JP2020520548A - 接点部材の配置方法、接点部材、およびバッテリ・スタック - Google Patents

Abstract

本発明は、車両のバッテリ装置用のバッテリ・スタック（４０）のバッテリ面（５０）のバッテリ・セル（６０）に接点部材（１）を配置する方法に関する。さらに、本発明は、接点プレート部分（１０）と、渡り部分（２０）と、正極部分（３０）とを備え、接点プレート部分（１０）が渡り部分（２０）を取り囲み、渡り部分（２０）が正極部分（３０）を取り囲み、さらに、接点プレート部分（１０）と正極部分（３０）とが互いに離間され、互いに平行または少なくとも実質的に平行に配置される、車両のバッテリ装置用のバッテリ・スタック（４０）のバッテリ面（５０）のバッテリ・セル（６０）用の接点部材（１）に関する。さらに、本発明は少なくとも１つのバッテリ・セル（６０）を有する少なくとも１つのバッテリ面（５０）を有するバッテリ・スタック（４０）に関し、接点部材（１）は、バッテリ・セル（６０）に配置される。

Description

本発明は、車両のバッテリ装置用のバッテリ・スタックのバッテリ・レベルのバッテリ・セルに接点部材を配置する方法に関する。また、本発明は車両用バッテリ装置用バッテリ・スタックのバッテリ面のバッテリ・セル用接点部材であって、接点プレート部分と、渡り部と、正極部分とを備え、接点プレート部分は渡り部を取り囲み、渡り部は正極部分を取り囲み、さらに、接点プレート部分と正極部分とは、互いに離間され、平行または少なくとも略平行に配置されていることを特徴とするバッテリ・セル用接点部材に関する。さらに、本発明は少なくとも１つのバッテリ・セルを有する少なくとも１つのバッテリ面を含むバッテリ・スタックに関し、接点部材は、バッテリ・セルに配置される。

電気エネルギー貯蔵装置は、現代の技術、例えば電気自動車および／またはハイブリッド自動車に広く使用されている。このようなエネルギー貯蔵システムが取り得る形態は例えば、リチウムイオン電池である。このような電池の性能を向上させるために、例えば、１つのバッテリ・レベル内のいくつかの個々のバッテリ・セルが電気的に並列に接続されることが知られている。この電気的並列接続には、通常、銅などの導電性材料からなる接点プレートが使用される。さらなる性能向上を達成するために、これらのバッテリ・レベルの２つ以上を直列に接続してバッテリ・スタックを形成することがある。特に、個々のバッテリ・レベルは一方を他方の上に、特に積み重ねて配置し、電気的に接続することができる。このようにして、特に車両用バッテリ装置のために、高電力密度および低梱包サイズを有する電気エネルギー貯蔵装置を提供することができる。

従来技術によれば、２つのバッテリ・レベルのバッテリ・セル間に導電性接触を確立するために接点部材を使用することも知られている。このような接点部材はまた、少なくとも部分的に、導電性材料から作られる。換言すれば、これらの接点部材は特に、２つの異なるバッテリ・レベルに属する２つのバッテリ・セルの間に配置される。バッテリ・レベルの接点プレートを、それぞれ１つのバッテリ・セルのための受容開口部を有するように構成することが知られており、それによって、接点部材は一方では接点プレートに導電接続され、他方では接点プレートの受容開口部を通ってバッテリ・セルの１つの極、好ましくはバッテリ・セルの正極に到達し、導電接触する。次いで、他のバッテリ・セルを、好ましくはその負極を、接点プレートから離れて面する接点部材の一方の側に配置することができる。このようにして、個々のバッテリ・レベルまたはバッテリ・レベルのバッテリ・セルの直列接続が自動的に確立される。

バッテリ・スタックの安全性を向上させるため、バッテリ・セル間の電力ラインが利用可能とする断面が低減された保護部を接点部材に挿入することも知られている。これは、例えば、安全開口を接点部材に挿入することによって提供されることが可能である。電気的負荷が大きすぎる場合、特に、流れる電流が大きすぎる場合、接点部材は、この減少した断面において溶融され、それによって、導電性接続が遮断される。このようにして、このような接点部材を有するバッテリ・スタックを使用する場合の安全性の向上を達成することができる。

従来技術によれば、接点部材は完全に製造され、バッテリ・レベル、特にバッテリ・レベルの接点プレートに配置されることが知られている。このような接点部材は、例えば、ドイツ公開特許第１０２０１５００５５２９ Ａ１号公報から知られている。接点部材の機械的安定性を確保するために、接点部材を接点プレートに接続するための接点部材の領域に、断面が減少した保護部を形成するための安全開口を設けることがしばしば意図される。安全開口を挿入するとき、この時点において接点部材から材料を除去することが、接点部材全体の機械的安定性をあまり損なわないことも考慮に入れなければならない。これは、適用可能な保護部が取り得るサイズの制限、従って、例えば、過大電流での過負荷に対して提供され得る保護の制限を表している。

ドイツ公開特許第１０２０１５００５５２９ Ａ１号公報

本発明の目的は、上述の欠点を少なくとも部分的に排除することである。特に、本発明の目的はコスト効率が良く、簡単な、接点部材の配置方法、接点部材およびバッテリ・スタックを提供することであり、それによって、バッテリ・レベルのバッテリ・セルへの接点部材の配置を簡単化することができ、特に、同時に、接点部材内の断面が低減された保護部の導入または提供における制約および境界条件を低減することができる。

