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Technisches
Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein geschlossenes Sekundärbatterie-Bauelement, das für Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterien
oder ähnliches
verwendet wird, welche die Antriebs-Stromquelle für ein elektrisches
Fahrzeug bilden.
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Stand der
Technik
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Geschlossene
Sekundärbatterie-Bauelemente
dieses Typs sind bereits bekannt und werden in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 7-85847 offenbart. Dieses Beispiel des Standes der Technik weist
eine wie in 16 gezeigte Konstruktion auf.
Genauer gesagt sind stromerzeugende Elemente in Batteriegehäusen 36 untergebracht,
die in einer rechtwinkligen Röhrenform
gebildet sind, welche einen Boden aufweist, wobei die Öffnungen
dieser Batteriegehäuse 36 durch
Abdeckungen 37 verschlossen sind, um Zellen 32 zu
bilden, wobei eine Mehrzahl von diesen hintereinander angeordnet
ist und die Batteriegehäuse 36 dieser
Zellen 32 mittels Endplatten 35 und Spannbügeln 34 in
fest eingespanntem Zustand verbunden sind. Auch dringen säulenförmige positive
Elektroden-Anschlusspunkte 38 und negative Elektroden-Anschlusspunkte 39 der
Zellen 32 durch Abdeckungen 37 hindurch und überragen
diese, wobei diese Anschlusspunkte 38 und 39 mittels
einer elektrischen Verbindungsstange 40 elektrisch miteinander
verbunden sind.
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Bei
einer Konstruktion wie in dem Beispiel des Standes der Technik jedoch,
worin Batteriegehäuse 36 mittels
Endplatten 35 und Spannbügeln 34 miteinander
verbunden sind und in fest eingespannter Form gehalten werden, wird – wenn sich
die Zellen 32 zum Beispiel während des Ladens ausdehnen – ein Zustand
erzeugt, wie in 17 gezeigt, in dem sich Druck
an den mit Bezugszeichen P gekennzeichneten Abschnitten konzentriert.
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Diese
Druckkonzentration ist Ursache für
die Zunahme einer schleichenden Verformung und infolgedessen ist
die Haltbarkeit der Batteriegehäuse 36 hinsichtlich
Erschütterungen
oder Stößen ernsthaft verschlechtert.
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Auch
in dem Falle einer Konstruktion, wie in dem Beispiel des Standes
der Technik, bei der die positiven Elektroden-Anschlusspunkte und
die negativen Elektroden-Anschlusspunkte 38 und 39 die
Abdeckung 37 überragen
und durch eine elektrische Verbindungsstange 40 elektrisch
verbunden sind, nimmt die Sekundärbatterie
durch die gesamte Höhe,
mit der die positiven Elektroden-Anschlusspunkte und
negativen Elektroden-Anschlusspunkte 38 und 39 die
Abdeckung 37 überragen,
an Höhe
zu; dieses steht im Widerspruch zu Forderungen nach verbesserter
Kompaktheit. Es bestand auch das Problem, dass ein Verschließen zwischen
positiven Elektroden-Anschlusspunkten und negativen Elektroden-Anschlusspunkten 38 und 39 und
der Abdeckung 37 einzeln ausgeführt werden musste, und falls
das Verschließen
mangelhaft erfolgt war, eine innere Flüssigkeit oder ein Gas direkt
nach außen
austreten konnte.
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Bei
einer Konstruktion wie in dem Beispiel des Standes der Technik,
wobei die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Zellen an
der Außenseite
bewirkt wird, muss den positiven Elektroden-Anschlusspunkten und
negativen Elektroden-Anschlusspunkten 38 und 39 auch
eine abdichtende Funktion gegeben werden, sowie eine Funktion der
elektrischen Verbindung und eine Funktion, welche die Verbindung
zwischen sich selbst und den stromerzeugenden Elementen in den Batterien
bewirkt. Die Konstruktion der positiven Elektroden-Anschlusspunkte und
negativen Elektroden-Anschlusspunkte 38 und 39 wird
dadurch kompliziert und kostspielig, und infolgedessen steigen die
Gesamtkosten des geschlossenen Sekundärbatterie-Bauelements auf ein
hohes Maß.
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Angesichts
der vorstehenden Anforderungen an Kompaktheit und Anforderungen
an die Sicherstellung einer Abdichtungsfestigkeit und einer Kostensenkung,
haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung als eine Möglichkeit,
die Probleme des Beispiels des Standes der Technik zu lösen, eine
im Inneren verbundene Konstruktion entwickelt, wobei eine elektrische
Verbindung zwischen den Anschlusspunkten innerhalb der Batterien
hergestellt wird. Bei dieser im Inneren verbundenen Konstruktion,
wie in 19 gezeigt, wird die elektrische
Verbindung zwischen zwei Zellen 32, 32 durch die
Verwendung eines elektrischen Verbindungsstabes 41 ausgeführt, der
durch die Verbindungswände 45, 45 angrenzender
Batteriegehäuse 36 hindurchführt. An der
Position Q, an welcher der elektrische Verbindungsstab 41 hindurchführt, sind
dann die drei Gegenstände: der
elektrische Verbindungsstab 41 und die zwei Verbindungswände 45, 45 durch
eine Harz-Schweißtechnik
integral verbunden.
