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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung ist berechtigt, den Nutzen der provisorischen U.S.-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/348,942, die am 27. Mai 2010 eingereicht wurde, zu beanspruchen und beansprucht deren Priorität, wobei ihr gesamter Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Batteriestapelanordnung und insbesondere die Verwendung eines Materials mit Verkleidung zur elektrischen Verbindung einer Vielzahl von Batteriezellenanschlüssen in einer Batteriestapelanordnung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine Batteriezelle wurde als eine saubere, effiziente und für die Umwelt verantwortungsvolle Leistungsquelle für eine elektrische Einrichtung wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen. Typischerweise wird eine Vielzahl individueller Batteriezellen bereitgestellt, um einen elektrischen Leistungsbetrag zu liefern, der zum Betreiben der elektrischen Einrichtung ausreicht. Die Vielzahl individueller Batteriezellen muss physikalisch abgestützt und geschützt werden, sowie in elektrischer Verbindung miteinander und mit der elektrischen Einrichtung stehen. Außerdem ist es oft gewünscht, eine Kühlung für die Batteriezellen während eines Aufladens und eines Entladens derselben und eine Entlüftung der Batteriezellen bereitzustellen.
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Typischerweise wird eine Batteriestapelanordnung bereitgestellt, um die Vielzahl von Batteriezellen abzustützen und zu schützen und um das Versetzen individueller Batteriezellen in elektrische Verbindung zueinander und mit der zugehörigen elektrischen Einrichtung zu erleichtern. Batteriezellen, wie etwa prismatische Lithium-Ionen-Batteriezellen, sind individuell mit ersten und zweiten Verbindungsfahnen ausgebildet, welche positiven und negativen Verbindungsfahnen entsprechen, die sich von einer Peripherie derselben wegerstrecken und zur seriellen oder parallelen elektrischen Verbindung mit benachbarten Batteriezellen gedacht sind. Die erste und zweite Verbindungsfahne werden auch als eine mechanische Verbindung innerhalb der Batteriestapelanordnung verwendet, um die Position der Batteriezelle vor und während ihrer Montage zu stabilisieren. Es ist wünschenswert, benachbarte individuelle Batteriezellen mechanisch und elektrisch mit einer Verbindung mit einem niedrigen elektrischen Widerstand in der Größenordung von 30 Mikroohm miteinander zu verbinden.
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Bei einigen Anwendungen sind die Batterieverbindungsfahnen aus unterschiedlichen Metallen ausgebildet. Zum Beispiel kann eine erste Verbindungsfahne aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, während eine zweite Verbindungsfahne aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen kann. Bei einer Verbindung in einer seriellen Konfiguration muss die Kupferverbindungsfahne mit der Aluminiumverbindungsfahne elektrisch und mechanisch verbunden sein.
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Batteriezellenhersteller verwenden eine eloxierte Beschichtung auf der Aluminiumverbindungsfahne jeder Batteriezelle, um die Aluminiumverbindungsfahne vor einem chemischen Angriff innerhalb der Zelle zu schützen. Die eloxierte Beschichtung ist einheitlich und bedeckt die gesamte Verbindungsfahne einschließlich des externen Abschnitts der Zellenfahne, der sich von der Peripherie der Batteriezelle wegerstreckt. Die eloxierte Beschichtung ist ein elektrischer Isolator, der für eine effektive elektrische Verbindung mit einer Verbindungsfahne einer benachbarten Batteriezelle entfernt werden muss. Nach dem Stand der Technik sind nur aggressive Fügeprozesse, wie etwa Widerstandsschweißen, Laserschweißen, chemisches Schweißen, Ultraschallschweißen, Hartlöten und Weichlöten in der Lage, die eloxierte Beschichtung zu entfernen, eine elektrische Verbindung mit niedrigem Widerstand bereitzustellen und eine feste mechanische Verbindung zwischen den Verbindungsfahnen benachbarter Batteriezellen bereitzustellen. Außerdem sind nur aggressive Fügeprozesse in der Lage, die Verbindungsfahnen von Batteriezellen, die aus unterschiedlichen Materialien wie etwa Aluminium und Kupfer bestehen, elektrisch und mechanisch zu verbinden. Somit beschränkt die eloxierte Beschichtung die Verwendung von anderen Fügeverfahren als aggressiven Fügeprozessen, wodurch sie die Verwendung von Fügeverfahren verhindert, welche die Herstellung von Batteriestapelanordnungen vereinfachen. Darüber hinaus stellen die aggressiven Fügeprozesse keine Verbindungen bereit, die reversibel sind. Es ist wünschenswert, vereinfachte und potentiell reversible Fügetechniken zu entwickeln, die mit einer eloxierten Beschichtung kompatibel sind.
