JP2014523077A - エネルギ蓄え器を機械的、熱的および電気的にコンタクティングするコンタクトエレメント - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）を機械的、熱的および電気的にコンタクティングするコンタクトエレメント（１０）に関する。構成部分を節約し、ひいてはエネルギ蓄え器（１２）の廉価なコンタクティングを可能にするために、当該コンタクトエレメント（１０）は、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）を収容する少なくとも１つの収容室（２０）を少なくとも部分的に画定している。コンタクトエレメント（１０）は、前記エネルギ蓄え器（１２）の少なくとも１つの部分範囲との摩擦接続式、形状接続式および／または材料接続式の結合のために形成されている。この場合、コンタクトエレメント（１０）は少なくとも部分的に導電性であり、かつコンタクトエレメント（１０）は少なくとも部分的に熱伝導性である。さらに本発明は、少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）と、本発明によるコンタクトエレメント（１０）とを備えたエネルギ蓄え器モジュール（２６）に関する。さらに本発明は、少なくとも２つの本発明によるエネルギ蓄え器モジュール（２６）を有するエネルギ蓄え器アッセンブリに関する。

Description

本発明は、少なくとも１つのエネルギ蓄え器もしくはエネルギ貯蔵器を機械的、熱的および電気的にコンタクティングするコンタクトエレメントに関する。

さらに本発明は、このようなコンタクトエレメントを有するエネルギ蓄え器モジュールに関する。

背景技術
エミッション、たとえば自動車の局所的なエミッションを減少させるために、現在では、ハイブリッド電気式または純電気式の駆動コンセプトが盛んに開発されている。モータ・ジェネレータ運転モードにおける電気機械の運転は、車両における電気的なエネルギ蓄え器を前提条件としている。車両に設けられた「トラクションバッテリ」の比較的高い単個品コストに基づき、車両寿命の範囲に及ぶエネルギ蓄え器もしくはセルの寿命が望まれる。

典型的には、トラクションバッテリは、僅か数個〜数千個の個別セルを有する。これらの個別セルは並列分岐または直列分岐の形で、航続距離、すなわちトラクションバッテリ全体の充電容量および最大出力、すなわちセル１個当たりの最大負荷電流に関する規格が満たされるように接続されている。実際の構成では、セルはしばしばコンパクトなモジュールの形に組み付けられる。このようなモジュールならびにそのコンポーネントは、モジュールの長い寿命を保証し、ひいてはトラクションバッテリ全体の長い寿命を保証するために、機械的な安定性、熱的特性および電気的なコンタクティングに関する要求を満たすことが望まれる。

発明の開示
本発明の対象は、少なくとも１つのエネルギ蓄え器（エネルギ貯蔵器）を機械的、熱的および電気的にコンタクティング（接触接続）するコンタクトエレメントであって、当該コンタクトエレメントが、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器を収容する少なくとも１つの収容室を少なくとも部分的に画定しており、当該コンタクトエレメントが、前記エネルギ蓄え器の少なくとも１つの部分範囲との摩擦接続式、形状接続式および／または材料接続式の結合のために形成されているコンタクトエレメントにおいて、当該コンタクトエレメントは少なくとも部分的に導電性であり、かつ当該コンタクトエレメントは少なくとも部分的に熱伝導性であり、それも高い熱伝導率を有するものであることを特徴とする、エネルギ蓄え器を機械的、熱的および電気的にコンタクティングするコンタクトエレメントである。

本発明の枠内で「機械的にコンタクティングする」とは、特に前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器をコンタクトエレメントに機械的に取り付けることを意味し得る。このことは、エネルギ蓄え器に、たとえば自動車における使用の際に、確実な保持を保証し、ひいては高い安定性を保証する。

本発明の枠内で「熱的にコンタクティングする」とは、特に運転中にエネルギ蓄え器により発生された熱が、特に完全にコンタクトエレメントとの熱的なコンタクティングによりコンタクトエレメントを介して導出可能となるようにコンタクトエレメントをエネルギ蓄え器と接触させることを意味し得る。さらに、同じく別の源から熱が供給可能であってよく、これによりエネルギ蓄え器は冷却され得るか、もしくは加熱され得る。

本発明の枠内では「電気的にコンタクティングする」とは、特にエネルギ蓄え器をコンタクトエレメントに電気的に接続し、ひいては特に引き続き、たとえばトラクションバッテリもしくは消費器の電気的なシステムと電気的に接続することを意味し得る。この場合、たとえば少なくとも１つのエネルギ蓄え器と別のエネルギ蓄え器との並列接続または直列接続が可能となる。

本発明の枠内で「エネルギ蓄え器」もしくは「エネルギ貯蔵器」とは、エネルギ、特に電気的なエネルギを蓄えて、かつ消費器に提供することのできる、いかなるエレメントであってもよい。特に有利には、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器はトラクションバッテリの個別セルもしくは二次電池（蓄電池）の個別セルを包含するか、もしくはトラクションバッテリの個別セルもしくは二次電池の個別セルであってよい。