前述の目的は、独立請求項１の特徴を有する接点部材を配置するための方法、独立請求項１１の特徴を有する接点部材、および従属請求項１６の特徴を有するバッテリ・スタックによって解決される。本発明のさらなる特徴および詳細は、従属請求項、明細書、および図面から得られる。本発明による方法に関連して説明される特徴および詳細は当然ながら、本発明による接点部材、ならびに本発明によるバッテリ・スタックに関連しても適用され、それぞれの場合においてその逆も同様であり、従って、本開示に関しては、本発明の個々の態様に対する相互参照がなされるか、または常になされ得る。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、車両のバッテリ装置用のバッテリ・スタックのバッテリ・レベルのバッテリ・セルに接点部材を配置する方法によって解決される。本発明による方法は、以下のステップを特徴とする：
ａ）少なくとも接点プレート部分と、渡り部分と、正極部分とを有し、接点プレート部分が渡り部分を取り囲み、渡り部分が正極部分を取り囲み、さらに、接点プレート部分と正極部分とが互いに離間され、平行に、または少なくとも実質的に平行に配置される、接点部材を提供するステップと、
ｂ）ステップａ）で提供された接点部材を、バッテリ面のバッテリ・セルに配置するステップであって、接点部材が配置された際に、接点プレート部分はバッテリ面の接点プレートに配置され、正極部分はバッテリ面のバッテリ・セルの正極に配置され、
ｃ）渡り部分の貫通孔領域に少なくとも１つの安全開口を導入して、渡り部分に少なくとも１つの保護部を確立するステップ。

接点部材は、バッテリ・スタック内で、異なるバッテリ・レベルのバッテリ・セルを電気的に接続するために使用される。異なるバッテリ・レベルの個々のバッテリ・セルの正極および負極は、好ましくは互いに接続される。バッテリ・セルの正極および負極に関する用語は本出願を通して交換可能であり、その結果、極性が逆のバッテリ・セルもまた、本発明による接点部材の配置方法によって接続され得る。本発明による方法によって、そのような接点部材はバッテリ・レベルでバッテリ・セルに配置されてもよく、バッテリ・レベルは車両のバッテリデ装置のためのバッテリ・スタックの一部である。このようなバッテリ・スタックは多数のバッテリ・レベルを有することができ、これらのバッテリ・レベルは多数のバッテリ・セルを有することができるので、バッテリ・スタックの製造または組み立てのために、多数のこのような接点部材を配置しなければならない。

本発明による方法の第１のステップａ）では、配置されることになる接点部材が提供される。この接点部材は、少なくとも接点プレート部分と、渡り部分と、正極部分とを含む。接点プレート部分はバッテリ・レベルの接点プレートと接触するように、特に導電性接触を形成するように意図され、設計される。このような接点プレートは、バッテリ・レベルのバッテリ・セル（複数）が電気的に接続され、従って並列に接続されることを可能にする。正極部分は、バッテリ・セルの正極の導電性接触のために構成され、意図された接点部材の部分である。本発明による方法によって配置可能な接点部材では、接点プレート部分と正極部分との間に渡り部分が設けられる。それによって、接点プレート部分、渡り部分、および正極部分は、接点プレート部分が渡り部分を取り囲み、渡り部分が正極部分を取り囲むように、互いに対して配置される。個々の部分は、好ましくはそれぞれ完全に取り囲まれるが、部分的に取り囲まれるように構成されてもよい。換言すれば、接点素子は、外側に接点プレート部分、内側に正極部分、およびそれらの間の渡り部分を有する構造を有する。さらに、接点プレート部分および正極部分は一方では互いに離間され、他方では、互いに平行に、または少なくとも実質的に平行に配置されるように、互いに対して配置される。すなわち、接点プレート部分と正極部分とは、深さ方向に沿ってオフセットしている。深さ方向は、特に好ましくは個々のバッテリ・セルの長手方向の延長に対応する。接点プレート部分と正極部分との間に渡り部分を配置することによって、自動的に、渡り部分が、接点プレート部分および正極部分に平行でないか、または少なくとも実質的に平行でない面の向きを有するようになる。例えば、本質的に回転対称である接点部材において、渡り部分は円錐形であり得る。本発明による方法の第１のステップａ）の完了後、そのような接点部材が提供され、さらに続くステップに利用可能である。

本発明による方法の次のステップｂ）では、ステップａ）で提供された接点部材がバッテリ・レベルのバッテリ・セルに配置される。この配置は、特に、接点部材の接点プレート部分をバッテリ面の接点プレートに配置することによって行われる。上述したように、接点プレート部分は、この用途のために特に構成されている。同時に、ステップｂ）における接点部材の正極部分は、バッテリ・レベルのバッテリ・セルの正極に配置される。また、ここでは、既に上述したように、正極部分が設けられ、この用途に応じて構成される。特に、渡り部分は、本発明の接点部材の接点プレート部分および正極部分が互いに離間されることを可能にし、提供する。このようにして、接点プレートの受容開口は、バッテリ・セル、特にバッテリ・セルの正極が配置されるが、接点部材の正極部分を介してアクセスできる。接点部材の接点プレート部分は、バッテリ・セルから離れる方に面した接点プレート側に配置され、正極部分は開口を通って到達し、従って、バッテリ・セルの正極に接触できる。特に、接点部材の配置が完了すると、接点部材を介してバッテリ・レベルの正極と接点プレートとの間に導電接続を確立することができる。

