用于将第一电池单元与第二电池单元接触的装置以及电池装置
阅读说明：本技术 用于将第一电池单元与第二电池单元接触的装置以及电池装置 (Device for contacting a first battery cell with a second battery cell, and battery device ) 是由 约亨·豪斯曼 米夏埃尔·申克 托比亚斯·托福特 于 2020-03-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于将第一电池单元(6)与第二电池单元(6)接触的装置(1),包括：导电元件(2),所述导电元件在第一端部(21)上具有用于电接触第一电池单元(6)的第一接触面(20)并且在第二端部(23)上具有用于电接触第二电池单元(6)的第二接触面(22)；和在第一接触面(20)和第二接触面(22)之间沿轴向方向(10)延伸的引导元件(3),其中引导元件(3)具有引导面(30),用于在组装第一电池单元(6)和第二电池单元(7)时相对于第一电池单元(6)沿轴向方向(10)引导第二电池单元(6),并且其中引导元件(3)构成为导电元件(2)的电绝缘部,本发明还涉及一种包括装置(1)的电池装置。(The invention relates to a device (1) for contacting a first battery cell (6) with a second battery cell (6), comprising: a conductive element (2) having a first contact surface (20) on a first end (21) for electrically contacting a first battery cell (6) and a second contact surface (22) on a second end (23) for electrically contacting a second battery cell (6); and a guide element (3) extending in the axial direction (10) between the first contact surface (20) and the second contact surface (22), wherein the guide element (3) has a guide surface (30) for guiding the second battery cell (6) in the axial direction (10) relative to the first battery cell (6) when the first battery cell (6) and the second battery cell (7) are assembled, and wherein the guide element (3) is designed as an electrical insulation of the electrically conductive element (2), and to a battery device comprising the device (1).)
技术领域
本发明涉及一种用于将第一电池单元与第二电池单元接触的装置和电池装置。
背景技术
在电池装置例如车辆电池的领域中已知的是，所述电池装置由多个电池单元组装而成，其中各个电池单元就其而言又能够具有多个电池单池。因此，具有多个电池单池的电池单元构成高电压单元。这些电池单元通常在电池壳体中沿堆叠方向上下堆叠。为了在组装电池装置时将各个堆叠的电池单元相互电连接或者接触，通常呈电缆的形式的柔性的导电连接元件当前在组装期间穿过各个电池单元的开口或穿过电池装置的电池壳体的开口。因为这些电缆不具有预设的位置并且其定向能够或多或少不可预测地改变，这对于电池装置以及特别也对于组装电池装置的人员而言代表着安全风险。因为电池壳体或具有电池单元的构件的开口，例如电池单元的底部，通常由导电的金属材料构建，这就更是如此。
