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DE102011089839A1 - Touch guard for current-conducting connection elements and a motor vehicle with a lithium-ion battery - Google Patents

Touch guard for current-conducting connection elements and a motor vehicle with a lithium-ion battery Download PDF

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DE102011089839A1
DE102011089839A1 DE102011089839A DE102011089839A DE102011089839A1 DE 102011089839 A1 DE102011089839 A1 DE 102011089839A1 DE 102011089839 A DE102011089839 A DE 102011089839A DE 102011089839 A DE102011089839 A DE 102011089839A DE 102011089839 A1 DE102011089839 A1 DE 102011089839A1
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shield
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battery
connection elements
pin
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Boris Gendlin
Stefan Soboll
Lars Huebner
Johannes Helmich
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Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
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Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
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Abstract

Es wird ein Berührschutz für stromleitende Anschlusselemente beschrieben, wobei weiter ein Steckerstift (20) und eine Abschirmung (18) vorgesehen sind. Der Steckerstift (20) ist mit einer nicht leitenden Schutzkappe (22) versehen und die nicht leitende Abschirmung (18) und der Bereich des Steckerstiftes (20) sind durch eine Spaltöffnung (24) getrennt.A contact protection for current-conducting connection elements is described, wherein furthermore a plug pin (20) and a shield (18) are provided. The plug pin (20) is provided with a non-conductive protective cap (22) and the non-conductive shield (18) and the region of the plug pin (20) are separated by a gap opening (24).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Berührschutz für stromleitende Anschlusselemente. Ferner betrifft die Erfindung eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit dieser Batterie.The present invention relates to a contact protection for current-conducting connection elements. Furthermore, the invention relates to a battery and a motor vehicle with this battery.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen (zum Beispiel bei Windkraftanlagen), in Kraftfahrzeugen (zum Beispiel in Hybrid- und Elektrokraftfahrzeugen) als auch im Bereich der Konsumgüter (zum Beispiel Laptops oder Mobiltelefone) vermehrt wiederaufladbare Batterien zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden.It is becoming apparent that in the future, more and more rechargeable batteries will be used both in stationary applications (for example in wind turbines), in motor vehicles (for example in hybrid and electric motor vehicles) and in consumer goods (for example laptops or mobile phones) which are subject to very high requirements in terms of reliability, safety, performance and service life.

Die Batterietrenneinheit dient zum Trennen des Schaltkreises der Batterie. Es gibt verschiedene Batterietrenneinheit-Klassen, welche beispielsweise einen Anschluss für den Inverter oder für verschiedene Ladestecker ermöglichen. Die Batterietrenneinheit besitzt vier oder mehr Hochvoltanschlüsse. Die Anschlüsse sind heutzutage in Form von Schraubterminals ausgeführt. Da Schraubterminals für die Bearbeitung mit Schraubwerkzeugen Platz vorsehen müssen, kann die Anforderung an den Berührschutz, wie beispielsweise nach DIN 40 050 , nicht erfüllt werden.The battery disconnecting unit is for disconnecting the circuit of the battery. There are several battery disconnect unit classes that allow, for example, a connection for the inverter or for different charging plugs. The battery disconnecting unit has four or more high-voltage terminals. The connections are nowadays in the form of screw terminals. Since screw terminals have to provide space for machining with screwing tools, the requirement for contact protection, such as for example DIN 40 050 , not to be met.

Die DE 3105667 A1 zeigt einen Berührschutz für Akkumulatorbatterien. Die Vorrichtung ermöglicht, eine unabsichtliche Berührung eines aufragenden Polbolzens von Akkumulatorenbatterien zu vermeiden. Der Polbolzen ist mit einer Ausnehmung versehen, die sich in Axialrichtung erstreckt, wobei der Polbolzenberührungsschutz aus elektrisch isolierendem Material besteht und wenigstens die Oberseite des Polbolzens deckt. Mit Hilfe von mindestens einem von dem Berührungsschutz hinabragenden und in die Ausnehmung des Polbolzens eingreifenden Zapfen auf dem Polbolzen wird der Polbolzenberührungsschutz zurückgehalten.The DE 3105667 A1 shows a contact protection for accumulator batteries. The device makes it possible to avoid inadvertent contact of an upstanding pile pin of storage batteries. The pole bolt is provided with a recess which extends in the axial direction, wherein the Polbolzenkontaktschutz consists of electrically insulating material and covers at least the top of the pole bolt. With the help of at least one of the contact protection hinabagenden and engaging in the recess of the pin bolt pin on the Polbolzen the Polbolzenberührungsschutz is retained.

