DE102014106287A1 - Elektrische Speichervorrichtung, Substratanordnung und Montageverfahren einer elektrischen Speichervorrichtung - Google Patents

Elektrische Speichervorrichtung, Substratanordnung und Montageverfahren einer elektrischen Speichervorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102014106287A1
DE102014106287A1 DE102014106287.6A DE102014106287A DE102014106287A1 DE 102014106287 A1 DE102014106287 A1 DE 102014106287A1 DE 102014106287 A DE102014106287 A DE 102014106287A DE 102014106287 A1 DE102014106287 A1 DE 102014106287A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
electrical storage
coupled
detection line
voltage detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014106287.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazushi Kuroda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of DE102014106287A1 publication Critical patent/DE102014106287A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/16—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against electric overloads, e.g. including fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H01G11/18—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against thermal overloads, e.g. heating, cooling or ventilating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/358—External gas exhaust passages located on the battery cover or case
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/517—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by fixing means, e.g. screws, rivets or bolts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/519—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising printed circuit boards [PCB]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Eine elektrische Speichervorrichtung (1) schließt eine Vielzahl von elektrischen Speicherelementen (10), ein Substrat (30) und eine Sammelleitung (40) ein. Die Vielzahl von elektrischen Speicherelementen ist in einer vorgegebenen Richtung angeordnet. Eine Elektrodenklemme (11, 12) eines jeden elektrischen Speicherelements durchquert das Substrat. Der Sammelleiter ist mit der das Substrat durchquerenden Elektrodenklemme gekoppelt. Der Sammelleiter koppelt elektrisch die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente miteinander. Eine Spannungsermittlungsleitung (DL) und eine Elektronikschaltung (61) sind am Substrat angebracht. Die Spannungsermittlungsleitung ist elektrisch mit der Elektrodenklemme gekoppelt. Die Spannungsermittlungsleitung ist geeignet, eine Spannung eines jeden elektrischen Speicherelements festzustellen. Die Elektronikschaltung ist mit der Spannungsermittlungsleitung gekoppelt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Speichervorrichtung, bei welcher ein eine Schaltung enthaltendes Substrat auf einer Vielzahl von elektrischen Speicherelementen angebracht ist, eine Substratanordnung und ein Montage- bzw. Herstellungsverfahren für eine elektrische Speichervorrichtung.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In einem Batteriepaket, das von einer Vielzahl von Zellen gebildet wird, ist eine Vielzahl von Zellen durch eine gemeinsame Sammelleitung miteinander verbunden. Es kann ein Spannungswert einer jeden Zelle im Batteriepaket festgestellt werden. Eine Leitung zur Feststellung der Spannung ist mit jeder Zelle verbunden. Die veröffentlichte Internationale Patentanmeldung Nr. WO 2010/113455 und die japanische Patentanmeldung Nr. 2012-074338 ( JP 2012-074338 A ) offenbaren Folgendes. Eine Vielzahl von Spannungsfeststellungsleitungen ist auf einem Substrat angeordnet. Die Spannungsfeststellungsleitungen können mittels Anschlussteilen mit einer Elektronikschaltung verbunden werden.
  • In der internationalen Veröffentlichung Nr. WO 2010/113455 und der JP 2012-074338 A sind die Spannungsfeststellungsleitungen einfach auf dem Substrat angebracht. Die mit den Spannungsfeststellungsleitungen verbundene elektronische Schaltung ist vom Substrat getrennt angeordnet. Diese Konfiguration erfordert Arbeit, um die Spannungsfeststellleitungen, mit der elektronischen Schaltung zu koppeln.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine elektrische Speichervorrichtung nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt eine Vielzahl von elektrischen Speicherelementen, ein Substrat und einen Sammelleiter ein. Die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente ist in einer vorgegebenen Richtung angeordnet. Eine Elektrodenklemme eines jeden der elektrischen Speicherelemente erstreckt sich durch das Substrat. Der Sammelleiter koppelt die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente elektrisch miteinander. Eine Spannungsermittlungsleitung und eine Elektronikschaltung sind am Substrat angebracht. Die Spannungsermittlungsleitung ist elektrisch mit der Elektrodenklemme gekoppelt. Die Spannungsermittlungsleitung ist geeignet, eine Spannung eines jeden der elektrischen Speicherelemente festzustellen. Die Elektronikschaltung ist mit der Spannungsermittlungsleitung gekoppelt.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist nicht nur die Spannungsermittlungsleitung, sondern auch die Elektronikschaltung, mit der die Spannungsermittlungsleitung gekoppelt ist, am Substrat angebracht. Angesichts dessen kann eine Schaltungsgestaltung zur Ermittlung einer Spannung des elektrischen Speicherelements am Substrat zusammengefügt werden. Demgemäß ist es nur erforderlich, dass das Substrat an der Vielzahl der elektrischen Speicherelemente angebracht wird. Dies beseitigt die Notwendigkeit, zur Kopplung der Spannungsermittlungsleitung mit der Elektronikschaltung Arbeit aufzuwenden.
  • Das elektrische Speicherelement kann ein Ventil einschließen, das geeignet ist, innerhalb des elektrischen Speicherelements erzeugtes Gas zur Außenseite des elektrischen Speicherelements zu emittieren. Das Substrat kann eine Öffnung einschließen, die geeignet ist, das aus dem Ventil emittierte Gas zu veranlassen, die Öffnung zu durchqueren und es einem Kanal zuzuführen. Diese Gestaltung kann den Kontakt des aus dem Ventil emittierten Gases mit dem Substrat reduzieren. Außerdem kann in einem Falle, in welchem beispielsweise das Substrat zwischen dem Kanal und den elektrischen Speicherelementen angeordnet ist, eine Öffnung im Substrat ausgebildet sein. Die Ausbildung einer Öffnung im Substrat ermöglicht es dem aus dem Ventil emittierten Gas durch die Öffnung im Substrat zu strömen und in den Kanal geführt zu werden.
  • Ein Dichtungselement kann zwischen dem Substrat und dem Ventil angeordnet sein. Hierbei kann das Dichtungselement in einer das Ventil und die Öffnung umgebenden Position angeordnet sein. Durch Anwendung des Dichtungselements ist es möglich, eine Leckage von Gas aus dem Bereich zwischen dem Substrat und dem Ventil (dem elektrischen Speicherelement) zu verhindern, selbst wenn Gas aus dem Ventil emittiert wird. Aus dem Ventil emittiertes Gas kann wirkungsvoll über die Öffnung des Substrats in den Kanal geführt werden.
  • Eine Mutter kann auf die das Substrat durchdringende Elektrodenklemme aufgezogen werden. Dabei ist es möglich, wenn die Elektrodenklemme das Substrat und den Sammelleiter durchquert, dass durch Festziehen der Mutter auf der Elektrodenklemme das Substrat und den Sammelleiter in Längsrichtung der Elektrodenklemme festgelegt werden. Außerdem ist es in einem Falle, in dem beispielsweise der Sammelleiter zwischen der Mutter und dem Substrat angeordnet ist, möglich, den Sammelleiter an der Elektrodenklemme zu befestigen, oder durch Festziehen der Mutter auf der Elektrodenklemme den Sammelleiter gegen das Substrat zu drücken. Durch Drücken des Sammelleiters gegen das Substrat ist es möglich, die auf dem Substrat angebrachte Spannungsermittlungsleitung und den Sammelleiter in engen Kontakt miteinander zu bringen. Dies ermöglicht es, einen leitenden Zustand zwischen der Spannungsermittlungsleitung und dem Sammelleiter sicherzustellen.
  • Der Sammelleiter kann zwischen der Mutter und dem Substrat angeordnet sein. Bei einer Gestaltung, bei der die Mutter direkt in Kontakt mit dem Substrat gebracht wird, kann das Substrat beim Festziehen der Mutter verformt werden. Wie oben beschrieben, wirkt die Festspannkraft der Mutter einfach auf den Sammelleiter ein, wenn der Sammelleiter zwischen der Mutter und dem Substrat angeordnet ist. Somit wird die Verformung des Substrats im Zusammenhang mit dem Festziehen der Mutter reduziert.
  • Bei der Gestaltung des Festziehens der Mutter auf der Elektrodenklemme kann eine von der Elektrodenklemme durchquerte Federscheibe vorgesehen werden. Dabei setzt die Federscheibe die sie sandwichartig einschließenden Elemente in einer diese voneinander trennenden Längsrichtung der Elektrodenklemme unter Spannung. Somit können die die Federscheibe sandwichartig einschließenden Elemente in Längsrichtung der Elektrodenklemme positioniert werden. Die die Federscheibe sandwichartig einschließenden Elemente sind beispielsweise ein elektrisches Speicherelement, das Substrat, der Sammelleiter und die Mutter.
  • Die elektrische Speichervorrichtung kann einen Temperaturfühler einschließen, der geeignet ist, eine Temperatur des elektrischen Speicherelements zu ermitteln. Dabei kann der Temperaturfühler am Substrat angebracht sein und mit der Elektronikschaltung gekoppelt sein. Dies ermöglicht es, dass die Elektronikschaltung durch den Temperatursensor ermittelte Informationen erhält.
  • Ein Verstärkungselement kann auf das Substrat aufgesetzt werden. Das Stapeln des Substrats und des Verstärkungselements kann die Verformung des Substrats reduzieren. Wie oben beschrieben, sind die Spannungsermittlungsleitung und die Elektronikschaltung auf dem Substrat angebracht. Deshalb kann bei Verformung des Substrats eine mangelhafte Kopplung der Spannungsermittlungsleitung und der Elektronikschaltung oder ein ähnlicher Fehler auftreten. Deshalb kann die Verwendung des Verstärkungselements die Verformung (Abbiegung) des Substrats reduzieren. Demgemäß kann eine mangelhafte Kopplung der Spannungsermittlungsleitung und der Elektronikschaltung oder ein ähnlicher Fehler verhindert werden.
