包括具有导体布置的母线的电气连接布置以及夹子元件

文档序号:785811 发布日期:2021-04-09 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 包括具有导体布置的母线的电气连接布置以及夹子元件 (Electrical connection arrangement comprising a busbar with a conductor arrangement, and clamping element ) 是由 T.卡利斯 于 2020-09-22 设计创作,主要内容包括:本发明描述了一种电气连接布置(100),包括:-母线(110),具有第一接触区域(116),-导体布置(120),其通过第二接触区域(122)搁置在母线(110)的第一接触区域(116)上并通过接触区域(116,122)电连接至母线(110),其由至少一个电流传导板(130,140)构成,以及-夹子元件(160),具有:第一弹簧肢(170),其支承在母线(110)的底侧(112)上;第二弹簧肢(180),其搁置在所述导体布置(120)的顶侧(132,142)上;以及连接部分(190),其将所述第一弹簧肢和第二弹簧肢(170,180)彼此连接,其中所述弹簧肢(170,180)设计成使所述母线(110)和所述导体布置(120)通过其两个接触区域(116,122)彼此压靠,以在所述母线(110)和所述导体布置(120)之间形成机械连接。(The invention describes an electrical connection arrangement (100) comprising: -a busbar (110) having a first contact area (116), -a conductor arrangement (120) which rests on the first contact area (116) of the busbar (110) by means of a second contact area (122) and is electrically connected to the busbar (110) by means of the contact areas (116, 122), which is composed of at least one current conducting plate (130, 140), and-a clip element (160) having: a first spring limb (170) which is supported on the bottom side (112) of the busbar (110); a second spring limb (180) resting on the top side (132, 142) of the conductor arrangement (120); and a connecting portion (190) connecting the first and second spring limbs (170, 180) to each other, wherein the spring limbs (170, 180) are designed to press the busbar (110) and the conductor arrangement (120) against each other by means of their two contact areas (116, 122) to form a mechanical connection between the busbar (110) and the conductor arrangement (120).)

包括具有导体布置的母线的电气连接布置以及夹子元件

技术领域

本发明涉及一种电气连接布置,用于将包括至少一个电流传导板的导体布置连接至母线,其包括夹子元件,该夹子元件将导体布置和母线彼此压靠。本发明还涉及具有对应设计的母线和也具有对应设计的导体布置。

背景技术

母线用于各种技术应用中,以构建用于电流分配的本地基础设施。母线以相对较粗且刚性的电流导体的形式设计,通常形成用于电流分配的本地基础设施的骨干,并与其他电流导体连接以进一步进行电流分配。由于其尺寸,母线通常适用于传导大电流和功率。电动车辆中的母线涉及将电流从电池组件传递到相应的功率组件,例如电动马达,以及其他。由于这种电池组件通常由大量单独的电池单元组成,因此在这里使用所谓的母线。所述母线是直接布置在电池组件上的母线,并且通常将多个电池单元或多个电池单元组分别单独地连接至该母线。在电动车辆的情况下,除了纯电动车辆,还包括具有电动驱动的混合动力车辆,使用这种母线需要在母线和与所述母线连接的电流导体之间建立特别安全可靠的电气和机械连接。此外,由于可用的安装空间较小,对应的连接布置应设计为尽可能扁平。事实证明,通常用于母线的连接技术(例如螺钉连接)特别不合适,而且在生产方面也相当复杂。

发明内容

因此,本发明的目的是提供一种连接导体布置和母线的可能方式,除了具有足够的安全性和可靠性以及较小的安装空间之外,还使得相对简单的生产和组装成为可能。该目标通过根据权利要求1的连接布置解决。该目标还通过根据权利要求12的夹子元件,根据权利要求13的母线和根据权利要求14的导体布置来实现。在从属权利要求中规定了其他有利的实施例。

