-
HINTERGRUND
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Anschlussverbinder zum Bilden elektrischer Verbindungen zwischen Anschlüssen von zwei oder mehr elektrochemischen Zellen, und insbesondere einen elektrisch leitfähigen Clip zum Bilden einer Schnappverbindung zwischen den elektrischen Anschlüssen benachbarter Zellen, die pfostenartige Anschlüsse aufweisen.
-
2. Beschreibung des Stands der Technik
-
Batteriepacks liefern Energie für verschiedene Technologien, die von tragbaren Elektronikgeräten bis zu erneuerbaren Energiesystemen und umweltfreundlichen Fahrzeugen reichen. Zum Beispiel verwenden Hybridelektrofahrzeuge (HEV) einen Batteriepack und einen Elektromotor in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine, um die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen. Batteriepacks werden aus einer Vielzahl von Batteriemodulen ausgebildet, wobei jedes Batteriemodul mehrere elektrochemische Zellen umfasst. Die Zellen werden in Stapeln angeordnet und werden in Reihe oder parallel elektrisch verbunden. Gleichermaßen werden die Batteriemodule innerhalb eines Batteriepacks in Reihe oder parallel elektrisch verbunden. Bei manchen herkömmlichen Batteriepacks können die elektrischen Zell-zu-Zell-Verbindungen durch Anschweißen eines elektrischen Leiters an jeweilige Zellenanschlüsse ausgebildet werden, was problematisch sein kann, da Schweißen zu erhöhten Temperaturen in den Zellen führt. Derartige erhöhte Temperaturen können die Zelle beschädigen und bei einigen Arten von Zellen, wie z. B. Lithiumionen-Zellen, kann die erhöhte Temperatur zu einer Explosion führen. Des Weiteren ist es schwierig, eine einzelne Zelle zu ersetzen, nachdem sie mit dem Batteriesystem durch Schweißen verbunden wurde, wodurch Wartungsarbeiten an dem entsprechenden Batteriepack kostspielig werden. Bei anderen herkömmlichen Batteriepacks können die elektrischen Zell-zu-Zell-Verbindungen unter Verwendung mechanischer Verfahren, wie z. B. Anbringen elektrischer Leiter an den Zellenanschlüssen, ausgebildet werden. Zum Beispiel können die elektrischen Zell-zu-Zell-Verbindungen mithilfe einer Befestigungseinrichtung, wie z. B. einer Mutter und eines Gewindebolzens, ausgebildet werden. Die Verwendung dieser Art mechanischer Befestigungseinrichtung ist arbeitsaufwändig und kann zu Schwierigkeiten neigen, wie z. B. jenen, die mit einem übermäßigen oder nicht hinreichenden Anziehen der Befestigungseinrichtung zusammenhängen.
-
KURZDARSTELLUNG
-
In einigen Aspekten wird ein Clip zum elektrischen Verbinden eines ersten Anschlusses einer ersten Zelle mit einem zweiten Anschluss einer zweiten Zelle verwendet. Der Clip umfasst eine elektrisch leitfähige Platte, die eine zellzugewandte Fläche, eine nach außen gerichtete Fläche, die der zellzugewandten Fläche gegenüberliegt, und einen Umfangsrand, der sich zwischen der zellzugewandten Fläche und der nach außen gerichteten Fläche erstreckt, aufweist. Ein erster Ausschnitt ist in dem Umfangsrand derart ausgebildet, dass er sich durch eine Dicke des Clips erstreckt. Die Dicke des Clips entspricht einem Abstand zwischen der zellzugewandten Fläche und der nach außen gerichteten Fläche. Außerdem ist der erste Ausschnitt derart ausgeformt und dimensioniert, dass er einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss aufnimmt und hält.
-
Der Clip kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Der erste Ausschnitt umfasst einen verjüngten Abschnitt, der an einen Abschnitt des Umfangsrands angrenzt, und einen verbreiterten Abschnitt, der von dem Umfangsrand beabstandet ist und den verjüngten Abschnitt überschneidet. Der verbreiterte Abschnitt weist eine Form, die der Form des einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss entspricht, und eine Abmessung, die derart ausgelegt ist, dass sie den einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss mit einer Spielpassung aufnimmt, auf. Der verjüngte Abschnitt weist ein breites Ende an einer Position, die dem Abschnitt des Umfangsrands entspricht, und ein schmales Ende an der Überschneidung mit dem verbreiterten Abschnitt auf. Eine Abmessung des breiten Endes in einer Richtung, die zu dem Abschnitt des Umfangsrands parallel ist, ist größer als eine Abmessung des schmalen Endes in einer Richtung, die zu dem Abschnitt des Umfangsrands parallel ist, und ein Abstand zwischen einander zugewandten Innenflächen des Ausschnitts an dem schmalen Ende weist eine Abmessung auf, die kleiner ist als eine Abmessung des einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss. Der erste Ausschnitt umfasst einen Schlitzabschnitt, der den verbreiterten Abschnitt überschneidet, so dass der verbreiterte Abschnitt zwischen dem verjüngten Abschnitt und dem Schlitzabschnitt angeordnet ist, und der Schlitzabschnitt ist eine Öffnung durch die Dicke des Clips, die in eine Richtung, die zu dem Abschnitt des Umfangsrands senkrecht ist, verlängert ist. Der Clip umfasst einen zweiten Ausschnitt, der in dem Umfangsrand ausgebildet ist, und der zweite Ausschnitt ist derart ausgeformt und dimensioniert, dass er den anderen von dem Anschluss der ersten Zelle und dem Anschluss der zweiten Zelle aufnimmt und hält.
