DE60000322T2

DE60000322T2 - Batteriepack mit Verbindungsmodulen

Info

Publication number: DE60000322T2
Application number: DE60000322T
Authority: DE
Inventors: Yasuyoshi Fukao; Shuhei Marukawa; Watanabe
Original assignee: Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: US6275003B1; DE60000322D1; CN1178312C; EP1059682A1; CN1277462A; EP1059682B1; JP4220649B2; JP2001057196A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriepackung die mit einer Anzahl von prismatischen Batteriemodulen aufgebaut ist, die in einer Reihe angeordnet und elektrisch miteinander mittels Verbindungsmodulen verbunden sind.
Fig. 13 zeigt eine herkömmliche Batteriepackung 41, die dadurch aufgebaut ist, dass eine Vielzahl von prismatischen Batteriemodulen in einer Reihe benachbart zueinander angeordnet sind und dort elektrisch in Reihe geschaltet sind. Endplatten 43 sind an einander gegenüberliegenden Ende in der Richtung einer gegenüberliegenden Anordnung von Batteriemodulen 42 angeordnet. Die Batteriepackung ist vereinheitlicht durch ein Zusammenbinden der Batteriemodule 42 mit diesen zwei Endplatten 43 an beiden Enden mittels Bindegurten 44. Die Batteriemodule 42 sind elektrisch mittels Verbindungsmodulen 46, 47 verbunden, die eine Vielzahl von Metallverbindungselementen aufweisen, welche eine Verbindung bewirken zwischen Verbindungsanschlüssen 45 von benachbarten Batteriemodulen 42. Die Verbindungsmodule 46, 47 sind fest in Halterungen aus synthetischem Kunststoff mittels Eingießen befestigt.
Bei einem der Verbindungsmodule 46 an einem Ende in Längsrichtung der Batteriemodule 42 gibt es auch eingegossene Batteriespannungs-Detektoranschlüsse, während in dem anderen Verbindungsmodul 47 am anderen Ende nur die metallenen Verbindungselemente eingegossen sind. Die Batteriespannungs-Detektoranschlüsse sind mit einer Batteriespannungs-Detektorvorrichtung 48 verbunden.
Mit einer Batteriepackung 41 entsprechend dieser obigen Beschreibung aber sind Veränderungen in der Position der Verbindungsanschlüsse 45 der Batteriemodule 42 in Richtung rechtwinklig zu der Richtung zu der Anordnung der Batteriemodule 42 möglich. Dies bedeutet, dass die Verbindungsanschlüsse 45 nicht in derselben Ebene positioniert sind, und dann, wenn unter dieser Bedingung Verbindungsanschlüsse 45 durch direktes Schrauben auf die Verbindungsmodule 46, 47 angeschlossen werden, gibt es ein Problem, dass nämlich Belastung auf die Verbindungsanschlüsse 45 bewirkt, dass die Dichtungscharakteristika zwischen den Verbindungsanschlüssen 45 und den Batteriegehäusen beeinträchtigt werden. Ein weiteres Problem bestand darin, dass aufgrund der Verschiedenheiten der Dicke der Batteriemodule 42 es unmöglich war, Verschiedenheiten in den Positionen der Verbindungsanschlüsse 45 in der Richtung der Anordnung der Batteriemodule 42 zu eliminieren. Derartige Variationen können manchmal so groß werden, dass ein Festschrauben und Befestigen der Verbindungsmodule 46, 47 schwierig ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass dann, wenn eine derartige Batteriepackung 41 in dem Metallkörper eines Fahrzeugs angeordnet wurde, ein Risiko darin bestand, dass Kontakt mit der Metallkarosserie und den Verbindungsanschlüssen 45 der Batteriepackung 41 zum Beispiel aufgrund einer Fahrzeugkollision zu einem Kurzschluss führen konnten.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass aufgrund beträchtlicher Spannungsdifferenzen zwischen benachbarten Verbindungsanschlüssen 45, 45, die nicht miteinander verbunden waren und nur in kurzer räumlicher Entfernung voneinander standen, das Risiko eines Kurzschlusses aufgrund von Staub, der sich zwischen ihnen ansammelte, bestand.
Angesichts des Obengenannten, ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Batteriepackung bereitzustellen, bei der, selbst wenn es Verschiedenheiten in der Positionierung der Verbindungsanschlüsse der Batteriemodule gibt, ein Befestigen der Verbindungsmodule leicht durchgeführt werden kann, ohne Kompromisse eingehen zu müssen bei der Dichtung der Verbindungsanschlüsse.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Batteriepackung zu liefern, bei der selbst dann, wenn die Batteriepackung in einer metallenen Karosserie eines Fahrzeugs angeordnet ist, kein Risiko eines Kurzschlusses für den Fall von Kollisionen oder ähnlichem besteht und wobei Kurzschluss aufgrund von Staubansammlung zwischen den Verbindungsanschlüssen nicht auftreten kann.
