高电流电连接器以及用于制造高电流电连接器的方法与流程

本发明涉及一种高电流电连接器，以及一种用于制造高电流电连接器的方法，特别是用于汽车工业的电池或蓄电池的电模块连接器或电池连接器。本发明还涉及一种用于蓄电池或电池的电池连接器和电模块连接器，以及涉及一种电气单元、电气装置、电气模块、电气设备、电气装备或电气系统，特别是汽车行业中的电池或蓄电池。

背景技术

在电气领域(电气电子，电气工程，电力工程等)中，已知由用于传输中等电流或高电流和/或中等电压或高电压的范围内的电流和电压的目的的大量电连接器或连接配对件。在这种情况下，连接器需要临时地和/或永久地确保电力的无故障传输，例如用于在温暖的、可能炎热的、未受污染的、潮湿的和/或化学腐蚀的环境中提供和/或分配电能。由于应用范围广泛，在汽车领域或非汽车领域已知有大量的连接器。

这些连接器，例如高电流电连接器，可以安装在电气单元上，例如在电池或蓄电池上/中，在逆变器中，在开关设备中，等等。——例如，高燃料成本和减少环境影响的尝试使得在汽车领域中电动车和混合动力车辆变得必须。这些车辆的一个方面是处理高的工作电流和/或电压，其中电动车或混合动力车辆的相关部件必须被相应地设计。这涉及高电流/高电压电缆(例如绞线，导体轨等)，包括其接触单元(例如连接件，汇流条等)。

jp08306417a公开了一种包括扁平绞线的高电流电连接器，该扁平绞线的两个纵向端部区段设置有扁平端部触头套管。在相应的端部触头套管中的单独的相对大的贯通凹部大于在扁平绞线中的相关的贯通凹部，其基本上与该端部触头套管中的第二相对小的贯通凹部具有相同的直径。在高电流连接器的应用中，带有垫圈的螺母在扁平绞线中的相关的相对大的贯通凹部的区域中直接旋拧到该扁平绞线上。端部触头套管相反地安装，例如安装在螺栓形电池端子上。

jp2008/041330a还示出了包括扁平绞线的高电流电连接器，该扁平绞线的两个纵向端部段设置有扁平端部触头套管。贯通凹部形成在相应的端部触头套管中和在扁平绞线的相关的纵向端部区段中，通过该贯通凹部，高电流连接器例如可以被附接到螺栓形的电池端子。在这种情况下，扁平绞线中的贯通凹部借助于柱形的支撑套环被增强，以便从相关的端部触头套管上的夹持力接收机械电压，使得相关的端部触头套管的外表面在产生的电压下不会拱起。

现有技术的高电流电连接器10(参见图1)通常还包括电绞合线100和实心的电连接件200，特别是所谓的实心电汇流条200，绞合线100和连接件200初始地彼此分开制造。为了制造高电流连接器10，绞合线100(例如作为扁平绞线100)由单独的绞线编织而成，并且连接件200由片材压印/冲压，精加工并准备用于焊接或钎焊工艺。此外，绞合线的纵向端部区段900被制备并压紧。绞合线的压紧的纵向端部区段900的自由纵向端部随后被制备用于钎焊或焊接工艺，并且按照时间顺序将连接件焊接或钎焊(910)到绞合线的压紧的纵向端部区段900。这种制造方法耗时且成本高昂。

技术实现要素：

本发明的一个目的是改进这种高电流电连接器，使其更具成本效益和/或以更具成本效益的方式制造。此外，本发明的目的是指定一种用于制造这种高电流电连接器的改进的方法。根据本发明，应当能够省去至少一个相对昂贵的步骤(压紧，焊接或钎焊)，并且仍然保持长期功能性的高电流电连接器。优选地，应当可以省去两个相对昂贵的步骤。