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Wenn
jedoch die im Inneren verbundene Konstruktion gewählt wird,
die in 18 gezeigt wird, wird – wenn sich
die Zellen 32 während
des Ladens usw. ausdehnen – der
in 17 gezeigte Zustand hergestellt, wobei Druck in
den Abschnitten konzentriert wird, die durch Bezugszeichen Q in 18 dargestellt
sind. Solch eine Druckkonzentration erzeugt eine schleichende Verformung
und verstärkt
das Problem, dass die Haltbarkeit der Batteriegehäuse 36 und
der elektrischen Verbindungsstangen 41 hinsichtlich Erschütterungen
und Stößen ernsthaft
verschlechtert ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend genannten
Probleme zu lösen
und ein geschlossenes Sekundärbatterie-Bauelement
mit einer hervorragenden Kühl-Konstruktion
vorzustellen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Um
die vorstehenden Aufgaben zu lösen, stellt
die vorliegende Erfindung ein geschlossenes Sekundärbatterie-Bauelement
vor, in dem stromerzeugende Elemente in Batteriegehäusen untergebracht
sind, die in rechtwinkliger Röhrenform
gebildet sind und einen Boden aufweisen, und wobei eine Mehrzahl
von Zellen durch das Verschließen
der Öffnungen
dieser Batteriegehäuse
durch Abdeckungen gebildet und hintereinander angeordnet sind, wobei diese
Zellen mittels elektrischer Verbindungselemente elektrisch miteinander
verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriegehäuse der
einzelnen Zellen durch ein einheitliches Batteriegehäuse gebildet
sind und die elektrischen Verbindungselemente so angeordnet sind,
dass sie durch Sektionsabschnitte hindurchführen, welche den Raum für die einzelnen
Zellen definieren, und Kühlmittel-Durchgänge in den
Sektionsabschnitten gebildet sind, die mit der Außenseite
in Verbindung stehen.
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Da
die Batteriegehäuse
der einzelnen Zellen durch ein einheitliches Batteriegehäuse gebildet sind,
ist bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion, selbst wenn sich
die einzelnen Zellen während des
Ladens usw. ausdehnen, der unter diesen Umständen erzeugte Druck nicht an
einer bestimmten Position konzentriert (P von 17 und
Q von 18), sondern ist auf den gesamten
Sektionsabschnitt verteilt, der den Raum der einzelnen Zellen definiert.
Deshalb kann ein geschlossenes Sekundärbatterie-Bauelement mit hervorragender
Haltbarkeit hinsichtlich Erschütterungen
oder Stößen vorgestellt
werden.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird auch die Verschluss-Struktur vereinfacht,
da eine im Inneren verbundene Struktur übernommen wird, das heißt eine
Struktur, wobei die elektrischen Verbindungselemente so eingerichtet
sind, um durch den Sektionsabschnitt hindurchzuführen. Auch kann eine Kompaktheit
der Sekundärbatterie
erzielt werden.
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Da
Kühlmittel-Durchgänge, die
mit der Außenseite
in Verbindung stehen, in den Sektionsabschnitten gebildet sind,
kann bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion ferner ein wirksames
Kühlen
der Sekundärbatterie
durch ein wirksames Hindurchführen
von beispielsweise Kühlungsluft
zu diesen Kühlmittel-Durchgängen erzielt
werden.
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Wenn
eine Konstruktion übernommen
wird, bei der die Batteriegehäuse
der einzelnen Zellen einzeln hergestellt sind und bei der durch
das miteinander Verbinden dieser Batteriegehäuse ein einheitliches Batteriegehäuse gebildet
wird, und Unregelmäßigkeiten
auf der Verbindungsfläche
von jedem Batteriegehäuse
ausgebildet sind, um Kühlmittel-Durchgänge zu bilden,
werden die folgenden Nutzen erzielt. Da die Herstellung der einzelnen
Batteriegehäuse
einfach ist und die Breite der Kühlmittel-Durchgänge (Spalt
in der Richtung der Verbindung der Zellen) enger als bei einem einheitlichen
Batteriegehäuse
gestaltet werden kann, welches aus einem noch zu beschreibenden
einheitlichen Formteil besteht, können die Abmessungen des geschlossenen
Sekundärbatterie-Bauelements
in der Richtung der Zellenverbindung kürzer gestaltet werden, das
heißt
es kann kompakter gestaltet sein. Genauer gesagt kann infolge der
Schwierigkeit der Formungstechnik, ein einheitliches Batteriegehäuse, welches
aus einem einheitlichen Formteil besteht, nur mit Kühlmittel-Durchgängen einer
minimalen Breite von etwa 5 mm gebildet sein; diese Breite etwas
kleiner zu gestalten ist unter den Bedingungen der Massenproduktion
sehr schwierig. Wenn jedoch eine Konstruktion übernommen wird, bei der die
Kühlmittel-Durchgänge mit
dem Zusammenfügen
der Batteriegehäuse
gebildet werden, durch das Bereitstellen von Unregelmäßigkeiten
zur Bildung von Kühlmittel-Durchgängen in
den Verbindungsflächen
der einzelnen Batteriegehäuse,
kann diese Breite bis auf 2 mm reduziert werden, und auf diese Weise
kann eine verbesserte Kompaktheit des geschlossenen Sekundärbatterie-Baumelelements
erzielt werden.
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Wenn
eine solche Konstruktion übernommen
wird, in der ein Vorsprung auf den Verbindungsflächen von jedem Batteriegehäuse ausgebildet
ist und die Kühlmittel-Durchgänge gebildet
werden, indem diese Vorsprünge
bei der Verbindung ein Widerlager bilden, wird die Standarisierung
der einzelnen Batteriegehäuse
vereinfacht.
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Wenn
die Batteriegehäuse
aus Harz gebildet sind und diese Batteriegehäuse durch Schweißen oder
Kleben verbunden werden, ist gemäß der vorstehenden
Erfindung eine große
Formungsvorrichtung oder ähnliches
zum Formen eines einheitlichen Batteriegehäuses unnötig, und auf diese Weise wird die
Herstellung des geschlossenen Sekundärbatterie-Bauteils vereinfacht.
