JP7368126B2 - バッテリのバスバーに接続するための接続部材、バッテリ - Google Patents

Description

本発明は、バッテリのバスバーに接続するための接続部材に関する。更に、本発明は、かかる接続部材を有するバッテリに関する。

かかる接続部材は、バッテリのバッテリセルをバッテリセル用の支持構造に取り付けられたバスバーに接続するために使用される。しかしながら、かかるバッテリは移動し易く、バッテリセルとバスバーとの間で相対的な移動が生じることになる。

本発明の目的はしたがって、接続を喪失することなくかかる移動を可能にする解決法を提供することである。

本発明によれば、このことは、バッテリのバスバーに接続するための接続部材であって、バッテリセルに接続されるように適合された第１の部分と、バッテリセル用の支持構造に取り付けられたバスバーに接続されるように適合された第２の部分と、を備え、この接続部材は、第１の部分と第２の部分との間に少なくとも２つの屈曲部を含む、接続部材、を用いて達成される。

本発明に係るバッテリは、バッテリセルと、バッテリセル用の支持構造に取り付けられたバスバーと、独創的な接続部材と、を備える。

これら２つの屈曲部により、接続部材はフレキシビリティを有する。

本発明による解決法を、互いに独立しており所望に応じて互いに任意に組み合わせ可能な、以下の更なる発展形態および有利な発展形態によって、更に改善することができる。

一方の屈曲部の曲率は、他方の屈曲部の曲率を反転させたものとすることができる。例えば、一方の屈曲部は右に曲がる屈曲部とすることができ、他方の屈曲部は左に曲がる屈曲部とすることができる。結果として接続部材は、少なくとも部分的にＺ字形状またはＳ字形状を有し得る。このことにより、製造および組み立てを簡単にすることができる。

有利な発展形態では、第１の部分の平面を、第２の部分の平面と平行とすることおよびそこから離間させることができる。かかる構成により空間を節約できる可能性がある。

第１の部分と第２の部分が平行となることを実現するために、一方の屈曲部の角度を、他方の屈曲部の角度と等しくすることができる。

２つの屈曲部の少なくとも一方は、９０度の屈曲部とすることができる。かかる屈曲部は製造が容易である。

製造を簡単にするために、２つの屈曲部の間の中間部分を直線状とすることができる。代替の構成では、この部分は湾曲していてもまたは別の形状であってもよい。

より高いフレキシビリティを達成するために、２つの屈曲部の間の部分は２つの層を含むことができる。これら２つの層は、互いに対して移動できる独立したものとすることができる。

フレキシビリティを高めるために、２つの層を互いに離間させることができる。

有利な発展形態では、２つの層はシートメタルからなる層とすることができる。かかる構成により、少なくとも一方向においてより高い可撓性が達成され、同時に他の方向において安定性がもたらされる。

好ましくは、２つの層は第１の部分から第２の部分まで延在する。このことにより、高度のフレキシビリティが達成される。

接続部材全体がシートメタルから成っていてもよい。このことにより製造が容易になり得る。更に、かかる実施形態は、軽量であると同時に安定したものとなり得る。

有利な実施形態では、これらの層の少なくとも一方はまた、２つのバッテリセルを接続するように適合されたバッテリセルコネクタの一部でもあり得る。かかる接続部材はしたがって、二重の機能を有することおよびバッテリの設計を単純にすることができる。

簡単な取り付け工程を実現するために、第２の部分は、支持構造のバスバーに溶接されるように適合され得る。特に、第２の部分は、超音波によって溶接されるように適合され得る。この溶接方法により、製造を効率的にすることができる。かかる溶接可能性を達成するために、第２の部分は平坦な部分を含むことができる。かかる平坦な部分があれば、溶接デバイスを適用することができる。

