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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Modul aus leitenden Elementen bzw. ein Leiterelementmodul und einen Batterieverbund bzw. Batteriepack.
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Hintergrund
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Konventionell ist ein Technik zur Verbindung eines Flachkabels mit einem Leiterelement, etwa einer Stromschiene, durch Schweißen bekannt. Beispielsweise offenbart die Patentliteratur 1 eine Technik, in der ein flexibles Flachkabel auf einer Stromschienensäule angeordnet und ein freigelegter Leiter des flexiblen Flachkabels mit jeder Busschiene durch Schweißen verbunden wird.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: offengelegte
Japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2011-210711 -
Überblick
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Technisches Problem
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Aufgrund des durch Temperaturänderungen hervorgerufenen Ausdehnens und des Zusammenziehens des Flachkabels wird eine äußere Kraft auf das verschweißte Stück zwischen dem Leiter und dem Leiterelement erzeugt. Es gibt ein Bestreben, die Beständigkeit eines Verbindungsteils zwischen dem Leiterelement und dem Leiter zu verbessern, so dass ein verbundener Zustand zwischen dem Leiterelement und dem Leiter des Flachkabels selbst dann beibehalten wird, wenn eine derartige äußere Kraft einwirkt.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leiterelementmodul und einen Batterieverbund bereitzustellen, in denen die Beständigkeit des Verbindungsteils zwischen einem Leiterelement und einem Leiter eines Flachkabels verbessert ist.
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Lösung des Problems
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Ein Leiterelementmodul gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Flachkabel, das mehrere Leiter und einen isolierenden Mantel, der die Leiter umschließt, aufweist, wobei der Mantel von einem abgewandten Endteil jedes Leiters entfernt ist, und mehrere Leiterelemente auf, wovon jedes einen plattenförmigen Hauptteil und einen Leiterhalteteil aufweist, wobei der Hauptteil mit einem Bereich jedes Leiters, von welchem der Mantel entfernt ist, durch Verschweißen verbunden ist, wobei der Leiterhalteteil als Einheit mit dem Hauptteil ausgebildet und zu dem Hauptteil zurückgefaltet ist, so dass ein Bereich des Leiters gehalten wird, der näher auf Seite eines Basisendes liegt als ein Teil, der mit dem Hauptteil verschweißt ist, wobei die Leiterelemente zusammenhängend entlang einer Erstreckungsrichtung des Flachkabels angeordnet sind.
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In dem Leiterelementmodul, wie es zuvor beschrieben ist, ist der Leiterhalteteil vorzugsweise zum Halten des Leiters um den Leiter herum geführt.
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In dem Leiterelementmodul, das zuvor beschrieben ist, kann der Leiterhalteteil einen ersten Halteteil und einen zweiten Halteteil aufweisen, wobei ein abgewandtes Ende des ersten Halteteils und ein abgewandtes Ende des zweiten Halteteils vorzugsweise zwischen sich den Leiter einschließen und den Leiter als Komponente aus dem ersten Halteteil, dem zweiten Halteteil und dem Hauptteil halten.
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Ein Batteriepack bzw. ein Batterieverbund gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Batteriemodul, das mehrere Batteriezellen aufweist, ein Flachkabel, das mehrere Leiter und einen die Leiter umschließenden isolierenden Mantel aufweist, wobei der Mantel von einem abgewandten Ende jedes Leiters entfernt ist, und mehrere Leiterelemente, wovon jedes einen plattenförmigen Hauptteil und einen Leiterhalteteil aufweist, wobei der Hauptteil mit einem Bereich jedes der Leiter, von welchem der Mantel entfernt ist, durch Schweißen verbunden ist, wobei der Leiterhalteteil als Einheit mit dem Hauptteil ausgebildet und in Richtung zu dem Hauptteil zurückgefaltet ist, so dass ein Bereich des Halters, der näher auf Seite des Basisendes liegt im Vergleich zu einem Teil, der mit dem Hauptteil verschweißt ist, gehalten wird, wobei die Leiterelemente entlang einer Erstreckungsrichtung des Flachkabels zusammenhängend angeordnet sind.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Ein Leiterelementmodul und ein Batterieverbund gemäß der vorliegenden Erfindung beinhalten ein Flachkabel mit mehreren Leitern und mit einem die Leiter umschließenden isolierenden Mantel, wobei ein abgewandtes Endteil jedes der Leiter von dem Mantel befreit ist, und mehrere Leiterelemente. Die Leiterelemente enthalten jeweils einen plattenförmigen Hauptteil und einen Leiterhalteteil und sind entlang einer Erstreckungsrichtung des Flachkabels zusammenhängend angeordnet, wobei der Hauptteil durch Schweißung mit einem Leiterbereich, von welchem der Mantel entfernt ist, verbunden ist, und wobei der Leiterhalteteil als Einheit mit dem Hauptkörper ausgebildet und in Richtung zu dem Hauptkörper zurückgefaltet ist, so dass ein Bereich des Leiters gehalten wird, der näher an einer Seite eines Basisendes als ein mit dem Hauptteil verschweißter Teil liegt.
