DE102014106309A1

DE102014106309A1 - Verbesserte Struktur einer Batterieeinheit

Info

Publication number: DE102014106309A1
Application number: DE102014106309.0A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Higuchi Hiroaki; c/o DENSO CORPORATION Kinoshita Hidehiro
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-06-18
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2014-12-18
Also published as: JP6171606B2; CN104241585A; JP2015002141A; US20140370367A1

Abstract

Eine Batterieeinheit ist vorgesehen, die eine Batterie enthält, die aus einem Stapel einer Mehrzahl von Zellen gebildet ist, die jeweils mit Elektrodenstreifen ausgestattet ist, die als ein positiver Anschluss und ein negativer Anschluss dienen. Die Elektrodenstreifen weisen jeweils einen gebogenen Abschnitt auf, der zwischen einem Körper der Zelle und einer Verbindung des Elektrodenstreifens mit einer Stromschiene liegt. Der gebogene Abschnitt ist geometrisch so geformt, dass er als Spannungsaufnehmer zum Minimieren einer mechanischen Spannung funktioniert, die aus einer Schwingung oder einem thermischen Schock auf die Batterie entsteht.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTES DOKUMENT
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 18. Juni 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2013-127378 , deren Gesamtheit durch Bezugnahme hierin mitoffenbart wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Batterieeinheit, die eine Speicherbatterie enthält, die mit einem Stapel von elektrochemischen Zellen für Fahrzeuge, wie z. B. Automobile, ausgestattet ist.
2. Hintergrund des Standes der Technik
Speicherbatterien, die mit einer Mehrzahl von elektrochemischen Zellen ausgestattet sind, haben eine praktische Anwendung erfahren. Jede der Zellen umfasst Elektrodenstreifen (d. h. einen positiven Elektrodenstreifen und einen negativen Elektrodenstreifen). Die Elektrodenstreifen von jeder der Zellen sind mit Sammel- bzw. Stromschienen verbunden. Die Verbindungen wurden beispielsweise unter Verwendung von Ultraschallschweißtechniken hergestellt. Diese Art von Ultraschallschweißen ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2004-114136 offenbart. Insbesondere lehrt diese Offenlegungsschrift eine Ultraschallschweißmaschine, die die positive und die negative Elektrodenstreifen von benachbarten zwei der Zellen zwischen geformten Oberflächen eines Ambosses und eines Ultraschallhorns hält und die geformte Oberfläche des Ultraschallhorns parallel zu der des Ambosses zum Herstellen von Verbindungen der positiven und negativen Elektrodenstreifen vibriert.
In diesem Fall, in dem die Batterie in einem Automobil montiert ist, wird die Batterie normalerweise mechanischen wiederholenden Schwingungen unterzogen. Die Schwingung der Batterie ergibt eine physische Last der Verbindungen der Elektrodenstreifen und der Stromschienen, die zum Bruch der Verbindungen führt. Insbesondere vibriert in dem Fall, in dem ein Batterieaufbau, der aus einer Mehrzahl von Zellen gebildet ist, und ein Stromschienenhalter mit einer Mehrzahl von Stromschienen in einem Aufbewahrungsgehäuse befestigt sind, der Batterieaufbau und der Stromschienenhalter unabhängig voneinander als Reaktion auf die Schwingung des Aufbewahrungsgehäuses, wodurch Spannungen auf die Verbindungen der Elektrodenstreifen mit den Stromschienen ausgeübt werden und dies führt zur Instabilität der Verbindungen.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine verbesserte Struktur einer Batterieeinheit zu schaffen, die so ausgestaltet ist, dass sie die Stabilität der Verbindungen der Elektrodenstreifen der Zellen zu den Stromschienen befestigt.
Gemäß einem Aspekt dieser Offenbarung ist eine Batterieeinheit vorgesehen, die in Automatik-Fahrzeugen angewandt werden kann. Die Batterieeinheit umfasst: (a) eine Batterie, die einen Stapel einer Mehrzahl von laminierten Zellen enthält, die jeweils mit Elektrodenstreifen ausgestattet sind, die jeweils als ein positiver Anschluss und ein negativer Anschluss dienen, wobei jeder Elektrodenstreifen ein Basisende aufweist, das zu einem Körper einer entsprechenden der Zellen verläuft; (b) einen Sammel- bzw. Stromschienenhalter, der mit einer Mehrzahl von mit Elektrodenstreifen der Zellen verbundenen Sammel- bzw. Stromschienen ausgestattet ist; (c) ein Aufbewahrungsgehäuse, in dem die Batterie und der Stromschienenhalter in dem Aufbewahrungsgehäuse montiert sind; (d) erste Elektrodenstreifen, die die Elektrodenstreifen zweier benachbarter Zellen sind, wobei die ersten Elektrodenstreifen Abschnitte aufweisen, die jeweils übereinander verlegt sind und mit den Stromschienen verbunden sind; und (e) zweite Elektrodenstreifen, die die Elektrodenstreifen der Zellen sind. Jeder der zweiten Elektrodenstreifen weist einen Abschnitt auf, der mit einer der Stromschienen verbunden ist ohne mit einem der Elektrodenstreifen verbunden zu sein.
Sowohl der erste als auch der zweite Elektrodenstreifen enthält gegenüberliegende Hauptoberflächen und weist einen gebogenen Abschnitt auf, der so geformt ist, dass er in wenigstens eine der entgegengesetzten Richtungen hervorsteht, die die gegenüberliegenden Hauptoberflächen quert, und zwischen dem Basisende und einer Verbindung der Stromschiene positioniert ist.
Insbesondere ist die Batterie mit dem Stapel der Zellen und dem Batteriehalter ausgestattet, die fest in dem Aufbewahrungsgehäuse befestigt sind. Die Elektrodenstreifen jeder der Zellen sind mit Stromschienen verbunden. Diese Art von Batterie begegnet normalerweise dem Nachteil, dass die Schwingung des Aufbewahrungsgehäuses zur auf die Verbindungen der Elektrodenstreifen mit den Stromschienen ausgeübten Spannung führt, was zum Bruch der Verbindungen führt. Um dieses Problem zu vermeiden, sind die Elektrodenstreifen so ausgestaltet, dass sie die gebogenen Abschnitte aufweisen, die als Spannungsaufnehmer zum Minimieren der auf die Verbindungen wirkenden Spannung funktioniert. Dies stellt die Stabilität bei der Verbindung der Elektrodenstreifen mit den Stromschienen sicher.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der nachstehend angegebenen detaillierten Beschreibung und aus den begleitenden Figuren der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verstanden, die jedoch nicht zur Begrenzung der Erfindung auf die spezifischen Ausführungsformen, sondern lediglich zum Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses betrachtet werden soll.
In den Figuren zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtstruktur einer Batterieeinheit gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 einen transversalen Querschnitt bei Betrachtung entlang der Linie II-II in 1;
3 eine perspektivische Explosionsansicht, die wesentliche Teile der Batterieeinheit von 1 darstellt;
4 eine perspektivische Ansicht, die eine Basis darstellt, auf der das zusammengebaute Batteriemodul montiert ist;
5 eine Draufsicht von 4;
6 eine Ansicht von unten, die eine an die Basis von 5 befestigte Abdeckung darstellt;
7 eine perspektivische Ansicht, die ein zwischen der Basis von 4 und der Abdeckung von 6 angeordnetes Zwischengehäuse darstellt;
8(a) eine Draufsicht des Zwischengehäuses von 7;
8(b) eine Ansicht von unten von dem Zwischengehäuse von 7;
9 eine vertikale Querschnittsansicht bei Betrachtung entlang der Linie IX-IX in 8(a);
10 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Wasserschadensensors;
11 eine vertikale Querschnittsansicht einer Basis und eines Zwischengehäuses eines Aufbewahrungsgehäuses, das eine vertikale Position des Wasserschadensensors von 10 darstellt;
12 eine perspektivische Ansicht, die ein in die Batterieeinheit von 1 montiertes zusammengebautes Batteriemodul darstellt;
13 eine perspektivische Explosionsansicht, die ein zusammengebautes Batteriemodul darstellt;
14 eine perspektivische Explosionsansicht, die ein zusammengebautes Batteriemodul darstellt;
15 eine Draufsicht eines zusammengebauten Batteriemoduls;
16 eine Querschnittsansicht bei Betrachtung entlang der Linie XVI-XVI von 15;
17 eine Seitenansicht, die Verbindungen der Elektrodenstreifen der Zellen eines zusammengebauten Batteriemoduls verbindet;
18 eine teilweise vergrößerte Ansicht von 17;
19 eine Draufsicht, die ein auf einer Basis eines Speichergehäuses der Batterieeinheit von 1 montiertes zusammengebautes Batteriemodul darstellt;
20(a) eine teilweise Seitenansicht, die darstellt, wie ein Stapel von Elektrodenstreifen und eine Stromschiene eines zusammengebauten Batteriemoduls ultraschallgeschweißt wird;
20(b) eine teilweise Seitenansicht, die darstellt, wie ein Elektrodenstreifen und eine Stromschiene eines zusammengebauten Batteriemoduls ultraschallgeschweißt wird;
21 eine perspektivische Ansicht, die eine in der Batterieeinheit von 1 installierte Steuerplatine darstellt;
22 eine Draufsicht, welche die auf einer Basis eines Speichergehäuses montierte Steuerplatine von 21 darstellt;
23 ein Schaltdiagramm, das eine elektrische Struktur eines Leistungszufuhrsystems darstellt;
24 eine Seitenansicht, die eine abgewandelte Ausbildung der Elektrodenstreifen von 17 darstellt;
25 eine Explosionsansicht von 24;
26 eine zweite abgewandelte Ausbildung der Elektrodenstreifen von 17;
27(a) eine Draufsicht, die eine abgewandelte Ausbildung eines zusammengebauten Batteriemoduls darstellt; und
27(b) eine Draufsicht, die eine weitere abgewandelte Ausbildung eines zusammengebauten Batteriemoduls darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf die Figuren, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile in verschiedenen Ansichten beziehen, insbesondere in den 1 bis 3, ist eine Batterieeinheit 10 dargestellt, die als Beispiel mit einem Leistungszufuhrsystem, das in einem mit einer Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeug installiert ist, einer elektronischen Steuereinheit (ECU), die so fungiert, dass sie Vorgänge der Maschine oder weiteren elektrischen Vorrichtungen steuert, einem elektrischen Generator (auch als eine Lichtmaschine bezeichnet), der durch die Maschine zum Erzeugen von Elektrizität angetrieben wird, und einer elektrischen Speichervorrichtung verwendet wird, die eine durch den Generator erzeugte Leistung geladen wird. Die elektrische Speichervorrichtung enthält eine Blei-Säure-Batterie und eine Lithiumionen-Batterie. Die Batterieeinheit 10 ist, wie nachstehend beschrieben, als Lithiumionen-Batterie ausgestaltet.
Die Gesamtstruktur der Batterieeinheit 10 wird mit Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. Eine vertikale Richtung der Batterieeinheit 10, wie sie in der nachstehend Diskussion bezeichnet wird, basiert auf einer Orientierung der Batterieeinheit 10, die, wie in 1 dargestellt, einfachheitshalber auf einer horizontalen Ebene positioniert ist.
Die Batterieeinheit 10 ist im Wesentlichen aus einem zusammengebauten Batteriemodul 11, einer Steuerplatine 12 und einem Aufbewahrungsgehäuse 13 gebildet. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 ist aus einem Stapel von laminierten Zellen gebildet, die jeweils mit einer laminierten Schicht überdeckt sind. Die Steuerplatine 12 fungiert als Controller zum Steuern des Ladens oder Entladens des zusammengebauten Batteriemoduls 11. Das Aufbewahrungsgehäuse 13 umfasst das zusammengebaute Batteriemodul 11 und die Steuerplatine 12, die darin installiert sind, und ist aus einer Basis 14, einer Abdeckung 15 und einem Zwischengehäuse 16 gebildet. Die Basis 14 ist bei einer Stelle fixiert, bei der die Batterieeinheit 10 installiert ist. Die Abdeckung 15 ist oberhalb der Basis 14 angebracht. Das Zwischengehäuse 16 ist zwischen der Basis 14 und der Abdeckung 15 als eine einen Abschnitt einer Seitenwand des Aufbewahrungsgehäuses 13 definierende Seitenschale verbunden. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 und die Steuerplatine 12 sind so verlegt, dass sie sich vertikal miteinander überlappen. Insbesondere ist die Steuerplatine 12 oberhalb des zusammengebauten Batteriemoduls 11 angeordnet. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 und die Steuerplatine 12 sind an der Basis 14 fixiert. Die Abdeckung 15 und das Zwischengehäuse 16 sind auch an die Basis 14 befestigt.
Die Batterieeinheit 10 ist mit einem Anschlussblock 17 zur elektrischen Verbindung mit einer externen Blei-Säure-Batterie oder einem elektrischen Generator und einem elektrischen Verbinder für eine elektrische Verbindung mit der in dem Fahrzeug montierten ECU ausgestattet. Der elektrische Verbinder 18 ist auch mit anderen elektrischen Lasten verbindbar, zu denen die Leistung von der Batterieeinheit 10 zugeführt werden soll. Der Anschlussblock 17 und der Verbinder 18 sind, wie in 1 ersichtlich, teilweise außerhalb der Batterieeinheit 10 freigelegt.
Die Struktur der Batterieeinheit 10 wird nachstehend ausführlich beschrieben.
BASIS 14 DES AUFBEWAHRUNGSGEHÄUSES 13
Das Aufbewahrungsgehäuse 13 der Batterieeinheit 10 wird erläutert. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Basis 14. 5 zeigt eine Draufsicht der Basis 14.
Die Basis 14 ist aus einem metallischen Material, wie z. B. Aluminium, ausgebildet und enthält eine Bodenplatte 21 und eine aufrechte Wand 22, die sich vertikal von der Bodenplatte 21 erstreckt. Die Bodenplatte 21 weist im Wesentlichen eine quadratische Form auf und weist einen umlaufenden Rand auf, von dem sich die aufrechte Wand 22 erstreckt. Mit anderen Worten, die aufrechte Wand 22 umgibt den umlaufenden Rand der Bodenplatte 21. Die Bodenplatte 21 dient als ein Modulträger, auf dem die zusammengebaute Batterieeinheit 11 gehalten wird. Die aufrechte Wand 22 ist so geformt, dass sie vollständig das auf der Bodenplatte 21 montierte zusammengebaute Batteriemodul 11 umfasst.
Die Basis 14 umfasst, wie in 5 dargestellt, eine Modulträgeroberfläche 23, die durch einen Abschnitt einer Bodenwand der Basis 14 definiert ist, und mit der das zusammengebaute Batteriemodul 11 in direktem Kontakt montiert ist. Die Modulträgeroberfläche 23 steht leicht von deren Umgebungsbereich der Basis 14 hervor und umfasst eine durch beispielsweise Schleifen oder Polieren ausgebildete obere ebene Oberfläche. Die aufrechte Wand 22 besteht aus eine Ringform und umgibt das zusammengebaute Batteriemodul 11.
Das zusammengebaute Batteriemodul 11, die Steuerplatine 12, die Abdeckung 15 und das Zwischengehäuse 16 sind an der Basis 14 befestigt. Insbesondere umfasst die Basis 14 eine Mehrzahl von zylindrischen Fixierabschnitten 24a bis 24d, die als Befestigungsträger zum Befestigen des zusammengebauten Batteriemoduls 11, der Steuerplatine 12, der Abdeckung 15 und des Zwischengehäuses 16 an der Basis 14 verwendet werden. Die zylindrischen Fixierabschnitte 24a bis 24d werden normalerweise nachstehend durch ein Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. Die zylindrischen Fixierabschnitte 24a sind Befestigungsträger für die Steuerplatine 12. Die zylindrischen Fixierabschnitte 24b sind Befestigungsträger für die Abdeckung 15. Die zylindrischen Fixierabschnitte 24a und 24b erstrecken sich vertikal vom Boden der Basis 14 innerhalb der aufrechten Wand 22 und umfassen obere Enden, auf denen die Steuerplatine 12 und die Abdeckung 15 montiert sind. Die Basis 14 hat auch an inneren Ecken der aufrechten Wand 22 Basisblöcke 25 ausgebildet, auf denen sich einige der zylindrischen Fixierabschnitte 24a und 24b aufrecht erstrecken.
