DE102015225309A1

DE102015225309A1 - Batterieverdrahtungsmodul

Info

Publication number: DE102015225309A1
Application number: DE102015225309.0A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ichikawa; Hirotaka Mukasa
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2016-06-16
Also published as: JP6085589B2; US9997759B2; US20160172652A1; JP2016115545A

Abstract

Ein Batterieverdrahtungsmodul, das mit einem Batteriemodul mit einer Vielzahl von abwechselnd umgekehrt gestapelten Batteriezellen verbindbar ist, so dass ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss zwischen den benachbarten Batteriezellen aneinander grenzen. Das Batterieverdrahtungsmodul umfasst eine Vielzahl von linearen Leitern, die in einem Abstand angeordnet sind, eine Vielzahl von Stromschienen, die in einem Abstand entlang wenigstens einer Seite der Vielzahl von linearen Leitern angeordnet ist, so dass jede der Vielzahl von Stromschienen den positiven Elektrodenanschluss und den benachbart dazu angeordneten, negativen Elektrode elektrisch miteinander verbindet, und einen Isolierharzabschnitt, der sowohl einen Abdeckabschnitt zur Abdeckung eines Außenumfangs der Vielzahl von linearen Leitern als auch einen Stromschienenverbindungsabschnitt umfasst.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Batterieverdrahtungsmodul.
Stand der Technik
In einem Fahrzeugbatteriesatz, der mit einem Leistungswandler zum Antreiben eines Motors in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Hybridfahrzeug oder einem Elektrofahrzeug verbindbar ist, ist ein Batteriemodul derart ausgebildet, dass viele Batteriezellen abwechselnd umgekehrt laminiert sind, so dass ein positiver Elektroderanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss zwischen den benachbarten Batteriezellen aneinandergrenzen. Dabei werden die Elektrodenanschlüsse der benachbarten Batteriezellen mit Hilfe eines Verbindungselements, wie beispielsweise einer Stromschiene oder dergleichen, verbunden, um eine Vielzahl von Batteriezellen in Reihe oder parallel zu schalten.
Wird das Batteriemodul mit dem zuvor beschriebenen Aufbau zusammengebaut, ist es notwendig, die Elektrodenanschlüsse über die entsprechenden Verbindungselemente an mehreren Abschnitten zu verbinden. Dafür wird ein Stromschienenmodul verwendet. Das Stromschienenmodul ist derart ausgebildet, dass eine Vielzahl von Verbindungselementen, die innerhalb einer Pressform entsprechend der Anzahl von Zwischenräumen zwischen den zu verbindenden Elektrodenanschlüssen angeordnet wird, mit einem Isolierharz mittels Umspritzen oder dergleichen umgossen werden.
Durch eine Vielzahl von in Reihe oder parallel miteinander verbundenen Batteriezellen kann es zu einer Verschlechterung oder einem Versagen der Batterie kommen, wenn eine Batterieeigenschaft, wie beispielsweise eine Batteriespannung, in den Batteriezellen nicht gleichmäßig ist. Um somit ein Laden oder Entladen vor dem Auftreten einer Unregelmäßigkeit in einer Spannung zwischen den entsprechenden Batteriezellen zu verhindern, wird in dem Fahrzeugbatteriesatz jede der Stromschienen mit einem Spannungserfassungsdraht zur Erfassung einer Spannung der entsprechenden Batteriezelle versehen.
In einem herkömmlichen Stromschienenmodul weist der Spannungserfassungsdraht einen solchen Aufbau auf, dass eine Spitze einer ummantelten Leitung zur Freilegung eines Kerndrahts abgezogen wird, anschließend ein runder Anschluss mit dem Kerndraht gecrimpt wird, der runde Anschluss in einem Elektrodenanschluss der Batteriezelle eingesetzt und der runde Anschluss zusammen mit dem Verbindungselement durch eine Mutter fest mit dem Elektrodenanschluss verbunden wird.
Bei einem derartigen Stromschienenmodul tritt jedoch das Problem auf, dass im Falle einer großen Anzahl von Spannungserfassungsdrähten die Gesamtdicke dieser Drähte zunimmt und somit diese Drähte nicht besonders biegsam sind. Da zudem diese Drähte insgesamt sehr schwer sind, wird die Verdrahtungsarbeit dieser Drähte schwierig. Zudem wird die Stromschiene, die als Verbindungselement dient, an dem positiver und dem negativen Elektrodenanschluss, die aus der Batteriezelle vorstehen, befestigt. Auch der mit dem Spannungserfassungsdraht gecrimpte runde Anschluss wird mit dem Elektrodenanschluss verbunden und zusammen mit dem Verbindungselement durch eine Mutter fest an dem Elektrodenanschluss befestigt. Dadurch tritt das Problem auf, dass ein Widerstandswert einer Kontaktfläche zwischen der Stromschiene und dem runden Anschluss zunimmt, wodurch es zu einem Spannungsabfall dazwischen kommt.
In Anbetracht dessen wurde eine Hochspannungserfassungsmodulvorrichtung (Stromschienenmodul) für einen Batteriesatz vorgeschlagen, die mit Hilfe eines einfachen Aufbaus auf einfache Weise mit den entsprechenden Batteriezellen verdrahtet werden kann und keinen Spannungsabfall verursacht (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
In dieser Hochspannungserfassungsmodulvorrichtung des Batteriesatzes wird eine Vielzahl von Stromschienen an einem Isolationsrahmenkörper angeordnet, der mit einem Batteriesatzkörper beim Verbinden der vorgeschriebenen positiven und negativen Elektrodenanschlüsse der Batteriezelle verbunden wird, ein Flachkabel in einem Bereich des Isolationsrahmenkörpers mit Ausnahme des obigen Anordnungsbereichs angeordnet, und Leiterdrähte, die durch Vorsehen von Kerben mit einer bestimmten Form zwischen den entsprechenden Leiterdrähten und diesem Flachkabel getrennt sind. Während Verbindungen zu den Stromschienen vorgesehen sind, mit den jeweiligen vorbestimmten Stromschienen verschweißt.
Da die Hochspannungserfassungsmodulvorrichtung des Batteriesatzes mit dem obigen Aufbau aus dem Isolationsrahmenkörper, der Vielzahl von Stromschienen und dem Flachkabel gebildet ist, kann diese Vorrichtung eine einfache Struktur aufweisen. Ferner kann die Hochspannungserfassungsmodulvorrichtung durch die einfachen Schritte des Anordnens der Stromschiene am Isolationsrahmenkörper, Trennen der entsprechenden Leiterdrähte von dem Flachkabel und Verschweißen der Leiterdrähte mit den entsprechenden Stromschienen gebildet werden.
Stand der Technik Dokumente
[Patentliteratur]

[Patentliteratur 1] JP-A-2010-114025

Der Isolationsrahmenkörper der Hochspannungserfassungsmodulvorrichtung der Patentliteratur 1 weist jedoch in einer Draufsicht eine rechteckige Plattenform auf und ist mit einer Vielzahl von Vorsprüngen an dessen unteren Fläche in einem vorbestimmten Abstand und einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen, die in einem vorbestimmten Abstand in dem plattenförmigen Abschnitt offen ausgebildet sind, ausgebildet. Das heißt, jeder der vorbestimmten Abstände und die Anzahl der Vielzahl von Vorsprüngen, die in den Zwischenräumen zwischen den jeweiligen Batteriezellen montiert werden, müssen in Abhängigkeit von der Größe der Batteriezelle geändert werden. Ferner müssen jeder der vorbestimmten Abstände und die Anzahl der Vielzahl von Durchgangslöchern, die mit demselben Abstand als jene zwischen den positiven und negativen Elektrodenanschlüssen der Batteriezelle offen ausgebildet sind, in Abhängigkeit von der Größe der Batteriezelle geändert werden. Somit bildet der Isolationsrahmenkörper für jede Batteriesatzart eine fest zugeordnete Komponente. Folglich weist diese Hochspannungserfassungsmodulvorrichtung eine geringe Einsatzflexibilität auf, wodurch es schwierig ist, die Herstellungskosten derselben zu verringern.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Herstellungsverfahren für ein Batterieverdrahtungsmodul bereit, das durch einen einfachen Aufbau eine einfache Verdrahtung der entsprechenden Batteriezellen durchführen und zudem die Einsatzflexibilität verbessern sowie die Herstellungskosten verringern kann.
