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Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht Priorität aus der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-40116 , eingereicht
am 24. Februar 2009, deren Gegenstand durch Bezugnahme hier vollständig
eingeschlossen ist.
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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für
einen Akkumulatorsatz mit einer Vielzahl von Batteriezellen.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Die
japanischen Offenlegungsschrift
mit der Nummer 2001-57196 legt einen wie in
6 gezeigten
Akkumulatorsatz
1 offen. Der Akkumulatorsatz
1 umfasst
eine Vielzahl von Batteriezellen
2, die elektrisch in Serie
geschaltet sind. Die Vielzahl der Zellen
2 ist mechanisch
parallel miteinander verbunden und wird durch einen Gurt
4 zu
einer Einheit zusammengefügt, der Endplatten
3 verbindet,
welche wie gezeigt an den äußersten Batteriezellen
2 vorhanden sind.
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Die
Bezugszeichen 5 und 6 in 6 kennzeichnen
Verbindungsmodule (auch Sammelschienenmodule oder Batterieanschlussplatten
genannt). Die Verbindungsmodule 5 und 6 umfassen
Verbindungsklemmen (Sammelschiene), die Elektroden 7 benachbarter
Zellen 2 verbinden, und werden durch Umspritzen der Verbindungsklemmen
in einer Harzhaltevorrichtung ausgebildet. Der Verbindungsmodul 5 umfasst
auch einen Anschluss für die Erkennung der Batteriespannung,
während der Verbindungsmodul 6 nur über
die Verbindungsklemmen verfügt. Eine Verbindungsleitung
ist mit dem Anschluss für die Batteriespannungserkennung
und der Batteriespannung-Erkennungseinheit 8 verbunden.
Elektri sche Leitungen, die mit allen positiven und negativen Elektroden
des Akkumulatorsatzes 1 verbunden sind, werden nicht dargestellt.
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Ein
weiteres Bespiel des Verbindungsmoduls (Sammelschienenmodul, Batterieanschlussplatte
usw.) wird in der
japanischen
Offenlegungsschrift mit der Nummer 2004-31049 durch den
Anmelder der vorliegenden Anmeldung offen gelegt.
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Der
Akkumulatorsatz liefert elektrischen Strom für einen Elektromotor
z. B. von einem Elektrofahrzeug oder einem Fahrzeug mit Hybridmotor.
In jüngster Zeit werden für den Akkumulatorsatz
Lithiumionen-Akkumulatoren (secondary batteries) verwendet. Es ist
bekannt, dass der Akkumulatorsatz z. B. in Zeiten starker Entladung
extreme Wärme erzeugt. Zum Kühlen des Akkumulatorsatzes
ist ein Kühlsystem bekannt, wie es in der
japanischen Offenlegungsschrift mit der
Nummer 2006-210245 offen gelegt ist.
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Das
in der
japanischen Patentschrift
mit der Nummer 2006-210245 offen gelegte Kühlsystem
umfasst ein Wärmerohr mit einem Wärmeaufnahmeelement,
einem Wärmeableitelement, einer Lamelle und eine ebene
Platte (Abschnitt). Das Wärmerohr ist als integraler Bestandteil
des Akkumulatorsatzes zum Kühlen des Akkumulatorsatzes
angeordnet.
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Für
das Kühlsystem nach dem Stand der Technik ist eine der
Kühlung dienende getrennte Einheit, d. h. das oben erwähnte
Wärmerohr, vorgesehen. Das erhöht die Herstellungskosten
und vergrößert die Anzahl der für den
Akkumulatorsatz benötigten Bauteile. Da das Wärmerohr
ferner das Wärmeaufnahmeelement, das Wärmeableitelement,
die Lamelle und die ebene Platte umfasst, besteht das Wärmerohr
selbst aus einer Anzahl von Bauteilen und benötigt dadurch
viele Herstellungsschritte. Der Weiteren muss der Platzbedarf für
die Installation des Wärmerohrs in Betracht gezogen werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Angesichts
der oben beschriebenen Schwierigkeiten ist es ein Ziel der Erfindung
ein Kühlsystem für einen Akkumulatorsatz zur Verfügung
zustellen, das die Anzahl der Bauteile, die Fertigungskosten und
den Platzbedarf für die Installation verringert.