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Außerdem benötigen aggressive Fügetechniken ausreichend Spielraum und Platz innerhalb derer die gewünschte Verbindung zwischen unterschiedlichen Metallen erzeugt werden soll, und müssen oft als individuelle Schritte in einem Fertigungsprozess durchgeführt werden, welche die Fertigungszeit und -komplexität erhöhen. Das Erreichen von Reduktionen bei der Batteriezellengröße und bei der Batteriestapelanordnungsgröße kann mit dem verfügbaren Spielraum und Platz in Konflikt geraten oder diese verringern, es kann die Effizienz der aggressiven Fügetechniken verringern und es kann verhindern, dass mehrere elektrische Verbindungen innerhalb eines einzigen Fertigungsprozesses bewerkstelligt werden, wodurch die Fertigungszeit erhöht wird. Somit ist es auch wünschenswert, elektrische und mechanische Verbindungen von Batteriezellen bereitzustellen, die den Batteriestapelmontageprozess vereinfachen und verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung und konsistent mit der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise eine Anordnung zum Zusammenfügen von Batteriezellenverbindungsfahnen, die aus ersten und zweiten Materialien ausgebildet sind, entdeckt, um kleinere kosteneffektivere Batterieverbindungen herzustellen.
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Bei einer Ausführungsform umfasst eine Batteriestapelanordnung: eine erste Batteriezelle mit einer ersten elektrischen Verbindungsfahne, die aus einem ersten Material ausgebildet ist; eine zweite Batteriezelle mit einer ersten elektrischen Verbindungsfahne, die aus einem zweiten Material ausgebildet ist; und einen Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung, der eine erste Oberfläche, die aus dem ersten Material ausgebildet ist, und eine zweite Oberfläche, die aus dem zweiten Material ausgebildet ist, aufweist, wobei die erste elektrische Verbindungsfahne der ersten Batteriezelle mit der ersten Oberfläche des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist und die erste elektrische Verbindungsfahne der zweiten Batteriezelle mit der zweiten Oberfläche des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst eine Batteriestapelanordnung: eine Vielzahl von Batteriezellen, die in einer gestapelten Konfiguration angeordnet sind, wobei jede Batteriezelle eine erste elektrische Verbindungsfahne, die aus einem ersten Material ausgebildet ist, und eine zweite elektrische Verbindungsfahne, die aus einem zweiten Material ausgebildet ist, enthält; einen ersten Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung, der eine erste Oberfläche, die aus dem ersten Material ausgebildet ist, und eine zweite Oberfläche, die aus dem zweiten Material ausgebildet ist, aufweist, wobei die erste elektrische Verbindungsfahne einer ersten der Batteriezellen mit der ersten Oberfläche des ersten Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist und die zweite elektrische Verbindungsfahne einer zweiten der Batteriezellen mit der zweiten Oberfläche des ersten Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist; und einen zweiten Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung, der eine erste Oberfläche, die aus dem ersten Material ausgebildet ist, und eine zweite Oberfläche, die aus dem zweiten Material ausgebildet ist, aufweist, wobei die erste elektrische Verbindungsfahne der zweiten der Batteriezellen mit der ersten Oberfläche des zweiten Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist und die zweite elektrische Verbindungsfahne einer dritten der Batteriezellen mit der zweiten Oberfläche des zweiten Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist, um die Batteriezellen in einer seriellen Konfiguration elektrisch zu verbinden.