Gemäß einem Aspekt (1) können eine oder mehrere Ausführungsformen ein Batterieverdrahtungsmodul bereitstellen, das mit einem Batteriemodul mit einer Vielzahl von abwechselnd umgekehrt gestapelten Batteriezellen verbindbar ist, so dass ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss zwischen den benachbarten Batteriezellen aneinander grenzen. Das Batterieverdrahtungsmodul umfasst:
eine Vielzahl von linearen Leitern, die in einem Abstand angeordnet sind;
eine Vielzahl von Stromschienen, die in einem Abstand entlang wenigstens einer Seite der Vielzahl von linearen Leitern parallel angeordnet ist, so dass jede der Vielzahl von Stromschienen den positiven Elektrodenanschluss und den benachbart dazu angeordneten negativen Elektrodenanschluss elektrisch miteinander verbindet; und
einen Isolierharzabschnitt, der sowohl einen Abdeckabschnitt zur Abdeckung eines Außenumfangs der Vielzahl von linearen Leitern als auch einen Stromschienenverbindungsabschnitt umfasst,
wobei der Stromschieneriverbindungsabschnitt warmgepresst ist, um wenigstens einen Abschnitt eines jeden der Durchgangslöcher, die in Seitenkanten der Vielzahl von Stromschienen vorgesehen sind, zu bedecken,
wobei die Seitenkanten an die Vielzahl von linearen Leitern angrenzen, und wobei jeder der Vielzahl von linearen Leitern mit einer vorbestimmten der Vielzahl von Stromschienen elektrisch verbunden ist.
Gemäß dem Aspekt (1) weist jede der Vielzahl von Stromschienen das Durchgangsloch zum Einfüllen von Harz darin auf, das in jeder der Seitenkanten der Stromschiene benachbart zu den linearen Leitern ausgebildet ist. Der Abdeckabschnitt des Isolierharzabschnitts bedeckt den Außenumfang der linearen Leiter. Der Stromschienenverbindungsabschnitt des Isolierharzabschnitts ist warmgepresst, um wenigstens einen Teil eines jeden Durchgangslochs, die in den entsprechenden Seitenkanten benachbart zu den linearen Leitern in den Stromschienen ausgebildet sind, zu bedecken. Der Stromschienenverbindungsabschnitt wird durch den Warmpressvorgang mit der Seitenkante der Stromschiene verschweißt und gleichzeitig durchdringt ein weicher Abschnitt des Stromschienenverbindungsabschnitts das Durchgangsloch und verfestigt sich. Das so verfestigte erweichte Harz wirkt als Säulenkörper, um den Stromschienenverbindungsabschnitt an den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene zu verbinden. Somit ist die Vielzahl der über den Isolierharzabschnitt verbundenen Stromschienen in einem vorbestimmten Abstand entlang der Vielzahl von linearen Leitern fest verbunden angeordnet.
Somit kann auf ein Isolierelement, wie beispielsweise einen Isolationsrahmenkörper, zur Anordnung der Vielzahl von Stromschienen in dem Batteriemodul verzichtet werden, ohne zum Zeitpunkt des Zusammenbaus des Batterieverdrahtungsmoduls mit dem Batteriemodul die Montagefähigkeit zu verschlechtern. Ferner kann ein Einsatzbereich des Batterieverdrahtungsmoduls verbessert und die Herstellungskosten desselben verringert werden, da es nicht notwendig ist, für jede Batteriesatzart die Isolierelemente als fest zugeordneten Komponente auszubilden.
Gemäß einem Aspekt (2) stellen eine oder mehrere Ausführungsform/en das Batterieverdrahtungsmodul bereit, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt von beiden flachen Oberflächenseiten gegen die Seitenkanten der Stromschienen warmgepresst ist.
Gemäß dem Aspekt (2) wird der Stromschienenverbindungsabschnitt vor dem Warmpressvorgang derart ausgebildet, dass dieser im Querschnitt entlang einer Dickenrichtung eine U-Form aufweist. Die Seitenkante der Stromschiene ist in einer solchen Weise angeordnet, dass wenigstens ein Abschnitt des Durchgangslochs durch den Stromschienenverbindungsabschnitt bedeckt wird, wenn die Seitenkante in eine Endflächenaussparung des Stromschienenverbindungsabschnitts eingesetzt wird. Somit kann eine vorläufige Montage einer jeden Stromschiene in Hinblick auf den Stromschienenverbindungsabschnitt vor dem Warmpressvorgang auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Ferner kann, beim Schweißen des erweichten Harzes an die Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene, ein Verbindungsbereich zwischen der Stromschiene und dem Stromschienenverbindungsabschnitt groß ausgebildet werden, wodurch die Stärke der Befestigung verbessert werden kann.
Gemäß einem Aspekt (3) stellen die eine oder mehreren Ausführungsform/en das Batterieverdrahtungsmodul bereit, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt warmgepresst ist, um einen Teil eines jeden der Durchgangslöcher zu bedecken.
Gemäß dem Aspekt (3) wird der Stromschienenverbindungsabschnitt warmgepresst, um einen Abschnitt des Durchgangslochs zu bedecken. Somit verschließt in dem Fall, in dem Stromschienenverbindungsabschnitt mit der Seitenkante der Stromschiene durch den Warmpressvorgang verschweißt wird, das erweichte Harz auf der Vorder- und Rückflächenseite der Stromschiene das Durchgangsloch nicht fest. Folglich tritt das Problem, dass Luft in Form eines eingeschlossenen Raums in das Durchgangsloch eindringt, um dadurch das Einfließen von erweichtem Harz in das Durchgangsloch zu verhindern, nicht auf.
Gemäß einem Aspekt (4) stellen die eine oder mehreren Ausführungsform/en das Batterieverdrahtungsmodul bereit, wobei jedes der Durchgangslöcher ein Verbindungsteil umfasst, das mit der Kante der Stromschiene kommuniziert.
Gemäß dem Aspekt (4) ist das Durchgangsloch an der Kante der Stromschiene über das Verbindungsteil offen ausgebildet. Somit tritt selbst dann, wenn jede der Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene mit dem erweichten Harz bedeckt ist, nicht das Problem auf, dass Luft in das Durchgangsloch eindringen kann, um dadurch das Einfließen des erweichten Harzes in das Durchgangsloch zu verhindern. Folglich kann ein Säulenkörper (bzw. Stützkörper; engl. pillar body) zur Verbindung des Stromschienenverbindungsabschnitts auf der Vorder- und Rückflächenseite der Stromschiene auf sichere Weise in dem Durchgangsloch ausgebildet werden.
Gemäß einem Aspekt (5) stellen die eine oder mehreren Ausführungsform/en das Batterieverdrahtungsmodul bereit, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt von einer flachen Oberflächenseite zu den Seitenkanten der Stromschienen warmgepresst ist.
Gemäß dem Aspekt (5) kann der Stromschienenverbindungsabschnitt, der von einer flachen Oberflächenseite davon an die Seitenkante der Stromschiene warmgepresst wird, als eine Einschichtstruktur mit einer im Querschnitt rechteckigen Form in einer Dickenrichtung ausgebildet werden. Das heißt, der Stromschienenverbindungsabschnitt muss vor dem Warmpressvorgang mit keiner Endflächenaussparung zur Aufnahme der Seitenkante der Stromschiene ausgebildet werden. Somit kann der Stromschienenverbindungsabschnitt mit einer einfachen Struktur ausgebildet werden.
Ferner wird der Stromschienenverbindungsabschnitt von einer Oberflächenseite davon gegen die Seitenkante der Stromschiene warmgepresst. Wenn somit der Stromschienenverbindungsabschnitt mit der Seitenkante der Stromschiene durch das Warmpressen verschweißt wird, wird verhindert, dass durch das erweichte Harz Luft in dem Durchgangsloch eingeschlossen wird. Folglich tritt das Problem, dass Luft in das Durchgangsloch eindringt, um das Einfließen von aufgeweichtem Harz in das Durchgangsloch zu verhindern, nicht auf.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß dem Batterieverdrahtungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Verdrahtung der entsprechenden Batteriezellen anhand eines einfachen Aufbaus leicht durchgeführt werden, und zudem können die Einsatzflexibilität verbessert sowie die Herstellungskosten reduziert werden.