Die zylindrischen Fixierabschnitte 24c sind die Befestigungsträger für das zusammengebaute Batteriemodul 11 und sind innerhalb der aufrechten Wand 22 positioniert. Die zylindrischen Fixierabschnitte 24c weisen eine niedrigere Höhe als das obere Ende der aufrechten Wand 22 auf. Die zylindrischen Fixierabschnitte 24d sind Befestigungsträger für das Zwischengehäuse 16 und sind außerhalb der aufrechten Wand 22 positioniert.
Das obere Ende jedes der zylindrischen Fixierabschnitte 24a bis 24d weist eine ebene Oberfläche auf, die sich in die gleiche Richtung wie jene erstreckt, in die sich die Bodenoberfläche der Bodenplatte 21 erstreckt. Das obere Ende jedes der zylindrischen Fixierabschnitte 24a bis 24b weist eine darin ausgebildete Gewindebohrung auf. Die Installation des zusammengebauten Batteriemoduls 11, der Steuerplatine 12, der Abdeckung 15 und dem Zwischengehäuse 16 auf der Basis 14 wird durch Platzieren von diesen auf den oberen Enden der zylindrischen Fixierabschnitte 24a bis 24d und durch anschließendes Befestigen von Schrauben N in den Gewindebohrungen der zylindrischen Fixierabschnitte 24a bis 24d erreicht.
Die Basis 14 weist auch eine Mehrzahl von zylindrischen Positionsbolzen 26 (zwei in dieser Ausführungsform) auf, die sich aufrecht erstrecken, wie die zylindrischen Fixierabschnitte 24a und 24b. Jeder der Positionierungsbolzen 26 weist eine äußere Schulter auf und ist aus einem Kleindurchmesserabschnitt und einem Großdurchmesserabschnitt ausgebildet. Der Kleindurchmesserabschnitt dient als ein Positionierer zum Positionieren der Steuerplatine 12 relativ zur Basis 14.
Die Basis 14 ist mit einem Wärmeableiter ausgestattet, der zum Freigeben von durch das zusammengebaute Batteriemodul 11 und die Steuerplatine 12 erzeugter Wärme an die Umgebung dient. Insbesondere weist die Basis 14, wie in 4 und 5 dargestellt, einen als Wärmeableiter auf der Basisplatte 21 innerhalb der aufrechten Wand 22 ausgebildeten Kühlkörper 27 auf. Der Kühlkörper 27 enthält eine platinenzugewandte Platte 27a, die der Rückoberfläche der Steuerplatine 12 zugewandt ist, und eine Mehrzahl von unter der platinenzugewandten Platte 27a angeordneten Rippen (nicht gezeigt). Der Kühlkörper 27 liegt entgegengesetzt zu einem Bereich der Steuerplatine 12, in dem die Leistungsvorrichtungen P montiert sind. Die durch die Leistungsvorrichtungen P erzeugte Wärme wird zu der platinenzugewandten Platte 27a übertragen und anschließend außerhalb der Batterieeinheit 10 von den Rippen abgegeben.
Die Leistungsvorrichtungen P werden durch die Leistungshalbleitervorrichtungen implementiert. Insbesondere sind Leistungstransistoren, wie z. B. Leistungs-MOSFETs oder IGBTs, als Leistungsvorrichtungen P auf einem Leistungspfad montiert, der zu dem zusammengebauten Batteriemodul in der Batterieeinheit 10 verläuft. Die Leistungsvorrichtungen P werden zum Steuern der Eingabe oder Ausgabe der elektrischen Leistung in oder von dem zusammengebauten Batteriemodul ein- oder ausgeschalten. Die Batterieeinheit 10 ist, wie vorstehend beschrieben, mit der Blei-Säure-Batterie und dem elektrischen Generator verbunden. Der zu dem zusammengebauten Batteriemodul 11 verlaufende Leistungspfad ist daher mit der Blei-Säure-Batterie und dem elektrischen Generator verbunden.
Die Basis 14 hat auf der unteren Oberfläche der Basisplatte 21 als Kühlkörper fungierende Rippen (nicht gezeigt) ausgebildet. Die durch das zusammengebaute Batteriemodul 11 oder die Steuerschaltungsplatine 12 erzeugte Wärme wird zu der Bodenplatte 21 durch die aufrechten Wände 22 übertragen und anschließend von den Rippen außerhalb der Batterie freigegeben. Die Rippen fungieren auch als Verstärkung.
Die aufrechte Wand 22 hat darin auch einen Gasabgabeanschluss 28 ausgebildet, von dem das Gas in dem Aufbewahrungsgehäuse 13 außerhalb der Batterieeinheit 10 abgegeben wird. Die Bodenplatte 21 weist auch Flansche 29 auf, die sich nach außen von der aufrechten Wand 22 erstrecken. Jeder der Flansche 29 weist ein Loch auf, durch das Bolzen zur Installation der Batterieeinheit 10 durchgehen.
ABDECKUNG 15
6 zeigt eine Ansicht von unten der Abdeckung 15. Die Abdeckung 15 ist wie die Basis 14 aus einem metallischen Material, wie z. B. Aluminium, ausgebildet. Die Abdeckung 15 weist eine im Wesentlichen quadratische Form auf und ist identisch in der Größe in deren Draufsicht mit der Basis 14, bei der auf die Flansche 29 verzichten worden ist. Die Abdeckung 15 hat auf deren Peripherierändern oder -ecken Fixierabschnitte 31 ausgebildet, die als Befestigungsträger zur mechanischen Verbindung der Abdeckung 15 mit der Basis 14 verwendet werden. Die Abdeckung 15 weist darin auch eine Ringnut 32 auf, in der ein oberes Ende des Zwischengehäuses 16 (d. h. ein oberes Ende einer Zwischenwand 41, wie nachstehend beschrieben wird) eingepasst ist. Die Fixierabschnitte 31 sind bei den vier Ecken der Abdeckung 15 in Übereinstimmung mit den zylindrischen Fixierabschnitten 24b der Basis 14 positioniert. Jeder der Fixierabschnitte 31 weist eine darin ausgebildete Gewindebohrung auf. Die Ringnut 32 erstreckt sich außerhalb der Fixierabschnitte 31 und umfasst eine Kontur, die der Kontur des oberen Endes der aufrechten Wand 22 der Basis 14 entspricht. Die Abdeckung 15 weist an deren unteren Oberfläche ausgebildete Verstärkungsrippen 33 auf.
Die Abdeckung 15 hat an deren unteren Oberfläche einen als Pressmechanismushalter ausgestalteten Federhalter 35 ausgebildet. Der Federhalter 35 wird auch als Sprungfeder zum Halten von Spiral- bzw. Schraubenfedern 101, die zwischen dem zusammengebauten Batteriemodul 11 und der Abdeckung 15 angeordnet sind, unter Druck verwendet. Der Druckhalter 35, wie in 2 dargestellt, steht nach unten von der unteren Oberfläche der Abdeckung 15 hervor und weist darin eine Mehrzahl von zylindrischen Kammern 35a aus, in denen die Schraubenfedern 101 angeordnet sind. Ein Pressmechanismus mit den Schraubenfedern 101 wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Die Rippen 33 sind in einem Muster angeordnet, das von dem Federhalter 35 zum Minimieren der Verformung oder Verkrümmung der Abdeckung 15, die sich durch die Aufbringung einer mechanischen Last (d. h. Gegenkraft der zum Heben der Abdeckung 15 nach oben gerichteten Federn 101) ergibt, zu dem Federhalter 35 verbreitet bzw. ausstrahlt. Insbesondere fungiert der Federhalter 35 als Federträger zum Halten von einem der Enden jeder der Schraubenfedern 101. Die Rippen 33 fungieren als Verformungsvermeider zum Minimieren der Verformung der Abdeckung 15.
Die Anbringung der Abdeckung 15 an die Basis 14 wird durch Platzieren jedes der Fixierabschnitte 31 der Abdeckung 15 an einer der zylindrischen Fixierabschnitte 24b der Basis 14 und durch Befestigen der Schrauben N in den Fixierabschnitten 31 und der zylindrischen Fixierabschnitte 24b erreicht. Die Abdeckung 15 ist, wie aus 15 ersichtlich, oberhalb der aufrechten Wand 22 der Basis 14 positioniert, so dass normalerweise ein quadratisch geschlossenes Fenster, das sowohl durch die Abdeckung 15 als auch durch die Basis 14 frei bleibt, in einer Peripheriewand des Aufbewahrungsgehäuses 13 ausgebildet.
Die Struktur des Zwischengehäuses 16 wird nachstehend beschrieben. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zwischengehäuses 16. 8(a) zeigt eine Draufsicht des Zwischengehäuses 16. 8(b) zeigt eine Ansicht von unten von dem Zwischengehäuse 16. 9 zeigt eine Querschnittsansicht bei Betrachtung entlang der Linie IX-IX in 8(a).
Das Zwischengehäuse 16 ist aus einem synthetischen Harz gebildet, das eine geringere Festigkeit als das Material der Basis 14 und der Abdeckung 15 aufweist. Das Zwischengehäuse 16 ist an der Basis 14 angebracht und erstreckt sich ununterbrochen von der aufrechten Wand 22 nach oben. Die Abdeckung 15 ist an dem Zwischengehäuse 16 montiert. Das Zwischengehäuse 16 schließt das vorstehend beschriebene quadratisch geschlossene Fenster, das sowohl durch die Abdeckung 15 und die Basis 14 freiliegt.
Das Zwischengehäuse 16, wie in 7, 8(a) und 8(b) dargestellt, weist eine Zwischenwand 41 einer normalerweise quadratisch geschlossenen Form auf. Das Zwischengehäuse 16 weist einen quadratisch geschlossenen Rahmen 42 auf, der dessen unteres Ende definiert. Der Rahmen 42 hat darin eine quadratisch geschlossene Nut 43 ausgebildet, in der das obere Ende der aufrechten Wand 22 der Basis 14 eingepasst ist. Der Rahmen 42 weist außerhalb der Nut 43 ausgebildete Fixierabschnitte 44 auf, die an der Basis 14 angebracht sind. Die Fixierabschnitte 44 sind in Übereinstimmung mit den Fixierabschnitten 24d der Basis 14 positioniert und weisen darin ausgebildete Bohrlöcher auf. Die Bohrlöcher erstrecken sich jeweils durch die Dicke der Fixierabschnitte 44. Das Anbringen des Zwischengehäuses 16 an die Basis 14 wird durch Platzieren der Fixierabschnitte 44 an den Fixierabschnitten 24d der Basis 14 und durch anschließendes Befestigen der Schrauben N in die Fixierabschnitte 24d und 44 erreicht. Das Zwischengehäuse 16 ist an dem oberen Ende der aufrechten Wand 22 der Basis 14 angeordnet.
Das Zwischengehäuse 41 weist innere Streifen auf, in denen Löcher 45 ausgebildet sind, durch welche die entsprechenden Positionierungsbolzen 26 (d. h. der Großdurchmesserabschnitt) der Basis 14 durchgehen.
Das Zwischengehäuse 16 hat integral daran einen Verbindungsanschluss 47 angeordnet, der elektrisch mit einem Anschlussblock 17 verbunden ist. Das Zwischengehäuse 16 umfasst auch einen dazu angebrachten Verbinder 18. Der Verbindungsanschluss 47 und der Verbinder 18 sind benachbart nebeneinander in oder auf der gleichen der vier Seitenwände des Zwischengehäuses 16 angebracht.
Der Verbinder 18 liegt teilweise außerhalb des Zwischengehäuses 16 frei und besteht aus einer Verbindungshülle, in der ein Verbinder eines Kabelbaums (nicht gezeigt) eingepasst ist und einem Stecker 52 mit einer Mehrzahl von Anschlussbolzen 53, die innerhalb der Verbindungshülle 51 orientiert sind. Die Anschlussbolzen 53 erstrecken sich teilweise nach oben und sind elektrisch an die Steuerplatine 12 gelötet. Die Anschlussbolzen 53 enthalten elektrische Leistungsausgabeanschlüsse (z. B. Stromschienen) und Signal-Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse.
Das Zwischengehäuse 16 ist mit einem innerhalb der Zwischenwand 41 angeordneten Wasserschadensensor 60 ausgestattet. Der Wasserschadensensor 60 ist nahe dem Stecker 52 positioniert und fungiert als ein Untertaucherfassungssensor zum Erfassen des Eintritts von Wasser in die Batterieeinheit 10, d. h. ob die Batterieeinheit 10 in Wasser untergetaucht wurde oder nicht. 10 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Wasserschadensensors 60.
Der Wasserschadensensor 60 ist im Wesentlichen aus einer Erstreckungsplatte 61 und einem Sensorsubstrat 62 gebildet. Die Erstreckungsplatte 61 erstreckt sich von dem Rahmen 42 nach unten. Das Sensorsubstrat 62 ist an der Erstreckungsplatte 61 angebracht. Die Erstreckungsplatte 61 ist quadratisch und umfasst eine Mehrzahl von Verbindungsanschlüssen (d. h. elektrische Leiter) 63, die teilweise darin eingebettet sind. Die Verbindungsanschlüsse 63 sind jeweils aus einer Stromschiene gebildet. Jeder der Verbindungsanschlüsse 63 umfasst ein Ende, das sich von einem oberen Ende der Erstreckungsplatte 61 nach oben erstreckt, und ein anderes Ende, das sich horizontal von einer Seitenoberfläche 61a (d. h. eine Hauptoberfläche) der Erstreckungsplatte 61 erstreckt, auf der das Sensorsubstrat 62 montiert ist. Insbesondere ist jede der Verbindungsanschlüsse 62 um einen rechten Winkel innerhalb der Erstreckungsplatte 61 gebogen. Die Seitenoberfläche 61a (die nachstehend auch als eine substratmontierte Oberfläche bezeichnet wird) der Erstreckungsplatte 61 weist zwei daran ausgebildete zylindrische Vorsprünge 64 auf. Jeder der zylindrischen Vorsprünge ist aus zwei Sektionen gebildet: einen Kleindurchmesserabschnitt und einen Großdurchmesserabschnitt. Die zylindrischen Vorsprünge 64 sind bei Ecken der substratmontierten Oberfläche 61a der Erstreckungsplatte 61 positioniert.
Das Sensorsubstrat 62 weist darin ein Anordnung von Löchern 65, in denen Bolzen 63a, die die unteren Enden der Verbindungsanschlüsse 63 sind, eingepasst sind und ein Paar von Löchern 66 auf, in denen die zylindrischen Vorsprünge 64 der Erstreckungsplatte 61 eingeführt sind. Das Anbringen des Sensorsubstrats 62 an die substratmontierte Oberfläche 61a der Erstreckungsplatte 61 wird durch Einführen der Bolzen 63a der Verbindungsanschlüsse 63 und der zylindrischen Vorsprünge 64 der Erstreckungsplatte in die Löcher 65 und 66 und durch Befestigen des Sensorsubstrats 62 mit Schrauben erreicht. Nach Anbringen an die Erstreckungsplatte 61 ist das Sensorsubstrat 62 so orientiert, dass es vertikal erstreckende Hauptoberflächen aufweist. Das Sensorsubstrat 62 weist in dessen unterem Ende zwei ausgebildete Schlitze 67 auf. Die Schlitze 67 erstrecken sich vertikal parallel zueinander. Das Sensorsubstrat 62 weist auch drei Wassererfassungselektroden 68 auf, die benachbart zu den Schlitzen 67 angebracht sind.
11 stellt die Positionen des Wasserschadensensors 60 dar, wenn das Zwischengehäuse 16 an die Basis 14 angebracht ist. 11 zeigt eine vertikale Sektionsansicht des Wasserschadensensors 60, wenn das Zwischengehäuse und die Basis 14 zusammengebaut sind.
Die Erstreckungsplatte 61 ist innerhalb der aufrechten Wand 22 der Basis 14 angeordnet, wenn das Zwischengehäuse 16 mit der Basis 14 verbunden ist. Das Sensorsubstrat 62 ist innerhalb der Erstreckungsplatte 61 positioniert. Die drei Wassererfassungselektroden 68 sind niedriger als das untere Ende der Erstreckungsplatte 61 (d. h. das obere Ende der aufrechten Wand 22 der Basis 14) und nahe der Bodenplatte 21 angebracht. Wenn das Wasser in die Aufbewahrungskammer 13 eindringt, wird es relativ schnell die Wassererfassungselektroden 68 erreichen. Dies bewirkt, dass die Wassererfassungselektroden 68 elektrisch miteinander zum Ausgeben eines anzeigenden Signals zu der Steuerplatine 12 verbunden sind.