此外，对于装配传统的电池装置，需要附加的耗费来保护电池装置的部件以及保护在装配电池装置时参与的人员和技术装置，这体现在增加的装配时间以及附加的装置，以改进功能安全性和工作安全性。
发明内容
基于已知的现有技术，本发明的目的是，提供一种改进的电池装置以及一种改进的用于将第一电池单元与第二电池单元接触的装置。
上述目的通过具有权利要求1所述的特征的用于将第一电池单元与第二电池单元接触的装置来实现。在从属权利要求、说明书和附图中得出有利的改进方案。
相应地，提出一种用于将第一电池单元与第二电池单元接触的装置，所述装置包括：导电元件，所述导电元件在第一端部上具有用于电接触第一电池单元的第一接触面和在第二端部上具有用于电接触第二电池单元的第二接触面；和在第一接触面和第二接触面之间沿轴向方向延伸的引导元件，其中引导元件具有引导面，用于在组装第一电池单元和第二电池单元时沿轴向方向相对于第一电池单元引导第二电池单元，其中引导元件构成为导电元件的电绝缘部。
通过这样构造的装置，一方面能够在用于接触第一电池单元的第一接触面和用于接触第二电池单元的第二接触面之间提供预设的间距。第一接触面和第二接触面在此始终处于彼此固定的位置中，使得避免在组装第一电池单元和第二电池单元期间第二接触面或多或少不可预测的运动或重新定位。
此外，能够经由用于第二电池单元的引导元件的引导面提供了相对于第一电池单元的预设的引导，使得一方面能够弃用附加的引导元件或者至少能够减少它们的数量，并且能够避免在组装时第二电池单元相对于第一电池单元的错误定位。
此外，由于装置通过引导元件的绝缘作用，换言之，由于引导元件构成为导电元件的电绝缘部，提供了触碰保护装置，通过触碰保护装置能够防止在组装时工作人员与导电元件接触。此外，该绝缘能够防止导电元件能够与第一电池单元的和/或第二电池单元的不设为用于接触第一电池单元和/或第二电池单元的导电构件接触。因此也能够避免构成意外短路或意外放电。因此能够提高功能安全性和工作安全性。
因此可行的是，在组装第一电池单元和第二电池单元时，尤其在将第二电池单元放置到第一电池单元上时，能够相对于第一电池单元引导第二电池单元并且将其带入预设的空间方位，并且同时减少或者甚至完全排除在组装期间无意和/或有害的电接触的风险。
因此，第一电池单元和第二电池单元的装配能够借助于该装置进行，而不需要明显附加的装置来确保功能安全性和工作安全性。与传统的电池装置相比，这能够减少装配耗费和所需的装配时间。
此外，通过使用该装置，与传统的电池装置相比，能够将电池装置的生产进一步自动化。由于上述几点，与传统的电池装置相比，能够相应地降低用于制造电池装置的成本。
如果引导元件沿环周方向相对于轴向方向连续地构成，则这能够实现用于导电元件的环周上的触碰保护装置，使得实现特别高的功能安全性和特别高的工作安全性。
优选地，引导元件具有电绝缘材料，优选塑料或塑料成分。
根据另一实施形式，引导元件具有外部横截面轮廓，其形状构成为，使得除了沿轴向方向引导第二电池单元之外，还提供了第二电池单元相对于第一电池单元的定位，优选沿环周方向关于轴向方向的角度定位。因此能够确保第二电池单元关于第一电池单元始终在正确的空间方位中取向，或者能够消除第二电池单元相对于第一电池单元的错误定位的可能性。
已证实的是，如果外部横截面轮廓具有多边形形状，优选基本上三角形、四边形或六边形形状，则能够实现特别有利地引导和定位，其中优选地，多边形式的外部横截面轮廓的至少一个角是倒圆的。
为了实现尤其是在组装期间再次改进防止与第二接触面的意外的、无意的触碰的安全性，触碰保护装置能够沿轴向方向延伸超出第二接触面。
有利地，为此，触碰保护装置具有从接触面延伸的侧壁。替选地或附加地，触碰保护装置能够具有框架结构，优选为杆框架结构。
为了一方面提供特别安全地构成的触碰保护装置，并且此外能够通过第二电池单元的第二接触元件实现第二接触面的简单接触，触碰保护装置能够具有用于引入第二电池单元的接触元件的优选侧向的引入开口。替选地，引入开口也能够在端侧，换言之沿轴向方向从第二接触面向上定向。通过引入开口，能够附加地预设第二电池单元的接触元件相对于所述装置的、用于接触第二接触面的定向。
