JP2022548099A - 車両用電池 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の電荷セル（２）であって、各セルが、セルの向かい合った側に位置する端面（２１、２２）を有し、各端面が接触端子（２３）を備える、複数の電荷セル（２）、セルの側のうちの１つに位置する端面に並んで配置された少なくとも１つの第１のプリント基板（４１）であって、プリント基板には、複数の第１の電気接続要素（４３）が設けられ、第１の電気接続素子の各々が、セルの接触端子のうちの１つに面して位置している第１のプリント基板（４１）を備え、第１のプリント基板が、複数のスロット（４５）が形成された主要部分（４４）を備え、各スロットが、主要部分に対して弾性変形可能なタブ（４６）を画定し、各第１の電気接続素子が、第１のプリント基板のタブのうちの１つに配置されることを特徴とする、電池（１）に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電池の分野に関する。より具体的には、本発明は、電池の電荷セルの電気的相互接続の分野に関する。

特に電気自動車の場合、電池は、一般に、アキュムレータとも呼ばれる電荷セルのアセンブリからなる。これらのアキュムレータは、直列または並列に相互接続されると、例えば、車両、または実際にはそのエンジンの機器に電気的に供給することを意図した電力を配送することを可能にする。

セルを相互接続するために、各セルの各端子に溶接された接続テープを使用することが知られている。しかしながら、この解決策は、多数の溶接操作を必要とし、例えば、電池の修理または再調整の作業の関連で摩耗したセルを交換するために電池を分解することを妨げるという点で、満足のいくものではない。

文書ＦＲ３０７１６７１からの別の既知の解決策は、セルの両側に配置された２つのプリント基板によってセルを相互接続することであり、各々がセルの１つの接触端子と接触するように各々意図された電気接続要素を備えているものである。電池は、特にそれらが設置された車両が不均一な道路上を走行するときに、衝撃または振動を受けるため、接続要素は、一般的に、セルとの接触を維持するように、弾性変形可能に設計されている。したがって、これらの接続要素は、電子カードに溶接またははんだ付けされている。このような接続要素を備えた電子カードは、製造が複雑である限り、この解決策も満足のいくものではない。さらに、ばね式の弾性変形可能な接触要素は、あらゆる種類の振動または衝撃に対する接触を確保することができない。したがって、接触要素の選択は、時間およびコストがかかることが証明され得る。

したがって、電荷セルとプリント基板との接触が振動に強く、組み立ておよび修復が簡単な電池が必要である。本発明は、この状況の範囲内にあり、この必要性に応答することを目的とする。

この目的のために、本発明は、
ａ．複数の電荷セルであって、各セルが、セルの向かい合った側に位置する端面を有し、各端面に接触端子が設けられている、複数の電荷セル、
ｂ．セルの側のうちの１つに位置する端面と並んで配置された少なくとも１つの第１のプリント基板であって、プリント基板に複数の第１の電気接続要素が設けられており、第１の電気接続要素の各々が、セルの接触端子のうちの１つに面して位置している、少なくとも１つの第１のプリント基板を備える、電池に関する。

本発明は、第１のプリント基板が、複数のスロットが形成された主要部分を備え、各スロットが、主要部分に対して弾性変形可能なタブを画定し、各第１の電気接続要素が、第１のプリント基板のタブのうちの１つに配置されていることを特徴とする。

したがって、スロットによって弾性変形可能なタブを形成することにより、電池が受ける可能性のある振動および衝撃に耐えるように特別に設計された接触要素を必要とせずに、第１のプリント基板の第１の電気接続要素と、セルの接触端子との間の接触を維持することが可能になることが理解されるであろう。すなわち、特に単純で標準的な接触要素を使用することができるため、電池の設計を簡素化し、そのコストを削減することが可能になる。さらに、特定の振動条件に特化して設計されたスロットを提供することが可能であるため、例えば、タブの寸法を調整することにより、特定のニーズに応じてタブの弾性を定義することが可能である。最後に、セルに溶接された接続テープの代わりにプリント基板を使用することで、１つ以上のセルを摩耗したときに交換することができる。

「電荷セル」とは、放電および充電可能な、電気を蓄えるための、例えば電気化学的な基本素子を意味する。各セルは、リチウム型、例えばリチウムイオン型であっても、リチウムポリマー型であってもよい。各セルは、例えば、概して円筒形状であってよく、接触端子は、円筒を画定する各端面上に提供されている。

「プリント基板」とは、接続要素を相互接続する電気トラックが設けられ、特に、出力コネクタに接続されて、電荷セルの各々に蓄えられた電力を上述の出力コネクタに向かって集めるプリント基板（ＰＣＢ）を意味する。所望であれば、第１のプリント基板は、電池管理システム（ＢＭＳ）を備え得る。