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Bei noch einer anderen Ausführungsform umfasst eine Batteriestapelanordnung: eine erste Batteriezelle mit einer ersten elektrischen Verbindungsfahne, die aus einem ersten Material ausgebildet ist; eine zweite Batteriezelle mit einer ersten elektrischen Verbindungsfahne, die aus einem zweiten Material ausgebildet ist; und einen Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung, der einen ersten Abschnitt, welcher aus dem ersten Material ausgebildet ist, und einem zweiten Abschnitt, welcher aus dem zweiten Material ausgebildet ist, aufweist, wobei der zweite Abschnitt eine Buchsenausnehmung enthält, um zumindest einen Teil des ersten Abschnitts darin aufzunehmen, wobei die erste elektrische Verbindungsfahne der ersten Batteriezelle mit der ersten Oberfläche des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist und die erste elektrische Verbindungsfahne der zweiten Batteriezelle mit der zweiten Oberfläche des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung elektrisch verbunden ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine fragmentarische schematische Darstellung eines Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der zwischen einem Paar von Verbindungsfahnen eines Paars von Batteriezellen angeordnet ist;
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2 ist eine fragmentarische schematische Darstellung einer Batteriestapelanordnung, die eine Vielzahl der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung von 1 enthält; und
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3 ist eine schematische Darstellung in teilweiser Explosionsansicht eines Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der zwischen einem Paar von Verbindungsfahnen eines Paars von Batteriezellen angeordnet ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die folgende genaue Beschreibung und beigefügte Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, es einem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung auszuführen und zu verwenden, und sind nicht dazu gedacht, den Schutzumfang der Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken.
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1 veranschaulicht ein Paar Batteriezellen 8 (z. B. prismatische Lithium-Ionen-Batteriezellen), die individuell mit einer ersten Verbindungsfahne 10 und einer zweiten Verbindungsfahne 12 ausgebildet sind, die sich von einer Peripherie derselben nach außen erstrecken. Jede der Verbindungsfahnen 10, 12 stellt ein Mittel zur elektrischen Verbindung (z. B. seriell, parallel oder eine beliebige andere elektrische Konfiguration) einer beliebigen Anzahl der Batteriezellen 8 bereit.
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Bei bestimmten Ausführungsformen ist die erste Verbindungsfahne 10 aus einem ersten Material ausgebildet, wie z. B. Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Die zweite Verbindungsfahne 12 ist typischerweise aus einem zweiten Material ausgebildet, das anders als das erste Material ist, wie z. B. Kupfer oder eine Kupferlegierung. Es versteht sich, dass die erste Verbindungsfahne 10 und die zweite Verbindungsfahne 12 aus einem beliebigen leitfähigen Material ausgebildet sein können, und ferner nach Wunsch aus gleichen oder ähnlichen leitfähigen Materialien ausgebildet sein können. Wenn eine Vielzahl der Batteriezellen 8 in einer seriell verbundenen Konfiguration angeordnet ist, ist die erste Verbindungsfahne 10 einer ersten der Batteriezellen 8 mit einer zweiten Verbindungsfahne 12 einer zweiten der Batteriezellen 8 elektrisch verbunden. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist eine Aluminiumverbindungsfahne (z. B. die erste Verbindungsfahne 10) der ersten der Batteriezellen 8 mit einer Kupferverbindungsfahne (z. B. der zweiten Verbindungsfahne 12) der zweiten der Batteriezellen 8 elektrisch verbunden.
- 1. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 14 verwendet, um die erste Verbindungsfahne 10 der ersten der Batteriezellen 8 mit der zweiten Verbindungsfahne 12 der zweiten der Batteriezellen 8 zu verbinden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein erster Abschnitt 16 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 aus dem gleichen Material wie die erste Batterieverbindungsfahne 10 ausgebildet, welche aus Aluminium besteht. Ein zweiter Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 ist aus dem gleichen Material wie die zweite Batterieverbindungsfahne 12 ausgebildet, die aus Kupfer besteht. Da die erste Verbindungsfahne 10 eine eloxierte Oberfläche enthalten kann, wird die erste Verbindungsfahne 10 der ersten der Batteriezellen 8 mit dem ersten Abschnitt 16 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 durch einen aggressiven Fügeprozess (z. B. Laserschweißen, Ultraschallschweißen und dergleichen) verbunden, um eine akzeptable mechanische und elektrische Verbindung dazwischen bereitzustellen. Die zweite Verbindungsfahne 12 der zweiten der Batteriezellen 8 enthält typischerweise keine eloxierte Oberfläche. Als Folge wird die zweite Verbindungsfahne 12 mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 durch ein Klemmverbindungsverfahren (z. B. durch Klemmeinrichtungen, Klammern, Schrauben, Nieten und dergleichen) der zweiten aus Kupfer ausgebildeten Batterieverbindungsfahne 12 mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14, der aus Kupfer ausgebildet ist, elektrisch verbunden, um eine Verbindung mit geringem elektrischen Widerstand bereitzustellen, beispielsweise in der Größenordnung von 30 Mikroohm oder weniger. Zwischen dem ersten Abschnitt 16 und dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 existiert eine leitfähige Strecke, weil das Aluminiummaterial und das Kupfermaterial direkt aneinander plattiert sind. Als Beispiel ohne Einschränkung kann der erste Abschnitt 16 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 durch entweder eine Klemmverbindung, oder eine Klammerverbindung oder eine Stecker-/Buchsen-Verbindung lösbar elektrisch und mechanisch verbunden sein. Es können jedoch andere Fügeprozesse verwendet werden.