第１の部分は、接続部材の端部部分とすることができる。したがって、得られる接続部材はコンパクトになり得る。

同様に、第２の部分は、接続部材の端部部分とすることができる。

第１の部分および／または第２の部分の接触領域は、接触が容易になるように、平面状にすることができる。

バッテリの有利な発展形態では、バスバー上への屈曲部の一方の垂直投影は、少なくとも部分的にバスバーの接触領域内に位置する。これにより空間が節約される。

同じく空間を節約するために、バスバーを覆うように端部部分を配置して、超音波溶接用の空間をより多く残すことができる。端部部分はバスバーを越えて突出することができる。溶接ソノトロードをバスバーの境界にある突出部に配置することができ、このとき封止特性への影響がこの重なりによって防止される。これとは別の場合、例えば端部部分がバスバーと、例えばバスバーの側面と面一に終端する場合、端部部分とソノトロードとの間の距離に注意する必要がある。

製造を単純化するために、バスバーは直線状とすることができる。このことは特に、接続部材の有利な設計によって可能となる。

装着された位置では、第２の部分を第１の部分の下方に位置することができる。

ここで本発明について、有利な実施形態を使用し、図面を参照して、例示的なものとしてより詳細に記載する。記載する実施形態は可能な構成に過ぎないが、それらにおいて、上記したような個々の特徴を、互いに独立的に提供できるか、または省略することができる。

バッテリ上の接続部材についての、第１の実施形態の概略側面図である。 バスバーを有する接続部材の概略側面図である。 接続部材の概略斜視図である。 バスバーと一緒になった接続部材の概略斜視図である。 ２つの異なる状態にある、バスバーに取り付けられた接続部材の概略側面図である。 ソノトロードと一緒にバスバーに取り付けられた接続部材の概略側面図である。 ソノトロードと一緒にバスバーに取り付けられた接続部材の概略斜視図である。 バスバーと一緒になった接続部材についての、第２の実施形態の概略側面図である。 接続部材の第１の実施形態を示す概略斜視図であり、カバーを透明にして示した、バッテリの更なる要素とともに接続部材を示す図である。 カバーを不透明にした図９の実施形態を示す図である。 第１の実施形態の接続部材への封止材の適用を示す概略斜視図である。 第１の実施形態の接続部材への封止材の適用を示す、更なる概略斜視図である。

図１には、バッテリ５のバッテリセル６を、バッテリセル６用の支持構造８に取り付けられたバスバー１０に接続するために使用される、接続部材１が示されている。支持構造８は、バッテリ５に機械的支持および安定性を与えることができる。

バッテリセル６は、並んだ複数のバッテリセル６の中で最後のものである。このバッテリセル６は、バスバー１０に電気接続しなければならない。

バスバー１０は、バッテリセル６から蓄積された電流および電圧を導通する。バスバー１０は、バッテリセル６を機械的に支持する支持構造８に取り付けられる。特定の作業の間、例えばバスバー１０の装着中、またはバッテリ５が取り付けられている電気自動車の移動中、バッテリセル６は、支持構造８、したがってバスバー１０に対して相対的に移動することができる。したがって、バッテリセル６とバスバー１０との間の電気接続を維持するためには、バッテリセル６とバスバー１０との間である程度の可動性（movability）が必要である。

かかるフレキシビリティ（flexibility）を提供するために、接続部材１は第１の屈曲部７、７１と第２の屈曲部７、７２とを備え、これらは、接続部材１がバッテリセル６に接触する場所である第１の部分１１と、接続部材１がバスバー１０に接触する場所である第２の部分１２と、の間に位置する。

第１の屈曲部７、７１の曲率は、第２の屈曲部７、７２の曲率を反転させたものまたはこれと対合するものである。第１の屈曲部７、７１は右曲がりの屈曲部８１であり、一方、第２の屈曲部７、７２は左曲がりの屈曲部８２である。したがって、接続部材１は、Ｓ字形状またはＺ字形状を有する。

弛緩した状態では、第１の屈曲部７、７１は、９０°である角度１０１を有する。第２の屈曲部７、７２は、この弛緩した状態では、同じく９０°である角度１０２を有する。この結果、第１の部分１１によって画定される平面１１０は、第２の部分１２によって画定される平面１２０と平行であり、かつ平面１２０まで距離１５０だけ離間される。したがって、第１の部分１１および第２の部分１２は、他方の部分１１、１２に大きな機械的応力を及ぼすことなく、および電気的接触を失うことなく、互いに対して移動することができる。