有利には、第１のプリント基板は、セルに対して、各セルが、電池の外側に向けられた各タブに機械的な力を創出するように配置され、第１のプリント基板の各タブは、電池の内側に向けられた復元力を有するばねを形成する。該当する場合、第１のプリント基板の各スロットは、Ｕ字形であり得る。したがって、各スロットで画定されたタブは、第１のプリント基板の主要部分に、その縁のうちの１つのみによって接続されている。所望であれば、スロットは、電池を組み立てる前に、第１のプリント基板の主要部分を切断することによって形成されてもよい。

本発明の実施形態では、各第１の接続要素には、セルのうちの１つの接触端子と接触する導電性材料で形成されたバルジが設けられている。上述のバルジは、例えば、タブ上に位置する電気トラックの終端の領域内に溶融導電性材料、例えば、錫を堆積させることによって形成され得る。本実施形態では、接触端子が平坦である場合に、電気トラックと接触端子との接触を容易にすることができる。

本発明の別の実施形態では、第１の接続要素のうちの１つと接触することが意図される各セルの接触端子は、セルの端面から突出している。この場合、第１の接続要素は平坦であってもよい。

有利には、電池は、セルを互いに離れるように配置されるスペーサ部材を備え、スペーサ部材および第１のプリント基板は、第１の電気接続要素の各々がセルの接触端子のうちの１つに面して位置するように、セルおよび第１のプリント基板を保持するように配置されている。例えば、電池は、１つのスペーサ部材のみを備え得る。好ましくは、スペーサ部材は、セルをマトリックス状に並べるように配置されている。該当する場合、第１の接続要素は、セルの配置に応じた配置で第１のプリント基板上に分配される。

好ましくは、スペーサ部材は、複数の第１の貫通路を有する単一のプレートからなり、各セルは、第１の貫通路のうちの１つを通して係合される。該当する場合、各貫通路は、受容するセルの形状および寸法に実質的に対応するプロファイルを含み得る。

有利には、電池は、セルの側のうちの他方に位置する端面と並んで配置された第２のプリント基板であって、第２のプリント基板に複数の第２の電気接続要素が設けられており、第２の電気接続要素の各々は、セルの接触端子のうちの１つに面して位置している。該当する場合、第２のプリント基板は、複数のスロットが形成された主要部分を備え、各スロットは、主要部分に対して弾性変形可能なタブを画定し、各第２の電気接続要素は、第２のプリント基板のタブのうちの１つに配置されている。

また、有利には、電池は、第１のプリント基板を第２のプリント基板上に保持するように配置された固定部材を備える。該当する場合、固定部材は、第１および第２のプリント基板の各々に力を及ぼすように配置されてもよく、この力は電池の内部に向けられる。したがって、プリント基板は、セルがタブに機械的ストレスを生成するようなストレスがかかる。

例えば、固定部材は、第１のプリント基板に固定され、任意選択で第２のプリント基板に固定された１つ以上の接続ロッドを備え得る。該当する場合、各プリント基板は１つ以上の開口部を備え、各接続ロッドは、上述の開口部のうちの１つを通して係合されることが意図されている。有利には、固定部材は、各々が第１および／または第２のプリント基板の開口部のうちの１つに面して配置された１つ以上の二次貫通路を備え得、各接続ロッドは、二次貫通路のうちの１つを通して係合されるように意図されている。代替的または追加的に、固定部材は、第１および第２のプリント基板が固定されたハウジングを備え得る。該当する場合、ハウジングは、各々がタブに並んで配置された第１および／または第２のプリント基板の主要部分のゾーンに面して配置された突起を備え得、上述の第１および／または第２のプリント基板に力を及ぼし、その力が電池の内部に向かうようにしてもよい。

有利には、電池は、複数のセルおよび第１のプリント基板を受容するように配置されたハウジングを備え、ハウジングは、車両の要素、特に電気自動車のシャーシまたは自転車のフレームに組み付けるための手段を備える。

次に、本発明を、単に例示であって決して本発明の範囲を限定するものではない実施例を参照し、かつ添付の図面に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態による電池の部分概略分解図である。 図１の電池の断面図である。 本発明の第２の実施形態による、電池の断面図である。

以下の説明では、構造または機能の点で同一の要素は、別段の指定がない限り、異なる図において同じ参照符号が提供される。

図１は、本発明の第１の実施形態による、電気自動車の電池（１）の分解図である。図２はさらに、組立時の図１の電池１の断面図である。

電池１は、複数の電荷セル２を備え、各セル２は、円筒形であり、上端面２１および下端面２２を有し、各々平面接触端子２３が設けられた、リチウムイオン型のアキュムレータである。

