导体电缆和连接配对件间的电接触、电池单元连接系统及其制造方法
阅读说明：本技术 导体电缆和连接配对件间的电接触、电池单元连接系统及其制造方法 (Electrical contact between a conductor cable and a connection partner, battery cell connection system and method for producing the same ) 是由 M.亨勒 S.埃伯哈特 M.瓦格纳 O.达利诺 K.利贝尔特 A.贝里凯瓦苏 A.M.德 于 2021-03-25 设计创作，主要内容包括：一种具有在导体电缆的电导体和电连接配对件之间的电接触的装置,其中,导体嵌入扁平导体电缆的绝缘护套中的接触平面中,其中,至少在一个接触侧上在预定的接触部段中电导体被剥去绝缘护套,其中,导体的接触部段以接触侧从接触平面弯曲到超过绝缘护套,其中,导体的接触部段的接触侧放置在电连接配对件上,并且直接连接到电连接配对件。本发明还涉及一种用于车辆电池模块的电池单元连接系统,包括接触元件以及感测电缆。导线和/或接触元件的表面在彼此接触的区域中包括表面积增加特征。表面积增加特征改善了焊接工艺,因为可以实现更高的焊接力,并在焊接零件之间实现更多的材料转移。本发明还涉及制造电池单元连接系统的方法。(A device with electrical contact between an electrical conductor of a conductor cable and an electrical connection counterpart, wherein the conductor is embedded in a contact plane in an insulating sheath of a flat conductor cable, wherein the electrical conductor is stripped of the insulating sheath in a predetermined contact section at least on one contact side, wherein the contact section of the conductor is bent with the contact side from the contact plane beyond the insulating sheath, wherein the contact side of the contact section of the conductor is placed on the electrical connection counterpart and is directly connected to the electrical connection counterpart. The invention also relates to a battery cell connection system for a vehicle battery module, comprising a contact element and a sensing cable. The surfaces of the wires and/or contact elements include surface area increasing features in the areas where they contact each other. The surface area increasing feature improves the welding process because higher welding forces can be achieved and more material transfer between the welded parts is achieved. The invention also relates to a method of manufacturing a battery cell connection system.)
技术领域
本发明涉及一种导体电缆的电导体，特别是柔性扁平导体电缆的电导体，与电连接配对件之间的电接触的构造，以及一种用于制造具有在导体电缆的电导体，特别是柔性扁平导体电缆的电导体，与电接触件之间的电接触的装置的方法。
本发明还涉及一种用于车辆电池模块，特别是用于电动或混合动力车辆的电池模块的电池单元连接系统，该电池单元连接系统包括用于接收至少一个电池单元的电极的接触元件以及包括电连接且机械连接电池单元监测单元和接触元件的导线的感测电缆。本发明还涉及一种用于将感测电缆附接到如上所述的电池单元连接系统的接触元件的方法。
背景技术
从EP 0 699 353 B1中已知一种电连接装置，其中柔性电路装置连接至平面基板，其中柔性电路装置包括电路装置的柔性扁平带，其中电路装置至少在纵向上的一端向后弯曲到自身上以形成弹性弹簧，使得向后弯曲的部分的上侧位于与未向后弯曲的条的部分的表面相邻的位置。导体在表面侧不绝缘，避免了表面向后弯曲，因此可以将其弹性压靠在平面基板的导电迹线上。在另一实施例中，柔性扁平导体电缆包括在触头方向上的凹口，该凹口放置在触头上。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种改进的装置，其具有在导体电缆的电导体，特别是柔性扁平导体电缆的电导体与连接配对件之间的电接触，并且提供一种改进的方法，该方法用于在电连接配对件和导体电缆的电导体，特别是柔性扁平导体电缆的电导体之间建立电接触。
