JP2015503200A5 - - Google Patents

Description

本発明は、直列及び／又は並列に互いに接続されている多数の個別セルとバッテリモニタユニットとを備えるバッテリに関し、個別セルの電極は、電気的接続のために直接接続されているか、又はセルコネクタを用いて嵌合い接合及び／又は一体接合によって相互に接続されており、バッテリモニタユニットは、電極及び／又はセルコネクタと嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続されている。さらに、本発明は、そのようなバッテリのメンテナンス、修理及び／又は最適化方法にも関する。

一般に、車両用の電気化学的高電圧バッテリが従来技術として知られており、このバッテリは、並列及び／又は直列に接続された複数の個別セルから形成されている。個別セルを電気的に直列接続するためには、個別セルの電極が、導電性のあるセルコネクタによって直接接続されている。さらに、それぞれの個別セルの電極及び／又はセルコネクタは、セル電圧の測定及び充電状態の均等化、いわゆるバランシングに用いる装置と電気的に接続されている。セル電圧測定及び充電状態の均等化に用いる装置は、通常、複数の個別セル用に、バッテリエレクトロニクスの中にまとめられている。この場合、個別セルの電極とセルコネクタとの接触、さらに電極及び／又はセルコネクタとセル電圧測定及び充電状態の均等化に用いる装置との接触は、例えばレーザー溶接、抵抗圧接、超音波溶接などの一体接合によって、及び／又は例えばトックス接合／クリンチ接合、圧着などの嵌合い接合によって行われる。一体接合及び／又は嵌合い接合で行われたこれらの接続は、機械的負荷、腐食及び／又は熱負荷が大きい場合でもバッテリの耐用年数にわたって、それぞれの機能を保障し、それぞれの接続を外すには、破壊以外に方法はない。

バッテリは、直列及び／又は並列に互いに接続されている多数の個別セルとバッテリモニタユニットとを備え、個別セルの電極は、電気的接続のために直接に、又はセルコネクタを用いて嵌合い接合及び／又は一体接合によって相互に接続されており、バッテリモニタユニットは、電極及び／又はセルコネクタと嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続されている。本発明に基づき、個別セルの電極、隣接する個別セルを電気的に接続するためのセルコネクタ及び／又はバッテリモニタユニットは、それぞれ、嵌合い接合及び／又は一体接合のための余分な接触部分を有し、その際、それぞれ、互いに余分な接触部分の１つだけが嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続されている。

構成部品としての電極、セルコネクタ及び／又はバッテリモニタユニットが、互いに余分な接触部分を有していることにより、構成部品を嵌合い接合及び／又は一体接合によって互いに接続している接触部分が破壊されても、それぞれの構成部品をもう一度嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続することが可能となるのはとくに有利である。互いに余分な接触部分を使って、例えば、修理、メンテナンス及び／又は交換のために、嵌合い接合及び／又は一体接合による接続の接触部分を破壊することによってバッテリの構成部品を取り外し、取り外した構成部品又は交換部品を配置し、破壊した接触部分の余分な接触部分を使って嵌合い接合及び／又は一体接合で接続することが実現可能となる。

さらに、互いに余分な接触部分があることにより、初期組立て時にバッテリの構成部品間で接合を行った際に、その接合が不十分な品質を有していることが確認できた場合には、構成部品を嵌合い接合及び／又は一体接合で接続するためのもう１つの接触部分を活用できるため、１つ又は複数の構成部品を交換する必要がなくなる。このことによって、バッテリ製造の費用及び時間を有利に縮小することができる。

とくに好ましくは、それぞれの余分な接触部分が独立して及び／又は分離可能に形成されているため、嵌合い接合及び／又は一体接合の破壊によって使用できなくなった接触部分を取り除くことができる。そのために、接触部分は、多くの費用をかけることなく、及び／又は操作に手間のかかるツールを使用しないで取り除くことができるように、独立して及び／又は分離可能に形成されている。

有利には、損傷によって使用できなくなった、トング形部分として形成されている接触部分を、比較的簡単に取り除くことができるようにするため、とくに好ましくは、それぞれのトング形部分が予め決められた破断箇所を有し、それによって、新たな嵌合い接合及び／又は一体接合による接続前に、接触部分として使用できなくなったトング形部分を取り除くことができる。

有利な実施形態では、個別セルのそれぞれの電極が、互いに余分な接触部分を少なくとも２つ並べて形成されるような幅を有しており、このとき、それぞれ１つの接触部分には、セルコネクタを嵌合い接合及び／又は一体接合によって固定することができる。２つの互いに余分な接触部分を形成することによって、個別セルは２度、もう１つの構成部品と嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続可能である。つまり、バッテリを製造する際には、接触部分を使って、個別セルのそれぞれの電極をもう１つのバッテリ構成部品と嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続することができ、この接触部分が、接続の破壊によって使用できなくなった場合には、もう１つの接触部分を使用して、個別セルを嵌合い接合及び／又は一体接合によって、とくにセルコネクタと接続することが可能である。

代替的に又は追加的には、セルコネクタが、予め決められた脆性を有する材料から形成されており、それによって、予め決められた力を作用させるとセルコネクタを分離できるため、例えば、セルコネクタが嵌合い接合及び／又は一体接合によって固定されている個別セルの取外しが可能となる。