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Das Leiterelementmodul und der Batterieverbund gemäß der vorliegenden Erfindung weisen einen Leiterhalteteil auf, in welchem ein Hauptteil des Leiterelements den Leiter nicht nur an dem verschweißten Teil sondern auch an einem Bereich hält, der näher an der Seite des Basisendes als der verschweißte Teil liegt. Der Leiterhalteteil kann den Leiter halten, während er mit dem Leiter im Kontakt ist, oder er kann den Leiter von außerhalb des Mantels halten. Das Leiterelementmodul und der Batterieverbund gemäß der vorliegenden Erfindung tragen zur besseren Haltbarkeit des Verbindungsteils zwischen dem Leiterelement und dem Leiter des Flachkabels bei.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batterieverbunds gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine perspektivische Aufrissansicht des Batterieverbunds gemäß der ersten Ausführungsform
- 3 ist eine Draufsicht eines Leiterelementmoduls gemäß der ersten Ausführungsform.
- 4 ist eine Draufsicht einer Stromschiene gemäß der ersten Ausführungsform.
- 5 ist eine perspektivische Aufrissansicht der Stromschiene gemäß der ersten Ausführungsform.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen verbunden Zustand zwischen der Stromschiene und einem Flachkabel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist eine Ansicht von vorne, die den Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 8 ist eine Querschnittsansicht, die den Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
- 9 ist eine Draufsicht eines Leiterelementmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 10 ist eine Draufsicht einer Stromschiene gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und einem Flachkabel gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- 12 ist eine Ansicht von vorne, die den Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden mit Verweis auf die Zeichnungen ein Leiterelementmodul und ein Batterieverbund gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Komponenten in den folgenden Ausführungsformen beinhalten auch solche Komponenten, die für den Fachmann in einfacher Weise erkennbar sind oder enthalten diesbezüglich im Wesentlichen identische Komponenten.
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Erste Ausführungsform
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Mit Verweis auf 1 bis 8 wird im Folgenden eine erste Ausführungsform beschrieben. Die erste Ausführungsform betrifft ein Leiterelementmodul und einen Batterieverbund. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batterieverbunds gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist eine perspektivische Aufrissansicht des Batterieverbunds gemäß der ersten Ausführungsform, 3 ist eine Draufsicht eines Leiterelementmoduls gemäß der ersten Ausführungsform, 4 ist eine Draufsicht einer Stromschiene gemäß der ersten Ausführungsform, 5 ist eine perspektivische Ansicht der Stromschiene gemäß der ersten Ausführungsform. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und einem Flachkabel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, 7 ist eine Ansicht von vorne, die den Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, und 8 ist eine Querschnittsansicht, die den Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, enthält ein Batterieverbund 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein Batteriemodul 10 und ein Leiterelementmodul bzw. ein Leitermodul 20. Der Batterieverbund 1 ist in einem Fahrzeug, etwa einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, montiert. Das Batteriemodul 10 ist eine Anordnung aus mehreren Batteriezellen 11. Das Leiterelementmodul 20 ist eine Anordnung aus mehreren Stromschienen 30 und einem Flachkabel 40. Das Leiterelementmodul 20 verbindet die mehreren Batteriezellen 11 elektrisch in Reihe oder parallel. Das Batteriemodul 10 weist ein Gehäuse (nicht dargestellt) mit einer Aufnahmekammer für jede Batteriezelle 11 auf. Jede Batteriezelle 11 wird in der Aufnahmekammer des Gehäuses aufgenommen.
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Die Batteriezelle 11 weist einen Zellenhauptteil 12 und zwei Elektrodenanschlüsse 13 auf. Der Zellenhauptteil 12 hat eine rechteckige Form. In der ersten Ausführungsform hat der Zellenhauptteil 12 eine rechteckige Parallelepiped-Form. Die Elektrodenanschlüsse 13 sind auf einer Fläche des Zellenhauptteils 12 angeordnet. Das Batteriemodul 10 ist so montiert, dass eine Fläche 12a des Zellenhauptteils 12, auf welcher die Elektrodenanschlüsse 13 angeordnet sind, einer Oberseite des Fahrzeugs zugewandt ist. In der folgenden Beschreibung wird eine Fläche des Zellenhauptteils 12, auf der die Elektrodenanschlüsse 13 angeordnet sind, als eine „obere Fläche 12a“ bezeichnet. Eine Richtung der langen Seite der oberen Fläche 12a wird als eine „Breitenrichtung“ bezeichnet. Die Elektrodenanschlüsse 13 sind jeweils als ein Bolzen ausgebildet, der aus der oberen Fläche 12a hervorsteht, und sie sind an beiden Enden der Breitenrichtung der oberen Fläche 12a angeordnet. Einer der beiden Elektrodenanschlüsse 13 ist ein positiver Elektrodenanschluss und der andere ist ein negativer Elektrodenanschluss.
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In dem Batteriemodul 10 sind die Batteriezellen 11 mit vorbestimmten Abstand entlang einer Richtung senkrecht zu der Breitenrichtung angeordnet. In der folgenden Beschreibung wird eine Richtung, in der die Batteriezellen 11 angeordnet sind, als eine „Anordnungsrichtung“ bezeichnet. Wenn die Batteriezellen 11 entlang der Anordnungsrichtung angeordnet sind, sind die Elektrodenanschlüsse 13 auf einer Seite der Batteriezellen 11 in einer Linie entlang der Anordnungsrichtung angeordnet, und die Elektrodenanschlüsse 12 auf der anderen Seite der Batteriezellen 11 sind in einer Linie entlang der Anordnungseinrichtung angeordnet. Die angeordneten Batteriezellen 11 bilden die Form eines gedachten Rechtecks. Elektrodenanschlussgruppen 14, die jeweils die mehreren Elektrodenanschlüsse 13 enthalten, sind auf der einen Seite und der anderen Seite in der Breitenrichtung der Rechteckform ausgebildet. In jeder Elektrodenanschlussgruppe 14 können die positiven und negativen Elektrodenanschlüsse 13 abwechselnd angeordnet sein, oder die Elektrodenanschlüsse 13 mit gleicher Polarität können zusammenhängend angeordnet sein. In dem Batteriemodul 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Elektrodenanschlussgruppe 14 durch die Elektrodenanschlüsse 13 mit gleicher Polarität gebildet.
