Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Heizeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14, ein Zellkontaktiersystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15 und ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16.

Elektrische Geräte sind häufig mit elektrischen Schaltungen ausgestattet, welche einen Sicherungsbereich aufweisen. Ein Schmelzen eines von einem Träger getragenen elektrisch leitfähigen Leiters in dem Sicherungsbereich bei einer definierten den Leiter durchfließenden Stromstärke soll elektrische Bauteile eines elektrischen Gerätes vor stromflussbedingten Beschädigungen, beispielsweise durch Überstrom, schützen. Durch das Schmelzen des Leiters wird der Stromfluss unterbrochen, sodass elektrische Bauteile nicht beschädigt werden.

Aus dem Stand der Technik sind elektrische Schaltungen mit einem Sicherungsbereich, durch welchen sich ein von einem Träger getragenen elektrisch leitfähiger Leiter erstreckt, bekannt. Jedoch erfüllen diese elektrischen Schaltungen häufig nicht die anwendungsspezifischen Anforderungen im Hinblick auf ihre Sicherungsfunktion zum Schutz elektrischer Bauteile vor stromflussbedingten Beschädigungen. Es hat sich herausgestellt, dass der Leiter in der Praxis häufig nicht wunschgemäß schmilzt. Beispielsweise kann es vorkommen, dass der Träger des Leiters vor dem Leiter im Sicherungsbereich der elektrischen Schaltung schmilzt, sodass der Leiter den Stromfluss nicht bei einer definierten Stromstärke oder in einem definierten Zeitintervall durch ein ordnungsgemäßes Schmelzen unterbricht.

Es kann daher mit den bekannten elektrischen Schaltungen nicht sichergestellt werden, dass elektrische Bauteile zuverlässig vor stromflussbedingten Beschädigungen geschützt werden und eine Funktionsbeeinträchtigung elektrischer Geräte verhindert wird. Beschädigungen und Funktionsbeeinträchtigungen elektrischer Geräte können hohe Reparaturkosten oder weitere Folgeschäden nach sich ziehen. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, elektrische Schaltungen derart weiterzuentwickeln, dass sie anwendungsspezifischen Anforderungen an den Schutz elektrischer Bauteile vor stromflussbedingten Beschädigungen durch ein zuverlässiges Schmelzen des Leiters genügen.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer elektrischen Schaltung der eingangs genannten Art, wobei der zumindest eine elektrisch leitfähige Leiter in dem zumindest einen elektrischen Sicherungsbereich im Vergleich zu an den Sicherungsbereich angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters eine erhöhte stromflussbedingte Schmelzneigung aufweist.

Dadurch, dass der elektrisch leitfähige Leiter in dem elektrischen Sicherungsbereich eine höhere stromflussbedingte Schmelzneigung als in den angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters aufweist, wird sichergestellt, dass die elektrische Schaltung ihre Sicherungsfunktion erfüllt und elektrische Bauteile zuverlässig vor stromflussbedingten Beschädigungen geschützt werden. Durch die erhöhte Schmelzneigung wird ein ordnungsgemäßes Schmelzen und somit ein zuverlässiges Unterbrechen des Stromflusses des Leiters im Sicherungsbereich bei einer definierten Stromstärke oder in einem definierten Zeitintervall bewirkt. Auf diese Weise können außerdem hohe Reparaturkosten beschädigter elektrischer Geräte oder weitere Folgeschäden durch eine Funktionsbeeinträchtigung elektrische Geräte verhindert werden.