本発明による方法の次ステップｃ）では、少なくとも１つの安全開口が渡り部分の貫通孔領域に導入される。貫通孔領域は、渡り部分全体または渡り部分の一部のみを占めることができる。安全開口の導入により、同時に、渡り部分に保護部が設けられる。換言すれば、安全開口は、特にバッテリ・セルと接点プレートとの間で電流が流れることを不可能にする、接点部材内の穴を表す。従って、接点部材の電気の流れ全体は、渡り部分の領域において、少なくとも１つの保護部によってのみ提供される。従って、少なくとも１つの保護部は例えば、特に、過負荷の場合に特に圧力がかかり、従って、負荷が高すぎる場合に溶融する可能性がある接点部材の領域を表す。従って、過負荷の場合に、バッテリ・セルが損傷しないよう保護し、従ってバッテリ・スタック全体の保護を提供することができる。

全体として、本発明による方法はいくつかの利点を有する。本発明による方法では、接点部材がバッテリ・レベルのバッテリ・セルに配置された後に、安全開口が接点部材に導入されるだけにすることが、特に重要である。これにより、接点部材の製造中に既に形成された安全開口によって、接点部材の機械的安定性が損なわれることが防止される。従って、安全開口による機械的安定性の弱化を接点部材の残りの材料によって補償する必要がないので、使用される接点部材は全体としてより軽量またはより薄くすることができる。さらに、本発明による方法は、保護部が接点プレート部分と正極部分との間の渡り部分の貫通孔領域に挿入されるという利点を有する。この渡り部分は機械的応力を受けていない、または少なくともわずかにしか応力を受けていない接点部材の一部を表す。接点部材が既に配置されているので、ステップｃ）において、安全開口を、サイズを制限することなく渡り部分の貫通孔領域に導入することもできる。このようにして、接点部材に特に小さな保護部を設けることが可能である。しかしながら、このような小さな保護部は、従来技術の公知の接点部材の保護部よりも小さな過負荷で早くに溶融してしまう。このようにして、特に、このバッテリ・セルの短絡の場合など、バッテリ・セルの１つが内部で正しく動作しない場合、この特別なバッテリ・セルの不活性化を、特に簡単に、安全に、特に自動的に実行できる。また、バッテリ・スタック全体の過負荷損傷に対する安全性を高めることができる。要約すると、接点部材は、配置されたときにより大きな機械的安定性を示すので、本発明による方法によって、接点部材の配置を簡単化することができる。従って、接点部材の組み立てをより迅速に行うことができる。さらに、特に小さな保護部の可能性により、バッテリ・スタックの動作時の過負荷の場合における損傷に対する安全性が向上し得る。

本発明による方法をさらに発展させて、ステップｃ）において単一の安全開口を導入し、それによって単一の保護部を生成することが好ましい場合がある。このようにして、電力ラインのために利用可能な保護部の自由断面を、特に容易に、かつ高い精度で設定することができる。さらに、単一の安全開口の導入は、１つのステップにすぎず、その結果、安全開口の導入全体を簡単化できる。従って、本発明の方法のこのさらなる発展は、接点部材の配置をさらに加速化でき、バッテリ・スタックの製造コスト低減をもたらす。

さらに、本発明による方法は、好ましくは安全開口が部分的に環状となるように発展させることができるが、それによって、安全開口の長さが、完全環の長さの７５％を超える、好ましくは８５％を超える、特に好ましくは９５％を超える長さに対応する。このような部分的に環状の安全開口は、特に好ましい設計である。特に、その渡り部分が円錐形である接点部材の場合には、少なくとも部分的である、環状の安全開口が好ましい構成を表す。換言すれば、この場合の安全開口は、環状溝として構成される。安全のための開口を、基準環の延長の大部分にわたって、好ましくは７５％をはるかに超えて、特に好ましくは基準環の延長の９５％を超えて延ばすことが可能である。このようにして、バッテリの正極と接点プレートとの間の電流の流れに対する保護部の０．１ｍｍ^２未満の自由断面を実現できる。これは、バッテリ・スタックの動作中の過負荷に対する安全性をさらに向上させることができる。

さらに、本発明による方法の場合、ステップｃ）において少なくとも１つの安全開口を導入することは、レーザー穿孔によって行われてもよい。レーザー穿孔は、接点部材の材料、特に貫通孔領域を溶融または蒸発させるためレーザー光線を使用する。レーザー光線の使用は特に、安全開口の導入の局所的な精度を高めることができる。このようにして、安全開口または保護部、特に安全開口または保護部のフィリグリー構造も、レーザー穿孔の使用によって、渡り部分の貫通孔領域に特に正確に導入することができる。

加えて、本発明による方法は、貫通孔領域の材料がレーザー穿孔によって気化され、それにより気化された材料が好ましくは吸引されるようにさらに発展可能である。貫通孔領域の材料を蒸発させることによって、特に、貫通孔領域の溶融材料が接点部材上で制御されないままになることを回避できる。従って、溶融材料によって形成された、安全開口を橋渡しする望ましくない接触ブリッジを回避できる。蒸発した材料の好ましい吸引はまた、蒸発した材料が接点部材の領域に制御されずに堆積されないことを確実にする。少なくとも１つの安全開口を導入する、特に清潔で安全な方法を、このようにして提供することができる。