セル２は、マトリックス状に並べて配置されている。電池１は、プレート上にマトリックス状に配置され、その寸法がセル２の寸法に対応する、複数の第１の円筒貫通路３１が設けられた単一のスペーサプレート３を備える。各セル２は、スペーサプレート３がセル２を互いに距離を保つように、通路３１のうちの１つに係合する。

電池１は、上端面２１の側にセル２の上に配置された第１のプリント基板４１と、下端面２２の側にセル２の下に配置された第２のプリント基板４２とを備える。

各プリント基板４１および４２は、プリント基板の出力端子（図示せず）に向かって電気トラックで相互接続された複数の電気接続要素４３を備え、基板４１および４２の出力端子は、電池１の供給コネクタ（図示せず）に接続されている。スペーサプレート３により、セル２は、その接触端子２３の各々がプリント基板４１および４２の電気接続要素４３のうちの１つに面するように維持される。

各プリント基板４１および４２は、Ｕ字スロット４５が切断された主要部分４４を備える。スロット４５の各々は、その縁のうちの１つのみによって主要部分に接続されたタブ４６を画定する。したがって、各タブ４６は、主要部分４４に対して弾性変形可能であり、上述のタブ４６に力が作用したときに、タブ４６を主要部分４４に向かって戻す復元力を有するばねを形成する。

図１および図２の例では、各電気接続要素４３は、プリント基板４１および４２のタブ４６のうちの１つ上に形成され、この目的のために、上述のタブ４６上に延びる電気トラックの終端の領域内に配置された錫のバルジ４７を備える。

さらに、電池１は、第１の貫通路３１の間に提供されたスペーサプレート３の二次貫通路３２に係合された、プリント基板４１と４２との間に挿入されることが意図される複数の接続ロッド５を備える。プリント基板４１および４２の主要部分４４には、スロット４５の間に、一次貫通路３１に面して開口部４８が形成されている。各接続ロッド５は、プリント基板４１および４２の穴４８を通して係合されることを意図した、その端部の各々においてねじ付き突起５１を備える。各突起５１にワッシャ６１を挿入し、各接続ロッド５を基板４１および４２に固定するために、各突起５１にボルト６２を組み付ける。開口部４８の両側に設けられたスロット４５の配向は、ワッシャ６１が基板４１および４２上に保持されることを許容するように対向しており、上述のワッシャは均一な保持を許容することに留意されたい。

電池１を組み立てるために、セル２は、スペーサプレート３の一次貫通路３１に挿入され、接続ロッド５は、二次貫通路３２に挿入されている。第１および第２のプリント基板４１および４２は、接触端子２３が電気接続要素４３に面するように、組み立てられたセル２の両側に配置されている。次いで、ワッシャ６１を接続ロッドの突起５１に取り付け、基板４１および４２を拘束するように、ボルト６２を上述の突起５１にねじ込むので、タブ４６に電池内部へ向かう力を生成させる。アセンブリは、アセンブリ手段を介して車両、例えば電動自転車のフレームに取り付けることができるハウジング（図示せず）内に配置されている。

図２に示されるように、電池１の組み立て中に、接続ロッド５の突起５１上へのボルト６２のねじ込みは、ワッシャ６２を介して、プリント基板４１および４２上で、電池１の内側に向かって、すなわちセル２に向かって均一な力を及ぼす。このように、上述の力は、セル２をプリント基板４１と４２との間の位置に維持する。対照的に、セル２の各々は、その上端面２１および下端面２２の領域において、上述のセル２が面して配置される第１のプリント基板４１および第２のプリント基板４２のタブ４６にそれぞれ力を及ぼしている。したがって、各タブ４６は、電池１の外側に向かって押されることによって、セル２のうちの１つによって弾性変形される。

各タブ４６上のセル２によって生成された力は、電池１の外側に向かうため、上述のタブ４６によって形成されたばねの復元力は、電池１の内側に向かって及ぼされ、これは、上述のタブ４６上に位置する接続要素４３のバルジ４７とセル２の平坦な接触端子２３との間の接触を維持する。この点からも、電動自転車が振動を生じる凹凸路を走行する場合であっても、接続要素４３と接触端子２３との接触を維持できることが確実になる。さらに、電池１の組み立て、ならびにセル２が消耗した場合の交換を、ろう付けまたははんだ付け操作を行うことなく、簡単かつ迅速に実現することができる。