-
Der Clip kann außerdem eines oder mehrere der folgenden zusätzlichen Merkmale umfassen: Der Clip umfasst einen zweiten Ausschnitt, der in dem Umfangsrand ausgebildet ist, und der zweite Ausschnitt weist dieselbe Form und Größe auf wie der erste Ausschnitt. Der Clip umfasst einen zweiten Ausschnitt, der in dem Umfangsrand ausgebildet ist, und der erste Ausschnitt und der zweite Ausschnitt öffnen sich entlang des Umfangsrands in eine gemeinsame Richtung. Der Clip umfasst eine U-förmige Falte, die zwischen dem ersten Ausschnitt und dem zweiten Ausschnitt angeordnet ist. Die U-förmige falte umfasst einen Vorsprung, der nach außen von der nach außen gerichteten Fläche des Clips hervorsteht, und eine Aussparung, die in der zellzugewandten Fläche an einer Position, die dem Vorsprung entspricht, ausgebildet ist. Der Umfangsrand umfasst einen ersten Randabschnitt, der zu einem zweiten Randabschnitt parallel und von ihm beabstandet ist, wobei der erste Ausschnitt und der zweite Ausschnitt in dem ersten Seitenrand ausgebildet sind, und sich die U-förmige Falte zwischen dem ersten Seitenrand und dem zweiten Seitenrand erstreckt.
-
In einigen Aspekten umfasst ein Batteriesystem eine erste Zelle, die einen elektrisch leitfähigen ersten Anschluss aufweist, eine zweite Zelle, die einen elektrisch leitfähigen zweiten Anschluss aufweist, und einen Clip, der eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss bereitstellt. Der Clip umfasst eine elektrisch leitfähige Platte, die eine zellzugewandte Fläche, eine nach außen gerichtete Fläche, die der zellzugewandten Fläche gegenüberliegt, und einen Umfangsrand, der sich zwischen der zellzugewandten Fläche und der nach außen gerichteten Fläche erstreckt, aufweist. Ein erster Ausschnitt ist in dem Umfangsrand derart ausgebildet, dass er sich durch eine Dicke des Clips erstreckt. Die Dicke des Clips entspricht einem Abstand zwischen der zellzugewandten Fläche und der nach außen gerichteten Fläche, und der erste Ausschnitt nimmt einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss auf und hält ihn.
-
Das Batteriesystem kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Der eine von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss umfasst ein proximales Ende, das mit der einen der entsprechenden ersten Zelle und der zweiten Zelle verbunden ist, wobei das proximale Ende eine erste Querschnittsabmessung aufweist, ein distales Ende, das dem proximalen Ende entgegengesetzt ist und von der einen von der ersten Zelle und der zweiten Zelle beabstandet ist, wobei das distale Ende eine zweite Querschnittsabmessung aufweist, und einen Mittelabschnitt, der zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende angeordnet ist, wobei der Mittelabschnitt eine dritte Querschnittsabmessung aufweist. Die dritte Querschnittsabmessung ist kleiner als die erste Querschnittsabmessung und die zweite Querschnittsabmessung, und wobei der erste Ausschnitt derart ausgeformt und dimensioniert ist, dass er den Mittelabschnitt des einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss aufnimmt und hält. Das distale Ende weist eine abgerundete Form auf. Jeder von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss umfasst ein proximales Ende, das auf einer Fläche einer entsprechenden von der ersten Zelle und der zweiten Zelle angeordnet ist, und jeder von dem Anschluss der ersten Zelle und dem Anschluss der zweiten Zelle endet in einem distalen Ende, das dem proximalen Ende entgegengesetzt und von der Fläche beabstandet ist. Außerdem umfasst jeder von dem Anschluss der ersten Zelle und dem Anschluss der zweiten Zelle einen Mittelabschnitt, der zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende angeordnet ist. Der Mittelabschnitt weist eine Querschnittsabmessung auf, die kleiner ist als die Querschnittsabmessungen des proximalen Endes und des distalen Endes, und der Clip weist eine Dicke auf, die größer gleich einem Abstand zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende ist, so dass, wenn der erste Ausschnitt den Mittelabschnitt des einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss aufnimmt und hält, ein Festsitz zwischen dem Clip und den Flächen des proximalen Endes und des distalen Endes vorhanden ist, wobei die Clipdicke einem Abstand zwischen der