Das Verbinden durch Schweißen
oder Kleben könnte über die
gesamte Oberfläche
zwischen den Verbindungsflächen
der Batteriegehäuse
ausgeführt
werden, ausgenommen der Zwischenräume zur Bildung der Kühlmittel-Durchgänge, aber
es könnte
alternativ auch an den Seiten der Batteriegehäuse ausgeführt werden. Letzteres ist insbesondere
für das
Verbinden durch einen Schweiß-Vorgang
eingerichtet.
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Bei
der Betrachtung von Massenproduktions-Merkmalen ist es andererseits
insbesondere dort vorteilhaft, wo eine Konstruktion übernommen
wird, bei der das einheitliche Batteriegehäuse aus einem einheitlichen
Formteil besteht, dass dieses einheitliche Batteriegehäuse aus
Harz gefertigt ist.
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Wenn
eine Konstruktion übernommen
wird, bei der Endplatten und Spannbügel an dem seitlichen Umfang
des einheitlichen Batteriegehäuses
eingerichtet sind, so dass das einheitliche Batteriegehäuse durch
diese eingespannt ist, kann gemäß der vorstehenden
Erfindung der Nachteil überwunden
werden, dass die Verbindung zwischen Batteriegehäusen in Hinblick auf eine Zugfestigkeit
einen schwachen Zustand aufweist.
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Wenn
eine Konstruktion übernommen
wird, bei der die Abdeckungen der einzelnen Zellen durch eine gegenseitig
integrierte einheitliche Abdeckung gebildet wird, insbesondere wenn
die einheitliche Abdeckung aus einem einheitlichen Harz-Formteil
gefertigt ist, können
gemäß der vorstehenden
Erfindung alle Öffnungen
des Batteriegehäuses
durch diese einheitliche Abdeckung gleichzeitig verschlossen werden,
wobei ermöglicht
wird, die Wirksamkeit des Vorganges zu verstärken. Da auch die Außenflächen der
oberen Kanten des einheitlichen Batteriegehäuses durch diese einheitliche
Abdeckung eingespannt werden können,
insbesondere in dem Fall eines einheitlichen Batteriegehäuses des
Typs, der durch das Verbinden einzelner Batteriegehäuse gebildet
wird, kann eine verbesserte Haltbarkeit erzielt werden.
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Wenn
die einheitliche Abdeckung gemäß der vorstehenden
Erfindung mit Öffnungen
der Kühlmittel-Durchgänge ausgestattet
ist, kann das Kühlmittel durch
die Nutzung dieser Öffnungen
ruhig strömen, so
dass eine bessere Kühlwirkung
erzielt werden kann.
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Die
Richtung der Bildung der Kühlmittel-Durchgänge kann
die vertikale Richtung sein, die links/rechts – Richtung, die schräg verlaufende
vertikale Richtung oder eine Kombination aus diesen. Insbesondere
in der vertikalen Richtung wird ein ruhiger Strom des Kühlmittels
erzielt.
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Insbesondere
wenn eine Konstruktion übernommen
wird, bei der die Öffnungen
der Kühlmittel-Durchgänge, die
in der einheitlichen Abdeckung ausgebildet sind, in Bezug zu der
Mittellinie in der Richtung der Verbindung der Zellen abwechselnd nach
links und rechts angeordnet sind, und die elektrischen Verbindungselemente
in Bezug zu der Mittellinie in symmetrischer Ausrichtung der Öffnungen und
abwechselnd nach links und rechts angeordnet sind, kann der Strom
des Kühlmittels
in der vertikalen Richtung ruhig gestaltet werden, wobei eine verbesserte
Kühlwirkung
erzielt wird.
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Um
die vorstehend genannte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende
Erfindung ferner ein geschlossenes Sekundärbatterie-Bauelement vor, in dem
stromerzeugende Elemente in Batteriegehäusen untergebracht sind, die
in rechtwinkliger Röhrenform
gebildet sind und einen Boden aufweisen, und wobei eine Mehrzahl
von Zellen durch das Verschließen
der Öffnungen
dieser Batteriegehäuse
durch Abdeckungen gebildet und hintereinander angeordnet sind, wobei
diese Zellen mittels elektrischer Verbindungselemente elektrisch
miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zellen
zusammengeschlossen sind, indem sie mittels Endplatten und Spannbügeln eingespannt
sind, und die Abdeckungen durch eine einheitliche Abdeckung gebildet
sind, welche aus einem einheitlichen Formteil besteht; wobei die
elektrischen Verbindungselemente in der Weise angeordnet sind, dass
sie durch Sektionsabschnitte hindurchführen, welche den Raum für die einzelnen
Zellen definieren, und Kühlmittel-Durchgänge in den
Sektionsabschnitten gebildet sind; und wobei Öffnungen, die mit diesen Kühlmittel-Durchgängen in
Verbindung stehen, an Positionen der einheitlichen Abdeckung entsprechend
der Kühlmittel-Durchgänge ausgebildet
sind.