本发明提供一种电气连接布置,其包括具有第一接触区域的母线;导体布置,其通过第二接触区域搁置在母线的第一接触区域上且通过接触区域电连接至母线,其由至少一个电流传导板构成;以及夹子元件。夹子元件具有:第一弹簧肢,其搁置在母线的底侧上;第二弹簧肢,其搁置在导体布置的顶侧上;以及连接部分,其将第一弹簧肢和第二弹簧肢彼此连接。这里,弹簧肢设计成使母线和导体布置通过其两个接触区域彼此压靠,以在母线和导体布置之间形成机械和电气连接。这里,这种夹子元件允许扁平导体结构以特别简单和快速的方式紧固到母线。以这种方式实现的连接布置仅需要少量的安装空间,并且就生产而言可以以成本有效的方式实现。

在一个实施例中,规定为,至少一个表面结构设置在导体布置的接触区域上,该表面结构在电气连接布置的组装状态下与母线的接触区域上的互补的表面结构相互作用,其因此在导体布置和母线之间形成互锁连接。特别地,通过表面结构的互锁连接,有效地防止了导体结构相对于彼此的横向位移。因此,借助于所述类型的表面结构可以以特别简单的方式在所涉及的部件之间实现安全的机械和电气连接。

在另一实施例中,规定为,电流传导板的接触区域上的表面结构设计为柱状或杯状凸起部分的形式,其在电气连接布置的组装状态下以互锁的方式接合到表面结构中,该表面结构以对应的凹部的形式形成在母线的接触区域上。这种柱状或杯状凸起部分允许所涉及的导体结构的特别安全的连接。特别地,杯状的凸起部分还可以通过深拉工艺在电流传导板上以特别简单和成本有效的方式制造。此外,电流传导板上的表面结构的杯状设计允许多个这种表面结构堆叠在一起。结果,也可以以相对节省空间的方式在接触区域上以彼此相邻的方式实现多个这些表面结构。

在另一实施例中,规定为,导体布置设计为堆叠体的形式,其包括至少一个第一电流传导板和一个第二电流传导板,其中导体布置的接触区域布置在第一电流传导板的底侧上。这里,夹子元件的第一弹簧肢设计为,在电气连接布置的组装状态下,在第二电流传导板的顶侧上施加限定的压力,通过该压力,第二电流传导板在第一电流传导板的方向上被按压,且第一电流传导板通过第二接触区域压靠母线的第一接触区域。上下叠置的多个电流传导板与母线的连接使得特别节省空间的布置成为可能。当连接大量的电池单元时,例如在电动车辆的电池组件中可能出现这种情况时,该理念特别有利。

在另一实施例中,规定为,第一电流传导板具有杯状的表面结构,其在第一电流传导板的顶侧上形成凹部。这里,电气连接布置的第一电流传导板的凹部形成用于布置在第一电流传导板正上方的电流传导板的柱状或杯状的表面结构的互锁插座。该理念允许上下叠置的多个电流传导板的表面结构堆叠在一起。由于表面结构在这里分别上下叠置,因此整个布置具有相对较小的空间需求。

在另一实施例中,规定为,至少一个接触区域具有特定的粗糙度,以限制第一电流传导板和母线之间的横向运动。以这种方式配置的表面使得所涉及的部件之间的相对简单但非常有效的互锁连接成为可能。

在另一实施例中,规定为,夹子元件的弹簧肢中的至少一个具有闩锁结构,其以互锁的方式接合在母线周围,以在夹子元件和母线之间建立闩锁连接。这种闩锁连接防止夹子元件意外滑动,并以此方式增加整个连接装置的连接的安全性。

在另一实施例中,规定为,闩锁结构由相应的弹簧肢的弯曲的端部部分形成。闩锁结构的这种配置使生产特别简单,因此特别具有成本效益。

在另一实施例中,规定为,弯曲的端部部分与第二弹簧肢的相邻部分形成锐角。这里,这种闩锁结构的外侧形成斜坡,以此方式使将夹子元件安装到导体结构变得更加容易。

在另一实施例中,规定为,夹子元件的第二弹簧肢具有在第一弹簧肢的方向上延伸的两个横向的翼结构,所述横向的翼结构在电气连接布置的组装状态下抑制导体布置的横向运动。以此方式可以实现导体布置在母线上的特别安全的连接。