Die erhöhte stromflussbedingte Schmelzneigung ist durch einen stromflussbedingten Temperaturanstieg des Leiters im Sicherungsbereich bedingt. Die elektrische Schaltung kann als Leiterplatte (PCB) ausgebildet sein. Die elektrische Schaltung ist vorzugsweise als Schmelzsicherung, insbesondere als Thermosicherung, ausgebildet. Eine erhöhte Schmelzneigung bedeutet, dass der Leiter bei einer niedrigen Stromstärke und/oder nach kürzerer Zeit schmilzt (niedrigere Auslösezeit und/oder niedrigerer Auslösestrom), insbesondere durch eine im Sicherungsbereich reduzierte Schmelzenthalpie des Leiters. Das Schmelzen des Leiters führt zum Auslösen der Sicherung, sodass der Stromfluss unterbrochen wird und elektrische Bauteile vor einem Überstrom geschützt werden. Vorzugsweise schmilzt der Leiter im Sicherungsbereich bei einer definierten Stromstärke und/oder nach einer definierten Zeit. Beispielsweise schmilzt der Leiter im Sicherungsbereich, wenn der fließende Strom länger als 4 Stunden bei 1 Ampere, maximal 5 Sekunden bei 3 Ampere und/oder maximal 1 Sekunde bei 4 Ampere liegt. Vorzugsweise kontaktiert der Träger den elektrisch leitfähigen Leiter. Der Träger kann den Leiter zumindest abschnittsweise vollständig umschließen. Der Träger schützt den Leiter vor mechanischen, elektrischen und chemischen Umwelteinflüssen, insbesondere vor Verformungen, wie Biegen und Verdrehen. Vorzugsweise wird der Leiter von dem Träger bedeckt und/oder umschlossen. Der elektrisch leitfähige Leiter ist vorzugsweise als Flachleiter, insbesondere als Leiterbahn, ausgebildet. Der elektrisch leitfähige Leiter definiert vorzugsweise einen elektrischen Pfad.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung ist die elektrische Schaltung elastisch verformbar, wobei der elektrisch leitfähige Leiter und/oder der Träger vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus einem flexiblen Material ausgebildet ist. Die elektrische Schaltung kann als flexible Leiterplatte (FPCB) ausgebildet sein. Eine flexible Leiterplatte ist aus einem elastisch verformbaren Material ausgebildet. Der Träger ist vorzugsweise als Folie, insbesondere als PET-Folie, ausgebildet. Der Träger ist vorzugsweise flächig, insbesondere als ein flexibles Flächengebilde, ausgebildet.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung weist der elektrisch leitfähige Leiter im Sicherungsbereich einen zumindest abschnittsweise reduzierten Querschnitt auf. Ein reduzierter Querschnitt des Leiters hat einen im Bereich der Querschnittsreduktion erhöhten elektrischen Widerstand bei gleichbleibender Stromstärke zur Folge, sodass im Sicherungsbereich der elektrischen Schaltung vorzugsweise ein lokales Maximum an elektrischem Widerstand auftritt. Ein erhöhter elektrischer Widerstand hat eine höhere Wärmeentwicklung im Bereich der Querschnittsreduktion des Leiters zur Folge. Der Querschnitt des Leiters kann abschnittsweise, beispielsweise über eine Länge zwischen 1 mm und 10 mm, insbesondere auf einer Länge von 1 mm, 3 mm, 5 mm oder 10 mm reduziert sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung weist der elektrisch leitfähige Leiter im Sicherungsbereich eine zumindest abschnittsweise reduzierte Höhe und/oder eine zumindest abschnittsweise reduzierte Breite auf. Die Höhe des Leiters entspricht der Materialstärke bzw. der Dicke des Leiters auf dem Träger. Die Höhe des Leiters kann beispielsweise zwischen 5 pm und 30 pm, insbesondere bei 18 pm, liegen. Die Breite des Leiters kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 2 mm liegen, insbesondere zwischen 0,6 mm und 1 mm, liegen.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen der elektrischen Schaltung ist der elektrisch leitfähige Leiter im Sicherungsbereich und in den an den Sicherungsbereich angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters aus dem gleichen Material ausgebildet. Der elektrisch leitfähige Leiter kann aus Aluminium, Kupfer und/oder Silber ausgebildet sein. Der elektrisch leitfähige Leiter ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, insbesondere bereichsübergreifend im Sicherungsbereich und in den an den Sicherungsbereich angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters.

Es ist zudem eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung vorteilhaft, bei welcher der elektrisch leitfähige Leiter im Sicherungsbereich und in an den Sicherungsbereich angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet ist. Das Material des Leiters im Sicherungsbereich hat vorzugsweise eine niedrigere Schmelztemperatur als das Material des Leiters in den an den Sicherungsbereich angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters. Durch die niedrigere Schmelztemperatur des Materials im Sicherungsbereich ist die Schmelzneigung des Leiters im Sicherungsbereich erhöht.

Es ist weiterhin eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung vorteilhaft, bei welcher eine Wärmetransportfähigkeit des Sicherungsbereichs im Vergleich zu an den Sicherungsbereich angrenzenden Bereichen der elektrischen Schaltung reduziert ist. Ein Wärmeabtransport stromflussbedingter Abwärme des elektrisch leitfähigen Leiters im Sicherungsbereich ist nicht beabsichtigt. Durch eine reduzierte Wärmetransportfähigkeit im Sicherungsbereich wird sichergestellt, dass der elektrisch leitfähige Leiter im Sicherungsbereich bei einer definierten Stromstärke und/oder nach einem definierten Zeitabschnitt schmilzt und die Sicherung somit korrekt auslöst. Wird die stromflussbedingte Abwärme des elektrisch leitfähigen Leiters unbeabsichtigt abgeführt, schmilzt der Leiter möglicherweise nicht oder nicht bei einer definierten Stromstärke und/oder erst nach einem definierten Zeitabschnitt, sodass beispielsweise an die elektrische Schaltung angeschlossene elektrische Bauteile aufgrund eines Überstroms beschädigt werden können.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung weist der Träger im Sicherungsbereich eine zumindest abschnittsweise reduzierte Materialstärke auf. Durch die reduzierte Materialstärke des Trägers wird weniger stromflussbedingte Wärme des Leiters abgeführt. Dadurch, dass weniger Wärme vom Leiter durch den Träger abgeführt wird, kann ein Schmelzen des Trägers vor dem Leiter vermieden werden und ein definiertes beabsichtigtes Schmelzen des Leiters und damit ein korrektes Auslösen der Sicherung sichergestellt werden. Die Materialstärke kann nur in den Bereichen des Trägers reduziert sein, in welchen der Träger den Leiter kontaktiert. Die nichtreduzierte Materialstärke des Trägers kann beispielsweise zwischen 20 pm und 100 pm, insbesondere bei 50 pm, liegen. Die reduzierte Materialstärke des Trägers kann beispielsweise zwischen 1 pm und 20 pm, insbesondere bei 10 pm, liegen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung ist der Träger im Sicherungsbereich zumindest abschnittsweise vollständig entfernt. Durch den entfernten Träger wird keine stromflussbedingte Wärme des Leiters abgeführt. Dadurch, dass keine Wärme vom Leiter durch den Träger abgeführt wird, kann ein Schmelzen des Trägers vor dem Leiter vermieden werden und ein definiertes beabsichtigtes Schmelzen des Leiters und damit ein korrektes Auslösen der Sicherungen sichergestellt werden. Der Träger kann nur in den Bereichen entfernt sein, in welchen der Träger den Leiter kontaktiert.