  • Dabei kann sich das Verstärkungselement über das gesamte Substrat erstrecken oder an einem Teil des Substrats angeordnet sein. Beim Gebrauch einer Vielzahl von Verstärkungselementen können die Verstärkungselemente bei einer Vielzahl von Abschnitten des Substrats angeordnet werden. Das Substrat kann ein flexibles Substrat sein. Falls das flexible Substrat als Substrat verwendet wird, ist es wahrscheinlich, dass sich das Substrat verformt. Demgemäß erleichtert der Gebrauch des Verstärkungselements die Reduzierung der Verformung des flexiblen Substrats.
  • Das Substrat kann aus einem wärmebeständigen Material gebildet sein. Dabei kann bei der Gestaltung, bei der das Substrat in der Position angeordnet ist, in der Substrat dem Ventil des elektrischen Speicherelements zugewandt ist, das Substrat durch das mit hoher Temperatur aus dem Ventil emittierte Gas thermisch verformt werden. Deshalb kann die Ausbildung des Substrats aus wärmebeständigem Material die thermische Verformung des Substrats selbst dann verhindern, wenn das Gas in Kontakt mit dem Substrat kommt. Als wärmebeständiges Material kann beispielsweise mit Glas versetztes Epoxydharz verwende werden.
  • Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine auf einer Vielzahl elektrischer, in einer vorgegebenen Richtung angeordneter Speicherelemente angebrachte Substratanordnung. Die Substratanordnung schließt eine Öffnung und einen Montagebereich ein. Eine Elektrodenklemme eines jeden der elektrischen Speicherelemente erstreckt sich durch die Öffnung. Der Montagebereich ist mit der sich durch die Öffnung. erstreckenden Elektrodenklemme gekoppelt. Eine Sammelschiene ist im Montagebereich angebracht. Der Sammelleiter koppelt elektrisch die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente miteinander. Die Substratanordnung schließt weiter eine Spannungsermittlungsleitung und eine Elektronikschaltung ein. Die Spannungsermittlungsleitung ist am Substrat angebracht. Die Spannungsermittlungsleitung ist mit der Elektrodenklemme elektrisch gekoppelt. Die Spannungsermittlungsleitung ist geeignet, eine Spannung eines jeden der elektrischen Speicherelemente festzustellen. Die Elektronikschaltung ist auf dem Substrat angebracht. Die Spannungsermittlungsleitung ist mit der Elektronikschaltung gekoppelt. Mit dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Wirkungen erhalten, die jenen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ähnlich sind.
  • Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Montageverfahren für eine elektrische Speichervorrichtung mit einer Vielzahl von elektrischen Speicherelementen, die elektrisch durch einen Sammelleiter in Reihe gekoppelt sind. Das Montageverfahren schließt ein: Anordnung einer Vielzahl von elektrischen Speicherelementen in einer vorgegebenen Richtung; und Kopplung einer Elektrodenklemme eines jeden der Speicherelemente mit einer Spannungsermittlungsleitung in einer Reihenfolge, die bei einem der Speicherelemente beginnt, das in der vorgegebenen Richtung an einem Ende der elektrischen Speichervorrichtung positioniert ist. Die Kopplung wird ausgeführt, während die Elektrodenklemmen eines jeden der elektrischen Speicherelemente veranlasst werden, das Substrat zu durchdringen wo die Spannungsermittlungsleitung und eine Elektronikschaltung angebracht sind. Die Spannungsermittlungsleitung ist geeignet, eine Spannung eines jeden der elektrischen Speicherelemente festzustellen. Die Elektronikschaltung ist mit der Spannungsermittlungsleitung gekoppelt.
  • Mit dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Wirkungen erhalten, die jenen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ähnlich sind.
  • Die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente ist elektrisch in Reihe miteinander gekoppelt. Demgemäß kann, falls die Elektrodenklemmen und die Spannungsermittlungsleitungen irregulär miteinander gekoppelt werden, ein Überstrom aufgrund einer parasitären Diode der mit den elektrischen Speicherelementen (den Elektrodenklemmen) über die Spannungsermittlungsleitung gekoppelten Elektronikschaltung (beispielsweise einer Monitor-IC) fließen. Beispielsweise kann eine irreguläre Kopplung der Elektrodenklemmen und der Spannungsermittlungsleitung die Klemmen der Vielzahl von Speicherelementen veranlassen, sich an die Elektronikschaltungen zu koppeln mit der Vielzahl von elektrischen Speicherelementen elektrisch in Reihe gekoppelt.
  • Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Elektrodenklemmen und die Spannungsermittlungsleitung miteinander in einer Reihenfolge gekoppelt, die bei einem der Speicherelemente beginnt, das in der vorgegebenen Richtung an einem Ende der elektrischen Speichervorrichtung positioniert ist. Angesichts dessen kann dies, wie oben beschrieben, die Klemmen der Vielzahl von elektrischen Speicherelementen an einer Kopplung an die Elektronikschaltungen hindern, mit der Vielzahl von elektrischen Speicherelementen elektrisch in Reihe miteinander gekoppelt. Demgemäß kann der Überstrom aufgrund der parasitären Diode der am Substrat angebrachten Elektronikschaltung (beispielsweise die Monitor-IC, die eine Spannung des elektrischen Speicherelements feststellt) verhindert oder reduziert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Bedeutung der beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden unten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und bei denen:
  • 1 eine explosionsartige Ansicht eines erfindungsgemäßen Zellenstapels ist;
  • 2 eine Außenansicht einer Zelle der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
  • 3 eine Draufsicht auf ein Substrat der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
  • 4 eine Ansicht ist, von unten auf einen Kanal der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Querschnittsansicht ist, die eine Konstruktion zur Gasausleitung aus der Zelle der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 6 ein Schaltbild ist, das die Schaltungsgestaltung auf dem Substrat der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 7 eine schematische Ansicht ist, einer Konstruktion der erfindungsgemäßen Ausführungsform, die unter Benutzung eines Thermistors eine Temperatur der Zelle feststellt;
  • 8 eine erläuternde Ansicht des Vorgangs ist, wenn das Substrat auf eine Vielzahl von Zellen der erfindungsgemäßen Ausführungsform aufgebracht wird;
  • 9 eine Ansicht ist, die eine Konstruktion zur Verstärkung des Substrats der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
  • 10 eine Ansicht ist, die eine Konstruktion zur Verstärkung des Substrats der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt; und
  • 11 eine explosionsartige Ansicht ist, eines Zellenstapels einer Modifikation der Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENEN
  • Es werden nun nachfolgend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Ein Zellenstapel 1 der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Der Zellenstapel 1 kann als eine elektrische Speichervorrichtung der vorliegenden Erfindung betrachtet werden. 1 ist eine Explosionsansicht eines Zellenstapels. In 1 repräsentieren eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse zueinander rechtwinklige Achsen. Bei dieser Ausführungsform repräsentiert eine der vertikalen Richtung entsprechende Achse die Z-Achse. Die Beziehung zwischen der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse wird auch auf die anderen Figuren angewandt.
  • Der in 1 gezeigte Zellenstapel 1 kann in ein Fahrzeug eingebaut werden. Der Zellenstapel 1 kann als eine Leistungsquelle für den Betrieb des Fahrzeugs benutzt werden. Die vom Stapel 1 ausgegebene elektrische Energie wird durch einen Motorgenerator in kinetische Energie umgewandelt, die benutzt werden kann, um das Fahrzeug zu bewegen. Beim Bremsen des Fahrzeugs erzeugte kinetische Energie wird durch den Motorgenerator in elektrische Energie umgewandelt, die im Zellenstapel 1 als regenerative elektrische Leistung gespeichert werden kann.
  • Der Zellenstapel 1 schließt eine Vielzahl von Zellen 10 ein, die in der X-Richtung aufgereiht sind. Die Zelle 10 kann als ein elektrisches Speicherelement der vorliegenden Erfindung angesehen werden. Als Zelle 10 kann eine Sekundärbatterie, wie eine Nickel-Metallhydrid-Batterie und eine Lithiumionenbatterie eingesetzt werden. Anstelle der Sekundärbatterie kann ein elektrischer Doppelschichtkondensator (ein Kondensator) benutzt werden. Dabei ist die Vielzahl der den Zellenstapel bildenden Zellen 10 in Serie miteinander verbunden. Die Anzahl der den Stapel 1 bildenden Zellen 10 kann in geeigneter Weise gemäß der geforderten Ausgangsleistung des Zellenstapels 1 oder einer ähnlichen Bedingung bemessen werden.
  • Hier wird nun die Gestaltung der Zelle 10 anhand der 2 beschrieben. Die 2 ist eine Außenansicht der Zelle 10.
  • Die Zelle 10 schließt ein Batteriegehäuse 14 ein. Das Batteriegehäuse 14 umfasst einen Gehäusekörper 14a und einen Deckel 14b. Das Batteriegehäuse 14 enthält ein (nicht gezeigtes) Leistung erzeugendes Element, das in dessen Innerem Ladung und Entladung ausführt. Das Gehäusekörper 14a weist eine Öffnung zum Einfügen des Leistung erzeugenden Elements auf. Der Deckel 14b deckt die Öffnung des Gehäusekörpers 14a ab. Das Innere des Batteriegehäuses 14 ist abgedichtet. Die Zelle 10 ist eine sogenannte quaderförmige Zelle. Das Batteriegehäuse 1 ist so gestaltet, dass es eine Form längs eines rechtwinkligen Parallelepipeds aufweist.
  • Das Leistung erzeugende Element schließt eine, eine negative Elektrodenplatte und eine zwischen ihnen angeordnete Trennschicht (Separator) ein. Die wird von einer Stromsammelplatte und einer auf einer Oberfläche der Stromsammelplatte befindlichen aktiven Schicht aus Kathodenmaterial gebildet. Die negative Elektrodenplatte wird von der Stromsammelplatte und einer auf einer Oberfläche der Stromsammelplatte befindlichen aktiven Schicht aus Anodenmaterial gebildet. Dabei wird die aktive Schicht aus Kathodenmaterial, die aktive Schicht aus Anodenmaterial und der Separator mit eine Elektrolytlösung imprägniert. Statt der Elektrolytlösung kann ein fester Elektrolyt verwendet werden. In diesem Falle ist es nur erforderlich, den festen Elektrolyt zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte anzuordnen, und ein Separator entfällt.