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Zur
Erreichung des Ziels umfasst ein Kühlsystem für
einen Akkumulatorsatz mit einer Vielzahl von Batteriezellen nach
der vorliegenden Erfindung elektrische Hochspannungs-Leiterbahnen
(wie etwa elektrische Drähte und Sammelschienen für
Hochspan nung), die jeweils mit einer positiven und einer negativen
Elektrode des Akkumulatorsatzes verbunden sind, wobei mindestens
eine der elektrischen Hochspannungs-Leiterbahnen entlang des Akkumulatorsatzes
angeordnet ist, um als ein Kühlelement des Akkumulatorsatzes
zu dienen.
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Das
Kühlsystem nach der vorliegenden Erfindung erfordert nicht
das Installieren eines getrennten und zugeordneten Kühlelements,
sondern es dienen stattdessen die elektrischen Drähte und
die Sammelschiene für Hochspannung als ein Kühlelement.
Demzufolge können die Anzahl der Bauteile, die Fertigungskosten
und der Platzbedarf für die Installation des Kühlsystems
verringert werden. Ferner benutzt das Kühlsystem nach der
Erfindung die hervorragende Wärmeleitfähigkeit
des Elektrodrahts (dicker elektrischer Draht) und der Sammelschiene.
Die elektrische Hochspannungs-Leiterbahn (d. h. der dicke Elektrodraht
und die Sammelschiene) weist eine große Oberfläche
auf und kühlt sich mit Abstand zum Akkumulatorsatz ab,
und weist somit eine signifikante Wärmeaufnahmewirkung
und eine signifikante Wärmeableitungswirkung auf.
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Zur
Erreichung des Ziels ist ein Kühlsystem nach der vorliegenden
Erfindung das oben beschriebene Kühlsystem, wobei die Batteriezellen
durch ein Sammelschienenmodul elektrisch in Serie geschaltet sind,
der eine Vielzahl von Sammelschienen und ein Harzelement aufweist,
und wobei mindestens eines von Harzelement und Sammelschiene als
ein Kühlelement des Akkumulatorsatzes dient (so wie das
Harzelement ein zweites Kühlelement und die Sammelschiene
ein drittes Kühlelement darstellt).
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird das Harzelement des Sammelschienenmoduls
und/oder die Sammelschienen als Kühlelement verwendet. Das
Sammelschienenmodul ist gewöhnlich groß, weil
das Sammelschienenmodul die Vielzahl von Sammelschienen zum Verbinden
der Elektroden angrenzender Batteriezellen und das Harzelement zum Halten
dieser Sammelschienen umfasst. Daher kann das Harzelement dieses
Sammelschienenmoduls als das Kühlelement dienen, indem
es z. B. Wärme an einer Oberfläche seiner einen
Seite aufnimmt und die Wärme an einer Oberfläche
seiner anderen Seite abgibt. Die Wärmeaufnahme- und -abgabewirkung kann
verstärkt werden, indem ferner die Sammelschienen ausgenutzt
werden. Des Weiteren können durch das Ausnutzen des Harzelements
des Sammelschienenmoduls und der Sammelschienen als Kühlelement
die Anzahl der Bauteile, die Fertigungskosten und der Platzbedarf
für die Installation verringert werden, im Vergleich zu
der Verwendung getrennter und zugeordneten Kühlelemente.
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Zum
Erreichen des Ziels entspricht ein Kühlsystem nach der
vorliegenden Erfindung dem oben beschriebenen Kühlsystem,
bei dem an dem Harzelement ein Installationsabschnitt für
die elektrische Hochspannungs-Leiterbahn vorgesehen ist.