电池单元连接系统在本领域中是已知的，例如从DE102014219178A1中已知，并且被用于电动或混合动力车辆的电池模块中以将多个电池单元彼此连接。为了能够监测电池单元的状态，有必要监测参数，例如电池温度、容量或负载状态。为此，监测单元通过电缆经由电池单元连接系统的接触元件与每一个电池单元电连接。监测单元还可以用于平衡电池单元。在这种情况下，它可以被称为监测和平衡单元。
为了确保电池模块具有足够长的使用寿命，重要的是实现即使在日常使用中也电稳定且机械稳定的连接，在日常使用期间，振动、冲击等也会对连接施加机械应力。电缆和电池单元连接系统之间的连接是通过超声波焊接实现的。
因此，汽车制造商对连接的可靠性提出了严格的要求。进行本领域公知的90°剥离张力测试，并且在连接断开之前，连接需要支撑至少7N的力。在90°剥离张力测试期间，将先前连接的电缆弯曲到90°以垂直于接触表面。然后测量断开连接处的力。机器性能特征值：Cmk应该大于1.67。
因此，本发明的第二目的是改善机械可靠性并因此改善电状况和电连接，从而改善电池的监测可能性。
该第一目的通过一种装置实现，该装置具有在导体电缆的电导体，特别是柔性扁平导体电缆的电导体与电连接配对件之间的电接触。导体在接触平面中嵌入导体电缆的绝缘护套中。至少在电导体的一个接触侧上在预定的接触部段处导体被剥去绝缘护套。导体的接触部段以其接触侧弯曲到接触平面之外，特别是弯曲到超过绝缘护套。导体的接触部段的接触侧放置在电连接配对件上并且与电连接配对件建立直接电接触。此外，电导体的接触侧在接触部段的区域中与电连接配对件连接。
该连接可以通过焊接来实施，特别是激光焊接连接或超声波或超声波焊接连接。
连接配对件可以例如是电导体条、电导体板或任何其他类型的接触元件。
在接触部段的区域中，导体电缆的绝缘护套没有在电连接配对件的方向上弯曲。导体电缆可以被配置为例如在接触部段的区域中是平面的，并且在接触部段之前和之后在纵向上以平面的方式过渡到导体电缆的相邻区域中。这防止了在接触部段的区域中的导体电缆和导体电缆的其他导体上的另外的机械应力。因为在本实施例中仅将电导体构造成在电连接配对件的方向上弯曲，所以减少了用于建立电接触的处理工作量，特别是机械处理工作量。另外，由于导体电缆在电连接配对件的方向上不需要挠曲，以此方式可以实现相邻导体的多个电接触件在导体电缆的纵向方向上相对于彼此偏移。导体电缆可以构造成在接触部段的区域中是平坦的和光滑的。因此，可以得到导体电缆在连接配对件上的总体平面支撑。
在一个实施例中，电导体的接触部段弯曲，使得接触侧在第一方向上从所述接触平面突出超过绝缘护套的外侧。然后，电导体的接触部段的接触侧放置在电连接配对件上，并且直接连接到电连接配对件。导体电缆在接触部段的区域中沿第二方向弯曲，即导体电缆的绝缘护套刚好在接触部段的外部，使得第二方向指向与第一方向相反的方向。由于导体电缆在与电导体的弯曲相反的方向上的挠曲，预载荷施加在电导体上。因此，电导体的收缩部段在朝向连接配对件的方向上被预加载，并且可以以更高的按压力被压到电连接配对件上。因此，可以以更高的质量和更简单的方法在电导体和电连接配对件之间建立电连接。特别地，不必将电导体本身在接触部段的区域中用机械工具压到电连接配对件上。例如，在激光焊接或超声波焊接连接的情况下，电连接配对件与电导体之间的电连接和机械连接可以另外地以此方式改善。此外，在本实施例中，在组装期间，在导体的接触部段的区域中存在更多的自由空间。因此可以更容易地建立导体和连接配对件之间的连接。
在另一实施例中，可以实现接触部段的弯曲，使得在弯曲区域中不会发生电导体的拉伸。由此可以防止横截面的减小。因此，可以防止接触部段的机械损伤。
在另一实施例中，接触部段的接触侧通过多个接触点与电连接配对件连接。以这种方式，改善了电导体和电连接配对件之间的机械连接。此外，同样改善了电导体和电连接配对件之间的电连接。例如，接触点可以借助于激光焊接来制造。在本实施例中，可以通过螺旋地形成的激光焊缝制造接触点。但是，也可以使用其他形状和/或方法，例如超声波焊接，以实现接触点。
在另一实施例中，电导体的接触部段被分成垂直于导体电缆的纵向方向的两个局部部段。在该实施例中，电导体的至少一个局部部段以接触侧放置在电连接配对件上，并且与电连接配对件机械和电连接。
在另一实施例中，电导体的接触部段的至少一部分被嵌入绝缘材料中，特别是被嵌入电绝缘的灌封材料中。以这种方式既实现了电导体的接触部段的电绝缘又实现了电导体的接触部段的机械保护。
在另一实施例中，电连接配对件和电导体由不同的导电材料形成，其中，特别地，电连接配对件可以由铝形成并且电导体由铜形成。即使使用不同的导电材料，特别是当使用铜和铝时，利用所描述的本发明的装置也可以在导体和连接配对件之间实现良好的电接触。激光焊接或超声波焊接连接特别适合在铝和铜之间建立良好的电连接和足够的机械连接。
在一个实施例中，电连接配对件是电池，特别是车辆电池的电端子的接触件。电池例如可以是多个电池的布置的一部分，其中例如使用电导体对电池进行电压测量。
在另一实施例中，接触部段可以至少部分地压印到连接配对件中。压印的优点在于，在生产期间可以将两个零件连接起来，而无需额外的夹紧步骤将两个零件保持在一起。因此，可以使用更有效的制造工艺，并且同时可以实现足够高的机械强度。
