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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul, das eine
Vielzahl von Batterien umfasst, die in Reihe geschaltet und in gerader
Linie über ein Verbindungsfertigteil (Verbindungshardware)
verbunden sind.
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2. Beschreibung des verwandten Bereichs
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Batteriemodule,
die nachladbare Batterien in einer geradlinigen Konfiguration verbinden,
werden hauptsächlich in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen
wie etwa in dem Hybridfahrzeug verwendet. In diesem Batteriemodultyp
ist es wichtig, Batterien in einer Weise fest zu verbinden, die
einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. Dies ist so, da
ein hoher Verbindungswiderstand nicht nur die Abgabe verringert,
sondern wegen der Jouleschen Erwärmung auch Wärme
erzeugt, die zu einem weiteren Widerstandsverlust führt,
der die effektive Leistungsnutzung verhindert. Ein Batteriemodul,
d. h. eine Vielzahl von Batterien, die in Reihe geschaltet und in
gerader Linie über ein Verbindungsfertigteil verbunden sind,
ist in der
japanischen offengelegten
Patentveröffentlichung H10-106533 (1998) und
2001-185103 angeführt.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, verbinden die
Batteriemodule, die in diesen Offenbarungen angeführt sind,
Batterien durch Punktschweißen des Verbindungsfertigteils 80.
Wie in 2 gezeigt ist, ist das Verbindungsfertigteil 80 durch
Pressformen von Blech in Form eines Kreiszylinderabschnitts 84 um die
Außenseite einer kreisförmigen Scheibe 83 hergestellt.
Wie in der Querschnittsansicht aus 1 gezeigt
ist, weist das Verbindungsfertigteil 80 einen ersten Schweißabschnitt 81,
der die kreisförmige Scheibe 83 ist, die mit der
Dichtungskappe 92 einer Batterie 90 verschweißt
ist, und einen zweiten Schweißabschnitt 82 auf,
der der Kreiszylinderabschnitt 84 ist, der mit der Außenoberfläche
des Außengehäuses 91 einer anderen Batterie 90 verschweißt
ist. Dies schaltet angrenzende Batterien 90 in Reihe und
verbindet sie in einer geradlinigen Konfiguration.
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In
den oben beschriebenen Batteriemodulen werden die Batterien 90 über
ein Verbindungsfertigteil 80 gemäß den
folgenden Schritten in Reihe geschaltet.
- (1)
Der erste Schweißabschnitt 81 des Verbindungsfertigteils 80 wird
an die Dichtungskappe 92 gesetzt, die eine Stirnflächenelektrode
einer Batterie 90 ist.
- (2) Ein Schweißelektrodenpaar wird auf den ersten Schweißabschnitt 81 gepresst
und durch die Schweißelektroden wird Strom geleitet, um
den ersten Schweißabschnitt 81 an die Dichtungskappe 92 zu
schweißen.
- (3) In den Kreiszylinderabschnitt 84 des Verbindungsfertigteils 80 wird
das untere Ende einer anderen zu verbindenden Batterie 90 eingefügt.
- (4) Ein Schweißelektrodenpaar wird auf den zweiten
Schweißabschnitt 82 gepresst, der der Kreiszylinderabschnitt 84 ist,
und durch die Schweißelektroden wird ein Schweißstrom
geleitet, um den zweiten Schweißabschnitt 82 an
die Außenoberfläche der Batterie 90 zu
schweißen.
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Für
das oben beschriebene Verbindungsfertigteil gibt es aus dem Schritt,
der den ersten Schweißabschnitt an die Dichtungskappe einer
Batterie schweißt, keine nachteilige Wirkung auf die Batterien.
Dies ist so, da keine Elektrode in enge Verbindung mit der Innenoberfläche
der Dichtungskappe gelangt. Dagegen kann sich in dem Schritt, der
den zweiten Schweißabschnitt an die Außenoberfläche einer
Batterie schweißt, eine Beschädigung von dem Fluss
des hohen Schweißstroms nachteilig auf diese Batterie auswirken.
Dies ist so, da dort, wo der zweite Schweißabschnitt verschweißt
wird, eine innere Batterieelektrode in enger Verbindung mit dem
Inneren der Außenoberfläche der Batterie steht.
Wenn der zweite Schweißabschnitt 82 an die Außenoberfläche der
Batterie 90 geschweißt wird, wird die Außenoberfläche
der Batterie 90, wie in 3 gezeigt
ist, durch die Schweißwärme erwärmt.
Da die innere Elektrode 93 in enger Verbindung mit diesem
Bereich steht, kann die erwärmte Außenoberfläche
auf die innere Elektrode 93 eine thermische Beanspruchung
ausüben und sie beschädigen. In einer Anwendung
wie etwa einem Hybridfahrzeug, das viele in Reihe geschaltete Batterien
aufweist, kann der Ausfall einer Batterie alle Batterien nutzlos
machen. Folglich ist es äußerst wichtig, einen
Batterieausfall während der Verwendung zu minimieren. Somit
ist es während der Batteriemodulherstellung äußerst
wichtig, eine Beschädigung wegen Schweißstrom
soweit wie möglich zu verringern.