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Da
nach der vorliegenden Erfindung die elektrische Leiterbahn und das
Harzelement des Sammelschienenmoduls so vorgesehen werden, dass
sie miteinander in Kontakt sind, kann die Wärmeaufnahme-
und -abgabewirkung verstärkt werden.
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Zum
Erreichen des Ziels entspricht ein Kühlsystem nach der
vorliegenden Erfindung dem oben beschriebenen Kühlsystem,
bei dem ein Wärmeleitelement mindestens an einer von einer
Stelle zwischen der Sammelschiene und dem Harzelement sowie von
einer Stelle zwischen der Batteriezelle und dem Sammelschienenmodul
vorgesehen ist.
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Nach
der vorliegenden Erfindung kann die Wärmeleitfähigkeit
verbessert werden, indem die Wärme zu dem Sammelschienenmodul
und zu der Sammelschiene geleitet wird, wodurch die Wärmeaufnahme-
und die -abgabewirkung verstärkt werden kann.
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Zum
Erreichen des Ziels entspricht ein Kühlsystem nach der
vorliegenden Erfindung dem oben beschriebenen Kühlsystem,
bei dem das Harzelement aus einem Material ausgebildet ist, das
aus einer Gruppe gewählt wird, zu der ein Siliconharzmaterial
und ein Epoxydharzmaterial gehören.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist der Harzabschnitt aus einem Material
ausgebildet, das eine größere Wärmeleitfähigkeit
aufweist, als z. B. das gewöhnlich benutzte Polypropylen,
wodurch die Wirkung der Wärmeaufnahme und der Wärmeabgabe
verstärkt werden kann.
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Zum
Erreichen des Ziels entspricht ein Kühlsystem nach der
vorliegenden Erfindung dem oben beschriebenen Kühlsystem,
bei dem mindestens eine der elektrischen Hochspannungs-Leiterbahnen zwischen
positiven Elektroden und negativen Elektroden der Batteriezellen
so angeordnet ist, dass sie als ein Kühlelement des Akkumulatorsatzes
dient.
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Wenn
nach der vorliegenden Erfindung eine Stelle zwischen einer positiven
Elektrode und einer negativen Elektrode der Batteriezellen so eingerichtet
ist, dass sie eine heiße Zone darstellt, kann die Wärme
des Bereichs oder des umliegenden Bereichs direkt oder indirekt
zum Kühlen auf die elektrische Hochspannungs-Leiterbahn übertragen
werden. Dadurch kann die Kühlwirkung verstärkt
werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines
Kühlsystems für einen Akkumulatorsatz nach der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht des Akkumulatorsatzes nach
der Erfindung.
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3A bis 3F sind
Querschnitte eines Wärmeleitelements der Erfindung.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren beispielhaften Ausführungsform
eines Kühlsystems für den Akkumulatorsatz nach
der vorliegenden Erfindung.
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5A bis 5C sind
Querschnitte von einigen elektrischen Hochspannungs-Leiterbahnen nach
der Erfindung.
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6 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines Stands der Technik.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
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Ein
Kühlsystem für einen Akkumulatorsatz nach der
vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. 1 ist
eine perspektivische Ansicht des Akkumulatorsatzes, der eine Ausführungsform
des Kühlsystems für den Akkumulatorsatz nach der
vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine
perspektivische Explosionsansicht des Akkumulatorsatzes.
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1 und 2 zeigen
den Akkumulatorsatz 21 mit einem daran angebrachten Sammelschienenmodul 22.
Wenngleich in dieser Ausführungsform für den Akkumulatorsatz 21 ein
Akkumulator mit Lithiumionen verwendet wird, können auch
andere Arten von Batterien benutzt werden. Der Akkumulatorsatz 21 wird
z. B. für ein Fahrzeug mit Elektromotor oder ein Fahrzeug
mit Hybridmotor eingesetzt und liefert elektrischen Strom dafür.