本发明的目根据独立权利要求借助于以下实现：高电流电连接器，特别是用于汽车领域的电池或蓄电池的电池连接器或电模块连接器；一种用于制造高电流电连接器的方法；用于蓄电池或电池的电池连接器或电模块连接器；以及借助于电气单元、电气装置、电气模块、电气设备、电气装备或电气系统实现，特别是用于汽车工业的电池或蓄电池。——根据从属权利要求和以下描述，本发明的有利的进一步发展、附加特征和/或优点将是显而易见的。

本发明的高电流电连接器包括电绞合线和至少一个实心电连接件，特别是实心汇流条，绞合线的纵向端部区段嵌入连接件的材料中。——在用于制造高电流电连接器的本发明的方法中，高电流连接器具有电绞合线和至少一个实心电连接件，特别是实心汇流条，绞合线的纵向端部区段被结合到连接件的材料中。

根据本发明，获得用于连接件的片材，从片材(模压)冲压出连接件，精加工并制备用于焊接或钎焊工艺的连接件的步骤可被省去(至少四个步骤)。此外，根据本发明，绞合线的纵向端部区段的高成本的压紧、用于钎焊或焊接工艺的绞合线的纵向端部区段的纵向端部的制备、以及连接件到绞合线的压紧的纵向端部区段上的昂贵的钎焊或焊接工艺也可以省去(至少三个步骤)。

本发明通过绞合线的纵向端部区段实现了这一点，该纵向端部区段嵌入连接件的实心纵向区段(例如纵向端部区段或主要纵向区段)的材料中，或者通过将绞合线的纵向端部区段结合到连接件的实心纵向区段的材料中、以及通过精加工连接件。换言之，通过本发明或借助于本发明，现有技术的这些至少七个步骤可以减少到两个相当的步骤，其中，根据本发明，特别是省略了两个昂贵的步骤(压紧和钎焊/焊接工艺)。——此外，与现有技术相比，产生了更好的电转换电阻，由此整个高电流连接器可以可选地形成为更小。

在一个实施例中，绞合线的纵向端部区段嵌入或结合到连接件的纵向端部区段的材料中。在一个实施例中，绞合线的纵向端部区段嵌入或结合到连接件的主要纵向区段的材料中。在第一种情况下，包括绞合线的纵向端部区段和连接件的纵向端部区段的过渡结构(见下文)定位在远离高电流连接器的纵向端部的区段中。在第二种情况下，该过渡结构可以基本上更接近高电流连接器的相关的纵向端部延伸。

在一个实施例中，在高电流连接器中，借助于绞合线和连接件的彼此相关的两个纵向端部区段或彼此相关的两个纵向区段，已经形成或由此形成基本上三维的过渡结构，其中高电流连接器基本上由绞合线和连接件构成。换句话说，除了第二过渡结构之外，远离三维过渡结构的实际的高电流连接器(即除了封装、触头元件等之外)，一方面基本上由绞合线构成，并且另一方面基本上由连接件构成。

在一个实施例中，在具有连接件的绞合线的过渡结构中，连接件的材料位于绞合线的绞线之间。在一个实施例中，连接件已经形成或形成为使得，绞合线的外部尺寸，特别是绞合线在纵向方向上的外部尺寸已经或明显更大。换句话说，连接件不仅由绞合线形成，而且连接件设置在绞合线外部，绞合线的重量例如取决于其长度而自然地显着增加。

在一个实施例中，连接件已经或者被模制到绞合线的纵向端部区段上。——模制可被理解为意指来自液态(熔融金属；例如铸造(重力铸造，(低)压力铸造等)，可选的触变成形等)，来自塑性状态(熔融金属或可塑性变形金属坯料；例如触变成形，可选热加工等)以及，相反于din8580，来自固态(可塑性变形的金属坯料；例如可选地热加工，半热加工，冷加工等)。在这种情况下，通过模制到绞合线上来连结连接件，例如通过用于嵌入、一体铸造/铸造、锻造、成形、注射模制、覆盖等的方法。

