DE10101050A1

DE10101050A1 - Signalführungssystem für ein Batteriepaket

Info

Publication number: DE10101050A1
Application number: DE10101050A
Authority: DE
Inventors: Jeffrey J Ronning; Robert C Beer
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2001-07-26
Also published as: US6423441B1

Abstract

Batteriepaket mit einem Gehäuse und mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Batteriemodul. Das Batteriepaket umfaßt ferner eine flexible Schaltung, mit der das Batteriemodul elektrisch gekoppelt sein kann. Die flexible Schaltung umfaßt mehrere Luftströmungsöffnungen, die derart ausgestaltet sind, daß sie Luft durch das gesamte Batteriepaket hindurch verteilen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform variiert die Größe der Luftströmungsöffnungen relativ zu deren Nähe zu einer Luftquelle.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Signalführungssystem für ein Batteriepaket.

Ein herkömmliches Batteriepaket umfaßt ein oder mehr Batteriemodule, die in einem Gehäuse angeordnet und miteinander verbunden sind, wie es anhand von US-Patent Nr. 5 639 571 von Waters et al. zu sehen ist. Wa ters et al. offenbaren, daß das Batteriepaket auch eine Schale umfassen kann, die in dem Gehäuses angeordnet ist, um die Batteriemodule zu tra gen und auszurichten. Obwohl die Batteriemodule in einer Reihe mitein ander verschaltet sind, bleibt die Notwendigkeit, Spannungspegel an je dem Batteriemodul zu messen. Waters et al. offenbaren einen elektrischen Kabelbaum, der einzelne Kabel oder Leitungsdrähte umfaßt, die zu den Klemmen jedes Moduls geführt sind, um für eine Energieübertragung zu sorgen und eine Spannungsmessung und andere Vorgänge durchzuführen. Bei herkömmlichen Systemen können die Leitungsdrähte über verschie dene Mittel an den Klemmen angebracht sein, die Gewindebefestigungs elemente und Ringklemmen umfassen, oder durch Hindurchfädeln von mehreren Drähten durch eine Klemmencrimpung. Aufgrund der Verwen dung von einzelnen Kabeln, Leitungsdrähten und Befestigungselementen ist eine relativ lange Zusammenbauzeit erforderlich, um herkömmliche Batteriepakete zusammenzubauen. Die große Anzahl von Teilen und das starke Angewiesensein auf den Zusammenbau durch den Menschen ma chen ferner herkömmliche Batteriepakete gegenüber Beschädigung wäh rend des Zusammenbaus anfällig und verringern dadurch die Zuverläs sigkeit. Diese Probleme werden verstärkt, wenn Sicherungen und Wider stände oder andere Strombegrenzungseinrichtungen in der Batterie einge schlossen werden. Die Sicherungen müssen elektrisch von zahlreichen Drähten isoliert werden. Die Widerstände müssen zwischen die Drähte eingefügt und ebenfalls elektrisch isoliert werden.

Herkömmliche Batteriepakete müssen auch derart gestaltet sein, daß sie Luft zwischen Batteriemodulen und durch die gesamte Batterie selbst verteilen. Waters et al. offenbaren eine Ummantelung oder ein Gehäuse, das derart in einer Form hergestellt wird, daß Ablenkplatten oder Öffnun gen geschaffen werden, um die Luftströmung in der Batterie zu steuern, wodurch die Komplexität und Kosten der Herstellung des Batteriegehäu ses erhöht werden. Es ist ferner wegen der Komplexität und der Formkon struktion und der Schwierigkeit beim Modifizieren des vorgeformten Ge häuses und der vorgeformten Schale schwierig, Einstellungen der Luft strömung in dem Batteriepaket vorzunehmen.

Um einige der oben benannten Probleme zu überwinden, ist eine Batterie vorgeschlagen worden, die eine starre, mit einer gedruckten Schaltung versehene Platine umfaßt, mit der ein oder mehr Batteriemodule elek trisch verbunden werden können. Die Schaltungsplatine kann dazu ver wendet werden, Spannungspegel der Batteriemodule zu messen, wodurch die Notwendigkeit für viele Leitungsdrähte und Befestigungselemente re duziert und/oder beseitigt wird. Obwohl die vorgeschlagene Batterie eine Verbesserung in bezug auf viele herkömmliche Batterien darstellt, kann die vorgeschlagene Batterie nicht die geforderte Verteilung von Luft unter den Batteriemodulen erzielen. Infolgedessen leidet die vorgeschlagene Batterie weiterhin an den oben benannten Konstruktionsproblemen, die zur Steuerung der Luftströmung in der Batterie gehören.