zellzugewandten Fläche des Clips und der nach außen gerichteten Fläche des Clips entspricht. Der erste Ausschnitt ist in einem ersten Abschnitt des Umfangsrands ausgebildet, und ein zweiter Ausschnitt ist in dem ersten Abschnitt des Umfangsrands ausgebildet, so dass er sich durch eine Dicke des Clips erstreckt. Der zweite Ausschnitt ist von dem ersten Ausschnitt entlang des ersten Abschnitts beabstandet, und der zweite Ausschnitt nimmt den anderen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss auf und hält ihn. Der erste Ausschnitt und der zweite Ausschnitt umfassen jeweils einen verjüngten Abschnitt, der an den ersten Abschnitt des Umfangsrands angrenzt, einen verbreiterten Abschnitt, der von dem ersten Abschnitt des Umfangsrands beabstandet ist und den verjüngten Abschnitt überschneidet. Der verjüngte Abschnitt weist ein breites Ende an einer Position, die dem ersten Abschnitt des Umfangsrands entspricht, und ein schmales Ende an der Überschneidung mit dem verbreiterten Abschnitt auf. Eine Abmessung des breiten Endes in einer Richtung, die zu dem ersten Abschnitt des Umfangsrands parallel ist, ist größer als eine Abmessung des schmalen Endes in einer Richtung, die zu dem ersten Abschnitt des Umfangsrands parallel ist, und ein Abstand zwischen einander zugewandten Innenflächen des Ausschnitts an dem schmalen Ende weist eine Abmessung auf, die kleiner ist als eine Abmessung des einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss.
-
In einigen Aspekten umfasst ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Zelle, die einen ersten Anschluss aufweist, mit einer zweiten Zelle, die einen zweiten Anschluss aufweist, ein Bereitstellen eines Clips, der eine elektrisch leitfähige Platte umfasst. Der Clip umfasst eine zellzugewandte Fläche, eine nach außen gerichtete Fläche, die der zellzugewandten Fläche gegenüberliegt, und einen Umfangsrand, der sich zwischen der zellzugewandten Fläche und der nach außen gerichteten Fläche erstreckt. Der Clip umfasst einen ersten Ausschnitt, der in einem ersten Abschnitt des Umfangsrands derart ausgebildet ist, dass er sich durch eine Dicke des Clips erstreckt, wobei die Dicke des Clips einem Abstand zwischen der zellzugewandten Fläche und der nach außen gerichteten Fläche entspricht, und der erste Ausschnitt ist derart ausgeformt und dimensioniert, dass er einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss aufnimmt und hält. Außerdem umfasst der Clip einen zweiten Ausschnitt, der in einem ersten Abschnitt des Umfangsrands derart ausgebildet ist, dass er sich durch eine Dicke des Clips erstreckt, wobei der zweite Ausschnitt von dem ersten Ausschnitt entlang des ersten Abschnitts beabstandet ist, und der zweite Ausschnitt ist derart ausgeformt und dimensioniert, dass er den anderen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss aufnimmt und hält. Das Verfahren umfasst ein elektrisches Verbinden des Clips mit dem ersten Anschluss durch Einführen des einen von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss in den ersten Ausschnitt so weit, dass er innerhalb des ersten Ausschnitts aufgenommen wird, und ein elektrisches Verbinden des Clips mit dem zweiten Anschluss durch Einführen des anderen von dem Anschluss der ersten Zelle und dem Anschluss der zweiten Zelle in den zweiten Ausschnitt so weit, dass er innerhalb des zweiten Ausschnitts aufgenommen wird.
-
Das Verfahren kann die folgenden Merkmale umfassen: Jeder von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss steht von einer Fläche einer entsprechenden von der ersten Zelle und der zweiten Zelle hervor, und jeder von dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss umfasst eine Außenfläche, die eine Aussparung definiert, wobei die Aussparung einander zugewandte Flächen aufweist, die durch einen Spalt getrennt sind. Der Clip weist eine Dicke auf, die größer gleich einem Abstand zwischen den einander zugewandten Flächen der Aussparung ist, so dass ein Festsitz zwischen dem Clip und den einander zugewandten Flächen der Aussparung vorliegt, wobei die Clipdicke einem Abstand zwischen einer zellzugewandten Fläche des Clips und einer nach außen gerichteten Fläche des Clips entspricht, und die nach außen gerichtete Fläche des Clips der zellzugewandten Fläche des Clips gegenüberliegt.