本発明によれば、コンタクトエレメントが、エネルギ蓄え器を収容する少なくとも１つの収容室を少なくとも部分的に画定している。このことは、たとえばコンタクトエレメントの、前記収容室を完全にまたは部分的に画定している範囲によってのみ実現され得る。さらに、前記収容室をそれぞれ部分的に画定する複数の範囲が設けられていてよい。

この場合、コンタクトエレメントは、機械的なコンタクティングの目的で、エネルギ蓄え器の少なくとも１つの部分範囲との摩擦接続式、形状接続式および／または材料接続式の結合のために形成されている。コンタクトエレメントはさらに、電気的なコンタクティングの目的で、少なくとも部分的に導電性である。さらにコンタクトエレメントは熱的なコンタクティングの目的で、少なくとも部分的に熱伝導性である。上で挙げた特性のそれぞれ１つが、コンタクトエレメントの個々の別個の範囲にそれぞれ適していてよい（このような範囲が多数設けられている場合）。択一的には、これらの範囲のうちの１つだけが、またはそれぞれが、またはコンタクトエレメント全体が、上で挙げた特性の全てまたはその幾つかを有していてよい。前で挙げた役割のために唯一つの範囲しか設けられていない場合には、この範囲が、前で挙げた全ての特性を有している。

本発明の枠内で「摩擦接続式の結合のために形成されている」とは、特にコンタクトエレメントが、クランプ作用を発揮するために少なくとも部分的に適当に方向付けられているか、もしくは形成されていることを意味し得る。このためには、コンタクトエレメントが、たとえば部分的に、たとえば適当なクランプ範囲によってエネルギ蓄え器の外壁の少なくとも１つの部分範囲に対してほぼ平行に延びていてよい。このことは、特に正確に平行な方向付けまたは斜めに傾斜された方向付けが設定されていてよいことを意味し得る。斜めに傾斜された方向付けは、特にコンタクトエレメントにエネルギ蓄え器が取り付けられていない場合、つまりエネルギ蓄え器がコンタクティングされていない場合に有利になり得る。なぜならば、このような場合には、特に収容室内へのプリロード（予荷重）が有利になり得るからである。この場合、斜め傾斜付けの規模もしくはプリロードの規模は、特にコンタクティングしたいエネルギ蓄え器の形状およびサイズならびに所望のクランプ力に関連している。

「材料接続式の結合のために形成されている」とは、特にコンタクトエレメントの適当な範囲、たとえばコンタクトエレメントの側方脚部が、エネルギ蓄え器の外壁に対して平行に延びていてよいが、ただしクランプ結合を形成するために必ずしもプリロードをかけられていなくてもよいことを意味し得る。それどころか、機械的なコンタクティングは、たとえば適当な接着剤により行われ得る。この接着剤は両構成部分をその方向付け（向き）に基づいて結合することができる。接着剤はコンタクトエレメントに配置されていてよい。

本発明の枠内で「形状接続式の結合のために形成されている」とは、特にコンタクトエレメントが、エネルギ蓄え器を固定するか、もしくは機械的にコンタクティングするために、たとえばエネルギ蓄え器の一部に背後から係合することのできる区分を有することを意味し得る。

コンタクトエレメントはさらに、熱的なコンタクティングのために働く。特に少なくとも１つのエネルギ蓄え器またはその一部との直接的な接触により、コンタクトエレメントはエネルギ蓄え器から熱を吸収し、かつ引き続き導出するために適していてよい。このためには、コンタクトエレメントまたはその所定の範囲とエネルギ蓄え器との間の接触面が、エネルギ蓄え器の１つの面、たとえばエネルギ蓄え器の１つの側面の≧１０％、特に≧２０％の範囲にある大きさを有していると有利になり得る。これにより、特に大きな接触面が存在しており、このことは、良好な摩擦接続と共に、付加的に特に有利な熱伝達を保証することができる。このような面はさらに、コンタクトエレメントの多数の範囲によって占められ得る。この場合、全体的には、少なくとも１つのエネルギ蓄え器の全外面に関して≧１０％もしくは≧３０％のエネルギ蓄え器の重なりもしくは熱的なコンタクティングが有利になり得る。このためには特に、コンタクトエレメントが少なくとも部分的に熱伝導性であると有利になり得る。

この場合、上で説明したように、コンタクトエレメントの、熱的なコンタクティングのために働く１つまたは複数の範囲が、制限された範囲でのみ機械的なコンタクティングのために使用され得るか、もしくはこれに関して作用することが可能である。上で説明したような大きな寸法を有するコンタクトエレメントの１つまたは複数の範囲に対して付加的に、たとえばその方向付けもしくはプリロードによって機械的なコンタクティングの大部分または全体を引き受ける別の範囲が設けられていてよい。これらの範囲はこの場合には、明らかにより小さく寸法決めされていてよく、そして熱的なエネルギの比較的小さな部分しか伝達することができない。