Das Sensorsubstrat 62 ist, wie in 11 dargestellt, unterhalb der Steuerplatine 12 positioniert und umfasst Hauptoberflächen (d. h. eine elektronische komponentenmontierte Oberfläche), die die Hauptoberfläche (d. h. die elektronische komponentenmontierte Oberfläche) der Steuerplatine 12 quert (d. h. erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht). Die Wassererfassungselektroden 68 sind bei einem niedrigeren Niveau als eine durch „K” in 11 gekennzeichnete offensichtliche Grenze zwischen der Basis 14 und dem Zwischengehäuse 16 angeordnet. Die offensichtliche Grenze K liegt zwischen dem oberen Ende der aufrechten Wand 22 der Basis 14 und der unteren Oberfläche eines Abdichtelements 75, das in die Nut 43 des Zwischengehäuses 16 eingepasst ist. Die Steuerplatine 12 ist höher als die offensichtliche Grenze K positioniert. Die Richtung, in die sich das Sensorsubstrat 62 erstreckt, ist identisch mit der, in die die elektrochemischen Zellen 83 des zusammengebauten Batteriemoduls 11, wie in 2 klar dargestellt, verlegt sind, um sich einander zu überlappen.
Das Zwischengehäuse 16 enthält, wie in 7 dargestellt, die von dem Rahmen 42 erstreckenden Isolierwände 71. Bei dem Zusammenbau des Zwischengehäuses 16 und der Basis 14 verlaufen oder erstrecken sich die Isolierwände 71, wie klar in 2 dargestellt, von dem Zwischengehäuse 16 in Richtung der Bodenplatte der Basis 14 innerhalb der aufrechten Wand 22. Mit anderen Worten, jede der Isolierwände 71 ist so verlegt, dass sie die aufrechte Wand in horizontale Richtung überlappt (d. h. eine Richtung senkrecht zur Dicke der Batterieeinheit 10). Die Isolierwände 71 fungieren so, dass sie Elektroden (d. h. Elektrodenstreifen 84 und 85, die nachstehend ausführlich beschrieben werden) des zusammengebauten Batteriemoduls 11 von der aufrechten Wand 22 elektrisch isolieren und sind zwischen den Elektroden des zusammengebauten Batteriemoduls 11 und der aufrechten Wand 22 positioniert. Die Basis 14 umfasst, wie vorstehend beschrieben, die innerhalb der aufrechten Wand 22 positionierten Basisblöcke 25. Jede der Isolierwände 71 weist eine, wie in den 8(a) und 8(b) dargestellt, L-Form auf, mit anderen Worten weist zwei Wandsektionen auf, die sich senkrecht zueinander erstrecken, um elektrisch die Elektroden des zusammengebauten Batteriemoduls 11 von den Basisblöcken 25 zu isolieren.
2 stellt die Abdeckung 15 und das Gehäuse 16 dar, die an der Basis 14 befestigt sind. Das obere Ende der aufrechten Wand 22 der Basis 14 ist in die Nut 43 des Rahmens 42 des Zwischengehäuses 16 eingepasst. Insbesondere ist die Basis 14 an das Zwischengehäuse 16 mit dem unteren Ende der Fixierabschnitte 44 des Zwischengehäuses 16 in Kontakt stehend mit den Fixierabschnitten 24d der Basis 14 fixiert. In diesem Zustand ist der Boden der Nut 43 des Zwischengehäuses 16 (d. h. eines der entgegengesetzten Enden der Zwischenwand 41, die der Basis 14 zugewandt ist) bei einem gegebenen Abstand entfernt von dem oberen Ende der aufrechten Wand 22 positioniert. Das Abdichtelement (d. h. eine mechanische Abdichtung) füllt einen solchen Luftspalt zwischen der Nut 43 des Zwischengehäuses 16 und dem oberen Ende der aufrechten Wand 22. Das Abdichtelement 75 weist eine Konfiguration wie in 3 dargestellt auf. Insbesondere ist das Abdichtelement 75 aus einem ringförmigen Streifenelement gebildet. Das Abdichtelement 75 ist elastisch durch das obere Ende der aufrechten Wand 22 komprimiert, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Basis 14 und dem Zwischengehäuse 16 zu erzeugen.
Das obere Ende der Zwischenwand 41 des Zwischengehäuses 16 ist in die Nut 43 eingepasst, die sich entlang dem Peripherierand der Abdeckung 15 erstreckt. Insbesondere ist die Abdeckung 15 an der Basis 14 mit dem unteren Ende der Fixierabschnitte 31 der Abdeckung 15 in Kontakt stehend mit den Fixierabschnitten 24b der Basis 14 fixiert. In diesem Zustand ist der Boden der Nut 32 der Abdeckung 15 (d. h. eines der entgegengesetzten Enden der Abdeckung 15, die der Basis 14 zugewandt ist) bei einem gegebenen Abstand entfernt von dem oberen Ende der Zwischenwand 41 positioniert. Ein Abdichtelement 76 (d. h. eine mechanische Abdichtung) füllt einen solchen Luftspalt zwischen der Nut 32 der Abdeckung 15 und der Zwischenwand 41. Das Abdichtelement 76 umfasst eine Konfiguration, wie in 3 dargestellt. Insbesondere ist das Abdichtelement 76 aus einem ringförmigen Streifenelement gebildet. Das Abdichtelement 76 ist elastisch durch das obere Ende der Zwischenwand 41 komprimiert, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Abdeckung 15 und dem Zwischengehäuse 16 zu erzeugen.
Wie aus der vorstehenden Diskussion ersichtlich, ist das obere Ende der aufrechten Wand 22 der Basis 14 in indirektem Kontakt mit dem Boden der Nut 43 des Zwischengehäuses 16. Auf ähnliche Weise ist das obere Ende der Zwischenwand 41 des Zwischengehäuses 16 in indirektem Kontakt mit dem Boden der Nut 32 der Abdeckung 15 platziert. Mit anderen Worten, die Dämpfer sind zwischen der Basis 14 und dem Zwischengehäuse 16 und zwischen den Zwischengehäuse 16 und der Abdeckung 15 zum Vermeiden einer Richtungsübertragung der externen Kraft angeordnet, die auf der Abdeckung 15 von oberhalb zu dem Zwischengehäuse 16 und zu der Basis 14 wirkt.
ZUSAMMENGEBAUTES BATTERIEMODUL 11
Die Struktur des zusammengebauten Batteriemoduls 11 wird nachstehend beschrieben. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die Gesamtstruktur des zusammengebauten Batteriemoduls 11 darstellt. 13 und 14 zeigen perspektivische Explosionsansichten des zusammengebauten Batteriemoduls 11. 15 zeigt eine Draufsicht des zusammengebauten Batteriemoduls 11. 16 zeigt eine Querschnittsansicht bei Betrachtung entlang der Linie XVI-XVI in 15.
Das zusammengebaute Batteriemodul 11 fungiert als eine sogenannte Batterie und ist im Wesentlichen aus einem Batterieaufbau 81, einer Mehrzahl (vier in dieser Ausführungsform) von Zellen 83 und einem Batteriehalter 82 gebildet, der an den Batterieaufbau 81 als Stromschienenhalter befestigt ist. Der Batterieaufbau 81 enthält die Zellen 83, die jeweils durch eine laminierte Zelle implementiert sind, wie in dem Einführungsteil dieser Anmeldung beschrieben. Insbesondere ist jede der Zellen 83 aus einem flexiblen abgeflachten Gehäuse gebildet, das, wie in 16 dargestellt, durch ein Paar von laminierten Schichten und einem quadratischen Zellkörper 83a ausgebildet, der in dem abgeflachten Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse weist einen abgedichteten Peripherierand auf, um darin den Zellkörper 83a hermetisch zu platzieren. Die Zellen 83 sind so verlegt, dass sie einander in deren Dickenrichtung überlappen. Jede der Zellen 83 weist eine Planarform auf und weist ein Paar von Elektrodenstreifen 84 und 85 auf, die sich nach außen von dem Zellkörper 83a erstrecken. Die Elektrodenstreifen 84 und 85 sind so angebracht, dass sie diametral von zwei der vier Seiten jeder der Zellen 83 entgegengesetzt liegen. Der Elektrodenstreifen 84 dient als positive Elektrode. Der Elektrodenstreifen 85 dient als negative Elektrode. Der positive Elektrodenstreifen 84 ist aus Aluminium gebildet. Der negative Elektrodenstreifen 85 ist aus Kupfer gebildet.
Die Zellen 83 sind, wie vorstehend beschrieben, vertikal gestapelt. Eine der vertikal benachbarten zwei der Zellen 83 umfasst, wie aus den 12 und 13 ersichtlich, den positiven Elektrodenstreifen 84, der an der gleichen Seite wie der negative Elektrodenstreifen 85 der anderen Zelle 83 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der positive Elektrodenstreifen 84 einer der vertikalen benachbarten zwei der Zellen 83 ist über den negativen Elektrodenstreifen 85 der anderen Zelle 83 in Dickenrichtung der Zellen 83 verlegt. Der positive Elektrodenstreifen 84 jeder der Zellen 83 ist elektrisch mit dem negativen Elektrodenstreifen 85 einer benachbarten der Zellen 83 verbunden, so dass alle Zellen 83 zusammen in Reihe elektrisch verbunden sind.
Der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85 der benachbarten zwei der Zellen 83 sind physisch so gebogen, dass sie sich zueinander so annähern, dass sie verlegte Abschnitte aufweisen, um sich vertikal zueinander zu überlappen. Solche überlappte Abschnitte werden beispielsweise durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden. In dieser Ausführungsform sind der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85 des Batterieaufbaus 81 auf diese Weise, wie in 17 dargestellt, verbunden. Die Elektrodenstreifen 84 und 85 von allen Zellen 83 werden in zwei Arten untergliedert: einer ist der erste Elektrodenstreifen und der andere ist der zweite Elektrodenstreifen. Die ersten Elektrodenstreifen sind Elektrodenstreifen 84 und 85 jeder vertikal benachbarten zwei der Zellen 83, die Abschnitte aufweisen, die übereinander verlegt sind, und zusammen durch eine Schweißnaht, wie nachstehend ausführlich beschrieben, verbunden sind. Die zweiten Elektrodenstreifen sind die Elektrodenstreifen 84 und 85 der Zellen 83, die nicht mit jenen der anderen der Zellen 83 verbunden sind. Insbesondere sind auf der rechten Seite des Batterieaufbaus 81 der oberste positive Elektrodenstreifen 84 und der unterste negative Elektrodenstreifen 85, die sich gerade in Horizontalrichtung erstrecken, zwei Elektrodenstreifen, während der oberste positive Elektrodenstreifen 84 und der unterste negative Elektrodenstreifen 85 der dazwischenliegenden zwei der Zellen 83, die gebogen und zusammengeschweißt sind, die ersten Elektrodenstreifen sind. Auf der linken Seite des Batterieaufbaus 81 sind der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85 der oberen zwei der Zellen 83, die gebogen und zusammengeschweißt sind, die ersten Elektrodenstreifen. Auf ähnliche Weise sind der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85 der unteren zwei der Zellen 83, die gebogen und zusammengeschweißt sind, die ersten Elektrodenstreifen.
Die ersten Elektrodenstreifen, die manche der Elektrodenstreifen 84 und 85 sind, die so verlegt sind, dass sie sich einander überlappen und zusammen mit den vertikal benachbarten zwei der Zellen 83 verbunden sind, und die Elektrodenstreifen, die die anderen Elektrodenstreifen 84 und 85 sind, die nicht miteinander verbunden sind, weisen eine unterschiedliche Konfiguration zueinander in eine Richtung auf, in die sich die Elektrodenstreifen 84 und 85 erstrecken. Dies wird mit Bezug auf 18 diskutiert. 18 zeigt eine vergrößerte Ansicht, die die Elektrodenstreifen 84 und 85 auf der rechten Seite der Zellen 83, wie in 17 gezeigt, darstellt und kennzeichnet die Elektrodenstreifen 84 und 85, die zusammen als erste Elektrodenstreifen T1 verbunden sind, und die Elektrodenstreifen 84 und 85 sind einfachheitshalber nicht zusammen als zweite Elektrodenstreifen T2 verbunden. Bezugszeichen 94a, 94b und 94c zeigen Stromschienen an, mit denen die ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 verbunden sind. Die Stromschienen 94a bis 94c werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Jeder der ersten Elektrodenstreifen T1 ist, wie in 13 klar dargestellt, aus einem Plattenelement mit Hauptoberflächen gebildet, die zueinander in deren Dickenrichtung entgegengesetzt sind. Jeder der ersten Elektrodenstreifen T1 enthält zwei Seitenabschnitte 700 und einen Vertikalabschnitt 800. Die Seitenabschnitte 700 erstrecken sich in Längsrichtung des ersten Elektrodenstreifens T1, d. h. eine Richtung senkrecht zu einer Richtung, in der die Zellen 83 gestapelt sind. Solch eine Richtung wird nachstehend auch als eine Stapelrichtung bezeichnet. Der vertikale Abschnitt 800 erstreckt sich in der Stapelrichtung. Die Seitenabschnitte 700 und der Vertikalabschnitt 800 definieren einen gebogenen Abschnitt 86 einer gekrümmten Form. Ein Hauptkörper des gebogenen Abschnitts 86 (d. h. der vertikale Abschnitt 800) erstreckt sich im Wesentlichen in rechten Winkeln von einem Basisendabschnitt des ersten Elektrodenstreifens T1, der zu dem Körper einer entsprechenden der Zellen 83 verläuft, d. h. nähert sich nahe einer Paarung (d. h. einer vertikal benachbarten) der ersten Elektrodenstreifen T1 an, um eine Überlappung jeder benachbarten zwei der Elektrodenstreifen 84 und 85 herzustellen. Der gebogene Abschnitt 86 jeder der ersten Elektrodenstreifen T1 liegt zwischen einem Basisende des ersten Elektrodenstreifens T1, der direkt von dem Körper einer entsprechenden der Zellen 83 verlauft, und einer Verbindung (oder Schweißnaht) des ersten Elektrodenstreifens T1 zu einer benachbarten. Jeder der ersten Elektrodenstreifen T1 enthält zwei abgerundete oder bogenförmige Ecken 300, die in entgegengesetzte Richtungen zum Definieren einer gekrümmten Form des ersten Elektrodenstreifens T1 als Ganzes ausbauchen. Die ersten Elektrodenstreifen T1 umfassen obere Endabschnitte, die übereinander verlegt sind und zusammen an einer Position zwischen den benachbarten zwei der Zellen 83 in Dickenrichtung der Zellen 83 verbunden sind. Jede der bogenförmigen Ecken 300 ist so geformt, dass sie einen Krümmungsradius aufweist, der einen unerwünschten Grad an wirkender Spannung minimiert, die aus einer Schwingung ergibt, die während eines Ultraschallschweißvorgangs auftritt, oder von dem Körper des Kraftfahrzeugs bei dem Fall übertragen wird, bei dem die Batterieeinheit 10 an das Kraftfahrzeug montiert wird. Die Krümmungsradien der bogenförmigen Ecken 300 können zueinander gleich sein.
Jeder der zweiten Elektrodenstreifen T2 ist wie in den ersten Elektrodenstreifen T1 aus einem Plattenelement mit Hauptoberflächen gebildet, die zueinander in deren Dickenrichtung entgegengesetzt sind. Jede der zweiten Elektrodenstreifen T2 enthält zwei Seitenabschnitte 700 und zwei vertikale Abschnitte 800. Die Seitenabschnitte 700 erstrecken sich gerade in Längsrichtung des zweiten Elektrodenstreifens T2, d. h. eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung. Der vertikale Abschnitt 800 erstreckt sich in der Stapelrichtung. Die Seitenabschnitte 700 und der vertikale Abschnitt 800 jeder der zweiten Elektrodenstreifen T2 definiert einen gebogenen Abschnitt 87 einer U-Form, der in der Stapelrichtung hervorsteht. Der gebogene Abschnitt 87 jeder der zweiten Elektrodenstreifen T2 liegt zwischen einem Basisende des zweiten Elektrodenstreifens T2, der direkt von dem Körper der Zelle 83 verläuft, und einer Verbindung (oder einer Schweißnaht) zu der Stromschiene 49a oder 49c.
