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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Batteriepakete (oder Batteriemodule), die eine Struktur, bei der eine Mehrzahl von Batteriezellen elektrisch in Reihe geschaltet ist, haben.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Es gibt ein bekanntes Patentdokument, das offengelegte
japanische Patent Veröffentlichungs-Nr. 2004-200017 , das ein Batteriepaket offenbart, das eine Struktur hat, in der eine Mehrzahl von Batteriezellen, beispielsweise in drei Reihen und drei Spalten, angeordnet ist. Die Batteriezellen sind elektrisch in Reihe geschaltet.
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Bei der Struktur des Batteriepakets, das in dem bekannten Patendokument offenbart ist, sind eine erste Batteriezelle, die einen negativen Elektrodenanschluss eines minimalen Spannungspotenzials hat, und eine letzte Batteriezelle, die einen positiven Elektrodenanschluss eines maximalen Spannungspotenzials hat, an gegenüberliegenden Enden in der gleichen Reihe oder in der gleichen Spalte jeweils auf einer Oberfläche des Batteriepakets angeordnet.
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Das Batteriepaket, das in dem bekannten Patentdokument offenbart ist, hat eine Größenreduzierungsstruktur, da die Batteriezellen in dem Batteriepaket in drei Reihen und drei Spalten angeordnet sind und der negative Elektrodenanschluss, der das minimale Spannungspotenzial hat, und der positive Elektrodenanschluss, der das maximale Spannungspotenzial hat, auf der gleichen Oberfläche des Batteriepakets gebildet sind. Diese Struktur erfordert keine Verbindungsplatte, um den negativen Elektrodenanschluss, der das minimale Spannungspotenzial hat, und den positiven Elektrodenanschluss, der das maximale Spannungspotenzial hat, auf einer Endoberfläche des Batteriepakets anzuordnen. Es ist daher möglich, die Gesamtzahl von Komponenten, die das Batteriepaket bilden, zu verringern und zu verhindern, dass die Stärke des Batteriepakets durch eine Wärmeenergie verringert wird.
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Es gibt einen jüngsten Bedarf und ein Erfordernis, ein Verkleinern eines Batteriepakets zu fördern, da eine Vorrichtung einen begrenzten Befestigungsraum hat, in dem das Batteriepaket befestigt ist. Es gibt ferner einen anderen Bedarf, angesichts des Verkleinerns die Vorrichtung selbst zu reduzieren.
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Um den jüngsten Bedarf eines Verkleinerns zu bedienen, liefert das bekannte Patentdokument, das offengelegte
japanische Patent Veröffentlichungs-Nr. 2004-200017 , ein Batteriepaket, das eine Struktur hat, bei der Batteriezellen in drei Reihen und drei Spalten angeordnet sind. Eine solche Struktur des Batteriepakets, das in dem Patentdokument offenbart ist, ist jedoch unzureichend, um den jüngsten Bedarf und die strenge Erfordernis zu erfüllen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher gewünscht, ein Batteriepaket (oder ein Batteriemodul) zu schaffen, das eine Struktur hat, die fähig ist, eine Höhe einer gestapelten Schicht in einer Dickenrichtung, entlang der die Batteriezellen gestapelt sind, zu unterdrücken und einen elektrischen Widerstand desselben zu verringern.
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Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel liefert ein Batteriepaket, das eine verbesserte Struktur hat. Das Batteriepaket hat eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Mehrzahl von Sammelschienen. Jede der Batteriezellen ist durch einen äußeren Mantel, der eine rechtwinklige Parallelepiped-Form hat, bedeckt. Jede der Batteriezellen hat einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss. Der positive Elektrodenanschluss und der negative Elektrodenanschluss erstrecken sich von dem äußeren Mantel. Die Batteriezellen sind durch die Sammelschienen in Reihe geschaltet. Bei dem Batteriepaket gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellen in eine Mehrzahl von gestapelten Gruppen geteilt, sodass die Batteriezellen in jeder der gestapelten Batteriegruppen entlang einer Dickenrichtung des äußeren Mantels von jeder der Batteriezellen gestapelt sind. Alle Batteriezellen sind durch die Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet. Eine gestapelte Gruppe hat eine kleinere Zahl der Batteriezellen als die Batteriezellen in der anderen gestapelten Gruppe. Die gestapelten Gruppen, die in einem Batteriemantel, der eine Stufenform hat, angeordnet sind, bilden eine Treppenstruktur. Der Elektrodenanschluss der Batteriezelle, der an einer Endelektrode der Batteriezellen, die in Reihe geschaltet sind, positioniert ist, ist benachbart zu der Treppenstruktur angeordnet.
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Bei der Struktur des Batteriepakets haben die eine gestapelte Gruppe und die andere gestapelte Gruppe eine unterschiedliche Zahl der Batteriezellen. Das heißt, da die gestapelten Gruppen angeordnet sind, um zueinander benachbart zu sein, zwischen den benachbarten gestapelten Gruppen die Treppenstruktur gebildet ist. Eine gestapelte Gruppe hat einen hohen Stufenteil, und die andere gestapelte Gruppe hat einen niedrigen Stufenteil. Dies macht es möglich, zu unterdrücken, dass die Höhe (oder die Richtung eines Stapelns) des Batteriepakets erhöht wird, und zuzulassen, dass verschiedene Steuervorrichtungen zum Erfassen eines Zustands jeder Batteriezelle und zum Steuern der Batteriezellen auf einer gestapelten Gruppe als der untere Stufenteil der Treppenstruktur angeordnet sind. Diese Struktur macht es ferner möglich, zuzulassen, dass ein entfernter Endelektrodenanschluss der Elektrodenanschlüsse der Batteriezellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, benachbart zu und nahe der Treppenstruktur ist. Diese Struktur macht es ferner noch möglich, den Abstand zwischen den Steuervorrichtungen und den Batteriezellen zu verkürzen. Diese Elektrodenanschlüsse der Batteriezellen sind durch die Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet. Die vorliegende Erfindung liefert dementsprechend entlang der Dickenrichtung des Batteriepakets, in dem die Batteriezellen gestapelt sind, das Batteriepaket einer reduzierten Größe. Die Struktur des Batteriepakets gemäß der vorliegenden Erfindung kann zwischen verschiedenen Komponenten, wie zum Beispiel den Batteriezellen und den Steuervorrichtungen, einen elektrischen Widerstand verringern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ein bevorzugtes nicht begrenzendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Vorderansicht, die ein Batteriepaket, das fünf Batteriezellen und eine Steuerleiterplatte hat, gemäß einem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Vorderansicht, die eine Struktur eines Entladungsrohrs und einer Anordnung von Sicherheitsventilen bei dem Batteriepaket gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung des Batteriepakets, das das Entladungsrohr hat, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine Draufsicht, die die Anordnung des Batteriepakets, das das Entladungsrohr hat, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration des Batteriepakets, das das Entladungsrohr hat, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Konfiguration des Batteriepakets gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine Draufsicht, die eine Struktur, bei der ein Deckelmantel von dem Batteriepaket gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt ist, zeigt;
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8 eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur des Batteriepakets mit dem Deckelmantel gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung eines Batteriepakets, das das Entladungsrohr hat, gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 eine Draufsicht, die eine Struktur, bei der der Deckelmantel von dem Batteriepaket gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt ist, zeigt;
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11 eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung eines Batteriepakets, das ein Entladungsrohr hat, gemäß einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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12 eine Draufsicht, die eine Struktur, bei der der Deckelmantel von dem Batteriepaket gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt ist, zeigt; und
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13 eine Vorderansicht, die eine Anordnung eines Batteriepakets gemäß einem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im Folgenden sind verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele bezeichnen durch die mehreren Zeichnungen hindurch gleiche Bezugszeichen oder -ziffern gleiche oder äquivalente Bestandteile.