さらに、コンタクトエレメントは電気的なコンタクティングのために働く。この電気的なコンタクティングは、コンタクトエレメントが少なくとも部分的に導電性である場合には、コンタクトエレメントとエネルギ蓄え器またはたとえばアースに接続されたエネルギ蓄え器ハウジングとを単純に接触させることによって既に達成され得る。さらに、コンタクトエレメントと、エネルギ蓄え器の対応する極との間の電気的な結合を形成することができる。電気的な配線形式、すなわち特に直列接続または並列接続およびセルの幾何学的形状に応じて、電気的なコンタクティングは付加的な接続部材もしくコンタクトエレメントの、特にこのために設計されたコンタクト手段によって行なわれ得る。コンタクティングは、たとえば溶接、ろう接、プレス、クリンプ、ボンディングまたはその他の摩擦接続式、形状接続式または材料接続式の方法により保証され得る。この場合には、機械的なコンタクティングも行なわれ得る。

したがって、本発明によるコンタクトエレメントは、少なくとも１つのエネルギ蓄え器と唯一つの構成部分もしくは唯一つのコンタクトエレメントとの機械的、熱的および電気的な、少なくとも単極式もしくは上部側の完全なコンタクティングを可能にする。このことは、本発明によるコンタクトエレメントが熱的、機械的および電気的なインタフェースを提供するので、付加的なもしくは平行する、熱的、機械的および電気的なコンタクティング部もしくは結合部が必要とならないという理由で可能となる。したがって、本発明によれば、少なくとも特に単極式もしくは上部側の、機械的、熱的および電気的な完全なコンタクティングのために、公知先行技術において汎用されているような、エネルギ蓄え器のコンタクティングのための多数のコンタクトエレメントもしくは構成部分を準備することは、もはや必要とならない。

こうして、たとえばトラクションバッテリのコンポーネントの点数を著しく減少させることができる。このことは、たとえばシステム重量を減少させる。さらに本発明によれば、使用された材料もしくは使用されたコンポーネントが多重利用を有する。このことはバッテリコンポーネントの高集積化を可能にする。

本発明によるコンタクトエレメントのさらに別の有利な点は、電気的なコンタクティングのために働く同じエレメントが、熱導出のためにも働くことにより、電流を通す構成部分が冷却されることにある。これにより、たとえば電流導出体の横断面を減少させることができる。このことはさらに材料を節約し、ひいては重量ならびにコストをも節約する。

機械的なコンタクティングは本発明によれば特にコンタクトエレメントの１つまたは複数の範囲のクランプ作用により行われ、この場合、これらの範囲の間に前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器が嵌め込まれかつ締付け固定されるので、エネルギ蓄え器とコンタクトエレメントとの間には、純然たる摩擦接続式の結合が形成可能となる。このような結合はこの場合、容易に形成可能でかつ容易に再び解離可能である。したがって、コンタクトエレメントにおけるエネルギ蓄え器の取付けの際にかかる組付け手間は小さく保持され得る。このことは、たとえばトラクションバッテリの製造時における時間およびコストを節約する。さらに、たとえばエネルギ蓄え器が欠陥を有する場合にこのエネルギ蓄え器を交換することも、同じく容易に可能となる。これによって、トラクションバッテリのリサイクルは付加的に容易にされている。

本発明の１構成の枠内では、コンタクトエレメントがヘッド区分を有し、このヘッド区分に少なくとも１つの側方脚部が配置されている。このことは本発明の枠内では、特にヘッド区分と一体に形成されているか、またはヘッド区分に取り付けられている少なくとも１つの脚部を設けることを意味し得る。この場合にたとえば、それぞれ、コンタクティングしたいエネルギ蓄え器の構成に関連して、たとえば円形の収容室または方形に成形された収容室を少なくとも部分的に画定する１つの側方脚部が設けられていてよい。

しかし、特に少なくとも２つの側方脚部が設けられていてよく、この場合、これらの側方脚部は、互いに向かい合って位置するようにヘッド区分に配置されている。「向かい合って位置するように配置されている」とはこの場合、特にこれらの側方脚部が、互いの間に配置された１つの収容室を規定していて、この収容室内へ１つのエネルギ蓄え器が導入可能であることを意味し得る。ヘッド区分はこの場合、前記少なくとも１つの側方脚部と同様に、コンタクトエレメントのコンタクティング範囲であってよく、ひいては同じく機械的および／または熱的および／または電気的なコンタクティングのために働くことができる。特にヘッド区分は機械的なコンタクティングのために働くことができる。

さらに、前記少なくとも１つの側方脚部は、ヘッド区分に対してほぼ直角に配置されていてよい。このことは、本発明の枠内では、特に前記少なくとも１つの側方脚部が、正確に直角に延びているか、またはたとえばプリロード（予荷重）を実現するために特定の角度を成していることを意味し得る。この場合には、１つのエネルギ蓄え器がコンタクトエレメントによってコンタクティングされる場合には、直角の方向付けもしくは直角の向きを達成することができる。

さらに、前記少なくとも１つの側方脚部が、斜めに傾けられて延びていることも有利になり得る。このことは、特に、たとえばエネルギ蓄え器のヘッド区分が互いに正確に平行に延びているのではなく、たとえば上方に向かって肉厚になるように延びている場合に適している。これにより、機械的なコンタクティングを改善することができる。この場合には、１つのエネルギ蓄え器がコンタクティングされている場合に、前記少なくとも１つの側方脚部が、たとえば収容室内へ４５゜の角度を成して方向付けられていてもよい。