如果在此引入开口的高度和宽度优选分别比第二接触元件的高度和宽度更大地构成，则能够以简单的方式将第二接触元件引入到引入开口中。替选地，引入开口也能够向上敞开。
根据另一实施形式，在第一接触面上设有用于提供机械连接和/或机械和电连接的紧固元件，优选螺纹孔或螺纹销，和/或在第二接触面上设有用于提供机械连接和/或机械和电连接的紧固元件，优选螺纹孔或螺纹销。因此能够实现接触元件在接触面上的安全且持久的紧固和/或持久且安全的电接触。
为了便于在组装第二电池单元和第一电池单元时将装置引入到第二电池单元的开口中，引导元件能够具有从第二端部朝第一端部的方向延伸的引入部段，其中引入部段优选朝向第二端部的方向渐缩，其中引入部段优选至少部分地锥形和/或棱锥形地构成，换言之，截锥式和/或截棱锥式地构成，和/或至少在一个边缘上具有倒棱。
优选地，引导元件具有凸肩，第二电池单元，优选第二电池单元的底部，置于所述凸肩上，使得能够在第一电池单元和第二电池单元之间提供预设的间距。
替选地或附加地，引导元件能够在引导面的区域中朝向第二端部的方向渐缩，使得在相应地构成第二电池部件的开口的情况下，同样能够在第一电池部件和第二电池部件之间提供预设的间距。
上文提出的目的还通过具有权利要求10所述的特征的电池装置来实现。有利的改进方案在从属权利要求以及本说明书和附图中得出。
相应地提出一种电池装置，所述电池装置包括第一电池单元和第二电池单元。电池装置的特征还在于，通过根据上述实施形式之一的装置相对于第一电池单元定位第二电池单元，并且其中第一电池单元经由该装置与第二电池单元电接触。
通过电池装置能够以类似的方式实现关于该装置的上文提及的优点和效果。
已证实的是，如果根据另一实施形式将第二电池单元设置在第一电池单元上方，上述优点和效果变得尤其明显，其中所述装置优选从第一电池单元穿过在底部元件中的开口朝向第二电池装置的方向延伸。
附图说明
通过下面对附图的说明详细阐述本发明的优选的另外的实施形式。在此示出：
图1示意性地示出根据第一实施形式的电池装置的剖视图；
图2示意性地示出根据另一实施形式的电池装置的剖视图；
图3示意性地示出根据一个优选的实施形式的用于接触第一电池单元和第二电池单元的装置的立体侧视图；
图4示意性地示出图3中的装置的侧视图；
图5示意性地示出根据另一实施形式的用于接触第一电池单元和第二电池单元的装置的立体侧视图；
图6示意性地示出图5中的装置的侧视图；
图7示意性地示出根据另一实施形式的用于接触第一电池单元和第二电池单元的装置的侧视图；
图8示意性地示出根据另一实施形式的用于接触第一电池单元和第二电池单元的装置的侧视图；
图9示意性地示出图8中的装置的俯视图；
图10示意性地示出根据另一实施形式的电池装置的剖视图；
图11示意性地示出根据另一实施形式的电池装置的剖视图；
图12A至12F示意性地示出根据优选的实施形式的引导元件的外部横截面轮廓。
具体实施方式
下面根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或起相同作用的元件在不同的附图中设有相同的附图标记，并且部分地放弃对这些元件的重复描述，以便能够避免冗余。
图1示意性地示出根据第一实施形式的电池装置5的剖视图。电池装置5具有第一电池单元6和第二电池单元7，所述第一电池单元和第二电池单元借助于用于使第一电池单元6与第二电池单元7接触的装置1相互电接触。此外，通过装置1相对于第一电池单元6定位第二电池单元7。
装置1包括导电元件2，所述导电元件在第一端部21上具有用于电接触第一电池单元6的第一接触面20，并且在第二端部23上具有用于电接触第二电池单元7的第二接触面22。第二接触面22沿装置1的轴向方向10以距第一接触面20预设的间距设置。换言之，导电元件2从第一端部21延伸至第二端部23。
在第一接触面20上设有用于提供在装置1和第一电池单元6之间的机械连接的呈螺纹孔24形式的紧固元件。当前，将螺钉8拧入螺纹孔24中，进而将第一电池单元6的第一接触元件60压到第一接触面20上，使得提供在第一接触元件60和第一接触面20之间的基本上面状的导电连接。