さらに、本発明による方法は、ステップｂ）で配置されると、接点部材の接点プレート部分が接点プレートに取り付けられ、接点部材の正極部分がバッテリ・セルの正極に取り付けられるようにすることができる。接点プレート部分の接点プレートへの取り付け、および正極部分の正極への取り付けは、それぞれの要素の互いに対する機械的取り付けを表す。このようにして、個々の構成要素、特に接点部材、接点プレート、およびバッテリ・セルの相対的な配置を確実にすることができる。機械的固定を確実にすることによって、構成要素間に導電性接続の確立を同時にかつさらに確実に行うことができる。このようにして、電荷は、接点部材を介して、接点プレートとバッテリ・セルの正極との間を流れることができる。

さらに、本発明による方法は、接点部材の接点プレート部分が接点プレートに取り付けられ、正極部分が固定装置によってバッテリ・セルの正極に取り付けられるように、特に、接点部材の接点プレート部分が接点プレートに物理的に溶接され、正極部分がレーザー装置によってバッテリ・セルの正極に物理的に溶接されるように、さらに発展させることができる。固定装置による個々の要素の互いへの好ましい粘着性接合により、接点部材を接点プレートまたは正極に固定するための、ねじ、クランプまたは同様のものなどの追加の固定要素の必要性が特に回避される。これは、固定方法及びバッテリ・スタック全体の両方の機械的複雑さを低減する。この粘着性接合のために、特に有利にはレーザー装置を使用できるが、このレーザー装置を介して、接点プレート部分が接点プレートにレーザー溶接され、正極部分が正極にレーザー溶接される。このレーザー溶接は関連する構成要素、すなわち、接点プレート部分および接点プレート、または正極部分および正極の材料を局所的に溶融させ、従って、それらを粘着性接合で互いに接続する。これは、特に単純であり、従って、接点部材の接点プレート及びバッテリ・セルの正極への好ましい粘着性接合を表す。

本発明による方法は、ステップｃ）では少なくとも１つの安全開口を導入するために、ステップｂ）で使用される固定装置、特にレーザー装置を使用することによりさらに発展させることが特に好適である場合がある。このようにして、例えば、接点部材を接点プレート及び正極に固定することができ、間で使用される装置を変更させることなく安全開口を挿入することができる。このようにして、接点部材の配置を加速化することができる。全体として、バッテリ・スタックの製造及び組み立てにおけるこの時間の節約は、コストを節約することもできる。また、レーザー装置の使用により、レーザー穿孔によって安全開口を挿入するという上述の利点が提供され得る。

加えて、本発明による方法は、バッテリ面の絶縁ボリュームが、絶縁材料で少なくとも部分的に充填されることを提供し得るが、この絶縁ボリュームは少なくとも片側において、渡り部分によって少なくとも部分的に境界付けられる。このような絶縁ボリュームは特に、接点部材の渡り部分によって少なくとも部分的に制限される空洞を表す。絶縁ボリュームは、例えば、接点プレートおよびバッテリ・セル、または、例えば、バッテリ・レベルの絶縁プレートでさらに制限され得る。バッテリを少なくとも部分的に絶縁材料で充填することにより、バッテリ・スタックのバッテリ・レベルに未充填のボリュームが残ることが防止される。絶縁材料を使用することによって、より良好な電気絶縁を同時に提供することができ、特に、この絶縁ボリュームを通る電流の望ましくない伝達を防止できる。絶縁ボリュームを充填することによって、バッテリ・スタック全体の機械的安定性も増すことができる。

本発明による方法の好ましいさらなる発展によれば、絶縁材料は、以下の特性のうちの少なくとも１つを示すことが提供されてもよい：
流動性
自由流動性
硬化性
形状安定性
このリストは網羅的ではなく、従って、絶縁材料は技術的に合理的かつ可能な限り、他の特性を有することもできる。個々の特性は、絶縁材料によって個別に又は同時に識別することができる。絶縁材料を介して、いくつかの特性を次々に実証することも可能である。例えば、流動性または自由流動性のある絶縁材料を、特に安全開口を通して絶縁ボリューム内に充填することができ、そこで、絶縁材料は硬化し、最終的に経常的に安定した形態をとる。このようにして、絶縁材料による絶縁ボリュームの多様な充填を提供することができる。

本発明の第２の態様によれば、上記目的は、車両のバッテリ装置用バッテリ・スタックのバッテリ面のバッテリ・セル用接点部材であって、接点プレート部分と、渡り部分と、正極部分とを備え、前記接点プレート部分は前記渡り部分を取り囲み、前記渡り部分は前記正極部分を取り囲み、さらに、接点プレート部分と正極部分とは、互いに離間して配置され、平行または少なくとも実質的に平行に配置される、バッテリ・セル用接点部材によって解決される。本発明による接点部材は、渡り部分が少なくとも１つの保護部を確立するために少なくとも１つの安全開口を導入するための貫通孔領域を有することを特徴とする。