在另一实施例中,规定为,母线设计成在包括多个电池的电池组件中的母线。这里,至少一个电流传导板设计为用于电池组件的电池的电流分接板。

本发明还提供了用于上述电气连接布置的夹子元件。

本发明还提供了用于上述电气连接布置的母线。

最后,本发明提供了用于上述电气连接布置的包括至少一个电流传导板的导体布置。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明,其中:

图1示出了根据本发明的连接布置的透视图,其包括用于将包括一个或多个导体板的导体布置紧固到母线的夹子元件;

图2是图1的连接布置的侧视图;

图3示出了用于实现图1的连接布置的夹子元件;

图4示出了图1的具有相互接合表面结构的电流导体的布置的分解图;

图5示出了图4的布置的截面图;

图6示出了在安装夹子元件之前的图4的布置的截面图;

图7示出了图1的布置的截面图;

图8示出了具有特定的粗糙度的电流导体的表面的替代配置,用于确保部件之间的机械连接;

图9示出了包括母线的具有闩锁结构的夹子元件的替代配置;

图10示出了具有闩锁结构的夹子元件的另一替代配置,该闩锁结构形成斜坡以便于安装;

图11示出了具有夹子元件的电气连接布置,该夹子元件与电流传导板闩锁;

图12示出了图14的布置的侧视图;

图13示出了具有横向的翼结构的夹子元件的另一替代配置,该横向的翼结构用于横向地固定导体布置;

图14示出了具有图11的夹子元件的连接布置;

图15示出了对图12的夹子元件的改进,其具有延伸的横向的翼结构以便于安装;以及

图16示出了具有两个连接布置的母线的透视图,用于解释所述母线作为与电动车辆的电池组件连接的母线的操作方式。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的连接布置100,其包括:母线110;导体布置120,其连接到所述母线且包括上下叠置的两个电流传导板130、140;以及夹子元件160,其将导体布置120和母线110彼此连接。母线110在当前情况下基本上是矩形设计,具有扁平的顶侧111,在该顶侧111上,接触区域116位于母线110的接触区域115中。接触区域116在这里用作导体布置120的支撑区域,并且在此处所示的电气连接布置100的组装状态下,由所述导体布置覆盖。这里,导体布置120通过布置在其同样扁平的底侧133上的接触区域122而搁置在母线110上。由于导体布置120设计成包括两个带状的电流传导板130,140(其在本实例中上下叠置)的堆叠体121的形式,所述导体布置的接触区域122位于下电流传导板130的底侧133上。

为了将导体布置120固定至母线110,电气连接布置100还包括夹子元件160,其在电气连接布置100的组装状态下包括母线110和布置在所述母线上的导体布置120,且通过它们的接触区域116、122将它们彼此压靠。为此,夹子元件160具有两个可弹性偏转的弹簧肢170、180,它们通过其连接部分190彼此连接。

图2示出了图1的电气连接布置100的侧视图。从该图清楚可见的是,夹子元件160通过其下弹簧肢170从下方压靠母线110的底侧112且通过其上弹簧肢180从上方压靠导体布置120的顶侧132。

图3示出了图2的夹子元件116的细节的视图。这里,夹子元件116处于弹性预张紧状态,其对应于组装状态,具有展开的弹簧肢170、180。在此示例性示出的弹簧元件116优选地以弯曲的金属带的形式形成(例如,弹簧钢)。然而,原则上,弹簧元件116也可以由不同的材料并且以不同于这里所示的形式来实现。