Es ist außerdem eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung bevorzugt, bei welcher der Träger im Sicherungsbereich und in an den Sicherungsbereich angrenzenden Trägerbereichen des Trägers aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet ist. Die unterschiedlichen Materialien weisen jeweils unterschiedliche Wärmetransporteigenschaften auf. Das Material des Trägers im Sicherungsbereich kann nur in den Bereichen ein anderes als in den an den Sicherungsbereich angrenzenden Trägerbereichen sein, in welchen der Träger den Leiter kontaktiert. Das Material des Trägers im Sicherungsbereich hat vorzugsweise eine höhere Schmelztemperatur als das Material des Trägers in den an den Sicherungsbereich angrenzenden Trägerbereichen des Trägers. Das Material des Trägers im Sicherungsbereich hat vorzugsweise eine höhere Schmelztemperatur als das Material des Leiters im Sicherungsbereich. Durch die höhere Schmelztemperatur des Materials im Sicherungsbereich ist die Schmelzneigung des Trägers im Sicherungsbereich herabgesetzt, sodass sichergestellt werden kann, dass der Träger nicht vor dem Leiter schmilzt.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung sind der elektrisch leitfähige Leiter und der Träger zumindest abschnittsweise im Sicherungsbereich beabstandet voneinander angeordnet, wobei sich in einem durch die beabstandete Anordnung des Leiters und des Trägers ergebenden Spalt zwischen dem Leiter und dem Träger ein wärmeisolierendes Fluid befindet. Das wärmeisolierende Fluid ist vorzugsweise ein Gas, insbesondere Luft. Das wärmeisolierende Fluid sorgt für eine thermische Isolierung des Leiters und verhindert den Wärmetransport von stromflussbedingter Wärme des Leiters in den Träger.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung ist eine den elektrisch leitfähigen Leiter und den Träger miteinander verbindende und zwischen dem Leiter und dem Träger angeordnete Klebstoffschicht zumindest abschnittsweise im Sicherungsbereich entfernt, wobei sich in Bereichen mit entfernter Klebstoffschicht vorzugsweise eine Luftschicht zwischen dem Leiter und dem Träger befindet. Vorzugsweise sind der Träger und der elektrisch leitfähige Leiter mit einem Klebstoff stoffschlüssig miteinander verbunden. Im Sicherungsbereich kann die Klebstoffschicht des Klebstoffs zumindest abschnittsweise entfernt sein, wobei sich in den dadurch entstehenden Hohlraum zwischen dem Leiter und dem Träger Luft befindet. Luft zwischen dem Träger und dem Leiter sorgt für eine Wärmeisolierung des Leiters, sodass der Wärmeabtransport von stromflussbedingter Wärme des Leiters in den Träger nicht oder zumindest signifikant vermindert stattfindet. Die Klebstoffschicht kann beispielsweise mittels eines Lasers, insbesondere mittels eines Faserlasers entfernbar sein. Es ist weiterhin eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung vorteilhaft, bei welcher die elektrische Schaltung eine Abdeckeinrichtung umfasst, welche die elektrische Schaltung zumindest abschnittsweise, insbesondere den Sicherungsbereich der elektrischen Schaltung, abdeckt, wobei die Abdeckeinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Sicherungsbereich gegen mechanische Verformung zu stabilisieren und/oder elektrisch zu isolieren und/oder vor Umwelteinflüssen zu schützen. Vorzugsweise ist der Sicherungsbereich mittels der Abdeckeinrichtung abgedeckt, wenn der Träger im Sicherungsbereich vollständig entfernt ist. Der Sicherungsbereich kann auch abgedeckt sein, wenn die Materialstärke des Trägers im Sicherungsbereich reduziert ist. Eine mechanische Verformung kann eine Biegung, eine Verdrehung, eine Zugkraft und/oder eine Druckkraft sein, welche auf die elektrische Schaltung, insbesondere auf den Sicherungsbereich, einwirken. Die Abdeckeinrichtung erhöht die Festigkeit und/oder die Steifigkeit der elektrischen Schaltung, insbesondere im Sicherungsbereich, sodass mechanische Verformungen verringert und somit mechanische Beschädigungen der elektrischen Schaltung vermieden werden. Die Abdeckeinrichtung kann den Sicherungsbereich zudem elektrisch isolieren, sodass Kurzschlüsse bei Kontakt mit externen Fremdleitern oder benachbart angeordneten elektrischen Schaltungen verhindert werden. Umwelteinflüsse können beispielsweise Flüssigkeits- und/oder Feststoffkontakt, insbesondere der Kontakt mit Wasser und/oder weiteren Fluiden, sein. Die Abdeckeinrichtung sorgt vorzugsweise für eine fluiddichte und chemisch beständige Schutzschicht auf dem Sicherungsbereich. Die Abdeckeinrichtung kann aus einem metallischen Material oder aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Insbesondere kann die Abdeckeinrichtung als Folie ausgebildet sein. Die Abdeckeinrichtung wird vorzugsweise an dem Träger der elektrischen Schaltung befestigt. Beispielsweise wird die Abdeckeinrichtung mit dem Träger verklebt. Vorzugsweise weist die Abdeckeinrichtung eine niedrigere Wärmeausdehnung und/oder oder eine höhere Schmelztemperatur als der elektrisch leitfähige Leiter auf.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird weiterhin mittels einer Heizeinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die elektrische Schaltung nach einer der vorstehenden Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung verwiesen.