本発明による接点部材は、バッテリ・レベルの接点プレートとバッテリ・セルの正極との間に導電性接続を提供することを意図している。この目的のために、接点部材は、バッテリ面の接点プレートに配置するために設けられ、形成された、接点プレート部分を有する。同時に、接点部材は、バッテリ・セルの正極に配置されるように設けられ、構成された、正極部分を有する。接点プレート部分は、接点プレート部分と正極部分との間に配置された渡り部分と共に、正極部分を取り囲む。従って、例えば、接点部材の少なくとも実質的に回転対称の構成では、接点プレート部分は外側に配置され、正極部分は内側に配置され、渡り部分は接点プレート部分と正極部分との間にある。接点プレート部分は、好ましくは渡り部分を完全に取り囲むが、渡り部分を部分的にのみ取り囲んでもよい。同じことが、渡り部分および正極部分にも当てはまり、その結果、渡り部分は正極部分を優先的に完全に取り囲むが、それを部分的にのみ取り囲んでもよい。また、接点プレート部分と正極部分とは、互いに離間して平行または少なくとも略平行に配置されるように、接点部材に設けられている。換言すれば、接点プレート部分と正極部分とは深さ方向に互いに離間され、深さ方向は好ましくは少なくとも実質的にバッテリ・セルの長手方向の広がりに対応する。これは、特に、接点プレート部分と正極部分との間に延在する渡り部分が、接点プレート部分および正極部分に対して平行でない、または少なくとも実質的に平行でない面の向きを有することを意味する。接点部材が少なくとも本質的に回転対称である場合、渡り部分は例えば、好ましくは円錐形であってもよい。このようにして、接点プレート部分は一方の側でバッテリ面の接点プレートに接触し、正極部分は、接点プレートの、バッテリ・セルが配置される配置開口に係合するようにすることができる。

本発明にとって本質的なことは、本発明による接点部材が、少なくとも１つの保護部を確立するために、少なくとも１つの安全開口を導入するための貫通孔領域を有する渡り部分を有するという事実である。特に、少なくとも１つの安全開口のこの導入は、接点部材が接点プレート及びバッテリ・セルに既に配置されている、好ましくは固定されている場合にのみ行われるようにしてもよい。このようにして、接点部材は、安定した構成要素として、特に安全開口なしの状態で、バッテリ・セルおよび接点プレートに配置され得る。安全開口は、渡り部分の貫通孔領域におけるこの配置が完了するまでは、確立されない。特に、渡り部分は好ましくは機械的応力をほとんど受けない接点部材の領域を表している。なぜなら、接点部材は好ましくは接点プレート部分において接点プレートに取り付けられ、正極部分は正極に取り付けられるからである。このようにして、接点部材は、機械的により単純に、例えば、より軽量に製造できる。さらに、バッテリ・レベルにおける接点部材の配置または取り付けによって与えられる仕様による、安全開口および少なくとも１つの保護部への制限はない。従って、少なくとも１つの安全開口および少なくとも１つの保護部を、保護されるべき電力要件に対してより良く適応させることが可能になる。全体として、これは、バッテリ・セルへの本発明による接点部材の組み立てを単純化し、同時に、そのような接点部材を有するバッテリ・スタックを動作させるときの安全性を向上させる。

本発明による接点部材にとって、本発明の第１の態様による方法を使用して配置されることが特に好ましい場合がある。このようにして、本発明の第１の態様に基づく方法に関連して既に詳細に説明した全ての利点は、勿論、本発明の第１の態様に基づくこのような方法を用いて定められた接点部材についても当てはまる。

さらに、本発明による接点部材の場合、貫通孔領域は、少なくとも部分的に蒸発可能な材料からなることが提供されてもよい。このようにして、安全開口の導入が、この蒸発可能な材料の蒸発によって行われることを可能にすることができる。特に、単純な溶融とは対照的に、例えば、最悪の場合に、例えば、接点プレートと正極との間に望ましくない導電接続を確立する無駄な材料は存在しない。蒸発性材料は、安全開口が挿入されることになる貫通孔領域の地点にのみ存在することが特に好ましい。例えば、渡り部分の、貫通孔領域の領域内は、そこに蒸発可能な材料を確立するために特に薄くすることができる。従って、渡り部分への安全開口の特に簡単な導入を提供することができる。

本発明による接点部材はまた、バッテリ面のバッテリ・セルに配置された接点部材の位置において、少なくとも片側の渡り部分が少なくとも部分的に、バッテリ面の絶縁ボリュームの片側を画定するように構成されてもよい。そのような絶縁ボリュームは、好ましくは絶縁材料で充填することができる。絶縁ボリュームの他の側は、例えば、接点プレート、バッテリ・セル、および／またはバッテリ・レベルの絶縁プレートによって制限され得る。このような絶縁ボリューム、特に絶縁材料で充填された絶縁ボリュームは、接点プレートと、例えばバッテリ・セルとの間のさらに良好な絶縁を提供することができる。特に、これは、充填されていないボリュームがバッテリ・レベルに存在することを防止することができる。絶縁ボリュームを充填することによって、バッテリ・スタック全体の機械的安定性を高めることができる。

さらに、本発明による接点部材の場合、接点部材はバッテリ・スタックのさらなるバッテリ面のバッテリ・セルの負極を固定するための固定手段、特に固定クランプを有し、固定手段は、好ましくは接点プレート部分に配置されることが提供されてもよい。このようにして、バッテリ・スタックの個々のバッテリ・レベルの積み重ね可能性を提供することが特に容易である。接点部材に固定具を設けることによって、特に次のバッテリ・レベルのバッテリ・セルの固定の一体化を、接点部材によってすでに提供することができる。これにより、バッテリ・スタックの小型化を図ることができる。

