一種蓄電池模塊，其包括至少三個優(yōu)選為鋰離子蓄電池單元的蓄電池單元和至少一個依據(jù)本發(fā)明所述的連接所述蓄電池單元的端子的連接器。
[0017]本發(fā)明的另一個方面涉及一種蓄電池，優(yōu)選為鋰離子蓄電池，其包括多個依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池模塊，所述多個蓄電池模塊串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
[0018]本發(fā)明的又一個方面涉及一種機(jī)動車，尤其是電機(jī)可驅(qū)動的機(jī)動車，其包括至少一個依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池，其中，所述機(jī)動車包括依據(jù)本發(fā)明所述的至少一個蓄電池，其中，所述蓄電池與所述機(jī)動車的驅(qū)動系統(tǒng)相連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]借助于附圖和后續(xù)的說明書進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實施例。其中:
[0020]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的第一實施形式的連接器；
[0021]圖2示出了依據(jù)本發(fā)明的第二實施形式的連接器；以及
[0022]圖3至圖5示出了示出了用于解釋依據(jù)本發(fā)明的連接器的工作方式的等效電路?！揪唧w實施方式】
[0023]圖1示出了依據(jù)本發(fā)明的第一實施形式所述的、總體上以100標(biāo)注的連接器。帶狀地并且整塊地構(gòu)造該連接器100并且由艮好導(dǎo)電的材料如銅或者鋁來形成。該連接器100包括第一固定區(qū)域10 — 1、第二固定區(qū)域10-2和第三固定區(qū)域10— 3。在這三個固定區(qū)域10-1、10-2、10-3中的每個固定區(qū)域中，分別設(shè)置有固定點12—1、12— 2、12— 3，在這些固定點處可固定或者已固定三個未示出的蓄電池單元的相同極性的端子。此外，該連接器100包括第一連接區(qū)域14一I和第二連接區(qū)域14一2，其中，該些連接區(qū)域14一1、14一2中的每個連接區(qū)域分別設(shè)置在一對連接區(qū)域之間并且將其導(dǎo)電地連接。
[0024]更確切地說，該第一連接區(qū)域14一I被設(shè)置在第一固定區(qū)域10 — I和第二固定區(qū)域10 — 2之間并且將其導(dǎo)電地連接。相應(yīng)地，第二連接區(qū)域14一2被設(shè)置在第二固定區(qū)域10-2和第三固定區(qū)域10-3之間并且將其導(dǎo)電連接。在第一固定區(qū)域10-1和第二固定區(qū)域
10— 2之間，尤其是在第一固定點12-1和第二固定點12 — 2之間能夠設(shè)置連接線16，其基本上限定了在蓄電池單元的端子之間的電流的方向。
[0025]連接區(qū)域14一1、14一2中的每個連接區(qū)域包括子區(qū)域18— 1、18— 2，在其中設(shè)置有形式為長孔20-1、20-2的空白區(qū)域。穿過子區(qū)域18 — I的、垂直于連接線16的切口 22，由于長孔20 — I的存在而具有如下的橫截面面積，該橫截面面積相較于通常的、在子區(qū)域18 — I之外的連接區(qū)域14一I減小了。由此使得在子區(qū)域18 — I內(nèi)的電阻提高了并且引起在第一子區(qū)域18 — I內(nèi)的較強(qiáng)的溫度上升，當(dāng)在第一子區(qū)域18 — I中流動的電流超過預(yù)先確定的電流閾值時，該電流閾值能夠推定與該連接器100連接的蓄電池單元中例如在固定在第一固定點12 — I處的蓄電池單元的短路。由于在第一子區(qū)域18 — I內(nèi)的較強(qiáng)的溫度上升將引起在該子區(qū)域中的熔斷并且由此引起在第一子區(qū)域18 — I中的連接器100的分離。據(jù)此實現(xiàn)了在第一固定點12 — I處固定的蓄電池單元的分離。
[0026]長孔18—1、18— 2如此地定尺寸，即在正常的電流負(fù)載時，電阻相較于完整地成形的連接器來說并無本質(zhì)上的提高。在出現(xiàn)表明并聯(lián)連接的蓄電池單元的嚴(yán)重的問題的電流負(fù)載時，尤其是表明在一個蓄電池單元中的短路時，由于切口 22的子區(qū)域18 — I的減小了的面積才會引起如此大的溫度提高，從而造成連接器100的熔斷。在第一子區(qū)域18 — I熔斷之后，在第二和第三固定區(qū)域10— 2、10-3以及第二連接區(qū)域14一2之內(nèi)的連接器100保持未被損壞，從而使得該并聯(lián)連接的蓄電池單元還能夠使用。橫截面面積22的尺寸確定保證連接器100的安全的電流。
[0027]通過在由新的蓄電池單元更換有缺陷的蓄電池單元的同時移除從現(xiàn)在起有缺陷的連接器100并且由新的連接器來代替之能夠?qū)崿F(xiàn)包括該連接器的蓄電池的維修。
[0028]圖2以本發(fā)明的第二實施形式示出了依據(jù)本發(fā)明的連接器100，其與圖1所示出的實施形式的區(qū)別在于代替兩個長孔18—1、18— 2設(shè)計有形式為多個孔的空白區(qū)域，其被設(shè)置在兩個列24—1、24— 2之中。依據(jù)本發(fā)明的第二實施形式的連接器100的工作方式基本上相應(yīng)于圖1所示出的連接器。