Die Heizeinrichtung kann als Heizfolie oder Heizmatte ausgebildet sein oder eine Heizfolie oder eine Heizmatte umfassen. Das den Heizleiter tragende Trägermaterial ist vorzugsweise eine Folie, insbesondere eine PET-Folie. Der Heizleiter ist vorzugsweise aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet. Der Anschlussleiter ist vorzugsweise als Aluminium oder Kupfer ausgebildet. Der Heizleiter und der Anschlussleiter sind vorzugsweise elektrisch leitfähig miteinander verlötet, vercrimpt und/oder verklebt. Das Anschlusselement kann ein Steckverbinder sein. Vorzugsweise wird das Anschlusselement mit dem Anschlussleiter verlötet oder vercrimpt. Mittels des Anschlusselements ist die Heizeinrichtung beispielsweise mit einer Steuerungseinrichtung und/oder einer Stromversorgung verbindbar. Die Heizeinrichtung kann eine Heizeinrichtung für Fahrzeugsitze sein. Die Heizeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, in und/oder unter das Polster eines Fahrzeugsitzes eingebracht zu werden. Die Heizeinrichtung kann eine Heizdecke zur Beheizung von Patienten, beispielsweise bei Verletzungen, sein. Mittels der zumindest einen elektrischen Schaltung kann die Heizeinrichtung vor stromflussbedingten Beschädigungen aufgrund von Überstrom geschützt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Zellkontaktiersystem der eingangs genannten Art gelöst, wobei die elektrische Schaltung nach einer der vorstehenden Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Zellkontaktiersystems wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung verwiesen.