Jeder der zweiten Elektrodenstreifen T2 enthält drei abgerundete oder bogenförmige Ecken 400, die in verschiedene Richtungen ausbauchen. Insbesondere bauchen äußere zwei der bogenförmigen Ecken 400 im Wesentlichen in die gleiche Richtung aus (d. h. die Abwärtsrichtung in den 17 und 18). Die mittlere der bogenförmigen Ecken 400 bauchen bzw. schwellen in eine Richtung aus (d. h. die Aufwärtsrichtung in den 17 und 18), die zu der gegenüberliegt, in welche die äußeren bogenförmigen Ecken 400 anschwellen. Jede der bogenförmigen Ecken 400 ist so geformt, dass sie einen Krümmungsradius aufweist, der einen unerwünschten Grad an daran wirkender Spannung minimiert, die sich aus Schwingungen ergibt, die während eines Ultraschallschweißvorgangs auftreten oder von dem Körper des Kraftfahrzeugs bei dem Fall übertragen werden, bei dem die Batterieeinheit 10 an dem Kraftfahrzeug montiert wird. Die Krümmungsradien der bogenförmigen Ecken 400 können zueinander gleich sein.
Die Batterieeinheit 10 weist eine Konfiguration auf, die gegenüber mechanischen Vibrationen in eine Richtung empfindlich ist, in welche die Zellen 83 gestapelt sind, d. h. die Dickenrichtung der Zellen 83 (d. h. die Stapelrichtung).
Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 sind geometrisch so geformt, dass sie es ermöglichen, dass alle ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 die gleiche Länge L1 aufweisen ungeachtet wie die ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 zusammen oder mit den Stromschienen 94a bis 94c verbunden sind. Die Länge L1 ist, wie in 18 ersichtlich, ein linearer Abstand zwischen dem Basisende jeder der ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2, die zu der Zelle 83 und zu deren spitzen Enden führt. Demgemäß ermöglicht die lineare Länge L1 der ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 den spitzen Enden aller ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 in die Stapelrichtung der Zellen 83 ausgerichtet zu sein. Insbesondere weisen die ersten und die zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2, die sich auf die gleiche Seite der Zellen 83 erstrecken, die spitzen Enden auf, die in die Stapelrichtung der Zellen 83 ausgerichtet sind. Dies beseitigt den Bedarf zum Regulieren der Längen aller Streifen, aus denen die ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 hergestellt sind und ermöglichen den ersten und den zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 zusammen oder mit den Stromschienen 94a bis 94c an der gleichen Stelle in die Richtung verbunden zu sein, in die sich die ersten und die zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 erstrecken. Die gebogenen Abschnitte 87 der zweiten Elektrodenstreifen T2 dienen als Längeneinsteller zum Einstellen der Länge der zweiten Elektrodenstreifen T2, um die Verbindungen der zweiten Elektrodenstreifen T2 mit den Verbindungen der ersten Elektrodenstreifen T1 in die Stapelrichtung der Zellen 83 auszurichten. Dies bewirkt, dass die Verbindungszentren (oder Schweißnähte) der zweiten Elektrodenstreifen T2 mit den Stromschienen 94 und die Verbindungszentren (Schweißnähten) der ersten Elektrodenstreifen T1 miteinander (d. h. der Stromschiene 94) bei einem gleichen Abstand entfernt von den Körpern der Zellen 83 in die Richtung positioniert sind, in die sich die ersten und die zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 erstrecken.
Ein Klebeband 88 ist, wie in 14 dargestellt, zwischen alle zwei der Zellen 83 dazwischen angeordnet, um alle Zellen 83 zu verbinden. Der Batterieaufbau 81 umfasst eine starre Platte 89, die mit der Oberfläche der obersten der Zellen 83 über das Klebeband 88 befestigt ist. Die starre Platte 89 ist beispielsweise aus einem Eisenblech gebildet, das einen Oberflächenbereich aufweist, der wenigstens gleich zu dem jeder der Zellen 83 ist. In dieser Ausführungsform ist der Oberflächenbereich der starren Platte 89 in der Größe größer als jener der Zellen 83. Die starre Platte 89 dient als Federträger für die durch die Schraubenfedern 101 erzeugten mechanischen Spannungen.
Der Batteriehalter 82 ist mit einem ersten Halter 91, einem zweiten Halter 92 und einem Verbinder 93 ausgestattet, der den ersten und den zweiten Halter 91 und 92 zusammen verbindet. Der erste Halter 91 ist an die Elektrodenstreifen 84 und 85 an einer der Seiten des Batterieaufbaus 81 angebracht, während der zweite Halter 92 an den Elektrodenstreifen 84 und 85 an der gegenüberliegenden Seite des Batterieaufbaus 81 angebracht ist. Der erste Halter 91, der zweite Halter 92 und der Verbinder 93 sind integral durch ein synthetisches Harz ausgebildet.
Der erste Halter 91 weist drei Stromschienen 94a, 94b und 94c auf, die im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 94 nachstehend gekennzeichnet sind. Die Stromschienen 94a, 94b und 94c sind so verlegt, dass sie sich einander in die Stapelrichtung der Zellen 83 überlappen und durch den ersten Halter 91 freitragend sind. Die Stromschienen 94a, 94b und 94c sind elektrisch mit den positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 verbunden, die sich von den gegenüberliegenden zwei der Seiten des Batterieaufbaus 81 erstrecken. Die Stromschienen 94a, 94b und 94c weisen Hauptoberflächen auf, die einander in vertikale Richtung zugewandt sind (d. h. Dickenrichtung des Batterieaufbaus 81). Jede der Stromschienen 94a, 94b und 94c weist eine der Hauptoberflächen auf, die in direktem Kontakt mit der Oberfläche einer entsprechenden der positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85, wie auf der rechten Seite von 18 dargestellt, verbunden ist. Die Stromschienen 94a, 94b und 94c sind, wie in 18 ersichtlich, einander in gestapelte Richtung der Zellen 83 ausgerichtet. Mit anderen Worten, die Stromschienen 94a, 94b und 94c sind entfernt von den Zellkörpern 83a positioniert und im Wesentlichen in der gleichen Position in die Richtung platziert, in die sich die Elektrodenstreifen 84 und 85 erstrecken. Die Stromschiene 94a fungiert als positiver Anschluss des Batterieaufbaus (d. h. positiver Anschluss einer Serienschaltung, die aus den in Reihen verbundenen Zellen 83 gebildet ist). Die Stromschiene 94c fungiert als negativer Anschluss des Batterieaufbaus 81 (d. h. negativer Anschluss der Serienschaltung). Die Stromschienen 94a und 94c sind jeweils mit den Leistungsanschlüssen 95 des Batterieaufbaus 81 verbunden.
Der zweite Halter 92 weist drei Stromschienen 94d und 94e auf, die nachstehend im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 94 gekennzeichnet sind. Die Stromschienen 94d und 94e sind so verlegt, dass sie sich einander in der Stapelrichtung der Zellen 83 überlappen und freitragend durch den zweiten Halter 92 sind. Die Stromschienen 94d und 94e sind elektrisch mit den positiven und den negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 verbunden, die sich zu den anderen der gegenüberliegenden zwei der Seiten des Batterieaufbaus 81 erstrecken. Die Stromschienen 94d und 94e weisen Hauptoberflächen auf, die einander in vertikale Richtung zugewandt sind (d. h. Dickenrichtung des Batterieaufbaus 81). Jede der Stromschienen 94d und 94e weist eine der Hauptoberflächen auf, die in direktem Kontakt mit der Oberfläche einer entsprechenden der positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 verbunden ist, wie an der linken Seite von 6 dargestellt. Die Stromschienen 94d und 94e sind, wie in 16 ersichtlich, miteinander in der Stapelrichtung der Zellen 83 ausgerichtet. In anderen Worten, die Stromschienen 94d und 94e sind entfernt von den Zellkörpern 83a positioniert und sind im Wesentlichen an der gleichen Position in die Richtung platziert, in die sich die Elektrodenstreifen 84 und 85 erstrecken.
Der Batterieaufbau 81 ist so ausgestaltet, dass er eine bei jeder der Zellen 83 auftretende Anschlussspannung misst. Insbesondere weist der erste Halter 91 drei Spannungserfassungsanschlüsse 96 auf, die jeweils mit den Stromschienen 94a, 94b und 94c verbunden sind. Der zweite Halter 92 weist zwei Spannungserfassungsanschlüsse 96 auf, die mit den Stromschienen 94d und 94e verbunden sind. Die Leistungsanschlüsse 95 und die Spannungserfassungsanschlüsse 96 erstrecken sich alle nach oben und weisen mit der Steuerplatine 12 verbundene obere Enden auf.
Jeder der Spannungserfassungsanschlüsse 96 kann durch einen Abschnitt wenigstens einer der Stromschienen 94 (94a bis 94e) gebildet sein. Mit anderen Worten, jede der Stromschienen 94 kann zum Erfassen der Anschlussspannung bei den Zellen 83 verwendet werden. In dieser Ausführungsform ist jede der Stromschienen 94 bei einem Ende zu einem der positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 des Batterieaufbaus 81 und bei dem anderen Ende mit der Steuerplatine 12 als Spannungserfassungsanschlüsse 96 verbunden. Jede der Stromschienen 94 ist gebogen und teilweise in einem der ersten und zweiten Halter 91 und 92 eingebettet. Die Stromschienen 94 fungieren als Verbindungselement, das elektrisch mit der Steuerplatine 12 verbunden ist, die eine der in der Batterieeinheit 10 angeordneten elektrischen Vorrichtungen ist. Die Stromschienen 94 fungieren auch als Verbindungselemente, die elektrisch mit einer außerhalb der Batterieeinheit 10 angeordneten externen Zinkzelle oder Batterie verbunden sind.
Der Verbinder 93 ist aus einer oberen und einem unteren Verbindungsstab 98 gebildet. Mit anderen Worten, der Verbinder 93 weist eine horizontal längliche Öffnung oder Schlitz auf, um die oberen und unteren Verbindungsstäbe 98 aufzuweisen. Jeder der Verbindungsstäbe 98 weist eine Dicke auf, die, wie aus 12 ersichtlich, schmal genug ist, um in dem Raum zwischen den Peripherierändern der laminierten Schichten der vertikal benachbarten zwei der Zellen 83 angeordnet zu sein. In dem Zustand, in dem der Batteriehalter 82 an dem Batterieaufbau 81 angebracht ist, erstreckt sich jeweils der Verbindungsstab 98 zwischen den laminierten Schichten der Zellen 83 ohne von der Peripherie des Batterieaufbaus 81 hervorzustehen. Dies ist vorteilhaft bei der Reduzierung der Gesamtgröße der Batterieeinheit 10.
Sowohl der ersten als auch der zweite Halter 91 und 92 weist eine Höhe auf (d. h. eine vertikale Abmessung des Harzkörpers sowohl des ersten als auch des zweiten Halters 91 und 92), die, wie in 2 ersichtlich, kleiner als eine Gesamtdicke des Batterieaufbaus 81 ist (d. h. eine vertikale Abmessung des Batterieaufbaus 81 in eine Richtung, in die die Zellen 83 gestapelt sind). Dies ermöglicht, dass das zusammengebaute Batteriemodul 11 an der Basis 14 ohne eine physische Störung der Halter 91 und 92 mit Teile der Batterieeinheit 10 montiert zu sein.
19 zeigt eine Draufsicht, die das zusammengebaute Batteriemodul 11 darstellt, das auf der Basis 14 montiert ist, an der das Zwischengehäuse 16 angebracht ist.
Wie bei Betrachtung von dem Verbinder 18 des Zwischengehäuses 16 ersichtlich ist, ist das zusammengebaute Batteriemodul 11 an den Elektrodenstreifen 84 und 85 platziert, die an den rechten und linken Seiten des Körpers des zusammengebauten Batteriemoduls 11 positioniert sind. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 ist auch benachbart zu dem Kühlkörper 27 auf der Basis 14 angebracht. Der Batteriehalter 28 ist in eine der Seiten des zusammengebauten Batteriemoduls 11 eingepasst, die näher zu dem Kühlkörper 27 ist, d. h. dem Verbinder 18 und dem Verbindungsanschluss 47. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 ist an die Basis 14 mit Montierwänden 97 des Batteriehalters 82 fixiert (d. h. der erste und der zweite Halter 91 und 92), der mit den Fixierabschnitten 24c der Basis 14 durch Schrauben N befestigt ist.
Das doppelseitige Band (auch doppeltes Klebeband bezeichnet) 111 ist, wie in 3 dargestellt, unter dem Körper des zusammengebauten Batteriemoduls 11 angeordnet. Das doppelseitige Klebeband 111 verbindet die Bodenoberfläche des zusammengebauten Batteriemoduls 11 an der Basis 14. Die isolierenden Schichten 112 sind unter den Elektrodenstreifen 84 und 85 des Batterieaufbaus 81 zum elektrischen Isolieren der Elektrodenstreifen 84 und 85 von der Bodenplatte 21 platziert.
ULTRASCHALLSCHWEISSEN DER ELEKTRODENSTREIFEN
Das Ultraschallschweißen der Elektrodenstreifen 84 und 85 des zusammengebauten Batteriemoduls 11 wird nachstehend beschrieben. 20(a) und 20(b) zeigen eine Ultraschallschweißmaschine 140, die zum Erhalten des Schweißens der Elektrodenstreifen 84 und 85 und der Stromschienen 94 verwendet werden. Die Ultraschallschweißmaschine 140 ist mit einem Amboss 141 (d. h. ein fixierter Tisch) und einem Horn 142 (d. h. Sonotrode) ausgestattet. Der Amboss 141 und das Horn 412 umfassen jeweils geformte Oberfläche 143 und 144, auf denen feine Irregularitäten oder Vertiefungen ausgebildet sind. Die Ausbildung der Vertiefungen wird beispielsweise durch Rändelung erreicht.
Die Verbindung der positiven Elektrodenstreifen 84 und der negativen Elektrodenstreifen 85 wird durch Verlegen des positiven Elektrodenstreifens 84 und des negativen Elektrodenstreifens 85 von benachbarten zwei der Zellen 83 dergestalt, dass sie sich einander überlappen, und durch Ultraschallschweißen solch einer Überlappung ausgeführt. Der positive Elektrodenstreifen 84 ist, wie vorstehend dargestellt, aus Aluminium gebildet, während der negative Elektrodenstreifen 85 aus Kupfer gebildet ist. Der positive Elektrodenstreifen 84 weist dadurch eine niedrigere Härte als der negative Elektrodenstreifen 85 auf. Dies gibt Anlass zu Befürchtung, dass das Ultraschallschweißen des positiven Elektrodenstreifens 84 und des negativen Elektrodenstreifens 85, die auf einfache Weise zwischen den geformten Oberflächen 143 und 144 gehalten werden, zu einem physischen Schaden des positiven Elektrodenstreifens 84 führt, der eine geringere Härte aufweist.
Um das vorstehende Problem zu lösen, wird die Stromschiene 94 als Verstärkungsplatte zum physischen Schützen des positiven Elektrodenstreifens 84 verwendet. Die Stromschiene 84 ist beispielsweise aus Kupfer gebildet. Insbesondere sind der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85, wie in 20(a) dargestellt, so platziert, dass sie sich einander überlappen, so dass der positive Elektrodenstreifen 84 an einer unteren Seite positioniert ist, d. h. dem Amboss 141 zugewandt ist, während der negative Elektrodenstreifen 85 an einer oberen Seite gesetzt ist, d. h. dem Horn 412 zugewandt. Die Stromschiene 94 ist zwischen dem Amboss 141 und dem positiven Elektrodenstreifen 84 angeordnet. Mit dieser Anordnung ist der positive Elektrodenstreifen 84, der eine niedrigere Härte aufweist, zwischen dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 sandwichartig aufgenommen, die eine höhere Härte mit dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 aufweisen, die in Kontakt mit den jeweiligen geformten Oberflächen 143 und 144 der Ultraschallschweißmaschine 140 platziert sind. Die Ultraschallvibrationen werden durch die Ultraschallschweißmaschine 140 auf dem positiven Elektrodenstreifen 84, dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 zum Zusammenschweißen dieser angelegt. Während des Ultraschallschweißvorgangs wird der positive Elektrodenstreifen 84, der eine niedrigere Härte aufweist, ohne eines physischen Kontakts mit den geformten Oberflächen 143 und 144 gehalten, was zu keinem Schaden daran führt.