-
In einigen Aspekten wird ein elektrisch leitfähiger Clip bereitgestellt, der auf einen Anschluss einer elektrochemischen Zelle unter Verwendung einer Schnappverbindung aufgesteckt werden kann. Der Clip ist eine elektrisch leitfähige Platte, die ein Paar Seite-an-Seite-Ausschnitte umfasst, die jeweils derart ausgeformt und dimensioniert sind, dass sie einen Zellenanschluss darin aufnehmen und mithilfe einer elektrischen Festsitz-Verbindung halten. Der Clip ist ausgelegt, um den elektrischen Durchsatz der Batteriemodulbaugruppe zu verbessern, während die Anzahl von Teilen, die zum Ausbilden elektrischer Verbindungen zwischen einzelnen Zellen der Batteriemodulbaugruppe reduziert wird. Vorteilhafterweise kann der Clip leicht und schnell mithilfe einer Schnappverbindung auf die Anschlüsse aufgesteckt und auf diesen gehalten werden, wodurch die Arbeit und der Kostenaufwand für Schweißen oder Verwenden von Mutter- und Bolzen-Befestigungseinrichtungen vermieden werden können.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 veranschaulicht die Hauptelemente eines Batteriepacks, die eine elektrochemische Zelle, ein Batteriemodul, in dem einzelne Zellen mithilfe eines Clips elektrisch verbunden sind, eine Untereinheit und den Batteriepack umfassen.
-
2 ist eine Querschnittsansicht des Clips von 2, der mit einem Anschluss einer elektrochemischen Zelle zusammengefügt ist.
-
3 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrisch leitfähigen Clips.
-
4 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Paars elektrochemische Zellen, die mithilfe des Clips von 2 elektrisch verbunden sind.
-
5 ist eine perspektivische zusammengefügte Ansicht des Paars elektrochemische Zellen und des Clips von 2.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein zum Bereitstellen elektrischer Energie verwendetes Batteriesystem 10 prismatische elektrochemische Zellen 20, die elektrisch miteinander verbunden sind und in einer organisierten Weise innerhalb eines Batteriepackgehäuses 12 untergebracht sind. Der Begriff „prismatisch”, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine rechteckige Form. Die Zellen 20 sind in einer Seite-an-Seite-Konfiguration angeordnet, um einen Stapel 18 zu bilden, und einige Zellen 20 in der gestapelten Anordnung sind zusammengebündelt, um ein Batteriemodul 15 zu bilden. Innerhalb des Batteriemoduls 15 kann die gestapelte Gruppe von Zellen 20 gemeinsam auf einer Stützplatte 17 gestützt und mithilfe eines Bands 16 unter Druckbelastung zusammengebunden sein. Obwohl die dargestellte Ausführungsform des Batteriemoduls 15 sechs Zellen 20 umfasst, können Batteriemodule 15 eine größere oder eine geringere Anzahl von Zellen 20 umfassen. Einige Batteriemodule 15 sind zu Untereinheiten 14 gesammelt, und einige Untereinheiten 14 sind innerhalb des Batteriepackgehäuses 12 angeordnet. Die Zellen 20 werden unter Verwendung elektrisch leitfähiger Clips 60, die leicht auf einen Anschluss einer Zelle 20 unter Verwendung einer Schnappverbindung aufgesteckt werden können, elektrisch in Reihe oder parallel verbunden. Ein Clip 60 wird nachstehend ausführlich beschrieben.
-
Die Zellen 20 sind prismatische Lithiumionen-Zellen. Jede Zelle 20 umfasst ein Zellengehäuse 19. Eine Elektrodenbaugruppe (nicht dargestellt) ist innerhalb des Zellengehäuses 19 zusammen mit einem Elektrolyt abgedichtet, um eine Energieerzeugungs- und -speichereinheit zu bilden. Die Elektrodenbaugruppe kann eine „Jelly-Roll”-Elektrodenbaugruppe sein, die eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Zwischenseparator umfasst, die in einer gestapelten und gerollten Anordnung bereitgestellt sind.
-
Jedes Zellengehäuse 19 umfasst einander gegenüberliegende breite Seiten 21, 22 und vier verhältnismäßig schmale Stirnflächen 23, 24, 25, 26, die sich zwischen den breiten Seiten 21, 22 erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform befinden sich eine erste Stirnfläche 23 und eine dritte Stirnfläche 25 auf gegenüberliegenden Seiten der Zelle 20 und sind länger als eine zweite Stirnfläche 24 und eine vierte Stirnfläche 26. Die zweite und die vierte Stirnfläche 24, 26 erstrecken sich senkrecht zu der ersten und der dritten Stirnfläche 23, 25. Jede Zelle 20 umfasst eine Lüftungsöffnung 29, die sich durch die erste Stirnfläche 23 öffnet.