替选地或附加地，除了机械连接之外，如果螺钉具有导电材料，则螺钉还能够提供在第一电池单元6和导电元件2之间的电接触。
根据一个替选的实施方案，螺钉8能够具有非导电的材料，换言之，电绝缘的材料。因此能够实现：在螺钉8被人员触碰时，人员不会受到电流冲击。
类似地，在第二接触面22上同样设有用于提供与第二电池单元7的机械连接和/或机械和电连接的紧固元件，在此示例性地再次呈螺纹孔24的形式，另一螺钉8拧入所述螺纹孔中，以便能够将第二电池单元7的第二接触元件70压靠到第二接触面22上，从而提供在上述构件之间的导电连接。
在第一接触面20和第二接触面22之间，沿轴向方向10还延伸有引导元件3，所述引导元件关于轴向方向10在其径向外侧上具有引导面30。引导面30构成为用于沿轴向方向10相对于第一电池单元6引导第二电池单元7，使得在组装第一电池单元6和第二电池单元7时，借助于之前已经安置到第一电池单元6上的装置1能够相对于第一电池单元6引导和定位第二电池单元7。
当前，装置1从第一电池单元6穿过第二电池单元7的底部元件72中的开口71朝向第二电池单元7的方向延伸。底部元件72在此经由开口71通过引导面30引导。
在图1中所示出的实施例中，第二电池单元7和第一电池单元6基本上相同地构造。两个电池单元6、7分别具有多个彼此电接触的电池单池(未示出)，所述电池单池又分别与第一接触元件60和第二接触元件70接触。当前，第二电池单元7也设置在第一电池单元6上方。换言之，第一电池单元6和第二电池单元7构成电池装置5的两个上下叠置的平面。
引导元件3还构成为导电元件2的电绝缘部。为此，引导元件3具有电绝缘材料。
为了关于轴向方向10在第一接触面20和第二接触面22之间提供导电元件2的环周绝缘部，引导元件3沿环周方向关于轴向方向10连续地构成。换言之，引导元件3构成容纳导电元件2的护套或套筒，所述护套或套筒沿轴向方向10在第一端部20和第二端部23之间延伸。
根据该示例性的实施形式，引导元件3具有根据图12A的垂直于轴向方向10的基本上多边形的外部横截面轮廓31。引导元件3也能够替选地具有其它外部横截面轮廓。
如从图12A中能够得出，外部横截面轮廓31具有基本上矩形的形状，其中角被倒圆。换言之，外部横截面轮廓31基本上具有四方形轮廓的形状。
由于外部横截面轮廓31的这种形状，除了沿轴向方向10引导第二电池单元7之外，还能够提供第二电池单元7相对于第一电池单元的定位，其中由于多边形形状，同样提供了沿环周方向关于轴向方向10的角度定位。
术语“角度定位”在此理解为，关于垂直于轴向方向10设置的平面预设第二电池单元7的主要定向。换言之，第二电池单元7的主要定向的位于上述平面内的角度或矢量通过外部横截面轮廓31的形状预设。
在图2中示意性地示出根据另一实施形式的电池装置5的剖视图，所述电池装置基本上对应于在图1中所示出的电池装置5。
在该示例性实施形式中，除了接触面20、22之外，导电元件2完全由引导元件3的材料包围。
与在图1中所示出的不同，根据图2的引导元件3没有内部中空地以套筒的形式提供，而是构成为基本上连续的、封闭的实心体。
如上所述用作为装置1相对于第一电池单元6和第二电池单元7的紧固元件的螺纹孔24在此分别作为盲孔延伸穿过导电元件2同样进入引导元件3中。
图3示意性地示出根据另一优选的实施形式的用于接触第一电池单元6和第二电池单元7的装置1的立体侧视图。装置1基本上类似于在图1中所示出的装置1构成。
在图3中的装置1还具有触碰保护装置32，所述触碰保护装置沿轴向方向10延伸超出第二接触面22。触碰保护装置32当前构造为框架结构34，其中多个杆35一起构成杆框架结构。
框架结构34在此关于引导元件3具有基本上截棱锥式的形状或棱锥形状。因此，框架结构34还提供了引入部段4，所述引入部段使底部元件72容易通过开口71滑动到和定心到装置1上。引入部段4在此沿轴向方向10观察朝第二端部23的方向渐缩。
换言之，框架结构34一方面为第二接触面22以及引导元件3的引入部段4提供触碰保护装置32。
