Title:
Kabelbaum
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft einen Kabelbaum (10), umfassend mehrere elektrische Leiter (12) zum Kontaktieren von Batteriezellen eines Batteriemoduls sowie ein folienartig ausgebildetes Trägerelement (14), wobei die elektrischen Leiter (12) zumindest abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement (14) angeordnet und mit dem Trägerelement (14) verbunden sind, und wobei zumindest abschnittsweise parallel zu mindestens einem der elektrischen Leiter (12) ein flexibler länglicher Hohlkörper (16) angeordnet und mit dem Trägerelement (14) verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Batteriemodul, welches mehrere Batteriezellen und mindestens einen erfindungsgemäßen Kabelbaum (10) umfasst. embedded image




Inventors:
Bauer, Laura (96146, Altendorf, DE)
Klaumuenzer, Heiko (96050, Bamberg, DE)
Zipfel, Jochen (96110, Scheßlitz, DE)
Kegel, Timo (96117, Memmelsdorf, DE)
Schubert, Gerhard (96129, Strullendorf, DE)
Application Number:
DE102016219999A
Publication Date:
04/19/2018
Filing Date:
10/13/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE112013005121T5N/A2015-08-06
DE102005033185A1N/A2007-01-25
DE10225474A1N/A2003-12-18
DE19746526A1N/A1999-04-29



Foreign References:
200602372192006-10-26
46116561986-09-16
JP201676433A
JP2016076433A2016-05-12
Claims:
Kabelbaum (10), umfassend
mehrere elektrische Leiter (12) zum Kontaktieren von Batteriezellen eines Batteriemoduls sowie
ein folienartig ausgebildetes Trägerelement (14), wobei die elektrischen Leiter (12) zumindest abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement (14) angeordnet und mit dem Trägerelement (14) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest abschnittsweise parallel zu mindestens einem der elektrischen Leiter (12) ein flexibler länglicher Hohlkörper (16) angeordnet und mit dem Trägerelement (14) verbunden ist.

Kabelbaum (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlkörper (16) als Hydraulikschlauch ausgestaltet ist.

Kabelbaum (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Hohlkörper (16) als Pneumatikschlauch ausgestaltet ist.

Kabelbaum (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der elektrischen Leiter (12) voneinander unterschiedlich große Querschnitte aufweisen.

Kabelbaum (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Versteifungselement (18) parallel zu dem Trägerelement (14) angeordnet ist.

Kabelbaum (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (12) sowie der mindestens eine Hohlkörper (16) zwischen dem Trägerelement (14) und dem Versteifungselement (18) angeordnet sind.

Kabelbaum (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (14) mindestens eine Umbiegung (25) aufweist.

Batteriemodul, umfassend mehrere Batteriezellen und mindestens einen Kabelbaum (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.

Batteriemodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein elektrischer Leiter (12) des Kabelbaums (10) mit einem Terminal einer Batteriezelle des Batteriemoduls stoffschlüssig verbunden ist.

Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 8 oder 9 in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).

Description:

Die Erfindung betrifft einen Kabelbaum, welcher mehrere elektrische Leiter zum Kontaktieren von Batteriezellen eines Batteriemoduls sowie ein folienartig ausgebildetes Trägerelement umfasst, und wobei die elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement angeordnet und mit dem Trägerelement verbunden sind.

Stand der Technik

Für Hochleistungsbatteriesysteme, wie beispielsweise zur Verwendung in Elektrofahrzeugen (EV), Hybridfahrzeugen (HEV), Plug-In-Hybridfahrzeugen (PHEV) sowie in stationären Speichern werden einzelne Batteriezellen mittels Reihenschaltung sowie Parallelschaltung zu Batteriemodulen mit einer gewünschten Gesamtleistung elektrisch verbunden. Die Batteriezellen eines Batteriemoduls weisen dabei jeweils ein positives Terminal und ein negatives Terminal auf.

Um die einzelnen Batteriezellen eines Batteriemoduls über eine Batteriesteuerungseinheit (Battery Control Unit, BCU) überwachen zu können, wird eine Spannung von jeder Batteriezelle gemessen, und zumindest an einem Teil der Batteriezellen wird die Temperatur über einen lokal angebrachten Temperatursensor gemessen. Optional sind auch Stromsensoren zur Messung von Strömen der Batteriezellen vorgesehen.