-
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst jede Zelle 20 außerdem einen positiven Anschluss 32, der mit der positiven Elektrode elektrisch verbunden ist, und einen negativen Anschluss 42, der mit der negativen Elektrode elektrisch verbunden ist. Der positive und der negative Anschluss 32, 42 stehen von der ersten Stirnfläche 23 hervor. Der positive und der negative Anschluss 32, 42 weisen dieselbe Form und Abmessungen auf, und daher wird hier lediglich der positive Anschluss 32 beschrieben werden. Der positive Anschluss 32 umfasst ein plattenförmiges proximales Ende 34, das über der ersten Stirnfläche 23 der Zelle liegt, durch sie gestützt wird und von ihr elektrisch isoliert ist. Der positive Anschluss 32 umfasst ein abgerundetes distales Ende 38, das dem proximalen Ende 34 gegenüberliegt und von der ersten Stirnfläche 23 der Zelle beabstandet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist das distale Ende 38 die Form einer abgeschnittenen Kugel auf. Außerdem umfasst der positive Anschluss 32 einen Mittelabschnitt 36, der zwischen dem proximalen Ende 34 und dem distalen Ende 38 angeordnet ist. Der Mittelabschnitt 36 ist im Allgemeinen zylindrisch und weist sowohl eine kleinere Querschnittsabmessung als das proximale Ende 34 als auch das distale Ende 38 auf. Insbesondere weist der Mittelabschnitt 34 eine Querschnittsabmessung d2 auf, die kleiner ist als die entsprechende Abmessung d1 des proximalen Endes 34 und die maximale Abmessung d3 des distalen Endes 38. Folglich weist der positive Anschluss 32 eine unregelmäßige Form auf, in der das distale Ende 38 im Verhältnis zu dem Mittelabschnitt 36 größenmäßig vergrößert ist und eine ringförmige Aussparung 33 ist zwischen dem proximalen und dem distalen Ende 34, 38 ausgebildet.
-
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Clip 60 eine elektrisch leitfähige Platte, die verwendet werden kann, um einen ersten Anschluss, zum Beispiel den positiven Anschluss 32a einer ersten Zelle 20a, mit einem zweiten Anschluss, zum Beispiel dem negativen Anschluss 42b einer zweiten Zelle 20b, elektrisch zu verbinden. Der Clip 60 umfasst eine zellzugewandte Fläche 62 und eine nach außen gerichtete Fläche 64, die der zellzugewandten Fläche 62 gegenüberliegt. Der Clip 60 umfasst außerdem einen Umfangsrand 66, der sich zwischen der zellzugewandten Fläche 62 und der nach außen gerichteten Fläche 64 erstreckt. Die Clipdicke t, die dem Abstand zwischen der zellzugewandten Fläche 62 und der nach außen gerichteten Fläche 64 entspricht, ist im Verhältnis zu einer Länge und einer Breite der zellzugewandten Fläche 62 und der nach außen gerichteten Fläche 64 sehr klein.
-
Der Clip 60 weist bei Betrachtung des Clips 60 in Richtung des in 3 dargestellten Pfeils A1, z. B. in einer oberen Draufsicht, ein im Allgemeinen rechteckiges Profil auf. Daher definiert der Umfangsrand 66 vier Randabschnitte 61, 63, 65, 67 des Clips 60, wobei der erste und der dritte Randabschnitt 61, 65 parallel sind, und der zweite und der vierte Randabschnitt 63, 67 quer zu dem ersten und dem dritten Randabschnitt 61, 65 sind.
-
Außerdem umfasst der Clip 60 einen ersten Ausschnitt 70 und einen zweiten Ausschnitt 80, die in dem Umfangsrand 66 ausgebildet sind. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Ausschnitt” auf einen Raum oder ein Loch, der/das verbleibt, nachdem etwas aus etwas anderem herausgeschnitten wurde. Im Clip 60 wurde Material von dem Clip 60 entlang des Umfangsrands 66 entfernt, so dass eine Konvexität in dem Umfangsrand 66 ausgebildet ist. Der erste Ausschnitt 70 ist von dem zweiten Ausschnitt 80 entlang des vierten Randabschnitts 67 des Umfangsrands 66 beabstandet.