在另一实施例中，接触部段和电连接配对件之间的接口可以定位在紧邻该接口的连接配对件的表面下方，特别是在表面下方最多约0.1至0.5mm，更特别地是最多约0.2至0.3mm。这进一步提高了机械强度。
在另一实施例中，接触部段的表面和电连接配对件的表面在接口处可以包括配合的表面积增加特征。使用具有结构化表面的压印模，例如在其表面上具有多个规则排列的金字塔形突起，该图案被转印到接触部段上并延伸到接触部段的与连接配对件接合的表面侧。这可以进一步改善最终连接步骤之前的附接力，例如使用焊接。
本发明的第二目的是通过根据权利要求13所述的用于车辆电池模块，特别是用于电动或混合动力车辆的电池单元连接系统来实现的，该电池单元连接系统包括如上所述的装置——其中，电连接配对件包括用于接收至少一个电池单元的电极的接触元件，导体电缆，特别是柔性扁平导体电缆包括感测电缆，感测电缆包括电连接并机械地连接电池监测单元和接触元件的导线，其特征在于，导线和/或接触元件的表面在彼此接触的区域中包括表面积增加特征。与光滑表面相比，通过增加表面积，由于较大的相互作用表面，可以提高机械接触力。根据本实施例，实现了本发明的第一和第二目的。
本发明的第二目的也通过根据权利要求14的用于车辆电池模块，特别是用于电动或混合动力车辆的电池模块的电池单元连接系统来实现。电池单元连接系统包括用于接收至少一个电池单元的电极的接触元件，以及包括与电池监测单元和接触元件电连接且机械连接的导线的感测电缆。其特征在于，导线和/或接触元件的表面在彼此接触的区域中包括表面积增加特征。与光滑表面相比，通过增加表面积，由于较大的相互作用表面，可以提高机械接触力。
根据本发明的变型，表面积增加特征可以包括多个凸块。通过在表面上形成凸块，可以容易地增加接触表面积。
根据本发明的变型，凸块可以线型地，特别是平行于接触区域的较长侧延伸。这样的样式很容易实现。
根据本发明的变型，凸块可以具有金字塔形状，特别是尖顶金字塔形状。这样的样式甚至进一步增加了表面积并在不同方向上提供了接触侧面。
根据本发明的变型，金字塔形状可以具有矩形，特别是正方形的基部形状，以及大约30°至60°，特别是45°的侧面角。根据本发明的变型，凸块具有最高0.5mm的高度，特别是最高0.2mm的高度，更特别地具有最高0.1mm的高度。根据本发明的变型，直接相邻的凸块的尖顶彼此之间的距离可以最大为5mm，特别是最大0.2mm。与平坦的光滑表面相比，这些尺寸可改善接触力。
根据本发明的变型，导线和接触元件可以焊接在一起，特别是通过超声波焊接在一起。表面积增加特征允许更高和更稳定的焊接力，因为在焊接部件之间可以发生更高的材料转移。
根据本发明的变型，接触元件和导线可以由不同的材料制成，尤其是分别由铝和铜制成。本发明甚至允许组合两种不同的材料并获得令人满意的连接。当使用在表面上具有薄的电隔离氧化物层的材料时，优选地至少在该材料上实现表面积增大特征。
根据本发明的变型，电池单元连接系统可以具有布置成两排的多个接触元件，从而允许电池单元的串联电连接，并且其中彼此相对的接触元件之一与感测电缆的导线电连接且机械连接。
根据本发明的变型，感测电缆可以包括嵌入电绝缘件中的多根平行导线，特别是扁平导线，其中连接到接触元件的每根导线电连接且机械连接到接触元件中的另一个，并且其中在每个接触区域中去除电绝缘件。
此外，根据本发明的第一个目的，根据权利要求25，提供了一种用于制造具有在导体电缆的电导体，特别是柔性扁平导体电缆的电导体与电连接配对件之间的电接触的装置的方法。为此目的，提供了一种导体电缆，特别是柔性扁平导体电缆，其包括至少一个，特别是多个电导体，电导体嵌入在导体电缆的绝缘护套中的接触平面中。至少在一个接触侧上的预定的接触部段处至少一个电导体被剥去绝缘护套。例如，在接触部段中的电导体也可以在所有侧面上被剥去绝缘护套。该方法包括以下步骤：a)将电导体的接触部段的接触侧弯曲到接触平面之外，到绝缘护套的至少一个外侧，步骤b)放置，特别是在导体从接触平面弯曲出来之后，将导体电缆，特别是柔性扁平导体电缆放置在连接配对件上，步骤c)将电导体的接触部段的接触侧放置在电连接配对件上，然后步骤d)将导体的接触部段的接触侧连接到电连接配对件。在步骤d)中的一个实施例中，电导体的接触侧焊接到电连接配对件。
在该方法中有利的是，绝缘护套在接触部段的区域中不沿朝向连接配对件的方向弯曲。这为导体与连接配对件的连接留出了更多的空间。导体电缆的绝缘护套可以以相对于电连接配对件的上侧为平面的方式布置在接触部段的区域中，或者可以具有远离电连接配对件的弯曲部。两个实施例都允许电导体和电连接配对件之间的简单且可靠的电接触。
在一个实施例中，电导体的接触侧借助于激光被焊接到电连接配对件。例如，可以在电导体和电连接配对件之间形成一个或多个接触点或焊接点。特别地，激光可以形成激光接缝，该激光接缝例如是螺旋形的并且形成接触点。作为替代，可以使用超声波焊接。
根据实施例，该方法可以包括以下步骤：在焊接之前，使用通过在压力产生材料中引发相变而形成的压力波(特别是从液相或固相到气相，和/或爆炸)，将电导体的接触侧向下压向电连接配对件。形成这样的压力波以将接触部段推到电连接配对件上具有以下优点：可以实现制造过程而无需夹紧或至少用较少的夹紧，因为至多只需要夹紧来实现第一焊接点。压力产生材料可以是与用于实现连接的材料相同的材料，例如焊接材料或胶水。在变型中，它可以是可燃材料，例如CH3NO2。
