JP6069343B2 - 電気的に互いに接続されている多数の個別セルを備えるバッテリ及び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 - Google Patents

電気的に互いに接続されている多数の個別セルを備えるバッテリ及び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 Download PDF

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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。
本発明は、電気的に互いに接続されている多数の個別セルを備える、従来技術に比べ改善されたバッテリ及びそのようなバッテリのメンテナンス、修理及び／又は最適化方法を提供するという課題に基づいている。
この課題は、本発明に基づき、バッテリに関しては請求項１に記載の特徴によって解決され、方法に関しては請求項９に記載の特徴によって解決される。
本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
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。
可能な実施形態では、個別セルのそれぞれの電極が、互いに余分な複数の接触部分を有しており、これらの接触部分は、トング形部分として形成されている。この場合、個別セルのそれぞれの電極のトング形部分は、有利には、隣接する個別セルの電極に一体接合で電極を固定するため、又はセルコネクタに一体接合で電極を固定するための溶接ポイントを形成する。
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。
好ましくは、さらに、隣接する個別セルを電気的に互いに接続できるそれぞれのセルコネクタが、予め決められた破断箇所を有するようになっている。予め決められた破断箇所は、有利には、セルコネクタを溶接している個別セルの電極から個別セルを取り外すために、セルコネクタを切り離して、個別セルを取り外せることができるようにする。
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。
本発明の実施例を、図に基づいて以下に詳しく説明する。
ポーチセルとして実施されている個別セルを備えるバッテリのセル結合体の斜視図である。 セル結合体を部分的に展開した斜視図である。 セルコネクタによって電気的に互いに接続されている２つの個別セルと１つのホルダフレームの図である。 個別セル、セルコネクタ、ホルダフレーム及び超音波溶接ツールの斜視図である。 溶接ツールを使って２つの個別セルの電極を接続する際の、２つの個別セルの断面を拡大した図である。 互いに余分な複数の接触部分を備える個別セルの電極を拡大した部分の斜視図である。 拡大部分のもう１つの図である。 固定されたセルコネクタを備える個別セルの電極を拡大した部分の斜視図である。 図８による拡大部分のもう１つの図である。 取り除いた接触部分を備える個別セルの電極を拡大した部分の斜視図である。 図１０による拡大部分のもう１つの図である。 もう１つの接触部分に固定されたセルコネクタを備える個別セルの拡大図である。 図１２による拡大部分のもう１つの図である。 双極性フレームフラットセルから形成されているセル結合体の斜視図であり、個別セルが複数の接触面を有している。 セル結合体を部分的に展開した斜視図である。 双極性フレームフラットセルとして実施されている、複数の接触部分を備える個別セルの図である。 セル結合体を拡大した部分の斜視図である。 接触部分を取り除いた後の個別セルの図である。 接触部分を取り除いた後の個別セルを備えるセル結合体の拡大図である。 複数の接触部分のある電極を有する個別セルを備え、これらの接触部分がセルコネクタによって複数の接触部分と電気的に接続されているセル結合体の斜視図である。 セル結合体を上から見た図である。 個別セルを交換した後のセル結合体の図である。 図２０によるセル結合体を上から見た図である。 バッテリモニタユニットを備える、図１によるセル結合体の斜視図である。 バッテリモニタユニットの斜視図である。 バッテリモニタユニットを固定したセル結合体を拡大した部分の斜視図である。 セル結合体に固定されたバッテリモニタユニットのもう１つの拡大部分の斜視図である。 接触部分を取り除いた後の、接続エレメントを備えるセルモニタユニットの斜視図である。 もう１つの接触部分を使ってセル結合体に固定されたバッテリモニタユニットを拡大した部分の斜視図である。 接続を行う際のバッテリモニタユニットの接続エレメントを拡大した部分の斜視図である。
