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Querverweis auf verwandte Anmeldung(en)
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-158831 , eingereicht in Japan am 12. August 2016, und nimmt deren Inhalte hierin durch Bezugnahme vollumfänglich auf.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sammelschienenmodul und ein Batteriepack.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Es ist allgemein bekannt, dass Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeug ein Batteriemodul aufweisen, in dem eine große Anzahl von Batteriezellen angeordnet und in Reihe oder parallel geschaltet und unter dem Gesichtspunkt eingebaut ist, eine hohe Leistung, eine große Reichweite und dergleichen zu erzielen. In dem Batteriemodul sind die Batteriezellen durchgängig in einem Zustand angeordnet, in dem die Elektrodenanschlüsse der einen Seite der jeweiligen Batteriezellen in einer Reihe angeordnet sind und die Elektrodenanschlüsse der anderen Seite ebenfalls in einer Reihe angeordnet sind. Dieses Batteriemodul ist in einem Gehäuse aufgenommen, das Aufnahmekammern für die jeweiligen Batteriezellen beinhaltet und ist als Batteriepack zusammen mit einem Sammelschienenmodul oder dergleichen versehen. So ist beispielsweise ein Sammelschienenmodul für jede Gruppe von Elektrodenanschlüssen vorgesehen, die in einer Reihe angeordnet sind, und weist mindestens eine Vielzahl von Sammelschienen auf, die physisch und elektrisch die Elektrodenanschlüsse von benachbarten Batteriezellen miteinander verbinden, leitfähige Abschnitte für die jeweiligen Sammelschienen, die sich in derselben Richtung voneinander in der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen erstrecken und in Abständen zueinander angeordnet sind, und die physisch und elektrisch mit der anzuschließenden Sammelschiene verbunden sind, und isolierende Halteelemente, die jeweils die einzelnen leitfähigen Abschnitte und die einzelnen Sammelschienen halten. Zum Beispiel sind in der Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-114025 und der Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-210710 diese Art von Sammelschienenmodul und Batteriepack offenbart.
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Bei Sammelschienenmodulen, wie in der Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-114025 beschrieben, ist ein Sammelschienenmodul bekannt, bei dem sich die jeweiligen leitfähigen Abschnitte in derselben Richtung voneinander in einer Anordnungsrichtung der Sammelschienen erstrecken, und bei dem ein Endteil der jeweiligen leitfähigen Abschnitte auf der Seite der Erstreckungsrichtung physisch und elektrisch mit der anzuschließenden Sammelschiene verbunden ist. Bei Sammelschienenmodulen, wie in der Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-210710 beschrieben, ist ein Sammelschienenmodul bekannt, bei dem die einzelnen leitfähigen Abschnitte und die Halteelemente Flexibilität besitzen und ein Teil zwischen benachbarten Sammelschienen in den jeweiligen leitfähigen Abschnitten und in den jeweiligen Halteelementen mit einer Faltenform ausgebildet und dazu konfiguriert ist, Toleranzschwankungen zwischen Elektrodenanschlüssen auszugleichen. Wenn die Faltenform allerdings auf das Sammelschienenmodul der Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2010-114025 angewendet wird, wird, da die gefalteten Teile jeweils näher auf der Seite der Erstreckungsrichtung der leitfähigen Abschnitte angeordnet sind, die Anzahl der leitfähigen Abschnitte nach und nach reduziert, so dass die Steifigkeit der gefalteten Teile herabgesetzt wird. Dieses Sammelschienenmodul wird somit an einem Batteriemodul montiert, während es sich in einer Anordnungsrichtung der Sammelschienen auf der Basis der einzelnen Faltteile ausdehnt und zusammenzieht, doch tritt ein Unterschied in der Größe der Ausdehnung und Kontraktion zwischen benachbarten Sammelschienen zusammen mit einem Unterschied in der Steifigkeit der einzelnen Faltteile auf, und eine Position der einzelnen Sammelschienen an den Elektrodenanschlüssen wird im Hinblick auf den Größenunterschied bei der Ausdehnung und Kontraktion angepasst. Somit gibt es bei dem herkömmlichen Sammelschienenmodul noch Raum für Verbesserung im Zusammenhang mit der Handhabung bei der Montage eines Batteriemoduls.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Sammelschienenmodul und einen Batteriepack bereitzustellen, mithilfe derer die Handhabung bei der Montage eines Batteriemoduls verbessert werden kann.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, beinhaltet einen Sammelschienenmodul gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Sammelschienen, die in Abständen zueinander in einer Anordnungsrichtung von Elektrodenanschlüssen von einzelnen Elektrodenanschlussgruppen angeordnet sind, die in einer Reihe an einem Batteriemodul angeordnet sind, das aus einer Vielzahl von Batteriezellen besteht, und die physisch und elektrisch mit den anzuschließenden Elektrodenanschlüssen verbunden sind, und einen flexiblen flachen Leiter, der leitfähige Abschnitte beinhaltet, die jeweils elektrisch mit den einzelnen Sammelschienen verbunden sind, und isolierende Halteelemente, die jeweils die einzelnen leitfähigen Abschnitte und die einzelnen Sammelschienen halten, und den leitfähigen Abschnitten und den Halteelementen Flexibilität verleiht, wobei der flexible flache Leiter mit einer flachen Form ausgebildet ist, wobei die leitfähigen Abschnitte jeweils Ausdehnungsabschnitte beinhalten, die sich in derselben Richtung zueinander in der Anordnungsrichtung erstrecken und die in Abständen zueinander angeordnet sind, und jeweilige elektrische Verbindungsabschnitte, die sich an einem Endteil auf der Seite der Erstreckungsrichtung der Ausdehnungsabschnitte befinden und die elektrisch mit der Sammelschiene direkt oder indirekt verbunden sind, wobei die Halteelemente jeweils eine Abdeckung aufweisen, die leitfähigen Abschnitte so bedeckt, dass die leitfähigen Abschnitte gemeinsam gehalten werden, und eine Sammelschienenhalterung