Eine Batteriepackung nach der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf:
Eine Anzahl von prismatischen Batteriemodulen, die jeweils einen positiven Elektroden-Verbindungsanschluss und einen negativen Elektroden- Verbindungsanschluss haben, die an einander gegenüberliegenden Enden in Längsrichtung der Batteriemodule angeordnet sind, wobei die Anzahl der Batteriemodule in einer Reihe so angeordnet ist, dass die positiven Elektroden- Verbindungsanschlüsse und die negativen Elektroden-Verbindungsanschlüsse alternierend in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind, und ein erstes Verbindungsmodul und ein zweites Verbindungsmodul, die jeweils an einander gegenüberliegenden Enden in Längsrichtung der Batteriemodule angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Verbindungsmodule eine Anzahl von Modulverbindern aufweisen, die miteinander in einer relativ zueinander verschieblichen Weise verbunden sind, wobei die Modulverbinder mit metallenen Verbindungselementen aufgebaut sind, die integral in einem Kunststoffrahmen gehalten sind zum Verbinden der positiven und negativen Verbindungsanschlüsse benachbarter Batteriemodule.
Selbst wenn es Variationen bei der Position der Verbindungsanschlüsse in der Richtung rechtwinklig zu der Richtung der gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule gibt, können diese durch Verschiebung jedes der Modulverbinder absorbiert werden, wenn die Metallverbindungselemente mit Schrauben fixiert werden. Eine große Belastung wirkt auf die Verbindungsanschlüsse, und die Dichtung zwischen den Gehäusen der Verbindungsanschlüsse lässt sich daher verbessern. Auch selbst wenn es Variationen in der räumlichen Anordnung der Verbindungsanschlüsse aufgrund der Variationen der Positionierung der Verbindungsanschlüsse in Richtung der einander gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule gibt, weil die Modulverbinder gegeneinander verschieblich sind, lässt sich ein Fixieren der Verbindungsmodule ohne Schwierigkeit erreichen.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass benachbarte Modulverbinder durch Schlitze voneinander getrennt sind, wobei die Enden der Halterahmen für die Spannungsdetektoranschlüsse, die sich von den Modulverbindern erstrecken, gegenseitig integral verbunden sind, oder dass die benachbarten Modulverbinder durch U-förmige Verbindungsabschnitte verbunden sind.
Synthetische Kunststoffabdeckungen können zur Abdeckung der oberen und außenseitigen Flächen der Verbindungsmodule vorgesehen sein. Wenn die Batteriepackung in der metallenen Karosserie eines Fahrzeugs angeordnet ist, lässt sich, selbst wenn die metallene Karosserie in einer Kollision deformiert wird, Kontakt zwischen den Verbindungsanschlüssen und der metallenen Karosserie durch diese Abdeckungen verhindern, wodurch das Risiko eines Kurzschlusses vermieden werden kann.
In einem Bereich der innenseitigen Oberfläche der Abdeckung, die einem Verbindungsanschluss zugewandt ist, kann eine ringförmige Rippe vorgesehen sein, die den Umfang eines Bereichs des Verbindungsanschlusses umgibt, welcher von der äußeren Oberfläche einer Mutter vorspringt und eine Höhe aufweist, die größer ist als die Höhe dieses vorspringenden Bereichs. Dadurch lässt sich das Risiko eines Kurzschlusses eliminieren, weil jedes Risiko, dass die Abdeckungen von den Verbindungsanschlüssen durchdrungen werden, aufgrund der Pressung dieser Verbindungsanschlüsse mit kleinen Kontaktflächen auf die Abdeckungen vermieden wird.
Vorzugsweise sollte die Dicke des Flachmaterials von mindestens dem Bereich der Abdeckungen, die auf den Verbindungsanschluss gerichtet sind, größer gemacht werden als die Höhe der vorspringenden Bereiche von der äußeren Oberfläche der Mutter des Verbindungsanschlusses. Dadurch lässt sich das Risiko eines Kurzschlusses selbst dann eliminieren, wenn zum Beispiel eine Deformation der ringförmigen Rippen dafür sorgt, dass sie ihre Funktion nicht ausführen können.