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Eine Klemmverbindung zwischen der zweiten Verbindungsfahne 12 der zweiten der Batteriezellen 8 und dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 ist reversibel, da die aus Kupfer ausgebildete zweite Batterieverbindungsfahne 12 am zweiten aus Kupfer ausgebildeten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 nicht mechanisch befestigt ist.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 14 insgesamt beseitigt werden, indem ein Abschnitt jeder der Verbindungsfahnen 10, 12 jeder der Batteriezellen 8 aus einem Verkleidungsmaterial ausgebildet wird. Bei dieser Anordnung enthält jede der Verbindungsfahnen 10, 12 eine erste Oberfläche (nicht gezeigt), die aus einem ersten Material ausgebildet ist, und eine zweite Oberfläche (nicht gezeigt), die aus einem zweiten Material ausgebildet ist. Das erste Material einer ersten der Verbindungsfahnen 10, 12 ist in Oberflächenkontakt mit dem ersten Material einer zweiten der Verbindungsfahnen 10, 12 für eine elektrische Verbindung damit angeordnet. Auf ähnliche Weise ist das zweite Material von mindestens einer der Verbindungsfahnen 10, 12 in Oberflächenkontakt mit dem zweiten Material einer der Verbindungsfahnen 10, 12 einer benachbarten der Batteriezellen 8 für eine elektrische Verbindung damit angeordnet. Es versteht sich, dass die Verbindungsfahnen 10, 12 in Abhängigkeit von den ersten und zweiten Materialien durch einen aggressiven Fügeprozess oder durch eine Klemmverbindung verbunden sein können.
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Wie in 2 gezeigt ist, kann eine Vielzahl der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 mit einem Stapel der Batteriezellen 8 verwendet werden, die dazwischen angeordnete Kühleinrichtungen 20 (z. B. Kühlplatten) aufweisen, wodurch eine Batteriestapelanordnung oder ein Batteriestapel ausgebildet wird. Der erste Abschnitt 16 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 kann durch einen aggressiven Fügeprozess wie etwa Widerstandsschweißen, Laserschweißen, chemisches Schweißen, Ultraschallschweißen, Hartlöten oder Weichlöten mit der aus Aluminium ausgebildeten ersten Verbindungsfahne 10 einer der Batteriezellen 8 mechanisch und elektrisch verbunden sein. Der aggressive Fügeprozess entfernt oder durchbricht die eloxierte Beschichtung auf der ersten Verbindungsfahne 10, wodurch eine elektrisch leitfähige Strecke mit niedrigem Widerstand durch die erste Verbindungsfahne 10 an den Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 14 bereitgestellt wird. Die erste Verbindungsfahne 10 einschließlich des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 kann gebogen oder anderweitig angeordnet werden, um zu ermöglichen, dass die zweite Verbindungsfahne 12 einer benachbarten der Batteriezellen 8 mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 verbunden wird. Die zweite Verbindungsfahne 12 kann mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 durch den gleichen aggressiven Fügeprozess verbunden werden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform kann eine Vielzahl der Batteriezellen 8 vorbereitet werden, wobei jede der ersten Verbindungsfahnen 10 der Vielzahl von Batteriezellen 8 mit dem ersten Abschnitt 16 eines jeweiligen der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 verbunden wird. Jede der ersten Verbindungsfahnen 10 kann in eine erste Richtung gebogen werden, um den zweiten Abschnitt 18 der jeweiligen Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 freizulegen und jede der zweiten Verbindungsfahnen 12 der Batteriezellen 8 kann in eine zweite Richtung gebogen werden, um die zweiten Verbindungsfahnen 12 benachbart zu und in einer Oberflächenkontaktbeziehung mit dem zweiten Abschnitt 18 der jeweiligen Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 zu platzieren. Die Batteriezellen 8 können in einer seriell verbundenen Anordnung gestapelt werden, sodass eine obere Fläche jeder der zweiten Verbindungsfahnen 12 benachbart zu und in einer Oberflächenkontaktbeziehung mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 platziert wird, der an