从图3清楚可见的是,夹子元件160的弹簧肢170、180各自包括第一部分173、183(其从连接部分190弹起)和第二部分174、184(其与所述第一部分相邻)。两个弹簧肢170,180的第一部分173、183以相对于彼此稍微弯曲的方式行进,使得它们不与母线110和导体布置120接触,而是基本上用作弹簧肢170、180的可弹性偏转的弹簧元件。第二部分174、184与第一部分173、183相邻,所述第二部分进而各自稍微向外弯曲并且各自具有优选扁平的接触压力区域172、182。取决于应用,接触压力区域172、182可以特别地构造,以例如借助于特别光滑的接触压力区域172、182便于安装夹子元件160,或借助于特别构造的表面防止安装的夹子元件160滑动。

为了防止导体布置120或电流传导板130、140相对于母线110的横向位移,所涉及的部件优选地以互锁的方式彼此连接。为此,母线110和/或导体布置120在其相应的接触区域116、122上具有对应的结构,所述结构以互锁的方式与相应的互补的接触区域122、116或相应的互补的接触区域122、116的结构相互作用。为了也抑制单独的电流传导板130、140在导体布置120(其具有上下叠置的多个电流传导板130、140)中相对于彼此的横向移位,对应的表面结构优选地也设置在电流传导板130、140的接触区域上。

如从图4可见,在本示例中,第一电流传导板130在其底侧133(其形成导体布置120的接触区域122)具有柱状或杯状凸起部分形式的两个表面结构1341、1342,其在电气连接布置100的组装状态下以互锁的方式接合在母线110的互补接触区域116上的对应设计的两个凹部1171、1172中。第二电流传导板140也在其底侧143上具有柱状或杯状凸起部分形式的表面结构1441、1442,其在电气连接布置100的组装状态下以互锁的方式接合在第一电流传导板140的顶侧132上的对应的设计的两个凹部1351、1352中。

图5示出了图4的布置的截面图。这里清楚可见的是,表面结构1341、1342、1441、1442优选地为杯状的设计,其中柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442(其各自向下凸出)各自设置在相应的相关联的凹部1171、1172、1351、1352的正上方。

图6示出了已经预组装的布置的截面图,其包括两个电流传导板130、140和母线110。取决于应用,两个电流传导板130、140彼此之间或由电流传导板130、140和母线110形成的导体布置120以这种方式的预组装以不同的方式进行。在最简单的情况下,导体结构110、130、140简单地上下放置。导体结构110、130、140还可以通过被压在一起而被预先固定,其中可能存在的表面结构被彼此压在一起。原则上,用于导体的任何合适的连接方法也可以用于导体结构110、130、140的预组装。所述连接方法尤其包括焊接或锡焊,例如超声波焊接或电焊,等等。

在图6所示的示例性实施例中,第一电流传导板130的柱状的凸起部分(其各自向下凸出)以互锁的方式接合在母线110的顶侧111上的相关联的凹部1171、1172中。类似地,第二电流传导板140的底侧142上的杯状的凸起部分1441、1442(其向下凸出)以互锁的方式接合在形成在第一电流传导板130的顶侧133上的凹部1351、1352中。

由于柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442在相应的相关联的凹部1171、1172、1351、1352中的互锁接合,所涉及的导体结构130、140、110被固定以防止横向位移。如从图7的截面图清楚可见,夹子元件160借助于其两个弹簧肢170、180将连接配对件110、130、140彼此压靠,从而防止柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442从凹部1171、1172、1351、1352掉出。这导致电流传导板130、140和母线110之间的特别安全的机械和电气连接。

原则上,柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442和应对的凹部1171、1172、1351、1352的尺寸互相匹配。特别地,柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442的尺寸可以相对于相应的相关联的凹部1171、1172、1351、1352的尺寸以准确的配合设计,从而在电流传导板130、140和位于其下方的母线110之间实现固定连接。这里,柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442的稍微尺寸偏大或相关联的凹部1171、1172、1351、1352的稍微尺寸偏小可以具有以下效果,通过将电流传导板130、140和母线110压在一起,在相关的表面结构中引起材料流动,通过该材料流动,可能存在于所涉及的部件的表面上的氧化物层被破坏,改善了所涉及的导体之间的电接触。