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Wie
in der Querschnittsansicht aus 4 gezeigt
ist, ist ferner ein Verbindungsfertigteil 70 entwickelt
worden, das einen ersten Schweißabschnitt 71 und
einen zweiten Schweißabschnitt 72 an die gegenüberliegenden
Stirnflächenelektroden der Batterien 90 schweißt.
Wie durch den Pfeil in 4 gezeigt ist, verschweißt
der durch dieses Verbindungsfertigteil 70 fließende
Schweißstrom gleichzeitig den ersten Schweißabschnitt 71 und
den zweiten Schweißabschnitt 72. Um den ersten
und den zweiten Schweißabschnitt in diesem Batteriemodultyp
an ihre jeweiligen Stirnflächenelektroden zu schweißen,
ist es notwendig, durch das Innere der Batterie und insbesondere
durch die Batterieelektroden einen hohen Schweißstrom anzulegen.
Folglich kann der hohe Schweißstrom eine Elektrodenbeschädigung
verursachen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die Nachteile des Standes
der Technik zu beheben. Somit ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Batteriemodul zu schaffen, das eine Batteriebeschädigung
wegen Schweißstrom zuverlässig verhindern kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
erfindungsgemäße Batteriemodul ist mit einer Vielzahl
von Batterien 10, die in einer geradlinigen Konfiguration
verbunden sind, Isolierkappen 30, die zwischen den in Reihe
geschalteten Batterien 10 angeordnet sind und die in Reihe
geschalteten Batterien 10 isolieren, und Verbindungsfertigteilen 20, 40, die
zwischen den verbundenen Batterien 10 angeordnet sind und
die diese Batterien 10 in Reihe schalten, versehen. Eine
Isolierkappe 30 weist einen äußeren Isolierbereich 31 auf,
der die Außenoberflächen der in Reihe geschalteten
angrenzenden Batterien 10 bedeckt. Die Verbindungsfertigteile 20, 40 weisen
einen ersten Schweißabschnitt 21, 41,
der an die Stirnflächenelektrode 19 einer Batterie 10 geschweißt
ist, einen zweiten Schweißabschnitt 22, 42, der
außerhalb des ersten Schweißabschnitts 21, 41 angeordnet
ist und an die Stirnflächenelektrode 19 einer
anderen Batterie 10 geschweißt ist, und Schweißanschlüsse 23, 43 auf,
die außerhalb des äußeren Isolierbereichs 31 der
Isolierkappe 30 bei den Außenoberflächen
der Batterie 10 in einer Weise angeordnet sind, dass sie
durch den äußeren Isolierbereich 31 isoliert
sind.
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Das
oben beschriebene Batteriemodul weist die Eigenschaft auf, dass eine
Batteriebeschädigung wegen Schweißstrom zuverlässig
verhindert werden kann. Dies ist so, da der zweite Schweißabschnitt durch
Berühren der Schweißelektroden mit Verbindungsfertigteil-Schweißanschlüssen,
die durch den äußeren Isolierbereich der Isolierkappe
isoliert sind, an eine Batteriestirnflächenelektrode geschweißt werden
kann. Der zweite Schweißabschnitt wird durch Schweißstrom
verschweißt, der entlang des Wegs des in 12 gezeigten
Pfeils fließt. Der diesem Weg folgende Schweißstrom
fließt durch den Schweißanschluss 23,
den zweiten Schweißabschnitt 22, die Stirnflächenelektrode 19,
d. h. durch die untere Oberfläche des Außengehäuses
der Batterie 10, und das Außengehäuse 11,
um den zweiten Schweißabschnitt mit der Stirnflächenelektrode
zu verschweißen. Der Schweißstrom, der entlang
dieses Wegs fließt, fließt nicht innerhalb des
Außengehäuses und fließt insbesondere
nicht innerhalb des Kreiszylinderbereichs des Außengehäuses.
Somit wird durch die innere Batterieelektrode in enger Verbindung
mit dem Inneren des Kreiszylinderbereichs des Außengehäuses
keine Beschädigung zugezogen. In dem Batteriemodul gemäß 12 wird
der zweite Schweißabschnitt mit der unteren Oberfläche des
Außengehäuses verschweißt. Das verschweißte Bereich,
das die untere Oberfläche des Außengehäuses
ist, wird durch die Schweißwärme erwärmt. Allerdings
gibt es keine innere Elektrode in enger Verbindung mit der unteren
Oberfläche des Außengehäuses, wobei durch
die Erwärmung dieses Bereichs keine Elektrodenbeschädigung
verursacht wird.