Der elektrochemische Energiespeicher kann eine Batterie oder ein Akku beispielsweise für Elektrofahrzeuge sein. Der elektrochemische Energiespeicher kann eine oder mehrere Zellen umfassen. Das Zellkontaktiersystem ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einzelne Zellen einer Batterie oder eines Akkus miteinander und/oder die Batterie oder den Akku mit einem Energieabnehmer, beispielsweise einem elektrifizierten Antrieb, zu verbinden. Der Zellkontaktleiter kann beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Der Anschlussleiter kann beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer besteht. Das Anschlusselement kann ein Steckverbinder sein. Vorzugsweise wird das Anschlusselement mit dem Anschlussleiter verlötet oder vercrimpt. Mittels des Anschlusselements ist das Zellkontaktiersystem mit einem elektronischen Bauteil, beispielsweise mit einer Steuerungseinrichtung und/oder einem Energieabnehmer, beispielsweise einem Elektromotor, verbindbar. Das elektronische Bauteil kann zudem ein battery management system (BMS) sein. Mittels der zumindest einen elektrischen Schaltung kann das Zellkontaktiersystem, sowie an das Zellkontaktiersystem angeschlossene elektrische Bauteile, insbesondere Batterien und/oder Akkus, vor stromflussbedingten Beschädigungen aufgrund von Überstrom geschützt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei eine erhöhte stromflussbedingte Schmelzneigung des zumindest einen elektrisch leitfähigen Leiters in dem zumindest einen elektrischen Sicherungsbereich im Vergleich zu an den Sicherungsbereich angrenzenden Leiterbereichen des elektrisch leitfähigen Leiters herbeigeführt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung des zumindest einen elektrisch leitfähigen Leiters in dem zumindest einen elektrischen Sicherungsbereich durch ein Erzeugen eines zumindest abschnittsweise reduzierten Querschnitts des elektrisch leitfähigen Leiters im Sicherungsbereich. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung durch ein Erzeugen einer zumindest abschnittsweise reduzierten Höhe und/oder Breite des elektrisch leitfähigen Leiters im Sicherungsbereich. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung durch ein Erzeugen einer reduzierten Wärmetransportfähigkeit des Sicherungsbereichs im Vergleich zu an den Sicherungsbereich angrenzenden Bereichen der elektrischen Schaltung. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung durch ein Erzeugen einer zumindest abschnittsweise reduzierten Materialstärke des Trägers im Sicherungsbereich. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung durch ein vollständiges Entfernen des Trägers zumindest abschnittsweise im Sicherungsbereich. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung durch ein Entfernen einer zwischen dem Leiter und dem Träger angeordneten Klebstoffschicht zumindest abschnittsweise im Sicherungsbereich.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Herbeiführen der erhöhten stromflussbedingten Schmelzneigung des zumindest einen elektrisch leitfähigen Leiters in dem zumindest einen elektrischen Sicherungsbereich mittels eines Materialabtrags des elektrisch leitfähigen Leiters und/oder des Trägers und/oder der Kleberschicht ausgeführt, wobei der Materialabtrag vorzugsweise mittels eines Lasers ausgeführt wird. Der Laser ist vorzugsweise als Gaslaser, insbesondere als CO2-Laser (Kohlendioxidlaser) oder als Festkörperlaser, insbesondere als Faserlaser, ausgebildet. Mittels des Lasers kann Material, insbesondere des Trägers abgetragen werden, um die Materialstärke des Trägers zu reduzieren oder den Träger vollständig zu entfernen. Mittels des Lasers kann eine den Leiter und den Träger verbindende Klebeschicht entfernt werden.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung mit reduzierter Breite des elektrisch leitfähigen Leiters im Sicherungsbereich in einer Draufsicht;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung mit vollständig entferntem Träger im Sicherungsbereich in einer Schnittdarstellung von der Seite;

Fig. 3 die elektrische Schaltung aus Fig. 2 mit den Sicherungsbereich abdeckenden Abdeckeinrichtungen in einer Schnittdarstellung von der Seite; Fig. 4 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung mit reduzierter Materialstärke des Trägers im Sicherungsbereich in einer Schnittdarstellung von der Seite;

Fig. 5 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung während eines Materialabtrags im Sicherungsbereich mittels eins Laserstrahls in einer schematischen Schnittdarstellung von der Seite;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung während des Entfernens einer Klebstoffschicht zwischen dem Leiter und dem Träger in einer schematischen Schnittdarstellung von der Seite;

Fig. 7 eine Heizeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung in einer Draufsicht; und

Fig. 8 ein Zellkontaktiersystem mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung in einer Draufsicht.

Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht elektrische Schaltung 10mit einem elektrisch leitfähigen Leiter 12, einem Träger 14 und einem elektrischen Sicherungsbereich 16.

Der Träger 14 trägt den Leiter 12, wobei der Leiter 12 mit dem Träger 14 verbunden, beispielsweise auf den Träger 14 geklebt und/oder von dem Träger 14 umschlossen wird. Der Träger 14 ist aus einem elastisch verformbaren und elektrisch isolierenden Material, insbesondere als PET-Folie, ausgebildet. Der Leiter 12 erstreckt sich durch den Sicherungsbereich 16, wobei der Leiter 12 außerhalb des Sicherungsbereichs 16 die Breite B1 und innerhalb des Sicherungsbereichs 16 eine reduzierte Breite B2 aufweist.

Die elektrische Schaltung 10 ist als Schmelzsicherung ausgebildet, welche insbesondere auf folienbasierten Leiterplatten eingesetzt werden kann. Die elektrische Schaltung 10 schützt elektrisch leitend mit der elektrischen Schaltung 10 verbundene elektrische Bauteile vor stromflussbedingten Beschädigungen, indem der Leiter 12 im Sicherungsbereich 16 bei einer definierten Stromstärke und/oder in einem definierten Zeitintervall schmilzt, sodass der Stromfluss unterbrochen wird. Durch die reduzierte Breite B2 des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 steigt der lokale elektrische Widerstand im Sicherungsbereich an, sodass sich eine höhere stromflussflussbedingte Wärmeentwicklung des Leiters 12 im Bereich der reduzierten Breite B2 ergibt und der Leiter 12 im Sicherungsbereich 16 eher dazu neigt zu schmelzen als außerhalb des Sicherungsbereichs. Zudem wird durch die reduzierte Breite B2 die Schmelzenthalpie des Leiters 12 im Sicherungsbereich reduziert, sodass weniger Wärmeenergie benötigt wird, um den Leiter 12 zu schmelzen. Somit wird vermieden, dass der Träger 16 im Sicherungsbereich 16 zeitlich vor dem Leiter 12 schmilzt. So wird sichergestellt, dass der Leiter 12 zuverlässig und kontrolliert bei einer beabsichtigten Stromstärke und/oder innerhalb eines definierten Zeitintervalls schmilzt und die Schmelzsicherung zum Schutz elektrischer Bauteile somit korrekt auslöst.