本発明のさらに別の構成の枠内では、コンタクトエレメントが、当該コンタクトエレメントから熱を導出するか、または当該コンタクトエレメントに熱を供給するための少なくとも１つの熱伝達手段、特に温度調節通路を有する。熱を導出するか、または熱を供給する熱伝達手段は、本発明の枠内では、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器の、コンタクトエレメントにより吸収された熱を導出するか、またはこのエネルギ蓄え器に熱を供給するという目的のために役立つあらゆるエレメントを包含することができる。この場合、熱の直接的な導出も、たとえば別のエレメントもしくは別のコンポーネントを介して行われる間接的な導出も包含されている。

特に温度調節通路、たとえば冷却通路もしくは加熱通路により、エネルギ蓄え器の、コンタクトエレメントにより吸収された熱は、温度調節通路もしくはこの温度調節通路内に設けられた温度調節手段へ簡単に放出され得る。このためには、温度調節通路が、熱を良好に伝達し得るようにするために低い断熱特性を有することが有利である。したがって、適当な温度調節通路は金属から形成されていてよく、この場合には、短絡を阻止するために、所要の個所に適当な電気的な絶縁部が設けられていてよい。さらに、プラスチック、特にセラミックの充填剤を有するプラスチックが有利である。なぜならば、このようなプラスチックは電気的に絶縁性であって、かつ熱的には良熱伝導性であり得るからである。正確な構成および寸法設定は、特に発生させたい所要の温度調節作用に関連して設定され得る。

この場合、温度調節通路をコンタクトエレメントの外側の部分に取り付けるために、コンタクトエレメントに、たとえば１つまたは多数の取付け手段が設けられていてよい。択一的または付加的には、さらに前記少なくとも１つの熱伝達手段が、コンタクトエレメントの内部に配置された温度調節通路を有することも有利になり得る。この構成では、コンタクトエレメントにより吸収された熱が直接にその内部から導出され得るか、またはその内部に供給され得る。温度調節通路の個数および大きさは、やはり特に発生させたい所要の冷却作用または加熱作用に関連している。温度調節通路を流通することのできる冷却媒体もしくは加熱媒体としては、有利には非導電性の冷却媒体が適している。たとえば有機オイル、あるいはまた脱イオン水を使用することができる。

本発明のさらに別の構成の枠内では、コンタクトエレメントが、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器を取り付けるための係止エレメントを有する。こうして、機械的なコンタクティングをさらに改善することができる。すなわち、機械的なコンタクティングは、たとえばクランプ効果によって生ぜしめられるだけでなく、さらに係止結合により補強されるか、または係止結合によってのみ生ぜしめることができる。したがって、この構成では、特に安定的な機械的なコンタクティングが可能になる。係止結合においては、さらにこのような機械的な位置固定が、容易に解離可能な結合であることが有利である。これにより、機械的なコンタクティングが、たとえばエネルギ蓄え器の交換のために容易に解離可能になる。

本発明はさらに、少なくとも１つのエネルギ蓄え器と、本発明によるコンタクトエレメントとを備えたエネルギ蓄え器モジュールであって、前記コンタクトエレメントのところで、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器が、機械的、熱的および電気的にコンタクティングされており、当該エネルギ蓄え器モジュールが、さらに前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器を底部側もしくはボトム側でコンタクティングするための底部エレメントもしくはボトムエレメントを有することを特徴とする、エネルギ蓄え器モジュールに関する。したがって、本発明によるエネルギ蓄え器モジュールは、少なくとも１つのエネルギ蓄え器を有するが、しかし有利には多数のエネルギ蓄え器を備えている。たとえば、本発明によるエネルギ蓄え器モジュールは、たとえば並列接続されていてよい４つのバッテリセルもしくは４つの二次電池（蓄電池）から成るユニットを有していてよい。ボトムエレメントは特に前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器のボトム側（底部側）のコンタクティングのために働くことができる。「ボトム側のコンタクティング」とはこの場合、特に機械的なコンタクティング、たとえば前記エネルギ蓄え器もしくはエネルギ蓄え器モジュールの安定化、ならびに前記エネルギ蓄え器の電気的なコンタクティングを意味し得る。この場合に当業者であれば、ボトム側の電気的なコンタクティング、特にエネルギ蓄え器の、コンタクトエレメントとコンタクティングされた極に関する対極のコンタクティングが考えられていることが分かる。

さらに有利には、本発明によるコンタクトエレメントは、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器または有利には複数のエネルギ蓄え器の全ての機械的、熱的および電気的なコンタクティングのために形成されていてよい。このためには、コンタクトエレメントが、たとえば直方体形のエネルギ蓄え器の場合に、有利には一貫して延びるヘッド区分を有し、かつ各エネルギ蓄え器のために、たとえば少なくとも１つの側方脚部を有していてよい。この側方脚部は、上で説明したように形成されている。熱を導出するための熱伝達手段は、各エネルギ蓄え器のために設けられているか、または前記エネルギ蓄え器からコンタクトエレメントにより吸収される熱をすべて吸収するか、またはコンタクトエレメントに送出するように配置されていてよい。