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In
dem Batteriemodul der vorliegenden Erfindung kann der äußere
Isolierbereich 31 einer Isolierkappe 30 zur Einführung
des Endbereichs einer Batterie 10 zylindrisch geformt sein.
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Das
Batteriemodul der vorliegenden Erfindung kann mit einem äußeren
Isolierbereich 31 einer Isolierkappe 30, der einen
ersten Zylinderbereich 31A zum Einführen des Endbereichs
einer Batterie 10 und einen zweiten Zylinderbereich 31B zum
Einführen des Endbereichs einer anderen Batterie 10 aufweist,
konfiguriert sein.
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Durch
Einführen der Batterien in die oben beschriebenen Isolierkappen-Zylinderbereiche
für das Batteriemodul können die miteinander zu
verbindenden Batterien zeitweilig genau positioniert werden. Folglich
können die Batterien an genauen Positionen angeordnet werden
und kann das Verbindungsfertigteil effizient verbunden werden.
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Das
Batteriemodul der vorliegenden Erfindung kann mit einem äußeren
Isolierbereich 31 einer Isolierkappe 30, die einen
ersten Zylinderbereich 31A zum Einführen des Endbereichs
einer Batterie 10 aufweist, konfiguriert sein und der Schweißanschluss 23 des
Verbindungsfertigteils 20 kann außerhalb dieses
ersten Zylinderbereichs 31A angeordnet sein.
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In
dieser Konfiguration kann der zweite Schweißabschnitt an
die Stirnflächenelektrode einer Batterie geschweißt
werden, wobei der erste Zylinderbereich fest an die Batterie angepasst
wird, die an den ersten Schweißabschnitt geschweißt
wird.
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In
dem Batteriemodul der vorliegenden Erfindung kann das Verbindungsfertigteil 40 mit
der Isolierkappe 30 umspritzt sein.
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In
dieser Konfiguration weisen das Verbindungsfertigteil und die Isolierkappe
eine einteilige Struktur auf, die wegen der Verringerung der Anzahl der
Teile eine effiziente Verbindung und eine vereinfachte Herstellung
zulässt.
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Außerdem
kann das Batteriemodul der vorliegenden Erfindung mit der Isolierkappe 30 und
mit dem Verbindungsfertigteil 20 als getrennte Teile konfiguriert
sein. Die Isolierkappe 30 ist mit Öffnungen 33 versehen,
durch die Schweißanschlüsse 23 gehen können,
wobei die Schweißanschlüsse 23 des Verbindungsfertigteils 20 durch
die Öffnungen 33 eingeführt sind, um
das Verbindungsfertigteil 20 mit der Isolierkappe 30 zu
verbinden.
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In
dieser Batteriemodulkonfiguration können das Verbindungsfertigteil
und die Isolierkappe preiswert mit Qualität hergestellt
werden.
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Ferner
kann das Batteriemodul der vorliegenden Erfindung eine Isolierkappe 30 aufweisen, die
aus einem gummiartigen biegsamen Material hergestellt ist.
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Wenn
die Isolierkappe in dem oben beschriebenen Batteriemodul aus einem
gummiartigen biegsamen Material hergestellt ist, können
die Batterien durch eine Isolierkappe verbunden werden, die als ein
Stoßdämpfer dient.
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Die
obigen und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung sowie ihre
Merkmale gehen weiter aus der folgenden ausführlichen Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die
Verbindungsstruktur eines Batteriemoduls des Standes der Technik
zeigt;
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2 ist
eine Schrägansicht, die das Verbindungsfertigteil für
das Batteriemodul aus 1 zeigt;
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den
zweiten Schweißabschnitt des in 2 gezeigten
Verbindungsfertigteils zeigt, das an das Außengehäuse
einer Batterie geschweißt wird,
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4 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die die Verbindungsstruktur
eines anderen Batteriemoduls des Standes der Technik zeigt;
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5 ist
eine Schrägansicht eines Batteriemoduls für eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine vergrößerte Querschnittansicht, die die Batterieverbindungsstruktur
des in 5 gezeigten Batteriemoduls zeigt;
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7 ist
eine schräge Explosionsdarstellung des in 5 gezeigten
Batteriemoduls;
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8 ist
eine Schrägansicht des Verbindungsfertigteils und der Isolierkappe;
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9 ist
eine schräge Explosionsdarstellung des Verbindungsfertigteils
und der Isolierkappe, die in 8 gezeigt
sind;
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10 ist
eine Draufsicht des Verbindungsfertigteils und der Isolierkappe,
die in 8 gezeigt sind;
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11 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, die das
Verbindungsfertigteil für eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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12 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, die den
zweiten Schweißabschnitt des Verbindungsfertigteils zeigt,
der an die untere Oberfläche des Außengehäuses
geschweißt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER
BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Das
in 5–7 gezeigte
Batteriemodul weist eine Vielzahl von nachladbaren Batterien 10 auf,
die in Reihe geschaltet und in einer geradlinigen Konfiguration
verbunden sind. Eine Vielzahl von Batteriemodulen dieses Typs ist
wiederum in Reihe geschaltet und werden hauptsächlich in
Elektrofahrzeugen wie etwa in dem Hybridfahrzeug verwendet. Allerdings
kann das Batteriemodul der vorliegenden Erfindung auch in anderen
Anwendungen als Elektrofahrzeugen verwendet werden, die eine hohe
Ausgangsleistung erfordern. Das Batteriemodul der Figuren weist
Batterien 10 auf, die Kreiszylinderbatterien sind, die
in einer geradlinigen Konfiguration verbunden und in Reihe geschaltet
sind. Allerdings kann das Batteriemodul auch rechteckige Batterien
aufweisen, die in einer geradlinigen Konfiguration verbunden und
in Reihe geschaltet sind.