Es gibt somit einen Bedarf für ein Batteriepaket, das einen oder mehrere der oben erwähnten Mängel minimiert oder beseitigt.

Die vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Batteriepaket bereit.

Ein erfindungsgemäßes Batteriepaket umfaßt ein Gehäuse, eine flexible gedruckte Schaltung, die in dem Gehäuses getragen ist, und ein Batterie modul, das elektrisch mit der flexiblen gedruckten Schaltung verbunden ist. Das Batteriepaket ist dadurch gekennzeichnet, daß die flexible ge druckte Schaltung mehrere Luftströmungsöffnungen umfaßt, die sich durch diese hindurch erstrecken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform variiert die Größe der Luftströmungsöffnungen relativ zu ihrer Nähe zu einer Luftquelle, um eine relativ gleichmäßige Luftströmung durch das ge samte Batteriepaket hindurch aufrechtzuerhalten.

Ein Vorteil eines erfindungsgemäßen Batteriepaketes ist die Verwendung einer flexiblen gedruckten Schaltung, um die Spannungsmessung, Tempe raturmessung, Strombegrenzung und anderen Funktionen in dem Batte riepaket durchzuführen. Die Verwendung einer flexiblen gedruckten Schaltung reduziert und/oder beseitigt die Notwendigkeit für viele einzelne Kabel, Leitungsdrähte und Befestigungselemente. Infolgedessen benötigt das erfinderische Batteriepaket weniger Zusammenbauzeit im Vergleich mit den meisten herkömmlichen Batteriepaketen und ist zuverlässiger.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Batteriepaketes ist, daß die flexible gedruckte Schaltung dazu verwendet werden kann, die Luftströ mung in dem Batteriepaket zu steuern. Durch die Verwendung der flexi blen gedruckten Schaltung, um die Luftströmung zu steuern, werden die Komplexität und Kosten des Gehäuses und/oder der Schale wesentlich verringert. Ferner können Einstellungen der Luftströmung in dem Batte riepaket leichter als bei herkömmlichen Anordnungen vorgenommen wer den.

Ein erfindungsgemäßes Batteriepaket kann auch eine Busschnittstelle umfassen, um zwei oder mehr Batteriemodule in dem Batteriepaket zu verbinden. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Busschnittstelle eine Buslamelle, die sich in die flexible gedruckte Schaltung hinein erstreckt. Bei einer zweiten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung umfaßt die Busschnittstelle ein im wesentlichen S-för miges, leitfähiges Element, das als ein buchsenartiger Verbinder dient und derart ausgestaltet ist, daß es mit steckerartigen Klemmen von zwei Batte riemodulen in Eingriff stehen kann. Die Klemmen der beiden Batteriemo dule erstrecken sich durch das leitfähige Element hindurch und in die fle xible gedruckte Schaltung hinein. Jede der offenbarten Busschnittstellen stellt ein kompaktes und wirksames Mittel bereit, um Energie- oder Stromverbindungen von Modul zu Modul herzustellen, während sie auch erlauben, daß die flexible gedruckte Schaltung Spannungspegel in dem Batteriepaket (d. h., an jeder Verbindung von Modul zu Modul) messen kann.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen be schrieben; in diesen ist:

Fig. 1A eine Explosionsperspektivansicht eines Batteriepakets gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1B eine Perspektivansicht der in Fig. 1A gezeigten ersten Ausfüh rungsform in einem teilweise zusammengebauten Zustand,

Fig. 1C eine vereinfachte Draufsicht von oben der in Fig. 1A gezeigten ersten Ausführungsform, die vollständig zusammengebaut ist, wobei zur Verdeutlichung Teile weggelassen sind,

Fig. 1D eine Teilschnittansicht einer Verbindung zwischen benach barten Batteriemodulen und einer Busschnittstelle, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 2 eine Perspektivansicht der flexiblen gedruckten Schaltung des Batteriepakets von Fig. 1A,