Dabei sind die Terminals der Batteriezellen sowie die Temperatursensoren und die Stromsensoren elektrisch mit der Batteriesteuerungseinheit verbunden. Dazu sind insbesondere Kabelbäume vorgesehen, welche eine erforderliche Anzahl von elektrischen Leitern aufweisen. Die elektrischen Leiter eines solchen Kabelbaums sind beispielsweise auf einem folienartig ausgebildeten Trägerelement angeordnet und mit dem Trägerelement verbunden, beispielsweise verklebt.

Zur Verbindung elektronischer Geräte, insbesondere mittels eines Bussystems, sind Flachbandkabel bekannt, welche unter anderem in Computern und anderen EDV-Geräten zum Einsatz kommt. Ein solches Flachbandkabel umfasst dabei mehrere parallel verlaufende Adern, welche von einem isolierenden Material umgeben sind.

Dokument DE 11 2013 005 121 T5 offenbart eine flexible gedruckte Schaltung mit Sammelleitern für ein Batteriesystem. Die gedruckte Schaltung verfügt über eine flexible Leiterplatte, auf welche die elektrischen Leitungen aufgedruckt sind. Die Leitungen dienen zum Anschluss von Temperatursensoren, sowie zur Messung von Spannungen der Batteriezellen. Alle Leitungen der flexiblen Leiterplatte sind mit einem Chip verbunden, welcher zur Messung von Spannung und Temperatur vorgesehen ist.

Dokument DE 102 25 474 A1 offenbart eine Trägerplatte mit mehreren verschiedenen Leitungen. Die Trägerplatte ist insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Explizit ist vorgesehen, dass auf der Trägerplatte verschiedenartige Leitungen, insbesondere elektrische sowie optische Leiter, angeordnet sind. Die Leitungen sind dabei nebeneinander auf einer flachen Trägerfolie angeordnet. Auf der der Trägerfolie gegenüberliegenden Seite der Leiter ist dabei eine zusätzliche Deckschicht angeordnet. Bei der Herstellung werden zunächst die Leiter auf die Trägerfolie laminiert und anschließend wird die Deckschicht aufgebracht.

Dokument DE 197 46 526 A1 offenbart einen Kabelbaum für ein Fahrzeug. Der Kabelbaum umfasst mehrere parallel verlaufende Leitungen, welche von einer Folie umgeben sind. Der Kabelbaum lässt sich dabei flach konfektionieren und weist eine geringe Einbauhöhe auf. Zur Herstellung des Kabelbaums werden die Leitungen auf eine Folie gelegt, und anschließend wird die Folie umgeschlagen und über die Leitungen gelegt. Die Folie wird also von mehreren Seiten auf die Leitungen aufgebracht, so dass die Leitungen dann von der Folie umgeben sind.

Offenbarung der Erfindung

Es wird ein Kabelbaum vorgeschlagen, welcher mehrere elektrische Leiter zum Kontaktieren von Batteriezellen eines Batteriemoduls sowie ein folienartig ausgebildetes Trägerelement umfasst. Dabei sind die elektrischen Leiter des Kabelbaums zumindest abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement des Kabelbaums angeordnet und mit dem Trägerelement verbunden.

Erfindungsgemäß ist zumindest abschnittsweise parallel zu mindestens einem der elektrischen Leiter des Kabelbaums ein flexibler länglicher Hohlkörper, insbesondere ein Schlauch, angeordnet und mit dem Trägerelement des Kabelbaums mechanisch verbunden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Hohlkörper des Kabelbaums als Hydraulikschlauch ausgestaltet. Beispielsweise dient der als Hydraulikschlauch ausgestaltete Hohlkörper zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der mindestens eine Hohlkörper des Kabelbaums als Pneumatikschlauch ausgestaltet. Beispielsweise dient der als Pneumatikschlauch ausgestaltete Hohlkörper zur Durchleitung eines Gases, insbesondere zur Kühlung.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen mehrere der elektrischen Leiter des Kabelbaums voneinander unterschiedlich große Querschnitte auf. Dabei weisen beispielsweise Leiter, die mit einem Terminal einer Batteriezelle verbunden sind, einen größeren Querschnitt auf als Leiter, die mit einem Sensor verbunden sind.