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Das Leiterelementmodul 20 ist eine Anordnung, die das Flachkabel 40 und die Stromschienen 30 beinhaltet. Es ist ein Leiterelementmodul 20 für eine Elektrodenanschlussgruppe vorgesehen. Daher sind zwei Leiterelementmodule für ein einzelnes Batteriemodul 10 vorgesehen. Um die Stromschiene 30 mit dem Elektrodenanschluss 13 elektrisch zu verbinden, kann ein Schweißvorgang, eine Verschraubung und dergleichen verwendet werden. Wenn in der ersten Ausführungsform eine Mutter 50 an dem Elektrodenanschluss 13 befestigt wird, wird die Stromschiene 30 mechanisch und elektrisch mit dem Elektrodenanschluss 13 verbunden. Genauer gesagt, der Elektrodenanschluss 13 der Elektrodenanschlussgruppe 14 wird einzelnen in eine entsprechende Einführbohrung 34 in den Stromschienen 30 des Leiterelementmoduls 20 eingeführt. Wenn die Mutter 50 an dem Elektrodenanschluss 13 befestigt wird, wird die Stromschiene 30 an der Batteriezelle 11 befestigt, und ist mit dem Elektrodenanschluss 13 elektrisch verbunden.
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Wie in 3 dargestellt, beinhaltet das Flachkabel 40 mehrere Leiter 41 und einen isolierenden Mantel 42, der die Leiter 41 umschließt. Der Leiter 41 wird durch ein leitendes Material, etwa Metall (beispielsweise Kupfer) gebildet. Der Mantel bzw. die Ummantelung 42 ist in einer Bandform mit einem isolierenden Kunstharz und dergleichen hergestellt. In dem Mantel 42 sind die Leiter 41 mit geradliniger Form parallel mit Abständen angeordnet. Es ist ein Verbinder mit einem Ende des Flachkabels 40 verbunden. Jeder Leiter 41 verbindet den Verbinder elektrisch mit jeder Stromschiene 30.
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In dem Mantel 42 ist eine Rille bzw. Nut 43 zwischen benachbarten Leitern 41 entlang einer Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 vorgesehen. Ein Halteteil 44 ist an einem Ende des Mantels 42 in der Breitenrichtung vorgesehen. Der Halteteil 44 ist ein bandförmiges Bestandteil, das darin den Leiter 41 nicht aufnimmt. Das heißt, das Flachkabel 40 beinhaltet einen Hauptteil 47 und den Halteteil 44, der auf einer Seite in der Breitenrichtung des Hauptteils 47 angeordnet ist. Der Hauptteil 47 wird durch die Leiter 41 und den bandartigen Mantel 42, der darin die Leiter 41 aufnimmt, gebildet. Der Halteteil 44 ist ein Bereich, der von der Stromschiene 30 gehalten und mit der Stromschiene 30 verbunden ist, und er dient als eine Rippe bzw. Kante zur Gewährleistung der Starrheit des Flachkabels 40. Es sind mehrere Durchgangsbohrungen 44a in dem Halteteil 44 entlang der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 angeordnet. Es sind zwei Durchgangsbohrungen 44a für jede Stromschiene 30 vorgesehen. Die Stromschienen 30 sind entlang des Halteteils 44 angeordnet.
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Das Flachkabel 40 ist entlang der Rille 43 so geschnitten, dass es in einzelne Kabelteile 45 unterteilt ist. Der Kabelteil 45 ist durch den Leiter 41 und einen Bereich des Mantels 42, der den Leiter 41 umschließt, gebildet. Eine Endseite (eine Seite gegenüberliegend zu dem Verbinder) des Flachkabels 40 ist in mehrere Kabelteile 45 mit unterschiedlichen Längen geschnitten. An einem abgewandten Endbereich jedes Kabelteils 45 ist der Mantel 42 von dem Leiter 41 entfernt. In der folgenden Beschreibung wird in dem Kabelteil 45 der Leiter 41, von welchem der Mantel 42 entfernt ist, als ein „freigelegter Teil 46“ bezeichnet. Die Kabelteile 45 sind in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 gebogen. Die gebogenen Kabelteile 45 sind mit vorbestimmten Abständen entlang der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 angeordnet. In jedem gebogenen Kabelteil 45 steht der freigelegte Teil 46 aus dem gehaltenen Teil 44 in der Breitenrichtung hervor. Jeder Kabelteil 45 ist mit der Stromschiene 30 verbunden. Durch die Verbindung mit den Kabelteilen 45 sind die Stromschienen 30 zusammenhängend mit vorbestimmten Abständen entlang der Streckungsrichtung des Flachkabels 40 angeordnet.