図３は、本発明の第２の実施形態による、電池１０の断面図である。

図１および図２の本発明の第１の実施形態とは対照的に、セル２は、平坦ではないが上端部２１および下端部２２の面から突出する接続端子２４を備える。

また、プリント基板４１および４２の互いへの固定は、接続ロッド５ではなく、タブ４６間に位置するゾーン領域に、プリント基板４１および４２に面して配置された内部突起７３が各々設けられた上部壁７１および下部壁７２を備えるハウジング７によって直接行われる。ハウジングの組み立て中、既知の手段によって、プリント基板４１および４２上の内部突起７３によって力が生成され、この力は、電池の内側に向けられ、ひいては、電池の外側に向けられたタブ上のセル２の力が生成される。

上記の説明は、特に、プリント基板が、セルの接触端子と接触するように意図された電気接続要素を受容する弾性変形可能なタブを画定するスロットを備える電池を提案することによって、本発明が取り組む目的を達成することをどのように可能にするのかを明確に説明している。したがって、上述の弾性変形可能なタブの形成により、この目的のために特に設計されていない接続要素によって、接続要素と接触端子との間に接点を形成することが可能となり、電池を組み立てて、セルを簡単かつ迅速に充電することができ、接点はその場合でも振動に耐えられることが理解される。

いずれにしても、本発明は、本文書に具体的に記載された実施形態に限定されず、特に、すべての同等の手段および上述の手段の技術的に可能な任意の組み合わせに及ぶ。特に、説明した以外のスロットおよびタブのプロファイル、または実際にプリント基板の固定方法を提供することが可能である。

Claims (9)

1. 電池（１、１０）であって、
   ａ．複数の電荷セル（２）であって、各セルが、前記セルの向かい合った側に位置する端面（２１、２２）を有し、各端面に接触端子（２３）が設けられている、複数の電荷セル（２）、
   ｂ．前記セルの前記側のうちの１つに位置する前記端面と並んで配置された少なくとも１つの第１のプリント基板（４１）であって、前記プリント基板に複数の第１の電気接続要素（４３）が設けられており、前記第１の電気接続要素の各々が、前記セルの前記接触端子の一方に面して位置している、少なくとも１つの第１のプリント基板（４１）を備え、
   前記第１のプリント基板が、複数のスロット（４５）が形成された主要部分（４４）を備え、各スロットが、前記主要部分に対して弾性変形可能なタブ（４６）を画定し、各第１の電気接続要素が、前記第１のプリント基板のタブのうちの１つに配置されていることを特徴とする、電池（１、１０）。
2. 前記第１のプリント基板（４１）が、前記セル（２）に対して、各セルが、前記電池の外側に向けられた各タブ（４６）に機械的な力を創出するように配置され、前記第１のプリント基板の各タブが、前記電池の内側に向けられた復元力を有するばねを形成する、先行請求項に記載の電池（１、１０）。
3. 前記第１のプリント基板（４１）の各スロット（４５）がＵ字形である、先行請求項のいずれか一項に記載の電池（１、１０）。
4. 各第１の接続要素（４３）に、前記セル（２）のうちの１つの前記接触端子（２３）と接触する導電性材料から形成されたバルジ（４７）が設けられている、先行請求項のいずれか一項に記載の電池（１）。
5. 前記セル（２）を互いに離れるように配置されるスペーサ部材（３）を備え、前記スペーサ部材および前記第１のプリント基板（４１）が、前記第１の電気接続要素（４３）の各々が前記セルの前記接触端子（２３）のうちの１つに面して位置するように、前記セルおよび前記第１のプリント基板を保持するように配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載の電池（１、１０）。
6. 前記スペーサ部材（３）が、複数の第１の貫通路（３１）を有する単一のプレートからなり、各セル（２）が、前記第１の貫通路のうちの１つを通して係合される、先行請求項に記載の電池（１、１０）。
7. 前記セル（２）の前記側の他方に位置する前記端面（２２）と並んで配置された第２のプリント基板（４２）を備え、前記第２のプリント基板には複数の第２の電気接続素子（４３）が設けられ、前記第２の電気接続素子の各々が、前記セルの前記接触端子（２３）のうちの１つに面して配置され、前記第２のプリント基板が、複数のスロット（４５）が形成されている主要部分（４４）を備え、各スロットが、前記主要部分に対して弾性変形可能なタブ（４６）を画定し、各第２の電気接続素子が、前記第２のプリント基板の前記タブのうちの１つに配置されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載の電池（１、１０）。
8. 前記第１のプリント基板（４１）を前記第２のプリント基板（４２）上に保持するように配置されている固定部材（５、７）を備えることを特徴とする、先行請求項に記載の電池（１、１０）。
9. 前記複数のセル（２）および前記第１のプリント基板（４１）を受容するように配置されているハウジング（７）を備え、前記ハウジングが、車両の要素に組み付けるための手段を備えることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項に記載の電池（１、１０）。
   
   

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