JP2017503306A - セルの形態である少なくとも１つの電圧ソースおよび／または電圧シンクを外部電気構成要素に接続するための接続構成、ならびに接続構成を備える電気的構成 - Google Patents

Abstract

本発明は、セルの形態である少なくとも１つの電圧ソースおよび／または電圧シンク（２５）を外部電気構成要素（１３）に接続するための接続構成（１）に関し、また電圧ソースおよび／またはシンク（２５）と接続構成（１）とを備える電気的構成に関する。本発明の目的は、製造の複雑さが低い解決法を提供することである。セルの形態である少なくとも１つの電圧ソースおよび／または電圧シンク（２５）を外部電気構成要素（１３）に接続するための、本発明による接続構成（１）は、電圧ソースおよび／またはシンク（２５）に接触するためのセルコンタクト（２）と、セルコンタクト（２）に接続されたセル接続線（４）と、セル接続線（４）にセルコンタクト（２）とは反対側に面するその端部において接続される、外部電気構成要素（１３）に接続するための接続線（１２）と、を備えており、セル接続線（４）は、セルコンタクト（２）と同じ材料から成る。本発明による電気的構成は、電圧ソースおよび／またはシンク（２５）と、本発明による接続構成（１）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、セルの形態である少なくとも１つの電圧ソースおよび／または電圧シンクを外部電気構成要素に接続するための接続構成、ならびに電圧ソースおよび／またはシンクと接続構成とを備える電気的構成に関する。

たとえば、電気で駆動される車両におけるガルヴァーニ電池、キャパシタ、またはスーパーキャパシタ（「Ｓｕｐｅｒｃａｐｓ」）の形態である、セルの形態の電圧ソースおよび／または電圧シンクが存在する。これらは、それらの車両において電気エネルギーを繰り返し受け入れかつ放出するために使用される。この例では、複数のセルが全体的に前後方向に／または隣り合って配置される。電圧を個々にタップおよび制御することを可能にするために、ならびに／または、セルから電流および／もしくは電圧を得るために、接続構成が必要とされる。そのような電気システムは多くの場合、不利な環境条件にさらされるので、従来の解決法では、接続が存在する領域は、腐食を防止するためにたとえば封止により密閉されている。この結果、特にセルが多数である場合に、高レベルで製造の複雑さがもたらされる。

本発明の目的は、製造の複雑さが低い解決法を提供することである。

セルの形態である少なくとも１つの電圧ソースを外部電気構成要素に接続するための、本発明による接続構成は、電圧ソースに接触するためのセルコンタクトと、セルコンタクトに接続されたセル接続線と、セル接続線にセルコンタクトとは反対側に面するその端部において接続される、外部電気構成要素に接続するための接続線と、を備える。この場合、セル接続線は、セルコンタクトと同じ材料から成る。

本発明による電気的構成は、電圧ソースと、本発明による接続構成と、を備える。

セル接続線およびセルコンタクトは、同じ材料から成るので、これら２つの間で、電気化学的な電位が何ら生み出されない。この結果、水分、たとえば入り込んだ水との接触が起こった場合でさえ、これら２つの間で腐食が発生しない。したがって、環境的な影響から保護するためのこの接続場所の密閉を、不要とすることができる。製造の複雑さが、このことによりより小さくなる。

本発明による解決法を、それ自体有利でありかつ互いと自由に組み合わせ可能な以下の発展形態および実施形態を用いて、さらに改善することができる。

セル接続線および接続線を、圧着によって導電的な様式で互いに接続することができる。そのような接続部は、製造の複雑さをほとんど伴わずに作り出すことができる。これは、この接続部が、たとえば溶接またははんだ付けの接続部と比較して、純粋に機械的な様式で作り出すことができ、器具との電気的または熱的接触を、何ら必要としないからである。しかしながら、セル接続線および接続線を、別の接続機構によって、たとえば溶接またははんだ付けによって、互いに導電的な様式で接続することも、当然ながら可能である。