本発明の第３の態様によれば、上記目的は、少なくとも１つのバッテリ・セルを有する少なくとも１つのバッテリ・レベルを備え、バッテリ・セルに接点部材が配置されるバッテリ・スタックによって解決される。本発明によるバッテリ・スタックは、接点部材が本発明の第２の態様による請求項の１つに従って形成され、かつ／または本発明の第１の態様による方法に従ってバッテリ・セルに配置されることを特徴とする。このようにして、本発明によるバッテリのスタックは、本発明の第２の態様による接点部材に関して、および／または本発明の第１の態様による方法に関してすでに詳細に説明したのと同じ利点を提供することができる。

本発明のさらなる利点、特徴、および詳細は、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明される以下の説明から得られる。特許請求の範囲および明細書において言及される特徴は、個々にまたは任意の組み合わせのいずれかで、本発明に不可欠であり得る。実施形態の説明は、もっぱら例示の文脈で本発明を説明する。もちろん、実施形態の個々の特徴は技術的に合理的であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、互いに自由に組み合わせることができる。同じ機能および作用様式を有する要素に対しては、図面において同じ参照符号を有するものとする。それらは概略的に示されている。

本発明による接点部材を配置するための本発明による方法を示す。 本発明に係るバッテリ・スタックを示す。 本発明に係る接点部材の別の実施形態を示す。

図１は、バッテリ・セル６０に接点部材１を配置するための本発明による方法のステップを示す。バッテリ・セル６０は、車両のバッテリ装置用のバッテリ・スタック４０（いずれの場合も図示せず）のバッテリ・レベル５０の一部である。左側には接点部材１の上面図があり、右側には断面図がある。上の図は本発明による方法のステップａ）を示し、Ａとして示されている。中央の図は本発明による方法のステップｂ）を示し、対応してＢとして示されている。さらに、下の図は本発明による方法のステップｃ）を示し、Ｃとして示されている。個々の図では、明確性向上のために、新たに出現する要素のみに参照符号が付されている。

本発明による方法のステップａ）において、接点部材１が提供される。接点部材１の図示された実施形態では、接点部材１は特に、接点プレート部分１０と、渡り部分２０と、正極部分３０とを有する。正極部分３０は渡り部分２０によって取り囲まれ、渡り部分２０は接点プレート部分１０によって取り囲まれている。本質的に径方向対称なこの実施の形態では、発明された接点部材１に係る移行部２０が円錐形である。これにより、接点プレート部分１０と正極部分３０とが、特に深さ方向Ｔに沿って、互いに離間することが特に容易になる。深さ方向Ｔは特にバッテリ・セル６０の長手方向の広がりに対応する。同時に、接点プレート部分１０と正極部分３０とは、略平行に配置されている。渡り部分２０はまた、貫通孔領域２１を有するが、本発明による方法のステップｃ）において、この貫通孔領域２１内に、安全開口２２、従って保護部２３が後に導入される。接点プレート部分１０の縁部には、固定手段１１が形成された固定クランプ１２がある。これらは、別のバッテリ・セル６０を別のバッテリ・レベル５０（図示せず）に取り付けるために使用される。

本発明による方法の次のステップｂ）では、提供された接点部材１がバッテリ・セル６０に配置される。この配置は、特に、正極部分３０がバッテリ・セル６０の正極６１に配置され、同時に、接点プレート部分１０がバッテリ・レベル５０の接点プレート５１に配置されるように行われる。バッテリ・セル６０は例えば、バッテリ・レベル５０の絶縁プレート５２内に位置させる又は配置させることもできる。図示のように、接点プレート部分１０は好ましくは接点プレート５１に取り付けることができ、正極部分３０は、正極６１の固定点５３に取り付けることができる。この固定は、粘着性取付け装置によることが特に好ましく、レーザー溶接によることが特に好ましいが、これはレーザー装置によって行われる。従って、接点部材１の、接点プレート５１およびバッテリ・セル６０の正極６１両方への特に確実、機械的な保持を提供できる。さらに、この機械的な固定により、正極６１と接点プレート５１との間の接点部材１を介した導電接続を保証することが特に容易である。

本発明による方法の最終ステップｃ）では、安全開口２２が渡り部分２０の貫通孔領域２１に導入される。これにより、保護部２３が自動的に確立される。図示のように、正確に１つの安全開口２２、従って正確に１つの保護部２３を確立することが好ましい。あるいは、いくつかの安全開口２２、従っていくつかの保護部分２３を確立することができる。また、安全開口２２を挿入するため、ステップｂ）で、接点部材１を固定点５３で接点プレート５１または正極６１にそれぞれ固定するために使用されたのと同じ固定装置、特にレーザー装置を使用することが特に好ましいかもしれない。従って、接点部材１の取り付けを全体的に簡単化できる。安全開口２２の導入中、貫通孔領域２１の材料は、気化され、特に優先的に吸引される。この目的のために、貫通孔領域２１は、少なくとも部分的に蒸発可能な材料で構成されていてもよい。蒸発した材料による接点部材１の汚染は、吸引によって回避することができる。図示のように、安全開口２２は、好ましくは、少なくとも渡り部分２０の部分において環状に延びることができる。この形態では、保護の開口が基準環の延長の９５％を超えて延在している。従って、保護部２３は、特に小さくすることができる。保護部２３は、電流を流す０．１ｍｍ^２未満の断面を有するが、これが特に好ましい。このようにして、保護部２３を流れる電流が大きすぎる場合には、保護部２３が溶融し、正極６１と接点プレート５１との間の電気的接続が遮断されるので、過負荷に対する特に良好な保護を提供できる。