根据实施例，压力波形成步骤可以包括以下步骤：使用一个或多个激光脉冲击打压力产生材料，特别是使用与焊接相同的激光。因此，用于实现焊接的同一激光器可用于产生压力波。可以使用第一喷射来点燃可燃材料的液滴，或者可以使用一个或多个脉冲来蒸发小液滴的相变材料，例如焊接或胶水。然后可以使用下一个随后的脉冲来实现接触部段和电连接配对件之间的焊接。
根据实施例，压力产生材料可以以液滴或包层的形式设置在接触部段上或在接触部段上方。通过将压力产生材料设置在接触部段附近，可以优化在产生压力波之后的下压效果。
在将电导体放置在电连接配对件上之前并且在将导体焊接到连接配对件之前，在一个实施例中，导体电缆在接触部段的区域中沿第二方向弯曲，即，导体电缆的绝缘护套刚好在接触部段的外部，第二方向与第一方向相反，电连接配对件在该第一方向上弯曲。通过沿与电导体的弯曲方向相反的方向在导体电缆中形成弯曲，在电导体上产生预载荷，这使得电导体和电连接配对件之间的电接触变得容易且更好。这意味着不再需要至少部分或者甚至全部使用特殊的压紧系统。
在另一实施例中，电导体的接触部段垂直于纵向方向被分成第一和第二局部部段。电导体的至少一个第一局部部段弯曲出接触平面。根据所选择的实施例，还可以首先将电导体弯曲出接触平面，并且随后可以将电导体在接触部段的区域中分成两个局部部段。至少一个第一局部部段被放置在电连接配对件上并且通过接触侧焊接到电连接配对件上。取决于所选择的实施例，两个局部部段都可以被放置在电连接配对件上并且以导电的方式连接到电连接配对件。
将电导体在接触部段的区域中分成两个局部部段提供了以下优点：实际的导体电缆可以以平面的方式延伸，剥去绝缘层的导体可以配置为作为弹簧元件，基本上没有拉伸，并且因此，在不减小横截面的情况下，更容易实现电导体从接触平面中的挠曲，并且可以在电导体上施加较小的机械应力的情况下实现。这样，即使厚的导体也可以以很小的压力从接触平面弯曲出来。即使在厚的绝缘护套的情况下在局部部段中具有相应的弯曲，也可以借助于局部部段以很小的机械变形将局部部段从导体电缆的绝缘材料引导出来。尤其是在较厚的绝缘护套的情况下，这减小了在接触部段的区域中在电导体上的机械应力。以此方式，减小了机械应力和电导体的变形，从而就长使用寿命而言改善了电接触。特别地，可以以这种方式保护电导体的机械连接，并且当其从接触平面弯曲出来时，其损坏较少。这也改善了电接触的长期稳定性。另外，在接触部段的区域中对电导体的横截面的影响较小。以这种方式，可以更精确地设置用于连接，特别是用于将电导体焊接到电连接配对件的参数。这也改善了电导体和电连接配对件之间的电接触以及机械接触的质量。此外，因此同样提高了电导体和电连接配对件之间的电接触的长期稳定性。这对于在车辆领域中的应用是特别有利的，因为车辆在操作和热负荷、特别是高温波动期间承受机械振动应力。当与车辆电池的电接触件建立接触时，电导体和电池的电连接配对件之间的机械和电连接的质量特别重要。
根据实施例，步骤a)和c)可以通过在电连接配对件中压印接触部段来同时实现。因此，将具有接触部段的导体电缆放置在电连接配对件上，然后使用冲压机将接触部段朝向电连接配对件的表面弯曲并压印到电连接配对件的表面中。因此，在一个步骤中，可以将两个部分保持在一起，从而不需要在焊接之前对两个部分进行额外的夹紧。
根据变型，可以使用具有平坦或结构化表面的冲压机。使用结构化表面，例如规则地布置的多个金字塔形状的表面，可以在接触部段的实际上面对表面电连接配对件的表面侧上获得表面图案，该表面图案将以相同的方式压印以在配对件的表面上形成配合图案。较高的表面积可以改善两个部分之间的连接力。
结合第一目的的本发明的第二目的是通过如上所述的方法实现的，利用该方法可以获得根据本发明的第二目的的电池单元连接系统，其中使用冲压机或刮擦工具或通过激光结构化来实现表面积增加特征。因此，在实现两个部分之间的电连接的时刻，改善了电接触。
本发明的第二目的还通过根据权利要求35的方法来实现，该方法用于将感测电缆附接到根据上述实施例的电池单元监测系统的接触元件上。该方法包括使用冲压机或刮擦工具或通过激光结构化来实现表面积增加特征的步骤。与光滑表面的连接相比，该方法允许获得改善的连接力。同时，表面的结构化可以破坏导线和/或接触元件的表面上的薄氧化层。因此，在实现两个部分之间的电连接的时刻，改善了电接触。
根据本发明的变型，在导线和/或将在其上建立电和机械连接的接触元件的一侧上应用冲压机或刮擦工具或激光结构化。
根据本发明的变型，可以通过焊接，特别是超声波焊接来实现电和机械连接。表面积增加特征允许更高和更稳定的焊接力，因为在焊接部件之间可以发生更高的材料转移。
根据另外的变型，与第一发明目的有关的任何实施例及其变型可以与与第二发明目的有关的任何一个或多个变型组合。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以理解本发明，其中附图标记表示本发明的特征。
图1示出了在电接触件上的柔性扁平导体电缆的示意性透视图；
图2示出了根据图1的柔性扁平导体电缆和电接触件的示意性局部截面图；
图3示出了图1的柔性扁平导体电缆的纵向截面图；
图4示出了具有弯曲出来的电导体的柔性扁平导体电缆的实施例；
图5示出了根据图4的柔性扁平导体电缆的俯视图，其中，电导体放置在电连接配对件上；
图6示出了柔性扁平导体电缆的俯视图的局部部段，其中电导体通过接触点或焊接点连接至电连接配对件；
图7示出了柔性扁平导体电缆的另一实施例的示意图，其中电导体以两个局部部段连接至电连接配对件；
图8以看到柔性扁平导体电缆的下侧的视图示出了具有柔性扁平导体电缆的两个局部部段的透视图，其中电导体的两个局部部段从绝缘护套中引出；