Die Fig. 2 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Schaltung 10. Außerhalb des Sicherungsbereichs 16 wird der Leiter 12 auf seiner Oberseite und auf seiner Unterseite flächig von dem Träger 14 kontaktiert und vollständig von dem Träger 14 bedeckt. Der Träger 14 der elektrischen Schaltung 10 weist auf der Oberseite und Unterseite des Leiters 12 jeweils eine Materialstärke M1 auf. Der Träger 14 schützt den Leiter 12 vor Umwelteinflüssen, vor mechanischer Beschädigung und vor elektrischem Kontakt mit Fremdleitern.

Innerhalb des Sicherungsbereichs 16 der elektrischen Schaltung 10 ist der Träger 14 vollständig entfernt, sodass der Leiter 12 freiliegt. Dadurch, dass der Leiter 12 im Sicherungsbereich 16 nicht von einem Träger 12 kontaktiert wird, wird im Sicherungsbereich 16 im Wesentlichen keine stromflussbedingte Abwärme des Leiters 12 abgeführt, sodass sich der Leiter 12 im Sicherungsbereich stärker erwärmt als außerhalb des Sicherungsbereichs 16. Die Schmelzneigung des Leiters 12 ist somit im Sicherungsbereich 16 erhöht, sodass der Leiter 12 kontrolliert bei einer definierten Stromstärke und/oder in einem definierten Zeitintervall innerhalb des Sicherungsbereichs 16 und nicht unbeabsichtigt außerhalb des Sicherungsbereichs 16 schmilzt.

Zudem wird verhindert, dass der Träger 14 die stromflussbedingte thermische Energie des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 aufnimmt und somit zeitlich vor dem Leiter 12 schmelzen könnte. Ein Schmelzen des Trägers 14 würde diesen beschädigen. Zudem würde ein Schmelzen des Trägers 14 das beabsichtigte Schmelzen des Leiters 12 beeinträchtigen, da der Leiter 12 zu spät schmilzt. In Bereichen, in welchen der Träger 14 unbeabsichtigt schmilzt, kann es zudem vorkommen, dass der Leiter 12 bei erneutem Stromfluss zeitlich zu früh und/oder bei einer niedrigeren Stromstärke als beabsichtigt schmilzt. Der Leiter 12 weist eine Höhe H auf. Um die stromflussbedingte Abwärme des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 und damit die Schmelzneigung des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 weiter zu erhöhen, kann die Höhe H des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 zudem reduziert sein.

Die Fig. 3 zeigt die elektrische Schaltung aus Fig. 2, wobei der freiliegende elektrische Leiter 12 im Sicherungsbereich 16 der elektrischen Schaltung 10 auf seiner Oberseite und auf seiner Unterseite jeweils mit einer Abdeckeinrichtung 18 abgedeckt ist. Die Abdeckeinrichtung 18 ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet, wobei die Dicke der Abdeckeinrichtungen 18 im Wesentlichen der Materialstärke M1 des Trägers 14 entspricht. Die Abdeckeinrichtung 18 kontaktiert außerhalb des Sicherungsbereichs 16 den Träger 14 und ist fest mit dem Träger 14 verbunden, beispielsweise verklebt, sodass die Abdeckeinrichtungen 18 eine fluiddichte und chemisch beständige Schutzschicht auf dem Sicherungsbereich 16 bilden. Der Leiter 12 und die Abdeckeinrichtungen 18 sind jeweils um einen der Materialstärke M1 des Trägers entsprechenden Abstand voneinander beabstandet, sodass sich zwischen dem Leiter 12 und den Abdeckeinrichtungen 18 jeweils ein Spalt ergibt, welcher luftgefüllt ist, sodass im Sicherungsbereich 16 im Wesentlichen kein Wärmetransport aus dem Leiter 12 in die Abdeckeinrichtungen 18 stattfindet. Zudem weisen die Abdeckeinrichtungen 18 eine höhere Schmelztemperatur und eine niedrigere Wärmeausdehnung als der Leiter 12 und der Träger 14 auf.