Vorzugsweise ist ein Versteifungselement parallel zu dem Trägerelement des Kabelbaums angeordnet. Das Versteifungselement erhöht die mechanische Stabilität des Kabelbaums.

Vorteilhaft sind die elektrischen Leiter des Kabelbaums sowie der mindestens eine Hohlkörper des Kabelbaums dabei zwischen dem Trägerelement des Kabelbaums und dem Versteifungselement des Kabelbaums angeordnet. Dadurch sind die elektrischen Leiter sowie der mindestens eine Hohlkörper von dem Trägerelement und dem Versteifungselement umgeben und damit vor äußeren Einflüssen geschützt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Trägerelement des Kabelbaums mindestens eine Umbiegung auf. Die besagte Umbiegung ist insbesondere rechtwinklig ausgestaltet, wodurch die elektrischen Leiter des Kabelbaums sowie der mindestens eine Hohlkörper des Kabelbaums nach der Umbiegung in eine Richtung verlaufen, welche rechtwinklig zu einer Richtung orientieret ist, in welche die elektrischen Leiter des Kabelbaums sowie der mindestens eine Hohlkörper des Kabelbaums vor der Umbiegung verlaufen. Mittels der Umbiegung ist der Kabelbaum flexibel an die lokalen Gegebenheiten in einem Gehäuse des Batteriemoduls anpassbar, insbesondere kann der Kabelbaum somit an Hindernissen vorbei geführt werden.

Es wird auch ein Batteriemodul vorgeschlagen, welches mehrere Batteriezellen und mindestens einen erfindungsgemäßen Kabelbaum umfasst. Das Batteriemodul weist vorzugsweise auch eine Batteriesteuerungseinheit auf, und die Batteriesteuerungseinheit ist dabei mittels des erfindungsgemäßen Kabelbaums mit den Batteriezellen sowie mit Sensoren des Batteriemoduls elektrisch verbunden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der mehreren elektrischen Leiter des Kabelbaums mit einem Terminal einer der mehreren Batteriezellen des Batteriemoduls stoffschlüssig verbunden. Vorzugsweise ist der Leiter mit dem Terminal verschweißt, insbesondere mittels Laserschweißens.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul findet vorteilhaft Verwendung in einem Elektrofahrzeug (EV), in einem Hybridfahrzeug (HEV) oder in einem Plug-In-Hybridfahrzeug (PHEV).

Vorteile der Erfindung

Ein erfindungsgemäßer Kabelbaum ist vergleichsweise kostengünstig herzustellen. Insbesondere erfolgt bei der Herstellung keine Verschwendung der elektrischen Leiter sowie des flexiblen länglichen Hohlkörpers, da diese individuell modifizierbar sind. Ferner ist eine exakte und definierte Verlegung der elektrischen Leiter sowie des flexiblen länglichen Hohlkörpers gewährleistet. Durch die vergleichsweise einfache Herstellung ergeben sich auch geringe Ausschusskosten. Ferner sind Querschnitte der elektrischen Leiter sowie des flexiblen länglichen Hohlkörpers individuell anpassbar.

Unterschiedliche Zuleitungsvarianten sind durch die Herstellung mit Formenrealisierbar. Bei einem defekten elektrischen Leiter oder flexiblen länglichen Hohlkörper besteht eine Austauschmöglichkeit. Durch den Einsatz des flexiblen länglichen Hohlkörpers können weitere Funktionen in den Kabelbaum integriert werden, beispielsweise kann der Hohlkörper zur Durchleitung von Druckluft oder einer Kühlflüssigkeit dienen.

Figurenliste

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Prozesses zur Herstellung eines Kabelbaums,
  • 2 eine Draufsicht auf einen Kabelbaum,
  • 3 Draufsichten auf alternative Varianten von Kabelbäumen,
  • 4 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Kabelbaums,
  • 5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Kabelbaums und
  • 6 eine perspektivische Darstellung eines Kabelbaums.