Auch wenn Verstärkungsrippen nach Art eines Gitters in mindestens dem Bereich der äußeren Oberfläche der Abdeckung, der auf den Verbindungsanschluss und seine Peripherie gerichtet ist, vorgesehen sind, lässt sich das Risiko eines Kurzschlusses eliminieren, selbst wenn äußere Kräfte aus unterschiedlichen Richtungen darauf einwirken.
Isoliermittel können an den Verbindungsmodulen vorgesehen sein und zum Beispiel in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule vorspringen, die den Räumen zwischen den Modulverbindern gegenüberliegen. Dadurch lässt sich das Eintreten von Staub, der Kurzschluss zwischen Verbindungsanschlüssen ermöglicht, vermeiden, und Isolierung zwischen den Verbindungsanschlüssen lässt sich so sicherstellen.
Insbesondere können Isoliermittel auf den Modulverbindern vorgesehen sein, um so zum Beispiel in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule gegenüber den Räumen zwischen den Modulverbindern vorzuspringen, oder Isoliermittel können auf den U-förmigen Verbindungsabschnitten vorgesehen sein, um so zum Beispiel in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule gegenüber den Räumen zwischen den Modulverbindern vorzuspringen. Alternativ können V-förmige Abschnitte an einer Spitze der U-förmigen Verbindungsabschnitte ausgebildet sein, um so zum Beispiel in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule gegenüber den Räumen zwischen den Modulverbindern vorzuspringen.
Wenn darüber hinaus eine Antistaubzunge auf der Abdeckung vorgesehen ist, welche das Eintreten von Staub zwischen die Verbindungsmodule und die Batteriemodule durch Kontaktieren der oberen Oberfläche der Batteriemodule und Vorspringen in den Spalt zwischen den Batteriemodulen verhindert, lässt sich das Eindringen von Staub, der einen Kurzschluss zwischen den Verbindungsanschlüssen ermöglichen würde, verhindern und dadurch eine Isolation zwischen den Verbindungsanschlüssen weiter sicherstellen.
An einander gegenüberliegenden Enden der Abdeckungen, welche die Verbindungsanschlüsse der Batteriemodule an einander gegenüberliegenden Enden überdecken, können Öffnungs/Verschlussbereiche vorgesehen sein, die zur Öffnung/zum Verschluss in der Lage sind, und zwar aufgrund von Biegebereichen in einen Zustand, bei dem die Abdeckungen montiert sind. Dadurch lässt sich während der Verbindung von Kabeln gegenüber den positiven Elektrodenanschlüssen und den negativen Elektrodenanschlüssen der gesamten Batteriepackung eine Verbindung in sicherer Weise durch einfachen Betrieb erreichen, weil das Risiko eines Kurzschlusses aufgrund von Kontakt mit lebenden, Teilen, wenn zum Beispiel die anderen Verbindungsanschlüsse oder leitende Teile des Verbindungsmoduls mit der Hand oder einem Werkzeug während des Anschließens berührt werden, eliminiert werden kann durch das Bewirken einer Verbindung mit dem offenen Öffnungs/Verschlussbereich.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung einer Batteriepackung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in größerem Maßstab eines Details dieser Ausgestaltung ist;
Fig. 3 ein Verbindungsmodul auf einer Seite dieser Ausgestaltung darstellt, wobei Fig. 3A eine Vorderansicht und Fig. 3B ein Querschnitt entlang der Linie IIIB-IIIB in Fig. 3A ist;
Fig. 4 ein Verbindungsmodul auf der anderen Seite dieser Ausgestaltung darstellt, wobei Fig. 4A eine Vorderansicht und Fig. 4B einen Querschnitt entlang der Linie IVB-IVB in Fig. 4A ist;
Fig. 5 darstellt, wie eine Abdeckung in dieser Ausgestaltung angebracht ist, wobei Fig. 5A eine in Querrichtung geschnittene Draufsicht und Fig. 5B eine Vorderansicht zeigt;
Fig. 6 eine erste Abdeckung in dieser Ausgestaltung darstellt, wobei Fig. 6A eine Vorderansicht ist, während Fig. 6B eine vertikal geschnittene Seitenansicht zeigt;
Fig. 7 eine Vorderansicht einer zweiten Abdeckung entsprechend dieser Ausgestaltung ist;
Fig. 8 eine Vorderansicht von einander gegenüberliegenden Enden der ersten Abdeckung in dieser Ausgestaltung ist;