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Kurze Beschreibung
der Abbildungen
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung als ein Ganzes;
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2 eine
perspektivische Ansicht der vorstehenden Ausführungsform mit einer einheitlichen Abdeckung
und einem einheitlichen Batteriegehäuse in abgetrenntem Zustand;
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3 eine
Ansicht des einheitlichen Batteriegehäuses;
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4 eine
Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, des einheitlichen Batteriegehäuses;
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5 eine
Ansicht der einheitlichen Abdeckung;
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6 eine
Querschnittsansicht der einheitlichen Abdeckung, entlang der Linie
E-E von 5;
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7 eine
Querschnittsansicht der Beziehung zwischen einer Abdeckung und einem
Batteriegehäuse;
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8 eine
Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, des Batteriegehäuses;
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9 eine
Unteransicht des Batteriegehäuses;
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10 eine
Ansicht verschiedener Typen von Batteriegehäusen;
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11 eine
Ansicht, teilweise im Querschnitt, des verbundenen Zustandes zwischen
den Batteriegehäusen;
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12 eine
Ansicht, teilweise im Querschnitt, eines elektrischen Verbindungselementes und
eines Stützelementes
von diesem;
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13 eine
perspektivische Ansicht des elektrischen Verbindungselementes und
des Stützelements;
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14 eine
Vorderansicht des elektrischen Verbindungselementes;
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15 eine
Querschnittsansicht eines modifizierten Beispiels des elektrischen
Verbindungselementes und des Stützelementes
von diesem;
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16 eine
Vorderansicht eines Beispieles des Standes der Technik;
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17 eine
graphische Darstellung von Problemen des Beispiels des Standes der
Technik; und
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18 eine
graphische Darstellung von Problemen der im Inneren verbundenen
Konstruktion.
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Bestes Verfahren
zum Ausführen
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgernden unter Bezugnahme auf die
Abbildungen beschrieben.
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Diese
Ausführungsform
bezieht sich auf ein Nickel-Wasserstoff-Sekundärzellen-Bauelement, welches als eine Antriebs-Stromquelle
für ein
elektrisches Fahrzeug entwickelt wurde. Bei dieser Sekundärbatterie,
wie in 1 bis 6 gezeigt, sind stromerzeugende
Elemente 1 in Batteriegehäusen 3 untergebracht,
die aus Harz gefertigt sind und in der Form von rechtwinkligen Röhren, welche
einen Boden aufweisen, gebildet sind; zehn Zellen 2a bis 2j, die
durch das Verschließen
der Öffnungen
von Batteriegehäusen 3 mittels
aus Harz gefertigten Abdeckungen 4 gebildet sind, sind
in einer Reihe angeordnet, und diese sind elektrisch in Reihe geschaltet.
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Die
Batteriegehäuse 3 der
Zellen 2a bis 2j sind durch die Nutzung von Schweißmitteln
miteinander verbunden und bilden auf diese Weise ein einheitliches
Batteriegehäuse 51.
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Es
sind Abdeckungen 4 durch eine einheitliche Abdeckung 52 gebildet,
welche aus einem einheitlichen Harz-Formteil besteht, dessen innerer Raum
mittels Sektionsabschnitten 53 in einzelne Zellen 2a bis 2j eingeteilt
ist (siehe 6), welche auf dieser einheitlichen
Abdeckung 52 ausgebildet sind.
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Wenn
die Batteriegehäuse 3 zusammengefügt sind,
bilden die zwei angrenzenden Verbindungswände 54a, 54b einen
Sektionsabschnitt 54, der jede Zelle 2a bis 2j einteilt.
Die Zellen 2a bis 2j sind, durch das Einrichten
von elektrischen Verbindungselementen 9 durch Sektionsabschnitte 54 dieser
Batteriegehäuse 3,
elektrisch in Reihe geschaltet.
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In
den Sektionsabschnitten 53 der Abdeckungen 4 und
den Sektionsabschnitten 54 der Batteriegehäuse 3 sind
jeweils Kühlmittel-Durchgänge 55, 56 gebildet,
die mit der Außenseite
in Verbindung stehen. Das Kühlen
der Zellen 2a bis 2j wird durch das zwangsweise
Hindurchführen
von Kühlungsluft durch
diese Kühlmittel-Durchgänge 55, 56 ausgeführt.
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Die
Batteriegehäuse 3 der
Zellen 2a bis 2j sind integral aus Harz so wie
einer PP/PPE-Legierung gebildet. Auf den äußeren Oberflächen (Verbindungsflächen) 57 der
Verbindungswände 54a, 54b, welche
die Seitenwände
an der längsten
Seite dieser Batteriegehäuse 3 bilden,
sind eine Mehrzahl von Luftstrom-Führungen (Vorsprünge) 15 zum
Bilden von Kühlmittel-Durchgängen 56 eingerichtet.
In dem Beispiel, welches in 8 und 9 gezeigt
ist, sind in jedem Fall sechs Luftstrom-Führungen 15 in hervorstehender
Form ausgebildet, welche sich in der Form von Streifen in der vertikalen
Richtung von jeweiligen äußeren Oberflächen 57 der
zwei Verbindungswände 54a, 54b erstrecken,
einschließlich
der Luftstrom-Führungen 15 an
beiden Seitenenden. Diese Luftstrom-Führungen 15 erstrecken
sich von der Bodenfläche
des Batteriegehäuses 3 bis
zu einer Position in ungefähr ¾ der Höhe des Batteriegehäuses 3;
in ungefähr
dem oberen ¼ der
Verbindungsfläche 57 sind
keine Luftstrom-Führungen 15 vorhanden.
In den Bereichen, in denen diese Luftstrom-Führungen 15 nicht vor handen
sind, ist ein Mehrzahl von punktförmigen Vorsprüngen 16 in
der Form von kurzen zylindrischen Säulen vorgesehen, um einen angemessenen
Zwischenraum sicherzustellen. Das Maß des Vorsprungs dieser punktförmigen Vorsprünge 16 von
der Verbindungsfläche 57 ist
in der Weise gebildet, dass es dem der Luftstrom-Führungen 15 gleicht.