  • Der Deckel 14b ist mit einer positiven Elektrodenklemme (auch als Elektrodenklemme bezeichnet) 11 versehen und mit einer negativen Elektrodenklemme (auch als Elektrodenklemme bezeichnet) 12. Die positive Elektrodenklemme 11 ist elektrisch mit der positiven Elektrodenplatte (der Stromsammelplatte) des Leistung erzeugenden Elements verbunden. Die negative Elektrodenklemme 12 ist elektrisch mit der negativen Elektrodenplatte (der Stromsammelplatte) des Leistung erzeugenden Elements verbunden. Der Deckel 14b enthält ein Ventil 13. Insbesondere ist das Ventil 13 zwischen der positiven Elektrodenklemme 11 und der negativen Elektrodenklemme 12 in der Y-Richtung angeordnet. Das Ventil 13 ist so gestaltet, dass im Inneren des Batteriegehäuses 14 erzeugte Gase nach der Außenseite des Batteriegehäuses 14 abgeleitet werden.
  • Falls beispielsweise die Zelle 10 (das Leistung erzeugende Element) im Übermaß geladen wird, kann vom Leistung erzeugenden Element (hauptsächlich einer elektrolytischen Lösung) Gas erzeugt werden. Weil das Batteriegehäuse 14 abgedichtet ist, steigt im Zusammenhang mit der Gaserzeugung der Innendruck im Batteriegehäuse 14 an. Wenn der Innendruck im Batteriegehäuse 14 den Betätigungsdruck des Ventils 13 erreicht, geht das Ventil 13 vom geschlossenen Zustand zum geöffneten Zustand über. Demgemäß kann das Gas zur Außenseite des Batteriebehälters 14 entweichen.
  • Als das Ventil 13 wird ein sogenanntes Unterbrecherventil (break-type valve) und ein sogenanntes Wiederherstellungsventil (recovery-type valve) eingesetzt. Durch das Unterbrecherventil 13 wird das Ventil unumkehrbar vom geschlossenen zum geöffneten Zustand umgestellt. Beispielsweise kann ein Einkerben des Deckels 14b das Unterbrecherventil 13 bilden. Andererseits kann durch das Wiederherstellungsventil 13 wiederherstellbar entsprechend dem Innendruck des Batteriegehäuses 14 zwischen dem geschlossenen und dem geöffneten Zustand gewechselt werden. Beispielsweise kann der Gebrauch einer Feder ein Ventil 13 des Wiederherstellungstyps schaffen.
  • Diese Ausführungsform ordnet die Vielzahl der Zellen 10 in der X-Richtung an. Jedoch sollte das nicht als Einschränkung gedeutet werden. Insbesondere kann anstelle der Zellen 10 ein Zellenmodul benutzt werden, und es kann in der X-Richtung eine Vielzahl von Zellenmodulen angeordnet werden. Das Zellenmodul schließt ein Modulgehäuse und eine Vielzahl von Leistung erzeugenden Elementen ein. Das Modulgehäuse bildet das Äußere des Zellenmoduls. Die Vielzahl der Leistung erzeugenden Elemente ist im Modulgehäuse untergebracht. Dabei ist die Vielzahl der Leistung erzeugenden Elemente im Inneren des Modulgehäuses miteinander elektrisch in Reihe geschaltet.
  • In dem in 1 gezeigten Zellenstapel 1 ist eine Trennplatte 21 zwischen den zwei in X-Richtung benachbarten Zellen 10 angeordnet. Die Trennplatte 21 kann beispielsweise aus einem Isoliermaterial, wie Harz, gebildet sein. Die beiden die Trennplatte 21 sandwichartig zwischen sich einschließenden Zellen 10 können isoliert sein. Auf einer der Zelle 10 in X-Richtung zugewandten Seitenfläche der Trennplatte 21 kann eine (nicht gezeigte) in X-Richtung vorspringende Rippe ausgebildet sein. Wenn das vorspringende Ende der Rippe in Kontakt mit der Zelle 10 gebracht wird, entsteht ein Zwischenraum zwischen der Zelle 10 und der Trennplatte 21. Dieser Zwischenraum wird ein Raum, der von einem Wärmeaustauschmedium durchquert wird. Das Wärmeaustauschmedium wird eingesetzt, um die Temperatur der Zelle 10 einzustellen.
  • Als Wärmeaustauschmedium kann ein Gas (wie Luft), oder eine Flüssigkeit benutzt werden. Bei dieser Ausführungsform strömt das Wärmeaustauschmedium in der Y-Richtung. Wenn die Zelle 10 durch Ladung und Entladung oder auf ähnliche Weise Wärme erzeugt, wird zur Kühlung das Wärmeaustauschmedium unter Verwendung des oben beschriebenen Zwischenraums in Kontakt mit der Zelle 10 gebracht. Somit kann ein Temperaturanstieg der Zelle 10 reduziert werden. Falls die Zelle 10 aufgrund der äußeren Umgebung oder aus ähnlicher Ursache übermäßig gekühlt wird, wird das Wärmeaustauschmedium unter Anwendung des oben beschriebenen Zwischenraums zur Erwärmung in Kontakt mit der Zelle 10 gebracht. Folglich kann ein Abfallen der Temperatur der Zelle 10 reduziert werden.
  • An beiden, in X-Richtung gelegenen Enden des Zellenstapels ist ein Paar von Endplatten 22 angeordnet. An dem Paar von Endplatten 22 sind beide Endabschnitte von sich in X-Richtung erstreckenden Spannbändern 23 befestigt. Beispielsweise kann durch Verwendung eines Anziehgeräts, wie eines Gewindeniets, der Endabschnitt des Spannbands 23 an der Endplatte 22 befestigt sein. Bei dieser Ausführungsform verlaufen zwei Spannbänder 23 auf der Oberseite des Zellenstapels 1 und zwei Spannbänder 23 auf der Unterseite des Zellenstapels 1. Die Anzahl der Spannbänder 23 kann in geeigneter Weise gewählt werden.
  • Die Befestigung des Spannbandes 23 an dem Paar von Endplatten 22 kann die Zellen 10 unter Spannung an den Endplatten 22 halten. Mit Spannung wird eine Kraft bezeichnet, die die Zellen 10 in X-Richtung sandwichartig gegeneinander drückt. Die Befestigung der Spannbänder an dem Paar von Endplatten 22 kann das Paar von Endplatten in die Richtung ablenken, in der sich das Paar von Endplatten einander (in der X-Richtung) annähert. Damit im Zusammenhang kann die Spannung auf die Vielzahl der sandwichartig zwischen den Endplatten eingeschlossenen Zellen 10 ausgeübt werden.
  • Bei dieser Ausführungsform werden die Spannbänder 23 (mit Ausnahme der beiden Endabschnitte) von einer Abdeckung 24 bedeckt. Das Spannband 23 kann mit Metall ausgebildet sein. In diesem Falle kann die Abdeckung 24 mit einem Isoliermaterial, wie Harz, ausgebildet sein. Wie in 1 gezeigt, ist das Spannband 23 in der Y-Richtung nahe den Elektrodenklemmen 11 und 12 positioniert. Insbesondere ist in Bezug auf die Elektrodenklemmen 11 und 12 das Spannband 23 auf der von den Ventilen 13 abgewandten Seite angeordnet.
  • Angesichts dessen ist das metallische Spannband 23 mit der aus Isoliermaterial ausgebildeten Abdeckung 24 abgedeckt, weshalb das Spannband 23 und die Elektrodenklemmen 11 und 12 isoliert sein können. Die Abdeckung 24 kann entfallen, insoweit das Spannband 23 entfernt von den Elektrodenklemmen 11 und 12 positioniert ist.
  • Auf der oberen Oberfläche des Zellenstapels 1 ist ein Substrat 30 angeordnet. Das Substrat 30 ist in einer Position angeordnet, die die obere Oberfläche des Zellenstapels 1 abdeckt. Das Substrat 30 kann beispielsweise aus einem wärmeresistenten Material gebildet sein. Als wärmeresistentes Material kann beispielsweise Glas-Epoxidharz verwendet werden.
  • Das Substrat 30 kann Öffnungen 31 einschließen. Die Öffnungen 31 sind entsprechend der Zahl der Zellen 10 angeordnet. Dabei ist die Vielzahl der Öffnungen 31 in der X-Richtung ausgerichtet. Jede Öffnung 31 ist dem Ventil 13 einer jeden Zelle 10 in der Z-Richtung zugewandt. Wenn aus dem Ventil 13 Gas entweicht, durchquert das Gas die Öffnung 31.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 31 entsprechend der Zahl der den Stapel 1 bildenden Zellen 10 angeordnet. Jedoch sollte dies nicht als beschränkend gedeutet werden. Das heißt, die Zahl der Öffnungen 31 kann bedarfsgemäß bestimmt werden. Insbesondere ist es nur erforderlich, wenigstens eine Öffnung 31 für zwei Ventile 13 der Zellen 10 vorzusehen. Selbst in diesem Falle durchquert das aus den Ventilen 13 austretende Gas die Öffnung 31.
  • Somit ist es nur erforderlich, dass die Öffnung 31 das aus dem Ventil 13 ausströmende Gas zum Durchtritt veranlassen kann. Bei dieser Ausführungsform ist die obere Oberfläche des Zellenstapels 1 vom Substrat 30 bedeckt. Deshalb kann die Ausbildung der Öffnung 31 im Substrat 30 den Aufprall des aus dem Ventil 13 ausgestoßenen Gases auf das Substrat 30 reduzieren.
  • Das Substrat 30 schließt einen Montagebereich 32 ein, in dem ein später beschriebener Sammelleiter 40 angebracht werden kann. Die Montagebereiche 32 sind durch die Zahl der Sammelleiter 40 bestimmt und mit einem leitenden Material gebildet. Wie in 3 gezeigt, weist der Montagebereich 32 zwei Öffnungen 32a auf. Die Elektrodenklemmen 11 und 12 durchdringen die Öffnungen 32a. Das heißt, bei der Montage des Substrats 30 auf der oberen Oberfläche der Zellenstapels 1 durchdringen die Elektrodenklemmen 11 und 12 die Öffnungen 32a und die äußeren Endabschnitte der Elektrodenklemmen 11 und 12 ragen relativ zum Substrat 30 nach oben.