原则上,柱状的凸起部分1341、1342、1441、1442也可以相对于相关联的凹部1171、1172、1351、1352稍微尺寸偏小。这可以便于安装电流传导板130、140。

在电流传导板130、140上使用杯状的表面结构1341、1342、1441、1442具有以下优点,它们可以借助于深冲拉工艺以相对简单的方式生产。但是,原则上也可以借助其他生产工艺来生产对应的凸起部分和凹部,例如也可以借助切割工艺来移除材料。

作为使用表面结构的附加或替代,也可以通过相应的接触区域的特殊结构来实现电流传导板130、140和母线110之间的互锁连接。在这方面,图8以示例的方式示出了电气连接布置100的实施例,其中母线110和两个电流传导板130、140具有对应的表面结构118、136、146。所述表面结构优选是具有特定的粗糙度的表面。这种表面通常具有不规则的微观结构,例如通过压花、腐蚀、喷砂、研磨或其他方法使相应的表面111、132、133、142、143粗糙化或结构化而形成不规则的微观结构。但是,原则上,合适的表面结构也可以包含规则的微观结构,例如通道、齿或类似结构。例如,可以通过压花工艺来形成这种结构。图8示出了仅在导体结构110、130、140的顶侧111、133、143上的相应的表面结构118、136、146。然而,原则上,相应的导体结构110、130、140的底侧112、133、143也可以具有对应的表面结构。

如已经结合柱状结构1341、1342、1441、1442和相关联的凹部1171、1172、1351、1352的尺寸所描述的,有利的是破坏可能存在于所涉及的电流导体110、130、140的接触区域上的氧化物层,以改善所涉及的电流导体110、130、140之间的电接触。这也可以借助于特殊结构来完成,这些特殊结构被设计为所涉及的电流导体110、130、140的至少一个接触区域上的结构的一部分。作为电气连接布置100的组件的一部分,这种结构(其优选地具有锋利的边缘)可以在导体结构110、130、140压在一起时进入相应的连接配对件110、130、140的对应的接触区域中,从而确保连接配对件110、130、140之间的足够的电接触。除了改善的电接触之外,这种结构进入连接配对件110、130、140的相应互补的接触区域还产生了两个连接配对件110、130、140之间的互锁连接。这提供了防止导体结构110、130、140的横向位移的固定性。

可以提供对应的安装固定装置,以将夹子元件160固定在其安装位置。这些安装固定装置可以例如设计成一个或多个闩锁元件的形式。图9示出了夹子元件160的示例性实施例,其下弹簧肢170具有对应的闩锁元件176。闩锁元件176(其在本示例中由下弹簧肢170的向下弯曲的端部部分175形成)在夹子元件160的安装状态下接合在母线110周围,且以此方式固定夹子元件160防止意外滑动或掉落。

图10示出了替代实施例,其中,布置在夹子元件160的下弹簧肢170上的闩锁元件176已经通过相应的弹簧肢170的端部部分175的更强烈的弯曲而形成。这里,闩锁元件176与下弹簧肢170的中心部分174形成锐角。在此变型中,闩锁元件176的外部面177形成一种斜坡,通过这种斜坡,使得将夹子元件160安装到包括母线110和电流传导板130、140上的预组装的布置变得更加容易。