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In
den 8 und 9 kennzeichnet das Bezugszeichen 17 positionsfixierende
Aussparungen und das Bezugszeichen 18 kennzeichnet positionsfixierende
Vorsprünge,
welche in die positionsfixierenden Aussparungen 17 passen;
diese sind auf den beschriebenen Luftstrom-Führungen 15 vorgesehen.
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In
den jeweiligen Außenflächen der
linken und der rechten Seitenwände 58a, 58b ,
welche die Seitenwände
an den kürzesten
Seiten der Batteriegehäuse 3 bilden,
sind auch ein Paar oberer und unterer Spannrippen 104 in
hervorstehender Form in der horizontalen Richtung ausgebildet, welche
eine Bewegung in der vertikalen Richtung eines Spannbügels 14 verhindern.
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Ferner
sind V-förmige
Aussparungen 11a, 11b auf den oberen Seiten der
zwei Verbindungswände 54a, 54b der
Batteriegehäuse 3 gebildet.
Eine Aussparung 11a ist in einer Richtung seitlich verschoben
in der links/rechts – Richtung
von der Mitte dieser oberen Seite eingerichtet, während die
andere Aussparung 11b in der anderen Richtung seitlich
verschoben in der links/rechts – Richtung
von der Mitte dieser oberen Seite eingerichtet ist.
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In
dem vorstehend beschriebenen Beispiel wurden die Aussparungen 11a, 11b auf
jeweils beiden Verbindungswänden 54a, 54b der
Batteriegehäuse 3 eingerichtet,
aber die Aussparungen 11a, 11b sind nicht notwendig,
und könnten
tatsächlich
auf den Seitenwänden 54c auf
der Außenseite
der Batteriegehäuse 3 der
Zellen 2a, 2j, die an beiden Enden angeordnet
sind, nachteilig sein. Folglich werden, wie in 10 gezeigt,
vier Typen von Batteriegehäusen 3 unter
Berücksichtigung
der Notwendigkeit der Aussparungen 11a, 11b und
der links/rechts – Symmetrie
hergestellt. In der 10 ist das Batteriegehäuse, welches
durch Bezugsziffer A gekennzeichnet ist, zur Verwendung in der Zelle 2a ein
Batteriegehäuse 3,
das auf der äußeren Seitenwand 54c nicht
mit einer Aussparung S ausgestattet ist (in 10 durch
eine Schraffur gekennzeichnet). Das Batteriegehäuse, welches durch das Bezugszeichen B
gekennzeichnet ist, ist ein Batteriegehäuse 3 für Zellen 2b, 2d, 2f, 2h,
wie unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben.
Das Batteriegehäuse, welches
durch Bezugszeichen C gekennzeichnet ist, ist ein Batteriegehäuse 3 für Zellen 2c, 2e, 2g, 2i,
die eine Aussparung S an einer Position aufweisen, welche symmetrisch
mit der Aussparung von B ist. Das Batteriegehäuse, welches mit Bezugszeichen
D gekennzeichnet ist, ist ein Batteriegehäuse für die Zelle 2j, wobei
diese an Positionen eingerichtet sind, die symmetrisch mit der Aussparung
von A und der äußeren Seitenwand 54c sind.
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Zehn
Batteriegehäuse 3 sind
durch Schweißen
miteinander verbunden, um ein einheitliches Batteriegehäuse 51 zu
bilden. Das heißt,
wie in 11 und 4 gezeigt,
in einem Zustand mit Luftstrom-Führungen 15 und
punktförmigen
Vorsprüngen 16 von
Verbindungswänden 54a, 54b von
benachbarten Batteriegehäusen 3,
die aneinander angrenzen, und mit positionsfixierenden Vorsprüngen 18,
die durch das Einpassen in positionsfixierende Aussparungen 17 eingerichtet
sind, wobei Batteriegehäuse 3 entlang
der Grenzlinien N der zwei Verbindungswände 54a, 54b verbunden
werden (genauer gesagt die Verbindungslinie der Luftstrom-Führungen 15,
die an den zwei Seiten-Endabschnitten gebildet sind), durch das
Erhitzen der Abschnitte in der Nähe
dieser Linie von außen,
so dass das Harz geschmolzen wird, und dann durch das Festwerden
lassen des Harzes. An diesem Punkt weisen auch die Aussparungen 11a, 11b der
zwei Verbindungswände 54a, 54b,
die in einer sich verbindenden Beziehung stehen, überlappende
Positionen auf.
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Kühlmittel-Durchgänge 56,
welche die Luft (das Kühlmittel)
in die nach oben gerichtete Richtung führen, sind durch die zwei Verbindungswände 54a, 54b gebildet,
speziell durch Luftstrom-Führungen 15, 15,
die auf dem Sektionsabschnitt 54 ausgebildet sind, wenn
diese in einer sich verbindenden Beziehung stehen. Auch in ungefähr dem oberen ¼ des Abschnitts
der Sektionsabschnitte 54, wird – durch das Bewirken von Kontakt
der punktförmigen
Vorsprünge 16, 16 in
einem angrenzenden Zustand – ein Raum
zwischen Batteriegehäusen 3 gebildet,
durch den Luft vertikal und nach links und rechts geleitet werden
kann. Folglich wird ein Luftstrom, der durch Luftstrom-Führungen 15 nach
oben geführt
wird, in Richtung der Abdeckungen 4 (nach oben) geführt und
kann veranlasst werden, an den Seiten der Batteriegehäuse 3 in
der links/rechts – Richtung
hinauszuströmen.