セルコンタクトおよびセル接続線を、リボン状の保持部材内に固着することができる。この保持部材は、一方の端部に接続領域を有し、この接続領域において、セル接続線および接続線が互いに接続される。そのような接続構成は、特にコンパクトでかつ取り扱いが容易である。複数のセルコンタクトおよび複数のセル接続線を、単一のリボン状の保持部材内に固着することが、特に可能である。このことにより、取り扱いおよび製造がさらに容易になる。保持部材を、プラスチック材料、たとえば熱可塑性プラスチック材料から製造することができる。この保持部材は、プラスチック製のフレームを備え得る。

接続線がセル接続線に接続される場所である接続領域を、密閉することができる。接続線はセル接続線と必ずしも同じ材料から成るわけではないので、腐食は、たとえば局在する要素において、密閉によって防止することができる。別法として、そのような接続領域は、たとえば環境的な影響から構造的に保護される領域内に存在し得る。この場合、密閉は不要である。

接続線がセル接続線に接続される場所である接続領域は、保護層を有し得る。そのような保護層は、環境的な影響および腐食からの良好な保護を提供することができ、また、特に軽量である。そのような保護層は、たとえば、コーティングを有し得る。保護層は、貴金属などの金属、プラスチック材料、または別の絶縁材料から成り得る。保護層は、特に電気的な絶縁をもたらすこともできる。

キャスティングコンパウンド、特に低圧射出成形コンパウンドを、接続領域の周りに装着することができる。この接続領域において、接続線がセル接続線に接続される。キャスティングコンパウンドを、接続領域にオーバーモールド成形することによって装着することができる。接続領域を、キャスティングコンパウンドによって密閉することができる。封止は、特に単純な、接続領域を保護する可能な選択肢である。

接続領域を、被覆層によって被覆することができる。このことにより、接続領域を、たとえば流体からまたは汚染粒子から保護することができる。被覆層を、圧着する（impress）ことができる。そのような構成は、製造するのに単純で有り得る。被覆層を、成分が揮発することによって後に硬化する分散液を塗布することによって、製造することができる。そのような被覆層は、製造工程を中断する必要がないように、短時間で硬化するものとすることができる。被覆層は、単一の成分を有し得る。これは、たとえば、単独で硬化し得るか、または、たとえばＵＶ放射によって選択的に影響を与えることによって、硬化させることができる。別法として、被覆層は、２つ以上の成分を有することができる。この被覆層は、これら複数の成分が組み合わされるときにのみ、硬化する。被覆層の材料に関して述べた構成は、当然ながら、キャスティングコンパウンドにも適用可能である。

セル接続線を、キャスティングコンパウンドによって基部部材に固着することができる。セル接続線をこのことにより、基部部材上に保持することができる。この場合、自由に移動可能な接続線と比較して、取り扱いをより容易にすることができる。特に、キャスティングコンパウンドは、セル接続線のための緊張緩和部材を形成することができる。このことにより、セル接続線と別の要素、たとえば基部部材またはフレームとの間で、機械的に安定した接続を作り出すことができる。このことにより、外側から作用する引っ張り力が、接続線にではなく、代わりにその他の要素に伝達されることになる。

複数のセルコンタクトおよび複数の接続線に対して、複数のセル接続線を提供することが可能である。セル接続線と接続線との間の複数の接続領域を、それぞれ一緒に密閉することができる。たとえば、これらを、単一のキャスティングコンパウンドによって取り囲むことができる。これを、基部部材に固着することができる。キャスティングコンパウンドは、セル接続線および接続線のそのような組立体のための緊張緩和部材を形成することができる。そのような実施形態は、非常にコンパクトであり、製造するのに単純である。

セルコンタクトを、セル接続線に溶接することができる。溶接接続部は多くの場合、機械的に安定した接続を保証する。様々な材料が使用される、先行技術から知られるような構成とは対照的に、そのような溶接接続部は、露出されていてもよく、密閉する必要はない。