der ersten Verbindungsfahne 10 einer benachbarten der Batteriezellen 8 angebracht ist. Die zweite Verbindungsfahne 12 kann durch einen aggressiven Fügeprozess mit dem zweiten Abschnitt 18 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 14 verbunden werden. Es versteht sich, dass jedes Paar der Batteriezellen 8 separat gestapelt werden kann, um zu ermöglichen, dass die zweiten Verbindungsfahnen 12 nacheinander mit jeweiligen zweiten Abschnitten 18 der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 verbunden werden. Jedoch wurden günstige Ergebnisse erhalten, wenn eine vorbestimmte Vielzahl der Batteriezellen 8 in einem ersten Schritt gestapelt und angeordnet wird, um zu ermöglichen, dass alle zweiten Verbindungsfahnen 12 der Batteriezellen 8 an den jeweiligen zweiten Abschnitten 18 der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 in einem einzigen Verarbeitungsschritt angebracht werden, welche an den benachbarten der Batteriezellen 8 angebracht werden, wodurch die Fertigungszeit und Komplexität der Batteriestapelanordnung minimiert wird. Ein Umfalten der Verbindungsfahnen 10, 12 minimiert auch eine Größe der Batteriestapelanordnung.
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Die Verwendung der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 14 ermöglicht auch mehrere flexible und reversible elektrische Verbindungsoptionen. Als Beispiel veranschaulicht 3 einen Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 100, der dem Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 14 ähnelt mit Ausnahme dessen, was hier nachstehend beschrieben wird. Der Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 100 enthält wie gezeigt einen ersten Abschnitt 102, der eine erste Oberfläche 104 enthält, und einen zweiten Abschnitt 106, der eine zweite Oberfläche 108 enthält. Zu Darstellungszwecken wird die erste Verbindungsfahne 10 jeder der Batteriezellen 8 und der erste Abschnitt 102 (z. B. zumindest die erste Oberfläche 104) des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 so beschrieben, dass sie aus Aluminium ausgebildet sind, und die zweite Verbindungsfahne 12 jeder der Batteriezellen 8 und der zweite Abschnitt 106 (z. B. zumindest die zweite Oberfläche 108) des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 werden so beschrieben, dass sie aus Kupfer ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass die erste Verbindungsfahne 10 und die zweite Verbindungsfahne 12 jeder der Batteriezellen 8 und der erste Abschnitt 102 und die zweiten Abschnitte 106 jedes Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 nach Wunsch aus einem beliebigen elektrisch leitfähigen Material ausgebildet sein können. Günstige Ergebnisse wurden dort erhalten, wo die ersten Verbindungsfahnen 10 und der erste Abschnitt 102 jedes der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 100 aus ähnlichen Materialien ausgebildet sind und die zweiten Verbindungsfahnen 12 und die zweiten Abschnitte 106 jedes Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 auf gleiche Weise aus ähnlichen Materialien ausgebildet sind.
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Die erste Verbindungsfahne 10 jeder der in 3 gezeigten Batteriezellen 8 ist durch einen aggressiven Fügeprozess, wie etwa Widerstandsschweißen, Laserschweißen, chemisches Schweißen, Ultraschallschweißen, Hartlöten oder Weichlöten mit der ersten Oberfläche 104 des ersten Abschnitts 102 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 elektrisch und mechanisch verbunden. Die zweite Verbindungsfahne 12 jeder der Batteriezellen 8 ist durch den aggressiven Fügeprozess mit der zweiten Oberfläche 108 des zweiten Abschnitts 106 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 elektrisch und mechanisch verbunden. In 3 enthält der erste Abschnitt 102 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 einen Steckervorsprung 112 und der zweite Abschnitt 106 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100 enthält eine Buchsenausnehmung 114 zur lösbaren Aufnahme des Steckervorsprungs 112 des ersten Abschnitts 102 des Verbindungsanschlusses mit Metallverkleidung 100.
