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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beruht auf der
japanischen Patentanmeldung (Nr. 2017-165714 ), die am 30. August 2017 eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme miteingeschlossen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschiene, ein Stromschienenmodul und ein Batteriemodul.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In einem Batteriepack bzw. Batterieverbund, der in einem Fahrzeug montiert ist, etwa in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, sind die Zellenelektroden mehrerer Batteriezellen nebeneinander angeordnet, wobei sie so aneinandergereiht sind, dass sie angrenzend zueinander sind, und sie sind elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet, wodurch eine zusammengesetzte Batterie aufgebaut wird. An dieser zusammengesetzten Batterie ist ein Stromschienenmodul angebracht. In dem Stromschienenmodul sind Stromschienen, die die Zellenelektroden elektrisch miteinander verbinden, in mehreren Stromschienenaufnahmekammern untergebracht, die in einem Gehäuse ausgebildet sind, das aus einem isolierenden Harz hergestellt ist. Beispielsweise gibt es die
JP-A-2000-106170 als Stand der Technik.
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Wenn die Stromschienen und die Zellenelektroden in dem Batteriepack durch Schweißung verbunden werden, ist es erforderlich, die Stromschienen und die Zellenelektroden so aufzustellen, dass sie in engem Kontakt (Oberflächenkontakt) miteinander sind. Andererseits weisen die Zellenelektroden eine Variabilität hinsichtlich der Höhentoleranz und der ebenheit auf. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Stromschienen zu verformen, um die Stromschienen und die Zellenelektroden in engem Kontakt zu bringen, indem die Stromschienen an die Zellenelektroden mit relativ hoher Kraft angedrückt werden.
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Wenn jedoch die Plattendicke der Stromschienen erhöht wird, um einen großen Strom zu transportieren, ist eine stärkere Kraft erforderlich, um die Stromschienen beim Drücken gegen die Zellenelektroden zu verformen. Da als Folge eine höhere Last auf die Zellenelektroden ausgeübt wird, ist es erforderlich, die Festigkeit der Zellenelektroden zu verbessern, so dass die Kosten pro Komponente der Batteriezellen erhöht werden. Da ferner eine Schweißanlage dafür notwendig ist, die mit einer Schweißelektrode versehen ist, die in der Lage ist, einen hohen Druck auszuüben, erhöhen sich auch die Herstellungskosten des Batteriepacks in diesem Falle.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorhergehenden Umstände erdacht und es ist eine Aufgabe davon, eine Stromschiene, ein Stromschienenmodul und einen Batteriepack bzw. Batterieverbund bereitzustellen, in welchem eine Schweißverbindung kostengünstig herstellbar ist, indem eine Verformung der Stromschienen mit hoher Kraft unnötig wird, wenn die Stromschienen durch Schweißverbindung zwischen den Zellenelektroden der Batteriezellen vorgesehen werden, die eine Toleranz in Höhe und Ebenheit aufweisen.
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Die zuvor genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Strukturen gelöst:
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(1) Eine Stromschiene, die versehen ist mit: einem Kopplungsplattenbereich, der zwischen zwei Zellenelektroden vorgesehen ist, die wiederum an zwei aneinander grenzenden Batteriezellen vorgesehen sind; und insgesamt nicht mehr als drei Vorsprüngen, die auf einer zugewandten Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs derart hervorstehen, so dass mindestens einer der Vorsprünge mit jeder der beiden Zellenelektroden in Kontakt ist, wobei die zugewandte Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs den Zellenelektroden zugewandt ist.
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Gemäß der Stromschiene mit dem Aufbau nach (1) sind auf der zugewandten Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs, der zwischen den Zellenelektroden der benachbarten Batteriezellen vorgesehen ist, insgesamt nicht mehr als drei Vorsprünge so ausgebildet, dass mindestens einer davon mit jeder der beiden Zellenelektroden in Kontakt ist. Die zuvor beschriebene Stromschiene ist in der Lage, Schwankungen der Höhentoleranz und der Ebenheit der Zellenelektroden durch diese Vorsprünge auszugleichen, die aus der zugewandten Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs, die den Zellenelektroden zugewandt ist, hervorstehen. Daher ist bei der zuvor beschriebenen Stromschiene, die zwischen den Zellenelektroden der Batteriezellen durch Schweißung verbunden ist, ein Andrücken mit hoher Kraft, die den Kopplungsplattenbereich verformt, nicht erforderlich, um einen engen Kontakt zu den Zellenelektroden herzustellen.
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Ferner ist bei der zuvor beschriebenen Stromschiene ein konventioneller Stufenbiegeaufbau oder dergleichen, der zur einfacheren Verformung des Kopplungsplattenbereichs dient, nicht erforderlich. Da der Stufenbiegeaufbau oder dergleichen des Kopplungsplattenbereichs für die Stromschiene nicht erforderlich ist, kann eine Verringerung der Höhe der Stromschiene und eine Verringerung der Herstellungskosten erreicht werden.
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Da ferner bei der zuvor beschriebenen Stromschiene ein Andrücken mit hoher Kraft, die den Kopplungsplattenbereich verformt, nicht erforderlich ist, verbleibt keine Kraft auf dem Kopplungsplattenbereich zum Zurückkehren in die ursprüngliche Form (Rückstellkraft). Bei der Stromschiene, in der keine Rückstellkraft an dem Kopplungsplattenbereich auftritt, kann der Schwingungswiderstand der Kontaktpunkte zu den Zellenelektroden verbessert werden, und die Gestaltung hinsichtlich der Festigkeit der Zellenelektroden wird vereinfacht.
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Ferner kann die Anzahl an Vorsprüngen der Stromschiene insgesamt drei betragen. Das heißt, der Kopplungsplattenbereich, der zwischen den Zellenelektroden vorgesehen ist, ist mit jeder der Zellenelektroden an zwei Vorsprüngen in Kontakt. Die Erhöhung der Anzahl an Vorsprüngen, die aus der zugewandten Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs zur Vergrößerung der Fläche des engen Kontakts mit den Zellenelektroden hervorstehen, ist besonders vorteilhaft, wenn ein hoher Strom transportiert wird. Jedoch ist die Stromschiene so gestaltet, dass alle Kontaktpunkte in stabiler Weise mit den drei Vorsprüngen in Kontakt treten können, die mit den kontaktierten Oberflächen der Zellenelektroden in Kontakt sind. Bei der Stromschiene, bei der drei Vorsprünge an dem Kopplungsplattenbereich hervorstehen, wird die Schweißverbindung vereinfacht, da die Lage stabil ist, wenn die Stromschiene an den Zellenelektroden angeordnet wird. Wenn ein vierter Vorsprung vorgesehen wird, kann ein Kontaktfehler an einem der Kontaktpunkte auftreten, wodurch eine Wärmeerzeugung an dem Kontaktpunkt des Vorsprungs, an dem der Kontaktfehler auftritt, hervorgerufen werden kann.