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Die Stromschiene 30 ist ein Leiterelement, das aus einem leitfähigen Material hergestellt ist, und weist einen Stromschienenhauptteil 31, einen Leiterhalteteil 32 und einen Kabelhalteteil 33 auf, wie in 4 und 5 gezeigt ist. Der Stromschienenhauptteil 31, der Leiterhalteteil 32 und der Kabelhalteteil 33 sind als Einheit miteinander ausgebildet. Die Stromschiene 30 gemäß der ersten Ausführungsform wird beispielsweise durch Stanzen einer Metallplatte hergestellt. 4 und 5 zeigen mit einer durchgezogenen Linie den Leiterhalteteil 32 und den Kabelhalteteil 33, an welchem ein Faltvorgang (Crimpen bzw. Verpressen) ausgeführt wird. Der Leiterhalteteil 32 ist in 4 und 5 durch eine doppelt gestrichelte Linie vor dem Ausführen des Faltens dargestellt.
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Der Stromschienenhauptteil 31 ist ein Hauptteil bzw. Hauptkörper der Stromschiene 30. Der Stromschienenhauptteil 31 hat eine flache Plattenform und weist einen ersten Bestandteil 311 und einen zweiten Bestandteil 312 auf. Der erste Bestandteil 311 ist ein Bestandteil mit einer ebenen rechteckigen Form. Der zweite Bestandteil 312 ist ein Bestandteil mit einer im Wesentlichen ebenen trapezartigen Form und ist mit einem Ende des ersten Bestandteils 311 in einer vertikalen Richtung verbunden. Eine „vertikale Richtung“ der Stromschiene 30 entspricht der Breitenrichtung in einem Zustand, in welchem das Leiterelementmodul 20 an dem Batteriemodul 10 (1, 2) montiert ist. Eine „horizontale Richtung“ der Stromschiene 30 ist eine Richtung senkrecht zu der vertikalen Richtung und entspricht der Anordnungsrichtung in einem Zustand, in welchem das Leiterelementmodul 20 an dem Batteriemodul 10 montiert ist. Der zweite Bestandteil 312 hat eine konische Form, die so ausgebildet ist, dass sie eine Breite hat, die mit zunehmendem Abstand von dem ersten Bestandteil 311 in der vertikalen Richtung kleiner wird.
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Der erste Bestandteil 311 weist die Einführbohrungen 34 auf, in die die Elektrodenanschlüsse 13 eingeführt werden. Die Einführbohrungen 34 sind an der einen Endseite und der anderen Endseite in der horizontalen Richtung des ersten Bestandteils 311 angeordnet. Jeder Einführbohrung 34 verläuft durch den ersten Bestandteil 311 in einer Dickenrichtung und bewirkt, dass ein Raum auf einer Oberflächenseite des ersten Bestandteils 311 mit einem Raum auf einer Rückseitenfläche davon in Verbindung steht. Der Stromschienenhauptteil 31 weist einen hervorstehenden Teil 35 auf. Der hervorstehende Teil 35 ist auf einer Fläche (im Weiteren als eine „Oberfläche“ bezeichnet) 31a des Stromschienenhauptteils 31 angeordnet. Der hervorstehende Teil 35 ist an einem Grenzbereich zwischen dem ersten Bestandteil 311 und dem zweiten Bestandteil 312 angeordnet. Der hervorstehende Teil 35 erstreckt sich in der horizontalen Richtung. Eine Querschnittsform des hervorstehenden Teils 35 ist eine Bogenform an einem Querschnitt, der senkrecht zu der horizontalen Richtung verläuft.
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Der Leiterhalteteil 32 ist ein plattenförmiger Bestandteil, der durch einen Schneidevorgang und dergleichen hergestellt ist. Eine ebene Form des Leiterhalteteils 32 entspricht einem Rechteck. Ein Ende 32a in der horizontalen Richtung des Leiterhalteteils 32 ist mit dem zweiten Bestandteil 312 verbunden. In dem Leiterhalteteil 32 sind drei Seiten des Rechtecks einschließlich der zwei langen Seiten zurechtgeschnitten und sind von dem zweiten Bestandteil 312 getrennt, und die andere Seite ist mit dem zweiten Bestandteil 312 in Verbindung.
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Der Kabelhalteteil 33 ist ein plattenförmiger Bestandteil, der durch einen Schneidevorgang, durch Falzbearbeitung und dergleichen hergestellt ist. Der Kabelhalteteil 33 weist einen ersten Kabelhalteteil 331, der in Richtung zu einer Seite in der horizontalen Richtung hervorsteht, und einen zweiten Kabelhalteteil 332 auf, der zu der anderen Seite in der horizontalen Richtung hervorsteht. Ein Basisendteil 33a des ersten Kabelhalteteils 331 und des zweiten Kabelhalteteils 332 ist mit einem abgewandten Ende 312a des zweiten Bestandteils 312 verbunden. Die Kabelhalteteile 331 und 332 sind von dem zweiten Bestandteil 312 durch Falzteile 36, die sich in der horizontalen Richtung erstrecken, getrennt.
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Wie in 6 und 7 gezeigt, hält der Kabelhalteteil 33 den gehaltenen Teil 44 des Flachkabels 40. Der erste Kabelhalteteil 331 und der zweite Kabelhalteteil 332 werden in unterschiedliche Durchgangsbohrungen 44a eingeführt und werden dadurch gebogen, und schließen zwischen sich den gehaltenen Teil 44 ein. Die Kabelhalteteile 331 und 332 halten den gehaltenen Teil 44 derart, dass die abgewandten Endteile 331a und 332a davon so nach innen gebogen werden, dass sie in der horizontalen Richtung einander gegenüberliegen. Der Kabelhalteteil 33 steuert bzw. begrenzt die Relativbewegung des Stromschienenhauptteils 31 in Bezug auf das Flachkabel 40 und befestigt den Stromschienenhauptteil 31 an dem Flachkabel 40.