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Der
Akkumulatorsatz 21 ist mit einer Vielzahl von Batteriezellen 24 ausgestattet,
die durch Halter 23 in einer Linie entlang einer vorgegebenen
Richtung angeordnet sind. Die Vielzahl von Zellen 24 des Akkumulatorsatzes 21 ist
durch das Sammelschienenmodul 22 elektrisch in Serie verbunden.
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Dicke
Elektrodrähte 27, 28 (z. B. mit einem Drahtquerschnitt
von 5 bis 300 sq.) sind jeweils mit einer positiven Elektrode 25 und
einer negativen Elektrode 26 des Akkumulatorsatzes 21 verbunden. Die
dicken Elektrodrähte 27, 28 entsprechen
den in den Ansprüchen beschriebenen elektrischen Hochspannungs-Leiterbahnen
und einige Beispiele der elektrischen Hochspannungs-Leiterbahnen
werden später beschrieben. Der dicke Elektrodraht 27 dient, abweichend
von seiner ursprünglichen Funktion als elektrischer Leiter,
als ein Kühlelement. Das heißt, der dicke Draht 27 ist
entlang des Akkumulatorsatzes 21 so verlegt, dass er am
Akkumulatorsatz 21 erzeugte Wärme aufnimmt und
die aufgenommene Wärme an einer vom Akkumulatorsatz 21 entfernten Stelle
abgibt (freisetzt). Auf diese Art und Weise kann das oben beschriebene
Kühlsystem der vorliegenden Erfindung den Akkumulatorsatz 21 herunterkühlen, indem
es die hervorragende Wärmeleitfähigkeit des Elektrodrahts
ausnutzt. Ferner braucht das Kühlsystem nach der Erfindung,
das den dicken Draht 27 als Kühlelement benutzt,
keine zusätzliche Installation eines gesonderten Bauteils,
das dem Kühlen des Akkumulatorsatzes dient. Der dicke Draht 27 zeigt
aufgrund seiner großen Oberfläche eine hervorragende Wirkung
bei der Wärmeaufnahme und bei der Wärmeabgabe.
Andere Beispiele als Elektrodrähte mit großer
Oberfläche werden später beschrieben.
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In
dieser Ausführungsform ist der mit der negativen Elektrode 26 verbundene
dicke Draht 28 in einer typischen Lage verlegt. Es ist
jedoch möglich, den dicken Draht 28 so anzuordnen,
dass er entlang des Akkumulatorsatzes 21 verläuft,
damit der dicke Draht 28 wie der oben beschriebene dicke
Draht 27 als Kühlelement wirken kann.
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Bevor
eine besondere Verlegungsanordnung des mit der positiven Elektrode 25 verbundenen
dicken Drahtes 27 erläutert wird, wird der Aufbau
des Akkumulatorsatzes 21 und des Sammelschienenmoduls 22 nachfolgend
mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben.
1 and 2.
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Die
Batteriezellen 24 sind bekannt und kastenförmig
ausgebildet. Jede der Zellen 24 umfasst ein Paar Elektroden
(Elektrodenpole) 29 und 30. Die Elektrode 29 ist
eine positive Elektrode und die Elektrode 30 ist eine negative
Elektrode. Jede der Elektroden 29, 30 ist mit
einem Verbindungsflansch 31 aus Metall ausgestattet, der
z-förmig gebogen ist. Ein Sicherheitsventil 32 ist
zwischen dem Paar Elektroden 29, 30 (mit gleichem
Abstand zu den betreffenden Elektroden) angeordnet. Das Sicherheitsventil 32 umfasst
eine dünne Abde betreffenden Elektroden) angeordnet. Das
Sicherheitsventil 32 umfasst eine dünne Abdeckung.