Einer der positiven Elektrodenstreifen 84, der als positiver Batterieanschluss (auch als ein gesamter Plusanschluss bezeichnet) des Batterieaufbaus 81 des zusammengebauten Batteriemoduls 11 verwendet wird, ist, wie bereits beschrieben, mit der Stromschiene 84 verbunden (d. h. die Stromschiene 84(a) in den 13 und 18) ohne mit den negativen Elektrodenstreifen 85 verbunden zu sein. Das Ultraschallschweißen eines der positiven Elektrodenstreifen 84 ist mit Bezug auf 20(b) beschrieben. Die Stromschiene 94a ist, wie in der Zeichnung klar dargestellt, unter dem positiven Elektrodenstreifen 84, d. h. über dem Amboss 141, angeordnet. Eine Kontaktplatte 99 ist an dem positiven Elektrodenstreifen 84, d. h. unterhalb des Horns 99, verlegt. Die Kontaktplatte 99 funktioniert als Verstärkung eines Schutzes bzw. Protektors, der aus einem Material gebildet ist, welches eine höhere Härte als der positive Elektrodenstreifen 84 aufweist und beispielsweise aus Kupfer gebildet ist. Insbesondere ist der positive Elektrodenstreifen 84, der eine niedriger Härte aufweist, zwischen der Stromschiene 94a und der Kontaktplatte 99, die eine höhere Härte aufweist, sandwichartig aufgenommen. Die Ultraschallvibrationen werden durch die Ultraschallschweißmaschine 140 auf dem positiven Elektrodenstreifen 84, der Stromschiene 94a und der Kontaktplatte 99 angelegt, um diese zusammenzuschweißen. Während des Ultraschallschweißvorgangs wird der positive Elektrodenstreifen 84, der eine niedrigere Härte aufweist, ohne physisch in Kontakt stehend mit den geformten Oberflächen 143 und 144 gehalten, was zu keinem Schaden daran führt. Die Kontaktplatte 99 wird normalerweise mit dem positiven Elektrodenstreifen 84 und der Stromschiene 94a gehalten, jedoch kann sie alternativ davon nach Abschluss des Ultraschallschweißvorgangs entfernt werden. 18 verzichtet einfachheitshalber auf die Kontaktplatte 99.
Einer der negativen Elektrodenstreifen 85, der als ein negativer Batterieanschluss (auch als gesamter Minusanschluss) des Batterieaufbaus 81 des zusammengebauten Batteriemoduls 11 verwendet wird, ist, wie bereits beschrieben, mit der Stromschiene 94 verbunden (d. h. der Stromschiene 94c in den 13 und 18) ohne mit dem positiven Elektrodenstreifen 84 verbunden zu sein. Die negativen Elektrodenstreifen 85 sind aus Aluminium gebildet, das eine geringere Härte aufweist. Das Schweißen des negativen Elektrodenstreifens 85 und der Stromschiene 94c wird dadurch ohne Verwendung der Kontaktplatte 99 erreicht. Mit anderen Worten, der negative Elektrodenstreifen 85 und die Stromschiene 94c werden direkt Ultraschallvibrationen unterzogen, die durch die Ultraschallschweißmaschine 140 erzeugt werden.
Die vorstehend beschriebenen Elektrodenstreifen 84 und 85 weisen gebogene Abschnitte 86 und 87 auf. Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 dienen als Vibrationsaufnehmer zum Aufnehmen von feinen oder hochfrequenten Schwingungen, die durch die Elektrodenstreifen 84 und 85 übertragen werden, wenn sie dem Ultraschallschweißen in der Ultraschallschweißmaschine 140 unterzogen werden, wodurch eine an den Elektrodenstreifen 84 und 85 wirkende unerwünschte Spannung beseitigt wird. Die Elektrodenstreifen 84 und 85 sind im Wesentlichen identisch zueinander in deren Länge des Materials zwischen der Ultraschallschweißnaht und dem Basisende, das zu dem Körper der Zellen 83 verläuft, was zu einheitlichen Wärmeeffekten an den Zellen 83 führt, die bei den Schweißnähten während des Ultraschallschweißvorgangs erzeugt werden.
Die Stromschienen 94 des Batteriehalters 82 sind im Wesentlichen im gleichen Abstand von den Zellkörpern 83a platziert. Insbesondere weisen alle Stromschienen 94 längliche Zentren auf, die bei gleichem Abstand entfernt von den Körperzellen 83a positioniert sind. Zusätzlich weisen alle Elektrodenstreifen 84 und 85 spitze Enden auf, die bei gleichem Abstand von dem Zellkörper 83a in die Richtung positioniert sind, in die sich die Elektrodenstreifen 84 und 85 von den Zellkörpern 83a nach außen erstrecken. Dies beseitigt den Bedarf der Veränderung der Konfiguration des Ambosses 141 und/oder des Horns 142 der Ultraschallschweißmaschine 140 und regelt die Bedingungen des Ultraschallschweißens, und vermeidet auch physische Störungen der spitzen Enden der Elektrodenstreifen 84 und 85 mit der Ultraschallschweißmaschine 140 während des Schweißvorgangs.
Bezugnehmend auf 16 sind die drei Stromschienen 94a bis 94c mit den Elektrodenstreifen 84 und 85 in dem ersten Halter 91 des Batteriehalters 82 geschweißt. Insbesondere ist jede der Stromschienen 94a bis 94c, wie bereits beschrieben, unter einer entsprechenden der Elektrodenstreifen 84 und 85 angeordnet und zusammen verbunden. Insbesondere ist der oberste der Elektrodenstreifen 84 und 85, d. h. der positive Elektrodenstreifen 84, zwischen der Stromschiene 94a und der Kontaktplatte 99 sandwichartig aufgenommen und zusammengeschweißt. Ein mittlerer der Elektrodenstreifen 84 und 85, d. h. der positive Elektrodenstreifen 84 ist zwischen dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94b sandwichartig aufgenommen und zusammengeschweißt. Der unterste der Elektrodenstreifen 84 und 85, d. h. der negative Elektrodenstreifen 85, ist an der Stromschiene 94c platziert und sie sind zusammengeschweißt.
Die zwei Stromschienen 94d und 94e sind an die Elektrodenstreifen 84 und 85 in den zweiten Halter 92 des Batteriehalters 82 verbunden. Insbesondere ist jede der Stromschienen 94d und 94e unter einer Kombination der Elektrodenstreifen 84 und 85 gesetzt und zusammen verbunden. Die Schweißnaht der Stromschienen 94d und 94e wird auf die gleiche Weise erreicht, in welcher der positive Elektrodenstreifen 84 zwischen dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 positioniert ist.
Jede der Stromschienen 94a, 94b und 94c des ersten Halters 91 ist bei einem Niveau entsprechend der Höhe eines Gegenstücks eingestellt, d. h. einer Entsprechenden oder einer entsprechenden Kombination der Elektrodenstreifen 84 und 85. Dadurch wird, wenn der Batteriehalter 82 bei dem Batterieaufbau 81 angebracht ist, jede der Stromschienen 94 an eine Entsprechende oder einer entsprechenden Kombination der Elektrodenstreifen 84 und 85 gesetzt und bleibt dort, wodurch die Verringerung des Schweißvorgangs an den Stromschienen 94 und den Elektrostreifen 84 und 85 ermöglicht wird.
Die Stromschiene 94a, die als positiver Anschluss des Batterieaufbaus 81 verwendet wird, und die Stromschiene 94c, die als negativer Anschluss des Batterieaufbaus 81 verwendet wird, fungieren als Hauptleistungspfade und dadurch sind sie weiter bzw. breiter als die anderen Stromschienen 94b, 94d und 94e ausgestaltet. Die Stromschienen 94a bis 94e weisen alle die gleiche Dicke auf, um die Ultraschallschweißbedingungen zu standardisieren.
Das Herstellverfahren des zusammengebauten Batteriemoduls 11 wird kurz beschrieben. Es wird zunächst diskutiert wie der Batterieaufbau 81 hergestellt wird. Die Elektrodenstreifen 84 und 85 jeder der vier Zellen 83 sind jeweils in vorbestimmte Formen gebogen. Die Zellen 83 sind so gestapelt, dass sie sich einander mit dem positiven Elektrodenstreifen 84 oder dem negativen Elektrodenstreifen 85 einer von vertikal benachbarten zwei der Zellen 83 überlappen, die an dem negativen Elektrodenstreifen 85 oder dem positiven Elektrodenstreifen 84 der anderen Zelle 83 platziert sind. Das Klebeband 88 ist zwischen jeweils zwei der Zellen 83 zum Zusammenzubinden alle Zellen 83 angeordnet. Dies bewirkt, dass die positiven Elektrodenstreifen 84 und die negativen Elektrodenstreifen 85 die oberen Abschnitte aufweisen, die so verlegt sind, dass sie sich miteinander außer die Elektrodenstreifen 84 und 85 überlappen, die als der positive und der negative Anschluss des Batterieaufbaus 81 verwendet werden.
Als Nächstes wird der Batteriehalter 82, der separat von dem Batterieaufbau 81 hergestellt wird, an dem Batterieaufbau 81 angebracht. Solch ein Anbringen wird durch Ausrichten des Batteriehalters 82 in Richtung erreicht, in die zwei Seiten des Batterieaufbaus 81, bei dem es keine Elektrodenstreifen 84 und 85 gibt, zueinander entgegengesetzt sind und der Batteriehalter 82 an den Batterieaufbau 81 eingepasst ist. Dies bewirkt, dass die Stromschiene 94 (94a bis 94e), die sich seitlich von dem Batteriehalter 82 erstrecken, genau unterhalb der Elektrodenstreifen 84 und 85 des Batterieaufbaus 81 platziert sind. Der Verbinder 93 (d. h. und die Verbindungsstäbe 98) des Batteriehalters 82 ist in einem Luftspalt zwischen den laminierten Schichten der vertikal benachbarten zwei der Zellen 83 eingeführt. Insbesondere ist jeder der Verbindungsstäbe 98 in dem Luftspalt zwischen der laminierten Schicht (d. h. Peripherierändern) der angrenzenden zwei der Zellen 83 eingepasst.
Nachdem die Zellen 83 gestapelt und elektrisch in Reihe miteinander verbunden sind, enthält solch ein Stapel, wie vorstehend beschrieben, einige Überlappungen der positiven Elektrodenstreifen 84 und der negativen Elektrodenstreifen 85. Jede von den gesamten Überlappungen weisen positive Elektrodenstreifen 84 auf, die unter dem negativen Elektrodenstreifen 85 platziert ist. Jede der Stromschienen 94 ist unter einer der Überlappungen so verlegt, dass der positive Elektrodenstreifen 84 zwischen dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 angeordnet ist. Jeder solcher Stapel der Stromschiene 94, des positiven Elektrodenstreifens 84 und des negativen Elektrodenstreifens 85 wird anschließend durch die Ultraschallschweißmaschine 140 geschweißt.
STEUERPLATINE 12
Die Struktur der Steuerplatine 12 wird nachstehend beschrieben. 21 zeigt eine perspektivische Ansicht der Steuerplatine 12. 22 zeigt eine Draufsicht, die die an der Basis 14 montierte Steuerplatine 12 darstellt. In 22 zeigt eine gestrichelte Linie einfachheitshalber die Position des zusammengebauten Batteriemoduls 11 (d. h. starre Platte 87).
Die Steuerplatine 12 ist aus einer gedruckten Schaltplatine gebildet, die eine Mehrzahl von auf deren Hauptoberfläche montierten elektronischen Vorrichtungen aufweist. Die Oberfläche der Steuerplatine 12, auf der elektronische Vorrichtungen gefertigt sind, werden nachstehend auch als eine elektronische komponentenmontierte Oberfläche bezeichnet. Insbesondere ist die Steuerplatine 12 mit einer CPU (d. h. einer arithmetischen Vorrichtung) ausgestattet, die als Controller so fungiert, dass sie eine gegebene Steueraufgabe zum Steuern von Lade- und Entladevorgängen des zusammengebauten Batteriemoduls 11 und der vorstehend beschriebenen Leistungsvorrichtungen P ausführt. Die Steuerplatine 12 ist so verlegt, dass sie sich mit dem zusammengebauten Batteriemodul 11 vertikal überlappt, d. h. genau oberhalb dem zusammengebauten Batteriemodul 11 in dessen vertikale Richtung angebracht ist. Mit anderen Worten, die Steuerplatine 12 ist weiter entfernt von der Bodenplatte 21 positioniert als das zusammengebaute Batteriemodul.
Die Steuerplatine 12 umfasst die untere Oberfläche, die zu der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Leistungsvorrichtungen P, usw. gefertigt sind. Die untere Oberfläche ist auf den Fixierabschnitten 24a der Basis 14 platziert und mit der Basis 14 durch die Schrauben N befestigt. Insbesondere ist die Steuerplatine 12, wie aus 3 und 18 ersichtlich, bei einer Mehrzahl von Positionen an der Basis 14 durch die Schrauben N befestigt.
Die Wassererfassungselektroden 68 des Wasserschadensensors 60 sind nahe der Bodenplatte 21 der Basis 14 positioniert, so dass die CPU (d. h. der Controller) der Steuerplatine 12 eine Ausgabe aus dem Wasserschadensensor 60 analysieren kann, der das Eintauchen der Batterieeinheit 10 in Wasser anzeigt, um die gegebenen Aufgaben beispielsweise zum Stoppen des Ladens oder Entladens des zusammengebauten Batteriemoduls 11 auszuführen bevor die Batterieeinheit 10 aufgrund deren Eintauchen in Wasser kaputt geht.
Die Steuerplatine 12 umfasst zwei Bereiche: einen Überlappungsbereich, der so verlegt ist, dass er sich mit dem zusammengebauten Batteriemodul 11 vertikal überlappt, d. h. genau oberhalb des zusammengebauten Batteriemoduls 11 in dessen vertikale Richtung angebracht ist, und einen nicht überlappenden Bereich, der nicht in Übereinstimmung mit dem zusammengebauten Batteriemodul 11 in vertikale Richtung positioniert ist. Die Leistungsvorrichtungen P sind an dem nicht überlappenden Bereich gefertigt. Der nicht überlappende Bereich ist genau oberhalb positioniert, mit anderen Worten, dem Kühlkörper 27 der Basis 14, wie in 5 dargestellt, zugewandt, wodurch die Freigabe von durch die Leistungsvorrichtungen P erzeugter Wärme außerhalb des zusammengebauten Batteriemoduls 11 durch den Kühlkörper 27 ermöglicht wird.
Die Isolierschicht 113 ist, wie in 3 dargestellt, zwischen der platinenzugewandten Platte 27a des Kühlkörpers 27 und der Steuerplatine 12 zum elektrischen Isolieren des Kühlkörpers 27 von der Steuerplatine 12 angeordnet.
Das Verbinden der Steuerplatine 12 mit der Basis 14 wird durch Einführen der Anschlussbolzen 53 und der Verbindungsanschlüsse 63 des Zwischengehäuses 16 und der Leistungsanschlüsse 95 und der Spannungserfassungsanschlüsse 96 des zusammengebauten Batteriemoduls 11 in die der Steuerplatine 12 ausgebildeten Löcher und durch anschließendes Löten dieser erreicht.
Ein Temperatursensor 106, der aus einem Thermistor bzw. Temperaturfühler besteht, ist, wie in 22 dargestellt, mit der Steuerplatine 12 durch Drähte 105 verbunden. Der Temperatursensor 106 ist an dem zusammengebauten Batteriemodul 11 montiert und dient zum Messen der Temperatur des zusammengebauten Batteriemoduls 11. Insbesondere weist der Batteriehalter 82 des zusammengebauten Batteriemoduls 11, wie in 12 dargestellt, eine nach oben erstreckende Sensorhaltung 107 auf. Der Temperatursensor 106 ist an dem Sensorträger 107 angebracht.
Die Batterieeinheit 10 ist, wie vorstehend beschrieben, mit dem Pressmechanismus zum Pressen des zusammengebauten Batteriemoduls 11 von oben und zum Halten davon innerhalb des Aufbewahrungsgehäuses 13 ausgestattet. Insbesondere ist der Pressmechanismus mit den Schraubenfedern 101, wie in 2 dargestellt, zwischen der oberen Oberfläche des zusammengebauten Batteriemoduls 11 und der Abdeckung 15 angebracht, um das zusammengebaute Batteriemodul 11 gegenüber die Basis 14 zu pressen. Die Installation der Schraubenfedern 101 zwischen dem zusammengebauten Batteriemodul 11 und der Abdeckung 15 führt zu Bedenken hinsichtlich der physischen Störung zwischen der Steuerplatine 12 und den Schraubenfedern 101.