für die einzelnen Sammelschienen, wobei die Sammelschienenhalterung von der Abdeckung vorsteht und die einzelnen Sammelschienen individuell hält, der flexible flache Leiter Leiteranschlussbereiche für jeweilige Sammelschienen aufweist, die Leiteranschlussbereiche jeweils die Sammelschiene und den elektrischen Verbindungsabschnitt aufweisen, die elektrisch miteinander verbunden sind, und einen Anschlussbereich, der die Leiteranschlussbereiche miteinander verbindet, die in der Anordnungsrichtung nebeneinanderliegen, und wobei jeder der Anschlussbereiche eine Faltenform aufweist, so dass er sich in der Anordnungsrichtung ausdehnt und zusammenzieht, und so ausgebildet ist, dass ein Unterschied in der Steifigkeit zwischen den Anschlussbereichen verringert wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Sammelschienen und der flexible flache Leiter in dem Sammelschienenmodul individuell ausgebildet und anschließend aneinander montiert werden, und wenn die Halteelemente jeweils Kerbenbereiche aufweisen, die sich durch den Anschlussbereich zwischen den Sammelschienenhalterungen erstrecken, die in der Anordnungsrichtung nebeneinanderliegen, können die Kerbenbereiche jeweils eine größere Kerbengröße aufweisen, wenn der Kerbenbereich, der zu dem Anschlussbereich durchgängig ist, eine größere Anzahl der leitfähigen Abschnitte besitzt.
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Wenn gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Kerbenbereichen durch Einkerben einer Platte aus einem leitfähigen Plattenmaterial mit den Halteelementen bereitgestellt wird, um das Plattenmaterial in die Sammelschienen zu untertellen und die jeweiligen Sammelschienenhalterungen und die jeweiligen Anschlussbereiche zu bilden, können die einzelnen Kerbenbereiche eine größere Kerbengröße aufweisen, wenn der Kerbenbereich, der zu dem Anschlussbereich durchgängig ist, eine größere Anzahl der leitfähigen Abschnitte aufweist.
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Gemäß noch einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Elektrodenanschlüsse in dem Sammelschienenmodul jeweils ein säulenförmiger Elektrodenpol sein, der von einem Zellenhauptkörper der entsprechenden Batteriezelle vorsteht und jede der Sammelschienen kann ein Durchgangsloch aufweisen, in das der Elektrodenanschluss eingesetzt wird.
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Ein Batteriepack gemäß noch einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Batteriemodul, das aus einer Vielzahl von Batteriezellen besteht, und ein Sammelschienenmodul, das die Batteriezellen miteinander in Reihe oder parallel verbindet, wobei das Sammelschienenmodul eine Vielzahl von Sammelschienen aufweist, die in Abständen zueinander in einer Anordnungsrichtung von Elektrodenanschlüssen von einzelnen Elektrodenanschlussgruppen angeordnet sind, die in einer Reihe an dem Batteriemodul angeordnet sind, und die physisch und elektrisch mit entsprechenden Elektrodenanschlüssen verbunden sind, und einen flexiblen flachen Leiter, der einen leitfähigen Abschnitt beinhaltet, der physisch und elektrisch mit den einzelnen Sammelschienen verbunden ist, und isolierende Halteelemente, die jeweils die einzelnen leitfähigen Abschnitte und die einzelnen Sammelschienen halten, und den leitfähigen Abschnitten und den Halteelementen Flexibilität verleiht, wobei der flexible flache Leiter mit einer flachen Form ausgebildet ist, wobei die leitfähigen Abschnitte jeweils Ausdehnungsabschnitte beinhalten, die sich in derselben Richtung zueinander in der Anordnungsrichtung erstrecken und die in Abständen zueinander angeordnet sind, und jeweilige elektrische Verbindungsabschnitte, die jeweils ein Endteil auf der Seite der Erstreckungsrichtung der Ausdehnungsabschnitte sind und die physisch und elektrisch mit der Sammelschiene verbunden sind, wobei die Halteelemente jeweils eine Abdeckung aufweisen, die die leitfähigen Abschnitte so bedeckt, dass die leitfähigen Abschnitte gemeinsam gehalten werden, und eine Sammelschienenhalterung für die einzelnen Sammelschienen, wobei die Sammelschienenhalterung von der Abdeckung vorsteht und die einzelnen Sammelschienen individuell hält, der flexible flache Leiter Leiteranschlussbereiche für jeweilige Sammelschienen aufweist, die Leiteranschlussbereiche jeweils die Sammelschiene und den elektrischen Verbindungsabschnitt aufweisen, die miteinander verbunden sind, und einen Anschlussbereich, der die Leiteranschlussbereiche miteinander verbindet, die in der Anordnungsrichtung nebeneinanderliegen, und wobei jeder der Anschlussbereiche eine Faltenform aufweist, so dass er sich in der Anordnungsrichtung ausdehnt und zusammenzieht, und so ausgebildet ist, dass ein Unterschied in der Steifigkeit zwischen den Anschlussbereichen verringert wird.
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Die oben genannten und weitere Ziele, Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden besser verständlich, wenn die folgende ausführliche Beschreibung der vorliegenden genannten Ausführungsbeispiele der Erfindung gelesen und in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Darstellung eines Batteriepacks gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 ist eine Draufsicht auf ein Sammelschienenmodul gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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3 ist eine Seitenansicht des Sammelschienenmoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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4 ist eine weitere erläuternde Darstellung eines Kerbenbereichs; und
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5 ist eine Draufsicht auf eine Modifikation des Sammelschienenmoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel;
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Sammelschienenmoduls und eines Batteriepacks gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass das untenstehende Ausführungsbeispiel nicht als Einschränkung dieser Erfindung aufzufassen ist.