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Durch die Festlegung der Anzahl an Vorsprüngen, die mit den Zellenelektroden in Kontakt sind, auf eine Gesamtzahl von nicht mehr als drei (d.h., zwei oder drei) bei der Stromschiene, so dass mindestens einer davon mit der zugewandten Oberfläche in Kontakt ist, die den Zellenelektroden zugewandt ist, kann ein Vorsprung, an welchem ein Kontaktfehler auftreten kann, vermieden werden, während dennoch ein enger Kontakt zu der Zellenelektrode hergestellt wird. Wie zuvor beschrieben ist, wird bei der Stromschiene durch die Festlegung der Anzahl an Vorsprüngen, die mit den Zellenelektroden in Kontakt sind, auf die Anzahl zwei oder drei der enge Kontakt aller Kontaktbereiche sichergestellt, ohne dass eine Verformung des Kopplungsplattenbereichs erforderlich ist, der mit den Zellenelektroden verschweißt wird, indem er gegen die Zellenelektroden gedrückt wird. Folglich sind die verfügbaren Punkte zum Schweißen begrenzt und dies vereinfacht die Steuerung, so dass die Schweißkosten der Stromschiene reduziert werden können.
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(2) Die Stromschiene nach dem vorhergehenden Punkt (1), wobei eine Vorsprungshöhe bzw. eine Vorprungslänge der Vorsprünge an der zugewandten Oberfläche auf eine Abmessung derart festgelegt ist, dass der Kopplungsplattenbereich, der aufgrund einer durch eine Abmessungstoleranz zwischen den beiden Batteriezellen hervorgerufenen Verschiebung geneigt ist, mit keinem anderen Element in Kontakt ist.
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Gemäß der Stromschiene des Aufbaus nach dem vorhergehenden Punkt (2) sind die Vorsprünge mit einer Vorsprungshöhe bzw. Länge ausgebildet, wonach die zugewandte Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs mit keinen anderen Elementen in Kontakt ist, wenn die Neigung der Stromschiene auftritt, die durch eine Abmessungstoleranz zwischen den Batteriezellen hervorgerufen wird. Die anderen Elemente sind Elemente, die nicht die Stromschiene sind. Daher wird die zugewandte Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs der Stromschiene so festgelegt, dass sie auch nicht mit den Zellenelektroden in Kontakt ist. Das heißt, der Kopplungsplattenbereich der Stromschiene ist mit den Zellenelektroden nur an den Vorsprüngen in Kontakt. Dies dient dazu, dass eine Situation vermieden wird, wonach die zugewandte Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs zuerst an angewinkelten Elektrodenbereichen der Zellenelektroden anliegt und die Vorsprünge von den Zellenelektroden getrennt sind. Wenn die Zellenelektroden so angeordnet werden, dass sie im Wesentlichen bündig zu den Körperflächen der Batteriezellen sind, dann wird die Vorsprungslänge der Vorsprünge auf eine Abmessung derart festgelegt, dass die zugewandte Oberfläche der Stromschiene angewinkelte Körperbereiche nicht behindert. Durch das Festlegen der Vorsprünge auf eine derartige Vorsprungslänge bzw. Vorsprungshöhe kann mit der Stromschiene ein zuverlässiger Kontakt hergestellt werden bei insgesamt nicht mehr als drei Vorsprüngen derart, dass mindestens einer mit jeder der benachbarten Zellenelektroden in Kontakt ist, selbst wenn die benachbarten bzw. aneinander grenzenden Batteriezellen entsprechend ihrem Abmessungstoleranzbereich zueinander verschoben sind.
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(3) Die Stromschiene nach dem vorhergehenden Punkt (1) oder (2), die ferner einen weiteren Kopplungsplattenbereich aufweist, der zwischen den beiden Zellenelektroden vorgesehen ist, wobei der Kopplungsplattenbereich und der weitere Kopplungsplattenbereich parallel zwischen den beiden Zellenelektroden so angeordnet sind, dass er zwischen den beiden Zellenelektroden elektrisch parallel geschaltet ist.
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Gemäß der Stromschiene des Aufbaus nach (3) sind die aneinander grenzenden beiden Zellenelektroden durch mehrere Kopplungsplattenbereiche, die zwischen ihnen vorgesehen sind, elektrisch so verbunden, dass sie parallel angeordnet sind. Daher kann der Leiterquerschnitt der Stromschiene der vorliegenden Struktur erhöht werden, indem mehrere Punktkontakt-Kopplungsplattenbereiche nebeneinander vorgesehen werden. Ferner kann gemäß der Stromschiene des vorliegenden Aufbaus, in welchem die beiden Zellenelektroden durch mehrere Kopplungsplattenbereiche elektrisch parallel geschaltet sind, die Wärmeerzeugung durch paralleles Führen des Stroms unterdrückt bzw. reduziert werden. Gemäß der Stromschiene des vorliegenden Aufbaus, in welcher die beiden Zellenelektroden durch mehrere Kopplungsplattenbereiche elektrisch parallel geschaltet sind, kann ein hoher Strom transportiert werden, indem der Betrag an Wärmestrahlung durch Vergrößern des Oberflächenbereichs vergrößert wird.
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Ferner kann bei dem vorliegenden Aufbau, in welchem die beiden Zellenelektroden durch mehrere Kopplungsplattenbereiche elektrisch parallel geschaltet sind, ein Temperaturanstieg im Vergleich zu einer Stromschiene reduziert werden, die die gleiche Querschnittsfläche hat. Das heißt, wenn ein gleicher Temperaturanstieg ein Entwurfswert ist, kann gemäß dem vorliegenden Aufbau, wonach mehrere Kopplungsplattenbereiche so vorgesehen sind, dass sie parallel angeordnet sind, im Vergleich zu der Stromschiene, in der ein einzelner Kopplungsplattenbereich des gleichen Querschnitts vorgesehen ist, die Verwendung von Metall reduziert werden, so dass die Materialkosten der Stromschiene reduziert werden können.
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Gemäß dem vorliegenden Aufbau, wonach die beiden Zellenelektroden durch mehrere Kopplungsplattenbereiche elektrisch parallel geschaltet sind, können durch Änderung der Anzahl der Kopplungsplattenbereiche entsprechend dem zwischen den beiden Zellenelektroden fließenden Strom die gleichen Kopplungsplattenbereiche für diverse Batteriepacks verwendet werden, so dass die Herstellungskosten der Stromschiene reduziert werden können.