Um das vorstehende Problem zu lösen, weist die Steuerplatine 12 ein Loch 102 auf, das durch deren Dicke durchgeht, um eine Schraubenkammer zu definieren, in der die Schraubenfedern 101 angeordnet sind. Jede Schraubenfeder 101 weist eine Länge auf (d. h. eine Achse), die sich erweitert oder zusammenzieht, und ist, wie in 2 klar dargestellt, in dem Loch 102 mit der Länge angeordnet, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptoberfläche der Steuerplatine 12 erstreckt. Das Loch 102 dient als Störungsvermeider zum Beseitigen der physischen Störung zwischen der Steuerplatine 12 und den Schraubenfedern 101. Die Steuerplatine 12 weist eine Doughnutform als Ganzes auf. Das Loch 102 weist, wie in den 21 und 22 dargestellt, eine polygonale Form auf; es kann jedoch auch kreisförmig sein.
Ergänzend zu der Erläuterung des vorstehenden Pressmechanismus weist das zusammengebaute Batteriemodul 11 einen mittleren Bereich der einen dessen gegenüberliegenden Hauptoberflächen auf, auf denen der durch die Schraubenfedern 101 erzeugte Druck ausgeübt wird. Mit anderen Worten, die Schraubenfedern 101 sind an dem mittleren Bereich der oberen Oberfläche des zusammengebauten Batteriemoduls 11 angeordnet. Solch ein mittlerer Bereich wird auch nachstehend als ein druckausgeübter Bereich bezeichnet. Der druckausgeübte Bereich besetzt bzw. nimmt den Schwerpunkt des zusammengebauten Batteriemoduls 11 in dessen Draufsicht ein. Der Pressmechanismus weist vier in 2-mal-2-Matrix angeordnete Schraubenfedern 11 auf. Die Steuerplatine 12 ist so verlegt, dass sie den Schwerpunkt des zusammengebauten Batteriemoduls 11 in vertikale Richtung überlappt (d. h. die Dickenrichtung der Batterieeinheit 10). Insbesondere ist das Loch 101 in einem Bereich der Steuerschaltungsplatine 12 ausgebildet, die den Schwerpunkt des zusammengebauten Batteriemoduls 11 in Dickenrichtung der Batterieeinheit 10 abdeckt oder überlappt (d. h. eine Dickenrichtung, in die der durch die Schraubenfedern 101 erzeugte Druck auf das zusammengebaute Batteriemodul 11 wirkt). Mit anderen Worten, der Pressmechanismus (d. h. die Schraubenfedern 101) ist so positioniert, dass er einen mechanischen Druck auf den Schwerpunkt des zusammengebauten Batteriemoduls 11 durch die obere Oberfläche des zusammengebauten Batteriemoduls 11 ausübt.
Die starre Platte 87 ist, wie vorstehend beschrieben, an die obere Oberfläche des Batteriemoduls 82 des zusammengebauten Batteriemoduls 11 angebracht. Die Schraubenfedern 101 sind an der starren Platte 87 angeordnet. Die Abdeckung 15, wie bereits erläutert, hat an deren unteren Oberfläche den Federhalter 35 ausgebildet, der die Enden der Schraubenfedern 101 hält. Insbesondere weist der Federhalter 35 die Kammern 35a auf, in die jeweils die Schraubenfedern 101 eingesetzt werden, so dass die Schraubenfedern 101 an einer Stelle an dem druckausgeübten Bereich des zusammengebauten Batteriemoduls 11 positioniert sind.
Die Abdeckung 15 ist mit der Basis 14 verbunden und komprimiert die Länge der Schraubenfedern 101 zum Erzeugen eines mechanischen Drucks. Der mechanische Druck wird auf das zusammengebaute Batteriemodul 11 ausgeübt. Die Verwendung der vier Schraubenfedern 101 führt zu einer Zunahme eines Bereichs des zusammengebauten Batteriemoduls 11 (d. h. der druckausgeübte Bereich), auf dem der durch die Schraubfedern 101 erzeugte mechanische Druck wirkt. Die Verwendung der starren Platte 87 ermöglicht eine einheitliche Verteilung des mechanischen Drucks über die obere Oberfläche des Batterieaufbaus 81 des zusammengebauten Batteriemoduls 11.
ELEKTRISCHE STRUKTUR DES FAHRZEUGLEISTUNGSZUFUHRSYSTEMS
Die elektrische Struktur des vorzeitigen Fahrzeugzufuhrsystems wird nachstehend mit Bezug auf 23 beschrieben. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 der Batterieeinheit 10 ist, wie vorstehend beschrieben, mit in Reihe verbundenen vier Zellen 83 ausgestattet. Jede der Zellen 83 ist bei dem positiven und dem negativen Anschluss davon mit dem Controller 122 durch elektrische Pfade 121 verbunden. Der Controller 122 ist durch eine CPU (d. h. eine arithmetische Vorrichtung) implementiert, die zum Ausführen einer gegebenen Steueraufgabe zum Steuern des Lade- oder Entladevorgangs des zusammengebauten Batteriemoduls 11 dient. Der Controller 122 ist ein auf der Steuerplatine 12 montiertes elektronisches Bauteil. Die Stromschienen 94 (94a bis 94e) sind, wie in 13 dargestellt, mit den positiven und den negativen Anschlüssen der Zellen 83 verbunden. Die elektrischen Pfade 121 sind durch die Stromschienen 94 und den Spannungserfassungsanschlüssen 96 vorgesehen.
Die Batterieeinheit 10 ist mit Verbindungsanschlüssen 123 und 124 ausgestattet, die zusammen durch einen Draht 125 gekoppelt sind. Das zusammengebaute Batteriemodul 11 ist mit einem Draht 126 verbunden, der unterschiedlich zu dem Draht 125 ist. Ein Schalter 127 ist in dem Draht 135 angeordnet. Ein Schalter 128 ist in dem Draht 126 angeordnet. Jeder der Schalter 127 und 128 funktioniert als eine Leistungssteuerschaltvorrichtung, die beispielsweise aus einem Leistungs-MOSFET gebildet ist. Die Schalter 127 und 128 entsprechen den Leistungsvorrichtungen P, wie in 17 dargestellt. Das Sensorsubstrat 62 des Wasserschadensensors 60 ist mit dem Controller 122 verbunden.
Das Leistungszufuhrsystem enthält eine Blei-Säure-Speicherbatterie 131 zusätzlich zur Batterieeinheit 10. Die Blei-Säure-Speicherbatterie 131 ist mit dem Verbindungsanschluss 123 der Batterieeinheit 10 gekoppelt. Die Batterieeinheit 10 und die Blei-Säure-Speicherbatterie 131 werden durch einen in dem Fahrzeug installierten elektrischen Generator (auch als eine Lichtmaschine bezeichnet) 132 geladen. Das Fahrzeug ist auch mit einem Starter 133 als eine elektrische Last ausgestattet, die von der elektrischen Leistung von der Blei-Säure-Speicherbatterie 131 zum Starten einer in dem Fahrzeug montierten Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird. Zu der Batterieeinheit 10 ist eine elektrische Last 134, wie z. B. ein Audiosystem oder ein Navigationssystem, die in dem Fahrzeug montiert sind, durch den Verbindungsanschluss 134 gekoppelt. Die Batterieeinheit 10 führt elektrische Leistung zu der elektrischen Last 134 zu.
Der AN-/AUS-Betrieb des Schalters 127, der durch den Controller 122 gesteuert wird, wird kurz beschrieben. Der Schalter 127 wird in Abhängigkeit von einem Ladezustand (d. h. einer verfügbaren Menge an elektrischer Energie) in dem zusammengebauten Batteriemodul 11 und der Blei-Säure-Speicherbatterie 131 geöffnet oder geschlossen. Insbesondere schaltet, wenn der Ladezustand in dem zusammengebauten Batteriemodul 11 größer oder gleich einem gegebenen Wert K1 ist, der Controller 122 den Schalter 127 aus, um den Verbindungsanschluss 123 und das zusammengebaute Batteriemodul 11 zu unterbrechen. Alternativ schaltet, wenn der Ladezustand in dem zusammengebauten Batteriemodul 11 unter den gegebenen Wert K1 abfällt, der Controller 122 den Schalter 127 ein, um den Verbindungsanschluss 123 und das zusammengebaute Batteriemodul 11 zu verbinden, um das zusammengebaute Batteriemodul 11 mit dem Generator 132 zu laden.
Wenn es erforderlich ist, die Maschine mit dem Starter 133 zu starten und der Ladezustand in der Blei-Säure-Speicherbatterie 131 größer oder gleich einem gegebenen Wert ist, schaltet der Controller 122 den Schalter 127 aus, um die elektrische Leistung von der Blei-Säure-Speicherbatterie 131 zu dem Stator 133 zuzuführen. Alternativ schaltet, wenn der Ladezustand in der Blei-Säure-Speicherbatterie 131 kleiner als der gegebene Wert K2 ist, der Controller 122 den Schalter 127 ein, um die elektrische Leistung von dem zusammengebauten Batteriemodul 11 zu dem Starter 133 zuzuführen.
Das Fahrzeug, auf dem das Leistungszufuhrsystem montiert ist, ist mit einem automatischen Leerlauf-Stopp-System (auch als ein automatisches Maschinenstart-/Neustart-System bezeichnet) ausgestattet, das zum automatischen Stoppen der Maschine dient, wenn ein Zündschalter in dem AN-Zustand ist. Wenn eine gegebene automatische Maschinenstoppbedingung erfüllt ist, stoppt eine in dem Fahrzeug montierte ECU (d. h. eine Leerlaufstopp-ECU) in dem Fahrzeug automatisch die Maschine. Wenn eine gegebene automatische Maschinenneustartbedingung nach dem Stoppen der Maschine erfüllt ist, startet die ECU die Maschine unter Verwendung des Starters 133 erneut. Die automatische Maschinenstoppbedingung ist beispielsweise eine Bedingung, bei der ein Gaspedal des Fahrzeugs ausgeschalten oder freigegeben wird, eine Bremse des Fahrzeugs eingeschalten oder angewandt wird und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als ein gegebener Wert ist. Die automatische Maschinenneustartbedingung ist beispielsweise eine Bedingung, bei der das Gaspedal eingeschalten wurde und die Bremse ausgeschalten wurde.
INSTALLATION DER BATTERIEEINHEIT 10
Die Batterieeinheit 10 ist an einem Boden des Fahrzeugs montiert, der einen Fahrgastraum definiert. Insbesondere ist die Bodenplatte 21 der Basis 14 horizontal unter den Vordersitzen des Fahrzeugs angeordnet. Die Batterieeinheit 10 ist im Fahrgastraum des Fahrzeugs, so dass es eine geringe Wahrscheinlichkeit gibt, dass die Batterieeinheit 10 mit Wasser oder Schlamm bespritzt wird verglichen mit dem Fall, bei dem die Batterieeinheit 10 innerhalb eines Maschinenraums des Fahrzeugs montiert ist. Die Batterieeinheit 10 kann alternativ außer unterhalb der Vordersitze beispielsweise in einem Raum zwischen den Hintersitzen und einem hinteren Kofferraumabteil platziert sein.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform bietet die folgenden Vorteile.
Die Batterie (d. h. das zusammengebaute Batteriemodul 11) der vorstehenden Ausführungsform enthält, wie vorstehend beschrieben, einen Stapel von laminierten Zellen 83, die jeweils mit den Elektrodenstreifen 84 und 85 ausgestattet sind, die jeweils als positiver Anschluss und negativer Anschluss dienen. Jeder der Elektrodenstreifen 84 und 85 weist ein Basisende auf, das zu einem Körper (d. h. der Zellenkörper 83) einer entsprechenden der Zellen 83 verläuft. Die Elektrodenstreifen 84 und 85 aller Zellen 83 sind, wie vorstehend beschrieben, in erste Elektrodenstreifen T1 und zweite Elektrodenstreifen T2 klassifiziert. Die ersten Elektrodenstreifen T1 sind Elektrodenstreifen 86 der benachbarten zwei der Zellen 83. Die ersten Elektrodenstreifen T1 weisen Abschnitte auf, die an einem anderen verlegt sind und jeweils mit Stromschienen 94 verbunden sind. Die zweiten Elektrodenstreifen T2 sind die Elektrodenstreifen 84 und 85 der Zellen. Jeder der zweiten Elektrodenstreifen T2 weist einen Abschnitt auf, der an einer der Stromschienen 94 verbunden ist ohne mit einem Elektrodenstreifen 94 verbunden zu sein. Sowohl der erste als auch der zweite Elektrodenstreifen T1 und T2 ist, wie vorstehend beschrieben, aus einem flachen Plattenelement mit Hauptoberflächen gebildet, die zueinander in deren Dickenrichtung gegenüberliegen. Sowohl der erste als auch der zweite Elektrodenstreifen T1 und T2 weisen einen gebogenen Abschnitt auf (d. h. der erste gebogene Abschnitt 86 oder der zweite gebogene Abschnitt 87), der so geformt ist, dass er in wenigstens eine der entgegengesetzten Richtungen hervorsteht, die deren gegenüberliegenden Hauptoberflächen queren. Insbesondere erstreckt oder steht jeder der ersten gebogenen Abschnitte 86, wie in 17 dargestellt, in eine der entgegengesetzten Richtungen hervor, die senkrecht zur Dicke der Zelle 83 sind (d. h. die gestapelte Richtung); sie können jedoch auch so geformt sein, dass sie eine Mehrzahl von Sektionen aufweisen, die in verschiedene Richtungen hervorstehen. Ein Beispiel einer solchen Geometrie der ersten gebogenen Abschnitte 86 wird nachstehend mit Bezug auf 26 beschrieben. Auf ähnliche Weise erstreckt oder steht jeder der zweiten gebogenen Abschnitte 87 in eine der entgegengesetzten Richtungen hervor, die senkrecht zur Dicke der Zelle 83 sind (d. h. die gestapelte Richtung); sie können jedoch auch so geformt sein, dass sie eine Mehrzahl von Sektionen aufweisen, die in verschiedene Richtungen hervorstehen. Ein Beispiel einer solchen Geometrie der zweiten gebogenen Abschnitte 87 wird nachstehend mit Bezug auf 26 beschrieben.
Der gebogene Abschnitt 86 oder 87 sowohl des ersten als auch des zweiten Elektrodenstreifens T1 und T2 ist vorzugsweise in eine Richtung orientiert, in die eine mechanische Spannung maximiert wird, die sich aus einer Schwingung oder einem thermischen Schock auf die Batterie (d. h. das zusammengebaute Batteriemodul 11) ergibt und auf die ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 wirkt. Eine solche mechanische Spannung tritt normalerweise bei dem Fall auf, bei dem das zusammengebaute Batteriemodul 11 in einem Kraftfahrzeug montiert ist. Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 funktionieren daher als Spannungsaufnehmer, um die auf die ersten und die zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 wirkende Spannung zu minimieren.
Die Richtung, in die die mechanische Spannung maximiert wird, stimmt beispielsweise mit der Stapelrichtung überein, in die die Zellen 83 in dem Fall gestapelt sind, bei dem das zusammengebaute Batteriemodul 11 in dem Fahrzeug mit der Stapelrichtung montiert ist, die parallel zur vertikalen Richtung des Fahrzeugs orientiert ist. Sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 sind so geformt, dass sie einen ersten Abschnitt (d. h. einen vertikalen Abschnitt 800 in 17), der sich in die gestapelte Richtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (d. h. den Seitenabschnitt 700), der sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung erstreckt, enthält. Diese Geometrie erhöht die Effizienz beim Aufnehmen der auf die ersten und die zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 wirkende Spannung.
Die Richtung, in welche die mechanische Spannung maximiert wird, stimmt beispielsweise mit einer Richtung senkrecht zur Stapelrichtung bei dem Fall überein, bei dem das zusammengebaute Batteriemodul 11 in dem Fahrzeug mit der Stapelrichtung montiert ist, die parallel zur Seitenrichtung des Fahrzeugs orientiert ist. In diesem Fall ist sowohl der erste als auch der zweite Elektrodenstreifen T1 und T2 so ausgebildet, dass er einen ersten Abschnitt (d. h. einen vertikalen Abschnitt 800 in 26), der sich in die gestapelte Richtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (d. h. den Seitenabschnitt 700 in 26), der sich in eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung erstreckt, enthält. Diese Geometrie erhöht die Effizienz beim Aufnehmen der auf die ersten und zweiten Elektrodenstreifen T1 und T2 wirkenden Spannung.