在图4中示意性地示出图3中的装置1的侧视图。由此能够再次特别清楚地得出框架结构34的截棱锥式的形状。通过框架结构34还提供了侧向的引入开口36，第二接触元件70能够通过所述侧向的引入开口引入，用于与装置1组装并且尤其用于接触第二接触面22。
引入开口36的高度37和宽度38在此分别比第二接触元件70的高度和宽度更大的构成，使得可行的是，能够以简单的方式将第二接触元件70引入到引入开口36中。
图5和图6示意性地示出根据另一实施形式的用于接触第一电池单元6和第二电池单元7的装置1的立体侧视图和侧视图。装置1基本上对应于根据图1的装置，其中装置1在第二端部23上具有引入部段4，所述引入部段沿轴向方向10的方向径向观察朝第二端部23的方向渐缩。换言之，引入部段4同样基本上截棱锥式地构成。为此，接触面22的边缘分别具有倒棱40。
图7示意性地示出根据另一实施形式的用于接触第一电池单元6和第二电池单元7的装置1的侧视图。装置1具有触碰保护装置34，所述触碰保护装置具有根据图3和图4的框架结构34。此外，装置1具有引入部段4，所述引入部段不仅通过框架结构34构成，而且同样在引导元件3上方延伸。引入部段4因此具有截棱锥式的形状，其中引入部段4由引导元件3的设有倒棱40的区域和框架结构34构成，从而由触碰保护装置32构成。
图8示意性地示出根据另一实施形式的用于接触第一电池单元6和第二电池单元7的装置1的侧视图。在此，触碰保护装置32以侧壁33的形式提供，所述侧壁沿轴向方向10在三侧延伸超过第二接触面22，所述侧壁当前同样由引导元件3的材料构成。换言之，在此，引导元件3通过侧壁33延伸超出第二接触面20。
在图9中示意性地示出图8中的装置的俯视图。侧壁33与第二接触面22构成用于第二接触元件70的袋式容纳部。
替选地，在三个侧壁33的端部处的端侧能够至少部分地被覆盖和/或具有框架结构32，使得又再提供侧向的引入开口。替选地，引入开口也能够沿轴向方向10定向。
图10示意性地示出根据另一实施形式的电池装置5的剖视图。所述电池装置基本上对应于在图2中所描述的电池装置，其中装置1的第二接触面在此不设置在第二端部23处的端侧上，而是横向地设置在第二端部23上。
在图11中示意性地示出根据另一实施形式的电池装置5的剖视图，所述电池装置基本上对应于图2中的电池装置。装置1的引导元件3在此还具有凸肩39，通过凸肩39能够提供在第一电池单元6和第二电池单元7之间的限定的间距。
图12A至12F示意性地示出根据装置1的优选的实施形式的引导元件3的外部横截面轮廓31的不同的实施形式。
图12A示出具有多边形形状的外部横截面轮廓31，所述多边形形状基本上对应于具有倒圆的角的矩形。
图12B示出具有椭圆形形状的外部横截面轮廓31，所述椭圆形形状对应于具有相应倒圆的角的四边形。
图12C示出基本上圆形的外部横截面轮廓31。
图12D示出具有多边形形状的外部横截面轮廓31，所述多边形形状基本上对应于三角形。根据一个优选的改进方案，三角形的角是倒圆的。
图12E示出具有多边形形状的外部横截面轮廓31，所述多边形形状基本上对应于六边形。
图12F示出外部横截面轮廓31，其基本上基于在图12E中所示出的外部横截面轮廓31，其中六边形的角是倒圆的。
只要适用，在实施例中所示出的所有单独的特征能够相互组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。
附图标记列表：
1 装置
10 轴向方向
2 导电元件
20 第一接触面
21 第一端部
22 第二接触面
23 第二端部
24 螺纹孔
3 引导元件
30 引导面
31 外部横截面轮廓
32 触碰保护装置
33 侧壁
34 框架结构
35 杆
36 引入开口
37 高度
38 宽度
39 凸肩
4 引入部段
40 倒棱
5 电池装置
6 第一电池单元
60 第一接触元件
7 第二电池单元
70 第二接触元件
71 开口
72 底部元件
8 螺钉
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