全体として、本発明による方法の使用により、バッテリ・レベル５０のバッテリ・セル６０への接点部材１の配置を簡単化できる。特に、安全開口２２は、接点部材１がバッテリ・セル６０に既に配置されている、好ましくは固定されているときにのみ、接点部材１内に導入されるので、接点部材１は、全体としてより単純かつより機械的に安定であるように構成され得ることが提供され得る。制限及び境界条件は、接点部材１全体の安定性について機械的に考慮することで、保護部２３の設計中に調整されるが、本発明の方法を使用することによって省略することもできる。

図２は、本発明によるバッテリ・スタック４０の断面を示す。特に、２つのバッテリ・レベル５０、およびそれぞれのバッテリ・レベル５０の１つのバッテリ・セル６０が示されている。本発明による接点部材１は、１つのバッテリ・セル６０の正極６１と、さらなるバッテリ・レベル５０におけるバッテリ・セル６０の負極６２との導電接続を提供する。接点部材１は下側バッテリ・レベル５０の接点プレート５１と、対応するバッテリ６０の正極６１とに、固定点５３で接続されている。上側バッテリ・レベル５０のバッテリ・セル６０は、特に接点部材１の接点プレート部分１０に配置された、固定クランプ１２として設計された固定手段１１によって定位置に保持される。従って、深さ方向Ｔは、バッテリ・セル６０の長手方向の延長に対応するが、これに沿ったバッテリ・スタック４０の個々のバッテリ・レベル５０の積み重ね可能性を特に容易に提供できる。接点部材１は特に、接点プレート部分１０と、正極部分３０と、それらの間に配置された渡り部分２０とを有する。接点プレート部分１０と正極部分３０とは深さ方向Ｔに沿って離間しているので、渡り部分２０はまた、少なくとも部分的に深さ方向Ｔに沿って延在し、図示の構成では、渡り部分２０は特に円錐形である。絶縁プレート５２はさらに、バッテリ６０の機械的に安定した配置と、同時に電気絶縁とを確実にする。本質的に、渡り部分２０には機械的応力をほとんど受けない貫通孔領域２１が設けられており、この貫通孔領域２１には安全開口２２、従って保護部２３が導入されている。本発明によれば、この安全開口２２の導入は、本発明による方法によれば、接点部材１が既に好ましくは接点プレート５１または正極６１に固定されている場合にのみ行われる。このようにして、接点部材１は特に単純な機械的構成とすることができ、例えば、接点部材１の厚さを減少させることもできる。接点部材１の機械的安定性のみを目的とした、保護部２３を設計するための境界条件も回避することができる。従って、保護部２３の構成は、電気的安全性を考慮に入れるという理由、例えば過負荷に対してのみ設計されている。これにより、バッテリ・スタック４０を動作させる際の安全性を向上させることができる。さらに、図２は、接点部材１の渡り部分２０によって少なくとも部分的に制限される絶縁ボリューム７０を示す。絶縁ボリューム７０の他方の側は例えば、接点プレート５１および絶縁プレート５２である。絶縁ボリューム７０はまた、例えば充填中には流動性または自由流動性を示す絶縁材料７１で充填され、次いで硬化され、最後に絶縁ボリューム７０は形状安定した状態で充填される。このようにして、バッテリ６０と接点プレート５１との間に、より良好な電気絶縁を提供することができる。一方、バッテリ・スタック４０の機械的安定性は、空洞を充填することによって向上させることができる。

図３は、本発明による接点部材１の別の可能な実施形態を示す。この実施形態においても、接点部材１は、少なくとも本質的に回転対称である。本発明による接点部材１の平面図が示されている。また、この構成では接点プレート部分１０が渡り部分２０を取り囲んでおり、渡り部分２０は安全開口２２および保護部２３を配置するための貫通孔領域２１を有していることがはっきりと分かる。さらに、渡り部分２０は正極部分３０を取り囲み、接点プレート部分１０の外縁にも固定クランプ１２の形態の固定手段１１が設けられている。例えば、図１に示された本発明の接点部材１の設計と比較すると、安全開口２２と保護部２３は、この実施形態では異なって構成されている。この実施形態では、例えば、保護部２３は本質的に、半円形の正極部分３０を備えることが提供される。換言すれば、保護部２３と接点プレート部１０との接続点と、保護部２３と正極部分３０との接続点は、接点素子１の中心に関して反対側にある。従って、長大な延長を有する保護部２３を特に容易に設けることができる。これは、例えば、電流負荷が大き過ぎるときに、保護部２３が溶融することを確実にすることを特に容易にする。保護部２３を、少なくとも本質的にばね特性も有するように構成することも可能である。接点部材１がバッテリ・セル６０（図示せず）の接点プレート５１および正極６１に配置されると、正極部分３０は、保護部分２３のばね作用によってバッテリ・セル６０の正極６１に押し付けられることが可能となる。これにより、正極部分３０がバッテリ・セル６０の正極６１にしっかり接続されることが既に保証される。また、レーザー装置による、バッテリ・セル６０の正極６１への正極部分３０の取り付け、特に溶接を簡単にするための使用も可能である。

１ 接点部材
１０ 接点プレート部分
１１ 固定手段
１２ 固定クランプ
２０ 渡り部分
２１ 貫通孔領域
２２ 安全開口
２３ 保護部
３０ 正極部分
４０ バッテリ・スタック
５０ バッテリ・レベル
５１ 接点プレート
５２ 絶縁プレート
５３ 固定点
６０ バッテリ・セル
６１ 正極
６２ 負極
７０ 絶縁ボリューム
７１ 絶縁材料
Ｔ 深さ方向