Der erste gebogene Abschnitt 86 jedes ersten Elektrodenstreifen T1 verläuft, wie vorstehend beschrieben, von dem Basisende des ersten Elektrodenstreifens T1 und nähert sich nahe einem anderen der benachbarten zwei Zellen 83 an. Der erste gebogene Abschnitt liegt zwischen dem Basisende und der Verbindung des ersten Elektrodenstreifens T1 mit der Stromschiene 94. Auf ähnliche Weise verläuft der zweite gebogene Abschnitt 87 jedes zweiten Elektrodenstreifen T2 von dem Basisende des zweiten Elektrodenstreifens T2 und liegt zwischen dem Basisende und der Verbindung des zweiten Elektrodenstreifens T2 mit der Stromschiene 94.
Die ersten gebogenen Abschnitte 86 der ersten Elektrodenstreifen T1 der benachbarten zwei der Zellen 83 haben, wie beispielsweise in den 17 und 18 gezeigt, die gleiche Konfiguration und sind in entgegengesetzte Richtungen orientiert (z. B. entgegengesetzte Richtungen senkrecht zu der Stapelrichtung). Die zweiten gebogenen Abschnitte 87 können, wie nachstehend ausführlich mit Bezug auf die 24, 25 und 26 beschrieben, eine identisch Form zu denen der ersten gebogenen Abschnitten aufweisen.
Zwei der Elektrodenstreifen 84 und 85, die als positive und negative Anschlüsse der wenigstens einen der Zellen 83 verwendet werden, weisen die gebogenen Abschnitte 86 und/oder 87 auf, die in entgegengesetzte Richtungen parallel zur Stapelrichtung hervorstehen. Beispielsweise gilt eine solche Anordnung der Elektrodenstreifen 84 und 85 für die Zellen 83 außer für die unterste Zelle 83 in 17.
Die gebogenen Abschnitte 86 der ersten Elektrodenstreifen T1 können eine gekrümmte Form aufweisen. Die gebogenen Abschnitte 87 der zweiten Elektrodenstreifen T2 können eine U-Form aufweisen.
Die ersten gebogenen Abschnitte 86 des ersten Elektrodenstreifens T1 der benachbarten zwei der Zellen 83 können, wie in 18 dargestellt, spiegelbildlich bezüglich einer Mittellinie orientiert sein (d. h. eine horizontale Mittellinie in 18), die sich zwischen den Längen der ersten Elektrodenstreifen T1 erstreckt.
Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 der Elektrodenstreifen 84 und 85 dienen, wie vorstehend beschrieben, als Vibrationsaufnehmer zum Aufnehmen der Schwingungen, die zu den Elektrodenstreifen 84 und 85 übertragen werden, wenn das Ultraschallschweißen in der Ultraschallschweißmaschine 140 unterzogen wird, wodurch eine an den Elektrodenstreifen 84 und 85 wirkende unerwünschte Spannung beseitigt wird.
Das zusammengebaute Batteriemodul 11 weist den Batterieaufbau 81 und den Batteriehalter 82 auf, der fest in das Aufbewahrungsgehäuse 13 befestigt ist. Die Elektrodenstreifen 84 und 85 jeder der Zellen 83 sind an die Stromschienen 94 geschweißt. Diese Art des zusammengebauten Batteriemoduls begegnet normalerweise dem Nachteil, dass sich die Schwingung des Aufbewahrungsgehäuses 13 eine Spannung zur Folge hat, die auf die Schweißnähte der Elektrodenstreifen 84 und 85 mit den Stromschienen 94 ausgeübt wird, die zu einem Bruch der Schweißnähte führen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, können die Elektrodenstreifen 84 und 85 so ausgestaltet sein, dass sie die gebogenen Abschnitte 86 und 87 aufweisen, die als Spannungsaufnehmer zum Minimieren der auf die Schweißnähte wirkende Spannung funktionieren. Dies stellt die Stabilität der Verbindung der Elektrodenstreifen 84 und 85 mit den Stromschienen 94 sicher und bildet im Wesentlichen den gleichen Widerstandsgrad der Elektrodenstreifen 84 und 85 gegenüber der Schwingung aus.
Falls die Elektrodenstreifen 84 und 85 so ausgestaltet sind, dass sie die gebogenen Abschnitte 86 und 87 aufweisen, während die anderen Elektrodenstreifen 84 und 85 so ausgebildet sind, dass sie die nicht gebogenen Abschnitte 86 und 87 aufweisen, kann zu einer physische Störung der Spitzen der Elektrodenstreifen 84 und 85 mit einigen Teilen der Ultraschallschweißmaschine 140 während des Schweißvorgangs oder miteinander innerhalb des Aufbewahrungsgehäuses 13 in Abhängigkeit der Konfiguration des Aufbewahrungsgehäuses 13 führen. Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 dienen auch dazu die Erleichterung zu ermöglichen, mit der die Spitzen der Elektrodenstreifen 84 und 85 auf beiden Seiten des Batterieaufbaus 81 in Übereinstimmung mit der Stapelrichtung (d. h. der Gegenrichtung) des Batterieaufbaus 81 geordnet sind. Diese Anordnung der Spitzen der Elektrodenstreifen 84 und 85 beseitigt die vorstehenden Probleme und stellt die Stabilität der Verbindung der Elektrodenstreifen 84 und 85 mit den Stromschienen 94 sicher.
Die Ausbildung der gebogenen Abschnitte 86 und 87 beseitigt, wie vorstehend erläutert, den Einstellungsbedarf der Längen der Materialien der Elektrodenstreifen 84 und 85 oder der Größe der Zellen 83, um vorab eine Orientierung bzw. Übereinstimmung mit den Spitzen der Elektrodenstreifen 84 und 85 zu erreichen. Insbesondere sind die gebogenen Abschnitte 86 und 87 geometrisch so geformt, dass sie ermöglichen, dass alle Elektrodenstreifen 84 und 85 die gleiche Länge aufweisen, die ein linearer Abstand zwischen dem Basisende jeder der Elektrodenstreifen 84 und 85, die zu der Zelle 83 führen, und dem spitzen Ende davon ist, wodurch die Störung der spitzen Enden der Elektrodenstreifen 84 und 85 mit einem Teil der Ultraschallschweißmaschine 140 während des Schweißvorgangs vermieden wird.
Die Elektrodenstreifen 84 und 85 weisen im Wesentlichen eine identische Länge deren Material zueinander auf (d. h. die Länge der Elektrodenstreifen 84 und 85 vor dem Biegen, um die gebogenen Abschnitte 86 und 87 zu bilden), was zu einheitlichen Wirkungen der bei den Schweißnähten während des Ultraschallschweißvorgangs erzeugten Wärme auf die Zellen 83 führt. Die Ausbildung der gebogenen Abschnitte 86 und 87 führt zu einer erhöhten Länge der thermisch leitenden Pfade (d. h. Gesamtlängen der Elektrodenstreifen 84 und 85), wodurch eine Veränderung der negativen thermischen Effekte auf die Zellen 83 während des Schweißvorgangs der Ultraschallschweißmaschine 140 minimiert wird.
Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 erstrecken sich in die gleiche Richtung, mit anderen Worten, sind alle in die gleiche Richtung orientiert, d. h. die gestapelte Richtung der Zellen 83, die eine Richtung ist, in welche die Spannung maximiert wird, die sich aus der Schwingung der Batterieeinheit 10 ergibt und auf die Elektrodenstreifen 84 und 85 wirkt, was zur verbesserten Wirksamkeit der Aufnahme der Schwingung der Batterieeinheit 10 führt, wenn sie in dem Kraftfahrzeug montiert ist. Die gebogenen Abschnitte 86 und 87 dienen auch zum Aufnehmen von Verformung (d. h. Erweiterung oder Zusammenziehen) der Zellen 83, wenn sie der Wärme unterzogen werden.
Die Stromschienen 94 sind im Wesentlichen mit dem gleichen Abstand von jeder Seite des Zellkörpers 83a positioniert. Die Elektrodenstreifen 84 und 85, die sich von jeder Seite des Zellkörpers 83a erstrecken, sind so geordnet, dass sie die Spitzen aufweisen, die zueinander in die gestapelte Richtung der Zellen 83 ausgerichtet sind. Mit anderen Worten, Abschnitte der Elektrodenstreifen 84 und 85, die sich nach außen von deren Schweißnähte erstrecken, weisen Spitzen auf, die im Wesentlichen an der gleichen Position in die Richtung positioniert sind, in die sich die Elektrodenstreifen 84 und 85 erstrecken, wodurch die physische Störung der Spitzen mit der Ultraschallschweißmaschine 140 oder der inneren Wand des Aufbewahrungsgehäuses 13 vermieden wird.
Die Verbindung der positiven Elektrodenstreifen 84 und der Stromschiene 94 ist, wie vorstehend beschrieben, durch Verlegen der Stromschiene 84, die eine höhere Härte als der positive Elektrodenstreifen 84 aufweist, auf dem positiven Elektrodenstreifen 84 und durch Zusammenschweißen dieser erreicht. Insbesondere funktioniert die Stromschiene 94 als Verstärkung oder schützende Platte zum Minimieren der physischen Beschädigung des positiven Elektrodenstreifen 84 während des Schweißvorgangs, was die Stabilität der Verbindung der positiven Elektrodenstreifen 84 und der Stromschiene 94 sicherstellt.
Das zusammengebaute Batteriemodul 11 verwendet die Stromschienen 94 zum Eingeben oder Ausgeben von elektrischer Leistung in oder von dem Batterieaufbau 81 oder zum Messen der bei den Zellen 83 entstandenen Spannung. Die Stromschienen 84 sind, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet, um eine höhere Härte aufzuweisen als der positive Elektrodenstreifen 84 und werden als Verstärkung oder Schutz beim Ultraschallschweißen der Stromschienen 94 mit dem positiven Elektrodenstreifen 84 verwendet, was zur Bereitstellung der Stabilität der Schweißnaht führt.
Jeder positive Elektrodenstreifen 84 ist, wie vorstehend beschrieben, aus Aluminium gebildet, während die negativen Elektrodenstreifen 85 aus Kupfer gebildet sind. Die positiven Elektrodenstreifen 84 weisen daher eine geringere Härte als die negativen Elektrodenstreifen 85 auf. Das Schweißen der positiven Elektrodenstreifen 84, der negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 wird durch sandwichartiges Aufnehmen des positiven Elektrodenstreifens 84 zwischen dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 erreicht, die eine höhere Härte als der positive Elektrodenstreifen 84 aufweist, wodurch der Bedarf zu einer zusätzlichen Verstärkung oder eines zusätzlichen Schutzes beseitigt wird, um den Bruch des positiven Elektrodenstreifens 84 während des Schweißvorgangs zu vermeiden.
Der Batteriehalter 82 dient, wie vorstehend beschrieben, als Stromschienenhalter, um die Stromschienen 94 aufzuweisen, die in die gestapelte Richtung der Zellen 82 an jeder Seite des zusammengebauten Batteriemoduls 11 geordnet sind. Die Stromschienen 94 werden, wie vorstehend beschrieben, als Verstärkung bei dem Ultraschallschweißvorgang verwendet. Die Stromschienen 94 sind freitragend durch den Batteriehalter 82 und bei deren spitzen Abschnitten mit den positiven Elektrodenstreifen 84 oder den negativen Elektrodenstreifen 85 geschweißt. Die Stromschienen 94 sind, wie vorstehend beschrieben, fest durch den Batteriehalter 82 gehalten. Der Batteriehalter 82 ist so ausgestaltet, dass, wenn er an den Batterieaufbau 81 angebracht ist, die positiven Elektrodenstreifen 84 und die negativen Elektrodenstreifen 85 näher zu den Stromschienen 94 positioniert sind, was die Erleichterung ermöglicht, mit der die positive Elektrodenstreifen 84 und/oder die negative Elektrodenstreifen 85 mit jeder der Stromschienen 94 geschweißt ist.
Der Verbinder 93 (d. h. die Verbindungsstangen 98) des Batteriehalters 82 ist in einen Luftspalt zwischen den laminierten Schichten der vertikal benachbarten zwei der Zellen 83 eingeführt, so dass der Verbinder 93 nicht außerhalb des Batterieaufbaus 81 liegt, nachdem der Batteriehalter 82 an den Batterieaufbau 81 angebracht ist, wodurch eine Zunahme der Gesamtgröße des zusammengebauten Batteriemoduls 11 vermieden wird.
Die Verbindung aller Stromschienen 94 mit den positiven Elektrodenstreifen 84 und/oder negativen Elektrodenstreifen 85 wird durch Platzieren der Stromschienen 94 genau unterhalb der positiven Elektrodenstreifen 84 von lediglich einer der entgegengesetzten Richtungen, in denen die Zellen 83 gestapelt sind (d. h. eine Abwärtsrichtung in der vorstehenden Ausführungsform) und durch Schweißen von diesen hergestellt. Solch eine Anordnung der Stromschienen 94 wird vollständig lediglich durch Anbringen des Batteriehalters 82 an den Batterieaufbau 81 erreicht. Dies ist sehr nützlich, wenn der positive Elektrodenstreifen 80, der eine geringere Härte aufweist, zwischen dem negativen Elektrodenstreifen 85 und der Stromschiene 94 angeordnet werden muss und minimiert vertikal einen Stapelfehler des positiven Elektrodenstreifen 84, des negativen Elektrodenstreifens 85 und der Stromschiene 94.
Abwandlungen der vorstehenden Ausführungsform werden nachstehend beschrieben.
Jeder der Elektrodenstreifen 84 und 85 kann so ausgestaltet sein, dass er eine Form wie in 24 dargestellt aufweist. Insbesondere weisen die Elektrodenstreifen 84 und 85 gebogene Abschnitte 151 und 152 auf, die alle eine identische Form zueinander aufweisen. Insbesondere weisen jeweils zwei der Elektrodenstreifen 84 und 85, die zusammengeschweißt sind (d. h. die ersten Elektrodenstreifen T1), die ersten gebogenen Abschnitte 151 auf, die die gleiche Konfiguration haben und spiegelbildlich bezüglich der Mittellinie orientiert sind, die sich zwischen den Längen der ersten Elektrodenstreifen T1 erstreckt. Zwei der Elektrodenstreifen 84 und 85, die als positiver Batterieanschluss und negativer Batterieanschluss des Batteriezusammenbaus 81 verwendet werden (d. h. die zweiten Elektrodenstreifen T2), weisen gebogene Abschnitte 152 auf, die eine identische Form zu dem ersten gebogenen Abschnitt 151 aufweisen und, wie in 24 ersichtlich sein kann, spiegelbildlich bezüglich der Mittellinie orientiert sind, die sich zwischen den Längen der zweiten Elektrodenstreifen T2 erstreckt. Jede der Zellen 83 weist ein Paar des positiven Elektrodenstreifens 84 und des negativen Elektrodenstreifen 85 auf, die in entgegengesetzte Richtungen, wie in der Zeichnung klar dargestellt, gebogen ist. Die Zellen 83 sind daher, wie in 25 dargestellt, mit dem positiven Elektrodenstreifen 84 und dem negativen Elektrodenstreifen 85 jeder der Zellen 83 gestapelt, die in entgegengesetzte Richtungen parallel zur Dicke des Stapels der Zellen 83 gebogen oder orientiert sind (d. h. Aufwärts- und Abwärtsrichtung bei Betrachtung in 25), um eine serielle Verbindung der Elektrodenstreifen 84 und 85 zu ermöglichen.
Die gebogenen Abschnitte 151 und 152 der Elektrodenstreifen 84 und 85 weisen, wie vorstehend beschrieben, alle eine identisch Form zueinander auf, was die Verwendung der gleichen Matrize bzw. des gleichen Stempels zum Ausbilden der gebogenen Abschnitte 151 und 152 ermöglicht, was die Biegeeffizienz verbessert, und ermöglicht ebenso, dass Materialien der Elektrodenstreifen 84 und 85 die gleiche Länge aufweisen, und dass die Elektrodenstreifen 84 und 85 nachdem sie geformt werden die gleiche Länge zwischen dem Basisende, das zu dem Zellkörper 83a führt, und der Schweißnaht davon aufweisen.
Die gleiche Konfiguration der gebogenen Abschnitte 151 und 152 ermöglicht, dass alle Zellen 83 auf die gleiche Weise hergestellt werden, was zur Verbesserung der Ausbildetätigkeiten der Zellen 83 führt.