セル接続線は、アルミニウムを含み得る。特に、セル接続線は、アルミニウムから成ることができる。このことは、電圧ソースの１つまたは複数の電極も、アルミニウムから成るかまたはアルミニウムを含む場合に、特に有利である。これは、その場合、電極とセルコンタクトとの間の接続領域における腐食も防止されるからである。電極の材料に関わらず、アルミニウムは、重量を低く抑えるためにも有利であり得る。別法として、セル接続線は、他の金属、たとえば銅を含むこともでき、特に、完全にこれらの金属から成ることができる。

セル接続線を、リボン状のコネクタの一部分、特に平坦なリボン線または平坦なリボンケーブルの一部分とすることができる。そのようなリボン状のコネクタは、取り扱いが単純であり、同時に柔軟である。特に、複数のセル接続線を、単一のリボン状のコネクタの複数の部分とすることができる。このことにより、複数のセル接続線を束ねること、およびこれらを一緒に取り扱うことが可能である。このことにより、組立がより容易になる。

特にコンパクトな実施形態では、接続構成は、単一のリボン状のコネクタ内に隣り合って配置される、複数のセル接続線を備える。特に、セル接続線は、コンパクトな構成を可能とするために、平行な様式で延在し得る。

接続線は、セルコンタクトと同じ材料から成り得る。特に、セルコンタクト、セル接続線、および接続線は、同じ材料から成り得る。これら３つの要素間の全ての接続領域において、このことにより、密閉または保護を省略することが可能であり、また、要素間の腐食が、さらに効果的に防止される。たとえば、プラグなどの外部電気構成要素内またはその表面上において、別の材料への変更を行うこともできる。そのような変更を、構造的に分離すること、および／または環境的な影響から構造的に保護することができ、この場合、腐食が防止される。この領域において、密閉が存在してもよい。

セルコンタクトを、ガルヴァーニ電池用の電極の形態とすることができる。このことにより要素を節減することができ、この場合製造コストが低減される。

本発明による電気的構成では、電圧ソースおよび／または電圧シンクを、ガルヴァーニ電池、特に二次電池とすることができる。セルコンタクトがガルヴァーニ電池の電極であれば、このことにより要素が節減されるので、特に有利である。この場合、電気的構成を、特に費用効果の高い様式で製造することができる。

別法として、セルの形態の電圧ソースおよび／または電圧シンクを、別様に構築することもできる。たとえばこれを、キャパシタ、特にスーパーキャパシタ（「Ｓｕｐｅｒｃａｐ」）とすることができる。

セルコンタクトは、単一のセルに接触するために使用できるだけでなく、２つのセルを同時に接続し、この結果、セルコネクタを構成することもできる。たとえば、様々な電圧ソースおよび／または電圧シンクを、互いに並列にまたは直列に接続することができ、セルコンタクト／セルコネクタは、あるセルのアノードを、第２のセルのアノードまたはカソードに接続する。そのような構成では、本発明による接続構成を使用して、たとえば個々のセルの電圧をタップおよび制御するために、中間の領域において電圧をタップすることができる。

本発明について、有利な実施形態および図面を参照して、以下でより詳細に説明する。そこで提示される発展形態および実施形態は、互いに独立しており、かつ互いと自由に組み合わせ可能である。

本発明による接続構成の概略斜視図である。 本発明による別の接続構成の一部分の、概略斜視分解図である。 複数の電圧ソースおよび電圧シンクを伴う、本発明による接続構成の一部分の概略斜視図である。

図１は、本発明による接続構成１を例示する。接続構成１は、電圧ソースに接続されるセルコンタクト２を備え、この電圧ソースは、ここではカバー３の下に隠れた状態で配設されている。電圧ソースは同時に、電圧シンクとして機能し、この結果、要件に応じて、電力の引き出しまたは供給、およびたとえば貯蔵が可能である。セルコンタクト２の各々が、セル接続線４に接続される。セル接続線４は、リボン状のコネクタ５の複数の部分である。セル接続線４は、リボン状のコネクタ５内に埋め込まれ、隣り合って、特にリボン状のコネクタ５の延在方向６に沿って平行な様式で延在する。