Fig. 9 eine teilweise räumliche Ansicht ist, die zeigt, wie Kabel an die Batteriepackung dieser Ausgestaltung angeschlossen sind;
Fig. 10 eine in Querrichtung geschnittene Draufsicht ist, die zeigt, wie ein erstes Verbindungsmodul in dieser Ausgestaltung angeschlossen ist;
Fig. 11 eine in Querrichtung geschnittene Draufsicht ist, die zeigt, wie ein zweites Verbindungsmodul in dieser Ausgestaltung montiert ist;
Fig. 12 eine in Querrichtung geschnittene Draufsicht ist, die zeigt, wie eine modifizierte Form des zweiten Verbindungsmoduls in dieser Ausgestaltung montiert ist; und
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels nach dem Stand der Technik einer Batteriepackung ist, bei der die Verbindungsmodule voneinander getrennt sind.
Eine Ausgestaltung einer Batteriepackung nach der vorliegenden Erfindung ist im folgenden mit Bezug auf die Fig. 1 bis 12 beschrieben.
In Fig. 1 ist eine Batteriepackung 1 entsprechend dieser Ausgestaltung so aufgebaut, dass sie als Antriebsenergiequelle eines elektrischen Fahrzeugs passend verwendet werden kann. Sie ist durch die Anordnung einer Vielzahl (im dargestellten Beispiel 20) Batteriemodulen 2 mit rechtwinkligem Querschnitt und einer flachen Plattengestalt aufgebaut, die aus nebeneinander liegenden Nickelmetallhydrid-Batterien bestehen und elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Batteriemodule 2 sind durch ein integriertes Gehäuse aufgebaut, die durch integrale Verbindung einer Anzahl von rechtwinkligen Gehäusen (in dieser Ausgestaltung 6) aufgebaut sind, mit kurzen Seitenflächen schmaler Breite und langen Seitenflächen großer Breite, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Zellen sind innerhalb jedes Gehäuses durch die Unterbringung von Elektrolyt- und Elektroden-Gruppen aufgebaut, die aus einer großen Anzahl von positiven Elektrodenplatten und negativen Elektrodenplatten bestehen, die parallel zu diesen langen Seitenflächen angeordnet sind und in Richtung der kurzen Seitenfläche gestapelt sind mit Separatoren dazwischen. Das Batteriemodul 2 ist durch Verbindung dieser sechs Zellen in Reihe innerhalb des integrierten Gehäuses aufgebaut.
Endplatten 3 sind an einander gegenüberliegenden Enden in Richtung der einander gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule 2 angeordnet, welche nebeneinander angeordnet sind, wobei die oberen Endkanten und die unteren Endkanten von diesen fest zusammengebunden sind mittels einer Anzahl von Verbindungsgurten 4, die jeweils in geeigneten Intervallen angeordnet sind und dadurch die Batteriepackung 1 aufbauen.
Verbindungsanschlüsse 5, 6 von positiven Elektroden und negativen Elektroden springen an der unteren Kante beider Endflächen in Längsrichtung der Batteriemodule 2 vor, wobei die Batteriemodule 2 nebeneinander so angeordnet sind, dass ihre positiven Elektroden und ihre negativen Elektroden alternierend in einander gegenüberliegenden Richtungen ausgerichtet sind. So sind die Batteriemodule 2 in Serie verbunden durch Verwendung eines ersten Verbindungsmoduls 7 zur Verbindung der Verbindungsanschlüsse 5, 6 auf einer Seite, in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung der einander gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule 2 und Verwendung eines zweiten Verbindungsmoduls 8 zur Verbindung der Verbindungsanschlüsse 5, 6 auf der anderen Seite.
Bei dem ersten Verbindungsmodul 7, sind Spannungsdetektoranschlüsse 9 vorgesehen, die jeweils mit den Verbindungsanschlüssen 5, 6 der positiven Elektrode und der negativen Elektrode an beiden Enden korrespondieren sowie mit dem Verbindungsanschluss 5 der mittleren positiven Elektrode, wobei diese Spannungsdetektoranschlüsse 9 mit einer Batteriespannungs-Detektorvorrichtung 11 durch ein Kabel 10 verbunden sind. Keine Spannungsdetektoranschlüsse 9 sind auf dem zweiten Verbindungsmodul 8 vorgesehen.