In dieser Ausführungsform entspricht ein Abschnitt, an
dem eine Reihe von Sicherheitsventilen 32 vorhanden ist,
oder ein Abschnitt zwischen dem Paar Elektroden 29, 30 der Batteriezellen 24 einem
Hochtemperaturbereich (heiße Zone) des Akkumulatorsatzes 21.
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In
dieser Ausführungsform umfasst der Akkumulatorsatz 21 acht
Zellen 24, jedoch kann diese Anzahl verändert
werden. Wie in 1 dargestellt, entspricht die
Elektrode 29 der Zelle 24, die am äußersten
rechten Ende angeordnet ist, der positiven Elektrode 25 des
Akkumulatorsatzes 21 und der dicke Draht 27 ist
damit verbunden. Der dicke Draht 27 ist über eine
Verbindungsklemme 33 angeschlossen. Die Elektrode 30 der
Zelle 24, die am äußersten linken Ende
angeordnet ist, entspricht der negativen Elektrode 26 des
Akkumulatorsatzes 21 und der dicke Draht 28 ist
damit verbunden. Der dicke Draht 28 ist auch über
die Verbindungsklemme 33 angeschlossen. Die anderen Elektroden 29, 30 (die
positiven und negativen Elektroden) der angrenzenden Zellen 24 sind
durch eine Sammelschiene 34 des Sammelschienenmoduls 22 miteinander
verbunden.
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Die
Halter 23 dienen dazu, die Vielzahl von Zellen 24 in
einer Linie in einer vorgegebenen Richtung anzuordnen. Die Anzahl
der Halter 23 entspricht der Anzahl der Zellen 24 plus
eins (demzufolge gibt es in dieser Ausführungsform neun
Halter 23). Der Halter 23 umfasst einen Abschnitt,
der zwischen den angrenzenden Zellen 24 zu positionieren
ist und einen Abschnitt zum Anschließen der angrenzenden Halter 23.
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Das
Sammelschienenmodul 22 umfasst eine Vielzahl von Sammelschienen 34 zum
Verbinden der positiven und der negativen Elektroden angrenzender
Zellen 24 und ein Harzelement 35 zum Halten der Sammelschienen 34.
Die Sammelschiene 34 ist ein rechteckiges streifenförmiges
Metall, das Löcher 36 aufweist, durch welche die
Elektroden 29, 30 hindurchgehen.
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Das
isolierende Harzelement 35 umfasst Installationsabschnitte 37 für
Sammelschienen, von denen jeder die Sammelschiene 34 hält,
Installationsabschnitte 38 für Verbindungsklemmen,
die die Verbindungsklemme 33 halten, und einen Installationsabschnitt 39 für
den dicken Draht (d. h. einen Installationsabschnitt für
die elektrische Hochspannungs-Leiterbahn), an den der dicke Draht 27 angeschlossen
ist und von dem er gehalten wird. Die Elektroden 27, 28 sind
mit den Verbindungsklemmen 33 verbunden. Die Installationsabschnitte 37 für
die Sammelschiene sind entlang einer Reihe von Elektroden 29, 30 angeordnet,
welche durch die Sammelschiene 34 miteinander verbunden
sind. Die Lage der jeweiligen Installationsabschnitte 38 für
die Verbindungsklemme entsprechen den Verbindungsstellen der dicken
Drähte 27, 28. Der Installationsabschnitt 39 für
den dicken Draht ist entlang einer Reihe von Sicherheitsventilen 32 vorgesehen
und entspricht einem in 2 mit ”A” gekennzeichneten
Bereich.