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Ausführungsbeispiel
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Ein Ausführungsbeispiel eines Sammelschienenmoduls und eines Batteriepacks gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezug auf 1 bis 5 beschrieben.
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Das Bezugszeichen 1 in 1 kennzeichnet ein Batteriepack. Bezugszeichen 10 kennzeichnet ein Batteriemodul des Batteriepacks 1. Bezugszeichen 20 kennzeichnet ein Sammelschienenmodul des Batteriepacks 1.
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Das Batteriepack 1 ist an Fahrzeugen wie beispielsweise Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen montiert und beinhaltet ein Batteriemodul 10 und die Sammelschienenmodule 20, die an dem Batteriemodul 10 angeordnet sind. Das Batteriemodul 10 ist eine Anordnung aus einer Vielzahl von Batteriezellen 11. Das Sammelschienenmodul 20 verbindet die Batteriezellen 11 des Batteriemoduls 10 elektrisch miteinander in Reihe oder parallel und beinhaltet eine Vielzahl von Sammelschienen 30 und einen flexiblen flachen Leiter 40 (2). In diesem Batteriepack 1 ist das Batteriemodul 10 in einem Gehäuse angeordnet, das eine Aufnahmekammer für jede Batteriezelle 11 aufweist. Zur Vereinfachung ist das Gehäuse in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt.
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Die Batteriezellen 11 weisen jeweils zwei Elektrodenanschlüsse 13 auf, die an den Enden eines Zellenhauptkörpers 12 angeordnet sind. In diesem Beispiel ist der Zellenhauptkörper 12 in den einzelnen Batteriezellen 11 beispielsweise mit einer parallelflachen Form ausgebildet und mit den Elektrodenanschlüssen 13 auf einer Fläche versehen. In diesem Beispiel ist die Fläche, auf der die Elektrodenanschlüsse 13 angeordnet sind, zu einem oberen Teil eines Fahrzeugs ausgerichtet. In der Batteriezelle 11 stehen die Elektrodenanschlüsse 13 als säulenförmige Elektrodenpole an beiden Erden auf der Fläche in einer Längsrichtung vor. Beispielsweise sind in dem Ausführungsbeispiel zwei Stehbolzen vertikal an beiden Enden der Zelle vorgesehen und die Stehbolzen dienen als die Elektrodenanschlüsse 13. Die Elektrodenanschlüsse 13 erstrecken sich in einer Richtung orthogonal zu der Fläche. Einer der Elektrodenanschlüsse 13 ist eine positive Elektrode und der andere ist eine negative Elektrode.
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In dem Batteriemodul 10 sind die Batteriezellen 11 durchgängig angeordnet, während die Elektrodenanschlüsse 13 an einem der beiden Enden der Batteriezellen 11 in einer Reihe angeordnet sind und die Elektrodenanschlüsse 13 an dem anderen Ende ebenfalls in einer Reihe angeordnet sind. Mit anderen Worten wird das Batteriemodul 10 durch die Batteriezellen 11 virtuell zu einer parallelflachen Form geformt, und Elektrodenanschlussgruppen 14, die von den in einer Reihe angeordneten Elektrodenanschlüssen 13 gebildet werden, sind an zwei Stellen auf einer Fläche der parallelflachen Form vorgesehen. Das Batteriemodul 10 kann Elektrodenanschlussgruppen 14 aufweisen, bei welchen die positiven und negativen Elektrodenanschlüsse 13 abwechselnd angeordnet sind, alternativ kann es die Elektrodenanschlussgruppen 14 aufweisen, bei welchen die Elektrodenanschlüsse 13 dieselben Elektroden aufweisen, die in einer Reihe angeordnet sind. Das Batteriemodul 10 in 1 bildet einen Teil der angeordneten Batteriezellen 11.
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Wie oben beschrieben, beinhaltet jedes der Sammelschienenmodule 20 die Sammelschienen 30 und den flexiblen flachen Leiter 40 (2). Die Sammelschienenmodule 20 werden jeweils durch Integrieren der Sammelschienen 30 und des flexiblen flachen Leiters 40 gebildet. Mindestens ein Sammelschienenmodul 20 ist pro Elektrodenanschlussgruppe 14 vorgesehen.
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Die Sammelschienen 30 sind jeweils aus einem leitfähigen Material wie beispielsweise Metall gebildet und verbinden physisch und elektrisch zwei benachbarte Elektrodenanschlüsse 13 in der Elektrodenanschlussgruppe 14 (mit anderen Worten, die Elektrodenanschlüsse 13 der benachbarten Batteriezellen 11) miteinander, um die beiden Elektrodenanschlüsse 13 elektrisch miteinander zu verbinden. Dadurch sind in jedem der Sammelschienenmodule 20 die Sammelschienen 30 in Abständen zueinander in einer Anordnungsrichtung der Elektrodenanschlüsse 13 angeordnet, und jede der Sammelschienen 30 ist physisch und elektrisch mit dem anzuschließenden Elektrodenanschluss 13 verbunden.
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Die Sammelschienen 30 beinhalten jeweils einen Sammelschienenhauptkörper 31, der die Elektrodenanschlüsse 13 physisch und elektrisch miteinander verbindet, und Steckverbinder 32, um den Sammelschienenhauptkörper 31 an dem flexiblen flachen Leiter 40 zu installieren.