もう１つの有利な実施形態では、バッテリモニタユニットに配置されている接続エレメントが、セルコネクタ及び／又は個別セルの電極と接続するために、少なくとも２つの並列に配置されている互いに余分な接触部分を有しており、これらの接触部分は、予め決められた破断箇所によって互いに分離されている。これにより、有利には、バッテリモニタユニットを電極及び／又はセルコネクタから切り離し、もう１つの接触部分は、個別セルの電極及び／又はセルコネクタへの新たな嵌合い接合及び／又は一体接合のために利用することが可能となる。

好ましくは、互いに余分な接触部分を、比較的コストの高い構成部品に形成することにより、これらの構成部品を嵌合い接合及び／又は一体接合によって何度もその他の構成部品に接続することができる。

さらに、本発明は、直列及び／又は並列に互いに接続されている多数の個別セルとバッテリモニタユニットとを構成部品として備えるバッテリのメンテナンス、修理及び／又は最適化方法に関し、個別セルの電極は、電気的接続のために直接又はセルコネクタを用いて嵌合い接合及び／又は一体接合によって相互に接続されており、バッテリモニタユニットは、電極及び／又はセルコネクタと嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続されている。本発明に基づき、構成部品を交換するために、交換しない構成部品の接触部分であって、交換する構成部品及び交換しない構成部品を電気的に互いに接触させている接触部分の嵌合い接合及び／又は一体接合による接続を、破壊によって切り離し、交換部品を、破壊された接触部分の余分な接触部分と嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続する。さらに、２つの接触部分の不良な嵌合い接合及び／又は一体接合による接続は、そのための余分な２つの接触部分の嵌合い接合及び／又は一体接合による接続によって代替又は補足される。

この場合、交換部品は、溶接、トックス接合、クリンチ接合、圧着及び／又はリベットを用いて嵌合い接合及び／又は一体接合で余分な接触部分と接続される。

Claims (10)

1. 直列及び／又は並列に互いに接続されている多数の個別セル（１）と、電気的接続のために嵌合い接合及び／又は一体接合によってセルコネクタ（４）と接続されている該個別セルの電極（１．２、１．３）と、前記セルコネクタ（４）と嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続されているバッテリモニタユニット（１０）とを備えるバッテリであって、
   前記個別セル（１）の前記電極（１．２、１．３）、隣接する個別セル（１）を電気的に接続するための前記セルコネクタ（４）、及び前記バッテリモニタユニット（１０）は、それぞれ、嵌合い接合及び／又は一体接合のための余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）を有し、それぞれ、前記互いに余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）の１つだけが嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続されていることを特徴とする、バッテリ。
2. 前記それぞれの余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）が、独立して及び／又は分離可能に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ。
3. 前記個別セル（１）の前記それぞれの電極（１．２、１．３）が、互いに余分な複数の接触部分（Ｋ１、Ｋ２）を有しており、該接触部分は、トング形部分（１．２．１〜１．２．３及び１．３．１〜１．３．３ならびに１．２．４〜１．２．６及び１．３．４〜１．３．６）として形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリ。
4. 前記それぞれのトング形部分（１．２．１〜１．２．３及び１．３．１〜１．３．３ならびに１．２．４〜１．２．６及び１．３．４〜１．３．６）が、予め決められた破断箇所を有することを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ。
5. 前記それぞれの電極（１．２、１．３）が、互いに余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）を少なくとも２つ並べて形成されるような幅を有していることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のバッテリ。
6. 前記セルコネクタ（４）が、予め決められた破断箇所を有していることを特徴とする、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のバッテリ。
7. 前記セルコネクタ（４）が、予め決められた脆性を有する材料から形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のバッテリ。
8. 前記バッテリモニタユニット（１０）に配置されている接続エレメント（１０．１）が、前記セルコネクタ（４）と接続するために、少なくとも２つの並列に配置されている互いに余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）を有しており、該接触部分は、予め決められた破断箇所（Ｓ）によって互いに分離されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバッテリ。
9. 前記多数の個別セル（１）と、前記個別セルの電極（１．２、１．３）と、前記バッテリモニタユニット（１０）とを構成部品として備える請求項１〜８のいずれか一項に記載のバッテリのメンテナンス、修理及び／又は最適化方法であって、
   構成部品を交換するために、前記交換しない構成部品の前記接触部分（Ｋ１、Ｋ２）であって、前記交換する構成部品と前記交換しない構成部品とを電気的に互いに接触させている前記接触部分の嵌合い接合及び／又は一体接合による接続を、破壊によって切り離し、交換部品を、前記破壊された接触部分（Ｋ１、Ｋ２）の余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）と嵌合い接合及び／又は一体接合によって接続すること、及び／又は２つの接触部分（Ｋ１、Ｋ２）の不良な嵌合い接合及び／又は一体接合による接続は、そのための余分な２つの接触部分（Ｋ１、Ｋ２）の嵌合い接合及び／又は一体接合による接続によって代替又は補足されることを特徴とする、方法。
10. 前記交換部品は、溶接、トックス接合、クリンチ接合、圧着及び／又はリベットを用いて嵌合い接合及び／又は一体接合で前記余分な接触部分（Ｋ１、Ｋ２）と接続されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。