リボン状のコネクタ５は、その上側側面７に、リボン状のコネクタ５の下側側面に設けられた溶接開口部８と位置合わせされた溶接開口部８を有する。溶接開口部８の領域において、露出しているリボン状のコネクタ５のセル接続線４は、セルコンタクト２に溶接されている。セルコンタクト２およびセル接続線４は、同じ材料、たとえば示された例ではアルミニウムから成るので、結果的にこれら２つの間に腐食をもたらし得るいかなる電気化学的な電圧もこれら２つの間に存在しないため、接続部の密閉が不要である。別法として、たとえば、セル接続線４およびセルコンタクト２用の材料として、銅を使用することができる。

リボン状のコネクタ５は、この例では、平坦なリボン線９、いわゆるＦＦＣ（フラットフレックスケーブル）によって製造される。これは、たとえばプラスチック材料から成る、絶縁性外側部材３０を備え、この中にセル接続線４が埋め込まれる。リボン状のコネクタ５を、たとえば接着剤または外側部材３０の材料を溶融させることによって、セルコンタクト２および／またはカバー３に結合することができる。

セルコンタクト２およびセル接続線４は、リボン状の保持部材９内に固定される。リボン状の保持部材９は、一方の端部１１に、接続領域１０を有し、この接続領域１０において、セル接続線４および接続線１２が接続される。接続線１２は、セル接続線４を、この例ではプラグ１４の形態の、外部電気構成要素１３に接続する役割を果たす。接続線１２は、絶縁材１５によって取り囲まれ、これらとともにケーブルを形成する。

セル接続線４と接続線１２との間の接続領域１１は、キャスティングコンパウンド１６によって密閉される。キャスティングコンパウンド１６は、セル接続線４と接続線１２との間の全ての接続領域を、同時に密閉する。キャスティングコンパウンド１６はこの例では、射出成形の段階でたとえばオーバーモールド成形によって適用された、低圧キャスティングコンパウンドである。キャスティングコンパウンド１６は、基部部材１７に固定されている。これは、基部部材１７に機械的に安定した様式で接続され、結果として、セル接続線４のための緊張緩和部材１８を形成する。プラグ１４の領域および接続線１２からの引っ張り力は、緊張緩和部材１８によって受け入れられ、基部部材１７内へと向けられる。このことにより、セル接続線４は、どのような機械的負荷にもさらされない。

セル接続線４は、接続領域１１において、接続線１２に、圧着によって導電的な様式で接続される。この圧着部は、キャスティングコンパウンド１６内に埋め込まれる。この場合、接続領域１１は密閉され、環境的な影響から保護される。

キャスティングコンパウンド１６に対する別法としてまたは追加として、接続領域１１を、被覆層によって、たとえば圧着された被覆層または短時間で硬化する分散型接着剤を備える被覆層によって、被覆することができる。被覆層の材料は、単独で、または外部の影響によって、たとえばＵＶ照射によって、硬化する材料を備え得る。さらに、被覆層は、たとえば、自体が互いと接触しているときのみ硬化する２つの材料から成り得る。キャスティングコンパウンド１６も、上述の材料から成り得る。

接続線１２は、セル接続線４の材料とは異なる材料から成り得る。たとえば、セル接続線４は、アルミニウムから成ることができ、接続線１２は銅から成り得る。キャスティングコンパウンド１６を用いて密閉する結果として、この様式で作り出される接続部は、腐食のリスクがない。

代替の実施形態では、接続線１２は、セル接続線４およびセルコンタクト２と同じ材料、すなわちこの例では同じくアルミニウムから成る場合もある。この場合、セル接続線４と接続線１２との間の接続領域１１の密閉は、絶対的に必要なわけではない。これはその場合、この例におけるこれら２つの間の電気化学的な電位が、やはり存在しないからである。その場合、プラグ１４の領域において、別の材料への、たとえば銅への変更を行うことができる。