本発明によるエネルギ蓄え器モジュールは、特にコンタクトエレメントに関して説明した利点を有する。本発明によるコンタクトエレメントを設けることにより、前記エネルギ蓄え器はコンタクトエレメントによって機械的、熱的または電気的にコンタクティングされ得る。これにより、組付け手間ならびに取外し手間を著しく減少させることができる。このことは時間やコストを節約して、メンテナンスを簡単にする。さらに、構成部分の点数の減少により、重量およびコストも節約され得る。

本発明によるエネルギ蓄え器モジュールの１構成の枠内では、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器とコンタクトエレメントとの間に、熱伝達媒体が配置されている。この熱伝達媒体は、それ自体は導電性でない熱伝達媒体、たとえば熱伝達ゲルであると有利である。これにより、コンタクトエレメントへのエネルギ蓄え器の熱的な結合をさらに一層改善することができる。

本発明によるエネルギ蓄え器モジュールの別の構成の枠内では、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器が、リチウムイオン二次電池（蓄電池）である。このようなエネルギ蓄え器には多数の利点がある。なぜならば、このようなエネルギ蓄え器はたいてい熱的に安定していて、メモリ効果を有しないからである。さらに、リチウムイオン二次電池は比較的高いエネルギ密度によりすぐれている。

さらに、少なくとも２つのエネルギ蓄え器が設けられていて、該エネルギ蓄え器の間に少なくとも１つの振動減衰エレメントが配置されていると有利になり得る。第１に、振動減衰エレメントにより、エネルギ蓄え器モジュールの安定性を改善することができる。複数のエネルギ蓄え器が設けられている場合に、これらのエネルギ蓄え器が直接に接し合って配置されるのではなく、これらのエネルギ蓄え器の間にギャップが設けられていると有利である。これにより導電性のエネルギ蓄え器ハウジングの電気的な接触が阻止され、かつさらに冷却が可能となる。

しかし、本発明によるエネルギ蓄え器モジュールが車両において使用される場合に生じ得るような振動の際には、エネルギ蓄え器モジュールの安定性が、長い使用時間の後に損なわれる恐れがある。このことを阻止するために、前記構成では、エネルギ蓄え器の間に少なくとも１つの振動減衰エレメントが設けられている。この少なくとも１つの振動減衰エレメントはこの場合、弾性的であって、かつ非導電性であることが好ましい。たとえば１つまたは多数のゴム緩衝器またはエラストマシートが使用され得るか、またはエネルギ蓄え器の間に適当な発泡体が導入され得る。さらに、振動を減衰するために、エネルギ蓄え器の間にプラスチック構成部材を配置することができる。したがって、上記構成によるエネルギ蓄え器モジュールは、特に安定していて、かつ長寿命を有する。前記少なくとも１つの振動減衰エレメントはこの場合、この振動減衰エレメントが高い温度においても安定していて、つまりエネルギ蓄え器の潜在的な熱通り抜けにも耐えるように形成されていることが望ましい。

本発明はさらに、本発明による少なくとも２つのエネルギ蓄え器モジュールを有するエネルギ蓄え器アッセンブリに関する。本発明によるエネルギ蓄え器アッセンブリでは、２つまたはそれ以上のエネルギ蓄え器モジュールが並列または直列に接続され得る。これにより、たとえばトラクションバッテリのようなアッセンブリ全体の最大充電容量および最大出力に関するエネルギ蓄え器アッセンブリの要求が満たされる。本発明によるエネルギ蓄え器アッセンブリは特に、本発明によるコンタクトエレメントおよびエネルギ蓄え器モジュールに関して挙げた利点、すなわち特に簡単な組付けおよび取外し、必要とされる構成部分の減少、ひいてはこれに伴うコストの減少を有する。

本発明によるエネルギ蓄え器アッセンブリの１構成の枠内では、前記少なくとも２つのエネルギ蓄え器モジュールの間に電気的な絶縁体が配置されている。これにより、個々のモジュールの間の電気的なコンタクトもしくはモジュール内に配置されたエネルギ蓄え器の間の電気的なコンタクトを阻止することができる。それにもかかわらず、エネルギ蓄え器モジュールは互いに極めて密接して取り付けられ得る。このことは構成スペースを節約する。このことは、特に移動式の用途、たとえば自動車のような車両におけるような使用において有利である。前記電気的な絶縁体は、この絶縁体が高い温度においても安定するように、すなわちエネルギ蓄え器の潜在的な熱貫徹にも耐えられるように形成されていることが望ましい。

本発明の対象のさらに別の利点および有利な実施形態を、図面につき、以下に詳しく説明する。この場合、図面にはあくまでも本発明を説明するための特徴が示されているに過ぎず、これらの特徴は本発明をいかなる形でも制限するものではない。

本発明によるコンタクトエレメントの１実施形態を示す概略的な斜視図である。 本発明によるエネルギ蓄え器モジュールの１実施形態を斜め上方から見た斜視図である。 図２に示したエネルギ蓄え器モジュールの実施形態を斜め下方から見た斜視図である。