[0029]圖3至圖5示出了用于解釋依據(jù)本發(fā)明所述的連接器100的工作方式的示意等效電路圖。圖3示出了一個蓄電池模塊200，其包括三個蓄電池單元C1、C2、C3，它們并聯(lián)連接并且在其正的或者負(fù)的極上分別通過依據(jù)本發(fā)明所述的連接器100來連接。此外，子區(qū)域18—1、18— 2分別通過用于電阻的電路符號R來示出。兩個所示出的依據(jù)本發(fā)明所述的連接器100中的一個連接器能夠通過由現(xiàn)有技術(shù)已知的連接器來替代，而不會損害依據(jù)本發(fā)明的目的的工作方式。未示出的蓄電池包括多個在圖3中示出的蓄電池模塊200，這些蓄電池模塊串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
[0030]在圖4中示意性地示出了在蓄電池單元Cl中的短路如何影響在圖3所示出的裝置。在第一蓄電池單元Cl中流過的整個短路電流將由第二蓄電池單元C2和第三蓄電池單元C3所提供的電流匯聚在一起。由此引起在第一蓄電池單元Cl和第二蓄電池單元C2之間的電阻R的較強(qiáng)的升溫，由此也引起在連接器100的第一子區(qū)域18 — I中的升溫。該連接器如此地升溫，從而引起子區(qū)域18 — I的熔斷并且由此引起第一蓄電池單元Cl的電分離，其在圖5中示意性地在子區(qū)域18 — I中通過用于斷開的開關(guān)的電路符號來示出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在蓄電池單元(C1、C2、C3)的至少三個端子之間建立導(dǎo)電連接的連接器(100)，其特征在于，所述連接器(100)包括至少三個固定區(qū)域(10-1、10-2、10-3)和至少兩個導(dǎo)電的連接區(qū)域(14-1、14-2)，在所述至少三個固定區(qū)域(10—1、10-2、10—3)中分別可固定或者已固定蓄電池單元(C1、C2、C3)的一個端子，其中，所述連接區(qū)域(14一 1、14-2)中的每個被設(shè)置在所述固定區(qū)域中的一對固定區(qū)域(10—1、10-2;10-2、10-3)之間，將其導(dǎo)電地連接，并且包括子區(qū)域(18—1、18—2)，所述子區(qū)域具有垂直于連接所述一對固定區(qū)域(10-1、10-2 ;10-2、10-3)的連接線(16)的橫截面(22)，其橫截面面積如此地減小，使得在所述子區(qū)域(18—1、18— 2)中的電流提高時引起所述子區(qū)域(18—1、18-2)的熔斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器(100)，其中，所述橫截面面積如此地減小，從而使得當(dāng)在所述子區(qū)域(18—1、18— 2)中流過的電流超過預(yù)先確定的電流閾值時，引起所述子區(qū)域(18—1、18— 2)的熔斷，所述電流閾值能夠推定與所述連接器(100)連接的蓄電池單元(Cl、C2、C3)的故障功能，特別是推測出與所述連接器(100)連接的所述蓄電池單元(Cl、C2、C3)中的短路。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的連接器(100)，其中，所述連接器(100)被構(gòu)造為帶狀。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的連接器(100)，其中，所述連接區(qū)域(14一1、14-2)在所述子區(qū)域(18—1、18— 2)中具有至少一個空白區(qū)域或者空隙(20_1、20_2 ;24—1、24-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接器(100)，其中，所述連接區(qū)域(14-1、14-2)在所述子區(qū)域(18—1、18— 2)中具有長孔(20—1、20-2)或者開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連接器(100)，其中，所述連接區(qū)域(14一1、14-2)在所述子區(qū)域(18—1、18— 2)中具有多個設(shè)置在一列中的孔(24—1、24-2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的連接器(100)，其中，所述連接器(100)具有恰好三個固定區(qū)域和恰好兩個連接區(qū)域。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的連接器(100)，其中，所述連接器(100)由良好導(dǎo)電的材料特別是銅或者鋁制成。
9.一種蓄電池模塊(200)，其包括至少三個蓄電池單元(C1、C2、C3)，其特征在于，所述蓄電池模塊(200)包括至少一個依據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的連接器(100)，其中，所述連接器(100)連接所述蓄電池單元(C1、C2、C3)的端子。
10.一種蓄電池，特別是鋰離子蓄電池或者鎳金屬氫化物蓄電池，其包括多個根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電池模塊(200)，所述多個蓄電池模塊串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
11.一種機(jī)動車，特別是電機(jī)可驅(qū)動的機(jī)動車，其特征在于，其包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求10所述的蓄電池(200)，其中，所述蓄電池與所述機(jī)動車的驅(qū)動系統(tǒng)連接。
【文檔編號】H01M2/20GK103620821SQ201280011649
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月8日
【發(fā)明者】A·賴茨勒 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社