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Der freigelegte Teil 46 wird durch Verschweißen mit dem hervorstehenden Teil 35 elektrisch verbunden und mechanisch an dem hervorstehenden Teil 35 befestigt. Der freigelegte Teil 46 ist beispielsweise mit einem zentralen Teil des hervorstehenden Teils 35 in der horizontalen Richtung verbunden. In dem Leiterelementmodul 20 gemäß der ersten Ausführungsform ist ein Teil auf einer Seite des abgewandten Endes des freigelegten Teils 46 mit dem hervorstehenden Teil 35 verschweißt, und das abgewandte Ende des freigelegten Teils 46 steht zu dem ersten Bestandteil 311 über dem hervorstehenden Teil 35 hinweg hervor.
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Der Leiterhalteteil 32 ist in Richtung zu dem Stromschienenhauptteil 31 zurückgefaltet und hält einen Bereich des Leiters 41, der näher an der Seite des Basisendes als ein Teil liegt, der mit dem Stromschienenhauptteil 31 verschweißt ist. In diesem Falle bezeichnet die Seite des Basisendes des Leiters 41 eine Seite gegenüberliegend zu der Seite des abgewandten Endes in einer Richtung entlang einer Achse des Leiters 41 und bezeichnet typischerweise die Seite des Verbinders. Der Leiterhalteteil 32 gemäß der ersten Ausführungsform hält den freigelegten Teil 46 und ist elektrisch mit dem freigelegten Teil 46 verbunden.
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Der Leiterhalteteil 32 ist an einem Ende 32a, das als ein Basisendteil dient, zurückgefaltet, um den freigelegten Teil 46 zu halten. Wie in 7 dargestellt, ist der Leiterhalteteil 32 gemäß der ersten Ausführungsform um den freigelegten Teil 46 herumgeführt, um entsprechend zurückgefaltet zu werden, und er hält den freigelegten Teil 46 zwischen sich und dem Stromschienenhauptkörper 31. Der Leiterhalteteil 32 drückt den freigelegten Teil 46 gegen die Oberfläche 31a des Stromschienenhauptkörpers 31. Folglich wird der freigelegte Teil 46 durch den hervorstehenden Teil 35 von einer Seite in der Dickenrichtung des Stromschienenhauptkörpers 31 gehalten und wird von dem Leiterhalteteil 32 von der anderen Seite aus gehalten. Der Leiterhalteteil 32, der um den freigelegten Teil 46 herumgeführt ist, bestimmt nicht nur die Bewegung des freigelegten Teils 46 in einer Richtung, die von der Oberfläche 31a weg weist, sondern bestimmt auch die Bewegung des freigelegten Teils 46 in der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40. Wenn daher eine externe Kraft auf den Kabelteil 45 ausgeübt wird, dann hält der Kabelhalteteil 32 den freigelegten Teil 46 gegen die Wirkung der externen Kraft und bestimmt die Relativbewegung des Kabelteils 45 in Bezug auf den Stromschienenhauptkörper 31 und die Verformung des Kabelteils 45. Somit reduziert der Kabelhalteteil 32 gemäß der ersten Ausführungsform eine Änderung der Verspannung oder die Erzeugung einer übermäßigen Verspannung an dem geschweißten Bereich zwischen dem hervorstehenden Teil 35 und dem freigelegten Teil 46 und schützt damit den geschweißten Bereich.
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Wie in 8 gezeigt, ist der Leiterhalteteil 32 um den freigelegten Teil 46 herumgeführt, so dass er zurückgefaltet wird, und er hält den freigelegten Teil 46 mit einer Innenfläche eines gekrümmten Teils 32b. Ein Innendurchmesser des gekrümmten Teils 32b ist ausreichend klein, um eine Relativbewegung des freigelegten Teils 46 in Bezug auf den Stromschienenhauptkörper 31 zu begrenzen. Eine Größe L1 eines Spalts zwischen dem abgewandten Ende des Leiterhalteteils 32 und der Oberfläche 31a des Stromschienenhauptkörpers 31 ist ausreichend kleiner im Vergleich zu einem Außendurchmesser des freigelegten Teils 46. Der Leiterhalteteil 32 hält den freigelegten Teil 46 zur Begrenzung der Bewegung des freigelegten Teils 46 in der axialen Richtung des freigelegten Teils 46 oder in einer Richtung, die seine Achse schneidet. Wenn daher eine externe Kraft, die durch Biegen, Ziehen und dergleichen hervorgerufen wird, auf den Kabelteil 45 von der Seite des Hauptteils aus des flachen Kabels 40 einwirkt, dann steuert bzw. begrenzt der Leiterhalteteil 32 über den Leiterhalteteil 32 hinweg die Ausbreitung der externen Kraft in Richtung zur Seite des abgewandten Endes des freigelegten Teils 46. Das heißt, der Leiterhalteteil 32 begrenzt bzw. steuert die Ausbreitung der externen Kraft zu dem geschweißten Teil zwischen dem freigelegten Teil 46 und dem hervorstehenden Teil 35. Der Leiterhalteteil 32 begrenzt bzw. steuert die Verformung des freigelegten Teils 46, wenn eine externe Kraft auf den Kabelteil 45 einwirkt.