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(4) Ein Stromschienenmodul ist versehen mit: der Stromschiene gemäß einem der vorhergehenden Punkte (1) bis (3), die ausgebildet ist, an einer zusammengesetzten Batterie angebracht zu werden, wobei die Batteriezellen nebeneinander liegen; und einem isolierenden Harzgehäuse, das eine Stromschienenaufnahmekammer zur Aufnahme der Stromschiene hat.
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Gemäß dem Stromschienenmodul des Aufbaus nach dem vorhergehenden Punkt (4) können mehrere Stromschienen gemeinsam in engen Kontakt mit hoher Präzision mit den Zellenelektroden gebracht werden, da die Stromschienen, die die Vorsprünge aufweisen, die mit den Zellenelektroden in Kontakt sind, in den Stromschienenaufnahmekammern entsprechend untergebracht werden, wenn das Gehäuse und die zusammengesetzte Batterie zusammengefügt werden. Da die Kopplungsplattenbereiche mehrerer Stromschienen, in denen eine Rückstellkraft auftritt, gleichzeitig und zuverlässig in engen Kontakt mit den Zellenelektroden gebracht werden können, wenn sie mit den Zellenelektroden verschweißt werden, kann die Schweißqualität der Stromschienen und der Zellenelektroden in dem Stromschienenmodul verbessert werden, und die Herstellungskosten der zusammengesetzten Batterie können reduziert werden.
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(5) Ein Batteriepack, der versehen ist mit: dem Stromschienenmodul gemäß dem vorhergehenden Punkt (4); und der zusammengesetzten Batterie.
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Gemäß dem Batteriepack mit dem Aufbau nach dem vorhergehenden Punkt (5) ist es nicht erforderlich, die Kopplungsplattenbereiche mit hoher Kraft anzudrücken, wenn die Kopplungsplattenbereiche der Stromschienen, die in den Stromschienenmodulen untergebracht sind, in engen Kontakt mit den Zellenelektroden zum Verschweißen der Zellenelektroden gebracht werden. Daher ist eine Schweißanlage, die mit einer Schweißelektrode versehen ist, die für einen hohen Druck ausgelegt ist, nicht erforderlich, so dass eine Zunahme der Herstellungskosten des Batteriepacks reduziert werden kann.
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Da ferner bei dem Batteriepack die Schweißbelastung auf die Zellenelektroden der Stromschienen, die in den Stromschienenmodulen vorgesehen sind, reduziert ist, kann die Festigkeit der Zellenelektroden und der Bereiche in der Nachbarschaft der Zellenelektroden verringert werden, so dass es nicht erforderlich ist, hochfeste Elemente zu verwenden, die einer hohen Belastung beim Schweißen widerstehen. Folglich können die Kosten pro Komponente der zusammengesetzten Batterie reduziert werden.
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Gemäß der Stromschiene, dem Stromschienenmodul und dem Batteriepack der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, die Stromschiene mit hoher Kraft zu verformen, wenn die Stromschiene zwischen den Zellenelektroden der Batteriezellen durch Schweißung verbunden wird, wenn die Batteriezellen eine Toleranz in der Höhe und der Ebenheit aufweisen, so dass die Schweißverbindung kostengünstig ausführbar ist.
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Im Vorhergehenden ist die vorliegende Erfindung kurz beschrieben. Details der vorliegenden Erfindung gehen auch deutlicher durch Studium der Art der Ausführung der Erfindung hervor (im Weiteren als „Ausführungsform“ bezeichnet), die nachfolgend mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben ist.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepacks bzw. Batterieverbunds, wobei Stromschienenmodule, die Stromschienen aufnehmen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht sind.
- 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A des in 1 gezeigten Batteriepacks.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Stromschienenmoduls bei Betrachtung von der unteren Oberfläche her.
- 4 ist eine Querschnittsansicht des in 2 gezeigten Stromschienenmoduls bei Betrachtung entlang der Linie, die durch den Pfeil B-B angegeben ist.
- 5 ist eine Querschnittsvorderansicht des in 4 gezeigten Stromschienenmoduls.
- 6A ist eine schematische Ansicht, die eine Vorsprungshöhe bzw. Vorsprungslänge der Vorsprünge an der Stromschiene zeigt.
- 6B ist eine Draufsicht, die die nebeneinanderliegenden Stromschienen erläutert.
- 7A ist eine perspektivische Ansicht einer Stromschiene gemäß einer Modifizierung, in der drei Vorsprünge ausgebildet sind.
- 7B ist eine Querschnittsansicht der in 7A gezeigten Stromschiene bei Betrachtung entlang der Linie, die durch den Pfeil C-C angegeben ist.
- 7C ist eine Draufsicht der in 7A gezeigten Stromschiene.
- 8A und 8B sind entsprechend eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht der Batteriezellen, wobei die Zellenelektroden durch konventionelle Stromschienen miteinander verbunden sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ANSCHAULICHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Weiteren wird eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit Verweis auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepacks bzw. Batterieverbunds 15, in welchem Stromschienenmodule 13, die Stromschienen 11 aufnehmen, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht sind.
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Die Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können in geeigneter Weise für die in 1 gezeigten Stromschienenmodule 13 verwendet werden. Die Stromschienenmodule 13 werden an einer zusammengebauten Batterie 19 angebracht, in der mehrere Batteriezellen 17 in einer Reihe (nebeneinander) angeordnet sind. Die Stromschienenmodule 13 und die zusammengesetzte Batterie 19 bilden den Batteriepaket 15.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Batteriezelle 17 in Plattenform ausgebildet und eine positive Zellenelektrode 21 und eine negative Zellenelektrode 23 sind an den Enden in der Längsrichtung der oberen Stirnfläche vorgesehen, die eine rechteckige ebene Fläche ist. Im Weiteren wird der Begriff „Zellenelektroden 25“ als ein Überbegriff für die positive Zellenelektrode 21 und die negative Zellenelektrode 23 verwendet. Diese Zellenelektroden 25 sind in Form eines rechteckigen Plattenanschlusses ausgebildet. Die angrenzenden Batteriezellen 17 werden durch Schweißverbindung der Stromschienen 11, die zwischen den Zellenelektroden 25 vorgesehen sind, elektrisch in Reihe oder parallel geschaltet. Die zusammengesetzte Batterie 19, die in 1 gezeigt ist, ist so aufgebaut, dass acht Batteriezellen 17 als Einheit gebildet sind, die so nebeneinander sind, dass vier positive Zellenelektroden 21 und vier negative Zellenelektroden 23 abwechselnd angeordnet sind, wobei die Plattenoberflächen davon einander zugewandt sind.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A des Batteriepacks 15, der in 1 gezeigt ist.