  • Wie in 3 gezeigt, ist mit jedem Montagebereich 32 eine Ermittlungsleitung (Schaltung) DL gekoppelt. Dabei ist ein Ende der Ermittlungsleitung DL mit dem Montagebereich 32 gekoppelt, und das andere Ende der Ermittlungsleitung DL mit einer Monitor-IC (integrierten Schaltung) 61. Die Monitor-IC 61 ist auf dem Substrat 30 montiert. Bei dieser Ausführungsform sind die vier Monitor-ICs 61 auf dem Substrat 30 montiert; jedoch kann die Anzahl der Monitor-ICs 61 bedarfsgerecht bestimmt werden. Das Substrat 30, die Ermittlungsleitung DL und die Monitor-IC 61 bilden eine Substratanordnung 3.
  • Als das Substrat 30 kann eine gedruckte Leiterplatine benutzt werden, auf die die Ermittlungsleitung DL oder ein ähnliches Muster aufgedruckt ist. Als gedruckte Leiterplatine bzw. Platine kann beispielsweise eine flexible Platine benutzt werden. Bei dieser Ausführungsform wird der Montagebereich 32 am Substrat 30 ausgebildet, jedoch kann der Montagebereich 32 entfallen. Das heißt, der Sammelleiter 40 kann in direktem Kontakt mit der Ermittlungsleitung DL auf dem Substrat 30 stehen. Die Ermittlungsleitungen DL können in direktem Kontakt mit den Elektrodenklemmen 11 und 12 stehen. Das heißt, es ist nur erforderlich, dass die Ermittlungsleitungen DL mit den Elektrodenklemmen 11 und 12 elektrisch gekoppelt werden.
  • An beiden in X-Richtung gelegenen Endabschnitten des Substrats 30 sind Kopplungsbereiche 33 und 34 angeordnet. Die Kopplungsbereiche 33 und 34 sind mit einem leitenden Material ausgeführt. Der Kopplungsbereich 33 ist elektrisch mit der positiven Elektrodenklemme 11 der Zelle 10 gekoppelt, die sich an einem Ende des Zellenstapels 1 in der X-Richtung befindet. Dabei wird die elektrisch mit dem Kopplungsbereich 33 gekoppelte positive Elektrodenklemme 11 die positive Elektrodenklemme des Zellenstapels 1. Angesichts dessen wird die positive Elektrodenklemme 11 des Zellenstapels 1 über ein (nicht gezeigtes) Kabel mit einer Last verbunden.
  • Der Kopplungsbereich 33 besitzt eine Öffnung 33a. Die positive Elektrodenklemme 11 durchdringt die Öffnung 33a. Das heißt, beim Anbringen des Substrats 30 auf der oberen Oberfläche des Zellenstapels 1 durchdringt die positive Elektrodenklemme 11 die Öffnung 33a und der äußere Endabschnitt der positiven Elektrodenklemme 11 ragt vom Substrat 30 nach oben. Die Ermittlungsleitung DL ist ebenfalls mit dem Kopplungsbereich 33 gekoppelt. Dabei ist ein Ende der Ermittlungsleitung DL mit dem Kopplungsbereich 33 gekoppelt und das andere Ende der Ermittlungsleitung DL ist mit der Monitor-IC 61 gekoppelt.
  • Der Kopplungsbereich 34 ist elektrisch mit der negativen Elektrodenklemme 12 der Zelle 10 gekoppelt, die sich in X-Richtung am anderen Ende des Zellenstapels 1 befindet. Dabei wird die mit dem Kopplungsbereich 34 gekoppelte negative Elektrodenklemme 12 zur negativen Elektrodenklemme des Zellenstapels 1. Angesichts dessen wird die negative Elektrodenklemme 12 des Zellenstapels 1 über ein (nicht gezeigtes) Kabel mit der Last verbunden. Somit wird durch das Koppeln der Elektrodenklemmen 11 und 12 des Zellenstapels 1 mit der Last über das Kabel das Laden und Entladen des Zellenstapels 1 ermöglicht.
  • Der Kopplungsbereich 34 besitzt eine Öffnung 34a. Die negative Elektrodenklemme 12 durchquert die Öffnung 34a. Das heißt, beim Anbringen des Substrats 30 auf der oberen Oberfläche des Zellenstapels 1 durchdringt die negative Elektrodenklemme 12 die Öffnung 34a und der äußere Endabschnitt der negativen Elektrodenklemme 12 ragt vom Substrat 30 nach oben. Die Ermittlungsleitung DL ist ebenfalls mit dem Kopplungsbereich 33 gekoppelt. Dabei ist ein Ende der Ermittlungsleitung DL mit dem Kopplungsbereich 34 gekoppelt und das andere Ende der Ermittlungsleitung DL ist mit der Monitor-IC 61 gekoppelt.
  • An einem Endabschnitt des Substrats 30 ist ein Verbindungselement 62 angeordnet. Das Verbindungselement 62 wird zur Übertragung von durch die Monitor-ICs 61 erhaltenen Informationen nach außen benutzt. Insbesondere wird das Verbindungselement 62 mit einem Verbindungselement gekoppelt, das mit einer (nicht gezeigten) Batterie-ECU (elektronische Steuereinheit) gekoppelt ist. Somit kann die an der Monitor-IC 61 erhaltene Information an die Batterie-ECU übertragen werden. Die Batterie-ECU kann unter Verwendung der von der Monitor-IC 61 erhaltenen Information das Laden und Entladen des Zellenstapels 1 oder der Zelle 10 steuern.
  • Der in 1 gezeigte Sammelleiter 40 ist so gestaltet, dass er zwei in X-Richtung einander benachbarte Zellen 10 miteinander verbindet. Bei dieser Ausführungsform sind alle den Zellenstapel 1 bildenden Zellen 10 miteinander elektrisch in Reihe verbunden. Angesichts dessen sind die entsprechenden Sammelleiter 40 mit der positiven Elektrodenklemme 11 der einen der beiden Zellen 10 und der negativen Elektrodenklemme 12 der anderen der beiden Zellen 10 verbunden. Der Sammelleiter 40 hat zwei Öffnungen 41, durch die sich die beiden Elektrodenklemmen 11 und 12 erstrecken. Klemmmuttern 42 werden auf die äußeren Enden der Elektrodenklemmen 11 und 12 aufgezogen, die sich durch die Öffnungen 41 erstrecken.
  • Hierbei sind an den äußeren Endabschnitten der Elektrodenklemmen 11 und 12 Gewinde ausgebildet. Dieses Gewinde gelangt in Eingriff mit einem Gewinde, das an der inneren Umfangsfläche der Mutter 42 ausgebildet ist. Das Festziehen der Mutter 42 auf den Elektrodenklemmen 11 und 12 kann die Sammelleiter 40 und das Substrat 30 an den Elektrodenklemmen 11 und 12 befestigen. Das heißt, das Festziehen der Mutter 42 auf den Elektrodenklemmen 11 und 12 kann die Sammelleiter 40 und das Substrat 30 in der Längsrichtung der Elektrodenklemmen 11 und 12 (der vertikalen Richtung des Zellenstapels 1) festlegen. Wie oben beschrieben, steht der Sammelleiter 40 in Kontakt mit dem Montagebereich 32 des Substrats 30. Demgemäß ist es durch Kopplung der Sammelleiter 40 mit den Elektrodenklemmen 11 und 12 möglich, die Montagebereiche 32 und die Elektrodenklemmen 11 und 12 miteinander zu koppeln.
  • Durch Festziehen der Mutter 42 auf den Elektrodenklemmen 11 und 12 werden die Sammelleiter 40 zwischen den Mutter 42 und dem Substrat 30 (den Montagebereichen 32) angeordnet. Bei der Anordnung, bei welcher die Mutter 42 in direkten Kontakt mit dem Substrat 30 gelangen, kann beim Festziehen der Mutter 42 das Substrat 30 verformt werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Sammelleiter 40 zwischen den Mutter 42 und dem Substrat 30 angeordnet. Dies kann verhindern, dass die Festspannkraft der Mutter 42 auf das Substrat 30 einwirkt. Das kann außerdem das Verformen des Substrats zu verhindern.
  • An den Elektrodenklemmen 11 und 12 des Zellenstapels 1 werden anstelle der Sammelleiter 40 Kopplungsringe 43 und die Mutter 42 festgezogen. Ein Endabschnitt eines Kabels zur Kopplung eines Zellenstapels 1 und der Last miteinander ist mit dem Kupplungsring 43 gekoppelt. Wenn der Zellenstapel 1 am Fahrzeug montiert wird, wird der oben erwähnte Motorgenerator als Last eingebaut. Es ist möglich, das Substrat 30 an den Elektrodenklemmen 11 und 12 des Zellenstapels 1 durch Anwendung der Mutter 42 zu befestigen. Dabei werden die Kopplungsringe 43 zwischen den Elektrodenklemmen 11 und 12 des Zellenstapels 1 und der Mutter 42 angeordnet. Die Kopplungsringe 43 kontaktieren die Kopplungsbereiche 33 und 34 des Substrats 30. Somit ist es möglich, über den Kopplungsring 43 den Kopplungsbereich 33 und die positive Elektrodenklemme 11 und/oder den Kopplungsbereich 33 und die negative Elektrodenklemme 12 miteinander elektrisch zu koppeln.
  • Bei dieser Ausführungsform sind alle den Zellenstapel 1 bildenden Zellen 10 elektrisch in Reihe miteinander gekoppelt. Jedoch sollte dies nicht in einschränkendem Sinne gedeutet werden. Insbesondere kann der Zellenstapel 1 eine Vielzahl von Zellen 10 enthalten, die zueinander parallel geschaltet sind. Um die Vielzahl von Zellen 10 parallel zu schalten ist es nur erforderlich, in geeigneter Weise die Ausrichtung zu ändern, in der die Zellen 10 (die Elektrodenklemmen 11 und 12) angeordnet sind und die Gestalt der Sammelleiter 40. Das heißt, es ist nur erforderlich, die Vielzahl der Zellen 10 zueinander parallel zu schalten.
  • Auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 ist ein Kanal 50 angeordnet. Die Bodenfläche des Kanals 50 kontaktiert die obere Oberfläche des Substrats 30. Der Kanal ist so gestaltet, dass er aus dem Ventil 13 der Zelle 10 austretendes Gas in der vom Zellenstapel 1 wegführenden Richtung leitet. Wenn beispielsweise der Zellenstapel 1 in einem Fahrzeug montiert ist, ermöglicht es die Verwendung des Kanals 50, das aus dem Ventil 13 austretende Gas zur Außenseite des Fahrzeugs zu überführen. Dabei kann ein weiterer (nicht gezeigter) Kanal mit dem in 1 gezeigten Kanal 50 verbunden werden.
  • Der Kanal 50 ist auf dem Substrat 30 in einer Position angebracht, die den Montagebereich 32 und die Kopplungsbereiche 33 und 34 meidet und sich in der X-Richtung erstreckt. Wie in 4 gezeigt, besitzt der Kanal 50 eine Vielzahl von Öffnungen 51. Die Öffnungen 51 sind entsprechend der Zahl der Öffnungen 31 verteilt. Die 4 ist eine schematische Ansicht des Kanals 50 gesehen von der Seite des Substrats 30, Die Vielzahl der Öffnungen 51 ist entlang der Längsrichtung (der X-Richtung) des Kanals 50 angeordnet. Jede Öffnung 51 ist einer entsprechenden Öffnung 31 in der Z-Richtung zugewandt. Der Öffnungsquerschnitt der Öffnung 51 ist gleich dem Öffnungsquerschnitt der Öffnung 31 oder größer als dieser.
  • Wie in 5 gezeigt, durchquert, wenn Gas aus dem Ventil 13 der Zelle 10 austritt, das Gas die Öffnungen 31 und 51 und durchströmt das Innere des Kanals 50. Hierbei zeigt der in 5 dargestellte Pfeil die Austrittsrichtung an. Dann bewegt sich das Gas längs des Kanals 50 und bewegt sich in der vom Zellenstapel 1 wegführenden Richtung. Dabei kann, abhängig von der Gestaltung der Zelle 10, ein Zwischenraum zwischen dem Substrat 30 und dem Ventil 13 ausgebildet werden. In diesem Falle kann, wie in 5 dargestellt, ein Dichtungselement 52 zwischen dem Substrat 30 und den Ventil 13 (dem Deckel 1b) eingefügt werden.
  • Das Dichtungselement 52 kann in einer Position angeordnet werden, die das Ventil 13 und die Öffnung 31 in einer X-Y-Ebene umgibt. Dabei kann das vom Ventil 13 ausgegebene Gas eine hohe Temperatur aufweisen, weshalb vorzugsweise für das Dichtungselement 52 ein hitzebeständiges Material verwendet wird. Es ist möglich, durch Verwendung des Dichtungselements 52 das vom Ventil 13 ausgegebene Gas leicht zur Öffnung 31 zu führen. Dies kann ein Entweichen des Gases in einer anderen Richtung als der zur Öffnung 31 verhindern.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Vielzahl der Öffnungen 51 am Kanal 50 angeordnet. Jedoch sollte das nicht in einem einschränkenden Sinne verstanden werden. Das heißt, die Zahl der Öffnungen 51 kann nach Bedarf gewählt werden. Beispielsweise ist es nur erforderlich, wenigstens eine Öffnung 51 in Bezug zu zwei Öffnungen 31 anzuordnen. Selbst in diesem Falle durchquert das die Öffnung 31 durchquerende Gas die Öffnung 51 und wird in das Innere des Kanals 50 geführt. Somit ist es nur erforderlich, dass die Öffnung 51 durch die Öffnung 31 hindurchtretendes Gas veranlassen kann, in das Innere des Kanals 50 geführt zu werden.
  • Bei dieser Ausführungsform ist die Öffnung 31 am Substrat 30 ausgebildet; jedoch kann die Öffnung 31 entfallen. In diesem Falle ist es nur erforderlich, den Kanal 50 zwischen dem Substrat 30 und der Zelle 10 (dem Deckel 14b) anzuordnen. Dies ermöglicht es dem aus dem Ventil 13 austretenden Gas, in den Kanal 50 zu gelangen. In einem Falle, in welchem sich das Substrat 30 oberhalb des Kanals 50 befindet, ist die bei dieser Ausführungsform beschriebene Öffnung 31 unnötig. Das Weglassen der Öffnung 31 stellt leicht den Montagebereich des Substrats 30 sicher und somit eine leichte Montage der Schaltung und des Monitor-IC 61.
  • Der in 1 dargestellte Zellenstapel 1 kann in einem (nicht gezeigten) Stapelgehäuse aufgenommen werden. Es ist möglich, den Zellenstapel 1 zu schützen durch Überziehen des Zellenstapels 1 mit dem Stapelgehäuse. Beispielsweise kann bei der Montage des Zellenstapels 1 am Fahrzeug der Zellenstapel 1 im Stapelgehäuse befestigt und das Stapelgehäuse am Fahrzeugkörper angebracht werden. Der Fahrzeugkörper schließt beispielsweise eine Bodenplatte, ein Querelement und ein Seitenelement ein.
  • Wie in 3 gezeigt, sind nicht nur die Monitor-IC 61, sondern auch andere elektrische Elemente auf dem Substrat 30 angebracht. Die elektrischen Elemente schließen eine Sicherung, einen Widerstand, einer Zener-Diode, einen Kondensator, einen Entladewiderstand, einen Thermistor und einen Bezugswiderstand für den Thermistor ein. Dabei ist in 6 eine auf das Substrat 30 aufgebrachte Schaltungsgestaltung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind alle elektrischen Elemente einschließlich der Monitor-IC 61 auf der oberen Oberfläche (eine Oberfläche) des Substrats 30 angebracht. Somit erleichtert die Montage aller elektrischen Elemente auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 die Montage der elektrischen Elemente.
  • Bei der in 6 gezeigten Gestaltung überwacht eine Monitor-IC 61 vier Zellen 10. Die Elektrodenklemmen 11 und 12 jeder Zelle 10 sind mit der Monitor-IC 61 über die Ermittlungsleitungen DL verbunden. Jede Ermittlungsleitung DL schließt eine Sicherung 71 ein. Die Sicherung 71 ist so konstruiert, dass sie das Fließen von übermäßigem Strom von der Zelle 10 zur Monitor-IC 61 unterdrückt. Das heißt, wenn übermäßiger Strom versucht, von der Zelle 10 zur Monitor-IC 61 zu fließen, wird die Sicherung 71 ausgelöst. Dies unterbricht die Verbindung zwischen der Zelle 10 und dem Monitor-IC 61.
  • Die Ermittlungsleitung DL schließt einen Widerstand 72 ein. Der Widerstand 72 ist elektrisch in Reihe mit der Sicherung 71 geschaltet. Der Widerstand 72 bildet zusammen mit einem Kondensator 74 einen RC-Filter zum Abtrennen des Hochfrequenz-Rauschanteils der Zelle 10. Der Widerstand 72 kann entfallen. Eine Zener-Diode 73 ist mit den zwei Ermittlungsleitungen DL gekoppelt, die mit den Elektrodenklemmen 11 und 12 der Zelle 10 verbunden sind. Insbesondere ist die Kathode der Zener-Diode 73 mit der Ermittlungsleitung DL gekoppelt, die mit der positiven Elektrodenklemme 11 der Zelle 10 gekoppelt ist. Die Anode der Zener-Diode 73 ist mit der Ermittlungsleitung DL gekoppelt, die mit der negativen Elektrodenklemme 12 der Zelle 10 gekoppelt ist. Das heißt, die Zener-Diode 73 ist über die zwei Ermittlungsleitungen DL elektrisch zur Zelle 10 parallel gekoppelt.
  • Die Zener-Diode 73 ist so ausgebildet, dass sie das Anlegen einer Überspannung von der Zelle 10 an die Monitor-IC 61 reduziert. Das heißt, wenn eine Überspannung versucht, von der Zelle 10 an die Monitor-IC 61 angelegt zu werden, fließt ein Strom von der Kathode zur Anodenseite der Zener-Diode 73, um das Anlegen einer Überspannung an die Monitor-IC 61 zu reduzieren.
  • Die zwei Kondensatoren 74 sind über die Ermittlungsleitungen DL elektrisch in Parallelschaltung mit jeder Zelle 10 gekoppelt. Die zwei Kondensatoren 74 sind elektrisch in Reihe miteinander gekoppelt. Ein Ende am einen Kondensator 74 ist mit der mit der positiven Elektrodenklemme 11 der Zelle 10 gekoppelten Ermittlungsleitung DL gekoppelt. Indessen ist ein Ende am anderen Kondensator 74 mit der mit der negativen Elektrodenklemme 12 der Zelle 10 gekoppelten Ermittlungsleitung DL gekoppelt. Wie in 6 gezeigt, sind die Kondensatoren 74 in Bezug auf die Zener-Diode 73 auf der Seite der Monitor-IC 61 angeordnet.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die zwei Kondensatoren 74 elektrisch parallel zu jeder Zelle 10 gekoppelt. Jedoch sollte dies nicht im beschränkenden Sinne gedeutet werden. Insbesondere kann ein Kondensator 74 elektrisch mit jeder Zelle 10 gekoppelt sein.
  • Eine elektrische Ladung der Zelle 10 wird auf den Kondensator 74 geladen. Demgemäß ist der Spannungswert der zwei Kondensatoren 74 gleich dem Spannungswert der Zelle 10. Die Monitor-IC 61 kann den Spannungswert der Zelle 10 durch Ermittlung des Spannungswerts der zwei Kondensatoren 74 erhalten. Ein Ende eines Entladungswiderstands 75 ist mit der mit der positiven Elektrodenklemme 11 der Zelle 10 gekoppelten Ermittlungsleitung DL gekoppelt. Das andere Ende des Entladungswiderstands 75 ist mit einem in der Monitor-IC 61 angeordneten Transistor gekoppelt.