図１には、本発明によるコンタクトエレメント１０の１実施形態が図示されている。コンタクトエレメント１０は、図１には図示されていない少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２の機械的、熱的および電気的なコンタクティングのために働く。コンタクトエレメント１０におけるエネルギ蓄え器１２の配置もしくはコンタクトエレメント１０によるエネルギ蓄え器１２のコンタクティングは、図２および図３に図示されている。

本発明によるコンタクトエレメント１０は、たとえば単一部分から一体に形成されているか、または複数部分から形成されていてよい。コンタクトエレメント１０が、金属、たとえば銅から成る金属薄板から一体に形成されていると特に有利である。このコンタクトエレメント１０は適当な形に打抜き成形されているか、もしくは折り畳まれていてよい。

図１に示したコンタクトエレメント１０は、少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２を収容するか、もしくはコンタクティングするために形成されている。コンタクトエレメント１０は、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２を収容するための少なくとも１つの収容室２０を少なくとも部分的に画定している。たとえば円形の横断面を有するエネルギ蓄え器１２の場合には、コンタクトエレメントの、円形の収容室２０を形成する範囲だけしか設けられていなくてよい。しかし、図１に示したように、コンタクトエレメント１０は４つの、しかも直方体形に形成されているエネルギ蓄え器１２をコンタクティングするために形成されている（ただし本発明を制限するものではない）。したがって、図１に示したコンタクトエレメント１０は４つの収容室２０を少なくとも部分的に画定している。

コンタクトエレメント１０はこの場合、エネルギ蓄え器１２の少なくとも１つの部分範囲との摩擦接続式、形状接続式および／または材料接続式の結合のために形成されている。コンタクトエレメント１０はさらに、少なくとも部分的に導電性であって、かつさらに少なくとも部分的に熱伝導性である。

図１に示したように、コンタクトエレメント１０はヘッド区分１４を有する。このヘッド区分１４は１つのエネルギ蓄え器１２または複数のエネルギ蓄え器１２を上側で当て付けるために働くことができる。図１に示したように、このヘッド区分１４は４つのエネルギ蓄え器１２を当て付けるために形成されている。ヘッド区分１４に対して付加的に、コンタクトエレメント１０は１つまたは複数の別の範囲、たとえば少なくとも１つまたは２つの側方脚部１６を有していてよい。これらの側方脚部１６は、互いに向かい合って位置するようにヘッド区分１４に配置されていてよい。たとえば少なくとも２つの側方脚部１６は、エネルギ蓄え器１２の摩擦接続式、材料接続式および／または形状接続式（係合に基づいた嵌合による接続形式）の位置固定のために、すなわちエネルギ蓄え器１２の機械的なコンタクティングのために使用され得る。この場合、各エネルギ蓄え器１２のために、互いに向かい合って位置するように配置された少なくとも２つの側方脚部１６が設けられているので、これらの側方脚部１６の間に、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２が導入可能となる。図１に示したように、コンタクトエレメント１０は４つのエネルギ蓄え器１２のコンタクティングのために形成されているので、各エネルギ蓄え器１２のためには、好ましくは２つの側方脚部１６が設けられていてよい。この場合、原則的には、２つのエネルギ蓄え器１２が、これらのエネルギ蓄え器１２の間に位置する側方脚部１６を分かち合うようにこれらのエネルギ蓄え器１２を直接に接するように配置することが可能である。その場合には、短絡を防止するために、両エネルギ蓄え器１２の間に、電気的な絶縁体が配置されていてよい。しかし、図１に示したように、各エネルギ蓄え器１２のために少なくとも２つの側方脚部１６が設けられていることが有利である。

側方脚部１６が、エネルギ蓄え器１２の少なくとも１つの部分範囲との摩擦接続式の結合のために形成される場合には、ヘッド区分１４に関して直角に向けられていてよい。しかし、側方脚部１６は、直角の形状とは異ならせることによってプリロード（予荷重）をかけられていてもよく、この場合、側方脚部１６は内方に向かって、つまり互いに接近する方向に曲げられて、収容範囲２０内へ向けられている。基本的には、たとえば十分な摩擦接続、ひいては所望の機械的なコンタクティングを得るために、側方脚部１６の方向付けおよび形状を好ましくは前記エネルギ蓄え器１２の形状に関連して設定することができる。

複数の側方脚部１６または少なくとも１つの側方脚部１６が、機械的なコンタクティングの他に熱的なコンタクティングのために働く場合には、側方脚部１６は少なくとも部分的に熱伝導性である。この場合、この範囲は、コンタクトエレメント１０によって吸収された熱を、空気冷却または液体冷却または直接蒸発により導出するために働くことができる。このためには、少なくとも部分的な熱伝導性の他に、側方脚部１６とエネルギ蓄え器１２との間の大きな接触面が役立つ。たとえば、コンタクトエレメント１０の、熱的なコンタクティングのために働く範囲は、たとえばエネルギ蓄え器１２の側面の≧１０％またはそれどころか≧２０％に相当する大きさを有していてよい。全体的には、エネルギ蓄え器１２の表面全体の≧１０％またはそれどころか≧３０％が、コンタクトエレメント１０の１つまたは複数の範囲によってコンタクティングされているか、もしくは覆われていると有利になり得る。