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Durch die folgenden ersten bis vierten exemplarischen Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung hindurch ist auf die gleichen Komponenten zur Verkürzung mit der gleichen Bezugsziffer und den gleichen Bezugszeichen Bezug genommen.
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Erstes exemplarisches Ausführungsbeispiel
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Eine Beschreibung ist über ein Batteriepaket 1 (oder ein Batteriemodul) gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 1 bis 8 angegeben.
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1 ist eine Vorderansicht, die das Batteriepaket 1, das fünf Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 und eine Steuerleiterplatte 5 hat, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat das Batteriepaket 1 fünf Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14. Das Konzept der vorliegenden Erfindung begrenzt die Zahl der Batteriezellen nicht. Es ist daher möglich, dass ein Batteriepaket 1 eine Mehrzahl von Batteriezellen hat. Jede der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 in dem Batteriepaket 1 hat einen äußeren Mantel 10e, 11e, 12e, 13e, oder 14e und einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss. Der äußere Mantel 10e, 11e, 12e, 13e, 14e jeder Batteriezelle ist aus Aluminium hergestellt.
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Bei jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 bestehen die Elektrodenanschlüsse aus einem positiven Elektrodenanschluss und einem negativen Elektrodenanschluss. Der positive Elektrodenanschluss und der negative Elektrodenanschluss springen von einer Endoberfläche des äußeren Mantels 10e, 11e, 12e, 13e oder 14e hin zu der Außenseite jeder Batteriezelle vor.
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Wenn die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 in dem Batteriepaket 1 zusammengebaut sind, sind diese positiven Elektrodenanschlüsse und die negativen Elektrodenanschlüsse der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 lediglich auf einer Endoberfläche des Batteriepakets 1 angeordnet und nicht auf beiden Endoberflächen des Batteriepakets 1 angeordnet.
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Die Elektrodenanschlüsse der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 sind durch Sammelschienen elektrisch in Reihe geschaltet. Das Batteriepaket 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine verbesserte Anordnung der Sammelschienen, um den elektrischen Widerstand der Verbindung zwischen den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 zu verkürzen und die gesamte Größe des Batteriepakets 1 zu reduzieren.
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Wie in 1 gezeigt ist, besteht das Batteriepaket 1 aus den fünf Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14. Das Batteriepaket 1 kann beispielsweise an Hybridmotorfahrzeugen und elektrischen Fahrzeugen verschiedener Typen angebracht sein.
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Das Hybridmotorfahrzeug ist allgemein mit einer Maschine mit einer internen Verbrennung und einem elektrischen Motor ausgestattet. Der elektrische Motor ist durch eine elektrische Leistung, mit der lediglich von einer Batterie versorgt wird, angetrieben. Das elektrische Fahrzeug ist mit einem elektrischen Motor ausgestattet, der durch eine elektrische Leistung, mit der von einem oder mehreren Batteriepaketen versorgt wird, angetrieben ist.
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Jede der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14, die das Batteriepaket 1 bilden, ist eine wiederaufladbare Batterie (oder eine Sekundärbatterie), wie zum Beispiel eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie und eine Batterie eines organischen Radikals. Das Batteriepaket 1 ist durch einen Batteriemantel 7, der eine Stufenform, die in 3 gezeigt ist, hat, bedeckt, und unter den Sitzen in dem Kammerraum eines Motorfahrzeugs, oder in einem Platz zwischen einem Hintersitz und einem Kofferraum, oder in einem Platz zwischen dem Fahrersitz und einem Vorderbeifahrersitz des Motorfahrzeugs angeordnet.
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Jede der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 ist in der jeweiligen Position in dem Batteriemantel 7 aufgenommen, um eine Baugruppe des Batteriepakets 1 zu bilden. Die verbesserte Struktur des Batteriemantels 7 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist später unter Bezugnahme auf 3 bis 8 erläutert.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung des Batteriepakets 1, das das Entladungsrohr 6 hat, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 1 gezeigt ist, sind die fünf Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 in eine erste gestapelte Gruppe 2 und eine zweite gestapelte Gruppe 3 geteilt. In sowohl der ersten gestapelten Gruppe 2 als auch der zweiten gestapelten Gruppe 3 sind die Batteriezellen entlang der Dickenrichtung X (oder einer vertikalen Richtung) des äußeren Mantels 10e, 11e, 12e, 13e oder 14e jeder Batteriezelle gestapelt.
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Die Batteriezelle 10, die Batteriezelle 13 und die Batteriezelle 14 sind insbesondere entlang der Dickenrichtung X der Reihe nach in der ersten gestapelten Gruppe 2 gestapelt. Die Batteriezelle 11 und die Batteriezelle 12 sind der Reihe nach entlang der Dickenrichtung X in der zweiten gestapelten Gruppe 3 gestapelt. Die Batteriezellen sind insbesondere entlang der Dickenrichtung X in sowohl der ersten gestapelten Gruppe 2 als auch der zweiten gestapelten Gruppe 3 gestapelt, sodass die Batteriezellen in dem maximalen Oberflächenbereich einander zugewandt sind. Die Dickenrichtung X jeder Batteriezelle ist die Richtung, in der die erste gestapelte Gruppe 2 und die zweite gestapelte Gruppe 3 in dem Batteriepaket 1 gestapelt sind. Sowohl die erste gestapelte Gruppe 2 als auch die zweite gestapelte Gruppe 3 haben mit anderen Worten eine Struktur, bei der die Batteriezellen flach gestapelt sind.
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Ein negativer Elektrodenanschluss 10a der Batteriezelle 10 ist mit einer Sammelschiene 20 elektrisch verbunden. Die Sammelschiene 20 ist durch eine oder mehrere Schrauben an einem Körper eines Motorfahrzeugs fixiert. Dies macht es möglich, den negativen Elektrodenanschluss 10a der Batteriezelle 10 mit dem Massespannungspotenzial zu verbinden. Das heißt der negative Elektrodenanschluss 10a der Batteriezelle 10 ist geerdet oder an Masse gelegt.
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Ein Ende der Sammelschiene 20 erstreckt sich von einer unteren Seite der ersten gestapelten Gruppe 2 in der Seitenrichtung des Batteriemantels 7, der eine Stufenform hat, die in 3 gezeigt ist, nämlich erstreckt sich entlang der Seitenrichtung, die senkrecht zu der Dickenrichtung X ist.
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Ein positiver Elektrodenanschluss 10b der Batteriezelle 10 ist durch eine Sammelschiene 21 mit einem negativen Elektrodenanschluss 11a der Batteriezelle 11 elektrisch verbunden.
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Ein positiver Elektrodenanschluss 11b der Batteriezelle 10 ist durch eine Sammelschiene 22 mit einem negativen Elektrodenanschluss 12a der Batteriezelle 12 elektrisch verbunden.
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Ein positiver Elektrodenanschluss 12b der Batteriezelle 12 ist durch eine Sammelschiene 23 mit einem negativen Elektrodenanschluss 13a der Batteriezelle 13 elektrisch verbunden.