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Der flexible flache Leiter 40 beinhaltet leitfähige Abschnitte 41, die jeweils elektrisch mit den einzelnen Sammelschienen 30 verbunden sind, und isolierende Halteelemente 42, die jeweils die einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 und die einzelnen Sammelschienen 30 halten (2). Die flexiblen flachen Leiter 40 sind jeweils als flache Leiter mit Flexibilität geformt, indem die leitfähigen Abschnitte 41 und die Halteelemente 43 mit Flexibilität versehen und flach ausgebildet werden.
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Der flexible flache Leiter 40 beinhaltet die leitfähigen Abschnitte 41, welche dieselbe Anzahl wie die der zu haltenden Sammelschienen 30 aufweisen. Die leitfähigen Abschnitte 41 beinhalten jeweilige Ausdehnungsabschnitte 41a (2), die sich in derselben Richtung zueinander in der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30 erstrecken und in einem Abstand zueinander angeordnet sind, und jeweilige Verbindungsabschnitte 41b (3), die jeweils ein Endteil sind und jeweils elektrisch mit der zu verbindenden Sammelschiene 30 in direkter oder indirekter Weise verbunden sind.
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Die Ausbildungsabschnitte 41a (mit anderen Worten die leitfähigen Abschnitte 41) sind in Abständen zueinander angeordnet, aus den Richtungen, die orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung verlaufen (mit anderen Worten der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30), in einer Richtung, welche die beiden Elektrodenanschlüsse 13 in der einen Batteriezellen 11 miteinander verbindet. Die Ausdehnungsabschnitte 41a sind im Wesentlichen auf derselben flachen Oberfläche angeordnet.
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Wenn die leitfähigen Abschnitte 41 direkt mit den Sammelschienen 30 verbunden sind, sind die Endteile auf einer Seite der Erstreckungsrichtung, die von den Ausdehnungsabschnitten 41a zu der Seite der Sammelschienen 30 geführt werden, die elektrischen Verbindungsabschnitte 41b. Wenn die leitfähigen Abschnitte 41 indirekt mit den Sammelschienen 30 verbunden sind, sind die Endteile der Ausdehnungsabschnitte 41a auf der Seite der Erstreckungsrichtung die elektrischen Verbindungsabschnitte 41b, und die elektrischen Verbindungsabschnitte 41b und die Sammelschienen 30 werden beispielsweise durch ein leitfähiges Verbindungswerkzeug (nicht dargestellt) elektrisch miteinander verbunden.
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In diesem flexiblen flachen Leiter 40 sind die einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 jeweils mit dem Halteelement 42 bedeckt. Das Halteelement 42 beinhaltet eine Abdeckung 42a, welche die einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 bedeckt, um die leitfähigen Abschnitte 41 gemeinsam zu halten, und eine Sammelschienenhalterung 42b, die von der Abdeckung 42a vorsteht und die Sammelschiene 30 für jede Sammelschiene 30 individuell hält (2).
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Die Beispiele des flexiblen flachen Leiters 40 sollen ein Flachkabel (ein sogenanntes FC), ein flexibles Flachkabel (ein sogenanntes FFC) und gedruckte Leiterplattenkörper, wie beispielsweise flexible gedruckte Leiterplatten (sogenannte FPC) sowie eine Membran-Verdrahtungsplatte beinhalten. In dem unten beschriebenen spezifischen Beispiel wird ein Flachkabel als Beispiel für den flexiblen flachen Leiter 40 verwendet.
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Nachfolgend wird ein spezifisches Beispiel der einzelnen Sammelschienenmodule 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Das Sammelschienenmodul 20 in diesem Beispiel wird durch Montieren der einzeln ausgebildeten Sammelschienen 30 und des flexiblen flachen Leiters 40 aneinander und durch Integrieren der Sammelschienen 30 und des flexiblen flachen Leiters 40 hergestellt.
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Beispielsweise werden die einzelnen Sammelschienen 30 in diesem Beispiel durch Anwenden einer Presskraft, wie zum Beispiel beim Stanzen und Falten, auf eine Metallplatte (Kupferplatte und dergleichen) gebildet, die als ein Basismaterial dient. Die Sammelschienen 30 weisen jeweils den rechtwinkligen und flachen, plattenförmigen Sammelschienenhauptkörper 31 auf.
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Die Sammelschienen 30 verbinden jeweils physisch und elektrisch den Sammelschienenhauptkörper 31 mit den Elektrodenanschlüssen 13. Um den Sammelschienenhauptkörper 31 mit den Elektrodenanschlüssen 13 zu verbinden, wird beispielsweise Schweißen (zum Beispiel Laserschweißen), Verschrauben und dergleichen eingesetzt. In dem Ausführungsbeispiel dienen die Elektrodenanschlüsse 13 auch als Stehbolzen. Daher sind in dem Sammelschienenhauptkörper 31 Durchgangslöcher 31a ausgebildet, um die Elektrodenanschlüsse 13 dort hinein einzusetzen. in dem Sammelschienenhauptkörper 31 in diesem Beispiel sind zwei runde Durchgangslöcher 31a ausgebildet und in einer Reihe in der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30 angeordnet. Die Durchgangslöcher 31a ermöglichen es, dass die zwei benachbarten Elektrodenanschlüsse 13 in der Elektrodenanschlussgruppe 14 jeweils dort hindurch eingesetzt werden. Somit wird ein Konstruktionswert für einen Abstand der Durchgangslöcher 31a identisch zu einem Konstruktionswert für einen Abstand von zwei benachbarten Elektrodenanschlüssen 13 festgelegt. Ferner werden eine Größe und eine Form der einzelnen Durchgangslöcher 31a bezüglich des Elektrodenanschlusses 13, auch wenn ein Abstand zwischen den beiden benachbarten Elektrodenanschlüssen 13 maximal von einem Konstruktionswert innerhalb eines Toleranzbereiches abweicht, so festgelegt, dass die Elektrodenanschlüsse 13 jeweils durch die Durchgangslöcher 31a eingesetzt werden können.