Die JP 002001283829 A zeigt eine Schutzvorrichtung und ein Verfahren zum Schutz der elektrischen Teile in einer Batterie. Diese Schutzvorrichtung ist mit einem Schutzgehäuse und einer Terminalkappe versehen. Die Terminalkappe ist mit der ersten und der zweiten Seitenfläche versehen und hält zumindest einen Teil der Fläche der zweiten Seitenfläche mit der Verschlussklemme in Kontakt.The JP 002001283829 A shows a protective device and a method for protecting the electrical parts in a battery. This protective device is provided with a protective housing and a terminal cap. The terminal cap is provided with the first and second side surfaces and holds at least a part of the surface of the second side surface in contact with the closure clip.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Berührschutz für stromleitende Anschlusselemente zur Verfügung gestellt, wobei weiter ein Steckerstift und eine Abschirmung vorgesehen sind. Kennzeichnend ist, dass der Steckerstift mit einer nicht leitenden Schutzkappe versehen ist und die nicht leitende Abschirmung und der Bereich des Steckerstiftes durch eine Spaltöffnung getrennt sind.According to the invention, a contact protection for current-conducting connection elements is provided, wherein furthermore a plug pin and a shield are provided. It is characteristic that the plug pin is provided with a non-conductive protective cap and the non-conductive shield and the area of the plug pin are separated by a gap opening.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Berührschutz eine sichere elektrische Montage oder Demontage der Anschlusselemente ermöglicht. Dadurch, dass die Schutzkappe und die Abschirmung nicht leitend sind und die nicht leitende Abschirmung und der Bereich des Steckerstiftes durch eine Spaltöffnung getrennt sind, wird gewährleistet, dass die elektrische Montage oder Demontage der Anschlusselemente sicher erfolgt und die Person, die die Anschlusselemente austauscht, keinen Stromschlag bekommt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spaltöffnung einen Luftspalt zwischen dem Steckerstift und der Abschirmung bildet. Dadurch wird vorteilhaft die Berührung zwischen dem Steckerstift und der Abschirmung verhindert. Vorzugsweise ist diese Spaltöffnung eng genug, so dass ein Finger nicht in die Spaltöffnung hineinpasst, wodurch eine Berührung mit der stromleitenden Stelle verhindert wird und somit vorteilhaft auch ein Stromschlag verhindert wird. Zudem ist um den Steckerstift ein zusätzlicher Berührschutz aus elektrisch isolierendem Material gegen Berührungen in radialer Richtung vorgesehen.The invention is based on the finding that the contact protection enables safe electrical assembly or disassembly of the connection elements. The fact that the protective cap and the shield are non-conductive and the non-conductive shield and the area of the plug pin are separated by a gap opening, ensures that the electrical assembly or disassembly of the connection elements is safe and the person who exchanges the connection elements, no Electric shock gets. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the gap opening forms an air gap between the plug pin and the shield. This advantageously prevents the contact between the pin and the shield. Preferably, this gap opening is narrow enough so that a finger does not fit into the gap opening, whereby a contact with the current-conducting point is prevented and thus advantageously an electric shock is prevented. In addition, an additional contact protection of electrically insulating material against contact in the radial direction is provided around the pin.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Material der Abschirmung vorzugsweise Kunststoff ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Material der Schutzkappe Kunststoff ist. Durch die Verwendung eines geeigneten Kunststoffmaterials wird vorteilhaft ein Schutz vor einem Stromschlag bei der Montage und Demontage der Anschlusselemente ermöglicht. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the material of the shield is preferably plastic. According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the material of the protective cap is plastic. The use of a suitable plastic material advantageously provides protection against electric shock during assembly and disassembly of the connection elements.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abschirmung zylindrisch ausgebildet ist. Dadurch wird vorteilhaft die Möglichkeit gegeben, dass der Berührschutz genau angepasst werden kann. Weiterer Vorteil ist, dass die Montage oder Demontage dadurch vereinfacht werden kann.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the shield is cylindrical. This advantageously provides the possibility that the contact protection can be adapted exactly. Another advantage is that the assembly or disassembly can be simplified.