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Als
eine Batterie 10 kann jegliche nachladbare Batterie wie
etwa Nickelhydrid, Lithiumionen oder Nickel-Cadmium verwendet werden.
Allerdings sind die Nickelhydridbatterie und die Lithiumionenbatterie zur
Verwendung in einem Elektrofahrzeug-Batteriemodul gut geeignet.
Dies liegt daran, dass sie eine hohe Ausgangsleistung pro Gewichts-
und Volumeneinheit erzeugen und ausgezeichnete Hochstromeigenschaften
aufweisen.
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Eine
Kreiszylinderbatterie weist ein Außengehäuse 11 mit
offenem Ende auf, das durch eine Dichtungskappe 12, die
eine vorstehende Elektrode 13 aufweist, hermetisch abgedichtet
ist. Das Außengehäuse 11 und die Dichtungskappe 12 sind
Blech. Das Außengehäuse 11 wird durch
Pressformen von Blech in die Form eines Zylinders mit einem Boden hergestellt.
Die Dichtungskappe 12 ist in ihrer Mitte mit einer vorstehenden
Elektrode 13 versehen. In dem Außengehäuse 11,
das mit Elektrolytlösung gefüllt ist, sind (nicht
gezeigte) Elektroden enthalten. Das offene Ende des Zylinderaußengehäuses 11 ist um
die Dichtungskappe 12 gebördelt, um sie an ihrer Stelle
hermetisch abzudichten. Die Dichtungskappe 12 wird durch
den gebördelten Bereich des Außengehäuses 11 über
eine Dichtung 14 auf eine hermetisch abgedichtete Weise
gehalten. Die Dichtung 14 ist ein isolierendes gummiartiges
biegsames Material, das die Dichtungskappe 12 von dem Außengehäuse 11 isoliert
und den Spalt zwischen der Dichtungskappe 12 und dem Außengehäuse 11 hermetisch
abdichtet. Um die Dichtungskappe 12 zu bördeln
und in einer Batterie dieser Konfiguration zu halten, ist um die
Außenseite eine ringförmige Rille 15 vorgesehen,
um den Umfang der Dichtungskappe 12 zu halten. Außerdem
ist um die Außenkante der Dichtungskappe 12 ein
Bördelflansch 16 gebildet. In dieser Batterie 10 wird
die Dichtungskappe 12 als die erste Elektrode genommen
und wird das Außengehäuse 11 als die zweite
Elektrode genommen. In einer Nickelhydridbatterie ist die erste
Elektrode die positive Elektrode und ist die zweite Elektrode die
negative Elektrode. Allerdings kann die Batterie auch die erste
Elektrode als die negative Elektrode und die zweite Elektrode als
die positive Elektrode aufweisen.
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Das
Batteriemodul weist eine Vielzahl von Batterien 10 auf,
die in einer geradlinigen Konfiguration verbunden und in Reihe geschaltet
sind. Zwischen den Stirnflächen der geradlinig verbundenen Batterien 10 des
Batteriemoduls sind Verbindungsfertigteile 20 angeordnet,
um die Batterien 10 elektrisch zu verbinden, und sind Isolierkappen 30 angeordnet,
um die Verbindungsfertigteile 20 in Position zu halten.
In dem Batteriemodul der 5–7 sind
die erste Stirnflächenelektrode 19A, die die Dichtungskappe 12 von
einer Batterie 10 ist, und die zweite Stirnflächenelektrode 19B,
die die Unterseite des Außengehäuses 11 von
einer anderen Batterie 10 ist, über das Verbindungsfertigteil 20 verbunden. Da
die Dichtungskappe 12 und das Außengehäuse 11 einer
Batterie 10 die positive und die negative Elektrode sind,
entsteht ein Kurzschluss, falls das mit der Dichtungskappe 12 verbundene
Verbindungsfertigteil 20 den Bördelflansch 16,
der Teil des Außengehäuses 11 ist, berührt.