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Ein positiver Elektrodenanschluss 13b der Batteriezelle 13 ist durch eine Sammelschiene 24 mit einem negativen Elektrodenanschluss 14a der Batteriezelle 14 elektrisch verbunden.
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Ein positiver Elektrodenanschluss 14b der Batteriezelle 14 ist mit einer Sammelschiene 25 elektrisch verbunden. Die Sammelschiene 25 ist durch eine oder mehrere Schrauben oder durch Löten mit einer Leistungsleiterplatte 50 elektrisch verbunden.
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Wie durch die in 1 gezeigte gestrichelte Linie bezeichnet ist, macht es die vorhergehende elektrische Verbindung möglich, alle Batteriezellen 10 bis 14 in dem Batteriepaket 1 durch die Sammelschienen 20 bis 25 elektrisch in Reihe zu schalten. Ein Strom fließt in den Batteriezellen, die durch die elektrische Verbindung durch die Sammelschienen 20 bis 25 in dem Batteriepaket 1 verbunden sind. Das Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel hat mit anderen Worten eine verbesserte Struktur, bei der die Sammelschienen 20 bis 25 die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 lediglich in einer vertikalen Richtung und in einer Querrichtung elektrisch verbinden, und die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 in einer schrägen Richtung oder einer krummen Richtung nicht verbinden.
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Der äußere Mantel 10e, 11e, 12e, 13e oder 14e von jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 ist mit einem Sicherheitsventil ausgestattet. Das Sicherheitsventil ist zwischen dem positiven Elektrodenanschluss und dem negativen Elektrodenanschluss angeordnet. Wenn ein innerer Druck jeder Batteriezelle einen vorbestimmten Druckwert überschreitet, nämlich einen abnormen Wert hat, wird das Sicherheitsventil durchbrochen. Das Sicherheitsventil ist beispielsweise aus einem dünnen Metallfilm hergestellt. Das Sicherheitsventil besteht aus einem solchen dünnen Metallfilm und einem Loch, das in dem äußeren Mantel 10e, 11e, 12e, 13e oder 14e jeder Batteriezelle gebildet ist. Das Loch ist durch den dünnen Metallfilm bedeckt. Wenn die Innenseite des Batteriemantels der Batteriezelle ein Gas hat, das einen Überdruck hat, wird der dünne Metallfilm, der das Loch bedeckt, durchbrochen, und das Gas, das einen Überdruck hat, wird davon freigesetzt, nämlich zu der Außenseite des äußeren Mantels 10e, 11e, 12e, 13e oder 14e durch das Loch entladen. Dies macht es möglich, den Druck der Innenseite des Batteriemantels der Batteriezelle zu verringern. Dies verhindert, dass die Batteriezelle selbst durchbrochen wird. Wie in 1 gezeigt ist, sind ein Sicherheitsventil 10c des äußeren Mantels 10e der Batteriezelle 10, ein Sicherheitsventil 13c des äußeren Mantels 13e der Batteriezelle 13 und ein Sicherheitsventil 14c des äußeren Mantels 14e der Batteriezelle 14 entlang der Dickenrichtung X angeordnet. Das Sicherheitsventil 11c des äußeren Mantels 11e der Batteriezelle 11 und das Sicherheitsventil 12c des äußeren Mantels 12e der Batteriezelle 12 sind ebenfalls entlang der Dickenrichtung X angeordnet.
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration des Batteriepakets 1, das mit dem Entladungsrohr 6 ausgestattet ist, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Konfiguration des Batteriepakets 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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In 6 sind die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14, ein Isolationsdeckel 8 und die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 von dem Batteriemantel 7 getrennt. Das Entladungsrohr 6 ist in 5 gezeigt, jedoch aus 6 weggelassen.
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Wie in 5 und 6 gezeigt ist, isoliert ein Isolationsdeckel 8 die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 von den äußeren Mänteln 10e, 11e, 12e, 13e und 14e der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 elektrisch. Der Isolationsdeckel 8 bedeckt eine Endoberfläche des äußeren Mantels, außer die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c und Elektrodenanschlüsse.
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Das heißt eine Endoberfläche jedes äußeren Mantels 10e, 11e, 12e, 13e und 14e ist durch den Isolationsdeckel 8 bedeckt. Der Isolationsdeckel 8 hat eine Mehrzahl von Öffnungsteilen.
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Die Öffnungsteile, die in dem Isolationsdeckel 8 gebildet sind, entsprechen hinsichtlich der Position den Sicherheitsventilen 10c, 11c, 12c, 13c bzw. 14c. Wenn der Batteriemantel 7, der mit den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 ausgestattet ist, der Isolationsdeckel 8 und die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 zusammengebaut werden, wie in 6 gezeigt ist, ist der Elektrodenanschluss hinsichtlich der Größe kleiner als der entsprechende Öffnungsteil, der in dem Isolationsdeckel 8 gebildet ist.
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Wenn die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14, die in dem Batteriemantel 7 aufgenommen sind, und der Isolationsdeckel 8 zusammengebaut werden, werden alle Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c und die Elektrodenanschlüsse durch den entsprechenden Öffnungsteil zu der Außenseite des Batteriepakets 1 freigelegt.
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Der Isolationsdeckel 8 hat eine Mehrzahl von Vertiefungsteilen, um die Positionierung der Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 an dem Isolationsdeckel 8 auszuführen. Die Zahl der Vertiefungsteile, die in dem Isolationsdeckel 8 gebildet sind, entspricht der Zahl der Sammelschienen. Das heißt bei dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Vertiefungsteile sechs. Ein Öffnungsteil ist in jeder der Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 gebildet, durch den ein Elektrodenanschluss der Batteriezelle eingeführt wird.
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Wenn die Sammelschiene an den entsprechenden Öffnungsteil, der in dem Isolationsdeckel 8 gebildet ist, gepasst wird, wird der Elektrodenanschluss an den Öffnungsteil der entsprechenden Sammelschiene gepasst, wobei die Positionierung zwischen der Batteriezelle und der entsprechenden Sammelschiene korrekt durchgeführt wird.
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Wenn die Positionierung zwischen den Vertiefungsteilen, die in dem Isolationsdeckel 8 gebildet sind, und den Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 abgeschlossen ist, ist jede der Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 an dem Isolationsdeckel 8 fixiert. Dies macht es möglich, die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 an dem Isolationsdeckel 9 ohne Weiteres zu fixieren, und die Elektrodenanschlüsse an den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 durch Löten etc. mit einer hohen Genauigkeit ohne Weiteres zu fixieren. Dies macht es ferner weiter möglich, zu verhindern, dass die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 andere Komponenten berühren, und zu vermeiden, dass ein Kurzschluss zwischen denselben hergestellt wird. Dies verhindert, dass die Komponenten des Batteriepakets 1 beschädigt und gebrochen werden.
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Beim Ausführen der elektrischen Verbindung zwischen den Elektrodenanschlüssen untereinander durch die entsprechende Sammelschiene wird jede der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 in den entsprechenden Platz in dem Batteriemantel 7 eingeführt. Der Isolationsdeckel 8 wird als Nächstes an den Batteriemantel 7 mit den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 gepasst. Zu dieser Zeit werden der obere Teil und der untere Teil des Batteriemantels 7 und der Isolationsdeckel 8 durch beispielsweise zwei Klammern 33, wie in 4 gezeigt ist, zusammengespannt. Sowohl die rechte als auch die linke Seite des Batteriemantels 2 und des Isolationsdeckels 8 werden durch zwei Klammern 32 gespannt.