模制不仅被理解为意指这样的成形，其中具有在几何上(预)限定的形式(产生第一形式的实心体)、即连接件的形式的实心体由非晶基体材料制成。相反，额外地还考虑这样的事实，即基体材料可以已经具有原型，例如长方体的原型，该原型被带入在几何上(预限定)的形式(也：产生第一形式的实心体)中，即再次是连接件的形式。

在一个实施例中，连接件已经或者被浇铸到绞合线的纵向端部区段上，或者连接件已经或者被锻造到绞合线的纵向端部区段上，特别是冷锻造。锻造可以理解为触变成形，热锻造(热加工)，半热锻造(半热加工)或冷锻造(冷加工)。

在一个实施例中，高电流连接器不具有优选地两个可能的端部触头套管中的至少一个。特别地，高电流连接器不具有单独的端部触头套管。此外，连接件不能形成为冲压件。此外，绞合线可以形成为不具有优选地两个可能的压紧区段中的至少一个。特别地，绞合线不具有单独的压紧区段。此外，高电流连接器可以不具有优选地两个可能的焊接或钎焊连接部中的至少一个。特别地，绞合线不具有单独的焊接或钎焊连接部。

在一个实施例中，绞合线形成为扁平绞线(编织线)、圆形绞线(编织线缆，绞合线)或编织套管。此外，绞合线可以具有铜材料或铝材料。此外，绞合线可以用作用于制造高电流连接器的铸芯。

这种高电流连接器的可能应用领域是电动车辆((也)可以用电能驱动的运输工具，即公路车辆，机动车辆，铁路车辆，船舶，飞机)，开关设备，设备工程，材料处理技术，电镀，电炉工程中等。高电流连接器例如可以用作电池连接器，电池电缆，电缆(特别是用作次级电缆，用于电阻焊接)，连接电缆，地电缆，接地电缆，接地带，地连接器等。

本发明的电池连接器或本发明的电气模块连接器包括本发明的高电流电连接器，和/或电池连接器或模块连接器的高电流电连接器通过本发明的方法制造。——在一个实施例中，除了电触头元件的电触头单元以及可选地除了至少一个附接器件的单独的纵向端部区域之外，整个高电流连接器在宽度方向、高度方向和纵向方向上被完全封装。

在一个实施例中，电池连接器或模块连接器的高电流连接器借助于护套在其中央区域中电绝缘。此外，高电流连接器可以通过两件式封装在至少一个纵向端部区域处电绝缘。此外，封装的两个绝缘外壳可以形成为彼此可插接并且特别地可以彼此锁定。而且，封装的单独的绝缘外壳可以接收电池连接器或模块连接器的电触头元件。此外，触头元件的电触头单元可以在绝缘外壳的一侧上暴露。

附图说明

下面参照附图使用示例性实施例更详细地解释本发明，其中附图并非按真实比例绘制的。具有相同的、唯一的或相似的设计和/或功能的区段、元件、结构部分、单元、图表和/或部件在附图的说明(参见下文)、附图标记列表、权利要求书和附图(附图)中用相同的附图标记标识。本发明的示例性实施例或者部件、图表、单元、结构部分、元件或者其区段的在发明说明(见上文)中没有解释、并且在附图中未示出和/或不确定的可能的替代方案、稳态和/或运动学逆转、组合等可以从附图的描述中推断。

在本发明中，特征(区段、元件、结构部分、单元、部件、功能、变量等)可以被配置为阳性的，即存在的，或阴性的，即不存在的，其中如果它不存在的事实根据本发明不被认为是重要的，则阴性特征不被明确地解释。本说明书(说明书，附图标记列表，权利要求，附图)的特征不仅可以以特定的方式应用，而且还可以以不同的方式应用(单独，总体，替换，附加，唯一，省略等)。具体地，通过在说明书、附图标记列表、权利要求书和/或附图中使用附图标记和相关联的特征，或者相反，可以替换、添加或省略权利要求和/或说明书中的特征。而且，作为结果，权利要求中的特征可以被更详细地解释和/或指定。