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Somit kann durch das Leiterelementmodul 20 gemäß der ersten Ausführungsform die Beständigkeit eines Verbindungsteils zwischen dem Leiter 41 des Flachkabels 40 und der Stromschiene 30 verbessert werden, und eine Stabilität eines elektrisch verbundenen Zustands kann ebenfalls verbessert werden. In dem Leiterelementmodul 20 gemäß der ersten Ausführungsform ist die Stromschiene 30 mit dem Leiter 41 an zwei Stellen elektrisch verbunden, d. h., an dem hervorstehenden Teil 35 und dem Leiterhalteteil 32. Folglich wird die Beständigkeit des Verbindungsteils zwischen dem Leiter 41 und der Stromschiene 30 erhöht und ein Leiterausfall wird verhindert.
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Wie zuvor beschrieben, beinhaltet das Leiterelementmodul 20 gemäß der ersten Ausführungsform das Flachkabel 40 und die Stromschienen 30. Das Flachkabel 40 weist die Leiter 41 und den isolierenden Mantel 42, der die Leiter 41 umschließt, auf, und der abgewandte Endteil des Leiters 41 ist von dem Mantel 42 befreit. Die Stromschiene 30 weist den Stromschienenhauptteil 31 und den Leiterverbindungsteil 32 auf. Der Stromschienenhauptteil 31 ist ein plattenförmiger Bestandteil, der die Einführbohrungen 34 enthält, in die die Elektrodenanschlüsse 13 eingeführt werden, und ist durch Schweißung mit dem freigelegten Teil 46 des Leiters 41, in welchem der Mantel 42 entfernt ist, verbunden. Der Leiterhalteteil 32 ist mit dem Stromschienenhauptteil 31 als Einheit ausgebildet und ist in Richtung zu dem Stromschienenhauptteil 31 zurückgefaltet, um einen Bereich des Leiters 41 zu halten, der näher auf Seite des Basisendes liegt als der Teil, der mit dem Stromschienenhauptteil 31 verschweißt ist. Die Stromschienen 30 sind kontinuierlich bzw. zusammenhängend entlang der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 angeordnet.
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Der Leiterhalteteil 32 hält einen Bereich des Leiters 41, der näher auf Seite des Basisendes liegt als der Teil, der mit dem Stromschienenhauptteil 31 verschweißt ist. Durch die Reduzierung von Änderungen in der Verspannung in dem verschweißten Teil zwischen dem Stromschienenhauptteil 31 und dem Leiter 41 kann somit durch das Leiterelementmodul 20 gemäß der ersten Ausführungsform die Beständigkeit des Verbindungsteils zwischen der Stromschiene 30 und dem Leiter 41 verbessert werden.
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Der Leiterhalteteil 32 ist um den Leiter 41 herumgeführt, um den Leiter 41 zu halten. Der Leiterhalteteil 32 kann den Leiter 41 halten, während er mit dem Leiter 41 in Kontakt ist, oder er kann um den Mantel 42, der den Leiter 41 umschließt, herumgeführt sein, um den Leiter 41 über den Mantel 42 zu halten. Durch die Steuerung bzw. Begrenzung der Relativbewegung des Leiters 41 in Bezug auf den Stromschienenhauptteil 31 kann durch den Leiterhalteteil 32, der um den Leiter 41 herumgeführt ist, die Haltbarkeit des Verbindungsteils zwischen der Stromschiene 30 und dem Leiter 41 verbessert werden.
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Der Batterieverbund 1 gemäß der ersten Ausführungsform weist das Batteriemodul 10 mit den Batteriezellen 11, das Flachkabel 40 und die Stromschienen 30 auf. Das Flachkabel 40 enthält die Leiter 41 und den isolierenden Mantel 42, der die Leiter 41 umschließt, und an dem abgelegenen Endteil des Leiters 41 ist der Mantel 42 entfernt. Die Stromschienen 30 enthalten jeweils den Stromschienenhauptteil 31 und den Leiterhalteteil 32, sie sind zusammenhängend entlang der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 angeordnet und sind elektrisch mit den Batteriezellen 11 in Reihe oder parallel verschaltet. Der Stromschienenhauptteil 31 ist ein plattenförmiger Bestandteil, der die Einführbohrungen 34 enthält, in die die Elektrodenanschlüsse 13 der Batteriezelle 11 eingeführt werden, und er ist durch Verschweißung mit dem freigelegten Teil 46 des Leiters 41, von welchem der Mantel entfernt ist, verbunden. Der Leiterhalteteil 32 ist mit dem Stromschienenhauptteil 31 als Einheit ausgeführt und ist in Richtung zu dem Stromschienenhauptteil 31 zurückgefaltet, um einen Bereich des Leiters 41 zu halten, der näher auf Seite des Basisendes liegt als der Teil, der mit dem Stromschienenhauptteil 31 verschweißt ist.
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Durch Reduzierung der Verspannungsgradienten in dem verschweißten Teil zwischen dem Stromschienenhauptteil 31 und dem Leiter 41 kann in dem Batterieverbund 1 gemäß der ersten Ausführungsform die Beständigkeit des Verbindungsteils zwischen der Stromschiene 30 und dem Leiter 41 verbessert werden.