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In dem Stromschienenmodul 13 ist ein Gehäuse 27 als der Hauptkörper in integraler Weise aus einem isolierenden Harzmaterial hergestellt. An dem Gehäuse 27 sind mehrere Stromschienenaufnahmekammern 29 mit einer rechteckigen Schachtelform über einen elastisch verformbaren Toleranzausgleichsbereich 31 in der Richtung der Anordnung der Batteriezellen 17 gekoppelt. Die aneinandergrenzenden Stromschienenaufnahmekammern 29 sind durch Trennwände 33 unterteilt. In den Stromschienenaufnahmekammern 29 sind die Zellenelektroden 25 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 angeordnet. In den Stromschienenaufnahmekammern 29 werden die Stromschienen 11 aufgenommen, die aus einer leitenden Metallplatte hergestellt sind, so dass eine elektrische Verbindung zwischen diesen Zellenelektroden 25 entsteht.
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In dem Gehäuse 27 ist ein Leitungsverlegebereich 35 integral in Richtung der gemeinsamen Verbindung der Stromschienenaufnahmekammern 29 ausgebildet. Auf der Außenseitenwand des Leitungsverlegebereichs 35 sind elastisch verformbare Toleranzausgleichsbereiche 37 ausgebildet. Der Leitungsverlegebereich 35 hat eine Leitungsverlegenut 39, die sich in der Richtung der nebeneinander liegenden Anordnung der Batteriezellen 17 erstreckt. In der Leitungsverlegenut 39 des Leitungsverlegebereichs 35 sind Spannungserfassungsleitungen 41 verlegt. Mehrere Spannungserfassungsleitungen 41, die in der Leitungsverlegenut 39 verlegt sind, werden durch Leitungshaltestücke 43 daran gehindert, aus der Leitungsverlegenut 39 hervorzustehen. Mehrere Spannungserfassungsleitungen 41 sind so verlegt, dass sie an die Stromschienenaufnahmekammern 29 angepasst sind. Die Spannungserfassungsleitungen 41 verlaufen durch Leitungsverbindungsöffnungen 45, die in den Stromschienenaufnahmekammern 29 ausgebildet sind, und sie sind leitend mit den Stromschienen 11 verbunden, die in den Stromschienenaufnahmekammern 29 untergebracht sind.
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Wie zuvor beschrieben ist, sind die Stromschienenmodule 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart aufgebaut, dass das Gehäuse 27 an der zusammengesetzten Batterie 19 angebracht wird, wobei mehrere Batteriezellen 17 nebeneinander angeordnet ist, und derart, dass mehrere Stromschienen 11, die zwischen den Zellenelektroden 25 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 vorgesehen sind, eine elektrische Verbindung dazwischen schaffen.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Stromschienenmoduls 13 bei Betrachtung von der unteren Oberfläche her.
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Eine Bodenwand 47 ist an dem Bodenbereich jeder Stromschienenaufnahmekammer 29 ausgebildet. Es ist eine Elektrodenzugangsöffnung 49 in der Bodenwand 47 jeder Stromschienenaufnahmekammer 29 ausgebildet, die die beiden Zellenelektroden 25 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 in die Stromschienenaufnahmekammer 29 zugänglich macht. Die in den Stromschienenaufnahmekammern 29 untergebrachten Stromschienen 11 können mit den beiden Zellenelektroden 25 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 über die Elektrodenzugangsöffnungen 49 in Kontakt treten.
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4 ist eine Querschnittsansicht des in 2. gezeigten Stromschienenmoduls 13 bei Betrachtung entlang der Linie, die durch den Pfeil B-B gezeigt ist.
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In jeder Stromschienenaufnahmekammer 29 sind mehrere parallele Stromschienentrennwände 51, die in der Richtung der nebeneinanderliegenden Anordnung der Batteriezellen 17 verlaufen, aufrecht vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Stromschienentrennwände 51 parallel angeordnet. Dadurch werden drei Stromschienenaufnahmeraumbereiche, die durch die Stromschienentrennwände 51 getrennt sind, in einer einzelnen Stromschienenaufnahmekammer 29 abgegrenzt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform können drei Stromschienen 11 in einer einzelnen Stromschienenaufnahmekammer 29 aufgenommen werden. Wie zuvor beschrieben ist, sind in der vorliegenden Ausführungsform mehrere (drei) Stromschienen 11, die parallel angeordnet sind, zwischen den beiden Zellenelektroden 25 vorgesehen, die benachbart zueinander angeordnet sind und die eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Zellenelektroden 25 durch Parallelschaltung herstellen. Die Anzahl an Stromschienentrennwänden 51 und Stromschienen 11 ist nicht darauf beschränkt.
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An jeder Stromschienentrennwand 51 sind mehrere Stromschienenhaltestücke 55 ausgebildet, deren oberes Ende ein Basisende und deren unteres Ende ein freies Ende mit einer Eingriffsklaue 53 ist. Wenn die Stromschienen 11 befestigt werden, werden diese Stromschienenhaltestücke 55 gebogen, so dass die Anbringung der Stromschienen 11 möglich ist. Die Stromschienenhaltestücke 55 halten die Stromschienen 11 in normalen Befestigungspositionen mit einem vorbestimmten Abstand. Das heißt, die Stromschienen 11, die in den Stromschienenaufnahmekammern 29 gehalten werden, werden in den Stromschienenaufnahmeräumen derart gehalten, dass sie entsprechend dem vorbestimmten Spalt bewegbar sind. Durch diesen beweglichen Halteaufbau sind die Stromschienen 11 in Reaktion auf eine Verschiebung aufgrund der Toleranz zwischen den Zellenelektroden 25 verschiebbar.
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Die Stromschienenhaltestücke 55 sind nicht nur an den zuvor genannten Stromschienentrennwänden 51, sondern auch an Aufnahmekammerseitenwänden 57 der Stromschienenaufnahmekammern 29 vorgesehen.