图9示出了柔性扁平导体电缆的透视图，其中，电导体的两个局部部段放置在电连接配对件上；
图10示出了具有图7的布置的两个局部部段的透视图；
图11示出了根据图7的柔性扁平导体电缆和电接触件的局部截面图；
图12示出了图11的布置，其中柔性扁平导体电缆的电导体的局部部段被嵌入绝缘材料中；
图13示出了电池的示意图，其电端子与柔性扁平导体电缆的导体接触。
图14a至14e示出了根据本发明的实施例的将接触部段弯曲到电连接配对元件上的方法的示意图。
图15a至15c示出了根据本发明的实施例的将接触部段压印到电连接配对元件中的方法的示意图。
图16示出了根据本发明的用于车辆电池模块的电池单元连接系统。
图17a至17c示意性地示出了根据本发明的表面积增加特征的变型。
图18示出了具有尖顶金字塔形的冲压机，以在导线中形成表面积增加特征。
图19示出了与具有光滑表面的比较例相比，根据本发明的四个实施例的剥离力。
具体实施方式
图1至图15涉及与本发明的第一目的有关的实施例。
图1示出了放置在电连接配对件2上的导体电缆1的示意图。在本实施例和以下实施例中，使用柔性扁平导体电缆，但是本发明不限于此，可以使用在绝缘护套中嵌入至少一个电导体的任何类型的导体电缆。
柔性扁平导体电缆1包括多个电导体3、10，这些电导体嵌入绝缘护套4中。在所示的实施例中，柔性扁平导体电缆1包括九个电导体3、10，它们嵌入绝缘护套4中。在接触部段5中电导体3被剥去其绝缘护套4。这意味着电导体3在接触部段5的区域中的所有侧面上都不具有绝缘护套4的材料。另外，电导体3以其接触部段的一个接触侧放置在电连接配对件2上。
图2以示意性局部横截面图示出了图1的布置，该布置沿电导体3延伸。可以清楚地看到，电导体3在接触部段5中已经不具有绝缘护套4。此外，电导体3放置在接触部段5上并且一个接触侧放置在电连接配对件2的上侧上上。柔性扁平导体电缆1的其余电导体10完全嵌入绝缘护套中。取决于所选择的实施例，还可以在接触部段中将另外的电导体10从绝缘护套的绝缘材料上剥去，并以一个接触侧放置在电连接配对件2上。从柔性扁平导体电缆1的纵向方向上观察，另外的电导体10的剥离的接触部段可以布置在与柔性扁平导体电缆1相同的高度上或者其不同的纵向部段中。
图3示出了图1的布置的示意性横截面。绝缘护套4在接触部段5的区域中包括凹部9。
从图3的图示中可以看出，柔性扁平导体电缆1放置在接触部段5的侧面，在电接触件的电连接配对件2的上表面侧8上具有绝缘护套4。然而，在接触部段5的区域中，柔性扁平导体电缆1从电接触件2的上表面侧8沿第二方向11向上弯曲。另外，电导体3在接触部段5的区域中从绝缘护套4的接触平面13沿第一方向12向下朝向电连接配对件2的方向弯曲。通常在绝缘护套4的中心形成接触平面13，其中柔性扁平导体电缆的电导体3、10布置在绝缘护套4中。导体3在朝向连接配对件2的方向上的弯曲使得电导体3的接触侧7牢固地放置在电接触件2的上侧8上。另外，在第二方向11上向上弯曲的电缆部段14可以用于在电连接配对件2的方向上施加电导体3的接触部段5的预紧力。另外，这导致导体3在连接配对件2的方向上更容易弯曲，而不必使导体3变形。
根据所选择的实施例，柔性扁平导体电缆1也可以在接触部段5的区域中以平面方式放置在连接配对件2上。然而，在本实施例中，导体3变形，特别是拉伸，以允许在朝向连接配对件2的方向上挠曲。
图4以透视图示出了柔性扁平导体电缆1的另一实施例，该柔性扁平导体电缆1具有电导体3，该电导体沿第一方向12弯曲出绝缘护套4。同时，在接触部段5中，电缆部段14具有相对于以平面方式延伸的柔性扁平导体电缆1的其余部分沿与第一方向12反向布置的第二方向11上弯曲的形状。
图5示出了图4中的柔性扁平导体电缆1，该柔性扁平导体电缆放置在电连接配对件2上。在此，电导体3的接触部段5放置在电连接配对件2的上侧8上。在本实施例中，柔性扁平导体电缆1包括六个电导体3、10，其以虚线示出。电导体3尚未通过其接触部段5机械地连接至电连接配对件2，而是仅放置在电连接配对件2的上侧8上。在随后的方法步骤中，电导体3的接触部段5连接到电连接配对件2的上侧8。为此，例如可以使用焊接连接、粘接连接或钎焊连接。特别地，激光焊接连接可以用作焊接连接。通过激光束完成将电导体3的接触部段5到电接触件2的上侧8的焊接。根据所选择的实施例，可以使用一个或多个焊接点15，如图6所示。作为激光焊接的替代方法，也可以使用超声波焊接。
图6以放大的图示示出了图5的布置的细节，其中使用两个焊接点15、16将电导体3焊接到电连接配对件2。根据所选择的实施例，可以仅使用一个焊接点或者也可以使用两个以上的焊接点。另外，也可以选择细长的、矩形的或锯齿状的焊接连接代替圆形的焊接点。例如，可以借助于激光束建立焊接连接，该激光束以螺旋形从焊接点的中心点引导到焊接点的边缘区域。
图7示出了另一装置的透视图，该另一装置具有在柔性扁平导体电缆1的电导体3和电连接配对件2之间的电接触。图7中的图示是从上方看到柔性扁平导体电缆1上的示意图，该柔性扁平导体电缆1被示出放置在电连接配对件2上。凹部9被引入柔性扁平导体电缆1的绝缘护套4中，使得电导体3的接触部段5从绝缘护套4的绝缘材料上剥离。另外，电导体3的接触部段5被分为第一局部部段17和第二局部部段18。第一和第二局部部段17、18相对于柔性扁平导体电缆1从绝缘护套4的接触平面向下引出，并放置在电连接配对件2的上侧8上。另外，每个局部部段17、18通过两个对应的焊接点15、16电和机械地连接到电连接配对件2。焊接点15、16可以例如通过激光焊接来产生。