Wie gemäß Fig. 2, Fig. 3A und Fig. 3B, weist das erste Verbindungsmodul 7 eine Anzahl von Modulverbindern 12 auf, die in der Lage sind, relativ zueinander verschoben werden zu können. Die Modulverbinder 12, die in einem Kunststoffrahmen 14 gehalten sind, haben jeweils metallene Verbindungselemente 13 zur Verbindung eines Paares einander benachbarter Verbindungsanschlüsse 5, 6 und sind so angeordnet, dass sie voneinander mittels Schlitzen 15 getrennt sind. Die Enden der Spannungsdetektoranschluss-Halterahmen 16, die sich integral nach unten von jedem Modulverbinder 12 erstrecken, sind integral durch einen Verbindungsrahmen 17 verbunden. Durchgangslöcher 18 sind in den Metallverbindungselementen 13 ausgebildet, durch welche die Verbindungsanschlüsse 5 und 6 hindurchgehen, und eine Spannungsdetektor-Anschlussplatte 19, die mit einem Spannungsdetektoranschluss 9 ausgebildet ist, ist überlappend am unteren Ende auf einer Seite des Bereichs angeordnet, wo der Verbindungsanschluss 5 angeordnet und in diesem Fall eingegossen ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die Modulverbinder 12 an jedem Ende des ersten Verbindungsmoduls 7 jeweils mit einem metallenen Verbindungselement 13 und einer Spannungsdetektor-Anschlussplatte 19 versehen, die von einem einzelnen Verbindungsanschluss 5 oder 6 in Eingriff genommen werden.
Das zweite Verbindungsmodul 8 gemäß Fig. 4A und 4B weist eine Anzahl von Modulverbindern 20 auf, die mit metallenen Verbindungselementen 21 versehen sind, die in Kunststoffrahmen 22 zur Verbindung eines Paares benachbarter Verbindungsanschlüsse 5, 6 gehalten sind. Die Kunststoffrahmen 22 benachbarter Modulverbinder 20 sind gegenseitig durch U-förmige Verbindungsabschnitte 23 verbunden, und dadurch sind Modulverbinder 20 so aufgebaut, relative Verschiebung zuzulassen. Metallische Verbindungselemente 21 können integral durch Eingießen in den Kunststoffrahmen 22 gehalten sein, oder können in vorgegossenen Kunststoffrahmen 22 montiert sein.
Die oberen und außenseitigen Flächen der ersten und zweiten Verbindungsmodule 7 und 8 sind von ersten und zweiten Abdeckungen 25, 26 überdeckt, die aus synthetischem Kunststoff hergestellt sind, was in Fig. 5A bis Fig. 7 gezeigt ist. Eine erste Abdeckung 25 ist so angeordnet, dass sie sich längs abwärts erstreckt und so die Verbindungen des Spannungsdetektoranschluss-Halterahmens 16 oder der Spannungsdetektoranschlüsse 9 mit dem Kabel 10 überdeckt. Wie in Fig. 5A im Detail dargestellt, sind in einem Bereich einer innenseitigen Oberfläche dieser Abdeckungen 25, 26, die den Verbindungsanschlüssen 5, 6 zugewandt sind, ringförmige Rippen 27 vorgesehen, um von außerhalb den Umfang der Bereiche der Verbindungsabschnitte 5, 6 zu umgeben, die über Muttern 24 hinaus vorspringen, welche darauf geschraubt sind, wobei sie eine Höhe aufweisen, die größer ist als die Höhe H dieser vorspringenden Bereiche. Die Flachmaterial-Dicke T von mindestens dem Bereich dieser Abdeckungen 25, 26, die den Verbindungsanschlüssen 5, 6 zugewandt ist, ist größer ausgebildet als die Höhe h der Bereiche der Verbindungsanschlüsse 5, 6, die über die außenseitige Oberfläche der Muttern 24 hinaus vorspringen. Darüber hinaus sind, wie in Fig. 5B dargestellt, Verstärkungsrippen 28 nach Art eines Gitters in mindestens dem Bereich der äußeren Oberfläche der Abdeckungen 25, 26 ausgebildet, die Verbindungsanschlüssen 5, 6 und deren Umfang zugewandt sind.
Wie in Fig. 8 und Fig. 9 dargestellt, ist an einander gegenüberliegenden Enden der ersten Abdeckung 25, die an jedem Ende des ersten Verbindungsmoduls 7, das den positiven Elektrodenanschluss und den negativen Elektrodenanschluss der Batteriepackung 1 als Ganzes bildet, die Verbindungsanschlüsse 5, 6 überdeckt, ein Öffnungs/Verschlussteil 25a ausgebildet mittels eines biegsamen Teils 29, das so aufgebaut ist, dass es in der Lage ist, sich zu verbiegen, so dass das Öffnungs/Verschlussteil 25a sich öffnen und schließen kann in einem Zustand, wenn die Abdeckung 25 montiert ist. Das biegsame Teil 29 ist durch Ausbildung eines Schlitzes 29a in einem Bereich der Abdeckung 25 aufgebaut, welcher die Oberseite des Verbindungsmoduls 7 überdeckt und einen Teil 29b mit reduzierter Dicke bildet, welcher als Kunststoffscharnier in der Vorderseitenplatte wirkt. Das Öffnungs/Verschlussteil 25a kann geöffnet/geschlossen werden durch Klappen um den Teil 29b reduzierter Dicke, und im offenen Zustand ist dieser Zustand aufrechterhalten durch elastische Deformation der Querschnittgestalt, bei der die Vorderseitenplatte der Abdeckung 25 gebogen wird. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist unten am rechten Ende der ersten Abdeckung 25 ein Öffnungs/Verschlussteil 30 mit demselben Aufbau ausgebildet, wodurch das Kabel 10 nach außen geführt ist.