Fig. 3 eine Schnittansicht, die die elektrische Verbindung der Bus schnittstelle und der flexiblen gedruckten Schaltung von Fig. 1A veranschaulicht,

Fig. 4A eine Explosionsperspektivansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform eines Batteriepaketes der vorliegenden Er findung,

Fig. 4B eine vereinfachte Draufsicht von vorne des Batteriepaketes von Fig. 4A, die die relative Ausrichtung seiner Bauelemente zeigt, und

Fig. 5 eine Schnittansicht, die die elektrische Verbindung der Bus schnittstelle, der flexiblen gedruckten Schaltung und des Batteriemoduls der Fig. 4A und 4B veranschaulicht.

In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen dazu verwendet wer den, in den verschiedenen Ansichten identische Bauteile zu bezeichnen, veranschaulicht Fig. 1A ein Batteriepaket 10 gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung. Das Batteriepaket 10 kann dazu verwendet werden, verschiedene Fahrzeugsysteme in einem Kraftfahrzeug, die die Beleuchtungs- und Zündsysteme umfassen, mit Energie zu beauf schlagen, obwohl einzusehen ist, daß das Batteriepaket 10 in einer Vielfalt von Anwendungen verwendet werden kann. Das Batteriepaket 10 kann ein Gehäuse 12, eine Schale 14, einen Controller 16, mehrere Batteriemo dule 18, mehrere Busschnittstellen 20 und eine flexible gedruckte Schal tung oder Leiterplatte 22 umfassen.

Das Gehäuse 12 ist dafür vorgesehen, die internen Bauelemente des Bat teriepaket 10 vor Fremdkörpern und -elementen zu schützen und das Sy stem, das außerhalb und in der Nähe des Gehäuses 12 angeordnet ist, vor einer Beschädigung im Fall eines Ausfalls des Batteriepakets 10 zu schüt zen. Das Gehäuse 12 kann in einer Form unter Verwendung eines glas gefüllten Polypropylenmaterials hergestellt sein. Das Gehäuse 12 kann ei ne Bodenwand 24, Seitenwände 26, 28, 30, 32 und eine obere Wand oder Deckel (nicht gezeigt) umfassen. Bei der veranschaulichen Ausführungs form weist das Gehäuse 12 eine rechteckige Form auf. Fachleute werden jedoch einsehen, daß das Gehäuse 12 eine Vielfalt von Formen annehmen kann und gestaltet sein kann, um herkömmliche Funktionen auszuüben, wie beispielsweise Batteriebauelementunterstützung und -ausrichtung sowie Luftströmungssteuerung.

Fig. 1B zeigt weitere Merkmale des Gehäuses 12, das mehrere Nuten und Kanäle umfaßt, die an einer seiner Innenwände ausgebildet sind und aus gestaltet sind, um mit Flanschabschnitten von Busschnittstellen 20 zu sammenzuwirken und somit derartige Busschnittstellen festzuhalten und zu positionieren. In Fig. 1B ist das Batteriepaket 10 in einem teilweise zu sammengebauten Zustand, wobei die Busschnittstellen 20 in dem Gehäu se 12 eingebaut sind.

Nach Fig. 1A kann die Schale 14 auch vorgesehen sein, um die internen Bauelemente des Batteriepakets 10 zu tragen und auszurichten und die Verteilung der Luftströmung in dem Batteriepaket 10 zu steuern. Jedoch muß die Schale 14 nicht in dem Batteriepaket 10 enthalten sein, wenn solche Funktionen angemessen von anderen Bauelementen des Batterie pakets 10 ausgeübt werden können. Die Schale 14 kann unter Verwen dung eines herkömmlichen Kunststoffes hergestellt sein. Die Schale 14 kann einen Paßstift 34 umfassen, der derart gestaltet ist, daß er in einem entsprechenden Loch 36 in der flexiblen gedruckten Schaltung 22 aufge nommen sein kann, um die Schaltung 22 auszurichten. Die Schale 14 kann auch mehrere Löcher 38 umfassen, um die Luftströmung in dem Batteriepaket 10 zu steuern.