例えば図２に見ることができるように、第１の屈曲部７、７１と第２の屈曲部７、７２との間の中間部分９０は、２つの層５０、５１、５２を含む。２つの層５０、５１、５２の間には間隙５５が存在して、２つの層５０、５１、５２が互いに離間されるようになっている。これらの層の各々は、シートメタル（金属薄板）から製作される。この結果、接続部材１は、中間部分９０が単一のより厚い要素である構成と比較した場合よりも、高いフレキシビリティを有する。簡単な製造を維持するために、中間部分９０は直線状である。

また２つの層５０、５１、５２間の間隔により、２つの層５０、５２、５１の間の摩擦も回避され、このことによりフレキシビリティが更に高まる。このフレキシビリティを最大にするために、この二層構造は、第１の部分１１から第２の部分１２まで延在する。この実施形態では、２つの層５０、５１、５２は、少なくとも第１の部分１１から第２の部分１２まで延在する。

第２の部分１２は接続部材１の端部部分６１である。層５０、５１、５２はいずれも、第２の部分１２で終端する。

ただし、第１の部分１１については状況が異なる。第１の層５１は第１の部分１１で終端するが、第２の層５２はより遠くまで延在し、バッテリのセルコネクタ３０の、２つのバッテリセル３１を互いに接続するために使用される部分を形成する。例えば、図３に見ることができるように、バッテリセル６の電極のピン（図示せず）の接触を可能にするための、孔３１が存在する。

図４に見ることができるように、第２の部分１２をバスバー１０に溶接することができる。２つの平面１１０、１２０の間の距離１５０に起因して、バスバー１０は直線状とすることができ、困難な製造ステップを必要とするような上方向への曲げを必要としない。

図５では、フレキシビリティを追加する利点を見ることができる。接続部材１の２つの状態が示されている。第１の、弛緩した状態（relaxed condition）２０１は、例えば図２に示す状態に対応している。第２の状態２０２では、バッテリセル６および／またはバスバー１０に力がかかり、その結果、これら２つの間の相対的な移動が存在し、これら２つの間の距離は、第１の、弛緩した状態２０１の場合よりも大きい。この結果、第１の部分１１および第２の部分１２もまた互いに対して移動し、接続部材１はより直線に近い構成となる。第１の屈曲部７、７１、７２の角度１０１、１０２は、この時点でより大きくなっている。示されている曲がりは、接続部材が図２の構成に戻ることができるように、可逆的であり得る。

図６および図７では溶接工程が示されており、これらにおいては、第２の部分１２はバスバー１０の接触領域６０に溶接されている。ソノトロード１６０は、接触方向Ｃに沿って第２の部分１２をバスバー６０に押し付ける。その後の超音波印加の結果、第２の部分１２とバスバー６０とが接続する。図６において最もよく見ることができるように、接続部材１は、屈曲部７、７１、７２の投影１７０の少なくとも一部１７１が接触領域６０内に位置するようにして、接触領域６０の上方に位置する。このことにより、接触方向Ｃに対して垂直である垂直方向Ｐおよびバスバー１０が延在する長手方向Ｌにおいて、空間が節約される。

同様に、第１の部分１１を、例えば溶接によって、バッテリセル６に取り付けることができる。

同じく空間を節約するために、バスバー１０を覆うように端部部分６１を配置して、超音波溶接用の空間をより多く残すことができる。溶接ソノトロード１６０をバスバー１０の境界にある突出部に配置することができ、このとき封止特性への影響がこの重なりによって防止される。端部部分６１、ここでは第２の部分１２は、バスバー１０の側面１５を越えて突出している。

図８には、２つの屈曲部７、７１、７２がバスバー１０の接触領域６０の上方に位置しない、したがって２つの屈曲部７、７１、７２の投影１７０が接触領域６０の上に位置しない、更なる実施形態が示されている。かかる実施形態は製造がより容易である。