In dem in der Querschnittsansicht aus 6 gezeigten
Batteriemodul sind das Verbindungsfertigteil 20 und der
Bördelflansch 16 durch die Isolierkappe 30 isoliert.
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Das
Verbindungsfertigteil 20 wird durch Pressformen von Blech
hergestellt. Das Verbindungsfertigteil 20 weist auf beiden
Seiten eines Blechsubstrats wie etwa eines Stahlblechsubstrats hergestellte
Metallplattierungsschichten auf. Die Metallplattierungsschichten
sind eine leitende Plattierungsschicht mit ausgezeichneten Leitungseigenschaften
und niedrigem elektrischem Widerstand und eine auf der Oberfläche
der leitenden Plattierung geschichtete resistive Plattierungsschicht,
die für das Schweißen geeignet ist. Die leitende
Plattierung ist Kupfer, Silber oder eine Legierung dieser Materialtypen
und weist einen niedrigeren elektrischen Widerstand als das Blechsubstrat
oder die resistive Plattierung auf. Die resistive Plattierung ist
Nickel, Chrom oder eine Legierung dieser Metalle und weist einen höheren
elektrischen Widerstand als die leitende Plattierung auf. Dieses
Verbindungsfertigteil 20 wird durch die resistive Plattierung
gut erwärmt und schnell an die Stirnflächenelektrode 19 geschweißt. Außerdem
weist das Verbindungsfertigteil 20 durch die leitende Plattierungsschicht einen
niedrigen elektrischen Widerstand auf, wobei die Batterien 10 mit niedrigem
Widerstand in Reihe geschaltet werden können.
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Das
Verbindungsfertigteil 20 verbindet gegenüberliegende
Stirnflächenelektroden 19 angrenzender Batterien
durch Schweißen und schaltet diese Batterien 10 elektrisch
in Reihe. Das Verbindungsfertigteil 20 ist in 6-10 gezeigt.
Dieser Typ eines Verbindungsfertigteils 20 ist versehen
mit: einem ersten Schweißabschnitt 21, der an
die erste Stirnflächenelektrode 19A, die die Dichtungskappe 12 einer
Batterie 10 ist, geschweißt ist; mit einem zweiten
Schweißabschnitt 22 außerhalb des ersten Schweißabschnitts 21,
der an die zweite Stirnflächenelektrode 196 geschweißt
ist, die die untere Oberfläche des Außengehäuses 11 einer
anderen Batterie 10 ist; und mit Schweißabschnitten 23,
die außerhalb des äußeren Isolierbereichs 31 der
Isolierkappe 30 an dem Außenumfang der Batterien 10 angeordnet
sind und durch den äußeren Isolierbereich 31 isoliert
sind. Im Folgenden wird die Batterie 10, die mit dem ersten
Schweißabschnitt 21 des Verbindungsfertigteils 20 verbunden
ist, als die erste Batterie 10A bezeichnet und wird die
Batterie 10, die mit dem zweiten Schweißabschnitt 22 verbunden
ist, als die zweite Batterie 10B bezeichnet.
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Das
Verbindungsfertigteil 20 der Figuren ist Blech, das in
Form eines Rings mit einem Loch pressgeformt ist, das den ersten
Schweißabschnitt 21, der an der Innenseite hergestellt
ist, und den zweiten Schweißabschnitt 22, der
an der Außenseite hergestellt ist, aufweist. Der erste
Schweißabschnitt 21 und der zweite Schweißabschnitt 22 werden
an die gegenüberliegenden Stirnflächenelektroden 19 geschweißt,
um angrenzende Batterien 10 in Reihe zu schalten. In dem
Verbindungsfertigteil 20 der Figuren ist ein Mittelloch 24 vorgesehen,
wobei dort die vorstehende Elektrode 13 angeordnet ist.
Allerdings kann das Verbindungsfertigteil ebenfalls mit einem vorstehenden
Bereich geformt sein, um ohne ein Mittelloch mit der vorstehende
Elektrode auszurichten.
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Das
in 6 und 9 gezeigte Verbindungsfertigteil 20 ist
Blech, das in eine Form pressgeformt ist, die zwischen dem ersten
Schweißabschnitt 21 und dem zweiten Schweißabschnitt 22 eine
Stufe aufweist. Der erste Schweißabschnitt 21 ist
so positioniert, dass er in unmittelbare Nähe zur Oberfläche
der Dichtungskappe 12 kommt, und ist an die Dichtungskappe 12 geschweißt.