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Das Sammelschienenmodul 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel platziert die Sammelschienen 30 auf dem Batteriemodule 10 und bewirkt, dass die Elektrodenanschlüsse 13 verbunden und durch die Durchgangslöcher 31a eingesetzt werden. In jeder der Sammelschienen 30 sind Muttern 50, wie in 1 dargestellt, an den mit Gewinde versehenen Elektrodenanschlüssen 13 befestigt, um den Sammelschienenhauptkörper 31 physisch und elektrisch mit den Elektrodenanschlüssen 13 zu verbinden. In diesem Beispiel ist eine Richtung entlang einer Achsenlinienrichtung der Elektrodenanschlüsse 13 (mit anderen Worten eine Richtung orthogonal zu den flachen Flächen der Sammelschienenhauptkörper 31 und eine Achsenlinienrichtung der Durchgangslöcher 31a) eine Montagerichtung des Sammelschienenmoduls 20 an dem Batteriemodul 10.
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In dem Sammelschienenmodul 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die flexiblen flachen Leiter 40 in einer Reihe an den Sammelschienenhauptkörpern 31 in einer Richtung orthogonal zu einer Achsenlinienrichtung der Durchgangslöcher 31a (mit anderen Worten, einer Richtung orthogonal zu den flachen Flächen der Sammelschienenhauptkörper 31) und in einer Richtung orthogonal zu einer Anordnungsrichtung der zwei Durchgangslöcher 31a (mit anderen Worten, einer Anordnungsrichtung der Sammelschienen 30 und einer Anordnungsrichtung der einzelnen Elektrodenanschlüssen 13 in der Elektrodenanschlussgruppe 14) angeordnet. in den flexiblen flachen Leitern 40 sind die jeweiligen Ausdehnungsabschnitte 41a der leitfähigen Abschnitte 41 in einem Abstand zueinander und einem Abstand zu den einzelnen Sammelschienen entlang der Anordnungsrichtung der Sammelschienen 30 und der flexiblen flachen Leiter 40 angeordnet. Auf diese Weise sind in dem Sammelschienenmodul 20 die einzelnen Sammelschienen 30 und die flexiblen flachen Leiter 40 im Wesentlichen auf derselben Ebene angeordnet.
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Die einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 in diesem Beispiel sind lineare Leiter, die als ein linearer Zylinder mit einem leitfähigen Material wie beispielsweise Metall (zum Beispiel Kupfer) ausgebildet sind und eine Flexibilität aufweisen, die für eine Faltbehandlung ausreichend ist. Der leitfähige Abschnitt 41 wird beispielsweise als Spannungsermittlungsleitung zum Ermitteln einer Spannung der Batteriezellen verwendet. Die leitfähigen Abschnitte 41 sind jeweils so angeordnet, dass eine Achsenlinienrichtung der Ausdehnungsabschnitte 41a mit der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30 übereinstimmt. Die einzelnen Ausdehnungsabschnitte 41a werden dazu veranlasst, sich zu einer Position zu erstrecken, an der die anzuschließende Sammelschiene 30 angrenzend installiert ist (mit anderen Worten, in der Nähe der zu verbindenden Sammelschiene 30).
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Das Halteelement 42 deckt in diesem Beispiel die einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 ab, so dass es die leitfähigen Abschnitte 41 beinhaltet und wird unter Verwendung eines Materials wie beispielsweise Kunstharz ausgebildet, das isolierende Eigenschaften und Flexibilität aufweist. Die äußere Form des Halteelements 42 wird zu einer flachen Plattenform ausgebildet.
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In den einzelnen Sammelschienenmodulen 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel enthalten die Sammelschienen 30 jeweils den Steckverbinder 32, und das Halteelement 42 des flexiblen flachen Leiters 40 beinhaltet die Sammelschienenhalterung 42b für jede Sammelschiene 30. In diesem Sammelschienenmodul 20 sind die Steckverbinder 32 und die Sammelschienenhalterung 42 jeweils miteinander verbunden, so dass die einzelnen Sammelschienen 30 mit dem flexiblen flachen Leiter 40 integriert werden. In diesem Beispiel werden die Steckverbinder 32 in Durchgangslöcher 42b 1 (2) der Sammelschienenhalterung 42b eingesetzt und so verformt, dass die Sammelschienenhalterung 42b mit den Steckverbindern 32 verstemmt wird.
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Die Steckverbinder 32 der Sammelschiene 30 sind jeweils an einem Endteil des Sammelschienenhauptkörpers 31 auf der Seite des flexiblen flachen Leiters 40 bereitgestellt. Jeder der zwei Steckverbinder 32 ist an dem Endteil angeordnet. Die Steckverbinder 32 sind beispielsweise jeweils mit einem L-förmigen Körper aus zwei Stückteilen ausgebildet. In dem Steckverbinder 32 erstreckt sich einer der Stückteile von einem Endteil des Sammelschienenhauptkörpers 31 auf der Seite des flexiblen flachen Leiters 40 entlang einer flachen Oberfläche des Sammelschienenhauptkörpers 31, und der andere Stückteil erstreckt sich von einem Endteil des einen Stückteils auf der Seite der Erstreckungsrichtung entlang einer Achsenlinienrichtung des Durchgangslochs 31a (einer Richtung orthogonal zu einer flachen Oberfläche des Sammelschienenhauptkörpers 31).