Vorstehend wurde die Erfindung kurz erläutert. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden durch sorgfältiges Lesen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung (im Nachfolgenden als ”Ausführungsformen” bezeichnet) unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, wie im Nachfolgenden beschrieben, deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eines Batteriesatzes, der mit Batterieverdrahtungsmodulen gemäß einer ersten Ausführungsform verbunden ist.
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Hauptteils des in 1 gezeigten Batteriesatzes.
3 zeigt eine teilweise Draufsicht des in 1 gezeigten Batterieverdrahtungsmoduls.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Explosionsansicht eines Hauptteils des Batterieverdrahtungsmoduls, das die Verbindungsstruktur zwischen einem linearen Leiter und einer Stromschiene darstellt.
5A und 5B zeigen Draufsichten der Leiterverbindungsstruktur gemäß einem Modifikationsbeispiel des Batterieverdrahtungsmoduls, das in 1 dargestellt ist.
6A zeigt eine Draufsicht des Hauptteils des Batterieverdrahtungsmoduls, 6B zeigt ein vergrößerte Ansicht des in 6A gezeigten Hauptteils, und 6C zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptteils entlang einer Linie A-A in 6B.
7A bis 7D zeigen Querschnittsansichten des Hauptteils zur Erläuterung eines Warmpressverfahrens des in 1 gezeigten Batterieverdrahtungsmoduls.
8A zeigt eine Draufsicht eines Hauptteils eines Batterieverdrahtungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform, 8B zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 8A gezeigten Hauptteils, und 8C zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptteils entlang der Linie B-B in 8B.
9A bis 9D zeigen Querschnittsansichten des Hauptteils zur Erläuterung eines Warmpressverfahrens des in 8 gezeigten Batterieverdrahtungsmoduls.
10A zeigt eine Draufsicht eines Hauptteils eines Batterieverdrahtungsmoduls gemäß einer dritten Ausführungsform, 10B zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 10A gezeigten Hauptteils und 10C zeigt eine Querschnittsansicht des Hauptteils entlang der Linie C-C in 10B.
11A bis 11D zeigen Querschnittsansichten des Hauptteils zur Erläuterung eines Warmpressverfahrens des in 10 gezeigten Batterieverdrahtungsmoduls.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Im Nachfolgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, wird ein Batteriesatz 15, der durch Verbinden der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 gebildet wird, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Antriebsquelle für beispielsweise ein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug oder dergleichen verwendet. Der Batteriesatz umfasst ein Batteriemodul 19 mit einer Vielzahl von Batteriezellen 17, die Seite an Seite angeordnet sind. Das Batteriemodul 19 ist derart ausgebildet, dass die Vielzahl von Batteriezellen 17 über dazwischen angeordneten Trennstücken 21 innerhalb eines nicht gezeigten kastenähnlichen Gehäuses angeordnet und befestigt ist.
Die Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 gemäß der ersten Ausführungsform sind aus einer Vielzahl von Stromschienen 23, 25, die die Vielzahl von Batteriezellen 17 in Reihe verbinden, aus Spannungserfassungsdrähten 27 zur Messung von Spannungen der entsprechenden Batteriezellen 17 und Verbindungselementen 29, die an einem Ende der entsprechenden Spannungserfassungsdrähte 27 befestigt sind, gebildet.
Jede der Batteriezellen 17 ist eine Sekundärbatterie und weist, wie in 2 gezeigt, einen positiven Elektrodenanschluss 31 und einen negativen Elektrodenanschluss 33 auf, die jeweils aus deren oberen Fläche vorstehen. Werden die Batteriezellen innerhalb des Gehäuses angeordnet, wie in 1 gezeigt, werden die Batteriezellen 17 in abwechselnd umgekehrter Weise laminiert, so dass der positive Elektrodenanschluss 31 und der negative Elektrodenanschluss 33 zwischen den benachbarten Batteriezellen 17 aneinandergrenzen. Der positive Elektrodenanschluss 31 und der negative Elektrodenanschluss 33 der Batteriezellen werden jeweils durch Muttern 35 mithilfe der Stromschienen 23, 25 befestigt.
Die Trennstücke 21 aus Isolierharz, wie in 2 gezeigt, werden an beiden Seiten eines benachbarten Paares von Batteriezellen 17 oder an jeder der Batteriezellen angeordnet. Ein Trennabschnitt 37, der nach oben weiter vorsteht als eine obere Fläche der Batteriezelle 17, ist an einem oberen Ende des Trennstücks 21 ausgebildet. Der Trennabschnitt 37 wird in einem Schlitz (Zwischenraum) 30 angeordnet, der zwischen den benachbarten Stromschienen 23, 25 ausgebildet ist, wodurch ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenanschlüssen verhindert wird.
Wie in 1 gezeigt, werden die Batterieverdrahtungsmodule 11, 13, die jeweils eine Bandform aufweisen, an der Vielzahl von Batteriezellen 17 entlang einer Anordnungsrichtung der Batteriezellen 17 angeordnet.
Die Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 werden in zwei Reihen entlang der Anordnungsrichtung der Batteriezellen 17 angeordnet. In dem Batterieverdrahtungsmodulen 11 und 13 wird eine Vielzahl von Stromschienen 23, 25 in zwei Reihen auf den positiven Elektrodenanschlüssen 31 und den negativen Elektrodenanschlüssen 33 angeordnet, die abwechselnd entlang der Anordnungsrichtung der Batteriezellen 17 angeordnet sind. Ferner sind Spannungserfassungsdrähte 27 an den Innenseiten der entsprechenden Stromschienenreihe, die durch die Stromschienen 23, 25 gebildet wird, parallel angeordnet.
Die Stromschienen 23, 25, die jedes der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 bilden, sind derart ausgebildet, dass Anschlussdurchgangslöcher 41 zur Durchführung und Verbindung der positiven Elektrodenanschlüsse 31 und der negativen Elektrodenanschlüsse 33 in einer Reihe angeordnet sind. In der linken oberen Stromschienenreihe von den in 1 gezeigten zwei Stromschienenreihen, ist die Stromschiene 25 mit einer einzelnen Öffnung, die das Anschlussdurchgangsloch 41 bildet, an jeder der beiden Enden dieser Stromschienenreihe angeordnet, und die Stromschiene 23 mit zwei Öffnungen, die die zwei Anschlussdurchgangslöcher 41 bilden, ist fünf Mal zwischen den zwei Stromschienen 25 mit der jeweils einen einzelnen Öffnung, die an den beiden Enden angeordnet sind, vorgesehen. Im Gegensatz dazu, ist in der rechten unteren Stromschienenreihe von den in 1 gezeigten zwei Stromschienenreihen, die Stromschiene 23 mit zwei Löchern sechs Mal vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt, weist jede der Stromschienen 23, 25 eine annähernd rechteckige Form auf, In jeder der Stromschienen 23 werden die Anschlussdurchgangslöcher 41 zur Durchführung und Verbindung der positiven Elektrodenanschlüsse 31 und der negativen Elektrodenanschlüsse 33 ausgebildet. Ferner sind in dem Paar der Stromschienen 25 jeweils die Anschlussdurchgangslöcher 41 zum Hindurchführen der positiven und negativen Elektrodenanschlüsse 31, 33 gebildet. Die Stromschienen 23, 25 werden im Voraus in einem Pressvorgang gebildet, indem eine Metallplatte aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Gold, rostfreiem Stahl (SUS) oder dergleichen ausgestanzt wird. Jede der Stromschienen 23, 25 kann einer Plattierungsbehandlung unter Verwendung von Sn, Ni, Ag, Au oder dergleichen unterzogen werden, um die Schweißeigenschaften zu verbessern.