互いに対応する部品は、全ての図の中で同一の記号が付されている。
図１及び２には、ポーチセルとして実施された多数の個別セル１から形成されているセル結合体２を示している。この場合、少なくとも１つの個別セル１は、とくに図２、３及び４において詳細に示されている。
セル結合体２はバッテリの構成部品であり、このバッテリは、とくに電気車両、ハイブリッド車両又は燃料電池で駆動される車両の車両用バッテリである。この場合、このバッテリは、そのような車両のトラクションバッテリである。
セル結合体を形成している個別セル１はポーチセルであり、すなわち、個別セル１はプラスチックカバー１．１を有し、このプラスチックカバーの中には、電極箔構造３が電極箔スタック又は電極箔コイルの形で配置されている。それぞれの電極箔構造は、コーティングされたアノード箔とカソード箔を電極箔として有しており、これらはセパレータ箔によって互いに分離されている。
電極箔構造３のエッジ部分では、１つの極性をもつ電極箔が部分的に電極箔構造３から引き出されており、極接点３．１として互いに接続されている。それぞれの極接点３．１は、電極１．２、１．３を形成するために、シートメタル部品と共にプラスチックカバー１．１から引き出されている。
セル結合体２の個別セル１は、電気的に相互に直列接続されており、このために個別セル１の電極１．２、１．３は、それぞれ１つのセルコネクタ４によって、隣接する個別セル１の電極１．２、１．３と接続されている。それぞれの個別セル１の電極１．２、１．３は、超音波溶接によってセルコネクタ４と接続されており、図３、４及び５には、一体接合による接続に用いる超音波溶接ツール５が詳しく示されている。
本発明に基づき、個別セルのそれぞれの電極１．２、１．３は、多数の接触部分Ｋ１、Ｋ２を有しており、これらは互いに余分な接触部分である。この場合、接触部分Ｋ１、Ｋ２は、トング形部分１．２．１〜１．２．６及び１．３．１〜１．３．６として、互いに独立して形成され、それぞれの電極１．２、１．３に接して形成されている。図３及び４に詳しく示されているように、第１の接触部分Ｋ１には、３つのトング形部分１．２．１．〜１．２．３及び１．３．１〜１．３．３．が割り当てられ、第２の接触部分Ｋ２には、別の３つのトング形部分１．２．４〜１．２．６及び１．３．４〜１．３．６が割り当てられている。
セルコネクタ４は、ホルダフレーム６に配置されているか、又は形成されており、それぞれ１つの個別セル１が、ホルダフレーム６の側面に配置され、また隣接する個別セル１の電極１．２、１．３は、セルコネクタ４によって電気的に互いに接続されている。好ましくは、ホルダフレーム６はプラスチックから作られている。
図１４に示されている導熱板７を使ってセル結合体２を温度調節するように設けられている場合は、セルコネクタ４が、個別セル１と導熱板７との間の接続点となる。セルコネクタ４が、一体接合によってそれぞれの個別セル１の電極１．２、１．３と接続されていることにより、セルコネクタ４はセル内部に熱を伝えるため、セルコネクタ４は補助的に熱伝導エレメントとしても働く。セルコネクタ４と導熱板７との間には、セルコネクタ４に対して導熱板７を電気的に絶縁するための熱伝導シート（詳細に図示されていない）が配置されている。
セル結合体２を軸方向に圧迫するため、緊締ロッド８が設けられており、これは、セル結合体２の正面に配置されているプレッシャプレート９及びそれぞれのホルダフレーム６のコーナ部分にある開口部を通過している。
図３には、両側でホルダフレーム６に配置されている２つの個別セル１の斜視図が示されている。さらに図３には超音波溶接ツール５も示されており、このツールにより、電極１．２、１．３は接触部分Ｋ１、Ｋ２を使ってセルコネクタ４と接続可能である。
この超音波溶接ツール５は、可動ソノトロード５．１及び固定アンビル５．２を有し、図５において、超音波溶接ツール５による一体接合の工程が詳しく示されている。
個別セル１を製造する場合、電極１．２、１．３は、これらの電極が、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の形で、２つの接触部分Ｋ１、Ｋ２に分かれているように形成される。