图8示出了放置在电连接配对件2上之前的图7中的柔性扁平导体电缆1。在此，可以容易地识别出电导体3的从柔性扁平导体电缆1的绝缘护套4中弯出的局部部段17、18。局部部段17、18分别被分成第一部段19和第二部段20。第一部段19从绝缘护套4的接触平面13延伸出来并且相对于接触平面13以预定角度倾斜。第一部段19经由弯曲部21过渡到第二部段20。第二部段20相对于接触平面13具有较小的倾斜度，并且可以例如平行于柔性扁平导体电缆1的平面布置。第一和第二局部部段17、18可以被成形为相同的形状，使得第一部段19各自相对于柔性扁平导体电缆1的平面具有相同的角度，并且第二部段20彼此平行地布置。局部部段17、18的这种形状能够简化和改善电导体3和电连接配对件2之间的电接触的实现。
由于局部部段17、18的形状，当将柔性扁平导体电缆1放置在电连接配对件2上时，局部部段17、18的第二部段20与电接触件2的上侧8具有相对较大的接触表面。因此，局部部段17、18的第二部段20大面积地与电连接配对件2接触。因此，提供了大的接触表面。另外，存在用于形成连接配对件2与局部部段17、18之间的连接的大表面。
图9示出了图8的柔性扁平导体电缆1，其被放置在电连接配对件2上，使得局部部段17、18以第二部段20搁置在电连接配对件2的上侧8上。
图10示出了在将局部部段17、18分别用焊接点15焊接到电连接配对件2之后图9的布置。
图11示出了图10的布置的示意性局部截面图，其中，局部部段17、18的第一部段19和第二部段20的形成是清晰可见的。在图11的实施例中，两个焊接点15、16形成在局部部段17、18的第二部段20中，并将局部部段17、18连接到电连接配对件2。
图12示出了图7的另一实施例的示意性局部横截面。在本实施例中，第一局部部段17和第二局部部段18被嵌入在绝缘材料22中。绝缘材料22可以由例如电绝缘的灌封材料例如塑料材料形成。例如，剥下绝缘护套4的局部部段17、18可以至少部分地，特别是全部地被绝缘材料22覆盖。由此实现了局部部段17、18的安全可靠的电绝缘。
以类似的方式，图1至图6的实施例的接触部段5也可以被绝缘材料，特别是被电绝缘的灌封材料覆盖。
取决于所选择的实施例，电连接配对件2和电导体3可以由不同的材料形成。例如，电连接配对件2可以由铝制成。另外，电导体3可以由铜形成。
图13以示意图示出了具有多个电池23、24、25的电池系统的布置，每个电池具有电端子，端子26、27、28中的一些端子示意性地示出为矩形。另外，柔性扁平导体电缆1穿过电池23、24、25。柔性扁平导体电缆1包括电导体3、另一电导体10和附加电导体29。电导体3、10、29仅以局部部段示意性地示出，但电导体3、10、29沿着整个柔性扁平导体电缆1形成。在所示的实施例中，根据图1至12中的前述的实施例中的一个，电导体3以导电的方式连接到第一电池23的第一端子26，另一电导体10连接到第二电池24的第二端子27，附加电导体29连接到第三电池25的第三端子28。例如，电池的布置设置在车辆中。电池的电端子26、27、28代表电接触件。取决于所选择的实施例，仅一个电池可以设置有电端子，该电端子连接至柔性扁平导体电缆的导体。电池的电端子的电接触件可以用于检测电池的电压以平衡它们和/或电池的温度。电池具有两个端子，两个端子未在此示意图中示出。
图14a至图14e示出了根据本发明的另一实施例。具有与以上附图描述中已经使用的附图标记相同的特征的特征将不再详细描述，而对其进行标注。
图14a示意性地示出了导体电缆的侧视剖视图，此处为柔性扁平导体电缆1以其绝缘护套4定位在电连接配对件2上的示例性形式。电导体3在其整个长度上位于接触平面13中。接触部段5还没有朝向电连接配对件2的表面8弯曲。在与接触侧7相反的表面侧33上定位有焊接材料的液滴31或爆炸性材料或可燃材料的胶水。代替于液体材料，也可以使用合适的固体材料，例如呈爆炸性包覆层形式的材料，其设置在与接触侧7相反的表面侧33上。
图14b示出了由脉冲激光器37发射的，撞击在液滴31上的激光脉冲35。
取决于所使用的材料，由于能量转移，液滴31将立即蒸发、燃烧或爆炸。为此，单个激光脉冲可能就足够了。在某些应用中，可能需要多个脉冲。
在相变之后，形成压力波39，压力波39快速扩展并且将接触部段5的接触侧7向下压向电连接配对件2的表面8。这在图14c中示出。
随后，如图14d所示，当接触部段5仍被压力波39压下时，激光37发出另一个激光脉冲41，并撞击在接触部段5上，以将其焊接到焊接区域42中的电连接配对件2。
图14e示出了最终结果。接触部段5从接触平面13中弯出，并且电和机械地连接到电连接配对件2。通过在与激光相互作用的时刻压下接触部段5，可以获得高质量的焊接43。
图15a至图15c示出了根据本发明的另一实施例。具有与以上附图描述中已经使用的附图标记相同的特征的特征将不再详细描述，而对其进行标注。
图15a示意性地示出了导体电缆的侧视剖视图，此处为柔性扁平导体电缆1以其绝缘护套4定位在电连接配对件2上的示例性形式。电导体3在其整个长度上位于接触平面13中。接触部段5还没有朝向电连接配对件2的表面8弯曲。冲压机51位于接触部段5的正上方。压印表面53可以是具有或没有倒角边缘的平坦表面。
在放大区域55中示出了实施例的变型。在此，压印表面57具有结构化的表面59，例如规则地布置在压印表面57上的多个金字塔形状部61。