Zudem ist jede der Stromschienen 23, 25 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit den entsprechenden Elektrodenanschlüssen elektrisch verbunden, indem die Muttern 35 auf dem positiven Elektrodenanschluss 31 und dem negativen Elektrodenanschluss 33, die durch die entsprechenden Anschlussdurchgangslöcher 41 hindurchgeführt werden, verschraubt und befestigt werden. Selbstverständlich kann jede der Stromschienen 23 gemäß der vorliegenden Erfindung durch Verschweißen mit den entsprechenden Elektrodenanschlüssen, ohne das Ausbilden der Anschlussdurchgangslöcher 41, mit den positiven und negativen Elektrodenanschlüssen 31, 33 elektrisch verbunden werden.
Der Spannungserfassungsdraht 27, der jedes der Batterieverdrahtungsmodule 11 und 13 bildet, ist in einer solchen Weise gebildet, dass ein Außenumfang einer Vielzahl von linearen Leitern 43 (siehe 4), die in einem vorbestimmten Abstand parallel angeordnet sind, durch einen Isolierharzabschnitt (Isolierharz, wie beispielsweise Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET)) bedeckt und somit zu einer Flachkabelform ausgebildet wird. Als linearer Leiter 43 gemäß der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Arten von Leitern, wie beispielsweise ein einzelner Draht eines Flachleiters oder eines Rundleiters oder ein verdrillter Draht verwendet werden.
Jede der Stromschienen 23 der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 31 und dem negativen Elektrodenanschluss 33 her, die nebeneinander angeordnet sind, und wird mit dem entsprechenden der linearen Leiter 43 des Spannungserfassungsdrahtes 27 zur Messung einer Spannung der entsprechenden Batteriezelle elektrisch verbunden.
In dieser in 4 gezeigten Ausführungsform wird jede der Stromschienen 23 mit dem entsprechenden der linearen Leiter 43 des Spannungserfassungsdrahtes 27 über ein Verbindungselement 47 verbunden. Das Verbindungselement 47 wird durch Ausstanzen aus einer Metallplatte gebildet, so dass es eine Druckschweißleiste 49 an einem Ende eines Körpers davon und einen Schweißabschnitt 51 am anderen Ende des Körpers aufweist. Anschließend wird die Druckschweißleiste 49 des Verbindungselements 47 durch Druckschweißen mit dem vorbestimmten linearen Leiter 43 verbunden, während der Schweißabschnitt 51 durch Schweißen mit der vorbestimmten Stromschiene 23 verbunden wird. Zudem umfasst die Bezeichnung ”Verbindung durch Schweißen” in dieser Ausführungsform unterschiedliche Arten bekannter Schweißverbindungen, wie beispielsweise Punktschweißen, Ultraschallschweißen und Laserschweißen. Ferner ist das Verbindungselement 47 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf das Verbindungselement 47 dieser Ausführungsform mit der Druckschweißleiste 49 an dem einen Ende beschränkt, sondern es können verschiedene Arten von Verbindungselementen, wie beispielsweise ein Draht oder eine Stromschiene, gemäß dem Kern der Erfindung verwendet werden.
Ferner kann die Stromschiene 23 ohne die Verwendung des Verbindungselements 47 mit dem linearen Leiter 43 verbunden werden. Das heißt, wie in 5A gezeigt, werden die entsprechenden Endabschnitte 53, 55, 57 und 59, die das eine Ende der Vielzahl von linearen Leitern 43 des Spannungserfassungsdrahts 47, die parallel zu den vier Stromschienen 23 angeordnet sind, bilden, in Form eines Treppenmusters, das von der linken Seite zur rechten Seite ansteigt, gebildet. Insbesondere weist der Endabschnitt des linearen Leiters 43 an der am nächsten gelegenen Seite die längste Länge auf, während der Endabschnitt des linearen Leiters 43 auf der am weitesten entfernten Seite die kürzeste Länge aufweist.
Als Nächstes werden in einem Verbindungsprozess, wie in 5B gezeigt, die Endabschnitte 53, 55, 57 und 59 der Vielzahl von linearen Leitern 43, die mit dem Isolierharzabschnitt 45 bedeckt sind, voneinander getrennt, während deren andere Enden bestehen bzw. verbunden bleiben. Anschließend wird jeder der Endabschnitte 53, 55, 57 und 59 im Wesentlichen senkrecht in Richtung der entsprechenden Stromschiene 23 gebogen und mit der entsprechenden Stromschiene 23 durch Schweißen verbunden.
Durch Verbinden des Verbindungselements 29 an ein Ende des Spannungserfassungsdrahtes 27 ist der Zusammenbau eines Batterieverdrahtungsmoduls 61 abgeschlossen.
Auf diese Weise kann gemäß dem Batterieverdrahtungsmodul 61 gemäß einem Modifikationsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform die Stromschiene 23 mit dem vorbestimmten linearen Leiter 43 elektrisch verbunden werden, indem einfach ein Trennen des Isolierharzabschnitts 45 von den entsprechenden linearen Leitern 43 und anschließend ein Schweißen der Endabschnitte 53, 55, 57 und 59 der linearen Leiter 43 an die entsprechenden Stromschienen 23 durchgeführt wird.
In dem in 1 gezeigten Batterieverdrahtungsmodul 11 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Stromschienen 23, 25 parallel entlang wenigstens einer Seite der linearen Leiter 43 angeordnet. Ferner ist in dem Batterieverdrahtungsmodul 13 die Vielzahl von Stromschienen 23 parallel entlang wenigstens einer Seite der linearen Leiter 43 angeordnet.
Wie in 6 und 7 gezeigt, umfasst der Isolierharzabschnitt 45 des Spannungserfassungsdrahtes 27 einen Stromschienenverbindungsabschnitt 63 zur Verbindung der Stromschienen 23, 25 durch Wärmepressen und einen Abdeckabschnitt 62 zur Abdeckung des Außenumfangs der Vielzahl von linearen Leitern 43. In der ersten Ausführungsform wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 vor dem Wärmepressen mit einer U-Form im Querschnitt entlang einer Dickenrichtung ausgebildet. Eine Seitenkante 67 der Stromschiene 23 wird in eine U-förmige Endflächenaussparung 65 (siehe 7A und 7B) des Stromschienenverbindungsabschnitts 63 eingesetzt, und anschließend der Stromschienenverbindungsabschnitt warmgepresst. Mit anderen Worten wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 gegen beide flachen Oberflächenseiten in Richtung der Seitenkanten 67 der Stromschienen 23 warmgepresst (siehe 7C).
Es werden Durchgangslöcher 69, die jeweils eine elliptische Form aufweisen, gemäß der ersten Ausführungsform in die Stromschienen 23, 25 perforiert. Jede der Stromschienen 23 ist mit zwei Durchgangslöchern 69 in Übereinstimmung mit den zwei Anschlussdurchgangslöchern 41 ausgebildet. Die Anzahl der Durchgangslöcher 69 kann jedoch auch eines oder drei oder mehr umfassen. Ferner ist die Öffnungsform des Durchgangslochs 69 nicht auf eine Ellipse beschränkt, sondern kann unterschiedliche Formen, wie beispielsweise einen Kreis oder ein Polygon, aufweisen. Das Durchgangsloch 69 wird wie das Anschlussdurchgangsloch 41 auf der Seite des linearen Leiters 43 angeordnet. Das heißt, das Durchgangsloch 69 ist in der Seitenkante 67 der Stromschiene 23 neben dem linearen Leiter 43 ausgebildet. Anschließend wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 einem Wärmepressvorgang unterworfen, um einen Teil des Durchgangslochs 69 zu bedecken. Der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 wird mit der Seitenkante 67 der Stromschiene 23 mittels Wärmepressen verschweißt und gleichzeitig dringt ein erweichter Abschnitt des Stromschienenverbindungsabschnitts in das Durchgangsloch 69 ein und verfestigt sich. Das so ausgehärtete erweichte Harz dient als ein Säulenkörper 71, um eine Verbindung zwischen dem Stromschienenverbindungsabschnitt 63 auf den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene herzustellen.