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Die Sammelschienenhalterungen 42b sind jeweils an einem Endteil der Abdeckung 42a auf der Seite der Sammelschienen 30 angeordnet. Von dem Endteil der Abdeckung 42a steht jeweils eine rechtwinklige und flache, plattenförmige Sammelschienenhalterung 42b für jede Sammelschiene 30 vor. Die Sammelschienenhalterungen 42b sind jeweils mit den zwei Durchgangslöchern 42b 1 versehen, durch welche die anderen Stückteile der Steckverbinder 32 eingesetzt werden.
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In der Sammelschiene 30 werden die anderen Stückteile der zwei Steckverbinder 32 jeweils in die Durchgangslöcher 42b 1 der Sammelschienenhalterung 42b eingesetzt, und die anderen Stückteile werden gefaltet. In diesem Beispiel werden die anderen Stückteile so gefaltet, dass sich die Sammelschienenhalterung 42b zwischen den einen Stückteilen und den anderen Stückteilen befindet. Auf diese Weise werden die zwei Steckverbinder 32 an der Sammelschienenhalterung 42b verstemmt und fixiert und die Sammelschiene 30 wird von der Sammelschienenhalterung 42b gehalten.
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In dem Sammelschienenmodul 20 wird beispielsweise ein Rohling von jedem der flexiblen flachen Leiter 40 durch Extrudieren und Formen des Halteelements 42 solcherart gebildet, dass die angeordneten leitfähigen Abschnitte 41 enthalten sind. In dem Rohling wird ein überflüssiger Teil (ein Teil eines Verdrahtungsmaterials, aus dem die leitfähigen Abschnitte 41 bestehen und ein Teil eines Abdeckungsmaterials, aus dem die Abdeckung 42a besteht) ausgeschnitten und entfernt, so dass der Ausdehnungsabschnitt 41a der einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 sich zu einer Position erstreckt, an der der Ausdehnungsabschnitt 41a neben der anzuschließenden Sammelschiene 30 installiert ist, und einen Kunstharzmaterial, welches einen neben den Sammelschienenhalterungen 42b befindlichen Teil verbindet, wird beispielsweise zu einer rechtwinkligen Form geschnitten und entfernt, so dass die einzelnen Sammelschienenhalterungen 42b ausgebildet werden. Außerdem wird zum Zeitpunkt dieser Verarbeitung durch Kerben und dergleichen eines Kunstharzmaterials zwischen dem elektrischen Verbindungsabschnitt 41b, bei dem es sich um einen Endteil des leitfähigen Abschnitts 41 auf der Seite der Erstreckungsrichtung handelt und dem Ausdehnungsabschnitt 41b des benachbarten leitfähigen Abschnitts 41, der elektrische Verbindungsabschnitt ausgeschnitten und von dem Ausdehnungsabschnitt 41a des benachbarten leitfähigen Abschnitts 41 entfernt. Ferner wird zum Zeitpunkt dieser Verarbeitung nur eine Abdeckung an der Spitze in dem elektrischen Verbindungsabschnitt 41b abgezogen und die Spitze freigelegt. Auf diese Weise wird der flexible flache Leiter 40 geformt. In den leitfähigen Abschnitten 41 wird der elektrische Verbindungsabschnitt 41b zu einer Seite der zu verbindenden Sammelschiene 30 gefaltet und eine abgezogene Spitze wird physisch und elektrisch mit der zu verbindenden Sammelschiene 30 durch Schweißen, Löten und dergleichen verbunden. Größtenteils wird das Sammelschienenmodul 20 auf diese Weise hergestellt.
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Die flexiblen flachen Leiter 40 weisen jeweils Flächen 40a (nachfolgend als „Leiteranschlussbereiche” bezeichnet) für die jeweiligen Sammelschienen 30 auf, wobei in jedem davon die Sammelschiene 30 und der elektrische Verbindungsabschnitt 41 elektrisch miteinander verbunden sind, und einen Anschlussbereich 40b, der die benachbarten Leiteranschlussbereiche 40a in der Anordnungsrichtung der Sammelschienen 30 miteinander verbindet (2). In dem Ausführungsbeispiel ist ein schmaler und kleiner Teil, der von dem leitfähigen Abschnitt 41 und der Abdeckung 42a gebildet wird und in einem Raum zwischen den benachbarten Sammelschienen 30 durchgängig ist, als der Anschlussbereich 40b definiert, und die Sammelschienenhalterung 42b und ein Teil, der von dem leitfähigen Abschnitt 41 und der Abdeckung 42a an anderen Stellen als dem Anschlussbereich 40b gebildet wird, werden als der Leiteranschlussbereich 40a definiert.
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Selbst wenn in der Elektrodenanschlussgruppe 14 nur die beiden benachbarten Elektrodenanschlüsse 13 betrachtet werden, besteht die Gefahr dass deren Abstand von einem Konstruktionswert innerhalb eines Toleranzbereichs abweicht, diese Abweichung an den entsprechenden Stellen überlagert wird und die Abstände der Elektrodenanschlüsse 13 an beiden Enden beträchtlich abweichen. Um die Abweichung zusammen mit Toleranzvariationen in den Abständen der Elektrodenanschlüsse 13 auszugleichen, ist dieses Sammelschienenmodul 20 so geformt, dass ein Abstand zwischen den benachbarten Leiteranschlussbereichen 40a in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Sammelschienen 30 geändert werden kann. In dem Ausführungsbeispiel sind die Anschlussbereiche 40b jeweils mit einer gefalteten Form ausgebildet (2 und 3), so dass sie in der Anordnungsrichtung ausgedehnt und zusammengezogen werden können, und die Breite der einzelnen Anschlussbereiche 40b in der Anordnungsrichtung wird so angepasst, dass ein Abstand zwischen den benachbarten Leiteranschlussbereichen 40a geändert wird. Die gefaltete Form beinhaltet mindestens einen vorstehenden Faltenformteil oder kann eine Vielzahl von vorstehenden Faltenformteilen aufweisen (beispielsweise balgförmige Teile), in dem abwechselnd Berge und Täler in der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30 angeordnet werden. Das Ausbilden der Anschlussbereiche 40b mit einer Faltenform kann beispielsweise vor oder nach dem Verbinden der Sammelschienen 30 und der elektrischen Verbindungsabschnitte 41b miteinander ausgeführt werden.