Ausführungsformen der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

In 1 ist ein Prozess zur Herstellung eines Kabelbaums 10 schematisch dargestellt. Eine nicht näher dargestellte Maschine ist mit mehreren Drahtrollen 21 sowie mit einer Schlauchrolle 22 bestückt. Auf jeder der Drahtrollen 21 ist dabei ein elektrischer Leiter 12 mit einer Isolierung aufgewickelt. Auf der Schlauchrolle 22 ist ein flexibler länglicher Hohlkörper 16 in Form eines Schlauchs, aufgewickelt.

Bei der Herstellung des Kabelbaums 10 werden die elektrischen Leiter 12 sowie der längliche Hohlkörper 16 parallel zueinander von den Drahtrollen 21 sowie von der Schlauchrolle 22 abgewickelt. Auf die elektrischen Leiter 12 sowie auf den Hohlkörper 16 wird ein folienartig ausgebildetes Trägerelement 14 aufgebracht. Das Trägerelement 14 wird dabei mit den elektrischen Leitern 12 sowie mit dem Hohlkörper 16 verbunden, insbesondere verklebt. Das Trägerelement 14 dient insbesondere zur Stabilisierung des Kabelbaums 10 sowie zur Anordnung der elektrischen Leiter 12 und des Hohlkörpers 16 zueinander.

Die elektrischen Leiter 12 sowie auch der Hohlkörper 16 in dem Kabelbaum 10 werden anschließend an entsprechenden Stellen geschnitten und somit von den Drahtrollen 21 und von der Schlauchrolle 22 getrennt. Anschließend wird der so hergestellte Kabelbaum 10 in ein Batteriemodul eingebaut. Dabei werden insbesondere die elektrischen Leiter 12, die zur Spannungsmessung von Batteriezellen des Batteriemoduls dienen, auf Terminals der Batteriezellen aufgesetzt und mit diesen stoffschlüssig verbunden. Insbesondere werden die elektrischen Leiter 12 dabei mittels Laserschweißen mit den Terminals der Batteriezellen verbunden.

2 zeigt eine Draufsicht auf einen Kabelbaum 10, welcher mittels eines Prozesses wie in 1 dargestellt, hergestellt ist. Der Kabelbaum 10 umfasst mehrere elektrische Leiter 12, welche abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement 14 angeordnet sind. Auch der flexible längliche Hohlkörper 16 ist parallel zu den elektrischen Leitern 12 auf dem Trägerelement 14 angeordnet und mit diesem verbunden.

Die elektrischen Leiter 12 des Kabelbaums 10 dienen unter anderem zum Anschluss an Terminals von Batteriezellen eines Batteriemoduls. Ebenso können die elektrischen Leiter 12 des Kabelbaums 10 mit entsprechenden Sensoren verbunden werden, welche in oder an dem Batteriemodul angeordnet sind. Der flexible längliche Hohlkörper 16 ist beispielsweise als Hydraulikschlauch ausgebildet und dient zur Zuleitung einer Kühlflüssigkeit. Alternativ kann der flexible längliche Hohlkörper 16 auch als Pneumatikschlauch ausgestaltet sein und dient in diesem Fall zur Durchleitung von Druckluft.

Der in 2 dargestellte Kabelbaum 10 weist ein Trägerelement 14 mit einer annähernd rechteckig ausgestalteten Grundform auf. Die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 verlaufen dabei abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement 14, knicken dann annähernd rechtwinklig seitlich ab und verlassen das Trägerelement 14 an gegenüberliegenden Seiten.

In 3 sind Draufsichten auf alternative Varianten von Kabelbäumen 10 dargestellt.

In 3a ist beispielsweise ein Kabelbaum 10 dargestellt, welcher ein Trägerelement 14 umfasst, welches eine dreieckförmige Grundform aufweist. Die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 verlaufen abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement 14 und verlassen dann das Trägerelement 14 in verschiedenen Richtungen.

3b zeigt einen Kabelbaum 10, dessen Trägerelement 14 eine annähernd halbkreisförmige Grundform aufweist. Vorliegend verlaufen die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 wieder abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement 14 und knicken dann in verschiedene Richtungen ab.