Die Stromschiene 25 mit einer einzelnen Öffnung wird mit dem positiven Elektrodenanschluss 31 oder dem negativen Elektrodenanschluss 33 elektrisch verbunden und auch mit dem entsprechenden der linearen Leiter 43 des Spannungserfassungsdrahtes 27 zur Messung einer Spannung der entsprechenden Batteriezelle 17 elektrisch verbunden.
Die Stromschiene 25 gemäß der ersten Ausführungsform wird über ein ausgeschnittenes und erhöhtes Stück 73, das an einer Seitenkante der Stromschienen 25 ausgebildet ist, mit dem entsprechenden der linearen Leiter 43 des Spannungserfassungsdrahtes 27 verbunden. Das ausgeschnittene und erhöhte Stück 73 wird durch Biegen entlang der Seitenkante der Stromschiene 25 gebildet, und eine Spitze dieses Stücks wird mit dem vorbestimmten linearen Leiter 43 durch Verschweißen verbunden (siehe 2). Der vorbestimmte lineare Leiter 43, an den die Spitze des ausgeschnittenen und erhöhten Stücks geschweißt ist, ist durch entsprechendes Verändern der Biegeposition des ausgeschnitten und erhöhten Stücks 73 einstellbar, um dadurch eine vorstehende Position der Spitze zu ändern. Wahlweise ist, beim Schweißen eines Mittelabschnitts des ausgeschnitten und erhöhten Stücks an den vorbestimmten linearen Leiter, der vorbestimmte lineare Leiter 43 durch entsprechendes Verändern der Schweißposition dieses Stücks ohne Veränderung der Biegeposition einstellbar.
Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau beschrieben. Im Übrigen wird, da jedes der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit im Wesentlichen denselben Herstellungsverfahren hergestellt wird, das Herstellungsverfahren anhand des Batterieverdrahtungsmoduls 13 als Beispiel beschrieben.
7A bis 7D zeigen Querschnittsansichten des in 1 gezeigten Batterieverdrahtungsmoduls 13 zur Erläuterung des Wärmepressvorgangs dieses Moduls.
Zur Herstellung des Batterieverdrahtungsmoduls 13 gemäß der ersten Ausführungsform wird zunächst, wie in 7A gezeigt, die Vielzahl von Stromschienen 23 parallel in einem vorbestimmen Abstand entlang einer Seite der Vielzahl von linearen Leitern 43, die parallel mit dem vorbestimmten Zwischenraum angeordnet sind, angeordnet.
Anschließend werden, wie in 7B gezeigt, die Seitenkanten 67 der Stromschiene 23 in die jeweiligen Endflächenaussparungen 65 des Stromschienenverbindungsabschnitts 63 eingesetzt. In der Stromschiene 23, die in die Endflächenaussparung 65 eingesetzt wird, ist ein Teil des Durchgangslochs 69 offen ausgebildet, ohne von dem Stromschienenverbindungsabschnitt 63 bedeckt zu sein.
Anschließend wird, wie in 7C gezeigt, der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 zwischen einem Paar Wärmepressplatten 75 derart sandwichartig angeordnet, dass dieser mit einem vorbestimmten Druck in einer Dickenrichtung davon gepresst wird. Der Stromschienenverbindungsabschnitt 63, der durch die Wärmepressplatten 75 erhitzt wird, wird teilweise erweicht und fließt durch die Druckkräfte von den entsprechenden Wärmepressplatten 75 in das Durchgangsloch 69. Das erweichte Harz, das in das Durchgangsloch 69 geflossen ist, verfestigt sich und bildet den Säulenkörper 71. In diesem Fall wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 warmgepresst, um teilweise das Durchgangsloch 69 zu bedecken. Da das Durchgangsloch 69 offenen ausgebildet ist, wird nicht verhindert, dass das erweichte Harz in das Durchgangsloch 69 fließt.
Wie in 7D gezeigt, wird nach dem Aushärten des Säulenkörpers 71 der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 auf den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene mit dem Säulenkörper 71 verbunden und greift in das Durchgangsloch 69 ein. Somit wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 sowohl durch die Haftkraft aufgrund des Verschweißens des erweichten Harzes mit den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene als auch durch die Eingriffsstruktur aufgrund des Eingreifens des Säulenkörpers 71 in das Durchgangsloch 69 mit einer hohen Befestigungsstärke an die Stromschiene 23 befestigt.
Dabei wird das lange Batterieverdrahtungsmodul 13, bei dem eine Vielzahl von linearen Leitern, die den Spannungserfassungsdraht 27 mit einer Flachkabelform bilden, und die Stromschienen 23 parallel fest miteinander angeordnet sind, gebildet.
Im Übrigen können in dem Batterieverdrahtungsmodul 13 der Abstand der Stromschienen 23, ein Zwischenraum zwischen einem Paar der Anschlussdurchgangslöcher 41 und ein Innendurchmesser dieses Durchgangslochs gemäß einer Größe oder dergleichen der Batteriezelle 17 entsprechend geändert werden. Dabei können unterschiedliche Arten von Batterieverdrahtungsmodulen 13 mit unterschiedlicher Spezifikation gebildet werden.
Anschließend wird die Vielzahl von linearen Leitern 43 über die Verbindungselemente 47 mit den entsprechenden vorbestimmten Stromschienen 23 elektrisch verbunden. In jedem Verbindungselement 47 wird die Druckschweißleiste 49 an dem einen Ende des Körpers mit dem vorbestimmten linearen Leiter 43 mittels Druckschweißen verbunden, und der Schweißabschnitt 51 an dem anderen Ende des Körpers wird durch Verschweißen mit der vorbestimmten Stromschiene 23 verbunden.
Durch Verbinden und Befestigen des Verbindungselementes 29 an das eine Ende des Spannungserfassungsdrahtes 27 ist der Zusammenbau des Batterieverdrahtungsmoduls 13 abgeschlossen.
Die Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit dem derartigen Aufbau werden an eine obere Fläche des Batteriemoduls 19 befestigt, indem die zwölf Batteriezellen 17 Seite an Seite angeordnet werden, so dass der positive Elektronenanschluss 31 und der negative Elektrodenanschluss 33, die eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, zwischen den benachbarten Batteriezellen aneinandergrenzen.
Anschließend werden die positiven Elektrodenanschlüsse 31 und die negativen Elektrodenanschlüsse 33 der Vielzahl von Batteriezellen 17, die Seite an Seite angeordnet sind, jeweils in allen Anschlussdurchgangslöcher 41 der Stromschiene 23, 25 eingesetzt. Zudem werden auch die Trennabschnitte 37 der Trennstücke 21, wie in 2 gezeigt, jeweils in die Schlitze 39 eingesetzt.
Anschließend werden die entsprechenden Muttern 35 mit den positiven Elektrodenanschlüssen 31 und den negativen Elektrodenanschlüssen 33, die aus den Anschlussdurchgangslöchern 41 vorstehen, verschraubt und mit diesen befestigt. Sind die gesamten positiven Elektrodenanschlüsse 31 und die negativen Elektrodenanschlüsse 33 durch die entsprechenden Muttern 35 befestigt, ist der Zusammenbau des Batteriesatzes 15 der 1, bei dem die Batterieverdrahtungsmodule 11 und 13 auf das Batteriemodul 19 befestigt sind, abgeschlossen.
Im Nachfolgenden werden die Effekte und Auswirkungen des zuvor beschriebenen Aufbaus erläutert.
In jedem der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 gemäß der ersten Ausführungsform sind sowohl der Außenumfang der Vielzahl von linearen Leitern 43 als auch die Seitenkanten 67 der Vielzahl von Stromschienen 23, 25 fest mit dem Isolierharzabschnitt 45 bedeckt. Somit ist die Vielzahl von Stromschienen 23, 25, die über den Isolierharzabschnitt 45 verbunden sind, fest in dem vorbestimmten Abstand entlang der Vielzahl von linearen Leitern 43 angeordnet. Dabei kann auf ein Isolierelement, wie beispielsweise ein Isolationsrahmenkörper zur Anordnung der Vielzahl von Stromschienen 23, 25 in dem Batteriemodul 19 verzichtet werden, ohne die Montagefähigkeit zum Zeitpunkt des Zusammenbaus der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit dem Batteriemodul 19 zu verschlechtern. Folglich ist es nicht notwendig, für jede Batteriesatzart 15 die Isolierelemente als zugehörige Bauteile herzustellen, und so können die Einsatzflexibilität der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 verbessert und die Herstellungskosten derselben verringert werden.