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Der Leiterhalteteil 32 kann den Leiter 41, der von dem Mantel 42 umschlossen ist, halten, anstatt den freigelegten Teil 46 zu halten. Anders ausgedrückt, der Leiterhalteteil 32 kann den Leiter 41 mittels des Mantels 42 halten.
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Zweite Ausführungsform
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Mit Verweis auf 9 bis 12 wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform werden Komponenten, die die gleiche Funktion haben, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, mit den gleichen Bezugszeichen belegt und eine redundante Beschreibung wird nicht wiederholt. 9 ist eine Draufsicht des Leiterelementmoduls gemäß der zweiten Ausführungsform. 10 ist eine Draufsicht der Stromschiene gemäß der zweiten Ausführungsform, 11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt, und 12 ist eine Ansicht von vorne, die den Verbindungszustand zwischen der Stromschiene und dem Flachkabel gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
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Die Stromschienen 30 sind beispielsweise durch Stanzen einer Metallplatte hergestellt. Jede Stromschiene 30 weist einen Leiterhalteteil 37 anstelle des Leiterhalteteils 32 der ersten Ausführungsform auf. In 10 bezeichnet eine durchgezogene Linie den Leiterhalteteil 37 und den Kabelhalteteil 33, auf die ein Vorgang des Faltens (Crimpen bzw. Verpressen) angewendet wird, und eine doppelt gestrichelte Linie bezeichnet den Leiterhalteteil 37 vor der Ausführung des Falzvorganges.
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Wie in 10 und 11 gezeigt, weist der Leiterhalteteil 37 der Stromschiene 30 gemäß der zweiten Ausführungsform einen ersten Halteteil 371 und einen zweiten Halteteil 372 auf. Der erste Halteteil 371 und der zweite Halteteil 372 haben jeweils eine ebene rechteckige Form. Wie in 11 gezeigt, ist der erste Halteteil 371 auf einer Seite in der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 in Bezug auf den freigelegten Teil 46 angeordnet. Der zweite Halteteil ist auf der anderen Seite in der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 in Bezug auf den freigelegten Teil 46 angeordnet. Anders ausgedrückt, wie in 10 dargestellt ist, ist der erste Halteteil 371 in einem Gebiet auf einer Seite in der horizontalen Richtung in Bezug auf einen zentralen Teil 35a des hervorstehenden Teils 35 angeordnet, und der zweite Halteteil 372 ist in einem Gebiet auf der anderen Seite in der horizontalen Richtung in Bezug auf den zentralen Teil 35a angeordnet. Der Leiterhalteteil 37 wird beispielsweise durch einen Schneidevorgang hergestellt. In dem ersten Halteteil 371 und dem zweiten Halteteil 372 sind jeweils drei Seiten des Rechtecks einschließlich der beiden langen Seiten zurechtgeschnitten und sind von dem zweiten Bestandteil 312 getrennt, und die andere eine Seite, die näher an der Mitte in der horizontalen Richtung liegt, ist mit dem zweiten Bestandteil 312 verbunden.
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Der erste Halteteil 371 und der zweite Halteteil 372 sind in Richtung zu dem Stromschienenhauptteil 31 zurückgefaltet und halten einen Bereich des freigelegten Teils 46 auf Seite des Basisendes. Der erste Halteteil 371 ist in Richtung zu dem zweiten Halteteil 372 an einem Ende 371a auf Seite des zweiten Halteteils 272 als ein Basisendteil zurückgefaltet. Der zweite Halteteil 372 ist zu dem ersten Halteteil 371 an einem Ende 372a auf Seite des ersten Halteteils 371, das als ein Basisendteil dient, zurückgefaltet. Wie in 12 gezeigt, zeigt eine abgewandte Stirnfläche 371b des zurückgefalteten ersten Halteteils 371 zu der Oberfläche 31a des Stromschienenhauptteils 31. Die abgewandte Stirnfläche 371b drückt den freigelegten Teil 46 gegen die Oberfläche 31a, und drückt den freigelegten Teil 46 in der horizontalen Richtung hin zu dem zweiten Halteteil 372. Ein abgewandte Stirnfläche 372b des zurückgefalteten zweiten Halteteils 372 liegt der Oberfläche 31a gegenüber. Die abgewandte Stirnfläche 372b drückt den freigelegten Teil 46 gegen die Oberfläche 31a und drückt den freigelegten Teil 46 in der horizontalen Richtung hin zu dem ersten Halteteil 371. Das heißt, das abgewandte Ende des ersten Halteteils 371 und das abgewandte Ende des zweiten Halteteils 372 drücken den freigelegten Teil 46 gegen die Oberfläche 31a, wobei sie zwischen sich den freigelegten Teil 46 einschließen.