Der Controller 16 ist vorgesehen, um den Zustand der Batteriemodule 18 zu überwachen und das Batteriepaket 10 in Ansprechen auf Messungen von Spannungspegeln, Temperaturen und andere Parameter in dem Bat teriepaket 10 zu steuern. Der Controller 16 kann eine herkömmliche in der Technik bekannte Vorrichtung umfassen.

Die Batteriemodule 18 liefern außerhalb des Batteriepakets 10 befindli chen elektrischen Systemen Energie. Die Module 18 können Lithium- Polymer-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhydrid- Batterien oder eine andere bekannte Speicherzellentechnologie umfassen. Jedes Modul 18 umfaßt zwei Klemmen, die in den Figuren (am besten in Fig. 1C gezeigt) als Klemmen 40- und 40+ bezeichnet sind und sich von jeweiligen Enden des Moduls 18 aus erstrecken.

Fig. 1C zeigt das Batteriepaket 10 im zusammengebauten Zustand, wobei Teile zur Verdeutlichung weggelassen sind. Die Module 18 sind durch Randverbindungen unter Verwendung von Schnittstellen 20 in Reihe ge schaltet gezeigt. Diese Randverbindungen verbinden Klemmen mit positi ver und negativer Polarität von benachbarten Zellen 18. Im verbundenen Zustand ist die positive Gesamtklemme des Batteriepakets 10 die mit 40+ bezeichnete Klemme an der unteren rechten Ecke von Fig. 1C. Die negati ve Gesamtklemme des Batteriepakets 10 ist die mit 40- bezeichnete Klemme an der oberen rechten Ecke in Fig. 1C.

Jede Busschnittstelle 20 ist vorgesehen, um benachbarte Module 18 in einer Reihenbeziehung elektrisch miteinander zu koppeln und die Module 18 in dem Gehäuse 12 in Reih und Glied anzuordnen. Die Schnittstellen 20 können aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer oder Messing, hergestellt sein. Die Schnittstellen 20 umfassen je weils eine jeweilige Platte 42, mehrere kurze Querwände, die zwei Kanäle festlegen (oder mit anderen Worten buchsenartige Klemmen) 44 und 46, und eine Lamelle 50. Dies ist am besten in Fig. 1D gezeigt.

Wie es in Fig. 1D gezeigt ist, sind die Buchsenklemmen 44 und 46 derart gestaltet, daß sie steckerartige Lamellenklemmen 40- und 40+, die sich von den Modulen 18 aus erstrecken, aufnehmen. Die Klemmen 44 und 46 sind auf einer Seite der Platte 42 angeordnet und voneinander beabstan det, um mit zwei entsprechenden Klemmen 40, die sich von zwei benach barten Batterie Modulen 18 aus erstrecken, in Eingriff zu gelangen. Eine Federklammer 62 (die in Fig. 1A perspektivisch veranschaulicht ist), die einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen kann, ist vor zugsweise in jeder buchsenartigen Klemme 44, 46 jeder Schnittstelle 20 angeordnet, um darin die Klemmen 40- und 40+ zu befestigen.

Die Federbügel 62 können aus mit Kühlschlitzen versehenen, gestanztem Beryllium-Kupfer gebildet sein, um sowohl elektrische Leitfähigkeit als auch ein vorbestimmtes Niveau an Elastizität (d. h. Federwirkung) zu er zielen.

Ein Buslamellenabschnitt 50 ist dafür vorgesehen, einen elektrischen Knoten mit der Serie aus in Reihe geschalteten Batteriemodulen 18 elek trisch mit der flexiblen Schaltung 22 zu koppeln, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben ist.

Das Einbauen von Schnittstellen 20 in das Batteriepaket 10 ist aus meh reren Gründen vorteilhaft. Zunächst stellt die Schnittstelle 20 ein relativ kompaktes und wirksames Mittel bereit, um Energie- oder Stromverbin dungen von Modul 18 zu Modul 18 herzustellen, während sie es zuläßt, daß die flexible Schaltung 22 diskrete Spannungspegel an jeder Schnitt stelle (Knoten) von Modul zu Modul mißt. Als zweites stellt die Schnitt stelle 20 ein Mittel bereit, um Module 18 in dem Batteriepaket 10 in Reih und Glied anzuordnen. Jedes Modul 18 kann derart in das Gehäuse 12 gesetzt werden, daß die Steckerklemmen 40 des Moduls in entsprechen den Buchsenklemmen 44 und 46 an der Schnittstelle 20 gleiten.