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Obwohl
es nicht dargestellt wird, ist der Installationsabschnitt 39 für
den dicken Draht so ausgebildet, dass er den dicken Draht 27,
das Kühlelement, so hält, dass der dicke Draht 27 in
Kontakt mit dem Installationsabschnitt 39 für
den dicken Draht kommt. Es kann z. B. ein Haken oder eine Abdeckung
benutzt werden, um den dicken Draht 27 zu halten, oder
der dicke Draht 27 kann durch Klebstoff oder durch Metall
mit hoher thermischer Leitfähigkeit befestigt werden. Obwohl
der Installationsabschnitt 39 für den dicken Draht
in 2 als ebene Platte dargestellt wird, kann ferner
der Installationsabschnitt 39 für den dicken Draht
auch eine Nut sein. Weil in dieser Ausführungsform, wie
hernach beschrieben wird, das Harzelement 35 als ein zweites
Kühlelement dienen kann, sollte der Installationsabschnitt 39 für
den dicken Draht bevorzugt so angeordnet sein, dass er ohne Luftzwischenraum
dazwischen mit dem dicken Draht 27 in Kontakt kommt.
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Abschnitte
zwischen dem Installationsabschnitt 39 für den
dicken Draht und den jeweiligen Installationsabschnitten 37 für
die Sammelschienen (Abstände zwischen dem dicken Draht 27 und
den jeweiligen Reihen von Elektroden 29, 30) entsprechen einem
Verkabelungsraum 40 für ein Thermistor-Dünndraht,
in dem dünne elektrische Drähte eines Thermistors
(nicht dargestellt) verlegt sind. Der Verkabelungsraum 40 für
einen Thermistor-Dünndraht entspricht einem Bereich, der
in 2 mit den Buchstaben ”B” gekennzeichnet
ist. Die Dünndrähte können andere sein
als der eine für den Thermistor, solange sie nicht empfindlich
gegen hohe Temperaturen um die Sicherheitsventile 32 herum
sind. Der Vorteil beim Einsatz dünner Drähte des
Thermistors ist der, dass, wenn die Umhüllungen der dünnen Drähte
schmelzen, die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses verringert
werden kann, da die Anzahl der dünnen Drähte begrenzt
ist. Die dünnen Drähte können als elektrische
Niederspannungs-Leiterbahnen angesehen werden.
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Außenabschnitte
außerhalb der Installationsabschnitte 37 für
Sammelschienen entsprechen den Räumen 41 für
die Verbindungsleitungen aus Dünndrähten, in die
Verbindungsleitungen (dünne Drähte) verlegt werden.
Die Räume 41 für die Verbindungsleitungen
aus Dünndrähten werden in 2 mit ”C” bezeichnet.
Da die Anschlüsse für die Erkennung der Batteriespannung
(nicht dargestellt) jeweils mit jedem der Zellen 24 verbunden
sind, sind die Verbindungsleitungen (die dünnen Drähte)
im zusammengebauten Zustand in den Räumen 41 für
die Verbindungsleitungen aus dünnen Drähten verlegt.
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Das
Harzelement 35 ist ein Harzformteil, das aus einem Silikonharz,
einem Epoxydharz oder durch Mischen eines Silikonharzes oder eines
Epoxydharzes mit einem Grundharz geformt wird. Das Harzelement 35 weist
eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf im
Vergleich mit z. B. einem gewöhnlich benutzten Polypropylen
(die Wärmeleitfähigkeit von Polypropylen ist 2,8·[10–4·cal/cm·sec·°C],
wohingegen die Wärmeleitfähigkeiten von Silicon-
und Epoxydharz jeweils 3,5 bis 7,5·[10–4 cal/cm·sec·°C]
und 4,2 bis 5,0· [10–4 cal/cm·sec·°C]
betragen, was dem 1,25- bis 2,7-fachen bzw. dem 1,5- bis 1,8-fachen
derjenigen von Polypropylen entspricht). Das Harzelement 35 weist
eine hohe Wirkung bei der Wärmeaufnahme und der Wärmeabgabe
auf, wodurch es als zweites Kühlelement dient.
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Bei
der oben beschriebenen Bauart wird durch den dicken Draht 27,
der als Kühlelement (ein erstes Kühlelement) dient
und auch durch das Harzelement 35, das als zweites Kühlelement
dient, ein Temperaturanstieg des Akkumulatorsatzes 21 vermieden.