Darüber hinaus springen in das erste Verbindungsmodul 7 gemäß Fig. 10 Isolierblätter 31, welche die Isolationseigenschaften zwischen den Verbindungsanschlüssen 5 und 6 verbessern, aus dem Kunststoffrahmen 14 vor und springen in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule 2 vor, die den Räumen zwischen den Modulverbindern 12, 12 gegenüberliegen. In dem zweiten Verbindungsmodul 8 gemäß Fig. 11 sind Isolierblätter 32 zur Verbesserung der Isolierungseigenschaften zwischen den Verbindungsanschlüssen 5, 6, die in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule 2 gegenüber den Räumen zwischen den Modulverbindern 20 vorspringen, auf den U-förmigen Verbindungsabschnitten 23 vorgesehen. Anstelle der Isolierblätter 32 gemäß Fig. 12 kann die Spitze des U-förmigen Verbindungsabschnitts 23 als V-förmiger Abschnitt 33 zur Verbesserung der Isolierungseigenschaften zwischen den Verbindungsanschlüssen ausgebildet sein durch Vorspringen in den Spalt zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule 2 gegenüber den Räumen zwischen den Modulverbindern 20, 20.
Darüber hinaus ist es gemäß den Phantomlinien in Fig. 6B erwünscht, eine Antistaubzunge 34 vorzusehen, die abwärts gerichtet ist von der Spitze des Teils der ersten und zweiten Abdeckung 25, 26, die die Oberseite der ersten und zweiten Verbindungsmodule 7, 8 überdeckt, um so das Eintreten von Staub zwischen die Batteriemodule 2 und die Verbindungsmodule 7, 8 zu verhindern. Die Antistaubzunge 34 sollte vorzugsweise so angeordnet sein, dass sie die obere Oberfläche der Batteriemodule 2 in Kontakt nimmt und in den Spalt zwischen den Batteriemodulen 2 vorspringt.
Mit einer wie oben beschrieben aufgebauten Batteriepackung 1 kann, selbst wenn es Variationen in der Position der Verbindungsanschlüsse 5, 6 in der Richtung rechtwinklig zu der Richtung der einander gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule 2 gibt, dies ausgeglichen werden, weil die Modulverbinder 12, 20 sich relativ zueinander verschieben lassen, wenn die Metallverbindungselemente 13, 21 der ersten und zweiten Verbindungsmodule 7, 8 festgezogen und fixiert sind. So wirkt keine große Last auf die Verbindungsanschlüsse 5, 6, und die Dichtungscharakteristika zwischen den Gehäusen der Verbindungsanschlüsse 5, 6 lässt sich verbessern.
Selbst wenn es Variationen in der räumlichen Orientierung der Verbindungsanschlüsse 5, 6 in Richtung der einander gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule 2 gibt, weil Variationen der Dicke der Batteriemodule 2 vorliegen, lässt sich eine Montage und Fixierung der ersten und zweiten Verbindungsmodule 7 und 8 leicht erreichen, weil die Modulverbinder 12, 20 in der Lage sind, sich gegenseitig verschieben zu lassen.
Weil außerdem die oberen und außenseitigen Flächen der ersten und zweiten Verbindungsmodule 7, 8 jeweils von den ersten und zweiten Abdeckungen 25, 26 aus synthetischem Kunststoff überdeckt sind, lässt sich Kontakt zwischen den Verbindungsanschlüssen 5, 6 und der metallenen Karosserie durch diese Abdeckungen 25, 26 verhindern, wenn diese Batteriepackung 1 in der metallenen Karosserie (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs angeordnet ist, selbst wenn die metallene Karosserie bei einer Fahrzeugkollision verformt wird, wodurch das Risiko eines Kurzschlusses beseitigt werden kann. Insbesondere lässt sich das Risiko eines Kurzschlusses eliminieren, weil dank der Bildung der ringförmigen Rippen 27 in den Bereichen, die den Verbindungsanschlüssen 5, 6 auf der Innenseite dieser Abdeckungen 25, 26 zugewandt sind, es nicht die Möglichkeit gibt, dass die Abdeckungen 25, 26 von den Verbindungsanschlüssen 5, 6 durchdrungen werden wegen dieser Verbindungsanschlüsse 5, 6 mit kleinen Kontaktbereichen, die auf die Abdeckungen 25, 26 drücken.