図２は、本発明による別の接続構成１の一部分の、分解図である。リボン状のコネクタ５の延在方向６において前後方向に配置される、複数のセルコンタクト２が示されている。セル接続線４は、リボン状のコネクタ５内に薄型のワイヤとして埋め込まれた状態にあり、溶接開口部８の領域においてセルコンタクト２にそれぞれ接続されている。セルコンタクト２およびセル接続線４は、リボン状の保持部材９に固着される。この例では示されていないものとして、リボン状の保持部材９の一方の端部に、中でセル接続線４が接続線に接続される接続領域がある。リボン状の保持部材９は、深絞り成形されたプラスチックプレートを備える下側部分１９ａ、およびこの例では平坦なリボン線の形態である上側部分１９ｂを有する。セルコンタクト２は、下側部分１９ａと上側部分１９ｂとの間に埋め込まれる。

電圧ソース、たとえばガルヴァーニ電池に、下側部分１９ａにある開口部２０を通して、セルコンタクト２を接触させることができる。ここに示すセルコンタクト２に、下方から、１つのセルコンタクト２ごとに合計４つの場所で接触することができる。２つの場所が、１つのガルヴァーニ電池の１つの電極に接触するためにそれぞれ使用される。

ここに示す実施形態では、セルコンタクト２は、２つのガルヴァーニ電池を互いに接続する、セルコネクタ２１の形態である。この例では、セルコンタクト２によって、第１のガルヴァーニ電池のアノードを、第２のガルヴァーニ電池のカソードとブリッジ接続することができる。第２のセルコンタクト２は同様に、第２のガルヴァーニ電池のアノードを、第３のガルヴァーニ電池のカソードに接続できる、等である。ガルヴァーニ電池のこの直列接続の結果として、電圧が積み増しされる。代替の実施形態では、たとえば高電流を流すことができるように、並列接続を行うこともできる。示される直列接続においては、セル接続線４は、セルコンタクト２において制御電圧をタップするために使用される。個々のガルヴァーニ電池の機能および充電状態を、このことにより常に監視することができる。

示されるガルヴァーニ電池のセルコンタクト２との接触構成に対する別法として、セルコンタクト２を、これが同時にガルヴァーニ電池の電極であるような様式で構築することもできる。このことにより要素を節減することが可能であり、この場合、製造コストが低減される。

図３は、例として、本発明による接続構成１の使用を例示する。接続構成１は、部分的にのみ示されている。図３は、中でガルヴァーニ電池２６の形態の多数の電圧ソースおよび電圧シンク２５が互いに接続されている、トラクションバッテリ２７を示す。電圧ソースおよび電圧シンク２５は、前後方向に列状に配置されている。１つの電圧ソースおよび電圧シンク２５は、１つのアノード２８が２つのカソード２９の間にそれぞれ配設されるように、隣接する電圧ソースおよびシンクに対して１８０°回転されている。２つの異なるガルヴァーニ電池２６のアノード２８およびカソード２９が、セルコンタクト２を介して互いに接続される。
２つの電圧ソース２５の間の場所で電圧をタップできるようにするため、セルコンタクト２にセル接続線４が接続される。セル接続線４は、リボン状のコネクタ５の延在方向６に沿って互いと平行に延在し、トラクションバッテリ２７の縁部に至る。別のコネクタ５（ここでは例示せず）が、図３において上部に例示されている電極同士を接続する。この第２のコネクタ５は、第１のコネクタ５に対してセル１つ分だけずらされ、この結果、電流経路は全体として実質的にジグザグな様式で延在する。端部３２において、セルコンタクト２は、ガルヴァーニ電池２６の単一の電極のみに接続される。その場合これらのセルコンタクト２において、合計電圧をタップすることができる。