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5 ist eine Querschnittsvorderansicht des Stromschienenmoduls 13, das in 4 gezeigt ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist an jeder Batteriezelle 17 die Zellenelektrode 25 so angeordnet, dass sie aus der oberen Oberfläche eines Körpergehäuses 59 hervorsteht. Das an der zusammengesetzten Batterie 19 angeordnete Stromschienenmodul 13 ist so angeordnet, dass die Elektrodenzugangsöffnungen 49 der Stromschienenaufnahmekammern 29 mit den Zellenelektroden 25 der Batteriezellen 17 der zusammengesetzten Batterie 19 übereinstimmen. Das heißt, Kopplungsplattenbereiche 62 der Stromschienen 11 sind zwischen den Zellenelektroden 25, die auf den oberen Oberflächen der Körpergehäuse 59 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 vorgesehen sind, angeordnet. Beide Endbereiche in der Richtung des Nebeneinanderanordnens der Batteriezellen 17 der Kopplungsplattenbereiche 62 der Stromschienen 11, die in den Stromschienenaufnahmekammern 29 aufgenommen sind, sind mit den Zellenelektroden 25 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 leitend verbunden.
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In diesem Falle sind die Stromschienen 11 jeweils versehen mit: dem Kopplungsplattenbereich 62 einer rechteckigen Plattenform, die zwischen den Zellenelektroden 25 vorgesehen ist, die auf den oberen Oberflächen der angrenzenden beiden Batteriezellen 17 vorgesehen sind; und insgesamt mit nicht mehr als drei (in der vorliegenden Ausführungsform insgesamt zwei; eine dient zur Kontaktierung jedes Endbereichs des Kopplungsplattenbereichs 62) Vorsprüngen 63, die aus einer unteren Oberfläche 61 hervorstehen, die eine zugewandte Oberfläche des Kopplungsplattenbereichs 62 ist, die den Zellenelektroden 25 zugewandt ist, so dass mindestens ein Vorsprung mit jeder der beiden Zellenelektroden 25 in Kontakt ist.
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Die Vorsprünge 63 werden auch als Vertiefungen bezeichnet. Die Vertiefungen werden beispielsweise durch Streckformgebung gebildet. Bei der Streckformgebung wird die Stromschiene 11 auf einem Formteil mit einem Loch angeordnet, und der Kopplungsplattenbereich 62 der Stromschiene 11 wird zwischen einem Plattenpresselement und dem Formteil angeordnet. Die Teile des Kopplungsplattenbereichs 62, die den Löchern entsprechen, werden durch einen Stanzer aus der Seite gegenüberliegend zu dem Formteil mit Druck beaufschlagt. Bei der Streckformgebung werden der Teil des Kopplungsplattenbereichs 62, der mit dem vorderen Bereich des Stanzers in Kontakt tritt, und der benachbarte Bereich davon gestreckt und in eine Form gebracht, die dem Loch des Formteils nachgebildet ist. Die Vertiefungen der vorliegenden Ausführungsform werden so hergestellt, dass das vordere Ende des Vorsprungs im Wesentlichen halbkugelförmig ist. Die Form des Vorsprungs und das Herstellungsverfahren der Vertiefungen sind jedoch nicht darauf beschränkt.
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6A ist eine schematische Ansicht, die eine Vorsprungshöhe bzw. Vorsprungslänge h der Vorsprünge 63 auf der Stromschiene 11 zeigt. 6B ist eine Draufsicht, die die nebeneinander liegenden Stromschienen 11 erläutert.
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Wie in 6A gezeigt ist, ist die Vorsprungshöhe h aus der unteren Oberfläche 61 des Kopplungsplattenbereichs 62 an dem Vorsprung 63 auf eine Abmessung derart festgelegt, dass die untere Oberfläche 61 des Kopplungsplattenbereichs 62, der aufgrund einer Verschiebung geneigt ist, die durch die Abmessungstoleranz zwischen den beiden Batteriezellen 17 hervorgerufen wird, die nebeneinander angeordnet sind, mit keinen anderen Elementen in Kontakt ist. Wenn der Vorsprung 63 in einer halbkugelförmigen Gestalt gebildet wird, kann die Vorsprungshöhe h der Radius r der Halbkugel sein.
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7A ist eine perspektivische Ansicht einer Stromschiene 11A gemäß einer Modifizierung, bei der drei Vorsprünge 63 auf der unteren Oberfläche 61 des Kopplungsplattenbereichs 62 ausgebildet sind. 7B ist eine Querschnittsansicht der in 7A gezeigten Stromschiene 11A, wenn die Betrachtung entlang der Linie erfolgt, die durch den Pfeil C-C angegeben ist. 7C ist eine Draufsicht der in 7A gezeigten Stromschiene 11A.
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Wie in 7A bis 7C gezeigt ist, können die Vorsprünge 63 auf der unteren Oberfläche 61 des Kopplungsplattenbereichs 62 derart hergestellt werden, dass insgesamt drei Vorsprünge vorgesehen sind, so dass zwei davon mit einer der beiden Zellenelektroden 25 in Kontakt sind. Wenn die Anzahl an Vorsprüngen 63 insgesamt drei beträgt, ist ein Aufbau wünschenswert, in welchem auf geraden Linien L, die durch die beiden Vorsprünge 63 verlaufen, die mit den aneinandergrenzenden zwei beiden Zellenelektroden 25 in Kontakt sind, kein weiterer Vorsprung 63 angeordnet ist, wie etwa die Stromschiene 11A, die in 7C gezeigt ist. Das heißt, die drei Vorsprünge 63 sind an Eckpunkten eines Dreiecks (durch die gestrichelten Linien in 7C gezeigt) angeordnet. Der Grund dafür liegt darin, dass, wenn die aneinandergrenzenden beiden Zellenelektroden 25 bündig zueinander sind, alle drei Vorsprünge 63 auf der gleichen geraden Linie in Kontakt treten können und wenn die beiden Zellenelektroden 25 nicht zueinander bündig sind, einer der drei Vorsprünge 63 mit hoher Wahrscheinlichkeit keinen Kontakt hat.
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Obwohl die zwei Vorsprünge 63, die auf dem linken Endbereich auf der in 7C gezeigten Stromschiene 11A ausgebildet sind, so hervorstehen, dass sie entlang der Richtung der Breite des Kopplungsplattenbereichs 62 ausgerichtet sind, und mit gleichem Abstand zu dem Vorsprung 63 ausgebildet sind, der an dem oberen Endbereich auf der Stromschiene 11A ausgebildet ist, müssen die beiden Vorsprünge, die mit einer der Zellenelektroden 25 gemäß der vorliegenden Erfindung in Kontakt sind, nicht notwendigerweise einen gleichen Abstand zu dem Vorsprung haben, der mit der anderen Zellenelektrode 25 in Kontakt ist.
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Anschließend wird die Funktion des zuvor beschriebenen Aufbaus erläutert.