Alternativ ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Steckerstift axial in der Abschirmung angeordnet ist.Alternatively, it is advantageously provided that the plug pin is arranged axially in the shield.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steckerstift mittig in der Abschirmung angeordnet ist. Vorteilhaft dabei ist, dass die Montage oder Demontage der Anschlusselemente einfach und präzise vorgenommen werden kann.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the plug pin is arranged centrally in the shield. The advantage here is that the assembly or disassembly of the connection elements can be made simple and accurate.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der Batterie um eine Lithium-Ionen-Batterie. Durch die Verwendung der Lithium-Ionen-Technologie können besonders hohe Energiespeicherdichten erzielt werden, was besonders im Bereich der Elektromobilität zu weiteren Vorteilen führt. According to an advantageous embodiment of the invention, the battery is a lithium-ion battery. By using the lithium-ion technology, particularly high energy storage densities can be achieved, which leads to further advantages, especially in the field of electromobility.

Erfindungsgemäß wird zudem ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie bereitgestellt, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Berührschutzes als Bauteil kommen so auch dem Kraftfahrzeug zugute. Grundsätzlich ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Berührschutzes auch bei anderen batteriebetriebenen Geräten oder Einrichtungen möglich.According to the invention, a motor vehicle is also provided with a battery, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle. The advantages of Berührschutzes invention as a component so benefit the motor vehicle. In principle, the use of the contact protection according to the invention is also possible with other battery-operated devices or devices.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Berührschutzes für stromleitende Anschlusselemente, und 1 a schematic representation of a Berührschutzes invention for current-conducting connection elements, and

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Berührschutzes. 2 a schematic representation of a Berührschutzes invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Berührschutz für stromleitende Anschlusselemente gezeigt. Der Berührschutz wird beispielhaft anhand einer Batterieabschalteinheit 10 dargestellt. Die Batterieabschalteinheit 10 umfasst vier Steckkontakte 12, die auf die Steckerstifte 20 angepasst sind und axial aufgesteckt werden. Die Steckkontakte 12 sind für verschiedene Fahrzeuganschlüsse, wie beispielsweise einen Anschluss für den Fahrzeugantrieb und einen Anschluss für die Verbindung der Batteriezellen, vorgesehen. Weiterhin zeigt die 1 ein Gehäuse 14 und einen Gehäusedeckel 16. In 1 An inventive contact protection for current-conducting connection elements is shown. The contact protection is exemplified by a battery disconnection unit 10 shown. The battery disconnection unit 10 includes four plug contacts 12 on the pins 20 are adapted and plugged axially. The plug contacts 12 are provided for various vehicle connections, such as a connection for the vehicle drive and a connection for the connection of the battery cells. Furthermore, the shows 1 a housing 14 and a housing cover 16 ,