それぞれの個別セル１がセル結合体２の構成部品である場合、図８に詳しく示されているように、個別セル１のそれぞれの電極１．２、１．３は、第１の接触部分Ｋ１であるそれぞれ３つのトング形部分１．２．１〜１．２．３及び１．３．１〜１．３．３によって、セルコネクタ４と一体接合によって接続される。好ましくは、両方のトング形部分１．２．１〜１．２．６及び１．３．１．〜１．３．６が、一体接合による接続のための溶接点を形成する。
図４は、ホルダフレーム６、２つの個別セル１、第１の電極１．２に配置されているセルコネクタ４及び超音波溶接ツール５の展開図を示し、図５は、接触部分Ｋ１、Ｋ２とセルコネクタ４とを一体接合で接続する場合の、２つの個別セル１の上方部分の断面図を示している。セルコネクタ４は、ホルダフレーム６の上に載せられ、第１の接触部分Ｋ１であるトング形部分１．２．１〜１．２．３によって第１の電極１．２と接続される。
上述したように、超音波溶接ツール５は高周波で動くソノトロード５．１と固定アンビル５．２から成り、このとき、一体接合による接続のために、個別セル１の第１の電極１．２の第１の接触部分Ｋ１のトング形部分１．２．１〜１．２．３と、第２の電極１．３のトング形部分１．３．１〜１．３．３と、ホルダフレーム６上方のソノトロード５．１とアンビル５．２との間にセルコネクタ４とが配置されている。このために、ソノトロード５．１は、セルコネクタ４のポケットの中に挿入することができ、このセルコネクタを一体接合によって第２の電極１．２の第１のトング形部分１．３．１と接続し、これによって溶接接続が形成されている。
図６及び７は、ポーチセルとして実施されている個別セル１の第１の電極１．２の外観をそれぞれ示している。
第１の電極１．２は、２つの接触部分Ｋ１、Ｋ２に分かれており、６つのトング形部分が接触部分として設けられている。
この場合、１番目、４番目及び７番目のトング形部分１．２．１〜１．２．３は、個別セル１の第１の電極１．２の第１の接触部分Ｋ１を形成し、２番目、５番目及び８番目のトング形部分１．２．４〜１．２．６は第２の接触部分Ｋ２を形成している。
図８及び９に詳しく示されているように、第１の電極１．２の接触部分Ｋ１、Ｋ２のトング形部分１．２．１〜１．２．６の間に形成されている部分は、セルコネクタ４のウェブ（Ｓｔｅｇｅｎ）に接触し、さらなる接触部分にはならない。
図８及び９は、第１の電極１．２を拡大した部分をそれぞれ示しており、第１の電極は、その第１の接触部分Ｋ１によってセルコネクタ４と一体接合によって接続されている。
セル結合体２を分解する場合、第１の接触部分Ｋ１の一体接合による接合は破壊してのみ切り離すことができ、このことから、第１の接触部分Ｋ１のトング形部分１．２．１〜１．２．３及び１．３．１〜１．３．３は、再度接合プロセスを行うために、例えば変形、亀裂及び／又は粉砕などによって使用不能になる。
好ましくは、第１の接触部分Ｋ１のトング形部分１．２．１〜１．２．３及び１．３．１〜１．３．３が予め決められた破断箇所（詳しく図示されていない）を有しているため、第１の接触部分Ｋ１を個別セル１の第１の電極１．２から取り除くことができる。
図１０及び１１には、第１の接触部分Ｋ１を取り除いた個別セル１の第１の電極１．２が示されている。
１番目、４番目、７番目のトング形部分１．２．１〜１．２．３を備える第１の接触部分Ｋ１は、予め決められた破断箇所の破砕によって個別セル１の第１の電極１．２から取り除かれている。
図１２及び１３に詳しく示されているように、個別セル１を再び、セルコネクタ４によって隣接する個別セル１と電気的に接続するために、電極１．２、１．３の第２の接触部分Ｋ２がセルコネクタ４と接続される。
図１４及び１５は、双極性フラットセルとして実施されている個別セル１で形成されているセル結合体２をそれぞれ示している。図１４はセル結合体２の斜視図であり、図１５も同様に、一部を展開した場合の斜視図である。
セル結合体２には底面に導熱板７を配置し、この導熱板を使って、個別セル１の充電及び放電時に発生する損失熱を逃がすことができる。導熱板７は、詳しく図示されていないチャンネル構造を有しており、このチャンネル構造を冷却液又は温度調節媒体が流れるようになっているため、導熱板７に伝わる損失熱を効率的に逃がすることができる。このために、チャンネル構造は、入口開口部７．１及び出口開口部７．２を有している。
個別セル１として双極性フレームフラットセルを用いて形成したセル結合体２は、図１及び２によるセル結合体２と同様に、正面に配置したプレッシャプレート９と緊締ロッド８とによって軸方向に張着される。