さらに、コンタクトエレメント１０は、コンタクトエレメント１０から熱を導出するか、またはコンタクトエレメント１０に熱を供給するための少なくとも１つの熱伝達手段を有していてよい。図１に示したように、温度調節通路２４を取り付けるための取付け手段２２が設けられている。温度調節通路２４はコンタクトエレメント１０の外側に配置されている。すなわち、たとえばコンタクトエレメント１０により吸収された熱を簡単に導出することができる。付加的にまたは択一的に、温度調節通路が、たとえばコンタクトエレメント１０の内部に配置されていてよい。一般に、１つの温度調節通路２４によってコンタクトエレメント１０の特に効率の良い冷却または加熱を行うことができる。前記温度調節通路２４は、たとえばヘッド区分１４内に延びているか、またはヘッド区分１４の外面に沿って延びているか、あるいはまた側方脚部１６内に延びているか、または側方脚部１６の外面に沿って延びていてもよく、かつ基本的にたとえばメアンダとして迷路のように形成されていてよい。

コンタクトエレメント１０の、たとえば側方脚部１６として形成された範囲の他に、さらにまたは択一的に、コンタクトエレメント１０の、たとえば同じく側方脚部１８として形成された別の範囲が設けられていてよい。この第２の側方脚部１８は、前記側方脚部１６よりも小さく寸法設定されていてよい。第２の側方脚部１８は、小さな熱的なコンタクティングの他に、特に機械的および／または電気的なコンタクティングのために働くことができる。第２の側方脚部１８は、ヘッド区分１４および側方脚部１６と協働して、前記エネルギ蓄え器１２のための収容室２０を規定することができ、そして同じく、摩擦接続を形成するためにエネルギ蓄え器１２の形状に関連して方向付けられていてよい。

択一的または付加的に、コンタクトエレメント１０の構成、特に側方脚部１６，１８の構成が、形状接続式の結合、つまり係合に基づいた嵌合による結合または材料接続式の結合のために形成されていてよい。材料接続式の結合のためには、たとえば接着結合が設けられていてよい。しかし、エネルギ蓄え器１２により発生された温度に耐えるような接着剤が使用されることが望ましい。接着剤はさらに、コンタクトエレメント１０への熱伝達を阻止しないようにするために、熱伝達を可能にするか、または部分的にのみ被着されていることが望ましい。択一的または付加的に、形状接続式の結合、つまり係合に基づいた嵌合による結合が存在していてよい。このためには、たとえば側方脚部１６，１８がエネルギ蓄え器１２の全長に沿って延びていて、エネルギ蓄え器１２の底範囲に背後から係合する区分を有していてよい。形状接続式の結合を形成するための別の手段としては、コンタクトエレメント１０が、たとえば側方脚部１６，１８に、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２を取り付けるための係止エレメントを有していてよい。

図２には、図１に示した少なくとも１つのコンタクトエレメント１０を有する、少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２を備えた本発明によるエネルギ蓄え器モジュール２６の１実施形態の概略図が示されている。図２に示したように、このエネルギ蓄え器モジュール２６は４つのエネルギ蓄え器１２、たとえばリチウムイオンセルもしくはリチウムイオン二次電池を有しており、これらのエネルギ蓄え器１２はコンタクトエレメント１０によって熱的、機械的および電気的にコンタクティングされている。コンタクトエレメント１０は図１につき説明したものに相当しているので、コンタクトエレメント１０については詳しい説明を省略し、これについては図１の説明を参照するものとする。

本発明によるエネルギ蓄え器モジュール２６は、多数の移動式および固定式の用途において使用され得る。たとえば、純電気的に運転される車両またはハイブリッド電気式の車両における使用が有利である。

エネルギ蓄え器１２は、上で説明したように、摩擦接続式、形状接続式および／または材料接続式の結合によってコンタクトエレメント１０、特にたとえばコンタクトエレメント１０の側方脚部１６，１８に結合されていてよい。

エネルギ蓄え器１２は、アース極を有していてよい。アース極はコンタクトエレメント１０との接触もしくはコンタクトエレメント１０のたとえば側方脚部１６，１８の導電性の範囲との接触によってエネルギ蓄え器１２のハウジングにコンタクティング可能である。これにより、特に側方脚部１６，１８のコンタクティングによって、コンタクトエレメント１０とエネルギ蓄え器１２のアース極との間に電気的なコンタクトが形成され得る。この場合、有利には前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２とコンタクトエレメント１０との間に、溶接部またはこれに類するものが設けられていてよい。これにより、正確に規定された電気的なコンタクティングが達成される。