Die zweiten Elektrodenstreifen T2 (d. h. oberste und unterste der Elektrodenstreifen 84 und 85 auf der rechten Seite in 24, die als die positiven und negativen Batterieanschlüsse des Batterieaufbaus 81 verwendet werden) können entgegengesetzt zu einem in 24 dargestellten orientiert sein. Insbesondere ist der Elektrodenstreifen 84, der als positiver Batterieanschluss des Batterieaufbaus 81 verwendet wird, in 24 nach unten gebogen, während der Elektrodenstreifen 85, der als negativer Batterieanschluss des Batterieaufbaus 81 verwendet wird, nach oben in 24 gebogen ist.
Jeder Elektrodenstreifen 84 und 85 kann alternativ so ausgebildet sein, dass er wenigstens zwei Wellen oder Vorsprünge aufweist: einen nach oben orientierten und den anderen nach unten orientiert, d. h. in entgegengesetzte Richtungen, die senkrecht zu einer Ebene der Elektrodenstreifen 84 und 85 queren. Solche Vorsprünge können gerändelt werden, beispielsweise eine U-Form oder polygonale Form. Alternativ kann jeder der Elektrodenstreifen 84 und 85, wie in 26 dargestellt, einige Male (zwei Mal in der Zeichnung) in eine Richtung senkrecht zu deren Länge (d. h. vertikale Richtung in der Zeichnung) gebogen sein, um einen spitzen Abschnitt aufzuweisen, der sich horizontal erstreckt (d. h. eine Richtung senkrecht zur Stapelrichtung der Zellen 83). Normalerweise erstreckt sich oder zieht sich jede der Zellen 83 in eine Richtung A in 26 zusammen, die identisch mit der Richtung ist, in welche sich die Elektrodenstreifen 84 und 85 erstrecken. Die thermische Erweiterung oder Zusammenziehen wird eine an den Elektrodenstreifen 84 und 85 wirkende mechanische Spannung erzeugen. Die Biegungen der Elektrodenstreifen 84 und 85, die wie in 26 geformt sind, ermöglichen den Elektrodenstreifen 84 und 85 zum Aufnehmen der Spannung sich in Richtung A zu bewegen oder elastisch zu verformen.
Die Verbindung der Elektrodenstreifen 84 und 85 und der Stromschiene 94 des Batterieaufbaus 81 des zusammengebauten Batteriemoduls 1 wird in der vorstehenden Ausführungsform durch Platzieren der Stromschiene 94 an dem Boden eines Stapels der Elektrodenstreifen 84 und 85 und der Stromschiene 94 (d. h. nahe dem Amboss 141 in 20(a)) und durch Schweißen dieser erreicht. Eine solche Anordnung kann verändert werden. Beispielsweise kann die Verbindung durch Verlegen der Stromschiene 94 an dem oberen Bereich des Stapels (d. h. nahe dem Horn 142 in 20(a)) durch Platzieren der Elektrodenstreifen 84 und 85 nahe dem Amboss 141 und durch Schweißen dieser durchgeführt werden. Bei einem solchen Schweißvorgang ist der positive Elektrodenstreifen 84 im Gegensatz zu 20(a) oberhalb des negativen Elektrodenstreifens 85 nahe der Stromschiene 94 angebracht. In jedem Fall ist die Verbindung immer durch sandwichartiges Aufnehmen des positiven Elektrodenstreifens 84, der eine niedrigere Härte aufweist, zwischen der Stromschiene 94 und dem negativen Elektrodenstreifen 85, der eine höhere Härte aufweist, gebildet.
Der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85 sind, wie vorstehend beschrieben, aus einem unterschiedlichen Material zueinander ausgebildet. Insbesondere ist der positive Elektrodenstreifen 84 aus Aluminium ausgebildet, während der negative Elektrodenstreifen 85 aus Kupfer ausgebildet ist. Die positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 können jedoch alternativ aus dem gleichen Material ausgebildet sein. Beispielsweise können die positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 aus Aluminium ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Verbindung der positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 und der Stromschiene 94 durch Platzieren der Stromschiene 94 an einer der gegenüberliegenden Oberflächen eines Stapels der positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85, Setzen einer Verstärkung wie die Kontaktplatte 99 auf der anderen Oberfläche des Stapels und Schweißen dieser durch die Ultraschallschweißmaschine 140 erreicht.
Bei jeder Zelle 83 erstreckt sich, wie vorstehend beschrieben, die positive Elektrode 84 und die negative Elektrode 85 von den diametral gegenüberliegenden zwei der vier Seiten davon nach außen, sie können jedoch alternativ auch so ausgestaltet sein, dass die positive und die negative Elektrode 84 und 85 an zwei Seiten angebracht sind. In diesem Fall ist der Batteriehalter 82, wie dargestellt, beispielsweise in 27(a) geformt.
In dem Beispiel von 27(a) sind der positive Elektrodenstreifen 84 und der negative Elektrodenstreifen 85 so ausgebildet, dass sie sich von den zwei benachbarten (d. h. zwei zueinander senkrechte) der vier Seiten der Zelle 83 erstrecken. Der Batteriehalter 82 ist mit zwei Sätzen der Stromschienen 94 ausgestattet, wobei jeder Satz sich parallel zu einem der benachbarten zwei der vier Seiten der Zelle 83 erstreckt. Bei dem Beispiel von 27(b) ist jede der Zellen 83 so ausgestaltet, dass sie den positiven Elektrodenstreifen 84 und den negativen Elektrodenstreifen 85 aufweisen, die nebeneinander auf der gleichen der vier Seiten davon angebracht sind. Der Batteriehalter 82 ist mit zwei Sätzen der Stromschienen 94 ausgestattet, die sich im Wesentlichen parallel zu einer der vier Seiten der Zellen 83 erstrecken, auf die die positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 aufgereiht sind.
In jedem der Beispiele von 27(a) und 27(b) wird die elektrische seriellen Verbindung der Zellen 83 des Batterieaufbaus 81 durch Verlegen des positiven Elektrodenstreifens 84 einer jeder benachbarten zwei der Zellen 83 auf dem negativen Elektrodenstreifen 85 der anderen Zelle 83 und durch Zusammenschweißen dieser außer des positiven und des negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 erreicht, die als die positiven und die negativen Batterieanschlüsse des Batterieaufbaus 81 verwendet werden. Die Stromschienen 94 sind wie in der oben stehenden Ausführungsform an dem positiven Elektrodenstreifen 84, dem negativen Elektrodenstreifen 85 und dem Stapel des positiven Elektrodenstreifens 84 und des negativen Elektrodenstreifens 85 von der gleichen Richtung gesetzt bzw. verlegt (d. h. eine der entgegengesetzten Richtungen, die sich parallel zu der Dicke der Zellen 83 erstreckt) und zusammengeschweißt. Mit anderen Worten, jeder der Elektrodenstreifen 84 und 85 der in den Batterieaufbau gestapelten Zellen 83 weist eine von gegenüberliegenden Hauptoberflächen auf, die in die gleiche der entgegengesetzten Richtungen zugewandt ist, in die die Zellen 83 gestapelt sind. Andere Anordnungen in den Beispielen von 27(a) und 27(b) sind die gleichen wie jene in der vorstehenden Ausführungsform und auf deren ausführliche Erläuterung wird hiermit verzichtet.
Der Batteriehalter 82 weist, wie vorstehend in 13 beschrieben, den ersten Halter 91 und den zweiten Halter 92 auf, die integral ausgebildet sind, aber der erste Halter 91 und der zweite Halter 92 kann jedoch auch alternativ ausgebildet sein, um voneinander getrennt zu sein. Insbesondere sind der erste Halter 91 und der zweite Halter 92 an dem Batterieaufbau 81 unabhängig voneinander angebracht.
Der Batteriehalter 82 weist die Stromschienen 94 auf, die alle durch die ersten und zweiten Halter 91 und 92 freitragend sind; sie können aber auch so ausgestaltet sein, dass sie jede Stromschiene 94 an zwei Punkten der Anbringung eines der ersten und zweiten Halter 91 und 92 doppelt tragen.
Die positiven und negativen Elektrodenstreifen 84 und 85 der Zellen 83 und/oder der Stromschienen 94 werden, wie nachstehend beschrieben, zusammen ultraschallgeschweißt; sie können jedoch auf eine andere Weise verbunden sein. Beispielsweise können sie bei einer niedrigen Frequenz, wie z. B. einige hunderte Hertz, mit Vibrationsschweißtechniken oder thermischen Schweißtechniken unter Verwendung von durch eine Wärmequelle erzeugter thermischer Energie verbunden werden.
Die Steuerplatine 12 ist mit dem Aufbewahrungsgehäuse 13 montiert, jedoch kann sie auch außerhalb des Aufbewahrungsgehäuses 13 angeordnet sein.
Die Basis 14 ist, wie klar in 2 dargestellt, vertikal unterhalb der Abdeckung 15 positioniert. Die Batterieeinheit 10 ist quer installiert. Die Basis 14 und die Abdeckung 15 können alternativ horizontal benachbart zueinander angebracht sein, während die Batterieeinheit 10 vertikal platziert ist.
Das Aufbewahrungsgehäuse 13 ist, wie vorstehend beschrieben, aus der Basis 14, der Abdeckung 15 und dem Zwischengehäuse 16 gebildet, sie kann auch lediglich durch die Basis 14 und die Abdeckung 15 gebildet sein. Beispielsweise ist die aufrechte Wand 22 der Basis 14 so ausgestaltet, dass sie eine erhöhte Höhe aufweist, um einen erforderlichen Raum innerhalb des Aufbewahrungsgehäuses 13 in dessen Höhenrichtung bereitzustellen. Alternativ kann die Abdeckung 15 so ausgestaltet sein, dass sie eine vertikale Seitenwand aufweist, um eine erforderliche Gesamthöhe des Aufbewahrungsgehäuses 13 vorzusehen.
Die Batterieeinheit 10 ist, wie vorstehend beschrieben, unterhalb der Sitze in dem Fahrgastraum des Fahrzeugs montiert, sie kann jedoch innerhalb eines Armaturenbretts oder eines Maschinenraums des Fahrzeugs angeordnet sein.
Jede der Zellen 83 ist, wie vorstehend beschrieben, eine Lithiumionen-Speicherzelle, sie können jedoch durch einen anderen Typ von Sekundärzellen implementiert sein, wie z. B. eine Nickel-Kadmium-Speicherzelle oder eine Nickel-Wasserstoff-Speicherzelle(n).
Die Batterieeinheit 10 kann bei Hybridfahrzeugen, das mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Elektromotor zum Antreiben von Antriebsrädern ausgestattet ist, oder einem Elektrofahrzeug, das mit lediglich einem Elektromotor als Antriebsquelle ausgestattet ist, verwendet werden.
Während die vorliegende Erfindung hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um ein besseres Verständnis davon zu ermöglichen, soll berücksichtigt werden, dass die Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen verkörpert werden kann ohne vom Prinzip der Erfindung abzuweichen. Dadurch soll die Erfindung so verstanden werden, dass sie alle möglichen Ausführungsformen und Abwandlungen von den gezeigten Ausführungsformen enthält, die verkörpert werden können, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, ohne vom Prinzip der Erfindung abweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-127378 [0001]
JP 2004-114136 [0003]

Claims

Batterieeinheit (10), aufweisend: eine Batterie, die einen Stapel aus einer Mehrzahl von laminierten Zellen (83) aufweist, die jeweils mit Elektrodenstreifen (T1, T2) ausgestattet sind, die jeweils als ein positiver Anschluss und ein negativer Anschluss dienen, wobei die Elektrodenstreifen (T1, T2) ein Basisende aufweisen, das zu einem Körper (83a) einer entsprechenden der Zellen (83) verläuft; einen Stromschienenhalter (82), der mit einer Mehrzahl von mit den Elektrodenstreifen (T1, T2) der Zellen (83) verbundenen Stromschienen (94a, 94b, 94c, 94d, 94e) ausgestattet ist; ein Aufbewahrungsgehäuse (13), in dem die Batterie und der Stromschienenhalter (82) in dem Aufbewahrungsgehäuse (13) montiert sind; erste Elektrodenstreifen (T1), welche die Elektrodenstreifen (T1) zweier benachbarter Zellen (83) sind, wobei die ersten Elektrodenstreifen (T1) Abschnitte aufweisen, die jeweils übereinander gelegt sind und die Stromschienen (94a, 94b, 94c, 94d, 94e) verbinden; und zweite Elektrodenstreifen (T2), welche die Elektrodenstreifen (T2) der Zellen (83) sind, wobei jeder der zweiten Elektrodenstreifen (T2) einen Abschnitt aufweist, der mit einer der Stromschienen (94a, 94b, 94c, 94d, 94e) verbunden ist ohne mit welchen der Elektrodenstreifen (T2) verbunden zu sein, wobei sowohl der erste als auch der zweite Elektrodenstreifen (T1, T2) gegenüberliegende Hauptoberflächen enthält und einen Abschnitt (86, 87) aufweist, der so geformt ist, dass er in wenigstens eine der entgegengesetzten Richtungen hervorsteht, welche die gegenüberliegenden Hauptoberflächen queren, und zwischen dem Basisende und einer Verbindung mit der Stromschiene (94a, 94b, 94c, 94d, 94e) positioniert ist.
Batterieeinheit nach Anspruch 1, wobei der gebogene Abschnitt (86, 87) sowohl des ersten als auch des zweiten Elektrodenstreifens (T1, T2) in eine Richtung orientiert ist, in die eine mechanische Spannung maximiert ist, welche sich aus einer Schwingung oder einem thermischen Schock auf die Batterie ergibt und auf den ersten und den zweiten Elektrodenstreifen (T1, T2) wirkt.
Batterieeinheit nach Anspruch 2, wobei die Richtung, in welche die mechanische Spannung maximiert ist, eine Stapelrichtung ist, die eine Richtung ist, in welche die laminierten Zellen (83) gestapelt sind, oder eine Richtung ist, die zur Stapelrichtung senkrecht ist, und wobei sowohl der erste als auch der zweite Elektrodenstreifen (T1, T2) einen ersten Abschnitt (700), der sich in die Stapelrichtung erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (800) enthält, der sich in die Richtung erstreckt, die zur Stapelrichtung senkrecht ist.
Batterieeinheit nach Anspruch 1, wobei jeder erste Elektrodenstreifen (T1) als der gebogene Abschnitt einen ersten gebogenen Abschnitt (86) aufweist, der von dem Basisende des ersten Elektrodenstreifens (T1) verläuft und sich nahe einer anderen der benachbarten zwei Zellen (83) annähert, wobei der erste gebogene Abschnitt (86) zwischen dem Basisende und der Verbindung des ersten Elektrodenstreifens (T1) liegt, und wobei jeder zweite Elektrodenstreifen (T2) als der gebogene Abschnitt einen zweiten gebogenen Abschnitt (87) aufweist, der von dem Basisende des zweiten Elektrodenstreifens (T2) verläuft und zwischen dem Basisende und der Verbindung des zweiten Elektrodenstreifens (T2) liegt.
Batterieeinheit nach Anspruch 4, wobei die ersten gebogenen Abschnitte (86) der ersten Elektrodenstreifen (T1) von benachbarten zwei der Elektrodenstreifen (T1, T2) die gleiche Konfiguration aufweisen und in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind, und wobei die zweiten gebogenen Abschnitte (86) eine identische Form zu denen der ersten gebogenen Abschnitte (86) aufweisen.
Batterieeinheit nach Anspruch 5, wobei zwei der ersten Elektrodenstreifen (T1), die als die positiven und die negativen Anschlüsse von wenigstens einer der Zellen (83) verwendet werden, gebogene Abschnitte (86) aufweisen, die in entgegengesetzten Richtungen parallel zu einer Richtung hervorstehen, in die die Zellen (83) gestapelt sind.
Batterieeinheit nach Anspruch 1, wobei die gebogenen Abschnitte (86) der ersten Elektrodenstreifen (T1) eine gekrümmte Form aufweisen, und wobei die gebogenen Abschnitte (87) der zweiten Elektrodenstreifen (T2) aus einer U-Form bestehen.
Batterieeinheit nach Anspruch 5, wobei die ersten gebogenen Abschnitte (86) der ersten Elektrodenstreifen (T1) von den benachbarten zwei der Zellen (83) spiegelbildlich bezüglich einer Mittellinie orientiert sind, die sich zwischen den mittleren Längen der Elektrodenstreifen (T1) erstreckt.