Ferner wird in dem Batterieverdrahtungsmodul 11 gemäß der ersten Ausführungsform die Spitze des ausgeschnittenen und erhöhten Stücks 73, das durch Biegen an der Seitenkante der Stromschiene 25 gebildet wird, mit dem vorbestimmten linearen Leiter 43 des Spannungserfassungsdrahtes 27 durch Verschweißen verbunden. Somit kann die Stromschiene 25 durch einfaches Schweißen der Spitze des ausgeschnittenen und erhöhten Stücks 73, das an der Stromschiene 25 ausgebildet ist, an den vorbestimmten linearen Leiter 43, mit dem vorbestimmten linearen Leiter 43 elektrisch verbunden werden.
Ferner wird in jedem der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 gemäß der ersten Ausführungsform die Druckschweißleiste 49, die an dem einen Ende des Verbindungselements 47 ausgebildet ist, durch Druckschweißen mit dem vorbestimmten der Vielzahl von linearen Leitern 43, die von dem Isolierharzabschnitt 45 bedeckt sind, verbunden. Ferner wird der Schweißabschnitt 51, der an dem anderen Ende des Verbindungselementes ausgebildet ist, durch Schweißen mit der vorbestimmten Stromschiene 23 verbunden.
Auf diese Weise können der vorbestimmte lineare Leiter 43 und die Stromschiene 23 durch einfaches Verbinden mittels Druckschweißen der Druckschweißleisten 49, die an dem einen Ende des Verbindungselementes 47 ausgebildet sind, an den vorbestimmten linearen Leiter 43 und auch durch Verbinden durch Schweißen des Schweißabschnitts 51, der an dem anderen Ende des Verbindungselementes 47 gebildet ist, an die Stromschiene 23, elektrisch verbunden werden.
Die Vielzahl von Stromschienen 23, 25, die über den Isolierharzabschnitt 45 verbunden ist, ist entlang der Vielzahl von linearen Leitern 43 fest angeordnet. In der Vielzahl der Stromschienen 23, 25 können ein Abstand der Schlitze, ein Zwischenraum zwischen dem Paar Anschlussdurchgangslöchern 41, zum Hindurchführen der positiven und negativen Elektrodenanschlüsse 31, 33 und der Innendurchmesser dieses Durchgangslochs entsprechend der Größe oder dergleichen der Batteriezelle 17 in geeigneter Weise verändert werden. Da somit die derart geänderte Vielzahl von Stromschienen 23, 25 auf einfache Weise in Abhängigkeit von der Größe oder dergleichen der Batteriezelle zusammengebaut werden kann, können die Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit einer relativ hohen Einsatzflexibilität erzielt werden.
In dem Batterieverdrahtungsmodul 11, 13 gemäß der ersten Ausführungsform weist jede der Stromschienen 23, 25 die Durchgangslöcher 69 an der Seitenkante 67 neben dem linearen Leiter 43 auf, in das das Harz eingebracht wird. Der Isolierharzabschnitt 45 weist den integral mit diesem ausgebildeten Abdeckabschnitt 62 und Stromschienenverbindungsabschnitt 63 auf. Der Abdeckabschnitt 62 des Isolierharzabschnitts 45 bedeckt den Außenumfang der linearen Leiter 43. Der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 des Isolierharzabschnitts 45 wird einem Wärmepressschritt unterworfen, um amen Teil eines jeden Durchgangslochs 69, die in den Seitenkanten 67 der Stromschienen 23, 25 neben den linearen Leitern 43 ausgebildet sind, zu bedecken.
Der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 wird mit den Seitenkanten 67 der Stromschienen 23 mittels Wärmepressen verschweißt und gleichzeitig durchdringt ein erweichter Abschnitt des Stromschienenverbindungsabschnitts die Durchgangslöcher 69 und verfestigt sich. Das derart ausgehärtete erweichte Harz dient als Säulenkörper 71, um eine Verbindung zwischen dem Stromschienenverbindungsabschnitt 63 auf den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschienen herzustellen. Somit wird die Vielzahl von Stromschienen 23, 25, die über den Isolierharzabschnitt 45 verbunden sind, in einem vorbestimmten Abstand entlang der Vielzahl von linearen Leitern 43 fest angeordnet. Dabei wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 mit den Seitenkanten 67 der Stromschienen 23, 25 verschweißt und gleichzeitig greifen die Säulenkörper 71 in die entsprechenden Durchgangslöcher 69 ein, wodurch der Stromschienenverbindungsabschnitt fest an die Stromschienen 23, 25 befestigt wird.
Somit kann auf das Isolierelement, wie beispielsweise der Isolationsrahmenkörper zur Anordnung der Vielzahl von Stromschienen 23, 25 in dem Batteriemodul 19 verzichtet werden, ohne die Montagefähigkeit zum Zeitpunkt des Zusammenbaus der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit dem Batteriemodul 19 zu verschlechtern. Zudem ist es nicht notwendig, für jede Art von Batteriesatz 15 die Isolierelemente als entsprechend dazugehörige Bauteile herzustellen, und es können die Einsatzflexibilität der Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 verbessert und deren Herstellungskosten verringert werden.
In der Vielzahl von Stromschienen 23, 25 können der Abstand der Stromschienen, der Zwischenraum zwischen dem Paar Anschlussdurchgangslöcher 41 zum Hindurchführen der positiven und negativen Elektrodenanschlüsse 31, 33 sowie der Innendurchmesser dieses Durchgangslochs entsprechend der Größe oder dergleichen der Batteriezelle 17 in geeigneter Weise verändert werden. Da somit die derart geänderte Vielzahl der Stromschienen 23, 25 auf einfache Weise in Abhängigkeit von der Größe oder dergleichen der Batteriezelle zusammengesetzt werden kann, können die Batterieverdrahtungsmodule 11, 13 mit einer relativ hohen Einsatzflexibilität gebildet werden.
Ferner wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 gemäß der ersten Ausführungsform einem Wärmepressvorgang unterworfen, um einen Teil des Durchgangslochs 69 zu bedecken. Durch Verwenden dieses Aufbaus verschließt in dem Fall, in dem der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 mit der Seitenkante 67 der Stromschiene 23 durch Wärmepressen verschweißt wird, das erweichte Harz auf den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene das Durchgangsloch 69 nicht fest. Folglich tritt das Problem, dass Luft in das Durchgangsloch 69 eindringen und einen abgeschlossenen Hohlraum bilden kann, um dadurch zu verhindern, dass erweichtes Harz in das Durchgangsloch 69 fließt, nicht auf. Folglich kann der Säulenkörper 71 zuverlässig in dem Durchgangsloch 69 gebildet werden.
Ferner wird in den Batterieverdrahtungsmodulen 11, 13 gemäß der ersten Ausführungsform der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 einem Wärmepressschritt gegen beide flachen Oberflächenseiten davon in Richtung der Seitenkanten 67 der Stromschienen 23 unterworfen. Somit wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 vor dem Wärmepressen mit einer U-Form im Querschnitt entlang der Dickenrichtung ausgebildet. Insbesondere wird die Endflächenaussparung 65 zur Aufnahme der Seitenkante 67 der Stromschiene 23 in dem Stromschienenverbindungsabschnitt 63 ausgebildet. Die Seitenkante 67 der Stromschiene 23 wird derart angeordnet, dass das Durchgangsloch 69 beim Einsetzen der Seitenkante in die Endflächenaussparung 65 des Stromschienenverbindungsabschnitts 63 teilweise durch den Stromschienenverbindungsabschnitt bedeckt wird. Somit kann ein vorläufiger Zusammenbau jeder der Stromschienen 23, 25 im Hinblick auf den Stromschienenverbindungsabschnitt 63 vor dem Wärmepressen auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Ferner kann, wenn das erweichte Harz mit den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene verschweißt wird, eine Verbindungsfläche zwischen der Stromschiene 23, 25 und dem Stromschienenverbindungsabschnitt 63 groß ausgebildet werden, wodurch die Befestigungsstärke erhöht werden kann.