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In
dieser Ausführungsform
sind Vorsprünge so
wie Luftstrom-Führungen 15 auf
Verbindungsflächen 57 von
jedem Batteriegehäuse 3 vorgesehen, und
Kühlmittel-Durchgänge 56 werden
gebildet, indem zugehörige
Vorsprünge
beim Verbinden in Kontakt gebracht werden. Der Grund dafür ist, dass
das Maß des
Vorsprungs der Luftstrom-Führungen 15 oder
punktförmigen
Vorsprünge 16 der
Verbindungsfläche 57 in
einem sehr kleinen Zustand gebildet sein kann (zum Beispiel in der
Größenordnung
von 1 mm) und infolgedessen die Breite des Kühlmittel-Durchganges 56 in
der Richtung der Zellenverbindung in einem kleinen Zustand gebildet
sein kann (zum Beispiel in der Größenordnung von 2 mm); dieses
ist folglich für
das Erzielen von Kompaktheit des geschlossenen Sekundärbatterie-Bauelements
von Vorteil.
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Für die Verbindung
der Batteriegehäuse 3, könnte, abgesehen
von Schweißen,
ein Klebstoff eingesetzt werden. Auch könnte für alle in Kontakt stehenden
Abschnitte der zwei Verbindungsflächen 57 eine Klebeverbindung
oder Schweißen
angewendet werden.
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Die
stromerzeugenden Elemente 1 sind in den Batteriegehäusen 3 untergebracht,
wie in 4 gezeigt. In dem stromerzeugenden Element 1,
welches gebildet ist durch das Aufschichten einer Mehrzahl von positiven
Elektrodenplatten und negativen Elektrodenplatten mit dazwischenliegenden
Separatoren und das Befüllen
mit Elektrolyt, sind ein positiver Elektroden-Anschlusspunkt 5,
an dem die Anschlüsse
von jeder positiven Elektrodenplatte gesammelt sind, und ein negativer
Elektroden-Anschlusspunkt 6, an dem die Anschlüsse von
jeder negativen Elektrodenplatte gesammelt sind, gebildet. Der positive
Elektroden-Anschlusspunkt 5 ist
in einer Richtung in der links/rechts – Richtung seitlich versetzt
eingerichtet, und der negative Elektroden-Anschlusspunkt 6 ist
in einer Position in der anderen Richtung in der links/rechts Richtung
seitlich versetzt eingerichtet.
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Eine
Anschlusspunkt-Säule
der positiven Elektrode 7 ist mit dem positiven Elektroden-Anschlusspunkt 5 der
Zelle 2a, die an einem Ende angeordnet ist, ver bunden,
während
eine Anschlusspunkt-Säule
der negativen Elektrode 8 mit dem negativen Elektroden-Anschlusspunkt 6 der
Zelle 2j verbunden ist, die an dem anderen Ende angeordnet
ist. Diese Anschlusspunkt-Säule
der positiven Elektrode 7 und diese Anschlusspunkt-Säule der
negativen Elektrode 8 bilden die positiven Elektroden-Anschlusspunkte
und die negativen Elektroden-Anschlusspunkte
des geschlossenen Sekundärbatterie-Bauelements
als ein Ganzes.
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Das
Paar Verbindungswände 54a, 54b,
die in einer miteinander verbundenen Beziehung eingerichtet sind,
bilden einen Sektionsabschnitt 54, der den Raum für jede Zelle
in dem einheitlichen Batteriegehäuse 51 definiert.
Ein Metallstab (elektrisches Verbindungselement) 9, der
aus Nickel gefertigt ist und der durch diesen Sektionsabschnitt 54 in
der horizontalen Richtung hindurchfährt, ist an einem Stützelement 19 befestigt,
welches integral aus Harz, so wie einer PP/PPE – Legierung, gebildet ist.
Dieses Stützelement 19 umfast
ein Halte-Rohr 60 und einen dreieckigen Flansch 61,
deren obere Seite einen horizontalen Zustand aufweist. Wie in den 12 und 13 gezeigt,
ist ein Metallstab 9 in das Halte-Rohr 60 gepresst, führt durch
dieses hindurch und wird dadurch gehalten. Ein Flansch 61 passt
in die Aussparungen (Befestigungsdurchgangsabschnitte für das Stützelement) 11a, 11b,
die in der oberen Seite der Verbindungswände 54a , 54b ausgebildet
sind. Der innere Durchmesser des Durchgangsloches 66 des Halte-Rohres 60 ist
ein bisschen kleiner als der äußere Durchmesser
des Metallstabes 9 gebildet. Auch ist die Öffnung 80 an
einem Ende des Halte-Rohres 60 in der Weise gebildet, dass
dieser einen inneren Durchmesser aufweist, der größer ist
als der der anderen Abschnitte. Der Flansch 61 ist mit
zwei Flügeln 61a, 61b ausgestattet,
und ein ausgebildeter Luftstrom-Raum 68 ist zwischen den
zwei Flügeln 61a, 61b auf
der linken und rechten Seite des Flansches 61 gebildet.
Dieser Luftstrom-Raum 68 ist nützlich, um den Strom von Kühlungsluft
ruhig zu gestalten. Die zwei Flügel 61a, 61b berühren die
jeweiligen Aussparungen 11a, 11b der Verbindungswände 54a, 54b in
einer Eins-zu-Eins-Übereinstimmung.