图15b示出了在冲压机51已经向下移动并且推压在接触部段5和电连接配对件2的表面8上之后的结果。在冲压机51的压力下，接触部段5的至少一部分63已经弯曲并压印到电连接配对件2的表面65中。与紧靠压印区域71的表面8相比，印记的交界平面69的高度67为0.1至0.5mm，优选地为0.2至0.4mm。
放大区域73示出了当使用具有如图15a所示的结构化表面59的冲压机51时的接口75。在此，接触部段5和电连接配对件2在接口75处具有配合表面积增加特征77。
压印的优点在于，两个部分相对于彼此定位，而不需要额外的夹紧装置，从而简化了制造过程。
随后，如图15c所示，使用激光器79将接触部段5焊接到电连接配对件2上。与上述实施例相似，可以在压印区域71中实现一个或多个焊接点81。作为替代，可以使用超声波焊接。
因此，在本实施例中，在一个步骤中实现了接触侧在电连接配对件2的表面8上和在其之中的弯曲和起搏(pacing)。
图16示出了用于与本发明的第二目的有关的电池模块的电池单元连接系统100。
这样的电池单元连接系统100用于电动或混合动力车辆中。它接收并联和串联连接的电池单元，以向车辆的电动机提供能量。
电池单元连接系统100包括通常由塑料制成的支撑件103，例如使用卡扣配合连接，将通常由铝制成的两排105、107的多个接触元件109和111安装在支撑件103上。接触元件109、111对应于上述实施例的电连接配对件2。
在本实施例中，每个接触元件109和每个接触元件111分别包括两个接触元件部段109a、109b和111a、111b。两个接触元件部段109a、109b彼此电连接。接触元件部段111a、111b也彼此电连接。
在使用中，将电池单元的正负极定位在相反的接触部段上。因此，一个电池单元在接触元件部段109a、111a上，一个电池单元在接触元件部段109b、111b上。因此，电池单元被并联布置。在变型中，可以并联布置少于或多于两个的电池单元。通常将电池单元焊接到接触元件部段，以确保可靠的电连接和机械连接。
在排105中，相邻的接触元件113通过通常与支撑件一体形成的隔离元件115与接触元件109电隔离。在相反的排中，相邻的接触元件117电连接到接触元件111。因此，安装在接触元件113和117上的电池单元将相对于安装在接触元件109和111上的电池单元串联安装。在整个排105和107上实现与相邻的电池单元对串联连接的成对的电池单元的并联布置。因此，成对的电连接的接触元件通过隔离元件115与后面的成对的电连接的元件分开。在本实施例中，仅排105中的接触元件109和排107中的接触元件149不电连接至相邻的接触元件。
电池单元连接系统100经由汇流条119和121连接至相邻的电池单元连接系统或电动机。
电池单元连接系统100还包括具有电池单元监测单元125的印刷电路板(PCB)123。PCB 123上的监测单元125电连接到接触元件109、111、113、115中的至少一些，以监测电池单元的参数，例如温度、电容，例如为了平衡电容或其充电状态。使用感测电缆来实现连接，在此将其称为柔性扁平电缆127、129、131和133，在上述实施例中也被称为柔性扁平导体电缆。
如在放大图135中可以看到的，柔性扁平电缆133包括多根，此处是六根平行导线137a-f，此处是铜线，其通过电绝缘件139彼此隔离，在本实施例中嵌入到挤出的PVC中。导线中的三根(137c、137d和137e)电连接且机械连接到一个且仅一个接触元件，此处是接触元件145、147和149。此外，从图1可以看出，每对相对的接触元件仅连接一根导线。此处，导线137d和接触元件147，而在排105中的相对的接触元件未连接至柔性扁平电缆127以监测电池单元的安装。关于相对的接触元件109a和111a，这两个元件都连接到它们对应的柔性扁平电缆129和131。
柔性扁平电缆133具有暴露区域141，其中对应于导线137c的导线143不具备电绝缘件。导线143通常通过超声波焊接被焊接到接触元件145。为了进行超声波焊接，如图1所示，与实现与接触元件145的接触的相反侧也需要不具有电绝缘件139，因为用于进行焊接的超声波发生器需要定位在导线上。通常，应用超声波发生器的表面带有超声波发生器接触表面的可见印记。
根据本发明，面对接触元件145的暴露区域141包括例如凸块的表面积增加特征。在本文中，表面积增加特征是指具有比铜导线的光滑表面更大面积的表面，该光滑表面是在例如使用CO2激光去除电绝缘件139并随后进行清洁之后获得的，清洁例如是使用金属和/或塑料刷(如圆形刷)的机械清洁。
图17a至17c示出了根据本发明的在导线143的暴露区域141上的表面积增加特征的三种不同变型。表面积增加特征在导线的将与接触元件145接触的一侧上，如图16所示。
图17a示出了在应用刮擦工具之后，导线153的暴露区域151的表面。划痕155优选地设置在暴露区域的整个表面上，并且与光滑表面相比增加了表面积。
图17b示出了在应用冲压机之后导线163的暴露区域161的表面，导致形成图案化的表面积增加特征，该表面积增加特征为沿着暴露区域161的较长侧延伸的线型凸块165的形式。在另一变型中，线型凸块165可以沿短边延伸或倾斜。在本实施例中，所有线型凸块165具有相同的形状。在变型中，它们也可以是不同的，例如越朝向边缘越高。线型凸块165具有最高0.5mm的高度，特别是最高0.2mm的高度，更特别地具有最高0.1mm的高度。此外，直接相邻的凸块的尖顶彼此之间的距离最大为5mm，特别是最大为0.2mm。