Der zweite Schweißabschnitt 22 ist durch die Isolierkappe 30 von
dem Außengehäuse 11 der ersten Batterie 10A isoliert
und ist so positioniert, dass er zur unteren Oberfläche
der zweiten Batterie 10B in unmittelbare Nähe
gelangt. Das Verbindungsfertigteil 20 ist mit einer Vielzahl
von Schweißvorsprüngen 25 versehen, um
den ersten Schweißabschnitt 21 und den zweiten Schweißabschnitt 22 getrennt
zu verschweißen. Die Schweißvorsprünge 25 an
dem ersten Schweißabschnitt 21 erstrecken sich
in Richtung der Dichtungskappe 12 nach außen und
werden an die erste Stirnflächenelektrode 19A,
die die Dichtungskappe 12 ist, verschweißt. Die
Schweißvorsprünge 25 an dem zweiten Schweißabschnitt 22 erstrecken
sich in Richtung der unteren Oberfläche des Außengehäuses 11 nach
außen und werden an die zweite Stirnflächenelektrode 19B geschweißt,
die die untere Oberfläche des Außengehäuses 11 ist.
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Das
in 8-10 gezeigte Verbindungsfertigteil 20 ist
sowohl an dem ersten Schweißabschnitt 21 als auch
an dem zweiten Schweißabschnitt 22 mit vier Schweißvorsprüngen 25 versehen.
Die vier Schweißvorsprünge 25 an dem
ersten Schweißabschnitt 21 und an dem zweiten
Schweißabschnitt 22 liegen auf konzentrischen
Kreisen. Die Schweißvorsprünge 25 sind
um den ersten Schweißabschnitt 21 und um den zweiten
Schweißabschnitt 22 in 90°-Intervallen äquidistant.
Ferner sind die Schweißvorsprünge 25 des
ersten Schweißabschnitts 21 und des zweiten Schweißabschnitts 22 benachbart
angeordnet.
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Außerdem
sind zwischen jedem Paar angrenzender Schweißabschnitte 25 an
dem ersten Schweißabschnitt 21 und an dem zweiten
Schweißabschnitt 22 Ausschnittbereiche 26 hergestellt.
Die Ausschnittbereiche 26 des ersten Schweißabschnitts 21 erstrecken
sich von dem Mittelloch 24 des ersten Schweißabschnitts 21 in
radialer Richtung nach außen. Die Ausschnittabschnitte 26 des
zweiten Schweißabschnitts 22 erstrecken sich von
dem Außenumfang zur Mitte des Verbindungsfertigteils 20. Die
Ausschnittbereiche 26 sind um den ersten Schweißabschnitt 21 und
um den zweiten Schweißabschnitt 22 in 90°-Intervallen äquidistant
hergestellt.
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Die
Schweißanschlüsse 23 des in 6 und 8 gezeigten
Verbindungsfertigteils 20 sind außerhalb des äußeren
Isolierbereichs 31 der Isolierkappe 30, in das
die erste Batterie 10A eingeführt wird, angeordnet.
Die Schweißanschlüsse 23 sind von der
Außenseite des zweiten Schweißabschnitts 22 des
Verbindungsfertigteils 20 vorstehend gebildet. Wie in dem
Verbindungsfertigteil 20 aus 9 gezeigt
ist, stehen die Schweißanschlüsse 23 von
außerhalb der an den zweiten Schweißabschnitt 22 hergestellten
Schweißvorsprünge 25 nach außen
vor. Die Schweißanschlüsse 23 gehen durch
den äußeren Isolierbereich 31 der Isolierkappe 30 von
innen nach außen und sind entlang der Außenseite
des äußeren Isolierbereichs 31 nach unten
gebogen. Diese Schweißanschlüsse 23 sind
an der Oberfläche des äußeren Isolierbereichs 31 angeordnet,
in das die erste Batterie 10A eingeführt wird.
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Die
Isolierkappe 30 ist vollständig aus isolierendem
gummiartigem biegsamem Material hergestellt. Die Isolierkappe 30 weist
ein äußeres Isolierbereich 31 auf, das
die Außenoberflächen der in Reihe geschalteten
Batterien 10 bedeckt. Der in 6 und 9 gezeigte äußere
Isolierbereich 31 weist eine Zylinderform zur Einführung
der Endbereiche der Batterie 10 auf. Der zylindrische äußere
Isolierbereich 31 besteht aus einem ersten Zylinderbereich 31A zur
Einführung des Endbereichs der ersten Batterie 10A und
aus einem zweiten Zylinderbereich 31B zur Einführung
des Endbereichs der zweiten Batterie 10B. Um die Einführung
und Verbindung der Endbereiche der Batterie 10 in festen
Positionen zuzulassen, weist der Zylinderbereich, der der äußere Isolierbereich 31 ist,
eine Innenform auf, die äquivalent der Außenform
einer Batterie 10 ist. In einer Isolierkappe 30,
die aus einem elastisch verformbaren gummiartigen biegsamen Material
hergestellt ist, kann der Innendurchmesser des Zylinderbereichs des äußeren
Isolierbereichs 31 ebenfalls kleiner als der Außendurchmesser
der Batterie 10 hergestellt sein. Wenn die Endbereiche
der Batterie 10 in den Zylinderbereich eingeführt
sind, ist der Zylinderbereich in einem gedehnten Zustand. In einer
Isolierkappe 30, die mit einem zylindrischen äußeren
Isolierbereich 31 konfiguriert ist, der einen ersten Zylinderbereich 31A und
einen zweiten Zylinderbereich 31B aufweist, können
die Endbereiche der miteinander zu verbindenden Batterien 10 eingeführt
und an festen Positionen verbunden sein.