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Der
Metallstab 9 ist als ein Zylinder gebildet, der einen Kopf 62 aufweist,
welcher in das Halte-Rohr 60 gepresst ist. Dieser Metallstab 9 ist
in das Durchgangsloch 66 des Stützelements 19 gepresst. Durch
das Anbringen einer Ultraschall-Schwingung auf
den Metallstab 9 während
dieses Vorganges des Hineinpres sens, wird das Harz des Stütz-Elements 19 um
den Metallstab 9 herum durch Reibungswärme, die durch diese Schwingung
erzeugt wird, geschmolzen. Dadurch wird der Vorgang des Hineinpressens
ermöglicht
und findet in einer glatten Art und Weise statt; ferner werden die
Verschluss-Eigenschaften durch das Festwerden des geschmolzenen Harzes
verbessert. Ein O-Ring 21 ist in der Öffnung (Halte-Rille) 80 eingerichtet;
während
des Vorgangs des Hineinpressens wird dieser durch den Kopf 62 des
Metallstabes 9 zusammengepresst. Dieser zusammengepresste
O-Ring 21 steht im Druckkontakt mit dem Umfang des Metallstabes 9 und
trägt dadurch
zur Verbesserung des Verschließens
bei. Auch wird leicht klebrige Dichtungsmasse 63 auf die
innere Umfangsoberfläche
der Öffnung 80 sowie
den Metallstab 9 und den O-Ring 21 aufgetragen,
wobei eine weitere Verbesserung des Verschließens erzielt wird.
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In
dieser Ausführungsform
wird der Vorgang des Hineinpressens ausgeführt während Ultraschall-Schwingung
auf den Metallstab 9 angebracht wird, aber der Vorgang
des Hineinpressens könnte auch
während
eines Erhitzens des Metallstabes 9 ausgeführt werden,
oder während
sowohl Hitze als auch Ultraschall-Schwingung auf den Metallstab 9 angebracht
wird. Ferner könnte
der Metallstab 9 einfach in das Stützelement 19 durch
nur einen Vorgang des Hineinpressens eingeführt werden.
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Es
ist auch möglich,
wie in 15 gezeigt, eine Anordnung zu übernehmen,
in der eine Mehrzahl von Rillen 64 um den Umfang des Metallstabes 9 herum
ausgebildet ist und eine Halte-Rille 65 gebildet ist, die
den O-Ring 21 hält,
wobei der Metallstab 9 in das Durchgangsloch 66 des
Stützelements 19 hineingepresst
wird, während
Ultraschall-Schwingung, Erhitzung oder beides angebracht wird. Leicht
klebrige Dichtungsmasse 63 wird auf die Halte-Rille 65 und die
Rillen 64 aufgebracht. Durch eine solche Anordnung wird
ein Teil 67 des Harzes des Stütz-Elements 19 in
die Rillen 64 zerschmolzen, und durch ein darauf folgendes
Festwerden wird eine Bewegung des Metallstabes 9 in der
axialen Richtung verhindert, so dass eine Befestigung des Metallstabes 9 in
dem Stützelement 19 in
einer zuverlässigen
Art und Weise ausgeführt
werden kann.
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Auf
diese Weise wird, wie in den 3, 4 und 7 gezeigt,
das Stützelement 19 mit dem
daran befestigten Metallstab (elektrisches Verbindungselement) 9 ein gepasst,
indem jeweils das paar Flügel 61a, 61b in
Kontakt mit dem Paar Aussparungen 11a, 11b gebracht
wird, die in dem Sektionsabschnitt 54 ausgebildet sind,
das heißt
in dem Paar Verbindungswände 54a, 54b,
und wird durch Schweißen – durch
die Verwendung eines Thermo-Schweißers – mit den Verbindungswänden 54a, 54b verbunden.
Wenn das Stützelement 19 und
die Batteriegehäuse 3 aus
demselben Typ Harz gebildet sind, zum Beispiel einer PP/PPE – Legierung,
kann der vorstehend genannte Schweißvorgang in einer ruhigen und
zuverlässigen
Art und Weise ausgeführt werden.
Wie in 7 zu sehen ist, können auch die obere Seite des
Stützelements 19 und
die obere Seite des Sektionsabschnitts 54 in einem koplanaren Zustand
gebildet sein.
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Wie
in den 2, 5 und 6 gezeigt wird,
ist durch die Verwendung von Harz als Rohmaterial – so wie
einer PP/PPE – Legierung – eine einheitliche
Abdeckung 52 integral gebildet, und ist mit Sektionsabschnitten 53 für ein voneinander
unabhängiges
Aufteilen des inneren Raumes in einzelne Zellen 2a bis 2j ausgestattet.
Wie in 6 gezeigt, umfassen diese Sektionsabschnitte 53 zwei
Sektionen 53a, 53b und sind mit einer Öffnung 26 gebildet, um
darin sich befindende Kühlungsluft
nach außen abzugeben.
Wie in 5 gezeigt, sind diese Öffnungen 26 abwechselnd
auf der linken und der rechten Seite der Mittellinie in der Richtung
der Verbindung der Zellen eingerichtet. Auch berühren die Unterseiten der zwei
Sektionen 53a, 53b in einer Eins-zu-Eins-Übereinstimmung
die obere Seite der zwei Verbindungswände 54a, 54b des
Sektionsabschnitts 54 des Batteriegehäuses und die oberen Seiten
der zwei Flügel 61a, 61b des
Stützelements 19.
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In
der einheitlichen Abdeckung 52 sind Befestigungslöcher für Anschlusspunkt-Säulen 24 eingerichtet,
zum Einführen
und Fixieren von Anschlusspunkt-Säulen der positiven Elektroden 7 und Anschlusspunkt-Säulen der
negativen Elektroden 8, sowie ein Sicherheitsventil-Befestigungsloch 23 zum Befestigen
eines Sicherheitsventils 28 (siehe 1) und ein
Thermistor-Befestigungsabschnitt 25 zur Befestigung eines
Thermistors für
die Temperaturmessung.