Die flexible gedruckte Schaltung 22 ist dafür vorgesehen, eine elektrische Verbindungsfähigkeit zwischen jedem Knoten von Zelle zu Zelle und der dem Controller herzustellen und somit Messungen von Spannungspegeln und anderen Parametern in dem Batteriepaket 10 zu ermöglichen. Die fle xible gedruckte Schaltung ist auch dafür vorgesehen, elektrische Signale zwischen verschiedenen Sensoren in dem Batteriepaket 10 und dem Con troller 16 zu sammeln und zu verteilen. Die Schaltung 22 weist vorzugs weise ein relativ flexibles Substrat auf und kann aus dem Material herge stellt sein, das unter der eingetragenen Marke "MYLAR" von E.I. DuPont DeNemours & Co. aus Wilmington, Delaware, vertrieben wird.

Nach Fig. 2 kann die flexible gedruckte Schaltung 22 Schlitze 64, die von einer leitfähigen Anschlußfläche 65 umgeben sind, einen Temperatursen sor 66, einen Widerstand 68, eine Sicherung 70 und einen an der Oberflä che montierten Masse-Anschluß-Verbinder 72 umfassen. Erfindungsge mäß kann die Schaltung 22 auch mehrere Luftströmungsöffnungen 74 umfassen.

Die Schlitze 64 sind vorgesehen, um eine Klemme oder einen anderen leitfähigen Einsatz aufzunehmen. Im besonderen ist in einem Batteriepa ket 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jeder Schlitz 64 derart gestaltet, daß er eine entsprechende Buslamelle 50 aufnimmt, die sich von einer jeweiligen Schnittstelle 20 aus erstreckt. Die Schlitze 64 können fluchtend mit Löchern in dem Gehäuse 12 und der Schale 14 oder auf andere Weise diesen entsprechend angeordnet sein, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Bei der veranschauli chen Ausführungsform weist jeder Schlitz 64 die Form von im wesentli chen einem rechtwinkligen S auf. Eine leitfähige Bahn 76 (die aus Kupfer bestehen kann) erstreckt sich von einer Anschlußfläche 65 zum Verbinder 72, um eine jeweilige Buslamelle 50 (d. h., wenn diese eingesetzt ist und in Kontakt mit einer jeweiligen Anschlußfläche 65 steht) elektrisch mit dem Controller 16 zu koppeln. Im eingesetzten Zustand liegt insbesondere jede "Lasche" der "S"-Form auf einer entgegengesetzten Seite der Lamelle 50 an. Da die Anschlußfläche 65 leitfähig (d. h. Kupfer) ist, ist die elektrische Verbindung hergestellt. Auf diese Weise kann jeder Knoten in der in Reihe geschalteten Serie aus Batteriemodulen 18 separat elektrisch mit dem Verbinder 72 (z. B. zur Spannungsmessung) verbunden sein. Obwohl die veranschaulichte Ausführungsform einen Schlitz 64 mit der Form von im wesentlichen einem rechtwinkligen S aufweist, ist einzusehen, daß die Schlitze 64 eine Vielfalt von Formen annehmen könnte (einschließlich aber nicht begrenzt auf eine rückwärts gerichtete rechteckige S-Form oder eine I-Form).

Der Temperatursensor 66 ist dafür vorgesehen, die Umgebungslufttempe ratur in dem Batteriepaket 10 zu messen. Der Sensor 66 kann herkömm liche, in der Technik bekannte Temperatursensoren umfassen, und es können zusätzliche Sensoren 66 an verschiedenen Stellen auf der Schal tung 22 angeordnet sein, um gewünschte Temperaturmeßwerte durch das gesamte Batteriepaket 10 hindurch zu beschaffen.