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Nachdem jede der ersten Oberflächen 104 der jeweiligen ersten Abschnitte 102 der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 100 an jeweiligen ersten Verbindungsfahnen 10 der Batteriezellen 8 angebracht ist und jede der zweiten Oberflächen 108 der jeweiligen zweiten Abschnitte 106 der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 100 an jeweiligen zweiten Verbindungsfahnen 12 der Batteriezellen 8 angebracht ist, können die Batteriezellen 8 in einer seriell verbundenen gestapelten Konfiguration angeordnet werden, indem die Steckervorsprünge 112 und die Buchsenausnehmungen 114 von benachbarten Verbindungsfahnen 10, 12 lösbar verbunden werden. Es versteht sich, dass die ersten Abschnitte 102 und die zweiten Abschnitte 106 der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 100 aus einem beliebigen Material ausgebildet sein können, um die lösbare elektrische Verbindung dazwischen zu optimieren. Es versteht sich, dass die lösbare elektrische Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt 102 und dem zweiten Abschnitt 106 der Verbindungsanschlüsse mit Metallverkleidung 100 als ein beliebiger Typ von Verbindung ausgebildet sein kann, einschließlich einer Klemmverbindung, einer Klammerverbindung und einer Stecker-/Buchsen-Verbindung.
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Die vorliegende Erfindung minimiert die naturgegebenen Schwierigkeiten einer eloxierten Beschichtung und erlaubt die Verwendung anderer Fügeverfahren, die den Montageprozess vereinfachen werden und reversible Verbindungen anbieten. Aktuelle Batteriefahnen bestehen beispielsweise aus Aluminium mit einer eloxierten Beschichtung, wobei es sehr schwierig ist, eine gute elektrische Leitfähigkeit zu erreichen, wenn sie mit anderen Metallen verbunden werden. Durch Verbinden eines Materials mit Aluminium- und Kupferverkleidung auf der Aluminiumfahne werden bei bestimmten Ausführungsformen verschiedene Fügeverfahren wie etwa eine Klemmverbindung möglich. Gegenwärtig ist eine Klemmverbindung aufgrund der eloxierten Beschichtung nicht möglich, aber sobald ein Verkleidungsmaterial aus Aluminium und Kupfer verwendet wird (d. h. der Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 14, 100) wird die Klemmung möglich und ermöglicht eine reversible Verbindung.
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Da Batterien darüber hinaus weiterhin kleiner werden, werden bekannte Montageprozesse ineffizient oder aufgrund kleiner benötigter Spielräume nicht durchführbar. Der Verbindungsanschluss mit Metallverkleidung 14, 100 der vorliegenden Erfindung ermöglicht Laserverbindung, Klemmen, Klammern und andere Verfahren zum Verbinden ähnlicher Metalle. Das Umfalten von Batteriefahnen (z. B. der Verbindungsfahnen 10, 12) minimiert eine Batteriepackungsgröße. Anordnungen, die geschlossene Batteriestapelanordnungen enthalten, benötigen kleine Verbindungsräume, welche leichtere und billigere Batterien liefern, die unter Verwendung ähnlicher Metalle lasergeschweißt werden können. Außerdem können Materialien mit Metallverkleidung zu wenigen Teilen führen, indem leitfähige Eigenschaften genutzt werden und das Schweißen von Niederspannungssensorteilen beseitigt wird.
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Schließlich beseitigt die vorliegende Erfindung den Bedarf zum aggressiven Fügen verschiedener Metalle. Durch die Verwendung von Metallen mit Verkleidung wird das aggressive Zusammenfügen ähnlicher Metalle möglich und kosteneffektiv und ermöglicht außerdem kleinere Batteriekonstruktionen durch das Umfalten von Batteriefahnen. Unter Verwendung der korrekten Konfiguration von Metall mit Verkleidung ist es außerdem möglich, das Löten einer Verbindungsplatine an die Verbindungsfahnen zu beseitigen, um Kosten und die Anzahl der Teile zu minimieren. Materialien mit Verkleidung stellen außerdem eine Vielzahl möglicher Metallkombinationen bereit, um die flexible Verwendung verschiedener Fügeverfahren zu ermöglichen, die Kosten und die Größe zu minimieren und die Schaffung reversibler Verbindungen zu ermöglichen.
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Obwohl bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Details zur Veranschaulichung der Erfindung gezeigt wurden, ist es für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen, der in den folgenden beigefügten Ansprüchen weiter beschrieben wird.