-
Der Clip 60 ist im Allgemeinen plan, mit Ausnahme eines U-förmigen Vorsprungs, oder einer Falte, 68, der zwischen dem ersten Ausschnitt 70 und dem zweiten Ausschnitt 80 angeordnet ist. Die Falte 68 erstreckt sich über eine Breite des Clips 60, z. B. zwischen dem zweiten Randabschnitt 63 und dem vierten Randabschnitt 67, und steht nach außen von der nach außen gerichteten Fläche 64 hervor. Der Clip 60 weist eine gleichförmige Dicke auf, wobei eine entsprechende Aussparung 69 in der zellzugewandten Fläche 62 an einer Position, die der Falte 68 entspricht, ausgebildet ist. Die Falte 68 sorgt für eine Flexibilität des Clips 60, indem sie es ermöglicht, dass er innerhalb der Ebene erweitert oder zusammengepresst wird und daher Abwandlungen eines Abstands zwischen Anschlüssen berücksichtigt. Sie ermöglich außerdem eine geringfügige Bewegung zwischen miteinander verbundenen Zellen 20, ohne die entsprechenden miteinander verbundenen Anschlüsse 32a, 42b übermäßig zu beanspruchen.
-
Der erste Ausschnitt 70 und der zweite Ausschnitt 80 sind größen- und formmäßig identisch, und daher wird lediglich der erste Ausschnitt 70 ausführlich beschrieben. Der erste Ausschnitt 70 ist derart ausgeformt und dimensioniert, dass er einen von dem positiven Zellenanschluss 32 und dem negativen Zellenanschluss 42 auf eine schnappschlüssige Weise aufnimmt und hält. Der erste Ausschnitt 70 erstreckt sich durch die Dicke t der Platte und bildet eine Konkavität in dem Umfangsrand 66, die bei Betrachtung des Clips 60 in einer oberen Draufsicht unregelmäßig ausgeformt ist. Insbesondere umfasst der erste Ausschnitt 70 einen verjüngten Abschnitt 71, der an den vierten Randabschnitt 67 des Umfangsrands 66 angrenzt, einen Schlitzabschnitt 76, der von dem Umfangsrand 66 beabstandet ist, und einen verbreiterten Abschnitt 75, der zwischen dem verjüngten Abschnitt 71 und dem Schlitzabschnitt 76 angeordnet ist und sie verbindet.
-
Der verjüngte Abschnitt 71 weist ein breites Ende 72 an einer Position, die dem vierten Randabschnitt 67 entspricht, und ein schmales Ende 73 an einer Überschneidung mit dem verbreiterten Abschnitt 75 auf. Das heißt, eine Abmessung l1 des breiten Endes 72 in einer Richtung, die zu dem vierten Randabschnitt 67 parallel ist, (z. B. der Abstand zwischen einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 71 an dem breiten Ende 72) ist größer als eine Abmessung l2 des schmalen Endes 73 in einer Richtung, die zu dem vierten Randabschnitt 67 parallel ist, (z. B. der Abstand zwischen den einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 71 an dem schmalen Ende 73). Der Abstand l1 zwischen den einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 72 an dem breiten Ende 72 weist eine Abmessung auf, die viel größer ist als jene des Anschlussmittelabschnitts 36, um eine einfache Einführung des Anschlusses 32 in den Ausschnitt 70 zu erleichtern. Zum Beispiel kann der Abstand l1 zwischen einander zugewandten Innenflächen an dem breiten Ende 72 in einem Bereich von 2- bis 5-mal den Durchmesser des proximalen Anschlussendes 34 liegen. Außerdem weist der Abstand l2 zwischen einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 71 an dem schmalen Ende 73 eine Abmessung auf, die kleiner ist als die Abmessung d2 des Mittelabschnitts 36 des Anschlusses 32, wodurch ein Durchgang des Anschlussmittelabschnitts 36 von dem verjüngten Abschnitt 71 in einen verbreiterten Abschnitt 75 über eine Auslenkung der einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 71 stattfindet. Diese Auslenkung wird durch die Anwesenheit des spannungsabbauenden Schlitzabschnitts 76 erleichtert, der eine schmale Öffnung in dem Clip 60 ist, die in einer Richtung, die zu dem vierten Randabschnitt 67 senkrecht ist, verlängert ist.