图17c示出了在应用如图18所示的冲压机181之后导线173的暴露区域171的表面，冲压的应用导致在整个暴露区域171上形成呈金字塔175形阵列形式的图案化的表面积增加特征。在本实施例中，金字塔175是基部形状基本为矩形、特别是基本为正方形的尖顶金字塔，并且具有大约30°至60°，特别是45°的侧面角。金字塔175具有最高0.5mm的高度，特别是最高0.2mm的高度，更特别地具有最高0.1mm的高度。此外，直接相邻的金字塔的尖顶彼此之间的距离最大为5mm，特别是最大为0.2mm。
如图18所示，冲压机181包括规则排列的金字塔183阵列。
代替于将表面积增加特征压印到导线163或173的表面中，还可以使用激光图案化工艺。
本发明还涉及一种用于将感测电缆附接到如上所述的电池单元连接系统的接触元件的方法，并且包括以下步骤：从柔性扁平电缆127至133去除电绝缘件139以形成暴露区域141、151、161、171并清洁暴露区域。该步骤之后，是使用冲压机或刮擦工具或通过激光结构化来形成表面积增加特征的步骤，以获得如图17a、17b或17c所示的结构之一。随后，导线143、153、163、173的暴露区域141、151、161、171之间的电和机械连接通过焊接，特别是超声或激光焊接来实现。
根据变型，如图17a至17c所示的形状也可以或可替代地设置在接触元件145的表面上。
图19示出了在如上所述的90°剥离张力测试之后获得的结果，该测试满足Cmk>1.67。它显示了各个测量值和平均值。
对于所有样品，分别使用相同材料铝和铜作为接触元件，并施加相同的超声波处理工艺。
样品191对应于具有光滑表面的比较样品。可以看出，剥离张力测试令人满意，因为平均水平为8.625N高于所需的7N，请参见水平虚线。其中一个测试结果小于7N。
样品193对应于如图17c所示的尖顶金字塔形的表面积增加特征。它们是通过使用如图18所示的冲压机获得的。导线上的尖顶金字塔基本上在0°和90°方向上显示出正方形的底面，平均而言，尖顶之间的距离为0.4mm，高度为0.2mm，侧面角为45°。所有测量值均高于7N时，获得的平均剥离力为13.154N。
样品195对应于线型凸块形式的表面积增加特征，如图17b所示，尖顶之间的距离为0.2mm，高度为0.1mm，侧面角为45°。所有测量值均高于7N时，获得的平均剥离力为9.482N。
样品197对应于如图17c所示的尖顶金字塔形的表面积增加特征。它们是通过使用如图18所示的冲压机获得的。导线上的尖顶金字塔基本上在0°和90°方向上显示出正方形的底面，平均而言，尖顶之间的距离为0.2mm，高度为0.1mm，侧面角为45°。所有测量值均高于7N时，获得的平均剥离力为15.56N。
样品199对应于划痕形式的表面积增加特征。所有测量值均高于7N，获得的平均剥离力为12.598N。
与具有光滑表面的导线相比，根据本发明的所有样品具有更高的剥离力。样品197获得了最佳结果，显示出与对比样品相比提高了约80％。
已经描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解，可以在不脱离所附权利要求的情况下进行各种修改和增强。特别地，通过将关于本发明的第一目的的实施例与根据本发明的第二目的的实施例相结合来实现根据本发明的另外的实施例。
附图标记列表
1 导体电缆，此处为柔性扁平导体电缆
2 电连接配对件
3 电导体
4 绝缘护套
5 接触部段
7 接触侧
8 电接触件上侧
9 绝缘护套中的凹部
10 另一电导体
11 第二方向
12 第一方向
13 接触平面
14 电缆部段
15 第一焊接点
16 第二焊接点
17 第一局部部段
18 第二局部部段
19 第一部段
20 第二部段
21 弯曲部
22 绝缘材料
23 第一电池
24 第二电池
25 第三电池
26 第一端子
27 第二端子
28 第三端子
29 附加电导体
31 液滴
33 表面侧
35 激光脉冲
37 激光
39 压力波
41 另一激光脉冲
42 焊接区域
43 焊接
51 冲压机
53 冲压表面
55 放大区域
57 冲压表面
59 结构化表面
61 金字塔形状
63 接触部段5的部分
65 电连接配对件2的压印表面
67 印记的高度
69 交界平面
71 压印区域
73 放大区域
75 接口
77 表面积增加特征
79 激光
81 焊接
100 电池单元连接系统
103 支撑件
105 排
107 第二排
109 接触元件
109a 接触元件部段
109b 接触元件部段
111 接触元件
111a 接触元件部段
111b 接触元件部段
113 相邻的接触元件
115 隔离元件
117 相邻的接触元件
119 汇流条
121 汇流条
123 印刷电路板(PCB)
125 电池单元监测单元
127 柔性扁平电缆
129 柔性扁平电缆
131 柔性扁平电缆
133 柔性扁平电缆
135 放大图
137a-f 导线
139 电绝缘件
141 暴露区域
143 暴露区域中的导线
145 接触元件
147 接触元件
149 接触元件
151 暴露区域
153 导线
155 作为表面积增加特征的表面划痕
161 暴露区域
163 导线
165 作为表面积增加特征的线型凸块
171 暴露区域
173 导线
175 作为表面积增加特征的尖顶金字塔
181 具有尖顶金字塔的冲压机
191 比较示例
193 冲压的大金字塔
195 冲压的线型凸块
197 冲压的小金字塔
199 划痕表面积增加特征
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