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Allerdings sind die Sammelschienenmodule 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben geformt, und die Anzahl der leitfähigen Abschnitte 41 wird allmählich reduziert, wenn die Anschlussbereiche 40b näher an der Seite der Erstreckungsrichtung der leitfähigen Abschnitte 41 angeordnet sind. Daher wird in den Anschlussbereichen 40b, wenn der Anschlussbereich 40b näher an der Seite der Erstreckungsrichtung der leitfähigen Abschnitte 41 angeordnet wird, die Steifigkeit herabgesetzt. Ein Unterschied in der Steifigkeit der Anschlussbereiche 40b führt zu einem Unterschied in der Größe der Ausdehnung und Kontraktion der Anschlussbereiche 40b. Im Hinblick auf den Unterschied in der Größe der Ausdehnung und der Kontraktion muss ein Benutzer eine Position der einzelnen Sammelschienen 30 zu den Elektrodenanschlüssen 13 anpassen.
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In dem Sammelschienenmodul 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Anschlussbereiche 40b so ausgebildet, dass ein Unterschied in der Steifigkeit zwischen den Anschlussbereichen 40b reduziert wird. Beispielsweise wird, wie oben beschrieben, in dem flexiblen flachen Leiter 40 ein Kunstharzmaterial, das einen Teil, bei dem es sich um die benachbarten Sammelschienenhalterungen 42b handelt, in einer rechtwinkligen Form ausgeschnitten und entfernt, um eine individuelle Sammelschienenhalterung 42b zu formen. Mit anderen Worten ist in dem Halteelement 42 ein Kerbenbereich Sc, der zu dem Anschlussbereich 40b durchgängig ist, (4) zwischen den benachbarten Sammelschienenhalterungen 42b in der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30 bereitgestellt. So wird in dem Sammelschienenmodul 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Größe der einzelnen rechtwinkligen Kerbenbereiche Sc in Abhängigkeit von der Steifigkeit der einzelnen Anschlussbereiche 40b geändert. Wenn die einzelnen Kerbenbereiche Sc zu dem Anschlussbereich 40b durchgängig sind, der die größere Anzahl an leitfähigen Abschnitten 41 aufweist, wird die Größe einer Kerbe dafür größer ausgebildet. Die Steifigkeit der Anschlussbereiche 40b ist vorzugsweise identisch. Wenn dies schwierig ist, kann ein Unterschied in der Steifigkeit zwischen den Anschlussbereichen 40b so weit wie möglich reduziert werden. Im Hinblick darauf kann die Größe der einzelnen Kerbenbereiche Sc bestimmt werden.
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So ändert das Sammelschienenmodul 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Größe der einzelnen Kerbenbereiche Sc, um einen Unterschied in der Steifigkeit der Anschlussbereiche 40b zu reduzieren und einen Unterschied in der Größe der Ausdehnung und Kontraktion der Kerbenbereiche Sc zu reduzieren. Auf diese Weise kann zum Zeitpunkt der Änderung eines Abstands zwischen den benachbarten Leiteranschlussbereichen 40a das Sammelschienenmodul 20 einen Unterschied in der Änderung eines Abstands an den einzelnen Positionen reduzieren, um die Positionsanpassung der jeweiligen Sammelschienen 30 an den Elektrodenanschlüssen noch weiter zu erleichtern als zuvor. Dadurch kann dieses Sammelschienenmodul 20 die Montagefreundlichkeit zum Zeitpunkt der Montage des Sammelschienenmoduls 20 an dem Batteriemodul 10 verbessern.
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In dem konventionellen Sammelschienenmodul hat der Anschlussbereich 40b, der eine kleinere Anzahl der leitfähigen Abschnitte 41 aufweist, eine niedrigere Intensität und ist Lasten ausgesetzt, die durch externe Einwirkung, Leergewicht und dergleichen entstehen. Dagegen liegt in diesem Sammelschienenmodul 20 die jeweilige Steifigkeit der Anschlussbereiche 40b nahe beieinander und ein Unterschied im Intensitätsniveau der Anschlussbereiche 40b wird reduziert. Wenn beispielsweise die jeweiligen Kerbenbereiche Sc in dem herkömmlichen Sammelschienenmodul auf die maximale Größe eingekerbt werden, verbessert dieses Sammelschienenmodul 20 die Intensität des Anschlussbereichs 40b, der die kleinere Anzahl der leitfähigen Abschnitte 41 aufweist im Gegensatz zu zuvor, um die Haltbarkeit des konventionellen Sammelschienenmoduls zu verbessern.
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Wie oben beschrieben, beinhaltet der Batteriepack 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel das Sammelschienenmodul 20. Dadurch kann der Batteriepack 1 denselben Effekt wie das Sammelschienenmodul 20 erzielen.