  • Der Entladungswiderstand 75 ist so gestaltet, dass Spannungswerte oder der Ladungszustand (SOC) zwischen der Vielzahl der Zellen 10 ausgeglichen sind bzw. ist. Dabei ist ein Verfahren zum Ausgleich des Spannungswerts oder des SOC als ein Ausgleichsverfahren bezeichnet. Der Spannungszustand SOC zeigt das Verhältnis der aktuellen Ladeleistung zur vollen Ladeleistung.
  • Wie oben beschrieben, kann die Monitor-IC 61 in jeder der Vielzahl von Zellen 10 einen Spannungswert erhalten. Dabei kann, falls die Spannungswerte bei der Vielzahl von Zellen 10 unterschiedlich sind, das Ausgleichsverfahren durchgeführt werden. Falls das Laden und Entladen des Zellenstapels 1 bei einem Zustand fortgesetzt wird, in dem die Spannungswerte der Vielzahl von Zellen 10 unterschiedlich sind, kann nur ein Spannungswert einer speziellen Zelle 10 die obere Grenzspannung oder eine niedrigere Grenzspannung erreichen. In diesem Falle wird das Laden und Entladen der anderen, die spezielle Zelle 10 ausschließenden Zellen 10 beschränkt. Demgemäß können die Zellen 10 nicht wirksam geladen und entladen werden.
  • Deshalb wird es durch das Reduzieren der Veränderung der Spannungswerte mittels des Ausgleichsverfahrens möglich, die Zellen 10 wirkungsvoll zu laden und zu entladen. Beim Ausgleichsverfahren wird beispielsweise die Zelle 10 mit dem höchsten Spannungswert festgestellt. Das Entladen dieser Zelle 10 ermöglicht es einem Entladestrom, zum Entladewiderstand 75 zu fließen. Es ist möglich, den Spannungswert der Zelle 10 durch deren Entladen zu senken. Somit ist es möglich, indem man die jeweils den höchsten Spannungswert aufweisende Zelle 10 entlädt, die Unterschiede der Spannungswerte innerhalb der Vielzahl von Zellen 10 zu reduzieren.
  • Die Monitor-IC 61 schließt einen elektrisch mit dem Entladewiderstand in Reihe gekoppelten Schalter ein. Das Einschalten dieses Schalters ermöglicht es dem Entladestrom der Zelle 10 zum Entladewiderstand 75 zu fließen. Zwei Leistungsleitungen PL sind mit der Monitor-IC 61 gekoppelt. Eine Leistungsleitung PL ist mit einer VCC-Klemme der Monitor-IC 61 verbunden. Die andere Leistungsleitung ist mit der Masseklemme der Monitor-IC 61 gekoppelt.
  • Dabei ist ein Thermistor 76 mit der Monitor-IC 61 gekoppelt. Der Thermistor 76 kann als Temperaturfühler der vorliegenden Erfindung angesehen werden. Der Thermistor 76 ist so gestaltet, dass er die Temperatur der Zelle 10 feststellt. Ein Ende des Thermistors 76 ist mit der Monitor-IC 61 gekoppelt. Das andere Ende des Thermistors 76 liegt an Masse. Eine Bezugsspannung im Inneren der Monitor-IC 61 wird von einer Eingangsspannung einer Leistungsversorgung über die VCC-Klemme erzeugt Die Bezugsspannung wird mit einem Bezugswiderstand 77 und dem Thermistor 76 geteilt und der geteilte Spannungswert wird in die Monitor-IC 61 eingegeben. Wenn sich der Widerstandswert des Thermistors 76 sich entsprechend der Temperatur der Zelle 10 ändert, ändert sich auch der in die Monitor-IC 61 eingegebene Spannungswert. Angesichts dessen kann die Monitor-IC 61 durch Überwachung des Eingangsspannungswerts die Temperatur der Zelle 10 aufrechterhalten.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Thermistor 76 auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 angebracht. Mit anderen Worten, der Thermistor 76 ist auf einer Oberfläche (der oberen Oberfläche) angeordnet, die der der Zelle 10 zugewandten Oberfläche (der unteren Oberfläche) des Substrats 30 gegenüberliegt. Weil der Thermistor 76 dazu dient, die Temperatur der Zelle 10 festzustellen, ist der Thermistor 76 vorzugsweise in der Nähe der Zelle 10 angeordnet. Hierbei kann, wenn der Thermistor 76 an der der Zelle 10 zugewandten, unteren Oberfläche des Substrats 30 angebracht ist, die Temperatur der Zelle 10 leicht mit dem Thermistor 76 festgestellt werden.
  • Andererseits, wenn der Thermistor 76, wie in 7 gezeigt, auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 angebracht ist, ist ein Durchgangsloch 35 im Substrat 30 ausgebildet und eine Leitung 76a zum Thermistor 76 kann sich zur Unterseite des Substrats 30 erstrecken. Die Leitung 76a an der unteren Oberfläche des Substrats 30 ist der Zelle 10 benachbart, weshalb der Widerstandswert des Thermistors leicht entsprechend der Temperatur der Zelle 10 verändert werden kann. Hierbei ändert sich der Widerstandswert des Thermistors 76 leichter entsprechend der Temperatur der Zelle 10, wenn die an der unteren Oberfläche des Substrats 30 angebrachte Leitung 76a in Kontakt mit der Zelle 10 gebracht wird.
  • Wenn das Substrat 30 auf der oberen Oberfläche des Zellenstapels 1 angebracht ist, können das Substrat 30 und die Zellen miteinander vom einen Ende zum anderen des Zellenstapels 1 in X-Richtung gekoppelt werden. Das heißt, wie in 8 gezeigt, können das Substrat 30 und die Zellen miteinander in einer Reihenfolge vom Ende des Zellenstapels 1 in der X-Richtung gekoppelt werden. Das heißt, in der Reihenfolge vom Ende des Zellenstapels 1 in der X-Richtung sind die Mutter 42 und die Sammelleiter 40 an den Elektrodenklemmen 11 und 12 der Zellen 10 befestigt.
  • Hierbei ist es möglich, durch Verwendung eines flexiblen Substrats als Substrat 30 das Substrat 30 und die Zelle 10 leicht miteinander zu koppeln. Das heißt, das Substrat 30 und die Zellen 10 können in dieser Reihenfolge gekoppelt werden, während das Substrat 30 verformt wird.
  • Das Substrat 30 und die Zellen 10 werden der Reihe nach vom Ende des Zellenstapels 1 gekoppelt. Dies reduziert die Erzeugung von Überstrom aufgrund einer parasitären Diode der Monitor-IC 61. Bei der Konstruktion, die das Substrat 30 verwendet, können die Mutter 42 frei auf den Elektrodenklemmen 11 und 12 festgezogen werden. Angesichts dessen können das Substrat 30 und die Zellen 10 irregulär miteinander gekoppelt werden.
  • Jedoch verursacht möglicherweise ein irreguläres Koppeln des Substrats 30 und der Zellen 10 (mit anderen Worten, das Festziehen der Mutter 42) das Fließen von Überstrom aufgrund der parasitären Diode der Monitor-IC 61, die über die Ermittlungsleitungen DL mi den Zellen 10 gekoppelt ist. Wenn beispielsweise die Elektrodenklemmen 11 und 12 irregulär mit dem Sammelleiter 40 gekoppelt werden, können die Klemmen der Vielzahl von Zellen 10 mit der Monitor-IC 61 gekoppelt werden, nachdem die Vielzahl von Zellen 10 miteinander elektrisch in Reihe gekoppelt sind.
  • In diesem Falle fließt wegen der parasitären Diode der Monitor-IC 61 Überstrom aus der Vielzahl der Zellen 10. Gemäß dieser Ausführungsform werden der Sammelleiter 40 und die Elektrodenklemmen 11 und 12 miteinander, von der am Ende des Zellenstapels 1 positionierten Zelle 10 ausgehend, aufeinanderfolgend gekoppelt. Wie oben beschrieben, kann dies verhindern, dass die Klemmen der Vielzahl von Zellen 10 mit dem Monitor-IC 61 gekoppelt werden, nachdem die Vielzahl von Zellen elektrisch in Reihe miteinander gekoppelt sind. Demgemäß kann ein Überstrom aufgrund der parasitären Diode der Monitor-IC 61 verhindert werden.
  • Bei dieser Ausführungsform kann zur Reduzierung der Biegung des Substrats 30, wie in den 9 oder 10 gezeigt, ein Verstärkungselement 36 am Substrat 30 angebracht sein. Insbesondere in dem Falle, in welchem ein flexibles Substrat als das Substrat 30 verwendet wird, wird die Anordnung des Verstärkungselements 36 bevorzugt, weil das Substrat 30 zum Abbiegen neigt. Eine Verformung des Substrats 30 kann eine schlechte Kopplung oder einen ähnlichen Fehler bei einer auf dem Substrat 30 angebrachten Schaltung verursachen. Deshalb kann eine schlechte Kopplung oder ein ähnlichen Fehler verhindert werden, wenn durch Anwendung des Verstärkungselements 36 eine Verbiegung des Substrats 30 reduziert wird. Das Verstärkungselement 36 kann aus einem wärmebeständigen Material ähnlich dem Substrat 30 gebildet sein.
  • Bei der in 9 gezeigten Gestaltung ist das Verstärkungselement 36 über der gesamten Oberfläche des Substrats 40 angeordnet. Bei der in 10 gezeigten Gestaltung ist eine Vielzahl von Verstärkungselement 36 an dem Substrat 30 angeordnet. Bei der in den 9 und 10 gezeigten Gestaltung ist das Verstärkungselement 36 an der unteren Oberfläche des Substrats 30 angeordnet. Jedoch kann das Verstärkungselement 36 auch an der oberen Oberfläche des Substrats 30 angeordnet sein.