Weil darüber hinaus die Dicke des Flachmaterials der Abdeckungen 25, 26 mindestens in dem Bereich, der den Verbindungsanschlüssen 5, 6 zugewandt ist, größer ist als die Höhe h des Bereichs der Verbindungsanschlüsse 5, 6, die von der Außenseitenfläche der Muttern 24 vorspringen, lässt sich das Risiko eines Kurzschlusses eliminieren, selbst wenn Deformation der ringförmigen Rippen 27 dafür sorgt, dass sie ihre Funktion nicht mehr erfüllen können. Auch lässt sich das Risiko eines Kurzschlusses eliminieren dank der Verstärkungsrippen 28, die nach Art eines Gitters auf der Außenseitenoberfläche der Abdeckungen 25, 26 angeordnet sind, selbst wenn äußere Kräfte aus unterschiedlichen Richtungen einwirken.
Wenn die Kabel an dem positiven Elektrodenanschluss 5 und dem negativen Elektrodenanschluss 6 der gesamten Batteriepackung 1 gemäß Fig. 9 angeschlossen sind, wird, wenn das Öffnungs/Verschlussteil 25a an den entgegengesetzten Enden geöffnet wird, in einem Zustand, bei dem die Abdeckung 25 angebracht bleibt, der offene Zustand erhalten, so dass Verbindung durch Einpassen der Verbindungsanschlüsse 35a an den Spitzen der Kabel 35 auf dem positiven Elektrodenanschluss 5 und den negativen Elektrodenanschluss 6 sowie durch Festziehen der Muttern 24 erreicht werden kann. Weil während dieser Handhabung des Verbindens lebende Teile, wie zum Beispiel andere Verbindungsanschlüsse 5, 6 oder leitende Teile des ersten Verbindungsmoduls 7 von der Abdeckung 25 abgedeckt bleiben, besteht kein Risiko eines Kurzschlusses, die von dem Kontaktieren lebendiger Teile mit der Hand oder einem Werkzeug bewirkt werden könnten. Folglich lässt sich eine Verwendung auf sichere Weise in einfacher Handhabung herstellen.
Weil außerdem die Isolierblätter 31, 32 oder V-förmigen Abschnitte 33 auf den ersten und zweiten Verbindungsmodulen 7, 8 zur Verbesserung der Isolierung zwischen den Verbindungselementen durch Vorspringen in den Spalt zwischen den Enden der benachbarten Batteriemodule 2 gegenüber den Räumen zwischen den Modulverbindern 12, 12 und 20, 20 vorgesehen sind, lässt sich eine Isolation zwischen den Verbindungsanschlüssen 5, 6 noch verlässlicher sicherstellen, weil das Eindringen von Staub, der einen Kurzschluss zwischen Verbindungsanschlüssen 5, 6 erzeugen könnte, sich verhindern lässt.
Darüber hinaus lässt sich durch Antistaubzungen 34 auf der ersten und zweiten Abdeckung 25, 26 in dem Spalt zwischen dem Batteriemodul 2 zum Verhindern des Eindringens von Staub zwischen den Verbindungsmodulen 7, 8 und den Batteriemodulen 2 das Eindringen von Staub, das einen Kurzschluss zwischen den Verbindungsanschlüssen 5, 6 ermöglicht, weiter verhindern, und eine Isolation zwischen den Verbindungsanschlüssen 5, 6 wird weiter sichergestellt.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird, sind die Verbindungsmodule bei einer Batteriepackung nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut durch eine gegenseitige Verbindung in Modulverbindern in relativ zueinander verschieblicher Weise, welche metallene Verbindungselemente aufweisen, die in einem Kunststoffrahmen zur Verbindung eines Paares benachbarter Verbindungsanschlüsse gehalten sind.
Dadurch können, selbst wenn es Variationen in der Position der Verbindungsanschlüsse in der Richtung recht winklig zu der Richtung der einander gegenüberliegenden Anordnung der Batteriemodule gibt, diese durch Verschiebung jedes der Modulverbinder ausgeglichen werden, wenn die Metallverbindungselemente mit Schrauben fixiert sind. Eine große Last wirkt auf die Verbindungsanschlüsse, und die Dichtung zwischen den Gehäusen der Verbindungsanschlüsse kann daher verbessert werden. Selbst wenn es Variationen in der räumlichen Anordnung der Verbindungsanschlüsse aufgrund der Variationen in der Position der Verbindungsanschlüsse in Richtung der einander gegenüberliegen Anordnung der Batteriemodule gibt, lassen sich die Verbindungsmodule ohne Schwierigkeit befestigen, weil die Modulverbinder gegeneinander verschieblich sind.