エネルギ蓄え器モジュール２６はさらに、ボトムエレメント２８を有していてよい。このボトムエレメント２８は特に前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２のボトム側でのコンタクティングのために形成されている。ボトムエレメント２８に１つまたは複数のエネルギ蓄え器１２を取り付けることにより、エネルギ蓄え器モジュール２６全体は、より大きな剛性を有することができる。このことは特に図３から判る。ボトムエレメント２８は、エネルギ蓄え器１２の別の極を電気的にコンタクティングするために開口３２を有していると有利である。一般に、アース極はエネルギ蓄え器１２の（＋）極となり、それに対して（−）極はエネルギ蓄え器１２の底部でコンタクティング可能であって、接続部３４として形成されている。図３に示したように、４つのエネルギ蓄え器１２がそれぞれ１つの接続部３４とコンタクティングされる。

エネルギ蓄え器モジュール２６の安定性を高めるためには、２つのエネルギ蓄え器１２の間にさらに少なくとも１つの振動減衰エレメント（図示しない）が配置されていてよい。たとえばプラスチックまたはゴムから形成されたこの振動減衰エレメントは、エネルギ蓄え器１２の位置を安定化して、エネルギ蓄え器モジュール２６全体を、より長寿命に形成することができる。さらに、エネルギ蓄え器１２の上側は、適当な絶縁部３０、たとえばプラスチックシートによって電気的に絶縁され得る。

さらに、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器１２とコンタクトエレメント１０との間には、熱的な接触を改善するために、熱伝達媒体が配置されていてよい。

さらに、複数のエネルギ蓄え器モジュール２６、たとえば特に少なくとも２つのエネルギ蓄え器モジュール２６を結合して、１つのエネルギ蓄え器アッセンブリを形成し、そして適当に並列式または直列式に接続し、これにより車両用のトラクションバッテリを形成することができる。この場合、各エネルギ蓄え器モジュール２６ならびに各エネルギ蓄え器１２は電気的な絶縁体３６，３８、たとえば絶縁プレートまたは絶縁シートによって少なくとも部分的に取り囲まれていてよく、これにより電気的なスパークオーバまたは短絡が阻止され得る。電気的な絶縁体３６の大きさは、エネルギ蓄え器１２の寸法もしくはエネルギ蓄え器モジュール２６の寸法に適合されているか、もしくはエネルギ蓄え器１２の寸法もしくはエネルギ蓄え器モジュール２６の寸法をとることができる。さらに、絶縁体３８は、たとえばエネルギ蓄え器モジュール２６を部分的にのみフレーム状に取り囲むことができる。したがって、少なくとも２つのエネルギ蓄え器モジュール２６の間には、電気的な絶縁体３６，３８が配置され得る。

Claims (10)

1. 少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）を機械的、熱的および電気的にコンタクティングするコンタクトエレメントであって、当該コンタクトエレメント（１０）が、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）を収容する少なくとも１つの収容室（２０）を少なくとも部分的に画定しており、当該コンタクトエレメント（１０）が、前記エネルギ蓄え器（１２）の少なくとも１つの部分範囲との摩擦接続式、形状接続式および／または材料接続式の結合のために形成されているコンタクトエレメントにおいて、当該コンタクトエレメント（１０）は少なくとも部分的に導電性であり、かつ当該コンタクトエレメント（１０）は少なくとも部分的に熱伝導性であることを特徴とする、エネルギ蓄え器を機械的、熱的および電気的にコンタクティングするコンタクトエレメント。
2. 当該コンタクトエレメント（１０）がヘッド区分（１４）を有し、該ヘッド区分（１４）に少なくとも１つの側方脚部（１６，１８）が配置されている、請求項１記載のコンタクトエレメント。
3. 当該コンタクトエレメント（１０）が、当該コンタクトエレメント（１０）から熱を導出するか、または当該コンタクトエレメント（１０）に熱を供給するための少なくとも１つの熱伝達手段、特に温度調節通路（２４）を有する、請求項１または２記載のコンタクトエレメント。
4. 当該コンタクトエレメント（１０）が、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）を取り付けるための係止エレメントを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンタクトエレメント。
5. 少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）と、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンタクトエレメント（１０）とを備えたエネルギ蓄え器モジュール（２６）であって、前記コンタクトエレメント（１０）のところで、前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）が、機械的、熱的および電気的にコンタクティングされており、当該エネルギ蓄え器モジュール（２６）が、さらに前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）をボトム側でコンタクティングするためのボトムエレメント（２８）を有することを特徴とする、エネルギ蓄え器モジュール。
6. 前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）と前記コンタクトエレメント（１０）との間に、熱伝達媒体が配置されている、請求項５記載のエネルギ蓄え器モジュール。
7. 前記少なくとも１つのエネルギ蓄え器（１２）が、リチウムイオン二次電池である、請求項５または６記載のエネルギ蓄え器モジュール。
8. 少なくとも２つのエネルギ蓄え器（１２）が設けられていて、該エネルギ蓄え器（１２）の間に少なくとも１つの振動減衰エレメントが配置されている、請求項５から７までのいずれか１項記載のエネルギ蓄え器モジュール。
9. 少なくとも２つの、請求項５から８までのいずれか１項記載のエネルギ蓄え器モジュール（２６）を有するエネルギ蓄え器アッセンブリ。
10. 前記少なくとも２つのエネルギ蓄え器モジュール（２６）の間に電気的な絶縁体（３６，３８）が配置されている、請求項９記載のエネルギ蓄え器アッセンブリ。

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