原则上,夹子元件160也可以用形成在上弹簧肢180上的闩锁元件188固定。在这方面,图11示出了对应设计的电气连接布置100,其中上弹簧肢180具有闩锁元件188,该闩锁元件188通过弯曲上弹簧肢180的端部部分185形成。如从图12清楚可见,其示出了图11的电气连接布置100的侧视图,闩锁元件188在夹子元件160的安装状态下以互锁的方式接合在布置在导体布置120的顶侧142上的凹槽147中。例如,通过电流传导板130、140的弯曲或深拉工艺来形成凹槽147。由于凹槽147的生产工艺,在第一电流传导板130的底侧132上制造凸起部分138,该凸起部分在电气连接布置100的组装状态下支承抵靠母线110的面向所述凸起部分的侧壁113。结果,夹子元件160不是直接而是间接地闩锁到母线110,结果,夹子元件160相应地机械地固定在其安装位置,因此整个电气连接布置100被相应地机械地固定。

图13示出了夹子元件160的另一变型,其中,上弹簧肢180在其第二部分184中具有向下凸出的两个横向的翼结构186、187。横向的翼结构186、187(其优选地通过弯曲结构来形成,该结构在母线110的纵向方向上从上弹簧肢180凸出出来)在下弹簧肢170的方向上在这里用作横向固定装置,用于固定电气连接布置100防止所涉及的部件的横向运动。图13的夹子元件160的安装状态如图14所示。在此清楚可见的是,布置在夹子元件160的上弹簧肢180上的横向的翼结构186、187横向地封闭两个电流传导板130、140且以此方式以有效的方式防止这些部件在母线110的纵向方向上的横向运动。同时,两个横向的翼结构186、187也防止夹子元件160在母线110的纵向方向上无意地横向滑动。总体上,借助于横向的翼结构186、187,可以改善由电流导体板130、140形成的导体布置120与母线110之间的机械和电气连接的安全性。

图15示出了图11的夹子元件160的变型。这里,上弹簧肢180的中心部分184和布置在其上的横向的翼结构186、187在上弹簧肢170的延伸方向上延伸。同时,两个横向的翼结构186、187的端部部分(所述端部部分在上弹簧肢170的延伸方向上凸出)具有合适的倒角188,其倾斜面形成合适的斜坡,用于简化夹子元件160在预组装布置(其包括导体布置120的母线110和电流传导板130、140)上的安装。

图16示出了母线110,其被设计为用于多个导体布置1201、1202的母线。这里,各自由两个电流传导板形成的导体布置1201、1202布置在母线110的不同的接触部分1151、1152中并且通过单独的夹子元件1601、1602分别紧固到公共的母线110。

尽管已经通过优选的示例性实施例更详细地说明和描述了本发明,但是本发明不限于所公开的示例。相反,本领域技术人员可以从中得出特征的其他变化和组合,而不脱离本发明的保护范围。

附图标记列表

100 电气连接布置

110 母线

111 母线的顶侧

112 母线的底侧

113 母线的第一侧壁

114 母线的第二侧壁

115 母线的接触部分

116 母线的第一接触区域

117 母线中的凹部

118 母线的结构化表面

120 导体布置

121 堆叠体

122 导体布置的第二接触区域

123 第三接触区域

124 第四接触区域

125 导体布置的接触压力区域

130 第一电流传导板

131 第一电流传导板的端部部分

132 第一电流传导板的顶侧

133 第一电流传导板的底侧

134 第一电流传导板的杯状的表面结构

135 第一电流传导板的顶侧上的凹部

136 第一电流传导板的结构化表面

137 凹槽

138 凸起部分

140 第二电流传导板

141 第二电流传导板的端部部分

142 第二电流传导板的顶侧

143 第二电流传导板的底侧

144 第二电流传导板的杯状的表面结构

145 第一电流传导板的顶侧上的凹部

147 凹槽

148 凸起部分

160 夹子元件

170 第一弹簧肢

171 第一弹簧肢的顶侧

172 第一弹簧肢的接触压力区域

173 第一部分

174 中心部分

175 端部部分

176 闩锁结构

180 第二弹簧肢

181 第二弹簧肢的底侧

182 第二弹簧肢的接触压力区域

183 第一部分

184 中心部分

185 端部部分

186,187 横向的翼结构

188 倒角

189 闩锁元件

190 连接部分

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