Die Abdeckeinrichtungen 18 erhöht die Festigkeit und/oder die Steifigkeit der elektrischen Schaltung 10 im Sicherungsbereich 16, um mechanische Verformungen und somit mechanische Beschädigungen des freiliegenden Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 zu vermeiden und gleichzeitig ein unbeabsichtigtes Schmelzen des Trägers 14 und/oder des Leiters 12 zu verhindern. Zudem wird der Leiter 12 mittels der Abdeckeinrichtungen 18 vor Umweltflüssen, wie Korrosion durch Feuchtigkeit, und vor Kurzschlüssen mit externen Fremdleitern geschützt.

Die Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Schaltung 10 mit einer reduzierten Materialstärke M2 des Trägers 14 im Sicherungsbereich 16 in einer Schnittdarstellung von der Seite. Der Leiter 12 wird auf seiner Oberseite und auf seiner Unterseite flächig von dem Träger 14 kontaktiert und vollständig von dem Träger 14 bedeckt. Somit wird der Leiter 12 durch den Träger 14 sowohl innerhalb als auch außerhalb des Sicherungsbereichs 16 vor Umwelteinflüssen, vor mechanischer Beschädigung und vor elektrischem Kontakt mit Fremdleitern geschützt. Außerhalb des Sicherungsbereichs 16 weist der Träger 14 die nicht reduzierte Materialstärke M1 auf. Innerhalb des Sicherungsbereichs 16 weist der Träger 14 eine reduzierte Materialstärke M2 auf. Dadurch, dass der Träger 14 im Sicherungsbereich 16 eine reduzierte Materialstärke M2 aufweist, ist die Wärmetransportfähigkeit des Trägers 14 im Sicherungsbereich herabgesetzt, wodurch im Sicherungsbereich 16 weniger stromflussbedingte Abwärme des Leiters 12 abgeführt wird als außerhalb des Sicherungsbereichs 16, sodass sich der Leiter 12 im Sicherungsbereich stärker erwärmt als außerhalb des Sicherungsbereichs 16. Die Schmelzneigung des Leiters 12 ist somit im Sicherungsbereich 16 erhöht, sodass der Leiter 12 kontrolliert bei einer definierten Stromstärke und/oder in einem definierten Zeitintervall innerhalb des Sicherungsbereichs 16 und nicht unbeabsichtigt außerhalb des Sicherungsbereichs 16 schmilzt.

Alternativ oder zusätzlich kann der Träger im Sicherungsbereich 16 aus einem anderen Material, insbesondere aus einem Material mit einer höheren Schmelztemperatur oder einer geringeren Wärmetransportfähigkeit als außerhalb des Sicherungsbereichs 16 ausgebildet sein.

Die Fig. 5 zeigt die elektrische Schaltung 10 während des Herbeiführens einer erhöhten Schmelzneigung des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 durch das Reduzieren der Materialstärke M1 auf die Materialstärke M2 mittels des Laserstrahls 20 in einer schematischen Darstellung. Der Laserstrahl 20 ist ein Kohlenstoffdioxidlaser (CO2-Laser), welcher von einer Laseremittiereinrichtung emittiert wird. Mittels des Laserstrahls 20 wird Material des Trägers 14 abgetragen, um im Sicherungsbereich 16 der elektrischen Schaltung 10 eine reduzierte Materialstärke M2 des Trägers 14 zu erzeugen. Alternativ kann der Träger 14 im Sicherungsbereich 16 mittels des Laserstrahls 20 vollständig entfernt werden, sodass der Leiter 12 freiliegt.

Die Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung 10 während des Herbeiführens einer erhöhten Schmelzneigung des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 durch das Entfernen einer den Träger 14 und den Leiter 12 miteinander verklebenden Klebstoffschicht. Zwischen dem Leiter 12 und dem Träger 14 entsteht durch das Entfernen der Klebstoffschicht ein Spalt 22, welcher mit einer Luftschicht 24 gefüllt ist. Der Laserstrahl 20 ist ein Faserlaser, welcher von einer Laseremittiereinrichtung emittiert wird. Durch die Luftschicht 24 wird der Leiter 12 im Sicherungsbereich 16 thermisch isoliert, sodass stromflussbedingte Abwärme des Leiters 12 nicht durch den Träger 14 abgeführt wird. Dadurch, dass keine stromflussbedingte Abwärme vom Leiter 12 durch den Träger 14 abgeführt wird, kann ein Schmelzen des Trägers 14 vor dem Leiter 12 vermieden werden und ein definiertes beabsichtigtes Schmelzen des Leiters 12 im Sicherungsbereich 16 und damit ein korrektes Auslösen der Schmelzsicherung sichergestellt werden.

Die Fig. 7 zeigt eine Heizeinrichtung 100 mit einem als Heizfolie ausgebildeten Heizelement 102, wobei die Heizeinrichtung 100 elektrische Schaltungen 10 umfasst. Die Heizeinrichtung 100 ist dazu eingerichtet, in einem Fahrzeugsitz verbaut zu werden und dort als Sitzheizung zu fungieren.