図１６に図示されている双極性フレームフラットセルの形の個別セル１は、金属製ハウジングを有しており、このハウジングは、２枚のカバーパネル１．４、１．５と、その間にある電気絶縁フレーム１．６とから形成されている。そのために、フレーム１．６はプラスチックから作られている。
本実施例では、カバーパネル１．４、１．５が平面的に実施されているが、カバーパネル１．４、１．５の少なくとも１つは、シェル型のカバーパネルとして形成することもできる。
ハウジング内には、同様に、電極箔コイル又は電極箔スタックの形の電極箔構造３が配置されており、それぞれ１つの電極箔構造３の極接点３．１がカバーパネル１．４、１．５と接続されているため、カバーパネル１．４、１．５に電圧が通り、従って、これらのカバーパネルは個別セル１のそれぞれの１つの電極１．２、１．３を形成する。これに加え、それぞれの個別セル１のカバーパネル１．４、１．５は熱伝導プレートとしても用いられる。
第１のカバーパネル１．４の上部には２つのフラッグ型延長部１．４．１、１．４．２が形成され、第２のカバーパネル１．５には２つのフラッグ形延長部１．５．１、１．５．２が形成され、それぞれ１つのフラッグ形延長部１．４．１、１．４．２、１．５．１、１．５．２は、個別セル１を直列に電気的に接続するため、隣接する個別セル１のフラッグ形延長部１．４．１、１．４．２．１．５．１、１．５．２と、例えば超音波溶接などによって一体接合で接続されている。
本発明に基づき、それぞれのフラッグ形延長部１．４．１、１．４．２、１．５．１、１．５．２は、一体接合のための溶接トングとして、２つのトング形部分１．４．１．１、１．４．１．２、１．４．２．１、１．４．２．２、１．５．１．１、１．５．１．２、１．５．２．１、１．５．２．２に分かれているため、フラッグ形延長部１．４．１、１．４．２に関して、電気的接続のための２つの接触部分Ｋ１、Ｋ２が形成されている。
これらのそれぞれ２つのトング形部分１．４．１．１、１．４．１．２、１．４．２．１、１．４．２．２、１．５．１．１、１．５．１．２、１．５．２．１、１．５．２．２も、詳しく図示されていない予め決められた破断箇所を有している。
図１７には、双極性フレームフラットセルの形の、電気的に直列に相互接続されている個別セル１を拡大した部分の斜視図が示されている。
セル結合体２を形成するため、第１の接触部分Ｋ１に割り当てられている、個別セル１の電極１．２、１．３であるカバーパネル１．４、１．５のフラッグ形延長部１．４．１．１、１．４．２．１、１．５．１．１、１．５．２．１は、隣接する個別セル１の第１の接触部分Ｋ１と一体接合によって接続されている。
例えばメンテナンス及び／又は修理のために、セル結合体２を分解する場合は、図１８の個別セル１の例で示されているように、力を作用させて予め決められた破断箇所を壊し、第１の接触部分Ｋ１のトング形部分１．４．１．１、１．４．２．１、１．５．１．１、１．５．２．１を切断することにより、隣接する個別セル１の第１の接触部分Ｋ１間の一体接合を切り離す。
図１９に詳しく示されているように、セル結合体２を再度組み立てる場合は、隣接する個別セル１を電気的に接続するため、第２の接触部分Ｋ２のカバーパネル１．４、１．５のフラッグ形延長部１．４．１、１．４．２、１．５．１、１．５．２のトング形部分１．４．１．２、１．４．２．２、１．５．１．２、１．５．２．２を、超音波溶接を用いて一体接合によって互いに接続する。
図２０及び２１には、金属製ハウジングを備える個別セル１から作られているセル結合体が示されている。図２０では、セル結合体２が斜視図で示され、図２１では上から見た図で示されている。
個別セル１の電極１．２、１．３は、個別セル１の上面、すなわちセルカバー１．７に形成又は配置されている。
電気的接続のために、隣り合う個別セル１の電極１．２、１．３はセルコネクタ４によって接続され、このとき、セルコネクタ４は、溶接を用いて、詳細にはオーバーラップ法でのレーザー溶接を用いて、個別セル１の電極１．２、１．３に一体接合により固定されている。このために、セルコネクタ４には、とくにレーザーシームを施すためのマークが取付け補助として付けられている。
個別セル１の電極１．２、１．３は、これらが、並べて配置されている互いに余分な２つの接触部分Ｋ１、Ｋ２を有するように形成されている。つまり、個別セル１の電極１．２、１．３は、それぞれの電極１．２、１．３にセルコネクタ４を２つ並べて配置できるような幅を有している。