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8A und 8B sind entsprechend eine perspektivische Ansicht und eine Draufsicht der Batteriezellen 17, wobei die Zellenelektroden 25 durch konventionelle Stromschienen 65 miteinander verbunden sind. Wie in 8A und 8B gezeigt ist, ist es notwendig, wenn die konventionellen Stromschienen 65 und die Zellenelektroden 25 durch Schweißung miteinander verbunden werden, um die zusammengesetzte Batterie 19 elektrisch zu verbinden, die Stromschienen 65 und die Zellenelektroden 25 so anzuordnen, dass sie an geschweißten Bereichen 66 in engem Kontakt (Oberflächenkontakt) sind. Wenn es Positionsschwankungen zwischen den Zellenelektroden 25 der Batteriezellen 17 gibt, werden die geschweißten Bereiche 66 der Kopplungsplattenbereiche 64 der Stromschienen 65 von den Zellenelektroden 25 getrennt. Bei den konventionellen Stromschienen 65 ist in einem derartigen Falle eine äußerst hohe Kraft erforderlich, um die Stromschienen 65 gegen die Zellenelektroden 25 zu drücken, wenn die Stromschienen 65 und die Zellenelekroden 25 durch Schweißung verbunden werden. Daher ist bei den konventionellen Stromschienen 65 der Bereich des engen Kontakts der geschweißten Bereiche 66 nur schwer zu gewährleisten, so dass es schwierig sein kann, einen engen Kontakt sicherzustellen. Wenn ferner die Schweißverbindung ausgeführt wird, wobei die Stromschienen 65 angedrückt werden, gibt es ein Problem dahingehend, dass eine Rückstellkraft auf die Kopplungsplattenbereiche 64 verbleibt. Wenn die Rückstellkraft als eine innere Verspannung nach dem Schweißen bleibt, wird die Schwingungsfestigkeit der Stromschienen 65 beeinträchtigt.
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Andererseits sind an den Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf den unteren Oberflächen 61 der Kopplungsplattenbereiche 62, die zwischen den Zellenelektroden 25 der aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 vorgesehen sind, insgesamt zwei Vorsprünge 63 derart ausgebildet, dass mindestens einer mit jeder der beiden Zellenelektroden 25 in Kontakt ist. Die zuvor beschriebenen Stromschienen 11 sind in der Lage, Schwankungen in der Höhentoleranz und Ebenheit der Zellenelektroden 25 durch diese Vorsprünge 63 auszugleichen, die aus den unteren Oberflächen 61 der Kopplungsplattenbereiche, die den Zellenelektroden 25 zugewandt sind, hervorstehen. Daher ist bei den Stromschienen 11, die zwischen den Zellenelektroden 25 der Batteriezellen 17 durch Schweißung verbunden sind, ein Andrücken mit hoher Kraft, die die Kopplungsplattenbereiche 62 verformt, nicht erforderlich, um sie in engen Kontakt mit den Zellenelektroden 25 zu bringen.
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Ferner ist bei den Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein konventioneller Stufenbiegeaufbau oder dergleichen, um die Kopplungsplattenbereiche 62 einfach verformbar zu machen, nicht erforderlich. Da der Stufenbiegeaufbau oder dergleichen der Kopplungsplattenbereiche 62 für die Stromschienen 11 nicht notwendig ist, kann eine Verringerung der Höhe der Stromschienen 11 und eine Verringerung der Herstellungskosten erreicht werden.
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Da ferner bei den Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Andrücken mit hoher Kraft, die die Kopplungsplattenbereiche 62 verformt, nicht erforderlich ist, verbleibt eine Belastung für die Kopplungsplattenbereiche 62 zur Rückkehr in die ursprüngliche Form (Rückstellkraft) nicht. Bei den Stromschienen 11, für die keine rückstellende Kraft auf die Kopplungsplattenbereiche 62 einwirkt, kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber Schwingungen bzw. Vibrationen der Kontaktpunkte zu den Zellenelektroden 25 verbessert werden, und die Gestaltung bezüglich der Festigkeit der Zellenelektroden 25 ist vereinfacht.
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Ferner sind bei den Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Vorsprünge 63 mit einer Vorsprungshöhe h ausgebildet, wobei die unteren Oberflächen 61 der Kopplungsplattenbereiche 62 auch mit keinen anderen Elementen in Kontakt sind, auch bei Neigung der Stromschienen 11, die durch die Abmessungstoleranz zwischen den Batteriezellen 17 hervorgerufen wird. Die anderen Elemente sind als Elemente zu verstehen, die nicht die Stromschienen 11 sind. Daher werden die unteren Oberflächen 61 der Kopplungsplattenbereiche 62 der Stromschienen 11 so festgelegt, dass sie auch nicht mit den Zellenelektroden 25 in Kontakt sind. Das heißt, die Kopplungsplattenbereiche 62 der Stromschienen 11 sind mit den Zellenelektroden 25 nur an den Vorsprüngen 63 in Kontakt. Dies erfolgt aus dem Grunde, dass eine Situation vermieden wird, wonach die unteren Oberflächen 61 der Kopplungsplattenbereiche 62 an winkligen Elektrodenbereichen 69 zuerst anliegen, die als andere Elemente in Bezug auf die Zellenelektroden 25 zu verstehen sind, und die Vorsprünge 63 von den Zellenelektroden 25 getrennt werden, wie in 6A gezeigt ist. Wenn die Zellenelektroden 25 so angeordnet werden, dass sie im Wesentlichen bündig zu den oberen Oberflächen (den Körperoberflächen) der Körpergehäuse 59 der Batteriezellen 17 sind (wenn H, das in 6A gezeigt ist, gleich 0 ist), dann wird die Vorsprungshöhe h der Vorsprünge 63 auf einen Wert derart festgelegt, dass die unteren Oberflächen 61 der Stromschienen 11 angewinkelte Körperbereiche 69 nicht behindern. Wenn die Vorsprünge 63 auf eine derartige Vorsprungshöhe h eingestellt sind, können bei den Stromschienen 11 mit nicht insgesamt mehr als drei Vorsprüngen 63, wobei mindestens einer mit jeder der aneinandergrenzenden Zellenelektroden 25 in Kontakt ist, zuverlässig in Kontakt gebracht werden, selbst wenn die aneinandergrenzenden Batteriezellen 17 im Bereich ihrer Abmessungstoleranz untereinander verschoben sind.