Demzufolge wird die Temperatur über den Akkumulatorsatz 21 ausgeglichen.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird mithin der dicke Draht 27 als
das Kühlelement für den Akkumulatorsatz 21 benutzt,
wodurch die Anzahl der Bauteile und die Herstellungskosten verringert
werden, im Vergleich zu einem Akkumulatorsatz, der mit einem gesonderten,
für die Kühlung bestimmten Bauteil ausgestattet
ist. Weil ferner der dicke Draht 27 als das Kühlelement
benutzt wird, kann ein Installationsraum zum Unterbringen des der
Kühlung dienenden Elements wie das Wärmerohr nach
dem Stand der Technik entfallen.
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Des
Weiteren dient nach der vorliegenden Erfindung das Harzelement 35 des
Sammelschienenmoduls 22 auch als Kühlelement für
den Akkumulatorsatz 21, was ebenfalls die Anzahl der Bauteile, die
Fertigungskosten und den Platzbedarf für die Installation
für das getrennte, der Kühlung dienende Bauteil
verringert.
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Da
ferner nach der vorliegenden Erfindung der dicke Draht 27 entlang
der Reihe der Sicherheitsventile 32 oder entlang eines
Abschnitts zwischen den positiven und den negativen Elektroden der
Batteriezellen (d. h. entlang des Hochtemperaturbereichs (heiße
Zone) des Akkumulatorsatzes) angeordnet ist, kann der Umgebungsbereich
der Sicherheitsventile 32 wie auch der gesamte Akkumulatorsatz 21 heruntergekühlt
werden.
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Natürlich
können verschiedene Änderungen und Abweichungen
innerhalb des Umfangs der Erfindung durchgeführt werden.
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Ferner
können die Sammelschienen 34 als ein drittes Kühlelement
dienen, da sie aus Metall bestehen und eine hervorragende Wirkung
bei Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe besitzen.
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Um
die Wirkung bei der Wärmeaufnahme und der Wärmeabgabe
zu verbessern, können die in 3A bis 3F gezeigten
Wärmeleitelemente 42, 43 und 44 angeordnet
werden. 3A bis 3F sind
Querschnitte des Akkumulatorsatzes, die einige Beispiele zeigen,
wie Wärmeleitelemente vorgesehen werden können.
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In
einer in 3A gezeigten Ausführungsform
wird der Wärmeleitabschnitt 42 zwischen der Sammelschiene 34 und
dem Installationsabschnitt 37 für die Sammelschiene
wie dargestellt angeordnet. Der Installationsabschnitt 37 für
die Sammelschiene ist mit einer Platte 37a zum Halten der
Sammelschiene 34 versehen. Es sind in dieser Ausführungsform
auch an einer Grundplatte Elektroden 29', 30' angeordnet,
die zum Halten der Sammelschiene 34 bestimmt sind. Der
Wärmeleitabschnitt 42 ist ein konkaver Teil, der
wie gezeigt an die Platte 37a angrenzt und in engem Kontakt
mit der Sammelschiene 34 ist. Der Wärmeleitabschnitt 42 ist
aus einem Harzmaterial (Silikonharz, Epoxydharz etc.) wie etwa einem
Vergussmaterial (z. B. Zweikomponenten-Gel SEI896FR) oder einem
wärmeleitfähigen Material (z. B. Elastomer SE4485)
ausgebildet. Optional kann eine Verbindungsplatte 31 vorgesehen
werden, wenn die Elektroden 29, 30 dieser Ausführungsform
mit der Grundplatte verwendet werden.
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In
einer in 3B gezeigten Ausführungsform
wird der Wärmeleitabschnitt 43 zwischen der Batteriezelle 24 und
dem Sammelschienenmodul 22 in dargestellter Weise angeordnet.