Der Widerstand 68 ist dafür vorgesehen, den von der Buslamelle 50 zum Controller 16 übertragenen Strom zu begrenzen, um die internen Schalt kreise des Controllers 16 zu schützen. Der Widerstand 68 ist in der Tech nik üblich, und Fachleute werden einsehen, daß andere Strombegren zungseinrichtungen als der Widerstand 68 dazu verwendet werden kön nen, die gleiche Funktion zu erfüllen. Es ist auch einzusehen, daß, obwohl nur ein einziger Widerstand 68 in Fig. 2 veranschaulicht ist, zusätzliche Widerstände 68 zwischen jede Anschlußfläche 65 und Klemme an dem Verbinder 72 geschaltet sein können.

Die Sicherung 70 ist dafür vorgesehen, den von der Buslamelle 50 zum Controller 16 übertragenen Strom zu unterbrechen, wenn der Strom eine vorbestimmtes Schwelle überschreitet. Die Sicherung 70 ist in der Technik üblich. Wieder ist einzusehen, daß, obwohl nur eine Sicherung 70 in Fig. 2 veranschaulicht ist, zusätzliche Sicherungen 70 zwischen jede An schlußfläche 65 und eine jeweilige Klemme an dem Verbinder 72 geschal tet sein können. Es ist auch einzusehen, daß sowohl die Sicherungen 70 als auch Widerstände 68 in Reihe zwischen die Anschlußfläche 65 und die jeweilige Klemme an dem Verbinder 72 geschaltet sein können.

Der Verbinder 72 ist dafür vorgesehen, elektrische Signale zwischen der Schaltung 22 und dem Controller 16 zu übertragen. Der Verbinder 72 ist in der Technik üblich und kann an der Oberfläche der Schaltung 22 mon tiert sein. Der Verbinder 72 kann entweder einen stiftartigen oder einen dosenartigen Verbinder umfassen, wobei der Controller 16 einen entspre chenden passenden Verbinder (nicht gezeigt) umfaßt.

Die Luftströmungsöffnungen 74 sind dafür vorgesehen, Luft um und zwi schen den Modulen 18 und im allgemeinen durch das gesamte Gehäuse 12 hindurch zu verteilen. Bei der veranschaulichen Ausführungsform wei sen die Öffnungen 74 eine rechteckige Form auf und erstrecken sich durch die Schaltung 22 hindurch. Es ist jedoch einzusehen, daß die Form der Öffnungen 74 variieren kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform variiert die Größe der Öffnungen 74 relativ zur Nähe jeder Öffnung zu ei ner Luftquelle, wie einem Gebläse (nicht gezeigt). Im besonderen kann die kleinste Öffnung (die in Fig. 2 mit 74S bezeichnet ist) am nächsten bei der Luftquelle liegen (wo der Luftdruck am größten ist), während die größte Öffnung (die in Fig. 2 mit 74L bezeichnet ist) am weitesten von der Luftquelle weg liegen kann (wo der Luftdruck am niedrigsten ist). Diese Anordnung fördert eine gleichmäßige Luftströmung durch das gesamte Batteriepaket 10 hindurch.

Das Einbauen von Luftströmungsöffnungen 74 in die flexible Schaltung 22 stellt eine wesentliche Verbesserung in bezug auf herkömmliche Batte rien dar, da das Gehäuse 12 und/oder die Schale 14 nicht speziell in einer Form hergestellt werden müssen, um die Verteilung der Luftströmung zu steuern. Infolgedessen werden die Komplexität und die Kosten des Gehäu ses 12 und/oder der Schale 14 wesentlich verringert. Außerdem können Einstellungen an der flexiblen Schaltung 22 leichter vorgenommen werden, als an dem Gehäuse 12 und/oder der Schale 14, um angestrebte Ände rungen der Luftströmungsverteilung zu erzielen. Insbesondere kann die Größe der Öffnungen 74 erhöht werden, indem zusätzliche Teile des Sub strats der Schaltung 22 weggeschnitten werden.