-
Der verbreiterte Abschnitt 75, der zwischen dem verjüngten Abschnitt 71 und dem Schlitzabschnitt 76 liegt und diese verbindet, weist bei Betrachtung in einer Draufsicht eine Form auf, die der Querschnittsform des Anschlussmittelabschnitts 36 entspricht. Zum Beispiel weist in der dargestellten Ausführungsform der verbreiterte Abschnitt 75 bei Betrachtung in einer Draufsicht eine kreisförmige Form auf, um der kreisförmigen Querschnittsform des Anschlussmittelabschnitts 36 zu entsprechen. Der verbreiterte Abschnitt 75 weist eine maximale Abmessung l3 auf, die derart dimensioniert ist, dass sie den Anschlussmittelabschnitt 36 mit einer Spielpassung aufnimmt. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Spielpassung” auf eine Passungsart, bei der ein Freiraum zwischen zusammengefügten Teilen unter allen Toleranzbedingungen vorhanden ist. Jedoch ist die Dicke t des Clips 60 und/oder der Abstand des distalen Endes 38 des Anschlusses von dem proximalen Ende 34 des Anschlusses derart eingestellt, dass ein Festsitz zwischen dem Clip 60 und dem proximalen und distalen Ende 34, 38 des Anschlusses 32, 42 vorliegt. Insbesondere liegt ein Festsitz zwischen der zellzugewandten und der nach außen gerichteten Fläche 62, 64 des Clips 60 und den einander zugewandten Flächen 33a, 33b der Aussparung 33 vor. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Festsitz” auf eine Passungsart, bei der ein Eingriff zwischen zusammengefügten Teilen unter allen Toleranzbedingungen vorhanden ist. Als Folge der Form des Ausschnitts 70 und aufgrund des Festsitzes zwischen dem Clip 60 und dem Anschluss 32, 42 dient der Ausschnitt 70 dazu, den Anschlussmittelabschnitt 36 darin aufzunehmen und zu halten.
-
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 wird, um den positiven Anschluss 32a der ersten Zelle 20a mit dem negativen Anschluss 42b einer zweiten Zelle 20b elektrisch zu verbinden, der Clip 60 auf die Anschlüsse 32a, 42b von der Seite (z. B. in der Richtung, die dem in 4 gezeigten Pfeil A2 entspricht) derart aufgesteckt, dass der Anschlussmittelabschnitt 36a des positiven Anschlusses 32a der ersten Zelle 20a in dem ersten Ausschnitt 70 angeordnet wird und der Anschlussmittelabschnitt 46b des negativen Anschlusses 42b der zweiten Zelle 20b in dem zweiten Ausschnitt 80 angeordnet wird. Innerhalb jedes Ausschnitts 70, 80 gehen die Anschlussmittelabschnitte 36a, 46b durch die verjüngten Abschnitte 71 des ersten und des zweiten Ausschnitts 70, 80 von dem breiten Ende 72 zu dem schmalen Ende 73 hindurch. Da der Clip 60 derart dimensioniert ist, dass der Abstand l2 zwischen einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 71 an dem schmalen Ende 73 eine Abmessung aufweist, die kleiner ist als die Abmessung d2 der Anschlussmittelabschnitte 36a, 46b des Zellenanschlusses 32a, 42b, findet ein Durchgang der Anschlussmittelabschnitte 36a, 46b von dem verjüngten Abschnitt 71 in den verbreiterten Abschnitt 75 mithilfe einer Auslenkung der einander zugewandten Innenflächen des verjüngten Abschnitts 71 statt. Insbesondere verformt sich der Clip 60, um einen Durchgang des distalen Anschlussendes in den verbreiterten Abschnitt 75 zu ermöglich, und kehrt dann elastisch zu der unverformten Form zurück (z. B. schnappt zurück in seine ursprüngliche Form). Daher wird das proximale Anschlussende 34a, 44b innerhalb des verbreiterten Abschnitts 75 mithilfe eines Schnappeingriffs durch das schmale Ende 73 des verjüngten Abschnitts gehalten. Da das schmale Ende 73 des verjüngten Abschnitts derart dimensioniert ist, dass es kleiner ist als Anschlussmittelabschnitte 36a, 46b, wird gewährleistet, dass der Anschluss 32a, 42b nicht leicht aus dem entsprechenden Ausschnitt 70, 80 herausrutscht, nachdem der Clip 60 aufgesteckt wurde. Aufgrund des Festsitzes zwischen der Aussparung 33a, 43b jedes Anschlusses 32a, 42b und den Clipflächen 62, 64, wird außerdem eine nach unten gerichtete Kraft an den Clip 60 angelegt und sie drückt den Clip 60 dicht an das proximale Anschlussende 34a, 44b und verhindert eine Bewegung zwischen dem Clip 60 und der jeweiligen Zelle 20a, 20b. Die abgerundete Form der distalen Anschlussenden 38a, 48b bietet einen leichten Zugang für ein Aufdrücken des Clips 60 und berücksichtigt außerdem eine geringfügige Bewegung, oder Größenabwandlung, zwischen Zellen 20a, 20b.
-
Aufgrund der Form des Clips 60 wird eine zuverlässige elektrische Verbindung leicht und schnell zwischen dem positiven Anschluss 32a der ersten Zelle 20a und dem negativen Anschluss 42b der zweiten Zelle 20b mithilfe des Clips 60 gebildet. Die Verbindung wird ohne zusätzliche Komponenten und ohne dass eine Verwendung von Spezialausrüstung erforderlich ist, gebildet.