Die elektrischen Schaltungen 10 sind Bestandteil von Anschlussleitern 108 und zusammen auf einem Träger 112, welcher als Trägerfolie aus einer PET-Folie ausgebildet ist, angeordnet. Mittels der Anschlussleiter 108 ist die Heizeinrichtung 100 über ein als Steckverbinder ausgebildetes Anschlusselement 110 mit einer Steuerungseinrichtung und/oder mit einer Energiequelle, beispielsweise der Bordelektronik eines Fahrzeugs, verbindbar. Das Anschlusselement 110 ist elektrisch leitfähig mit den Anschlussleitern 108 verbunden, beispielsweise verlötet. Die Anschlussleiter 108 sind an ihrem dem Anschlusselement 110 gegenüberliegenden Ende elektrisch leitfähig mit Heizleitern 104 des Heizelements 102 verbunden, beispielsweise verlötet. Die Heizleiter 104 sind auf einem Trägermaterial 106 angeordnet. Das Trägermaterial 106 ist als Trägerfolie, beispielsweise PET-Folie, ausgebildet. Die elektrischen Schaltungen 10, welche Bestandteil der Anschlussleiter 108 sind, sind als Schmelzsicherungen ausgebildet. Mittels der elektrischen Schaltungen 10 wird die Heizeinrichtung 100 vor stromflussbedingten Beschädigungen aufgrund von Überstrom geschützt. Sollte im Betrieb der Heizrichtung 100 eine zu hohe Stromstärke, welche die Heizeinrichtung 100 beschädigen könnte, über die Anschlussleiter 108 in die elektrischen Schaltungen 10 fließen, schmelzen die Leiter 12 der elektrischen Schaltungen 10, sodass der Stromfluss unterbrochen wird. Die Heizeinrichtung 100, insbesondere das Heizelement 102, wird auf diese Weise vor Überstrom geschützt.

Die Fig. 8 zeigt ein Zellkontaktiersystem 200 mit Zellkontaktierelementen 202, welche jeweils mehrere Zellkontaktierleiter 204 umfassen. Das Zellkontaktiersystem 200 ist dazu eingerichtet, mittels der mehreren Zellkontaktierleiter 204 mehrere Zellen eines elektrochemischen Speichers, beispielsweise eines Akkus eines Elektrofahrzeugs, elektrisch leitfähig miteinander zu verbinden. Die elektrischen Schaltungen 10 sind Bestandteil von Anschlussleitern 206 und zusammen auf einem Träger 210, welcher als Trägerfolie aus einer PET-Folie ausgebildet ist, angeordnet. Mittels der Anschlussleiter 206 ist das Zellkontaktiersystem 200 über ein als Steckverbinder ausgebildetes Anschlusselement 208 mit einer Steuerungseinrichtung und/oder mit einem Energieabnehmer, beispielsweise einem battery management system und/oder einem Elektromotor eines Fahrzeugs, verbindbar. Das Anschlusselement 208 ist elektrisch leitfähig mit den Anschlussleitern 206 verbunden, beispielsweise verlötet. Die Anschlussleiter 206 sind an ihrem dem Anschlusselement 208 gegenüberliegenden Ende elektrisch leitfähig mit den Zellkontaktierleitern 204 der Zellkontaktierelemente 202 verbunden, beispielsweise verlötet.

Die elektrischen Schaltungen 10, welche Bestandteil der Anschlussleiter 206 sind, sind als Schmelzsicherungen ausgebildet. Mittels der elektrischen Schaltungen 10 wird das Zellkontaktiersystem 200 vor stromflussbedingten Beschädigungen aufgrund von Überstrom geschützt. Zudem werden elektrisch leitfähig mit dem Zellkontaktiersystem 200 verbundene elektrische Bauteile, wie beispielsweise Akkus oder Steuergeräte, vor Überstromschäden geschützt. Sollte im Betrieb des Zellkontaktiersystems 200 eine zu hohe Stromstärke, welche das Zellkontaktiersystem 200 beschädigen könnte, über die Anschlussleiter 206 in die elektrischen Schaltungen 10 fließen, schmelzen die Leiter 12 der elektrischen Schaltungen 10, sodass der Stromfluss unterbrochen wird. Das Zellkontaktiersystem 200 sowie angeschlossene Geräte, werden auf diese Weise vor Überstrom geschützt.

Bezuqszeichen

10 elektrische Schaltung

12 Leiter

14 Träger

16 Sicherungsbereich

18 Abdeckeinrichtung

20 Laserstrahl

22 Spalt

24 Luftschicht

100 Heizeinrichtung

102 Heizelement

104 Heizleiter

106 Trägermaterial

108 Anschlussleiter

110 Anschlusselement

112 Träger

200 Zellkontaktiersystem

202 Zellkontaktierelement

204 Zellkontaktierleiter

206 Anschlussleiter

208 Anschlusselement

210 Träger

B1 , B2 Breite

H Höhe

M1 , M2 Materialstärke