In Fig. 3 ist die Schnittlinie des Gehäuses 12, der flexiblen gedruckten Schaltung 22 und der Lamelle 50 einer Busschnittstelle 20 beschrieben. Obwohl Fig. 3 die Schale 14 des Batteriepaketes 10 nicht veranschaulicht, wird der Fachmann einsehen, daß, wenn die Schale 14 in dem Batteriepa ket 10 enthalten ist, die Schale 14 alternativ auf die nachstehend in bezug auf das Gehäuse 12 beschriebene und veranschaulichte Weise gestaltet sein könnte. Das Gehäuse 12 kann ein Loch 78 und ein nachgiebig flexi bles Element, das um das Loch 78 herum angeordnet ist, wie beispiels weise eine Lippe oder Arme 80, 82, umfassen. Das Loch 78 ist derart ge staltet, daß es die Buslamelle 50 aufnimmt, die sich von der Busschnitt stelle 20 aus erstreckt, und kann mit einer der leitfähigen Anschlußflä chen 65 und einem der Schlitze 64, die auf dem Film der biegsamen Schaltung 22 gebildet sind, fluchten. Wenn die Buslamelle 50 durch den Schlitz 64 der Schaltung 22 und das Loch 78 hindurch eingeführt wird, biegen sich die Arme 80, 82 nach außen. Danach üben die Arme 80, 82 über die Laschen der leitfähigen Anschlußfläche 65 eine Kraft gegen die Lamelle 50 aus, um die Lamelle 50 in dem Batteriepaket 10 mechanisch zu befestigen. Der leitfähige Anschlußflächenabschnitt 65 stellt einen fe sten elektrischen Kontakt mit der Buslamelle 50 her.

In Fig. 4A ist ein Teil einer zweiten Ausführungsform eines Batteriepakets 10' gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie Batteriepaket 10 kann Batteriepaket 10' ein Gehäuse 12, eine Schale 14, einen Controller 16 und eine flexible gedruckte Schaltung 22 umfassen. Das Batteriepaket 10' kann auch mehrere Batteriemodule umfassen, wie beispielsweise die Module 118A, 118B, und mehrere Schnittstellen, wie beispielsweise Schnittstelle 120.

Wie die Module 18 liefern die Module 118A, 118B den außerhalb des Bat teriepakets 10 befindlichen, elektrischen Systemen Energie und können Lithium-Polymer-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metallhy drid-Batterien oder andere herkömmliche Batterien sein. Die Ausrichtung der Module 118A, 118B in dem Batteriepaket 10' unterscheidet sich je doch von der Ausrichtung der Module 18 in dem Batteriepaket 10. In dem Batteriepaket 10' sind die Module 118A, 118B derart ausgerichtet, daß ein Ende des Moduls 118A, das Klemmen 140A aufweist, einem Ende des Moduls 118B, das Klemmen 140B aufweist, zugewandt ist.

Die Busschnittstelle 120, die einen buchsenartigen Klemmenverbinder umfaßt, ist dafür vorgesehen, das Modul 118A mit dem Modul 118B elek trisch zu koppeln, und kann aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer oder Messing, hergestellt sein. Die Schnittstelle 120 weist einen Korpusabschnitt auf, der derart geformt ist, daß er erste und zweite Öffnungen festlegt, die ausgebildet sind, um entsprechende stec kerartige Klemmen von Batteriemodulen 140A, 140B aufzunehmen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist die Schnittstelle 120 im we sentlichen S-förmig. Ein U-förmiger Federeinsatz 62 kann in jedem Bucht abschnitt der Schnittstelle 120 angeordnet sein.

Fig. 4B zeigt eine Draufsicht von der Seite eines Klemmenfingers 140B, eines Bügels 62, einer Busschnittstelle 120, einer biegsamen Schaltung 22 und eines Gehäuses 12. In dieser Ausrichtung bewirkt eine nach unten gerichtete Kraft auf das Batteriemodul (i) die Energieverbindung über Schnittstelle 120 und (ii) die Signalverbindung über die biegsame Schal tung 22.

Nach Fig. 5 kann eine Klemme 140A des Moduls 118A innerhalb eines Buchtabschnitts der Schnittstelle 120 befestigt sein, während eine Klem me 140B des Moduls 118B in einem anderen Buchtabschnitt der Schnitt stelle 120 befestigt sein kann, um eine elektrische Energieverbindung zwi schen dem Modul 118A und dem Modul 118B herzustellen. Es ist einzu sehen, daß zusätzliche Schnittstellen 120 dafür verwendet werden kön nen, zusätzliche entsprechende Klemmen an den Modulen 118A, 118B zu verbinden. Eine oder beide Klemmen 140A, 140B können sich zu einer Kontaktanschlußfläche 65 erstrecken, die auf der flexiblen Schaltung 22 angeordnet ist, wodurch der Controller 16 über Schaltung 22 eine Span nungsmessung in bezug auf jedes der Module 118A, 118B durchführen kann.