Als Nächstes wird ein Batterieverdrahtungsmodul 83 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei werden bei der Beschriebung der zweiten Ausführungsform jene Abschnitte, die im Wesentlichen gleich denen des Batterieverdrahtungsmoduls 13 gemäß der ersten Ausführungsform sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und auf eine erneute Beschreibung derselben verzichtet. Wie in den 8 und 9 gezeigt, weist in dem Batterieverdrahtungsmodul 83 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Durchgangsloch 87, das in einer Seitenkante einer Stromschiene 89 neben den linearen Leitern 43 ausgebildet ist, einen Verbindungsteil 85 auf, das mit einer Kante 91 der Stromschiene 89 kommuniziert. Ein Stromschienenverbindungsabschnitt 63 ist wie in der ersten Ausführungsform mit einer Endflächenaussparung 65 versehen.
Bei der Herstellung des Batterieverdrahtungsmoduls 83 gemäß der zweiten Ausführungsform wird zunächst, wie in 9A gezeigt, die Vielzahl von Stromschienen 89 parallel in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Seite der Vielzahl von linearen Leitern 43, die in einem vorbestimmten Abstand parallel angeordnet sind, parallel angeordnet.
Anschließend werden die Seitenkanten 67 der Stromschienen 89, wie in 9B gezeigt, in die jeweiligen Endflächenaussparungen 65 des Stromschienenverbindungsabschnitts 63 eingesetzt. In der Stromschiene 89, die in die Endflächenaussparung 65 eingesetzt wird, wird das Durchgangsloch 87 vollständig in die Endflächenaussparung 65 eingesetzt und durch den Stromschienenverbindungsabschnitt 63 bedeckt.
Als Nächstes wird, wie in 9C gezeigt, der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 zwischen einem Paar Wärmepressplatten 75 derart sandwichartig angeordnet, dass dieser mit einem vorbestimmten Druck in einer Dickenrichtung davon gepresst wird. Der durch die Wärmepressplatten 75 erhitzte Stromschienenverbindungsabschnitt 63 wird teilweise erweicht und fließt durch die Druckkraft von den entsprechenden Wärmepressplatten 75 in das Durchgangsloch 87. Das in das Durchgangsloch 87 eingeflossene erweichte Harz verfestigt sich und bildet einen Säulenkörper 93. In diesem Fall ist das Durchgangsloch 87 an der Kante 91 der Stromschiene 89 über das Verbindungsteil 85 offen ausgebildet. Selbst wenn jede der Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene mit dem erweichten Harz bedeckt ist, tritt somit das Problem, dass Luft in das Durchgangsloch 87 eingeschlossen wird, um dadurch zu verhindern, dass das erweichte Harz in das Durchgangsloch fließen kann, nicht auf.
Wenn der Säulenkörper 93 aushärtet, wie in 9D gezeigt, verbindet sich der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 auf den Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene über den Säulenkörper 93 und greift in das Durchgangsloch 97 ein. Somit wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 63 durch sowohl die Haftkraft aufgrund des Schweißens des erweichten Harzes an die Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene als auch durch die Eingriffsstruktur aufgrund des Eingreifens des Säulenkörpers 93 in das Durchgangsloch 87 mit einer hohen Befestigungsstärke an der Stromschiene befestigt.
Gemäß diesem Aufbau ist das lange Batterieverdrahtungsmodul 83 ausbildbar, bei dem die Vielzahl der linearen Leiter 43, die einen Spannungserfassungsdraht 87 mit einer Flachkabelform bilden, und die Vielzahl der Stromschienen 89 parallel fest miteinander verbunden angeordnet sind.
In dem Batterieverdrahtungsmodul 83 gemäß der zweiten Ausführungsform ist das Durchgangsloch 87 an der Kante 91 der Stromschiene 89 über den Verbindungsteil 85 offen ausgebildet. Das heißt, das Durchgangsloch 87 ist nicht als Loch mit einem geschlossenen Innenumfang ausgebildet. Da das Durchgangsloch 87 an der Kante 91 der Stromschiene 89 über das Verbindungsteil 85 offen ist, wird Luft innerhalb des Durchgangslochs durch das Verbindungsteil 85 abgegeben, selbst wenn die Vorder- und Rückflächen der Stromschiene bei dem Wärmepressvorgang durch den anhaftenden Stromschienenverbindungabschnitt 63 bedeckt werden. Selbst wenn somit die Vorder- und Rückflächen der Stromschiene in einem Abschnitt des Durchgangslochs 87 durch das erweichte Harz bedeckt werden, tritt das Problem, dass Luft in das Durchgangsloch 87 eindringt, um dadurch zu verhindern, dass erweichtes Harz in das Durchgangsloch fließen kann, nicht auf. Folglich kann der Säulenkörper 93 zur Verbindung des Stromschienenverbindungsabschnitts 63 an die Vorder- und Rückflächenseiten der Stromschiene zuverlässig in dem Durchgangsloch 87 ausgebildet werden.
Im Nachfolgenden wird ein Batterieverdrahtungsmodul 95 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei werden bei der Beschreibung der dritten Ausführungsform jene Abschnitte, die im Wesentlichen gleich jene der ersten Ausführungsform sind, mit denselben Bezugszeichen versehen und auf eine erneute Beschreibung derselben verzichtet.
Wie in 10 und 11 gezeigt, wird ein Stromschienenverbindungsabschnitt 97, der einen Isolierharzabschnitt 45 bildet, zusammen mit einem Abdeckabschnitt 96 von einer flachen Oberflächenseite der Stromschiene gegen eine Seitenkante 67 der der Stromschiene 99 warmgepresst. Somit wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 in einer Dickenrichtung als eine Einschichtstruktur mit einer im Querschnitt rechteckigen Form gebildet. Ferner wird ein Durchgangsloch 101 in Form eines runden Lochs mit einem geschlossenen Innenumfang ausgebildet.
Bei der Herstellung des Batterieverdrahtungsmoduls 95 gemäß der dritten Ausführungsform wird zunächst, wie in 10A gezeigt, die Vielzahl von Stromschienen 99 in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Seite einer Vielzahl von linearen Leitern 43, die parallel mit einem vorbestimmten Zwischenraum angeordnet sind, parallel angeordnet. Die Stromschiene 99 wird derart angeordnet, dass eine flache Oberflächenseite davon (die untere Oberflächenseite in 11) einer flachen Oberflächenseite (die obere Oberflächenseite in 11) des Stromschienenverbindungsabschnitts 97) gegenüberliegt.
Danach wird, wie in 11B gezeigt, der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 zwischen einem Paar Wärmepressplatten 75, 103 derart sandwichartig angeordnet, dass dieser mit einem vorbestimmten Druck in einer Dickenrichtung davon gepresst wird. Die Wärmepressplatte 103 weist eine Vertiefung 109 zum Formen eines Kopfes 107 eines Harzniets 105, das im Nachfolgenden beschrieben wird, auf.
Der durch die Wärmepressplatte 75 erhitzte Stromschienenverbindungsabschnitt 97 wird teilweise erweicht und fließt von der einen flachen Oberflächenseite der Stromschiene 99 durch die Druckkräfte der entsprechenden Wärmepressplatten 75, 103 in das Durchgangsloch 101. Das in das Durchgangsloch 101 eingeflossene erweichte Harz wird in die Vertiefung 109 der Wärmepressplatte 103 gefüllt, um den Kopf 107 des Harzniets 105 zu bilden.
Wenn sich das Harzniet 105 verfestigt, wie in 11C gezeigt, wird die Stromschiene 99 über das Harzniet 105 an den Stromschienenverbindungsabschnitt 97 befestigt. Auf diese Weise wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 mit einer hohen Befestigungsstärke durch sowohl die Haftkraft aufgrund des Schweißens des erweichten Harzes an die eine flache Oberflächenseite der Stromschiene 99 als auch durch die Eingriffsstruktur aufgrund des Eingreifens des Harzniets 105 in das Durchgangsloch 101 an der Stromschiene 99 befestigt.