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Wie
in 7 gezeigt, ist ein Absatz 69 für einpassende
Zwecke in ausgedehnter Form an dem äußeren Umfang der Bodenkante
der einheitlichen Abdeckung 52 gebildet. Die einheitliche
Abdeckung 52 ist auf dem einheitlichen Batteriege häuse 51 zusammengesetzt,
wobei diese auf eine Anschluss-Stufe 70 gesetzt wird, welche
an dem oberen Rand von jedem einzelnen Batteriegehäuse 3 ausgebildet
ist. Die einheitliche Abdeckung 52 und das einheitliche
Batteriegehäuse 51 sind
durch Schweißen oder
Kleben usw. verbunden.
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Durch
das Verbinden und Zusammenschließen der einheitlichen Abdeckung 52 und
des einheitlichen Batteriegehäuses 51 werden
die zwei Sektionsabschnitte 53, 54 in Kontakt
miteinander gebracht und die Zellen 2a bis 2j weisen
jeweils einzelne Räume
auf. Auch in den zwei Sektionsabschnitten 53, 54 sind
Kühlmittel-Durchgänge 55, 56 gebildet,
die miteinander in Verbindung stehen und auch mit der Außenseite
in Verbindung stehen. Genauer gesagt, wenn beispielsweise Kühlungsluft
wirksam veranlasst wird, von der Bodenfläche des einheitlichen Batteriegehäuses 51 nach
oben zu strömen,
strömt
dieser Luftstrom, geführt
von Luftstrom-Führungen 15, nach
oben, bis am oberen Ende des Batteriegehäuses 3, an der Position,
an der die punktförmigen
Vorsprünge 16 ausgebildet
sind, ein Teil von dieser zur Seite hinausströmt, während der Rest aus den Öffnungen 26,
die in der einheitlichen Abdeckung 52 ausgebildet sind,
nach oben hinausströmt.
Mittels eines solchen Luftstromes können die einzelnen Batteriegehäuse 3,
die das einheitliche Batteriegehäuse 51 bilden,
wirksam gekühlt
werden. Es sollte beachtet werden, dass, um den Strom dieser Luft
ruhig zu gestalten, wie in 2 gezeigt,
die Öffnungen 26,
die in der einheitlichen Abdeckung 52 gebildet sind, in Bezug
zu der Mittellinie in der Richtung der Verbindung der Zellen abwechselnd
nach links und nach rechts eingerichtet sind, und die Stützelemente 19,
in denen die elektrischen Verbindungselemente (Metallstäbe) 9 eingerichtet
sind, in Bezug zu der Mittellinie abwechselnd nach links und rechts
und in Positionen, symmetrisch mit den Öffnungen 26 eingerichtet
sind.
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Da
das einheitliche Batteriegehäuse 51 durch
das Zusammenschweißen
einzeln hergestellter Batteriegehäuse 3 verbunden ist,
bestehen einige Probleme in Bezug zu dessen Zugfestigkeit. Um dieses
Problem zu beheben, sind Endplatten 13 an beiden äußeren Enden
des einheitlichen Batteriegehäuses 51 eingerichtet,
und es sind die Enden eines Paares von links und rechts eingerichteten
Spannbügeln 14 durch
Nieten 22 an diesen Endplatten 13 verbunden, wodurch
das einheitliche Batteriegehäuse 51 fest
zusammengehalten wird.
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Abgesehen
von der vorstehend erläuterten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung könnte diese
in verschiedenartiger Art und Weise gebildet sein. Zum Beispiel
könnte
das einheitliche Gehäuse durch
eine einheitliche Harzform gebildet sein. Alternativ könnte eine
einheitliche Abdeckung durch das Verbinden einzeln hergestellter
Abdeckungen gebildet sein. Auch ist es bezüglich der Abdeckung nicht notwendigerweise
erforderlich, eine einheitliche Abdeckung zu gebrauchen, und es
könnte
eine Konstruktion übernommen
werden, in der jeweils einzelne Abdeckungen auf jeder Zelle vorgesehen
sind. Ferner könnten
die elektrischen Verbindungselemente im Spritzgussverfahren an den
Stützelementen
befestigt sein, oder die elektrischen Verbindungselemente könnten direkt
an dem einheitlichen Batteriegehäuse
oder der einheitlichen Abdeckung befestigt sein. Auch kann ein geschlossenes
Sekundärbatterie-Bauelement
durch das Zusammenschließen
der einzelnen Zellen konstruiert werden, ohne Klebemittel oder Schweißmittel
zu verwenden, indem diese durch Endplatten und Spannbügel eingespannt
werden und durch das Bilden der Abdeckungen mittels einer einheitlichen
Abdeckung, die aus einem einheitlichen Formteil besteht und, wie
bereits beschrieben, durch die Einrichtung von elektrischen Verbindungselementen,
die durch die Sektionsabschnitte, welche die einzelnen Zellen definierten,
hindurchführen,
und durch das Bilden von Kühlmittel-Durchgängen in
den Sektionsabschnitten, und zusätzlich
durch das Ausbilden von Öffnungen,
die mit diesen Kühlmittel-Durchgängen an
den Positionen der einheitlichen Abdeckung in Verbindung stehen,
die den einzelnen Kühlmittel-Durchgängen entsprechen.
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Industrielle
Verwendbarkeit
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann eine Haltbarkeit hinsichtlich Erschütterungen
oder Stößen, eine
hervorragende Kühlstruktur,
eine Kompaktheit und ein hoher Grad an Sicherheit erreicht werden,
so dass sie als geschlossenes Sekundärbatterie-Bauelement nutzbar
ist.