図９および図１０では、接続部材１がバッテリセル６に取り付けられた状態で示されている。図９では、カバー１８０が透明な状態で示されている。更に、固定要素１９０を固定するための器具１９１、例えばねじが、概略的に示されている。この器具１９１を回転によって動作させるとき、接続部材１に力がかかる。しかしながら、有利な構成に起因して、バッテリセル６とバスバー１０との間の移動が接続部材１により可能となるため、この力はこれら２つの間の接続に対してほとんど影響を及ぼさない。

図１１および図１２に見ることができるように、例えばバスバー１０と第２の部分１２との間の漏斗状の部分に、封止材１９５を容易に適用することができる。

１ 接続部材
５ バッテリ
６ バッテリセル
７ 屈曲部
８ 支持構造
１０ バスバー
１１ 第１の部分
１２ 第２の部分
１５ 側面
２０ シートメタル
３０ バッテリセルコネクタ
３１ 孔
４０ 平坦な部分
５０ 層
５１ 第１の層
５２ 第２の層
５５ 間隙
６０ 接触領域
６１ 端部部分
７１ 第１の屈曲部
７２ 第２の屈曲部
８１ 右曲がりの屈曲部
８２ 左曲がりの屈曲部
９０ 中間部分
１０１ 第１の角度
１０２ 第２の角度
１１０ 第１の平面
１２０ 第２の平面
１５０ 距離
１６０ ソノトロード
１７０ 投影
１７１ 投影の一部
１８０ カバー
１９０ 固定手段
１９５ 封止材
２０１ 第１の状態
２０２ 第２の状態
Ｃ 接触方向
Ｐ 垂直方向
Ｌ 長手方向

Claims (13)

1. バッテリ（５）のバスバー（１０）に接続するための接続部材（１）であって、
   前記接続部材（１）は、
   - バッテリセル（６）に接続されるように適合された第１の部分（１１）と、
   - 前記バッテリセル（６）用の支持構造（８）に取り付けられた前記バスバー（１０）に接続されるように適合された第２の部分（１２）と、を備え、
   前記接続部材（１）は、前記第１の部分（１１）と前記第２の部分（１２）との間に少なくとも２つの屈曲部（７、７１、７２）を備えるとともに、
   
   前記２つの屈曲部間の中間部分（９０）は２つの層（５０、５１、５２）を含み、前記２つの層（５０、５１、５２）は互いに離間されている、
   接続部材（１）。
   
2. 一方の屈曲部（７、７１）の曲率は、他方の屈曲部（７、７２）の曲率を反転させたものである、
   請求項１に記載の接続部材（１）。
   
3. 前記第１の部分（１１）の平面は、前記第２の部分（１２）の平面と平行でありかつそこから離間されている、
   請求項１または２に記載の接続部材（１）。
   
4. 前記２つの屈曲部（７、７１、７２）間の中間部分（９０）は直線状である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
   
5. 前記２つの層（５０、５１、５２）はシートメタルからなる層である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
   
6. 前記２つの層（５０、５１、５２）は前記第１の部分（１１）から前記第２の部分（１２）まで延在する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
   
7. 前記２つの層（５０、５１、５２）の少なくとも一方はまた、２つのバッテリセル（６）を接続するように適合されたバッテリセルコネクタ（３０）の一部でもある、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
   
8. 前記第２の部分（１２）は、前記支持構造（８）の前記バスバー（１０）に溶接されるように適合されている、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
   
9. 前記第１の部分（１１）は前記接続部材（１）の端部部分（６１）である、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
   
10. 前記第２の部分（１２）は前記接続部材（１）の端部部分（６１）である、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の接続部材（１）。
    
11. 特に電気自動車用のバッテリ（５）であって、
    前記バッテリ（５）は、
    - バッテリセル（６）と、
    - 前記バッテリセル（６）用の支持構造（８）に取り付けられたバスバー（１０）と、
    - 請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記接続部材（１）と、
    を備える、バッテリ（５）。
    
12. 前記バスバー（１０）上への前記屈曲部（７、７１、７２）の一方の垂直投影（１７０）は、少なくとも部分的に前記バスバー（１０）の接触領域（６０）内に位置する、
    請求項１１に記載のバッテリ（５）。
    
13. 前記バスバー（１０）は直線状である、
    請求項１１または１２に記載のバッテリ（５）。

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