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Ferner werden bei den Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6B gezeigt ist, die aneinandergrenzenden beiden Zellenelektroden 25 durch mehrere (drei) Kopplungsplattenbereiche 62, die dazwischen vorgesehen sind, elektrisch so verbunden, dass sie parallel geschaltet sind. Daher können die Leiterquerschnitte der Stromschienen 11 vergrößert werden, indem mehrere Kopplungsplattenbereiche mit Punktkontakt 62 nebeneinander angeordnet werden. Ferner kann bei den Stromschienen 11 der vorliegenden Ausführungsform, in denen die beiden Zellenelektroden 25 durch mehrere Kopplungsplattenbereiche 62 elektrisch parallel geschaltet sind, eine Wärmeerzeugung durch Parallelführung des Stroms wirksam reduziert werden. Bei den Stromschienen 11 der vorliegenden Ausführungsform, in denen die beiden Zellenelektroden 25 durch mehrere Kopplungsplattenbereiche 62 elektrisch parallel geschaltet sind, kann ferner ein hoher Strom transportiert werden, indem die Größe an Wärmestrahlung durch Vergrößern der Oberfläche vergrößert wird.
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Bei dem Aufbau der Stromschienen 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wonach mehrere Kopplungsplattenbereiche 62 zwischen den beiden Zellenelektroden 25 elektrisch parallel geschaltet sind, wie in 6B gezeigt ist, kann ein Temperaturanstieg im Vergleich zu einer einzelnen Stromschiene 65 mit der gleichen Querschnittsfläche (siehe 8B) reduziert werden. Der Temperaturanstieg kann ausgedrückt werden durch: Temperaturanstieg ist gleich (Betrag der Wärmeerzeugung - Betrag der Wärmestrahlung) / Wärmekapazität. Das heißt, wenn ein gleicher Temperaturanstieg ein entsprechender Entwurfswert ist, kann bei den Stromschienen 11 der vorliegenden Ausführungsform, in denen mehrere Kopplungsplattenbereiche 62 so vorgesehen sind, dass sie parallel angeordnet sind, im Vergleich zu den Stromschienen 65, in denen ein einzelner Kopplungsplattenbereich 64 des gleichen Querschnitts vorgesehen ist, die Verwendung von Metall reduziert werden, so dass die Materialkosten der Stromschienen 11 reduziert werden können.
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Bei den Stromschienen 11 der vorliegenden Ausführungsform, in denen die beiden Zellenelektroden 25 durch mehreren Kopplungsplattenbereiche 62 elektrisch parallel geschaltet sind, können durch Änderung der Anzahl an Kopplungsplattenbereichen 62 entsprechend dem zwischen den beiden Zellenelektroden 25 fließenden Strom die Kopplungsplattenbereiche 62 auf für diverse Batteriepacks 15 verwendet werden, so dass die Herstellungskosten der Stromschienen 11 reduziert werden können.
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Bei den Stromschienenmodulen 13 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können mehrere Stromschienen 11 kollektiv in engen Kontakt mit hoher Zuverlässigkeit mit den Zellenelektroden 25 gebracht werden, da die Stromschienen 11 mit den Vorsprüngen 63, die mit den Zellenelektroden 25 in Kontakt sind, in den Stromschienenaufnahmekammern 29 entsprechend untergebracht sind, wenn das Gehäuse 27 und die zusammengesetzte Batterie 19 zusammengefügt werden. Da die Kopplungsplattenbereiche 62 mehrerer Stromschienen 11, in denen keine Rückstellkraft auftritt, gleichzeitig und zuverlässig mit den Zellenelektroden 25 in engen Kontakt gebracht werden können, wenn sie an die Zellenelektroden 25 angeschweißt werden, kann bei den Stromschienenmodulen 13 die Schweißqualität für die Stromschienen 11 und die Zellenelektroden 25 verbessert werden, und es können die Herstellungskosten der zusammengesetzten Batterie 19 reduziert werden.
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Wie ferner in 7A bis 7C gezeigt ist, kann die Anzahl an Vorsprüngen 63 der Stromschienen 11A insgesamt drei betragen. Das heißt, der zwischen den Zellenelektroden 25 vorgesehene Kopplungsplattenbereich 62 ist mit jeder der Zellenelektroden 25 an zwei Vorsprüngen 63 in Kontakt. Die Vergrößerung der Anzahl an Vorsprüngen 63, die aus der unteren Oberfläche 61 des Kopplungsplattenbereichs 62 zur Vergrößerung des Bereichs des engen Kontakts zu den Zellenelektroden 25 hervorstehen, ist besonders vorteilhaft, wenn ein hoher Strom transportiert wird. Jedoch ist die Stromschiene 11A derart aufgebaut, dass alle Kontaktpunkte stabil durch die drei Vorsprünge 63 in Kontakt sind, wenn diese mit den kontaktierten Oberflächen der Zellenelektroden 25 in Kontakt treten, und wenn ein vierter Vorsprung 63 vorgesehen wird, kann leicht ein Kontaktfehler an einem der Kontaktpunkte auftreten, was dann eine Wärmeerzeugung an dem Kontaktpunkt des Vorsprungs 63 hervorruft, bei welchem der Kontaktfehler auftritt.
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Des Weiteren kann bei der Stromschiene 11A, an der drei Vorsprünge 63 an dem Kopplungsplattenbereich 62 hervorstehen, eine Schweißverbindung ermöglicht werden, da die Lage stabil ist, wenn der Bereich an den Zellenelektroden 25 angeordnet wird.
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Bei den Stromschienen 11 und 11A gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Vorsprung 63, an welchem ein Kontaktfehler leicht auftreten kann, vermieden werden, während enger Kontakt zu der Zellenelektrode 25 erreicht wird, indem die Anzahl an Vorsprüngen 63, die mit den Zellenelektroden 25 in Kontakt treten, auf insgesamt nicht mehr als drei (d.h., zwei oder drei) festgelegt wird, so dass mindestens einer davon auf der unteren Oberfläche 61, die den Zellenelektroden 25 zugewandt ist, in Kontakt ist. Wie zuvor beschrieben ist, kann bei den Stromschienen 11 und 11A durch die Festlegung der Anzahl an Vorsprüngen 63, die mit den Zellenelektroden 25 in Kontakt sind, auf zwei oder drei sichergestellt werden, dass ein enger Kontakt aller Kontaktbereiche gegeben ist, ohne dass das Erfordernis besteht, die Kopplungsplattenbereiche 62 zu verformen, die mit den Zellenelektroden 25 verschweißt werden, indem sie an die Zellenelektroden 25 angedrückt werden. Folglich sind die geplanten Punkte zum Schweißen begrenzt, und es ermöglicht die Steuerung derart, dass die Schweißkosten für die Stromschienen 11 und 11A reduziert werden können.