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Ein Bereich auf Seite des abgewandten Endes des freigelegten Teils 46 ist mit dem hervorstehenden Teil 35 durch Schweißung verbunden. Das heißt, der freigelegte Teil 46 wird von dem hervorstehenden Teil 35 gehalten. Folglich wird der freigelegte Teil 46, der durch den ersten Halteteil 371 und den zweiten Halteteil 372 gegen die Oberfläche 31a gedrückt wird, als die entsprechende Komponente aus dem abgewandten Ende des ersten Halteteils 371, dem abgewandten Ende des zweiten Halteteils 372 und dem hervorstehenden Teil 35 gehalten. Wie in 12 dargestellt, halten der erste Halteteil 371, der zweite Halteteil 372 und der hervorstehende Teil 35 den freigelegten Teil 46 aus drei unterschiedlichen Richtungen, wenn die Betrachtung aus der axialen Richtung entlang der Achse des freigelegten Teils 46 aus erfolgt. Der erste Halteteil 371 und der zweite Halteteil 372 begrenzen die Bewegung des Kabelteils 45 in der Erstreckungsrichtung des Flachkabels 40 und begrenzen die Bewegung des Kabelteils 45 in einer Richtung, die von der Oberfläche 31a in der Dickenrichtung weg zeigt. Somit kann das Leiterelementmodul 20 gemäß der zweiten Ausführungsform die Bewegung oder die Verformung des freigelegten Teils 46 gegenüber einer externen Kraft steuern bzw. begrenzen, die auf den Kabelteil 45 einwirkt, und es kann daher die Beständigkeit des Verbindungsteils zwischen dem Leiter 41 und dem Flachkabel 40 und der Stromschiene 30 verbessern.
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Der erste Halteteil 371 und der zweite Halteteil 372 können den freigelegten Teil 46 gegen die Oberfläche 31a des Stromschienenhauptteils 31 drücken, so dass von dem ersten Halteteil 371, dem zweiten Halteteil 372 und der Oberfläche 31a der freigelegte Teil 46 dazwischen eingeschlossen wird. Mit einem derartigen Aufbau kann der freigelegte Teil 46 von dem Leiterhalteteil 37 weiter festgehalten werden. Des Weiteren wird zuverlässig verhindert, dass die von der Hauptteilseite des Flachkabels 40 aus einwirkende externe Kraft sich zu dem geschweißten Bereich zwischen dem freigelegten Teil 46 und dem hervorstehenden Teil 35 ausbreitet.
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Wie zuvor beschrieben ist, weist in dem Leiterelementmodul 20 gemäß der zweiten Ausführungsform der Leiterhalteteil 37 den ersten Halteteil 371 und den zweiten Halteteil 372 auf. Das abgewandte Ende des ersten Halteteils 371 und das abgewandte Ende des zweiten Halteteils 372 schließen zwischen sich den Leiter 41 ein, und aus den folgenden Komponenten, d. h., dem ersten Halteteil 371, dem zweiten Halteteil 372 und dem Stromschienenhauptteil 31, wird somit der Halter 41 gehalten. Somit können das Leiterelementmodul 20 gemäß der zweiten Ausführungsform und der Batterieverbund 1, der das Leiterelementmodul 20 enthält, eine Relativbewegung des Leiters 41 im Bezug auf den Stromschienenhauptteil 31 steuern bzw. begrenzen, und können somit die Haltbarkeit des Verbindungsteils zwischen der Stromschiene 30 und dem Leiter 41 verbessern.
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Modifizierungen an Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Modifizierungen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform beschrieben. Ein Verfahren zur Verbindung der Stromschiene 30 mit der Batteriezelle 11 kann durch Schweißen erfolgen. In diesem Falle muss die Stromschiene 30 nicht notwendigerweise die Einführbohrungen 34 aufweisen. Die Art des Schweißens ist in keiner besonderen Weise beschränkt. Beispielsweise können Ultraschall-Schweißung, LaserSchweißung und dergleichen eingesetzt werden.
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Das Leiterelement ist nicht auf die Stromschiene 30 beschränkt, die die Batteriezellen 11 miteinander verbindet. Das Leiterelement 11 kann beispielsweise ein Spannungserfassungsanschluss sein. Der Spannungserfassungsanschluss bildet zusammen mit dem Flachkabel 40 und dergleichen eine Spannungserfassungsschaltung, die die Spannung der Batteriezelle 11 und des Batteriemoduls 10 erfasst. Beispielsweise ist der Spannungserfassungsanschluss elektrisch durch Schweißung und dergleichen mit der Stromschiene verbunden, die die Batteriezellen 11 verbindet oder eine Verbindung zu dem Elektrodenanschluss 13 herstellt. Wenn der Spannungserfassungsanschluss als das Leiterelement verwendet wird, agiert das Leiterelementmodul 20 als ein Spannungserfassungsmodul.
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Technische Lehren, die jeweils in den Ausführungsformen und Modifizierungen offenbart sind, die zuvor beschrieben sind, können in geeigneter Weise kombiniert und implementiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriepack bzw. Batterieverbund
- 10
- Batteriemodul
- 11
- Batteriezelle
- 12
- Zellenhauptteil
- 13
- Elektrodenanschluss
- 20
- Leiterelementmodul
- 30
- Stromschiene
- 31
- Stromschienenhauptteil (Hauptteil)
- 31a
- Oberfläche
- 311
- Erster Bestandteil
- 312
- Zweiter Bestandteil
- 32, 37
- Leiterhalterteile
- 32b
- Gekrümmter Teil
- 33
- Kabelhalteteil
- 331
- Erster Kabelhalteteil
- 332
- Zweiter Kabelhalteteil
- 34
- Einführbohrung
- 35
- Hervorstehender Teil
- 371
- Erster Halteteil
- 372
- Zweiter Halteteil
- 40
- Flachkabel
- 41
- Leiter
- 42
- Mantel
- 43
- Rille bzw. Nut
- 44
- Gehaltener Teil
- 44a
- Durchgangsbohrung
- 45
- Kabelteil
- 46
- Freigelegter Teil
- 47
- Hauptteil bzw. Hauptkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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