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Das
Verbindungsfertigteil 20 aus 6–9 weist
Schweißanschlüsse 23 auf, die außerhalb
des ersten Zylinderbereichs 31A angeordnet sind. Die Isolierkappe 30 ist
in dem Zylinderbereich, der der äußere Isolierbereich 31 ist,
mit Öffnungen 33 zur Einführung der Schweißanschlüsse 23 versehen.
Wie in der Querschnittansicht aus 11 gezeigt
ist, kann das Verbindungsfertigteil 40 ebenfalls Schweißanschlüsse 43 aufweisen,
die außerhalb des zweiten Zylinderbereichs 31B gebildet
sind, in das die zweite Batterie 10B eingeführt
wird. In
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11 ist 41 der
erste Schweißabschnitt, ist 42 der zweite Schweißabschnitt,
ist 44 das Mittelloch und sind 45 die Schweißvorsprünge.
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In
der Isolierkappe 30 aus 8-10 ist der
Außendurchmesser des Verbindungsfertigteils 20 äquivalent
dem Innendurchmesser des Zylinderbereichs des äußeren
Isolierbereichs 31. Dieses Verbindungsfertigteil 20 kann
in den Zylinderbereich der Isolierkappe 30 eingeführt
und in der Isolierkappe 30 in einer festen Position gehalten
werden. Ferner ist die Isolierkappe 30 der Figuren mit Öffnungen 33 zum
Einführen von Schweißanschlüssen 23 versehen.
Da die Schweißanschlüsse 23 des Verbindungsfertigteils 20 durch
diese Öffnungen 33 eingeführt werden
können, kann das Verbindungsfertigteil 20 über
die Schweißanschlüsse 23 in der Isolierkappe 30 in
einer festen Position gehalten werden. Folglich können
die Isolierkappe 30 und das getrennt hergestellte Verbindungsfertigteil 20 dadurch,
dass die Schweißanschlüsse 23 durch die Öffnungen 33 geleitet
werden, in festen relativen Positionen verbunden werden. Das Verbindungsfertigteil 20 und
die Isolierkappe 30, die als eine einzelne Einheit verbunden sind,
werden zwischen den Batterien 10 angeordnet, um sie in
Reihe zu schalten und in einer geradlinigen Konfiguration zu verbinden.
Wie in 11 gezeigt ist, kann das Verbindungsfertigteil 40 während
der Bildung der Isolierkappe 30 ebenfalls in einer festen
Position in der Isolierkappe 30 umspritzt werden, was der
kombinierten Einheit eine einteilige Struktur verleiht.
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Die
Isolierkappe 30 aus 6 ist mit
einem ringförmigen Anschlag 35 versehen, der von
der Innenoberfläche des ersten Zylinderbereichs 31A vorsteht.
Der ringförmige Anschlag 35 passt zu der ringförmigen
Rille 15, die um den Umfang der ersten Batterie 10A hergestellt
ist. Die erste Batterie 10A wird in den ersten Zylinderbereich 31A dieser
Isolierkappe 30 eingefügt und der ringförmige
Anschlag 35 passt für eine Verbindung, die nicht
leicht seitlich auseinandergleitet, in die ringförmige
Rille 15.
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Die
Isolierkappe 30 aus 8 ist mit
einem Isolierring 32 versehen, der von seiner Innenoberfläche
vorsteht, um zu verhindern, dass das Außengehäuse 11 der
ersten Batterie 10A mit dem Außengehäuse 11 der
zweiten Batterie 10B kurzgeschlossen wird. Der Isolierring 32 ist
an der Oberfläche des Bördelflanschs 16 der
ersten Batterie 10A positioniert und isoliert die Oberfläche
diese Bördelflanschs 16. Der zweite Schweißabschnitt 22 des
Verbindungsfertigteils 20 ist an der oberen Oberfläche
des Isolierrings 32 angeordnet und von dem Bördelflansch 16 der
ersten Batterie 10A isoliert. Außerdem ist ein
als Einzelteil an der Innenkante des Isolierrings 32 gebildeter
Ringvorsprung 34 vorgesehen, um die Innenoberfläche
des Bördelflanschs 16 zu bedecken. Der Ringvorsprung 34 ist
so geformt, dass er in den Bördelflansch 16 passt.