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Die Sammelschienen werden als Nächstes an die entsprechenden Vertiefungsteile, die in dem Isolationsdeckel 8 gebildet sind, gepasst. Der Isolationsdeckel 8 wurde mit dem Batteriemantel 7 mit den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 zusammengebaut. Der Elektrodenanschluss wurde in den entsprechenden Öffnungsteil, der in jeder der Sammelschienen gebildet ist, eingeführt. Die Elektrodenanschlüsse werden durch Schweißen, wie zum Beispiel Laserstrahlschweißen und Bogenschweißen, an den Sammelschienen fixiert.
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Die zweite gestapelte Gruppe 3 nimmt die kleinere Zahl der Batteriezellen auf, wenn dieselbe mit der Zahl der Batteriezellen, die in der ersten gestapelten Gruppe 2 gestapelt sind, verglichen wird. Das heißt die erste gestapelte Gruppe 2 nimmt die drei Batteriezellen 10, 13 und 14, die der Reihe nach gestapelt sind, auf. Die zweite gestapelte Gruppe 3 enthält andererseits die zwei Batteriezellen 11 und 12, die ebenfalls der Reihe nach gestapelt sind.
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Die erste gestapelte Gruppe 2 und die zweite gestapelte Gruppe 3 bilden eine Treppenstruktur 4, wie es deutlich in 1 und 3 gezeigt ist, da es einen Unterschied der Zahl der Batteriezellen zwischen der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe 3 gibt.
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4 ist eine Draufsicht, die die Anordnung des Batteriepakets 1, das das Entladungsrohr 6 hat, gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die Steuerleiterplatte 5 ist aus der in 3 und 4 gezeigten Struktur weggelassen.
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Bei der Struktur des Batteriepakets 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel entspricht die Dicke der Treppenstruktur 4 annähend einer Dicke einer Batteriezelle. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Steuerleiterplatte 5 auf einer Oberfläche eines niedrigeren Stufenteils der Treppenstruktur 4 angeordnet. Vorrichtungen sind an der Oberfläche der Steuerleiterplatte 5 gebildet. Die Vorrichtungen erfassen Status der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14. Diese Vorrichtungen, die an der Steuerleiterplatte 5 angebracht sind, erfassen beispielsweise einen Zustand von jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14. Die Treppenstruktur 4 mit der Steuerleiterplatte 5 macht es möglich, zu unterdrücken, dass die Höhe des Batteriepakets 1 in der Dickenrichtung X des Batteriepakets 1 erhöht ist. Es ist vorzuziehen, dass die obere Oberfläche der Steuerleiterplatte 5 angesichts der Dickenrichtung X des Batteriepakets 1 unterhalb der oberen Oberfläche der benachbarten ersten gestapelten Gruppe 2 angeordnet ist. Die Steuerleiterplatte 5 ist an Halsteilen, die an dem Batteriemantel 7 (der eine Stufenform hat, die eine Treppenstruktur bildet) mit den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 gebildet sind, durch Schrauben fixiert.
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Bei dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein positiver Elektrodenanschluss 14b der Batteriezelle 14, der das maximale Spannungspotenzial hat, an einer Position angeordnet, die zu der Treppenstruktur 4 benachbart ist. Die Leistungsleiterplatte 50 ist mit einem Anschlussblock 51 elektrisch verbunden. Durch den Anschlussblock 51 ist die Leistungsleiterplatte 50 ferner mit der Steuerleiterplatte 5 und einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt), das mit dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, verbunden. Wie vorausgehend beschrieben ist, sind alle Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 in der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe 3 durch die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 in Reihe geschaltet.
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2 ist eine Vorderansicht, die eine Struktur eines Entladungsrohrs 6 und der Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c bei dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat das Batteriepaket 1 das Entladungsrohr 6. Die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c sind zu der Innenseite eines Entladungskanals 6a, der in dem Entladungsrohr 6 gebildet ist, freigelegt.
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Das Entladungsrohr 6 ist aus einem Material, das eine Wärmebeständigkeit hat, beispielsweise Polyphenylen-Sulfid (PPS), Polyäthylen-Harz (PE) oder verschiedenen Typen von Harz enthaltenden wärmebeständigen Stoffen, hergestellt.
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Die Wärmebeständigkeit eines solchen Materials verhindert, dass das Entladungsrohr 6 selbst dann geschmolzen wird, wenn eine Temperatur der Innenseite der Batteriezelle eine extrem hohe Temperatur erreicht, und ein Hochdruckgas das Sicherheitsventil durchbricht oder öffnet und sich zu der Innenseite des Entladungskanals 6a des Entladungsrohrs 6 entlädt.
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Der Isolationsdeckel 8 hat eine elektrische Isolationsfähigkeit und ist aus einem Kunststoff (synthetischem Harz), wie zum Beispiel Polypropylen-Harz (PP-Harz), beispielsweise Polypropylen-Harz (PP-Harz), das einen Füllstoff oder Talkum enthält, hergestellt.
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Es ist vorzuziehen, dass der Isolationsdeckel 8 wie das Entladungsrohr 6 aus einem Wärmebeständigkeitsharz hergestellt ist.
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Das Entladungsrohr 6 hat eine zylindrische Form, die sich entlang einer lateralen oder horizontalen Richtung des Batteriepakets 1 erstreckt. Wenn das Entladungsrohr 6 mit dem Isolationsdeckel 8 zusammengebaut ist, sind die Öffnungsteile, die in dem Entladungsrohr 6 gebildet sind, hinsichtlich der Größe größer als die entsprechenden Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c.
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Ein Außenperipherie-Randteil des Öffnungsteils, der in dem Entladungsrohr 6 gebildet ist, haftet durch Packglieder 30 und 31 an der Oberfläche der äußeren Mäntel 10e, 11e, 12e, 13e und 14e um die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c, und 14c, wenn das Entladungsrohr 6 mit dem Isolationsdeckel 8 zusammengebaut ist. Die Packglieder 30 und 31 sind mit anderen Worten zwischen dem Entladungsrohr 6 und dem Isolationsdeckel 8 angeordnet.
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Das Verwenden der Packglieder 30 und 31 kann die Luftdichtheit zwischen dem Entladungsrohr 6 und dem Isolationsdeckel 8 erhöhen, wenn das Entladungsrohr 6 und der Isolationsdeckel 8 zusammengebaut sind.
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Das Entladungsrohr 6 hat einen Einleitungsrohrteil 6b, der mit dem Entladungskanal 6a kommuniziert, um in einen Innenseitenkanal gebildet zu sein, der sich von einem Seitenteil zu der Außenseite des Entladungsrohrs 6, wie in 2, 3, 4 und 5 gezeigt ist, erstreckt.
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Durch den Einleitungsrohrteil 6b kann Gas zu dem Entladungskanal 6a und zu der Außenseite des Batteriepakets 1 emittiert werden.
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Es ist möglich, ein weiches Harz, wie zum Beispiel ein Elastomer, durch Doppelformen zu verwenden, anstatt Packglieder 30 und 31 zu verwenden, um den Peripherieteil der Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c in dem Entladungsrohr 6 zu schieben und zu fixieren.
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Ein Spannungserfassungsanschluss 40 ist in dem Entladungsrohr 6 gebildet, sodass der Spannungserfassungsanschluss 40 zu der oberen Seite der Treppenstruktur 4 vorspringt. Wie in 2 gezeigt ist, ist das Entladungsrohr 6 mit der Steuerleiterplatte 5 verbunden. Ein Spannungserfassungssensor erfasst ein vorbestimmtes Spannungspotenzial des Batteriepakets 1. Der Spannungserfassungssensor gibt durch den Spannungserfassungsanschluss 40 ein Erfassungssignal zu der Steuerleiterplatte 5 aus.
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Das Entladungsrohr 6 ist mit Klauenteilen 6c, die an einer oberen Seite und einer unteren Seite in der Dickenrichtung X (in einer vertikalen Richtung) in einer lateralen Richtung des Entladungsrohrs 6 in einem Mittelteil zu einer Außenseite vorspringen, ausgestattet. Das Entladungsrohr 6 ist ferner mit Klauenteilen 6d, die an der oberen Seite und der unteren Seite in der Dickenrichtung X in der lateralen Richtung des Entladungsrohrs 6 an einem Seitenteil zu der Außenseite vorspringen, ausgestattet.
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Der Isolationsdeckel 8 ist andererseits mit zwei Eingriffsteilen 8a ausgestattet. Jedes der Eingriffsteile 8a hat einen Lochteil. Der Lochteil jedes Eingriffsteils 8a ist an den entsprechenden Klauenteil 6c angepasst. Der Isolationsdeckel 8 ist ferner mit zwei Eingriffsteilen 8b ausgestattet. Jeder der Eingriffsteile 8a hat einen Lochteil. Der Lochteil jedes Eingriffsteils 8b ist an den entsprechenden Klauenteil 6b angepasst.
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Wenn das Entladungsrohr 6 mit dem Isolationsdeckel 8 zusammengebaut ist, ist jeder der zwei Klauenteile 6c in dem Entladungsrohr 6 an den entsprechenden Eingriffsteil 8a in dem Isolationsdeckel 8 gepasst, und jeder der zwei Klauenteile 6d in dem Entladungsrohr 6 ist an den entsprechenden Eingriffsteil 8b in dem Isolationsdeckel 8 gepasst. Dies Struktur fixiert das Entladungsrohr 6 an dem Isolationsdeckel 8 und verhindert, dass das Entladungsrohr 6 bewegt wird. Wenn ferner das Entladungsrohr 6 mit dem Isolationsdeckel 8 zusammengebaut ist, macht es diese Struktur möglich, die Packteile 30 und 31 zu pressen, sodass das Entladungsrohr 6 zu dem Isolationsdeckel 8 geschoben wird. Das heißt, dies macht es möglich, dass Verschließen zwischen der Oberfläche von jedem der Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c und dem Entladungskanal 6a in dem Entladungsrohr 6 zu verbessern.
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7 ist eine Draufsicht, die eine Struktur, bei der der Deckelmantel 60 von dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt ist, zeigt. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur des Batteriepakets 1 mit dem Deckelmantel 60 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 7 gezeigt ist, sind die Hauptkomponenten, wie zum Beispiel das Batteriepaket 1, die Leistungsleiterplatte 50 und der Anschlussblock 51 an der Bodenplatte 9 angebracht. Die Hauptkomponenten des Batteriepakets 1 sind eine Leistungsleiterplatte 50 und der Anschlussblock 51. Die Steuerleiterplatte 5 ist an dem Batteriepaket 1 angebracht und fixiert. Um beispielsweise die Stärke der Bodenplatte 9 zu erhöhen, ist die Bodenplatte 9 aus Polypropylen (PP) oder aus Kunststoff aus Polypropylen, das Füllstoff oder Talkum, der/das eine elektrische Isolationsfähigkeit hat, enthält, hergestellt.
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Die Bodenplatte 9 hat Fixierungsteile und Befestigungsteile. Die Bodenplatte 9 ist durch die Fixierungsteile durch Bolzen an einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) fixiert. Das Batteriepaket 1 etc. ist durch den Deckelmantel 60 bedeckt. Der Deckelmantel 60 ist durch Verwenden von Packgliedern und Bolzen an der Bodenplatte 9 fixiert.
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Eine Batterieüberwachungsvorrichtung ist eine elektrische Steuereinheit (ECU; ECU = electric control unit), die den Zustand des Batteriepakets 1 überwacht. Die Batterieüberwachungsvorrichtung ist durch Erfassungsdrähte, die sich von Erfassungsanschlüssen des Batteriepakets 1 erstrecken, mit dem Batteriepaket 1 elektrisch verbunden. Die Erfassungsdrähte sind Kommunikationsleitungen, um Informationen hinsichtlich einer Spannung, einer Temperatur etc. des Batteriepakets 1 zu der ECU als die Batterieüberwachungsvorrichtung zu senden.
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Die Erfassungsanschlüsse enthalten verschiedene Typen von Sensoren, wie zum Beispiel ein Spannungserfassungselement, einen Temperatursensor und andere Erfassungssensoren.
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Das Batteriepaket 1 ist mit verschiedenen elektronischen Komponenten, die fähig sind, ein Laden, Entladen und eine Temperatur von jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 zu überwachen, ausgestattet.
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Diese elektronischen Komponenten sind beispielsweise ein Gleichstom-zu-Gleichstrom-(DC/DC-(DC = direct current))Wandler, Wechselrichter, Leistungselemente, die an der Leistungsleiterplatte 50 befestigt sind, elektronische Komponenten, die an der Leistungsleiterplatte 5 befestigt sind, verschiedene Typen von elektronischen Steuervorrichtungen.
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Das Batteriepaket 1 hat ferner die Batterieüberwachungsvorrichtung, wie vorausgehend beschrieben ist, eine Steuervorrichtung und einen Kabelbaum aus Drähten. Wie vorausgehend beschrieben ist, empfängt die Batterieüberwachungsvorrichtung verschiedene Typen von Erfassungssignalen, die von verschiedenen Typen von Sensoren, die eine Spannung und eine Temperatur jeder Batteriezelle erfassen, übertragen werden. Die Steuervorrichtung kommuniziert mit der Batterieüberwachungsvorrichtung und steuert eine Sendung einer elektrischen Leistung zu dem DC/DC-Wandler. Die Steuervorrichtung steuert den Betrieb von Motoren von einem oder mehreren elektrischen Lüftern. Diese Vorrichtungen in dem Batteriepaket 1 sind durch Drähte des Kabelbaums elektrisch verbunden. Es ist möglich, dass das Batteriepaket 1 ein Luftgebläse hat, um jede der Batteriezellen zu kühlen.
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Als Nächstes ist eine Beschreibung der Effekte des Batteriepakets 1, das die vorausgehend beschriebene Struktur hat, angegeben.
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Wie vorausgehend beschrieben ist, hat das Batteriepaket 1 die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 und die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25. Durch die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 sind die Elektrodenanschlüsse 10a, 10b, 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a und 14b der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 an einer Endoberfläche der Batterie in Reihe geschaltet. Die Batteriezellen 10, 13 und 14 sind gestapelt, um die erste gestapelte Gruppe der Batteriezellen und die zweite gestapelte Gruppe der Batteriezellen 11 und 12 zu bilden. Alle Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Mindestens eine gestapelte Gruppe (nämlich die zweite gestapelte Gruppe 3) ist hinsichtlich der Höhe niedriger als die andere gestapelte Gruppe (nämlich die erste gestapelte Gruppe 2). Der Unterschied der Höhe zwischen der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe macht es möglich, die Treppenstruktur 4 zu bilden. Die Elektrodenanschlüsse, durch die die Batteriezellen elektrisch in Reihe geschaltet sind, sind benachbart zu der Treppenstruktur 4 angeordnet.
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Die Struktur des Batteriepakets 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel macht es möglich, die Treppenstruktur 4, die durch den Unterschied der Höhe zwischen der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe 3 gebildet ist, zu liefern.
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Diese Struktur des Batteriepakets 1 macht es möglich, zu unterdrücken, dass die Höhe des Batteriepakets 1 in der Dickenrichtung X erhöht wird. Die Struktur des Batteriepakets 1 macht es zusätzlich möglich, die Treppenstruktur 4 zu liefern, an der die Komponente, wie zum Beispiel die Steuerleiterplatte 5, befestigt ist. Dies macht es möglich, die gesamte Größe des Batteriepakets zu reduzieren. Die Struktur des Batteriepakets 1 macht es ferner noch möglich, die Elektrodenanschlüsse benachbart zu der Treppenstruktur 4 anzuordnen. Dies macht es möglich, den Abstand zwischen den Komponenten, wie zum Beispiel den Batteriezellen, zu verkürzen und den elektrischen Widerstand der Komponenten zu verringern. Diese Struktur des Batteriepakets 1 kann die gesamte Größe desselben reduzieren, ein einfaches Befestigen an einem Motorfahrzeug liefern und den Herstellungsaufwand desselben verringern.
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Es besteht zusätzlich eine Möglichkeit, dass es schwierig ist, eine rechtwinklige Parallelepiped-Form oder eine Quaderform des Batteriepakets zu haben. Wenn beispielsweise die Zahl der Batteriezellen eine gerade Zahl ist, für die es schwierig ist, in eine rechtwinklige Parallelepiped-Form gebildet zu werden, ist es in diesem Fall möglich, dass die vorliegende Erfindung ein Batteriepaket liefert, das ein leichtes Befestigen an Vorrichtungen, wie zum Beispiel einem Motorfahrzeug, besitzt, eine reduzierte Länge von Kabeln hat und eine einfache Struktur hat.
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Durch die Packglieder 30 und 31 haftet noch weiter das Entladungsrohr 6 direkt oder indirekt an der Endoberfläche des äußeren Mantels der Batteriezellen um den Peripherieteil jedes Sicherheitsventils. Diese Struktur macht es möglich, die Haftung zwischen dem Entladungsrohr 6 und dem Endteil von jedem der äußeren Mantel 10e, 11e, 12e, 13e und 14e zu erhöhen, und die Verschlussfähigkeit zwischen denselben zu erhöhen, um zu verhindern, dass Gas zu der Außenseite des Batteriepakets 1 entladen wird. Dies macht es möglich, eine Sicherheit zu liefern, wenn das Batteriepaket 1 einen abnormalen Status betritt.
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Bei dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ferner die Steuerleiterplatte 5 als eine Steuereinheit an der Treppenstruktur 4 befestigt. Die Vorrichtungen, die an der Steuerleiterplatte 5 gebildet sind, erfassen einen aktuellen Status jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14. Diese Struktur macht es möglich, die Länge zwischen der Steuerleiterplatte 5 und jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 zu verkürzen. Es ist daher möglich, zwischen denselben einen elektrischen Widerstand und die Länge von Drähten, mit denen die Steuerleiterplatte 5 und die Batteriezellen miteinander verbunden sind, zu verringern. Diese Struktur macht es noch weiter möglich, den Befestigungsplatz für das Batteriepaket 1 und die Steuereinheit zu verringern. Dies kann das Befestigen des Batteriepakets an einem Motorfahrzeug, das einen begrenzen Befestigungsplatz hat, verbessern.
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Das Batteriepaket 1 hat noch weiter die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c und das Entladungsrohr 6. Die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c sind an der Endoberfläche der äußeren Mäntel 10e, 11e, 12e, 13e und 14e zwischen dem positiven Elektrodenanschluss und dem negativen Elektrodenanschluss der Batteriezellen gebildet. Die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c werden durchbrochen, wenn der Druck der Innenseite der Batteriezellen einen vorbestimmten Druckwert überschreitet. Die Innenwandoberfläche des Entladungsrohrs 6 ist zu den Sicherheitsventilen 10c, 11c, 12c, 13c und 14c gewandt. Die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c sind zu der Innenseite des Entladungskanals 6a, der in dem Entladungsrohr 6 gebildet ist, freigelegt. Die Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 verbinden in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung, wie vorausgehend beschrieben ist, die Elektrodenanschlüsse der benachbarten Batteriezellen.
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Da die Elektrodenanschlüsse der benachbarten Batteriezellen lediglich in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung verbunden sind, sind die Elektrodenanschlüsse der benachbarten Batteriezellen nicht in irgendeiner diagonalen Richtung oder einer schrägen Richtung miteinander verbunden. Diese verbesserte elektrische Verbindung macht es möglich, zu verhindern, dass jede der Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 die Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c beeinträchtigt. Selbst wenn dementsprechend das Sicherheitsventil durchbrochen ist und Gas von der Batteriezelle durch das Sicherheitsventil emittiert wird, ist es möglich, dass das Gas von der Innenseite der Batteriezelle durch das durchbrochene Sicherheitsventil in den Entladungskanal 6a entladen wird, ohne zu verhindern, dass Gas an den Sammelschienen 20, 21, 22, 23, 24 und 25 vorbeifließt. Dies macht es möglich, das Gas durch den Entladungskanal 6a gleichmäßig zu befördern und das Gas zu der Außenseite des Batteriepakets 1 zu entladen.
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Das heißt das erste exemplarische Ausfühungsbeispiel liefert das Batteriepaket 1, das eine Struktur hat, die fähig ist, Gas von der Innenseite der Batteriezelle in den Entladungskanal 6a gleichmäßig einzuleiten und das Gas zu der Außenseite, getrennt von dem Batteriepaket 1, zu entladen.
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Zweites exemplarisches Ausführungsbeispiel
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Eine Beschreibung ist über ein Batteriepaket 1A gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel einer gestapelten Gruppe unter Bezugnahme auf 9 und 10 angegeben.
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9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung des Batteriepakets 1A, das das Entladungsroh 6 hat, gemäß einem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 10 ist eine Draufsicht, die eine Struktur zeigt, bei der der Deckelmantel 60 von dem Batteriepaket 1A gemäß dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt ist.
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Auf die zwischen dem zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiel und dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist durch die gleichen Bezugszeichen und -ziffern Bezug genommen. Die Erläuterung der zwischen dem zweiten exemplarischen Ausfühungsbeispiel und dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist hier für eine Verkürzung weggelassen.
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Wie in 9 und 10 gezeigt ist, hat das Batteriepaket 1A eine Sammelschiene 25A, die mit der Steuerleiterplatte 5 elektrisch verbunden ist. Die Sammelschiene 25, die bei dem Batteriepaket 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel verwendet ist, ist andererseits mit der Leistungsleiterplatte 50, wie vorausgehend erläutert ist, elektrisch verbunden.
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Wie in 9 gezeigt ist, ist ein Durchdringungsloch 25Ah an einem Endteil der Sammelschiene 25A, der sich zu der niedrigeren Stufe der Treppenstruktur 4 erstreckt, gebildet.
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Wie in 10 gezeigt ist, ist die Sammelschiene 25A durch das Durchdringungsloch 25Ah unter Verwendung eines Bolzens und einer Mutter, um die Sammelschiene 25A mit einem vorbestimmten Anschluss, der in der Steuerleiterplatte 5 gebildet ist, elektrisch zu verbinden, an der Steuerleiterplatte 5 fixiert.
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Drittes exemplarisches Ausführungsbeispiel
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Eine Beschreibung über ein Batteriepaket 1B gemäß einem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 11 und 12 angegeben.
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11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung des Batteriepakets 1B, das ein Entladungsrohr 6A hat, gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. 12 ist eine Draufsicht, die eine Struktur, bei der der Deckelmantel 6 von dem Batteriepaket 1B gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung entfernt ist, zeigt.
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Auf die zwischen dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel und dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist durch die gleichen Bezugszeichen und -ziffern Bezug genommen. Die Erläuterung der zwischen dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel und dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist hier für eine Verkürzung weggelassen.
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Das Batteriepaket 1B gemäß dem dritten exemplarischen Ausführungsbeispiel, das in 11 und 12 gezeigt ist, hat eine Steuerleiterplatte 70, an der die Steuerleiterplatte 5 und die Leistungsleiterplatte 50 befestigt sind.
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Wie in 11 und 12 gezeigt ist, ist die Steuerleiterplatte 70 mit dem Spannungserfassungsanschluss 40 und einer Sammelschiene 25B elektrisch verbunden.
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Wie in 11 gezeigt ist, hat die Sammelschiene 25B drei Anschlüsse 25Bt, die sich in die obere Richtung, nämlich in die Dickenrichtung X des Batteriepakets 1B, von der Steuerleiterplatte 5 in der Treppenstruktur 4 erstrecken. Die Steuerleiterplatte 70 ist aus 11 weggelassen.
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Wie in 12 gezeigt ist, sind die drei Anschlüsse 25Bt der Sammelschiene 25B mit vorbestimmten Anschlüssen der Steuerleiterplatte 70 elektrisch verbunden. Der Spanungserfassungsanschluss 40, der sich von der Treppenstruktur 4 in die obere Richtung, nämlich in die Dickenrichtung X des Batteriepakets 1B, erstreckt, ist mit der Steuerleiterplatte 70 (nämlich der Spannungserfassungsschaltung, die an der Steuerleiterplatte 70 gebildet ist), die auf der niedrigeren Stufe in der Treppenstruktur 4 angeordnet ist, elektrisch verbunden.
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Wie in 11 gezeigt ist, hat ein Entladungsrohr 6A vier Fixierungsteile 6Af. Zwei Fixierungsteile 6Af sind in dem oberen Teil und dem unteren Teil eines Mittelteils des Entladungsrohrs 6A gebildet. Die anderen zwei Fixierungsteile 6Af sind in dem oberen Teil und dem unteren Teil von einem Endteil entlang einer Längsrichtung der Fixierungsteile 6Af gebildet. Das Entladungsrohr 6A ist unter Verwendung von Bolzen und Mutter als Fixierungsglieder durch die vier Fixierungsteile 6Af an einem Isolationsdeckel 8A fixiert.
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Das Entladungsrohr 6A wird an den Isolationsdeckel 8A zwingend geschoben und angebracht, und die Packglieder 30 und 31 werden durch die Bolzen und Mutter als die Fixierungsglieder zusammengepresst. Dies macht es möglich, die Luftdichtheit zwischen der Oberfläche von jedem der Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c und 14c und des Entladungskanals 6a zu erhöhen.
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Wie in 12 gezeigt ist, sind Hauptkomponenten, wie zum Beispiel das Batteriepaket 1B, die Leistungsleiterplatte 50 und der Anschlussblock 51 auf der Bodenplatte 9A angeordnet und an derselben fixiert. Die Steuerleiterplatte 70 ist an dem Batteriepaket 1B befestigt und an demselben fixiert. Die Bodenplatte 9A trägt das Batteriepaket 1B, die Leistungsleiterplatte 50, den Anschlussblock 51 etc. als die Hauptkomponenten des Batteriepakets 1.
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Die Bodenplatte 9A, die das Batteriepaket 1B hat, ist durch den Deckelmantel 60 bedeckt und gepackt. Dies macht es möglich, das Batteriepaket an einem Motorfahrzeug ohne Weiteres und sicher zu befestigen.
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Viertes exemplarisches Ausführungsbeispiel
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Eine Beschreibung ist über ein Batteriepaket 1C gemäß einem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 13 angegeben.
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13 ist eine Vorderansicht, die eine Anordnung des Batteriepakets 1C gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Auf die zwischen dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel und dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist mit den gleichen Bezugszeichen und -ziffern Bezug genommen. Die Erläuterung der zwischen dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel und dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel gleichen Komponenten ist hier zur Verkürzung weggelassen.
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Das Batteriepaket 1C gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel hat einen verbesserten Verbindungskanal, durch den Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 elektrisch in Reihe geschaltet sind, was sich von dem Verbindungskanal des Batteriepakets 1 gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel unterscheidet. Das Batteriepaket 1C gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel hat ferner die Sammelschienen 20C, 21C, 22C, 23C, 24C und 25C. Die Form von jeder der Sammelschienen 20C, 21C, 22C, 23C, 24C und 25C gemäß dem vierten exemplarischen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Form von jeder der Sammelschienen 20C, 21C, 22C, 23C, 24C und 25C gemäß dem ersten exemplarischen Ausführungsbeispiel.
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Wie in 13 gezeigt ist, sind die fünf Batteriezelle 10, 11, 12, 13 und 14, die das Batteriepaket 1C bilden, in die erste gestapelte Gruppe 2 und die zweite gestapelte Gruppe 3 geteilt. Die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14 sind in der Dickenrichtung X des Batteriepakets 1C gestapelt. Das heißt die Batteriezellen 10, 11 und 12 mit den äußeren Mänteln 10e, 11e und 12e sind in der ersten gestapelten Gruppe 2 in der Dickenrichtung X gestapelt. Alle Batteriezellen 10, 11 und 12 sind voneinander in der Dickenrichtung X durch ein vorbestimmtes Intervall getrennt.
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Die Batteriezellen 13 und 14 mit den äußeren Mänteln 12e und 14e sind in der zweiten gestapelten Gruppe 3 in der Dickenrichtung X gestapelt. Die Batteriezellen 13 und 14 sind in der Dickenrichtung X durch das vorbestimmte Intervall getrennt.
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Der negative Elektrodenanschluss 10a der Batteriezelle 10 ist mit der Sammelschiene 20C elektrisch verbunden. Die Sammelschiene 20C ist durch eine Schraube an einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) fixiert. Diese elektrische Verbindung erdet durch das Motorfahrzeug die Sammelschiene 20C.
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Wie in 13 gezeigt ist, erstreckt sich ein Ende der Sammelschiene 20C von der oberen Seite der ersten gestapelten Gruppe 2 in einer lateralen Richtung, die senkrecht zu der Dickenrichtung X des Batteriepakets 1C ist, zu der rechten Seite der ersten gestapelten Gruppe 2.
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Der positive Elektrodenanschluss 10b der Batteriezelle 10 ist durch die Sammelschiene 21C mit dem negativen Elektrodenanschluss 11a der Batteriezelle 11 elektrisch verbunden.
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Der positive Elektrodenanschluss 11b der Batteriezelle 11 ist durch die Sammelschiene 22C mit dem negativen Elektrodenanschluss 12a der Batteriezelle 12 elektrisch verbunden.
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Der positive Elektrodenanschluss 12b der Batteriezelle 12 ist durch die Sammelschiene 23C mit dem negativen Elektrodenanschluss 13a der Batteriezelle 13 elektrisch verbunden.
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Der positive Elektrodenanschluss 13b der Batteriezelle 13 ist durch die Sammelschiene 24C mit dem negativen Elektrodenanschluss 14a der Batteriezelle 14 elektrisch verbunden.
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Der positive Elektrodenanschluss 14b der Batteriezelle 14 ist mit der Sammelschiene 25C elektrisch verbunden. Die Sammelschiene 25C ist durch eine Schraube oder Löten mit der Steuerleiterplatte 5 elektrisch verbunden und an derselben fixiert.
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Wie durch eine in 13 gezeigte gestrichelte Linie angegeben ist, macht es die vorhergehende elektrische Verbindung möglich, die Batteriezellen 10, 11 und 12 in der ersten gestapelten Gruppe 2 von der oberen Seite zu der unteren Seite in der Dickenrichtung X elektrisch zu verbinden, und die Batteriezellen 13 und 14 in der zweiten gestapelten Gruppe 3 von der unteren Seite zu der oberen Seite entlang der Dickenrichtung X des Batteriepakets 1C elektrisch in Reihe zu schalten.
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Der Strom fließt in einer Richtung einer Form eines Zeichens „U”, nämlich in einer vertikalen Richtung und einer lateralen Richtung, durch die Batteriezellen, die in der zweiten gestapelten Gruppe 3 und der ersten gestapelten Gruppe 2 verbunden sind, von der Sammelschiene 20C zu der Steuerleiterplatte 5, wie es durch die in 13 gezeigte gestrichelte Linie angegeben ist. Die Sammelschienen 20C, 21C, 22C, 23C, 24C und 25C verbinden in der vertikalen Richtung (Dickenrichtung X) und der horizontalen Richtung die Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14.
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(Andere Modifikationen)
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Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die Strukturen der Batteriepakete 1, 1A, 1B und 1C gemäß den ersten bis vierten exemplarischen Ausführungsbeispielen, die vorausgehend beschrieben sind, begrenzt.
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Die ersten bis vierten exemplarischen Ausführungsbeispiele, die vorausgehend beschrieben sind, zeigen beispielsweise die Struktur, bei der die Batteriezellen in die erste gestapelte Gruppe 2 und die zweite gestapelte Gruppe 3 geteilt sind und die erste gestapelte Gruppe 2 und die zweite gestapelte Gruppe 3 in einer lateralen Richtung, die senkrecht zu der Dickenrichtung X ist, angeordnet sind. Die Struktur der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe 3 bildet beispielsweise die in 1 gezeigte Treppenstruktur 4. Der Unterschied der Höhe zwischen der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe 3 ist die Dicke einer Batteriezelle.
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Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch die Struktur begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, dass der Unterschied der Höhe zwischen der ersten gestapelten Gruppe 2 und der zweiten gestapelten Gruppe 3 die Dicke von zwei oder mehr Batteriezellen ist.
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Es ist noch weiter möglich, dass ein Batteriepaket gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Treppenstrukturen hat, die in der Dickenrichtung X des Batteriepakets eine unterschiedliche Dicke haben.
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Bei der Struktur der Batteriepakete 1, 1A, 1B und 1C gemäß den ersten bis vierten exemplarischen Ausführungsbeispielen, die vorausgehend beschrieben sind, sind die Batteriezellen entlang der Dickenrichtung X gestapelt. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch die Struktur begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, dass jede Batteriezelle einen Elektrodenanschluss hat, der von dem äußeren Mantel 10e, 11e, 12e, 13e und 14e zu der oberen Seite jeder Batteriezelle vorspringt.
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Bei der Struktur des Batteriepakets gemäß den ersten bis vierten exemplarischen Ausführungsbeispielen, die vorausgehend beschrieben sind, ist der Batteriemantel 7 von dem Isolationsdeckel 8 getrennt. Das Konzept der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch die Struktur begrenzt. Es ist beispielsweise möglich, ein einzelnes Glied zu verwenden, das aus dem Batteriemantel 7 und dem Isolationsdeckel 8 besteht.
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(Andere Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung)
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Bei dem Batteriepaket als ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuerleiterplatte auf einem niedrigeren Stufenteil der Treppenstruktur angeordnet. Verschiedene Vorrichtungen, die an der Steuerleiterplatte 5 befestigt sind, erfassen einen Zustand von jeder der Batteriezellen 10, 11, 12, 13 und 14.
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Diese Struktur des Batteriepakets macht es möglich, den Abstand zwischen den Vorrichtungen, die an der Steuerleiterplatte 5 befestigt sind, und den Batteriezellen zu verkürzen, um einen elektrischen Widerstand zwischen den Vorrichtungen und der Batteriezelle weiter zu verringern. Diese Struktur macht es noch weiter möglich, die Strecke von Drähten, die zum Erfassen eines Zustands jeder Batteriezelle verwendet sind, zu verringern, und eine komplizierte Verdrahtungsverbindung zwischen den Steuervorrichtungen und den Batteriezellen zu vermeiden. Diese Struktur liefert somit eine reduzierte Größe des Batteriepakets und erhöht eine Befestigungsfähigkeit des Batteriepakets an verschiedenen Vorrichtungen und Einrichtungen, wie zum Beispiel einem Motorfahrzeug.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Batteriepaket ferner eine Mehrzahl von Sicherheitsventilen 10c, 11c, 12c, 13c, 14c und ein Entladungsrohr 6. Bei dem Batteriepaket ist jedes der Sicherheitsventile 10c, 11c, 12c, 13c, 14c an einem Bereich zwischen dem positiven Elektrodenanschluss und dem negativen Elektrodenanschluss der entsprechenden Batteriezelle gebildet, und das Sicherheitsventil der Batteriezelle wird durchbrochen, wenn ein Druck einer Innenseite der Batteriezelle einen vorbestimmten Druck überschreitet. Das Entladungsrohr 6 hat einen Entladungskanal 6a. Eine Innenseitenwandoberfläche des Entladungskanals 6a ist zu den Sicherheitsventilen gewandt. Die benachbarten Batteriezellen sind durch die Sammelschienen in einer horizontalen Richtung und der Dickenrichtung X als eine vertikale Richtung des Batteriepakets miteinander verbunden.
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Da bei der Struktur des Batteriepakets gemäß der vorliegenden Erfindung die benachbarten Batteriezellen lediglich in einer vertikalen Richtung (als die Dickenrichtung X) und einer horizontalen Richtung, und nicht in einer schrägen Richtung und nicht in einer krummen Richtung, durch die Sammelschienen elektrisch verbunden sind, macht dies es möglich, zu vermeiden, dass die Sammelschienen und die Sicherheitsventile der Batteriezellen einander überlappen, und zu vermeiden, dass die Sammelschienen die Sicherheitsventile der Batteriezellen vollständig bedecken. Wenn Gas von einer fehlerhaften oder beschädigten Batteriezelle entladen wird, macht es diese Struktur des Batteriepakets gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein solches Gas von der beschädigten Batteriezelle zu der Innenseite des Entladungskanals 6a in dem Entladungsrohr 6 gleichmäßig zu entladen.
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Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen an Details im Lichte der gesamten Lehre der Offenbarung entwickelt sein können. Die offenbarten besonderen Anordnungen sind dementsprechend lediglich als darstellend gemeint und nicht auf den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung begrenzt, dem die volle Breite der folgenden Ansprüche und aller Äquivalente derselben gegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-200017 [0002, 0006]