Claims

1. Batteriepackung mit:

einer Anzahl von prismatischen Batteriemodulen (2), die jeweils einen positiven Elektroden-Verbindungsanschluss (5) und einen negativen Elektroden- Verbindungsanschluss (6) haben, die an einander gegenüberliegenden Enden in Längsrichtung der Batteriemodule angeordnet sind, wobei die Anzahl der Batteriemodule in einer Reihe so angeordnet ist, dass die positiven Elektroden- Verbindungsanschlüsse und die negativen Elektroden-Verbindungsanschlüsse alternierend in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind, und

einem ersten Verbindungsmodul (7) und einem zweiten Verbindungsmodul (8), die jeweils an einander gegenüberliegenden Enden in Längsrichtung der Batteriemodule angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Verbindungsmodule eine Anzahl von Modulverbindern (12) aufweisen, die miteinander in einer relativ zueinander verschieblichen Weise verbunden sind, wobei die Modulverbinder mit metallenen Verbindungselementen (13) aufgebaut sind, die integral in einem Kunststoffrahmen (14) gehalten sind zum Verbinden der positiven und negativen Verbindungsanschlüsse benachbarter Batteriemodule.

2. Batteriepackung nach Anspruch 1, wobei Rahmen zum Halten von Spannungsdetektoranschlüssen sich von jedem der Modulverbinder (12) erstrecken, wobei die Enden dieser Rahmen integral verbunden sind, während benachbarte Modulverbinder voneinander durch Schlitze getrennt sind.

3. Batteriepackung nach Anspruch 1, wobei benachbarte Modulverbinder miteinander durch U-förmige Verbindungsabschnitte (23) verbunden sind.

4. Batteriepackung nach Anspruch 3, wobei V-förmige Abschnitte (33) an den Spitzen der U-förmigen Verbindungsabschnitte (23) ausgebildet sind, um so in die Spalten zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule vorzuspringen, die den Räumen zwischen benachbarten Modulverbindern zugewandt sind.

5. Batteriepackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich mit Abdeckungen (25, 26) aus synthetischem Kunststoff zum Abdecken der oberen und äußeren Seiten der ersten und zweiten Verbindungsmodule (7, 8).

6. Batteriepackung nach Anspruch 5, wobei Mittel (34) zum Verhindern des Eintritts von Staub zwischen den Batteriemodulen und den ersten und zweiten Verbindungsmodulen auf den Abdeckungen aus synthetischem Kunststoff vorgesehen sind, um so die obere Fläche der Batteriemodule zu kontaktieren und in die Spalten zwischen benachbarten Batteriemodulen vorzuspringen.

7. Batteriepackung nach Anspruch 5 oder 6, wobei Bereiche an beiden Enden der Abdeckungen aus synthetischem Kunststoff, die den positiven oder negativen Verbindungsanschluss der Batteriemodule an beiden Enden der Batteriepackung abdecken, derart geformt sind, dass sie sich öffnen und schließen lassen mütels biegsamer Bereiche (29) in einen Zustand, bei dem Abdeckungen aus synthetischem Kunststoff montiert bleiben.

8. Batteriepackung nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei die positiven und negativen Verbindungsanschlüsse (5, 6) auf dem Batteriemoduln mittels einer Mutter (24) befestigt sind in einem Bereich der innenseitigen Oberfläche der Abdeckung aus synthetischem Kunststoff (25, 26), die einem positiven oder negativen Verbindungsanschluss zugewandt ist, wobei dort eine ringförmige Rippe (27) vorgesehen ist, welche den Umfang eines Bereiches des positiven oder negativen Verbindungsanschlusses umgibt, welcher von der äußeren Oberfläche der Mutter vorspringt und eine Höhe hat, die größer ist als die Höhe dieses vorspringenden Bereiches.

9. Batteriepackung nach Anspruch 8, wobei die Dicke des Flachmaterials von mindestens dem Bereich der Abdeckung aus synthetischem Kunststoff, die dem positiven oder negativen Verbindungsanschluss zugewandt ist, größer hergestellt ist als die Höhe des Bereiches, der von der äußeren Oberfläche der Mutter des positiven oder negativen Verbindungsanschlusses vorspringt.

10. Batteriepackung nach Anspruch 5, 6, 7, 8 oder 9, wobei Verstärkungsrippen (28) nach Art eines Gitters in mindestens dem Bereich der äußeren Oberfläche der Abdeckung aus synthetischem Kunststoff vorgesehen sind, welcher dem positiven oder negativen Verbindungsanschluss und seinem Umfang zugewandt ist.

11. Batteriepackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Isoliermittel (31, 32) auf den ersten und zweiten Verbindungsmodulen (7, 8), den Modulverbindern (12) oder dem U-förmigen Verbindungsabschnitt (23) vorgesehen sind, um so in die Spalten zwischen den Enden benachbarter Batteriemodule vorzuspringen, welche den Räumen zwischen benachbarten Modulverbindern zugewandt sind.