-
Obwohl die in der dargestellten Ausführungsform beschriebene Zelle 20 eine elektrochemische Lithiumionen-Zelle ist, sind die Zellen 20, die unter Verwendung des Clips verbunden werden, nicht auf eine elektrochemische Lithiumionen-Zelle beschränkt. Zum Beispiel kann die Zelle 20 eine Nickel-Metallhydrid-, Nickel-Cadmium-Zelle, Aluminium-Ionen-Zelle oder eine andere Art Zelle sein. Obwohl die Zelle 20 derart beschrieben wird, dass sie eine prismatische Form aufweist, kann des Weiteren die Zelle 20 mit einer anderen Form, wie z. B. einer zylindrischen oder einer Beutelform, ausgebildet werden.
-
Obwohl der Clip 60 derart beschrieben wird, dass er bei Betrachtung in einer oberen Draufsicht ein im Allgemeinen rechteckiges Profil aufweist, ist der Clip 60 nicht auf eine rechteckige Form beschränkt. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Clip 60 bei Betrachtung in oberer Draufsicht eine elliptische Form aufweisen.
-
In der dargestellten Ausführungsform ist der erste Ausschnitt 70 von dem zweiten Ausschnitt 80 entlang des vierten Randabschnitts 67 des Umfangsrands 66 beabstandet, wobei sich der erste Ausschnitt 70 und der zweite Ausschnitt 80 in dieselbe Richtung öffnen. Jedoch ist der Clip 60 nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Zum Beispiel ist in einigen Ausführungsformen der erste Ausschnitt 70 von dem zweiten Ausschnitt 80 beabstandet, aber er öffnet sich in einer Richtung, die jener des zweiten Ausschnitts 80 entgegengesetzt ist. Zum Beispiel öffnet sich in einem alternativen Clip 60' (nicht dargestellt) der erste Ausschnitt 70 entlang des vierten Randabschnitts 67 auf einer Seite der Falte 68 und der zweite Ausschnitt 80 öffnet sich entlang des zweiten Randabschnitts 63 auf der gegenüberliegenden Seite der Falte 68. In diesem Beispiel kann die Form des ersten und des zweiten Ausschnitts 70, 80 modifiziert werden, um eine Drehbewegung des Clips 60' während des Zusammenbaus mit den jeweiligen Zellenanschlüssen zu berücksichtigen.
-
Obwohl das distale Anschlussende 36 derart beschrieben wird, dass es eine abgerundete oder sphärische Form aufweist, ist das distale Anschlussende 36 nicht auf eine abgerundete Form beschränkt. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das distale Anschlussende 36 mehreckig sein und umfasst eine verjüngte Fläche einer flachen Fläche, die derart ausgelegt ist, dass sie einen Festsitz zwischen dem Clip 60 und dem proximalen und distalen Ende des Anschlusses 32, 42 bereitstellt.
-
Obwohl die Anschlüsse 32, 42 derart offenbart werden, dass sie auf der ersten Stirnfläche 23 der Zelle 20 angeordnet sind, sind die Anschlüsse nicht auf diese Position beschränkt. Je nach den Anforderungen der konkreten Anwendung können die Anschlüsse 32, 42 zum Beispiel auf einer beliebigen der Stirnflächen 23, 24, 25, 26 oder auf den breiten Seiten 21, 22 angeordnet sein.
-
Obwohl der positive Anschluss 32 derart offenbart wird, dass er mit dem negativen Anschluss 42 identisch ist, wird betrachtet, dass sich Anschlüsse 32, 42 bezüglich der Form und/oder Abmessungen unterscheiden können, wie durch die konkrete Anwendung erforderlich. Obwohl das proximale Anschlussende 34 derart beschrieben und/oder dargestellt wird, dass es die Form einer rechteckigen Platte aufweist, und das distale Ende 38 derart beschrieben wird, dass es abgerundet ist, kann des Weiteren der Anschluss eine andere Form und andere Abmessungen aufweisen, sofern das proximale Ende flach ist und das distale Ende im Verhältnis zum Mittelabschnitt 36 vergrößert ist.
-
Ausgewählte Ausführungsbeispiele des elastischen Elements wurden vorstehend in einigen Einzelheiten beschrieben. Es versteht sich, dass hier lediglich Strukturen, die zur Erklärung des elastischen Elements erforderlich sind, beschrieben wurden. Es wird angenommen, dass andere herkömmliche Strukturen und jene von Hilfs- und Zusatzkomponenten des Batteriesystems einem Fachmann bekannt und für ihn verständlich sind. Obwohl Arbeitsbeispiele des elastischen Elements vorstehend beschrieben wurden, ist des Weiteren das elastische Element nicht auf die vorstehend beschriebenen Arbeitsbeispiele beschränkt, sondern es können verschiedene Designänderungen vorgenommen werden, ohne von der in den Ansprüchen dargelegten Vorrichtung abzuweichen.