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Das Sammelschienenmodul 20 kann gebildet werden durch Anordnen einer Platte aus einem leitfähigen und rechtwinkligen Plattenmaterial an den jeweiligen leitfähigen Abschnitten 41 in einer Reihe, durch Extrudieren und Formen des Halteelements 42 mit den einzelnen leitfähigen Abschnitten 41, so dass ein Endteil des Plattenmaterials in einer Längsrichtung (ein Endteil auf einer Seite, auf der die leitfähigen Abschnitte 41 angeordnet sind) enthalten ist, und Anwenden von verschiedenen Arten von Bearbeitungen an einem Rohling des Sammelschienenmoduls 20. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Sammelschienenmodul 20 als ein Sammelschienenmodul 20B bezeichnet. 5 zeigt dieses Sammelschienenmodul 20B. In dem Sammelschienenmodul 20B sind ähnliche Komponenten wie in dem Sammelschienenmodul 20 zum leichteren Verständnis mit identischen Bezugszeichen versehen.
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In dem Sammelschienenmodul 20B wird ein überflüssiger Teil (ein Teil des Verdrahtungsmaterials, aus dem die leitfähigen Abschnitte 41 bestehen und ein Teil des Abdeckungsmaterials, aus dem die Abdeckung 42a besteht) in dem Rohling ausgeschnitten und entfernt, so dass sich der Ausdehnungsabschnitt 41a der einzelnen leitfähigen Abschnitte 41 zu einer Position erstreckt, auf der der Ausdehnungsabschnitt 41a neben der zu verbindenden Sammelschiene 30 installiert ist. Dieser Aspekt ist derselbe wie bei dem Sammelschienenmodul 20. In diesem Ausführungsbeispiel wird das leitfähige Plattenmaterial außerdem mit dem Halteelement 42 eingekerbt, um das Plattenmaterial in die einzelnen Sammelschienen 30 zu unterteilen und die einzelnen Sammelschienenhalterungen 42b und die einzelnen Anschlussbereiche 40b zu bilden. Mit anderen Worten ist in diesem Ausführungsbeispiel die Vielzahl von Kerbenbereichen Sc bereitgestellt, die durch Einkerben des leitfähigen Plattenmaterials mit dem Halteelement 42 erhalten wird und die zu den benachbarten Sammelschienenhalterungen 42b und dem Anschlussbereich 40b in der Anordnungsrichtung der einzelnen Sammelschienen 30 durchgängig ist. Dadurch werden in diesem Sammelschienenmodul 20B die Kerbenbereiche SC, die einen eingekerbten Teil des Plattenmaterials beinhalten, ähnlich wie in dem oben beschriebenen Beispiel definiert. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Sammelschienenmodul 20B denselben Effekt wie in dem oben beschriebenen Beispiel erzielen, und der Batteriepack 1, der dieses Sammelschienenmodul 20B aufweist, kann ebenfalls denselben Effekt wie in dem oben beschriebenen Beispiel erzielen.
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Nach dem Ausschneiden und Einkerben wird in diesem Sammelschienenmodul 20B durch Einkerben und dergleichen eines Kunstharzmaterials zwischen dem elektrischen Verbindungsabschnitt 41b, bei dem es sich um einen Endteil des leitfähigen Abschnitts 41 auf der Seite der Erstreckungsrichtung handelt und dem Ausdehnungsabschnitt 41b des benachbarten leitfähigen Abschnitts 41, der elektrische Verbindungsabschnitt ausgeschnitten und von dem Ausdehnungsabschnitt 41a des benachbarten leitfähigen Abschnitts 41 entfernt. Ferner wird nur eine Abdeckung an der Spitze in dem elektrischen Verbindungsabschnitt 41b abgezogen und die Spitze freigelegt. Auf diese Weise werden die Sammelschienen 30 und der flexible flache Leiter 40 gebildet. In den leitfähigen Abschnitten 41 wird der elektrische Verbindungsabschnitt 41b zu einer Seite der zu verbindenden Sammelschiene 30 gefaltet und eine abgezogene Spitze wird physisch und elektrisch mit der zu verbindenden Sammelschiene 30 durch Schweißen, Löten und dergleichen verbunden. Die Anschlussbereiche 40b sind jeweils mit einer gefalteten Form ausgebildet. Das Sammelschienenmodul 20B wird auf diese Weise hergestellt.
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Ein Sammelschienenmodul gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel reduziert einen Unterschied in der Steifigkeit der Anschlussbereiche durch beispielsweise Ändern einer Größe der einzelnen Kerbenbereiche. Auf diese Weise kann das Sammelschienenmodul auch einen Unterschied in der Größe der Ausdehnung und Kontraktion der einzelnen Anschlussbereiche reduzieren, und kann zum Zeitpunkt der Änderung eines Abstands zwischen benachbarten Leiteranschlussbereichen auch einen Unterschied in der Änderung eines Abstands an den einzelnen Positionen reduzieren. Da die Positionsanpassung der einzelnen Sammelschienen zu den Elektrodenanschlüssen daher gegenüber früher vereinfacht wird, kann dieses Sammelschienenmodul die Montagefreundlichkeit zum Zeitpunkt der Montage des Sammelschienenmoduls an dem Batteriemodul verbessern. Ein Batteriepack gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet das Sammelschienenmodul, um denselben Effekt wie den des Sammelschienenmoduls zu erzielen.
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Zwar wurde die Erfindung unter Bezug auf das spezifische Ausführungsbeispiel für eine umfängliche und verständliche Offenlegung beschrieben, doch sind die angehängten Ansprüche nicht dadurch eingeschränkt und sind nicht als Ausführung sämtlicher Modifikationen und alternativer Konstruktionen aufzufassen, die sich Fachleuten erschließen können und die klar unter die hier dargelegten grundlegenden Lehren fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-158831 [0001]
- JP 2010-114025 [0003, 0004, 0004]
- JP 2011-210710 [0003, 0004]