セルコネクタ４は、ウェブ状（ｓｔｅｇｆｏｒｍｉｇ）に形成され、隣接する個別セル１を電気的に接続するために個別セル１の長手方向に対して垂直に配置されている。この場合、セルコネクタ４は予め決められた破断箇所（詳しく図示されていない）を有しており、このとき、セルコネクタ４は、代替又は追加的に、予め決められた脆性を有する材料から作られている。
セル結合体２を製造する場合、セルコネクタ４は、隣接する個別セル１の電極１．２、１．３の第１の接触部分Ｋ１に固定される。
個別セル１をセル結合体２から取り外す場合、個別セル１の電極１．２、１．３の第１の接触部分Ｋ１に一体接合によって固定されているセルコネクタ４は、例えば予め決められた破断箇所で切り外される。この場合、予め決められた破断箇所はセルコネクタ４の付近に形成されており、セルコネクタは隣接する個別セル１の電極１．２、１．３の間に配置されている。
該当する個別セル１のセルコネクタ４は取り外されるが、このとき、セルコネクタ４の破片４．１は、交換する個別セル１又は隣接する個別セル１の電極１．２、１．３の第１の接触部分Ｋ１に残っている。
図２２及び２３に示されているように、代わりの個別セル１は、セル結合体２内の空いている位置に配置されるが、このとき、新しいセルコネクタ４は、個別セル１と隣接する個別セル１とを電気的に接続するため、該当する個別セル１の電極１．２、１．３の第２の接触部分Ｋ２に一体接合によって固定される。
この場合、図２２は、交換済みの個別セル１であって、第２の接触部分Ｋ２を使って電気的に接続した個別セル１を備えるセル結合体２の斜視図を示し、図２３はそのセル結合体２を上から見た図である。
個別セル１を取り外すためにセルコネクタ４を切り離し、破片４．１は電極１．２、１．３の第１の接触部分Ｋ１に残ることにより、個別セル１の比較的壊れやすい電極１．２、１．３の損傷を大幅に排除することができる。
図２４には、ポーチセルとして形成されている個別セル１を備えるセル結合体２及びバッテリモニタユニット１０を展開した斜視図が示され、図２５では、バッテリモニタユニット１０が個別の構成部品として示されている。
バッテリモニタユニット１０は、ハウジング内に配置されているエレクトロニクスを有しており、このバッテリモニタユニット１０は、セル電圧測定及びセル結合体２の個別セル１間の充電状態の均等化に用いられる。このために、バッテリモニタユニット１０は、直接又は間接的にセル結合体２のそれぞれの個別セル１と連結している。
バッテリモニタユニット１０は、セル結合体２の上面に関して、長手方向の中心に配置され、接続エレメント１０．１によって個別セル１と接続される。このために、バッテリモニタユニット１０は、設定可能な数のウェブ状の接続エレメント１０．１を有しており、バッテリモニタユニット１０のそれぞれの側面には、多数の接続エレメント１０．１が配置又は形成されている。
この場合、バッテリモニタユニット１０の接続エレメント１０．１の１つが、例えば２つの隣接する個別セル１に割り当てられており、それぞれの接続エレメント１０．１は、スポット溶接によってセルコネクタ４に一体接合で固定されている。さらに、バッテリモニタユニット１０は、これに形成又は配置されているフランジ１０．２によって、セル結合体２を終了しているプレッシャプレート９にボルト１１で固定することができる。
接続エレメント１０．１は、それぞれ２つの接触部分Ｋ１、Ｋ２を有し、これらの接触部分は、それぞれの接続エレメント１０．１の中に取り付けられている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。この場合、予め決められた破断箇所Ｓは、それぞれの接続エレメント１０．１の長手方向に対して垂直に通っている。
バッテリモニタユニット１０を配置する場合、図２６及び２７に詳しく示されているように、接続エレメント１０．１を、それらの第１の接触部分Ｋ１を使ってセルコネクタ４に一体接合で固定する。スポット溶接によって一体接合で固定するため、図２７及び３０では電極１１が使用され、そのとき、溶接電流のリターンは、詳しく図示されていない第２の電極を介して行われる。
セルコネクタ４には、接続エレメント１０．１の接触部分Ｋ１、Ｋ２に割り当てられている部分に、図２４に示されているそれぞれ２つの突起状の凸部４．２が、セルコネクタ４と接続エレメント１０．１との間に規定の電流経路を設定するための溶接ポイントとして形成されている。それぞれ２つの突起状の凸部４．２は、セルコネクタ４の長手方向に関して連続して配置されているため、一方の突起状の凸部４．２は、セル結合体２に関してもう１つの突起状の凸部４．２よりも外側に形成されている。