Der Ringvorsprung 34 dieser Isolierkappe 30 passt
zum Inneren des Bördelflanschs 16, um die Isolierkappe 30 am
Ende der ersten Batterie 10A in einer festen Position zu
halten.
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Schließlich
ist die Isolierkappe 30 der Figuren mit einer Vielzahl
von vertikalen Rippen 36 versehen, die an der Oberfläche
des äußeren Isolierbereichs 31 in Richtung
der Achse des Batteriemoduls verlaufen. Diese vertikalen Rippen 36 stehen
von der Oberfläche des äußeren Isolierbereichs 31 nach
außen vor und sind in einer einteiligen Struktur mit dem äußeren
Isolierbereich 31 von seiner Unterkante zu seiner Oberkante
verlaufend hergestellt. In der Isolierkappe 30 der Figuren
sind in gleichen Abständen eine Vielzahl von vertikalen
Rippen 36 hergestellt, die zwischen den an dem äußeren
Isolierbereich 31 angeordneten Schweißanschlüssen 23 positioniert sind.
Auf diese Weise kann eine Isolierkappe 30, die mit einer
Vielzahl von vertikalen Rippen 36 versehen ist, die in
axialer Richtung auf der Oberfläche des äußeren
Isolierbereichs 31 verlaufen, der erste Zylinderbereich 31A und
der zweite Zylinderbereich 31B, die die Endbereiche der
Batterie 10 halten, verstärken und ihre vorgeschriebene
Form erhalten. Folglich weist sie die Eigenschaft auf, dass die
Operation des Einführens der Endbereiche der Batterie 10 in den
ersten Zylinderbereich 31A und in den zweiten Zylinderbereich 31B leicht
ausgeführt werden kann.
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Das
oben beschriebene Batteriemodul weist angrenzende Batterien 10 auf,
die durch die folgenden Schritte in Reihe geschaltet werden.
- (1) Die Einheit wird mit dem Verbindungsfertigteil 20 und
mit der Isolierkappe 30, die als ein Einzelteil konfiguriert
sind, auf den oberen Endbereich der ersten Batterie 10A,
d. h. auf die Dichtungskappe 12, gesetzt. Der Endbereich
der ersten Stirnflächenelektrode 19A der ersten
Batterie 10A wird in den ersten Zylinderbereich 31A der
Isolierkappe 30 eingeführt.
- (2) Auf den ersten Schweißabschnitt 21 wird
ein Schweißelektrodenpaar gepresst und durch die Schweißelektroden
wird Schweißstrom geleitet, um den ersten Schweißabschnitt 21 an
die Dichtungskappe 12 zu schweißen.
- (3) Der untere Endbereich der zweiten Batterie 10B wird
in den zweiten Zylinderbereich 31B der Isolierkappe 30 eingeführt
und die zweite Stirnflächenelektrode 19B, die
die untere Oberfläche des Außengehäuses 11 der
zweiten Batterie 10B ist, wird mit dem zweiten Schweißabschnitt 22 in
Kontakt gebracht.
- (4) Wie in der vergrößerten Querschnittsansicht aus 12 gezeigt
ist, wird ein Schweißelektrodenpaar auf die Außenoberfläche
des unteren Endes des Außengehäuses 11 der
zweiten Batterie 10B und auf den Schweißanschluss 23 des
Verbindungsfertigteils 20 gepresst. Durch die Schweißelektroden
wird Schweißstrom geleitet, um den zweiten Schweißabschnitt 22 an
die zweite Stirnflächenelektrode 19B zu schweißen,
die die untere Oberfläche des Außengehäuses 11 der zweiten
Batterie 10B ist. Der Schweißstrom fließt hier
Ober den in 12 durch den Pfeil gezeigten Weg,
wobei eine Beschädigung der zweiten Batterie 10B verhindert
wird.
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Obgleich
verschiedene Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und
beschrieben worden sind, ist für den Durchschnittsfachmann
auf dem Bereich ersichtlich, dass zu erwarten ist, dass die Erfindung nicht
auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen beschränkt
ist, die lediglich als veranschaulichend für die erfinderischen
Konzepte angesehen werden und nicht als Beschränkung des
Umfangs der Erfindung interpretiert werden sollen und die für
alle Änderungen und Abwandlungen, die in dem Erfindungsgedanken
und Umfang der wie in den beigefügten Ansprüchen
definierten Erfindung liegen, geeignet sind. Die vorliegende Anmeldung
beruht auf der Anmeldung
Nr.
2007-171065 , eingereicht in Japan am 28. Juni 2007, deren
Inhalt hier durch Literaturhinweis eingefügt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 10-106533 [0002]
- - JP 2001-185103 [0002]
- - JP 2007-171065 [0053]