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Wenn bei dem Batteriepack 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Stromschienen 11 (11A), die in den Stromschienenmodulen 13 aufgenommen sind, mit den Zellenelektroden 25 zum Verschweißen mit den Zellenelektroden 25 in engen Kontakt gebracht werden, ist es nicht erforderlich, die Module mit hoher Kraft anzudrücken. Aus diesem Grunde ist eine Schweißanlage nicht erforderlich, die mit einer Schweißelektrode versehen ist, die in der Lage ist, mit hohem Druck zu arbeiten, so dass eine Zunahme der Fertigungskosten des Batteriepacks 15 vermieden bzw. reduziert werden kann.
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Da ferner bei dem Batteriepack 15 die Belastung beim Schweißen auf die Zellenelektroden 25 der Stromschienen 11 (11A), die in den Stromschienenmodulen 13 vorgesehen sind, reduziert ist, kann die Festigkeit der Zellenelektroden 25 und der Bereiche in der Umgebung der Zellenelektroden reduziert werden, so dass es nicht erforderlich ist, Elemente mit hoher Festigkeit zu verwenden, die einer hohen Belastung beim Schweißen widerstehen. Folglich können die Kosten pro Komponente der zusammengesetzten Batterie 19 reduziert werden.
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Daher ist es gemäß den Stromschienen 11 und 11A der vorliegenden Ausführungsform nicht erforderlich, die Stromschienen 11 mit hoher Kraft zu verformen, wenn die Stromschienen 11 und 11A zwischen den Zellenelektroden 25 der Batteriezellen 17, die eine Höhentoleranz besitzen und in der Ebenheit variieren, durch Schweißung verbunden werden, so dass das Verbinden durch Schweißung kostengünstig durchführbar ist.
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Gemäß dem Stromschienenmodul 13 der vorliegenden Ausführungsform kann die Schweißqualität für die Stromschienen 11 (11A) und die Zellenelektroden 25 erhöht werden und die Fertigungskosten für die zusammengesetzte Batterie 19 können reduziert werden.
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Gemäß dem Batteriepack 15 der vorliegenden Ausführungsform können die Kosten pro Komponente für die zusammengesetzte Batterie 19 reduziert werden, da die Festigkeit der Zellenelektroden 25 und der Bereiche in der Umgebung der Zellenelektroden der Körpergehäuse 59 reduziert werden kann, und es unnötig ist, Elemente mit hoher Festigkeit zu verwenden, die einer starken Belastung beim Schweißen widerstehen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern die Erfindung schließt auch das Kombinieren der Strukturen der Ausführungsform miteinander, und Modifizierungen und Anwendungen durch den Fachmann auf der Grundlage der Beschreibung der Anmeldung und des Stands der Technik ebenfalls mit ein und diese sind in dem beanspruchten Schutzbereich mit zu berücksichtigen.
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Obwohl beispielsweise ein Fall beschrieben ist, in welchem die Stromschienen mit den Zellenelektroden durch Schweißung in einem Beispiel der zuvor beschriebenen Ausführungsform verbunden werden, kann auch eine analoge Wirkung zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform erreicht werden, selbst wenn die Stromschienen gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau haben, wonach Stromschienen mit den Zellenelektroden durch eine Druckbeaufschlagungsstruktur leitend verbunden werden.
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Ferner ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform die zusammengesetzte Batterie 19 so aufgebaut, dass acht Batteriezellen 17 zusammengefasst sind, die so nebeneinander angeordnet sind, dass vier positive Zellenelektroden 21 und vier negative Zellenelektroden 23 abwechselnd angeordnet sind, wobei die Plattenoberflächen davon einander zugewandt sind. Die zusammengesetzte Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt; eine zusammengebaute Batterie kann so aufgebaut sein, dass mehrere Batteriezellen 17 so zusammengefasst sind, dass sie nebeneinander angeordnet sind, derart, dass die positiven Zellenelektroden 21 und die negativen Zellenelektroden 23 abwechselnd zueinander angrenzend vorliegen, wobei deren Plattenoberflächen einander zugewandt sind.
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Es werden nun die Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Stromschiene, des Stromschienenmoduls und des Batteriepakets gemäß der vorliegenden Erfindung kurz zusammengefasst und in den folgenden Punkten [1] bis [5] aufgeführt:
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[1] Eine Stromschiene (11, 11A), die versehen ist mit:
- einem Kopplungsplattenbereich (62), der zwischen zwei Zellenelektroden (25) vorgesehen ist, die jeweils an aneinandergrenzenden zwei Batteriezellen (17) vorgesehen sind; und
- insgesamt nicht mehr als drei Vorsprüngen (63), die auf einer zugewandten Oberfläche (untere Oberfläche 61) des Kopplungsplattenbereichs (62) derart hervorstehen, dass mindestens einer der Vorsprünge mit jeder der beiden Zellenelektroden (25) in Kontakt ist, wobei die zugewandte Oberfläche (untere Oberfläche 61) des Kopplungsplattenbereichs (62) den Zellenelektroden (25) zugewandt ist.
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[2] Die Stromschiene (11, 11A) nach dem vorhergehenden Punkt [1], wobei eine Vorsprungshöhe (h) der Vorsprünge (63) aus der zugewandten Oberfläche (unteren Oberfläche 61) auf eine Abmessung derart festgelegt ist, dass der Kopplungsplattenbereich (62), der aufgrund einer Verschiebung geneigt ist, die durch eine Abmessungstoleranz zwischen den beiden Batteriezellen (17) hervorgerufen wird, mit keinem anderen Element (winkligen Elektrodenbereichen 67, winkligen Körperbereichen 69) in Kontakt ist.
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[3] Die Stromschiene (11, 11A) nach dem vorhergehenden Punkt [1] oder [2], die ferner aufweist:
- einen weiteren Kopplungsplattenbereich (62), der zwischen den zwei Zellenelektroden (25) vorgesehen ist,
- wobei der Kopplungsplattenbereich (62) und der weitere Kopplungsplattenbereich (62) parallel zwischen den zwei Zellenelektroden (25) vorgesehen sind, um eine elektrische Verbindung zwischen den zwei Zellenelektroden (25) in Parallelschaltung bereitzustellen.
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[4] Ein Stromschienenmodul (13) mit:
- der Stromschiene (11, 11A) nach einem der vorhergehenden Punkte [1] bis [3], die ausgebildet ist, an einer zusammengesetzten Batterie angebracht zu werden, in der die Batteriezellen nebeneinander angeordnet sind; und
- einem isolierenden Harzgehäuse (27) mit einer Stromschienenaufnahmekammer (29) zur Aufnahme der Stromschiene (11, 11A).
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[5] Ein Batteriepack (15) mit:
- dem Stromschienenmodul (13) nach dem vorhergehenden Punkt [4]; und
- der zusammengesetzten Batterie (19).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017165714 [0001]
- JP 2000106170 A [0003]