Claims (16)

1. 車両のバッテリ装置用バッテリ・スタック（４０）のバッテリ・レベル（５０）のバッテリ・セル（６０）に接点部材（１）を配置する方法であって、以下のステップを特徴とする方法：
   ａ）少なくとも接点プレート部分（１０）と、渡り部分（２０）と、正極部分（３０）とを有する接点部材（１）を提供するステップであって、前記接点プレート部分（１０）が前記渡り部分（２０）を取り囲み、前記渡り部分（２０）が前記正極部分（３０）を取り囲み、さらに、前記接点プレート部分（１０）と前記正極部分（３０）とは、互いに離間され、少なくとも略平行に配置されている、
   ｂ）ステップａ）で提供される前記接点部材（１）を、バッテリ面（５０）の前記バッテリ・セル（６０）に配置するステップであって、前記接点部材（１）が配置されると、前記接点プレート部分（１０）が前記バッテリ面（５０）の接点プレート（５１）に配置され、前記正極部分（３０）が前記バッテリ面（５０）の前記バッテリ・セル（６０）の正極（６２）に配置され、
   ｃ）少なくとも１つの安全開口（２２）を、前記渡り部分（２０）の貫通孔領域（２１）内に導入し、前記渡り部分（２０）内に少なくとも１つの保護部（２３）を確立するステップ。
2. ステップｃ）において、単一の安全開口（２２）が導入され、それによって単一の保護部分（２３）が確立されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記安全開口（２２）は部分的に環状であり、前記安全開口（２２）の長さは、完全環の長さの７５％を超える、好ましくは８５％を超える、特に好ましくは９５％を超える長さに対応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ステップｃ）における少なくとも１つの安全開口（２２）の導入は、レーザー穿孔によって行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記貫通孔領域（２１）の材料が前記レーザー穿孔によって気化され、この気化された材料が好ましくは吸引されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ステップｂ）において、前記接点部材（１）の前記接点プレート部分（１０）が前記接点プレート（５１）に配置され、前記接点部材（１）の前記正極部分（３０）が前記バッテリ・セル（６０）の前記正極（６１）に固定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 固定装置によって、前記接点部材（１）の前記接点プレート部分（１０）が前記接点プレート（５１）に取り付けられ、前記正極部分（３０）が前記バッテリ・セル（６０）の前記正極（６１）に取り付けられ、特に、前記接点プレート（５１）上の前記接点部材（１）の前記接点プレート部分（１０）、および前記バッテリ・セル（６０）の前記正極（６１）に位置する前記正極部分（３０）がレーザー装置によってレーザー溶接されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. ステップｂ）で使用される前記固定装置、特に前記レーザー装置は、ステップｃ）で前記少なくとも１つの安全開口（２２）を導入するために使用されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記バッテリ面（５０）の絶縁ボリューム（７０）が、少なくとも一方の側が前記渡り部分（２０）によって少なくとも部分的に画定されており、前記絶縁ボリューム（７０）は、絶縁材料（７１）で少なくとも部分的に充填されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記絶縁材料（７１）が、以下の特性、
    流動性、自由流動性、硬化性、および形状安定性、
    のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 車両のバッテリ装置用のバッテリ・スタック（４０）のバッテリ面（５０）のバッテリ・セル（６０）用の接点部材（１）であって、
    接点プレート部分（１０）、渡り部分（２０）および正極部分（３０）を含み、
    前記接点プレート部分（１０）は前記渡り部分（２０）を取り囲み、前記渡り部分（２０）は前記正極部分（３０）を取り囲んでおり、
    さらに、前記接点プレート部分（１０）および前記正極部分（３０）が互いに離間され、平行または少なくとも実質的に平行に配置され、
    前記渡り部分（２０）が、少なくとも１つの保護部（２３）を確立するために少なくとも１つの安全開口（２２）を導入するための貫通孔領域（２１）を有することを特徴とする、接点部材（１）。
12. 前記接点部材（１）が請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を用いて配置されることを特徴とする請求項１１に記載の接点部材（１）。
13. 前記貫通孔領域（２１）が、少なくとも部分的に蒸発可能な材料からなることを特徴とする、請求項１１または請求項１２に記載の接点部材（１）。
14. 前記バッテリ面（５０）の前記バッテリ・セル（６０）に配置された前記接点部材（１）の位置において、前記渡り部分（２０）が、少なくとも一部において、前記バッテリ面（５０）の絶縁ボリューム（７０）の一方の側を画定することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の接点部材（１）。
15. 前記接点部材（１）が、バッテリ・スタック（４０）のさらなるバッテリ面（５０）のバッテリ・セル（６０）の負極（６２）を固定するための固定手段（１１）、特に固定クランプ（１２）を有し、
    前記固定手段（１１）は、好ましくは前記接点プレート部分（１０）に配置されることを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の接点部材（１）。
16. 少なくとも１つのバッテリ・セル（６０）を有する少なくとも１つのバッテリ・レベル（５０）を有するバッテリ・スタック（４０）であって、前記バッテリ・セル（６０）に接点部材（１）が配置されており、前記接点部材（１）が、請求項１１〜１５のいずれか１項に従って構成され、かつ／または請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法に従って前記バッテリ・セル（６０）に配置されていることを特徴とするバッテリ・スタック。

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