この場合、それぞれの接続エレメント１０．１の第１の接触部分Ｋ１は、セル結合体２にバッテリモニタユニット１０を取付ける場合、一方の突起状の凸部４．２に一体接合で固定されている。
これと代替的には、突起状の凸部４．２が接続エレメント１０．１に形成されている。
バッテリモニタユニット１０を取り外すために、接続エレメント１０．１の接触部分Ｋ１、Ｋ２を分離している予め決められた破断箇所Ｓが例えば支持クランプによって壊され、第１の接触部分Ｋが接続エレメント１０．１から取り除かれることから、図２８に示されているように、接続エレメント１０．１は第２の接触部分Ｋ２だけを有することになる。接続エレメント１０．１の第１の接触部分Ｋ１は、それぞれのセルコネクタ４から取り除くのが好ましい。
バッテリモニタユニット１０を、例えば修理の後で再度セルコネクタ４に配置する場合、図２９に示されているように、セルコネクタ４に一体接合で固定するには、接続エレメント１０．１の第２の接触部分Ｋ２を使用する。
それぞれ第１の接触部分Ｋ１の部分には、セルコネクタ４の溶接ポイントである突起状の凸部４．２の残留物が残っている。
従って、新しいバッテリモニタユニット１０をセル結合体２に配置する場合は、接続エレメント１０．１を、その第１の接触部分Ｋ１を使って内側にあるもう１つの突起状凸部４．２に一体接合で固定する。
図３０には、電極１１を使って実施する一体接合によって、バッテリモニタユニット１０の接続エレメント１０．１の第２の接触部分Ｋ２とセルコネクタ４とを固定する場合の拡大図が示されている。
１ 個別セル
１．１ プラスチックカバー
１．２ 第１の電極
１．２．１ トング形部分
１．２．２ トング形部分
１．２．３ トング形部分
１．２．４ トング形部分
１．２．５ トング形部分
１．２．６ トング形部分
１．３ 第２の電極
１．３．１ トング形部分
１．３．２ トング形部分
１．３．３ トング形部分
１．３．４ トング形部分
１．３．５ トング形部分
１．３．６ トング形部分
１．４ 第１のカバーパネル
１．４．１ フラッグ形延長部
１．４．１．１ トング形部分
１．４．１．２ トング形部分
１．４．２ フラッグ形延長部
１．４．２．１ トング形部分
１．４．２．２ トング形部分
１．５ 第２のカバーパネル
１．５．１ フラッグ形延長部
１．５．１．１ トング形部分
１．５．１．２ トング形部分
１．５．２ フラッグ形延長部
１．５．２．１ トング形部分
１．５．２．２ トング形部分
１．６ フレーム
１．７ セルカバー
２ セル結合体
３ 電極箔構造
３．１ 極接点
４ セルコネクタ
４．１ 破片
４．２ 突起状凸部
５ 超音波溶接ツール
５．１ ソノトロード
５．２ アンビル
６ ホルダフレーム
７ 導熱板
７．１ 入口開口部
７．２ 出口開口部
８ 緊締ロッド
９ プレッシャプレート
１０ バッテリモニタユニット
１０．１ 接続エレメント
１０．２ フランジ
１１ 電極
Ｋ１ 第１の接触部分
Ｋ２ 第２の接触部分
Ｓ 予め決められた破断箇所

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）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複数の接触部分（Ｋ１、Ｋ２）を有し、それぞれ、前記複数の接触部分（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. それぞれの前記接触部分（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、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、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）とは別の接触部分（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別の接触部分（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。
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