図面は、セルの形態の電圧ソースおよびシンク２５として、ガルヴァーニ電池２６を例として示す。別法として、セルの形態の他の種類の電圧ソースおよび／またはシンク２５を、たとえばキャパシタ、特にスーパーキャパシタ（「Ｓｕｐｅｒｃａｐｓ」）を、使用することもできる。

１ 接続構成
２ セルコンタクト
３ カバー
４ セル接続線
５ リボン状のコネクタ
６ 延在方向
７ 上側側面
８ 溶接開口部
９ リボン状の保持部材
１０ 端部
１１ 接続領域
１２ 接続線
１３ 外部電気構成要素
１４ プラグ
１５ 絶縁材
１６ キャスティングコンパウンド
１７ 基部部材
１８ 緊張緩和部材
１９ａ 下側部分
１９ｂ 上側部分
２０ 開口部
２１ セルコネクタ
２５ 電圧ソースおよびシンク
２６ ガルヴァーニ電池
２７ トラクションバッテリ
２８ アノード
２９ カソード
３０ 外側部材
３２ 端部

Claims (15)

1. セルの形態である少なくとも１つの電圧ソースおよび／または電圧シンク（２５）を外部電気構成要素（１３）に接続するための接続構成（１）であって、
   前記電圧ソースおよび／またはシンク（２５）に接触するためのセルコンタクト（２）と、
   前記セルコンタクト（２）に接続されたセル接続線（４）と、
   前記セル接続線（４）に前記セルコンタクト（２）とは反対側に面するその端部において接続される、前記外部電気構成要素（１３）に接続するための接続線（１２）と、を備え、
   前記セル接続線（４）が、前記セルコンタクト（２）と同じ材料から成る、接続構成（１）。
2. 前記セル接続線（４）および前記接続線（１２）が、圧着によって導電的な様式で互いに接続される、請求項１に記載の接続構成（１）。
3. 前記セルコンタクト（２）および前記セル接続線（４）が、リボン状の保持部材（９）内に固着され、
   前記保持部材（９）が、一方の端部（１０）に、前記セル接続線（４）および前記接続線（１２）が互いに接続される接続領域（１１）を有する、請求項１または２に記載の接続構成（１）。
4. 前記接続線（１２）が前記セル接続線（４）に接続される場所である接続領域（１１）が密閉される、請求項１から３のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
5. 前記接続線（１２）が前記セル接続線（４）に接続される場所である接続領域（１１）が保護層を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
6. キャスティングコンパウンド（１６）、特に低圧射出成形コンパウンドが、接続領域（１１）の周りに装着され、
   前記接続領域（１１）において、前記接続線（１２）が前記セル接続線（４）に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
7. 前記セル接続線（４）が、前記キャスティングコンパウンド（１６）によって基部部材（１７）に固着される、請求項１から６のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
8. 前記セルコンタクト（２）が、前記セル接続線（４）に溶接される、請求項１から７のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
9. 前記セル接続線（４）が、アルミニウムを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
10. 前記セル接続線（４）が、リボン状のコネクタ（５）の一部分、特に平坦なリボン線または平坦なリボンケーブルの一部分である、請求項１から９のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
11. 前記接続構成（１）が、単一のリボン状のコネクタ（５）内に隣り合って配置される複数のセル接続線（４）を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
12. 前記接続線（１２）が、前記セルコンタクト（２）と同じ材料から成る、請求項１から１１のいずれか一項に記載の接続構成（１）。
13. 電圧ソースおよび／またはシンク（２５）と、請求項１から１２のいずれか一項に記載の接続構成（１）と、を備える、電気的構成。
14. 前記電圧ソースおよび／または前記電圧シンク（２５）が、ガルヴァーニ電池（２６）、特に二次電池である、請求項１３に記載の電気的構成。
15. 前記セルコンタクト（２）が、前記ガルヴァーニ電池（２６）の電極である、請求項１４に記載の電気的構成。

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