Ein Rahmen 43a, der z. B. aus elastischem Material (wie
etwa ein Schaumstoff) ausgebildet ist, ist an der Zelle 24 angeordnet,
damit das Innere des Rahmens 43a mit dem oben erwähnten
Vergussmaterial 43b gefüllt werden kann, um den
Wärmeleitabschnitt 43 auszubilden. Der Wärmeleitabschnitt 43 ist
in engem Kontakt mit dem Sammelschienenmodul 22.
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In
einer in 3C gezeigten Ausführungsform
wird der Wärmeleitabschnitt 42 zwischen der Sammelschiene 34 und
den an den beiden gestapelten Grundplatten vorhande...
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In
den in 3D, 3E und 3F gezeigten
Ausführungsformen ist der Wärmeleitabschnitt 44 z.
B. ein aus dem oben erwähnten Wärmeleitmaterial
ausgebildetes Auflager, das auf die Batteriezelle 24 geklebt
wird (wie in 3D gezeigt) oder auf die Verbindungsplatte 31 geklebt
wird (wie in 3E gezeigt) oder auf das Harzelement 35 aufgeklebt
wird (wie in 3F gezeigt). Der Wärmeleitabschnitt 44 ist
so angeordnet, dass er in engem Kontakt mit dem zweiten und dem
dritten Kühlelement ist.
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Andere
Beispiele von einer elektrischen Hochspannungs-Leiterbahn werden
mit Bezug zu 4 und 5 erläutert.
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Der
in 4 gezeigte und mit dem Sammelschienenmodul 22 ausgestattete
Akkumulatorsatz 21 ist derselbe wie der Akkumulatorsatz 21 von 1 und 2 mit
Ausnahme eines dicken Elektrodrahts 51 (der elektrische
Hochspannungs-Leiterbahn). Wie in 5A gezeigt
umfasst der dicke Elektrodraht 51 einen rechteckigen leitenden
Abschnitt 52 und eine Abdeckung 53, die den rechteckigen
leitenden Abschnitt 52 einhüllt. Dieser dicke
Draht 51 umfasst, anders als der dicke Draht 27 von 1 und 2,
keinen verdrillten leitenden Abschnitt, sondern umfasst den rechteckigen
leitenden Abschnitt 52. Dementsprechend kann der Kontaktbereich
des dicken Drahts 51, der eine große Kontaktoberfläche
aufweist, und des Harzelements 35 groß sein, und
die Höhe des dicken Drahts kann ferner verringert werden.
Die Abdeckung 53 an einem Ende des dicken Drahts 51 ist über
eine vorgegebene Länge so entfernt, dass der rechteckige
leitende Abschnitt 52 freigelegt ist. Die Verbindungsklemme 33 ist
z. B. durch Einrasten an dem freigelegten Abschnitt des rechteckigen
leitenden Abschnitts 52 befestigt.
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Wenn
es für die Höhe des dicken Drahtes 51 keine
Einschränkung gibt, kann der dicke Draht 51 einen
leitenden Abschnitt 54 und eine Abdeckung 55 mit
runden Querschnitten aufweisen, wie in 5B gezeigt
wird. In einem anderen Beispiel kann, wie in 5C gezeigt
wird, eine Sammelschiene 56 anstelle des dicken Drahts 51 eingesetzt
werden. 5C zeigt ein Beispiel einer
solchen Sammelschiene 56, bei der ein gürtelähnlicher
Sammelschienenkörper 57 mit einer Verbindungsklemme 58 versehen
ist. Die Verbindungsklemme 58 dient einer ähnlichen
Aufgabe wie die Verbindungsklemme 33 und ist mit der positiven
Elektrode 25 verbunden. Die Sammelschiene 58 besitzt
eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit.
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft, die elektrische
Hochspannungs-Leiterbahn entlang dem Hochtemperaturbereich des Akkumulatorsatzes 21 anzuordnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2009-40116 [0001]
- - JP 2001-57196 [0003]
- - JP 2004-31049 [0005]
- - JP 2006-210245 [0006, 0007]