Gemäß diesem Aufbau wird das lange Batterieverdrahtungsmodul 95 gebildet, bei dem die Vielzahl von linearen Leitern 43, die einen Spannungsverfassungsdraht 47 mit einer Flachkabelform bilden, und die Vielzahl der Stromschienen 99 parallel fest miteinander verbunden angeordnet sind.
In dem Batterieverdrahtungsmodul 95 gemäß der dritten Ausführungsform kann der Stromschienenverbindungsabschnitt 97, der von der einen flachen Oberflächenseite davon gegen die Seitenkante 67 der Stromschiene 99 warmgepresst wird, in einer Dickenrichtung als eine Einschichtstruktur mit einer im Querschnitt rechteckigen Form ausgebildet werden. Das heißt, der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 muss vor dem Wärmepressvorgang nicht mit der Endflächenaussparung 65 (siehe 9A) zur Aufnahme der Seitenkante 97 der Stromschiene 99 ausgebildet werden. Somit kann der Stromschienenverbindungsabschnitt mit einer einfachen Struktur ausgebildet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Kosten für die Bauteile zu verringern, da der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 eine einfache Struktur aufweist.
Ferner wird der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 von der einen Oberflächenseite davon gegen die Seitenkante 67 der Stromschiene 99 warmgepresst. Wenn somit der Stromschienenverbindungsabschnitt 97 mit der Seitenkante 67 der Stromschiene 99 mittels Wärmepressen verschweißt wird, wird verhindert, dass Luft in dem Durchgangsloch 101 durch das erweichte Harz eingeschlossen wird. Folglich dringt keine Luft in das Durchgangsloch 101 ein, um zu verhindern, dass das erweichte Harz in das Durchgangsloch 101 fließt.
Somit kann gemäß den Batterieverdrahtungsmodulen 11, 13, 61, 83 und 95 gemäß den jeweiligen Ausführungsformen, die Verdrahtung mit den jeweiligen Batteriezellen 17 durch den einfachen Aufbau auf einfache Weise durchgeführt, die Einsatzmöglichkeiten verbessert und die Herstellungskosten reduziert werden.
Im Nachfolgenden werden die Merkmale des Batterieverdrahtungsmoduls gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kurz zusammengefasst und aufgelistet.

[1] Batterieverdrahtungsmodul (11, 13, 61), das mit einem Batteriemodul (19) mit einer Vielzahl von abwechselnd umgekehrt gestapelten Batteriezellen (17) verbindbar ist, so dass ein positiver Elektrodenanschluss (31) und ein negativer Elektrodenanschluss (33) zwischen den benachbarten Batteriezellen aneinander grenzen, wobei das Batterieverdrahtungsmodul umfasst: eine Vielzahl von linearen Leitern (43), die in einem Abstand angeordnet sind; eine Vielzahl von Stromschienen (23, 25), die parallel zu der Vielzahl von linearen Leitern und in einem Abstand entlang wenigstens einer Seite der Vielzahl von linearen Leitern (43) angeordnet ist, so dass jede der Vielzahl von Stromschienen den positiven Elektrodenanschluss (31) und den negativen Elektrodenanschluss (33), die benachbart zueinander sind, elektrisch miteinander verbindet; und einen Isolierharzabschnitt (45), der sowohl einen Abdeckabschnitt (62) zur Abdeckung eines Außenumfangs der Vielzahl von linearen Leitern (43) als auch einen Stromschienenverbindungsabschnitt (63) umfasst, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt warmgepresst ist, um wenigstens einen Abschnitt eines jeden der Durchgangslöcher (69), die in Seitenkanten (67) der Vielzahl von Stromschienen (23, 25) vorgesehen sind, zu bedecken, wobei die Seitenkanten an die Vielzahl von linearen Leitern (43) angrenzen, und wobei jeder der Vielzahl von linearen Leitern (43) mit einer vorbestimmten der Vielzahl von Stromschienen (23, 25) elektrisch verbunden ist.
[2] Batterieverdrahtungsmodul (11, 13, 61) nach Punkt [1], wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt (63) von beiden flachen Oberflächenseiten gegen die Seitenkanten (67) der Stromschienen (23, 25) warmgepresst ist.
[3] Batterieverdrahtungsmodul (11, 13, 61) nach Punkt [1] oder [2], wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt (63) warmgepresst ist, um einen Teil jeder der Durchgangslöcher (69) zu bedecken.
[4] Batterieverdrahtungsmodul (11, 13, 61) nach Punkt [1] oder [2], wobei jedes der Durchgangslöcher (87) ein Verbindungsteil (85) umfasst, das mit einer Kante (91) der Stromschiene (89) kommuniziert.
[5] Batteriekabelmodul (11, 13, 61) nach Punkt [1], wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt (97) von einer flachen Oberflächenseite gegen die Seitenkanten (67) der Stromschienen (99) warmgepresst ist.

Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf die zuvor erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern es können geeignete Modifikationen, Verbesserungen und dergleichen durchgeführt werden. Die Materialien, Formen, Größen, Zahlen, Anordnungspositionen usw. der jeweiligen Bestandteile in den zuvor erwähnten Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiele, und sind auf keine bestimmten beschränkt, solange die Erfindung damit erzielt werden kann.
Beispielsweise kann der Isolierharzabschnitt in einer solchen Weise ausgebildet werden, dass sowohl der Außenumfang der Vielzahl von linearen Leitern als auch die Seitenkanten der Vielzahl von Stromschienen, die an die Vielzahl von linearen Leitern angrenzen, zwischen zwei Isolierplatten sandwichartig angeordnet werden, und beide Isolierplatten dem Warmpressvorgang unterworfen werden.
Bezugszeichenliste

11, 13, 61, 83, 95: Batterieverdrahtungsmodul
17: Batteriezelle
19: Batteriemodul
23: Stromschiene
25: Stromschiene
31: Positiver Elektrodenanschluss
33: Negativer Elektrodenanschluss
43: Lineare Leiter
45: Isolierharzabschnitt
62: Abdeckabschnitt
63: Stromschienenverbindungsabschnitt
67: Seitenkante
69: Durchgangsloch

Claims

Batterieverdrahtungsmodul, das mit einem Batteriemodul mit einer Vielzahl von abwechselnd umgekehrt gestapelten Batteriezellen verbindbar ist, so dass ein positiver Elektrodenanschluss und ein negativer Elektrodenanschluss zwischen den benachbarten Batteriezellen aneinander grenzen, wobei das Batterieverdrahtungsmodul umfasst: eine Vielzahl von linearen Leitern, die in einem Abstand angeordnet sind; eine Vielzahl von Stromschienen, die parallel zu der Vielzahl von linearen Leitern und in einem Abstand entlang wenigstens einer Seite der Vielzahl von linearen Leitern angeordnet ist, so dass jede der Vielzahl von Stromschienen den positiven Elektrodenanschluss und den benachbart dazu angeordneten negativen Elektrode elektrisch miteinander verbindet; und einen Isolierharzabschnitt, der sowohl einen Abdeckabschnitt zur Abdeckung eines Außenumfangs der Vielzahl von linearen Leitern als auch einen Stromschienenverbindungsabschnitt umfasst, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt warmgepresst ist, um wenigstens einen Abschnitt jedes der Durchgangslöcher, die in Seitenkanten der Vielzahl von Stromschienen vorgesehen sind, zu bedecken, wobei die Seitenkanten an die Vielzahl von linearen Leitern angrenzen, und wobei jeder der Vielzahl von linearen Leitern mit einer vorbestimmten der Vielzahl von Stromschienen elektrisch verbunden ist.
Batterieverdrahtungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt von beiden flachen Oberflächenseiten gegen die Seitenkanten der Stromschienen warmgepresst ist.
Batterieverdrahtungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt warmgepresst ist, um einen Teil jedes der Durchgangslöcher zu bedecken.
Batterieverdrahtungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes der Durchgangslöcher ein Verbindungsteil umfasst, das mit einer Kante der Stromschiene kommuniziert.
Batterieverdrahtungsmodul nach Anspruch 1, wobei der Stromschienenverbindungsabschnitt von einer flachen Oberflächenseite gegen die Seitenkanten der Stromschienen warmgepresst ist.