In 3c ist ein Kabelbaum 10 dargestellt, dessen Trägerelement 14 eine L-förmige Ausgestaltung aufweist. Die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 sind dabei wieder abschnittsweise parallel zueinander auf dem Trägerelement 14 angeordnet und verlaufen mit einer annähernd rechteckigen Biegung entlang der L-Form des Trägerelements 14.

In 3d ist ein Kabelbaum 10 dargestellt, dessen Trägerelement 14 eine rautenförmige Grundform aufweist. Die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 verlaufen wieder abschnittsweise parallel auf dem Trägerelement 14 und verlassen das Trägerelement 14 an verschiedenen Stellen.

3e zeigt einen Kabelbaum 10 mit einem annähernd rechteckigen Trägerelement 14. Die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 verlaufen abschnittsweise parallel zueinander und verlassen das Trägerelement 14 zu verschiedenen Seiten.

3f zeigt einen Kabelbaum 10 mit einem Trägerelement 14, welches einen annähernd rechteckigen Umriss mit abgerundeten Ecken aufweist. Auch hier verlaufen die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 abschnittsweise parallel zueinander und verlassen das Trägerelement 14 an verschiedenen Seiten.

Eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Kabelbaums 10 ist in 4 dargestellt. Auf dem Trägerelement 14 sind mehrere elektrische Leiter 12 parallel zueinander angeordnet und mit dem Trägerelement 14 verbunden. Die gezeigten elektrischen Leiter 12 weisen dabei unterschiedlich große Querschnitte auf. Die Querschnitte der einzelnen elektrischen Leiter 12 sind dabei anhand der erforderlichen Stromtragfähigkeit dimensioniert.

Auf dem Trägerelement 14 ist auch ein Hohlkörper 16 angeordnet. Der Hohlkörper 16 verläuft parallel zu den elektrischen Leitern 12 und ist auch mit dem Trägerelement 14 verbunden.

Eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Kabelbaums 10 ist in 5 dargestellt. Der Kabelbaum 10 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ebenso wie der in 4 dargestellte Kabelbaum 10 ein Trägerelement 14, auf welchem mehrere elektrische Leiter 12 sowie ein Hohlkörper 16 angeordnet sind. Dabei weist mindestens ein elektrischer Leiter 12 einen gegenüber den anderen elektrischen Leitern 12 vergrößerten Querschnitt auf. Der Hohlkörper 16 sowie die elektrischen Leiter 12 verlaufen wieder parallel zueinander und sind mit dem Trägerelement 14 verbunden.

Der Kabelbaum 10 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ferner ein Versteifungselement 18. Das Versteifungselement 18 ist vorliegend ebenfalls als folienartiges Element ausgebildet und liegt flächig auf dem Trägerelement 14 auf. Dabei sind die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 zwischen dem Versteifungselement 18 und dem Trägerelement 14 angeordnet. Die Dicke des Kabelbaums 10 ist in diesem Fall durch die Dicke des Hohlkörpers 16 vorgegeben. Die Dicke des Kabelbaums 10 ist geringfügig größer als die Dicke des Hohlkörpers 16.

Eine perspektivische Darstellung eines Kabelbaums 10 ist 6 zu entnehmen. Der Kabelbaum 10 weist, wie bereits erwähnt, ein Trägerelement 14 auf, auf welcher mehrere elektrische Leiter 12 sowie ein Hohlkörper 16 angeordnet sind. Das Trägerelement 14 weist dabei mehrere, vorwiegend zwei, Umbiegungen 25 auf, welche sich jeweils in einem Winkel von etwa 90° erstrecken. Somit weist auch der Kabelbaum 10 entsprechende Umbiegungen 25 auf.

Die elektrischen Leiter 12 sowie der Hohlkörper 16 sind mit dem Trägerelement 14 verbunden und somit ebenfalls über die besagten Umbiegungen 25 verlegt. Die hier gezeigte Darstellung des Kabelbaums 10, welcher einen etwa U-förmigen Querschnitt aufweist, dient zur Umgehung von Hindernissen, welche innerhalb des Batteriemoduls angeordnet sind und eine geradlinige Verlegung des Kabelbaums 10 verhindern.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 112013005121 T5 [0006]
  • DE 10225474 A1 [0007]
  • DE 19746526 A1 [0008]