本说明书的特征可以(在考虑到(很大程度上未知的)现有技术的情况下)也被解释为可选特征；即每个特征可以被理解为可选的、任意的或优选的特征，即作为非绑定特征。因此可以从示例性实施例中分离出可选地包括其外围的特征，其中该特征然后可以转换为通用的发明构思。示例性实施例中缺少特征(阴性特征)表明该特征对于本发明是可选的。此外，在特征的类型术语的情况下，可以与此一起理解为特征的通用术语，(可选地，进一步分层分类为亚类，部分等)，由此可以通用化一特征或该特征，例如考虑到相同的效果和/或等同性。在仅仅是示例性的附图中：图1示出了根据现有技术形成为电池连接器的高电流电连接器的一侧被切开的二维平面图，其中连接件被焊接到绞合线的压紧的纵向端部上，

图2类似地示出了根据本发明形成为电池连接器的高电流电连接器的一侧被切开的二维平面图，其中连接件被铸造到绞合线的纵向端部上，以及

图3示出了具有本发明的高电流电连接器的、用于蓄电池或电池的封装的电池连接器或封装的电模块连接器的侧向透视图。

具体实施方式

通过使用本发明的高电流电连接器10或绞线连接器10的变型的两个实施例的示例性实施例，在下文中更详细地阐述本发明，高电流电连接器10或绞线连接器10没有封装(参见图2和3)，其针对电连接器2或高电流连接器2，优选电池连接器2或模块连接器2，特别是用于汽车工业的蓄电池1或电池1。在附图中仅示出了对于理解本发明所必需的本发明主题的那些空间部分。

尽管通过优选的示例性实施例更加详细地描述和说明了本发明，但是本发明不受所公开的示例性实施例的限制。在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以从这里和/或从上文(发明内容)中得出其他变型。以这种方式，本发明的高电流连接器2、10例如可以应用于电气单元1、电气装置1、电气模块1、电气设备1、电气装备1、电气系统1、逆变器1、开关设备1等

在下文中，使用附图对本发明的解释涉及高电流连接器2、10或其电绞合线100及其电连接件200的宽度方向b或宽度轴线b，高度方向h或高度轴线h，以及纵向方向l或纵向轴线l。在这种情况下，绞合线100形成为扁平绞线100(编织线100)。圆形绞线(编织电缆，绞合线)，编织套管等当然也可以使用。在这种情况下，连接件200进一步形成为实心的汇流条200；当然可以实现为其他连接件，例如触头单元等。

根据本发明，优选通过诸如铸造方法或锻造方法(例如冷锻方法)的模制方法，将扁平绞线100嵌入或结合到连接件200中。换句话说，暂且事先尚未模制的连接件200(例如，作为液体、无定形起始材料(铸造方法)或原型(例如长方体)(锻造方法))在扁平绞线100上成形为第一形式(作为连接件200)。在这种情况下，绞合线100的纵向端部区段l、110被嵌入或结合到连接件200中，反之亦然。

在这种情况下，由扁平绞线100和连接件200构成的过渡结构150形成在扁平绞线100和连接件200之间。换句话说，在沿宽度方向b、高度方向h和纵向方向l延伸的过渡结构150中，高电流连接器10具有扁平绞线100和连接件200，优选的是，在过渡结构150中，扁平绞线100的结构与连接件200的结构交替。这意味着，这些结构穿过彼此，并因此能够实现扁平绞线100与连接件200的牢固内联。

根据本发明(第一实施例)，绞合线100(在图2和3中示出)的纵向端部区段l、110可延伸到连接件200的纵向端部区段210(材料)中。在这种情况下，绞合线100的纵向端部区段l、110的(连结的)纵向端部111被放置在连接件200中。此外，连接件200的(连结的)纵向端部211被放置在绞合线100中。两个纵向端部111、211构成高电流连接器10内的过渡结构150，其中高电流连接器10由绞合线100和连接件200构成。在连接件200中的用于附接器件430(见图3)的可能需要的贯通凹部231可以在(例如通过用于模芯的手段)模制连接件200期间或之后临时形成。