Obwohl die Fig. 4A-4B und Fig. 5 keine Schale 14 des Batteriepakets 10' veranschaulichen, werden Fachleute einsehen, daß, wenn die Schale 14 in dem Batteriepaket 10' enthalten ist, die Schale 14 alternativ auf die hierin in bezug auf das Gehäuse 12 beschriebene und veranschaulichte Weise gestaltet sein kann.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt ein Batteriepaket mit einem Ge häuse und mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Batteriemo dul. Das Batteriepaket umfaßt ferner eine flexible Schaltung, mit der das Batteriemodul elektrisch gekoppelt sein kann. Die flexible Schaltung um faßt mehrere Luftströmungsöffnungen, die derart gestaltet sind, daß sie Luft durch das gesamte Batteriepaket hindurch verteilen. Bei einer bevor zugten Ausführungsform variiert die Größe der Luftströmungsöffnungen relativ zu deren Nähe zu einer Luftquelle.

Claims

1. Batteriepaket, umfassend:
ein Gehäuse,
eine flexible Schaltung, die in dem Gehäuse getragen ist,
ein erstes Batteriemodul, das elektrisch mit der flexiblen Schaltung verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die flexible Schaltung mehrere sich durch diese hindurch erstrec kende Luftströmungsöffnungen umfaßt.

2. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine in dem Gehäuse angeordnete Schale umfaßt.

3. Batteriepaket nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale einen Paßstift umfaßt und daß die flexible Schaltung ein Loch umfaßt, das zur Aufnahme des Paßstiftes ausgestaltet ist.

4. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Busschnittstelle umfaßt, die das erste Batteriemodul mit ei nem zweiten Batteriemodul verbindet.

5. Batteriepaket nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Busschnittstelle umfaßt:
eine Platte,
erste und zweite buchsenartige Klemmen, die auf der Platte ange ordnet sind, und
eine Buslamelle, die sich von der Platte aus erstreckt.

6. Batteriepaket nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Busschnittstelle eine Buslamelle umfaßt, die sich durch einen Schlitz in der flexiblen Schaltung hindurch erstreckt.

7. Batteriepaket nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Busschnittstelle ein im wesentlichen S-förmiges Element um faßt, das um eine erste Klemme des ersten Batteriemoduls und eine zweite Klemme des zweiten Batteriemoduls herum angeordnet ist.

8. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Batteriemodul eine Klemme umfaßt, die sich durch einen Schlitz in der flexiblen Schaltung hindurch erstreckt.

9. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Loch umfaßt, das zur Aufnahme einer Buslamelle ausgestaltet ist, die sich von einer Busschnittstelle aus erstreckt.

10. Batteriepaket nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein nachgiebig flexibles Element umfaßt, das in der Nähe des Loches angeordnet ist und zum Eingriff mit der Busla melle ausgestaltet ist.

11. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Schaltung einen Schlitz umfaßt, der von einer leitfähigen Anschlußfläche umgeben ist, die zur Aufnahme von einem Teil von einer Klemme des ersten Batteriemoduls und einer Buslamelle einer Busschnittstelle ausgestaltet ist.

12. Batteriepaket nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz die Form von im wesentlichen einem rechtwinkligen S aufweist.

13. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Schaltung einen Temperatursensor umfaßt, der auf die ser angeordnet und über eine leitfähige Bahn mit einem Verbinder gekoppelt ist.

14. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Schaltung eine Sicherung umfaßt.

15. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Schaltung eine Strombegrenzungseinrichtung umfaßt.

16. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Schaltung einen Masse-Anschluß-Verbinder umfaßt.

17. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Größe einer ersten Luftströmungsöffnung von der Größe ei ner zweiten Luftströmungsöffnung unterscheidet.

18. Batteriepaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe einer jeden Luftströmungsöffnung relativ zu einer Entfer nung zwischen dieser einen Luftströmungsöffnung und einer Luft quelle variiert.