Auf dem Gehäusedeckel 16 sitzt der Berührschutz und der Gehäusedeckel 16 weist eine Ausnehmung auf, wo die zylindrisch geformte Abschirmung 18 angepasst wird. Die Abschirmung 18 besteht dabei aus nicht leitendem Material. Die 1 zeigt weiter einen Steckerstift 20, der mit einer nicht leitenden Schutzkappe 22 versehen ist. Zudem ist um den Steckerstift 20 ein zusätzlicher Berührschutz aus elektrisch isolierendem Material gegen Berührungen in radialer Richtung vorgesehen. Dabei sind die nicht leitende Abschirmung 18 und der Bereich des Steckerstiftes 20 durch eine Spaltöffnung 24 getrennt. Dadurch wird die Berührung zwischen dem Steckerstift 20 und der Abschirmung 18 verhindert und somit auch ein Stromschlag.On the housing cover 16 sits the contact protection and the housing cover 16 has a recess where the cylindrically shaped shield 18 is adjusted. The shield 18 consists of non-conductive material. The 1 further shows a pin 20 that with a non-conductive cap 22 is provided. Moreover, around the connector pin 20 provided an additional contact protection of electrically insulating material against contact in the radial direction. Here are the non-conductive shield 18 and the area of the connector pin 20 through a gap opening 24 separated. This will cause the contact between the pin 20 and the shield 18 prevents and thus also an electric shock.

2 ist eine weitere Ausführungsform des Berührschutzes für stromleitende Anschlusselemente zu entnehmen. Der Berührschutz wird beispielhaft anhand einer Batterieabschalteinheit 10 dargestellt. Die Batterieabschalteinheit 10 weist hier ein Gehäuse 14, einen Gehäusedeckel 16 und vier Steckkontakte 12 auf. Der Berührschutz ist dabei unter dem Steckkontakt 12 untergebracht und daher in der 2 nicht sichtbar. 2 shows a further embodiment of the contact protection for current-conducting connection elements. The contact protection is exemplified by a battery disconnection unit 10 shown. The battery disconnection unit 10 has a housing here 14 , a housing cover 16 and four plug contacts 12 on. The contact protection is under the plug contact 12 housed and therefore in the 2 not visible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3105667 A1 [0004] DE 3105667 A1 [0004]
  • JP 002001283829 A [0005] JP 002001283829 A [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • DIN 40 050 [0003] DIN 40 050 [0003]

Claims (9)

Berührschutz für stromleitende Anschlusselemente, wobei weiter ein Steckerstift (20) und eine Abschirmung (18) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerstift (20) mit einer nicht leitenden Schutzkappe (22) versehen ist und die nicht leitende Abschirmung (18) und der Bereich des Steckerstiftes (20) durch eine Spaltöffnung (24) getrennt sind.Touch protection for current-conducting connection elements, wherein further a pin ( 20 ) and a shield ( 18 ) are provided, characterized in that the plug pin ( 20 ) with a non-conductive protective cap ( 22 ) and the non-conductive shield ( 18 ) and the area of the connector pin ( 20 ) through a gap opening ( 24 ) are separated. Berührschutz nach Anspruch 1, wobei die Spaltöffnung (24) einen Luftspalt zwischen dem Steckerstift (20) und der Abschirmung (18) bildet.Contact protection according to claim 1, wherein the gap opening ( 24 ) an air gap between the pin ( 20 ) and the shield ( 18 ). Berührschutz nach Anspruch 1, wobei das Material der Abschirmung (18) Kunststoff ist.Contact protection according to claim 1, wherein the material of the shield ( 18 ) Plastic is. Berührschutz nach Anspruch 1, wobei das Material der Schutzkappe (22) Kunststoff ist.Contact protection according to claim 1, wherein the material of the protective cap ( 22 ) Plastic is. Berührschutz nach Anspruch 1, wobei die Abschirmung (18) zylindrisch ausgebildet ist.Contact protection according to claim 1, wherein the shield ( 18 ) is cylindrical. Berührschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steckerstift (20) axial in der Abschirmung (18) angeordnet ist.Contact protection according to one of the preceding claims, wherein the plug pin ( 20 ) axially in the shield ( 18 ) is arranged. Berührschutz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steckerstift (20) mittig in der Abschirmung (18) angeordnet ist.Contact protection according to one of the preceding claims, wherein the plug pin ( 20 ) in the middle of the shielding ( 18 ) is arranged. Batterie, insbesondere Lithium-Ionen-Batterie, mit einem Berührschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7. Battery, in particular lithium-ion battery, with a contact protection according to one of claims 1 to 7. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 8, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.Motor vehicle with a battery according to claim 8, wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
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