沿纵向方向l从连接件200的纵向端部221观察高电流连接器10的纵向端部区域，纵向端部区域比包括过渡结构150的连接件200更长，因此，高电流连接器10首先仅具有连接件200。则沿着纵向方向l接着是其中高电流连接器10包括绞合线100和连接件200的过渡结构150。进一步地沿着纵向方向l，高电流连接器10仅仅具有绞合线100。在这种情况下，过渡结构150可以作为一种芯部(参见下文)嵌入连接件200中。

替代地(第二实施例)，绞合线100(未示出)的纵向端部区段l、110可以延伸到连接件200的基本上或主要为纵向的区段l(材料)中。在这种情况下，绞合线100的纵向端部区段l、110可以基本上延伸到连接件200的与绞合线100内部的连接件200的纵向端部211相反的纵向端部221。用于附接器件430(见图3)的连接件200中的可能需要的贯通凹部231可以在模制连接件200之后暂时地形成。

沿纵向方向l从连接件200的纵向端部221再次观察高电流连接器10的纵向端部区域，纵向端部区域比连接件200长，因此高电流连接器10最初仅具有连接件200，或者高电流连接器10在这里已经具有过渡结构150，该过渡结构150可以作为一种芯部嵌入连接件200中。沿纵向方向接着是过渡结构150以及然后绞合线100，过渡结构150再次能够作为一种芯部嵌入连接件200中。

如果过渡结构150形成为连接件200中的芯部，则芯部或绞合线100的至少一个尺寸在特定区段中小于连接件200的对应尺寸。——当然可行的是，至少在一些部段中，连接件200的所有尺寸(即，相关区段的所有尺寸)主要或基本对应于过渡结构150的尺寸。如果例如对于整个连接件200是这种情况，则例如绞合线100的纵向端部区段l、110已经被铸造并与铸造材料一起形成连接件200。

图3示出了本发明的高电流连接器10或绞合线10应用于蓄电池1或电池1的电池连接器2或模块连接器2。在这种情况下，整个高电流连接器1基本上完全被封装，即沿宽度方向b、高度方向h和纵向方向l，高电流连接器10的绞合线100和连接件200均不能从外部触及。对此的例外可以通过电池连接器2或模块连接器2的电触头元件410的电触头单元412和/或通过每个附接器件430的单独纵向端部区段提供。

根据本发明，高电流连接器10在其中央区域中以及在两侧上与其相邻的纵向端部区域上电绝缘。高电流连接器10优选地借助于中心区域中的护套300电绝缘，并且优选地借助于每个纵向端部区域上的封装400来电绝缘。护套300和封装400优选由塑料材料制成。根据所描绘的示例性实施例，相应的封装400和护套300重叠。相应的封装400优选具有两个绝缘外壳410、410，这两个绝缘外壳410、410特别地可以借助于部分互补的单元(特别是部分互补的锁定单元)彼此附接。

电池连接器2或模块连接器2的电触头元件420被接收、特别是被安装在优选地每个封装400的单独绝缘外壳410内。在这种情况下，触头元件420位于连接件200和相关绝缘外壳410之间，触头元件420的贯通凹部431与连接件200的贯通凹部231对齐。每个触头元件420使得其电触头单元422在高度方向h上的端部处在相关的封装400处暴露，为此目的，绝缘外壳410具有对应的贯通凹部。

电池连接器2或模块连接器2可以经由与高电流连接器10导电连接的触头单元422电连接到蓄电池1或电池1的端子。为此目的，借助于附接器件430，特别是螺钉430，电池连接器2或模块连接器2的相关纵向端部区域被固定到端子上，电触头元件420被带至与端子形成导电夹紧连接。在这种情况下，附接器件430延伸穿过连接件200的贯通凹部231和触头元件420的贯通凹部431。