  • Bei der in den 9 und 10 gezeigten Gestaltung ist das Verstärkungselement 36 an den Stellen, wo es von den Elektrodenklemmen 11 und 12 durchquert wird, mit Öffnungen versehen. Hierbei kann das Verstärkungselement 36 zunächst am Substrat 30 mit einem Klebstoff oder einem ähnlichen Mittel befestigt werden. Das Verstärkungselement 36 kann nur ohne Befestigung des Verstärkungselements 36 und des Substrats 30 gestapelt werden. Bei der Gestaltung nach 10 kann die Position zur Anordnung des Verstärkungselements 36 und die Anzahl der Verstärkungselemente 36 in geeigneter Weise gewählt werden. Das heißt, es ist nur erforderlich, das Verstärkungselement 36 derart anzuordnen, dass die Biegung des Substrats 30 reduziert wird.
  • Beim Zellenstapel 1 dieser Ausführungsform ist, wie in 1 gezeigt, das Substrat 30 zwischen den Zellen 10 und den Sammelleitern 40 angeordnet. Dies sollte jedoch nicht im beschränkenden Sinne gedeutet werden. Wie bei dieser Ausführungsform beschrieben, ist es nur erforderlich, daß der Sammelleiter 40 die beiden in X-Richtung benachbarten Zellen 10 miteinander elektrisch koppeln kann. Angesichts dessen können ähnlich dem in 11 dargestellten Zellenstapel 1 die Sammelleiter 40 zwischen dem Substrat 30 und den Zellen 10 angeordnet sein.
  • Die 11 ist eine Explosionsansicht des Zellenstapels 1 einer Abwandlung der Ausführungsform. In 11 werden Elemente, die die gleichen Funktionen haben wie die bei dieser Ausführungsform (insbesondere 1) beschriebenen Elemente, mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet und hier nicht weiter behandelt. In 1 entfällt das auf der oberen Oberfläche des Zellenstapels 1 angeordnete Spannband 23.
  • Bei der in 11 gezeigten Ausführungsform durchdringen die Elektrodenklemmen 11 und 12 der Zelle 10 den Sammelleiter 40 und das Substrat 30 ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Mutter 42 werden auf die aus dem Substrat 30 herausragenden Elektrodenklemmen 11 und 12 aufgezogen. Bei dieser Abwandlung sind zwischen den Sammelleitern 40 und dem Substrat 30 Federscheiben 44 angeordnet. Die Elektrodenklemmen 11 und 12 durchdringen die Federscheiben 44. Die Federscheiben 44 erzeugen eine Vorspannkraft in einer die einander sandwichartig benachbarten und jeweils eine Federscheibe 44 zwischen sich einschließenden Sammelleiter 40 und das Substrat 30 trennenden Richtung (die vertikale Richtung des Zellenstapels 1). Es ist möglich, durch Anwendung der Federscheiben 44 ein Lösen der Mutter 42 oder einen ähnlichen Fehler zu unterdrücken.
  • Die Position zur Anordnung der Federscheibe 44 kann in geeigneter Weise gewählt werden. Wie in 11 gezeigt, sind, falls die Mutter 42, das Substrat 30, die Sammelleiter 40 und die Zellen 10 in dieser Reihenfolge im Zellenstapel 1 von oben nach unten angeordnet sind, zwischen den zwei einander in der vertikalen Richtung des Zellenstapels 1 benachbarten Elementen angeordnet. Insbesondere können die Federscheiben 44 zwischen den Mutter 42 und dem Substrat 30, zwischen dem Substrat 30 und den Sammelleitern 40, oder zwischen den Sammelleitern 40 und den Zellen 10 angeordnet sein.
  • Unter den Mutter 42, dem Substrat 30, den Sammelleitern 40, und den Zellen 10 können zwischen den zwei einander benachbarten Elementen eine Vielzahl von Federscheiben angeordnet werden. Insbesondere können wenigstens zwei der Federscheiben 44 zwischen: den Mutter 42 und dem Substrat 30, zwischen dem Substrat 30 und den Sammelleitern 40 und zwischen den Sammelleitern 40 und den Zellen 10 angeordnet sein.
  • Indessen kann selbst bei der in 1 gezeigten Gestaltung die bei der Abwandlung beschriebene Federscheibe 44 eingesetzt werden. Bei der in 1 beschriebenen Gestaltung kann, selbst wenn die Federscheibe 44 benutzt wird, die Position zur Anordnung der Federscheibe 44 in geeigneter Weise gewählt werden. Bei der in 1 beschriebenen Gestaltung kann wenigstens eine der Federscheiben 44 zwischen: den Mutter 42 und den Sammelleitern 40 (einschließlich der Kopplungsringe 43), zwischen den Sammelleitern 40 und dem Substrat 30 und zwischen dem Substrat 30 und den Zellen 10 angeordnet sein.
  • Bei dieser Abwandlung schließt die untere Oberfläche des Substrats 30, mit anderen Worten, die den Sammelleitern 40 zugewandte Oberfläche des Substrats 30, Bereiche ein, die mit den Sammelleitern 40 in Kontakt stehen. Bei dieser Abwandlung können die mit den Sammelleitern 40 in Kontakt stehenden Bereiche als die bei dieser Ausführungsform beschriebenen Montagebereiche 32 betrachtet werden. Eine Vielzahl von elektrischen Elementen ist ähnlich der in 3 gezeigten Gestaltung auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 angebracht. Die elektrischen Elemente schließen, wie unter Bezug auf die 3 beschrieben, die Ermittlungsleitung DL, die Sicherung, den Widerstand, die Zener-Diode, den Kondensator, den Entladewiderstand, den Thermistor, den Bezugswiderstand für den Thermistor und die Monitor-IC 61 ein.
  • Durchgangslöcher sind in einem Bereich des Substrats 30 vorgesehen, der in Kontakt mit dem Sammelleiter 40 steht. Die in Kontakt mit der unteren Oberfläche des Substrats 30 stehenden Sammelleiter 40 sind elektrisch mit den auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 angebrachten Ermittlungsleitung DL über im Substrat 30 ausgebildete Durchgangslöcher gekoppelt. Dies ermöglicht es dem auf der oberen Oberfläche des Substrats 30 angebrachten elektrischen Element elektrisch mit den Zellen 10 gekoppelt zu werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2010/113455 [0002, 0003]
    • JP 2012-074338 [0002]
    • JP 2012-074338 A [0002, 0003]

Claims (12)

  1. Elektrische Speichervorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine Vielzahl von in einer vorgegebenen Richtung angeordneten elektrischen Speicherelementen (10), ein Substrat (30) durch das sich eine Elektrodenklemme (11, 12) eines jeden der elektrischen Speicherelemente erstreckt; und einen mit der das Substrat durchdringenden Elektrodenklemme gekoppelten Sammelleiter (40), der die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente miteinander elektrisch koppelt, wobei eine Spannungsermittlungsleitung (DL) und eine Elektronikschaltung (61) am Substrat angebracht sind, die Spannungsermittlungsleitung elektrisch mit der Elektrodenklemme gekoppelt ist, die Spannungsermittlungsleitung geeignet ist, eine Spannung eines jeden der elektrischen Speicherelemente festzustellen, die Elektronikschaltung mit der Spannungsermittlungsleitung gekoppelt ist.
  2. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das elektrische Speicherelement ein Ventil (13) einschließt, das geeignet ist, innerhalb des elektrischen Speicherelements erzeugtes Gas zur Außenseite des elektrischen Speicherelements zu emittieren, und das Substrat eine Öffnung (31) einschließt, die geeignet ist, das aus dem Ventil emittierte Gas zu veranlassen, die Öffnung zu durchqueren und es einem Kanal (50) zuzuführen.
  3. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 2, weiter umfassend ein zwischen dem Substrat und dem Ventil und in einer das Ventil und die Öffnung umgebenden Position angeordnetes Dichtungselement (52).
  4. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine auf die das Substrat durchdringende Elektrodenklemme aufgezogene Mutter (42), die den Sammelleiter und das Substrat in Längsrichtung der Elektrodenklemme festlegt.
  5. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Sammelleiter zwischen der Mutter und dem Substrat angeordnet ist.
  6. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 4, weiter umfassend eine von der Elektrodenklemme durchquerte Federscheibe (44), wobei die Federscheibe sie sandwichartig einschließende Elemente in einer diese voneinander trennenden Längsrichtung der Elektrodenklemme unter Spannung setzt.
  7. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend einen Temperaturfühler (76), der geeignet ist, eine Temperatur des elektrischen Speicherelements zu ermitteln, wobei der Temperaturfühler am Substrat angebracht ist und mit der Elektronikschaltung gekoppelt ist.
  8. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend ein auf das Substrat aufgesetztes Verstärkungselement (36).
  9. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das Substrat aus einem wärmebeständigen Material geformt ist.
  10. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher das Substrat ein flexibles Substrat ist.
  11. Auf einer Vielzahl elektrischer, in einer vorgegebenen Richtung angeordneter Speicherelemente (10) angebrachte Substratanordnung (3), wobei die Substratanordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie umfasst: ein Substrat (30), das einen Montagebereich (32) und eine Öffnung (31) einschließt, durch die sich eine Elektrodenklemme (11, 12) eines jeden der elektrischen Speicherelemente erstreckt, wobei der Montagebereich mit der sich durch die Öffnung erstreckenden Elektrodenklemme gekoppelt ist, eine Sammelschiene (40) im Montagebereich angebracht ist, die Sammelschiene elektrisch die Vielzahl der elektrischen Speicherelemente miteinander koppelt; eine Spannungsermittlungsleitung (DL) am Montagebereich angebracht ist, die Spannungsermittlungsleitung derart mit der Elektrodenklemme gekoppelt ist, dass sie eine Spannung eines jeden der elektrischen Speicherelemente feststellt; und eine Elektronikschaltung (61) auf dem Substrat angebracht ist und die Spannungsermittlungsleitung mit der Elektronikschaltung gekoppelt ist.
  12. Herstellungsverfahren für eine elektrische Speichervorrichtung (1) mit einer Vielzahl von elektrischen Speicherelementen (10), die elektrisch durch einen Sammelleiter (40) in Reihe gekoppelt sind, wobei das Herstellungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: Anordnung einer Vielzahl von elektrischen Speicherelementen in einer vorgegebenen Richtung; und Kopplung einer Elektrodenklemme (11, 12) eines jeden Speicherelements mit einer Spannungsermittlungsleitung (LD) in einer Reihenfolge, die bei einem der Speicherelemente beginnt, das in der vorgegebenen Richtung an einem Ende der elektrischen Speichervorrichtung positioniert ist, wobei die Kopplung ausgeführt wird, während die Elektrodenklemmen eines jeden der elektrischen Speicherelemente veranlasst werden, das Substrat (30) zu durchdringen wo die Spannungsermittlungsleitung und eine Elektronikschaltung angebracht sind, wobei die Spannungsermittlungsleitung geeignet ist, eine Spannung eines jeden der elektrischen Speicherelemente festzustellen, die Elektronikschaltung mit der Spannungsermittlungsleitung gekoppelt ist.
DE102014106287.6A 2013-05-09 2014-05-06 Elektrische Speichervorrichtung, Substratanordnung und Montageverfahren einer elektrischen Speichervorrichtung Withdrawn DE102014106287A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013099613A JP5786891B2 (ja) 2013-05-09 2013-05-09 蓄電装置および基板
JP2013-099613 2013-05-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014106287A1 true DE102014106287A1 (de) 2014-11-13

Family

ID=51787690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014106287.6A Withdrawn DE102014106287A1 (de) 2013-05-09 2014-05-06 Elektrische Speichervorrichtung, Substratanordnung und Montageverfahren einer elektrischen Speichervorrichtung

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140335378A1 (de)
JP (1) JP5786891B2 (de)
CN (1) CN104143666A (de)
DE (1) DE102014106287A1 (de)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104538687A (zh) * 2014-12-31 2015-04-22 中国汽车技术研究中心 一种锂离子动力电池电压监测及均衡的安全保护装置
KR102344362B1 (ko) * 2015-03-11 2021-12-28 삼성에스디아이 주식회사 배터리 모듈
US10611264B2 (en) * 2015-03-23 2020-04-07 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle busbar assembly
US9692031B2 (en) 2015-04-09 2017-06-27 Ford Global Technologies, Llc Bus bar assembly for electrified vehicle batteries
US20170003349A1 (en) * 2015-07-02 2017-01-05 GM Global Technology Operations LLC Arc suppression and protection of integrated flex circuit fuses for high voltage applications under chemically harsh environments
JP6477403B2 (ja) * 2015-10-13 2019-03-06 株式会社デンソー 回路保護装置
JP6623833B2 (ja) * 2016-02-29 2019-12-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 配線モジュール
JP6745036B2 (ja) * 2016-07-26 2020-08-26 株式会社オートネットワーク技術研究所 電池用配線モジュール
JP2018026285A (ja) 2016-08-10 2018-02-15 矢崎総業株式会社 電池監視ユニット
KR102408400B1 (ko) * 2016-09-06 2022-06-13 엘에스머트리얼즈 주식회사 울트라 캐패시터 모듈 및 그에 사용되는 인쇄회로기판 모듈
JP6535309B2 (ja) * 2016-09-26 2019-06-26 矢崎総業株式会社 電池監視ユニット
EP3306705B1 (de) 2016-10-04 2021-05-19 Kabushiki Kaisha Toshiba Druckentlastungsmechanismus
CN112888159B (zh) * 2017-01-09 2022-10-25 莫仕连接器(成都)有限公司 电池连接模块
JP6859872B2 (ja) * 2017-06-29 2021-04-14 株式会社デンソー 監視装置
KR102294491B1 (ko) * 2017-07-05 2021-08-27 엘에스엠트론 주식회사 울트라 캐패시터 모듈 및 그에 사용되는 인쇄회로기판 모듈
JP6769406B2 (ja) * 2017-07-12 2020-10-14 トヨタ自動車株式会社 接続部材
JP6717788B2 (ja) 2017-08-04 2020-07-08 矢崎総業株式会社 導体モジュール
JP6772986B2 (ja) * 2017-08-08 2020-10-21 トヨタ自動車株式会社 電池パック
JP7006105B2 (ja) * 2017-10-03 2022-01-24 株式会社デンソー 監視装置
JP6974104B2 (ja) * 2017-10-11 2021-12-01 太陽誘電株式会社 蓄電モジュール
DE102018210151A1 (de) 2018-06-21 2019-12-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher
DE102018210152A1 (de) 2018-06-21 2019-12-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher
EP3817085B1 (de) * 2018-06-26 2023-11-15 SANYO Electric Co., Ltd. Stromversorgungsvorrichtung und damit ausgestattetes fahrzeug
JP6837033B2 (ja) * 2018-06-27 2021-03-03 矢崎総業株式会社 電池モジュール
JP7229681B2 (ja) * 2018-07-02 2023-02-28 本田技研工業株式会社 バッテリモジュール
DE102018125618A1 (de) * 2018-10-16 2020-04-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schutzeinheit für ein Batteriemodul einer Hochvoltbatterie, Batteriemodul sowie Hochvoltbatterie
WO2020255877A1 (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 株式会社オートネットワーク技術研究所 端子付きフレキシブルプリント基板、配線モジュール及び蓄電モジュール
KR20220049190A (ko) * 2020-10-14 2022-04-21 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 모듈 및 그 제조 방법
CN112652858B (zh) * 2021-01-18 2022-06-10 中国第一汽车股份有限公司 一种延缓热失控的电池模组、电池总成及电动车
WO2022254932A1 (ja) * 2021-06-04 2022-12-08 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010113455A1 (ja) 2009-03-31 2010-10-07 三洋電機株式会社 電池モジュール、バッテリシステムおよび電動車両
JP2012074338A (ja) 2010-09-30 2012-04-12 Hitachi Vehicle Energy Ltd 蓄電装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63102170U (de) * 1986-12-24 1988-07-02
EP1205985B1 (de) * 2000-02-09 2014-08-13 NGK Insulators, Ltd. Lithium-sekundär-zelle
JP2002134078A (ja) * 2000-10-26 2002-05-10 Toyota Motor Corp 集合電池パック
JP4001730B2 (ja) * 2001-07-31 2007-10-31 矢崎総業株式会社 電源装置
JP5340676B2 (ja) * 2008-08-29 2013-11-13 三洋電機株式会社 バッテリシステム
CN102197509B (zh) * 2008-09-09 2014-11-26 江森自控帅福得先进能源动力系统有限责任公司 用于电池组件的互连垫圈组件
JP5496522B2 (ja) * 2009-03-02 2014-05-21 三洋電機株式会社 バッテリシステム
JP5537086B2 (ja) * 2009-08-04 2014-07-02 株式会社東芝 二次電池パック
KR101108180B1 (ko) * 2009-11-24 2012-02-06 삼성에스디아이 주식회사 대용량 배터리 팩과 대용량 배터리 팩의 조립체
JP2012059663A (ja) * 2010-09-13 2012-03-22 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 組電池配線モジュール
CN202839793U (zh) * 2012-09-25 2013-03-27 三洋电机株式会社 电源装置以及具备电源装置的车辆

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010113455A1 (ja) 2009-03-31 2010-10-07 三洋電機株式会社 電池モジュール、バッテリシステムおよび電動車両
JP2012074338A (ja) 2010-09-30 2012-04-12 Hitachi Vehicle Energy Ltd 蓄電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5786891B2 (ja) 2015-09-30
CN104143666A (zh) 2014-11-12
JP2014220157A (ja) 2014-11-20
US20140335378A1 (en) 2014-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014106287A1 (de) Elektrische Speichervorrichtung, Substratanordnung und Montageverfahren einer elektrischen Speichervorrichtung
DE112015000462B4 (de) Verbindungseinheit
DE102008059966B4 (de) Batterie mit mehreren in einem Zellenverbund angeordneten Batteriezellen und Verwendung einer Batterie
DE102012111119A1 (de) Batteriepaket
DE69836140T2 (de) Festkörper-Energiespeichermodul mit integrierter Leiterplatte
EP2243178B1 (de) Batterie mit mehreren einzelzellen
DE102017212941A1 (de) Batteriepack
WO2019161876A1 (de) Mechanisches und thermisches system für eine modulare batterie mit leistungselektronikkomponenten
DE112011105564T5 (de) Sammelschienenmodul, Fahrzeugantriebskraftquellen-Vorrichtung und Fahrzeug
DE102012111099A1 (de) Batterieeinheit
DE102014207403A1 (de) Batterieeinheit mit einer Aufnahmeeinrichtung und einer Mehrzahl von elektrochemischen Zellen sowie Batteriemodul mit einer Mehrzahl von solchen Batterieeinheiten
DE102012209615A1 (de) Batteriezustand-Meldeeinheit, Busschienenmodul, Batteriepack und Batteriezustand-Überwachungssystem
DE102008053311A1 (de) Vorrichtung zur Spannungsversorgung eines Kraftfahrzeugs
WO2014187680A1 (de) Batteriezellenverbund
WO2009149690A1 (de) Batterie mit batteriezellen und ladungsausgleichsvorrichtung und miteinander verschweissten polanschlüssen
DE102007063269A1 (de) Batteriemodul mit mehreren Einzelzellen
WO2015003789A2 (de) Energiespeichervorrichtung mit einer temperiervorrichtung, verfahren zum herstellen der energiespeichervorrichtung
DE102017200720A1 (de) Energiespeichergerät und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102013015749A1 (de) Zellblock für eine Batterie
DE102014201484A1 (de) Batteriesystem mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und einem Batteriemanagementsystem
DE102017213906A1 (de) Batterieüberwachungsvorrichtung
DE102016213142A1 (de) Batteriezelle, Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung
DE112013005053T5 (de) Energiespeicherungsmodul und Energiespeicherungsvorrichtung
DE112011105637T5 (de) Sekundärbatterie
DE60027980T2 (de) Struktur zum Verbinden einer Vielzahl von Batteriemodulen zu einem Batteriesatz

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee