(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電気端子（１）と、第２電気端子（２）と、帯状金属薄板の形態で構成された電気接続素子（３）とを有する電気接続装置であって、
前記電気接続素子（３）がねじまたは固定ナットによって前記第１電気端子（１）および／または前記第２電気端子（２）のねじ山に固定されることにより、前記電気接続素子（３）が、当該電気接続素子（３）、前記第１電気端子（１）および前記第２電気端子（２）にそれぞれ設けられたコンタクト面（１４，３２，３３）を介し、前記第１電気端子と前記第２電気端子とを接続する、電気接続装置において、
前記電気接続素子（３）および／または前記第１電気端子（１）または前記第２電気端子（２）のコンタクト面（１４，３２，３３）のうちの少なくとも１つは、構造化された表面を有して作製されており、
前記構造化された表面および／または当該構造化された表面にそれぞれ対向するコンタクト面は、前記電気接続素子（３）を前記第１電気端子（１）および／または前記第２電気端子（２）に固定することにより、前記電気接続素子（３）を固定する前の状態に比べて可塑的に変形され、
前記電気接続素子（３）は、少なくともそのコンタクト面（３２，３３）の領域が、前記第１電気端子（１）および／または前記第２電気端子（２）のコンタクト面（１４）の領域とは異なる材料硬さを有する材料から構成されている、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気接続装置において、
前記構造化された表面は、DIN 4760に規定された３次の形状偏差として構成される、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気接続装置において、
前記構造化された表面は、複数の溝（３４）を有する、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電気接続装置において、
前記構造化された表面は、単純溝配置構成または交差型溝配置構成を有する、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気接続装置において、
前記構造化された表面は、前記電気接続素子（３）側だけに設けられている、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気接続装置において、
前記構造化された表面は、0.25mmから1mmまでの範囲の凸凹深さを有する、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の電気接続装置において、
前記構造化された表面は、刻印された表面である、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の電気接続装置において、
前記電気接続素子（３）はそのコンタクト面（３２，３３）の領域に、固定手段（１２，１３）を貫通させる１つずつの貫通部開口部（３０，３１）を有する、
ことを特徴とする電気接続装置。
【請求項９】
少なくとも１つの第１蓄電池セル（４）と、第２蓄電池セル（５）と、請求項１から８までのいずれか１項に記載の電気接続装置とを有する蓄電池装置において、
前記第１電気端子（１）は、前記第１蓄電池セル（４）の第１極であり、前記第２電気端子（２）は、前記第２蓄電池セル（５）の第２極である、
ことを特徴とする蓄電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された電気接続装置に関する。本発明はさらに、請求項１０に記載された、このような電気接続装置用の電気接続素子と、請求項１１に記載された蓄電池装置とに関する。
【０００２】
複数の蓄電池セルを有する蓄電池装置は一般的に、これらの蓄電池セルの極を接続するために複数の電気接続素子を有する。上記の蓄電池セルは、これらの電気接続素子を介して一般的に直列接続されるが、場合によってはグループ単位で並列接続される。これらの電気接続素子は、例えば、帯状金属薄板の形態で構成することができ、このことは、例えば、US 2010/0015519 A1から公知である。このような電気接続素子は、ブリッジ接続器とも称され、または英語では「ブスバー」とも称される。１つの蓄電池セルからつぎの蓄電池セルに電流を伝送するためには、伝送抵抗を最小化し、ひいては損失を最小化することが望ましい。
【０００３】
したがって本発明の課題は、上記の蓄電池セル間で可能な限りに少ない損失で電気エネルギを伝送することのできる電気接続素子を有する電気接続装置、殊に蓄電池装置用の電気接続装置を提供することである。さらに、このために帯状金属薄板の形態の有利な電気接続素子を提供することが本発明の課題である。
【０００４】
この課題は、請求項１，１０および１１に示した本発明の特徴的構成によって解決される。従属請求項には、本発明の有利な実施形態が記載されている。
【０００５】
本発明により、上記の電気接続素子を介し、１つの電気端子から別の１つの電気端子への接触抵抗を簡単かつコスト的に有利な手段によって低減することができる。本発明では有利には、上記の電気接続素子と電気端子とが接触接続するコンタクト面が最適化される。これまで通説にしたがって試みられてきたのは、これらのコンタクト面の表面を可能な限りに滑らかかつ平坦に構成し、これによってコンタクトを最大化し、ひいては接触抵抗を最小化することである。しかしながら本発明の発明者が確認したのは、理想的な表面品質の方向へのこのような最適化では、所望の目標には到達しないことである。なぜならば、多くの製造の手間をかけ、ひいてはコストをかけたとしても最適な滑らかな表面は、製造許容差を有しており、この製造許容差は、顕微鏡視の領域では、上記の接続素子のコンタクト面と電気端子のコンタクト面との均一で２次元的に平らな接触には結び付かないからである。これによって必然的に接触抵抗が高くなってしまい、これまでの通説によれば、このことは上記の表面の製造精度をさらに高めなければならないことに結び付いてしまうのである。
【０００６】
本発明によれば、上記の通説に反し、この通説に代わってつぎのことが提案される。すなわち、上記の電気接続素子のコンタクト面および／または第１電気端子または第２電気端子のコンタクト面のうちの少なくとも１つを、意図的に構造化された表面によって作製し、上記の電気接続素子を上記の第１電気端子および／または第２電気端子に固定することにより、上記の構造化された表面が、上記の電気接続素子を固定する前の状態に比べて可塑的に変形するようにこの構造化された表面を構成するのである。ここで判明したのは、これによってコスト的に有利に接触抵抗を格段に低減できることである。なぜならば上記の構造化された表面により、それぞれ対向するコンタクト面への可塑的な適合化が可能になり、このことが、コンタクト面全体に最大化に結び付くからである。上記の第１電気端子および第２電気端子ならびに電気接続素子の材料硬さの構成に応じて、上記の構造化された表面は、上記の電気接続素子を第１電気端子および／または第２電気端子に固定することにより、例えば押し付けにより、それぞれ対向するコンタクト面を可塑的に変形させることができる。上記の構造化された表面それ自体が可塑的に変形し、さらにこの構造化された表面が、対向するコンタクト面を可塑的に変形させる組み合わせも考えられる。まとめるとこれにより、互いに接触するコンタクト面のプロフィールを最適に適合化させることができるのである。
【０００７】
ここでは、上記の電気接続素子を第１電気端子および／または第２電気端子に固定することにより、上記の可塑的な変形が行われるようにし、ここでこの変形は、例えば、ねじまたは固定ナットによって上記の接続素子を電気端子のねじ山において固定し、所望の変形が得られるまでこのねじないしは固定ナットを相応に引き締められることによって行われる。このねじないしは固定ナットの引き締めは有利には、あらかじめ指示した引き締めトルクで行われる。
【０００８】
ここでは判明したのは、本発明によって殊に抵抗の小さい接合を実現できることである。なぜならば、上記の表面構造化により、上記のコンタクト面は互いに２次元的に平らに接するだけでなく、３次元的な構造が得られ、これによって、問題となるコンタクト面の２次元の広がりよりも大きな全体コンタクト面が得られるからである。
【０００９】
上記の構造化された表面は、規則的または不規則的に構成することが可能である。これにより、本発明では上記の構造化された表面を確定させて作製する際に大きな自由度を得ることができ、またこのことは、殊に極めてコスト的に有利な製造方法をそれぞれ使用できるという利点を有するのである。上記の構造化された表面は、例えば、ランダムなパターンを有し得る。
【００１０】
本発明の有利な発展形態によれば、上記の構造化された表面は、DIN 4760に規定された３次の形状偏差として構成される。したがってこの構造化された表面は、所定の粗面特性を有しており、この粗面特性は、本発明の有利な発展形態では、例えば溝の形態で構成することができる。
【００１１】
本発明の有利な発展形態によれば、上記の構造化された表面は、単純溝配置構成および交差型溝配置構成を有する。上記の溝の断面は、種々異なるプロフィールで、例えばＶ字形またはＵ字形に構成することができる。
【００１２】
本発明の有利な発展形態によれば、上記の構造化された表面は、上記の電気接続素子側だけに設けられる。したがって第１電気端子および第２電気端子には、構造化された表面を設けないのである。これにより、本発明による電気接続装置を作製する際にさらにコスト的に有利になる。したがって上記の電気端子を、例えば、蓄電池セルの極をこれまでと同様に作製することができるのである。製造ステップの変更は、上記の電気接続素子の作製時にだけ必要である。さらに上記の電気接続素子の単純な交換および置き換えが可能である。なぜならばここでは新たな電気接続素子を使用することにより、この段階では可塑的に変形されて構造化されていない新規に構造化される表面も使用されるからである。
【００１３】
本発明の有利な発展形態によれば、上記の電気接続素子は、少なくともそのコンタクト面の領域が、上記の第１電気端子および／または第２電気端子のコンタクト面の領域とは異なる材料硬さを有する異なる材料から構成される。本発明を実現するために技術的に基本的にどちらでもよいのは、コンタクトパートナのどちらを硬くないしは軟らかく実施するかである。したがって材料の選択は、経済的な観点にしたがって行うことができ、例えば、再利用可能性および部分コストの判定基準にしたがって行うことができるのである。有利であるのは、複数の蓄電池セルを接続する際に、例えば上記の電気接続素子を軟化焼鈍することにより、この電気接続素子を蓄電池セルの第１極および第２極よりも軟らかく形成することである。有利には、例えば軟合金の銅等級を使用する。鉛、アルミニウムおよびこれらの合金も考えられる。
【００１４】
上記の材料硬さを選択する際に注意しなければならないのは、上記の電気接続素子を第１電気端子および／または第２電気端子に固定する際に、上記の接続材料のうちの１つが押圧力によって流れ出してなくなってしまうかまたは上記の固定手段が損傷してしまうことなしに、例えばひきちぎられることなしに十分な押圧力を加えられることである。有利な材料硬さは、45から100HVの範囲である。
【００１５】
本発明の有利な発展形態では、上記の構造化された表面は、0.25から1mmの範囲の凸凹深さを有する。ここでこの凸凹深さは、上記の表面の最高点と最低点との間で測定され、例えば、溝の谷底と上端と間で測定される。この凸凹深さは、例えば、電気接続素子のサイズに依存して決定することができる。
【００１６】
本発明の有利な発展形態では、上記の構造化された表面は、型押し工具によって刻印される。このようにすることの利点は、角をあまり尖らせることなく上記の構造化された表面が形成され、これにより、互いに接触するコンタクト面の領域においてノッチ効果およびこれに伴う破断の危険性を低減することができることである。
【００１７】
本発明の有利な発展形態では、上記の電気接続素子は、そのコンタクト面の領域に、固定手段を貫通させるための１つずつの貫通開口部を有する。この固定手段は、例えば、ねじ山を有することができ、例えば、ねじとして構成可能である。
【００１８】
本発明はさらに、第１電気端子と第２電気端子とを接続するための帯状金属薄板の形態の電気接続素子に関しており、殊に上で説明したタイプの蓄電池装置の第１蓄電池セルと第２蓄電池セルとを接続するための帯状金属薄板の形態の電気接続素子に関している。この電気接続素子は、その複数のコンタクト面の少なくとも１つに上記の構造化された表面を有する。
【００１９】
本発明はさらに、上で説明したタイプの電気接続装置と、少なくとも１つの第１蓄電池セルと、第２蓄電池セルとを有する蓄電池装置に関する。ここで第１電気端子は、第１蓄電池セルの第１極であり、第２電気端子は、第２蓄電池セルの第２極である。しかしながら明らかなように、本発明による電気接続装置は、２つの電気端子間のすべてのタイプの電気接続部に有利に使用可能である。
【００２０】
以下、図面を使用し、実施例に基づいて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】蓄電池装置を示す図である。
【図２】電気接続装置を示す図である。
【図３】電気接続素子を固定した後の図２の電気接続装置を示す図である。
【図４】図３の接続装置を下側から示す図である。
【図５】電気接続素子の第１実施形態を示す図である。
【図６】電気接続素子の第２実施形態を示す図である。
【図７】蓄電池セルの接続極の１つの実施形態を示す図である。
【図８】電気接続素子の第３実施形態の平面図である。
【図９】図８の電気接続素子の側面図である。
【図１０】溝を拡大して示す図である。
【００２２】
複数の図において互いに相応する素子には同じ参照符号を使用する。
【００２３】
図１には第１蓄電池セル４および第２蓄電池セル５を有する蓄電池装置が示されている。第１蓄電池セル４は、第１電気端子として第１極１を有する。第２蓄電池セル５は、第２電気端子として第２極２を有する。第１極１は、帯状金属薄板の形態で構成された電気接続素子３を介し、電気的および機械的に第２極２に接続されている。蓄電池セル４，５の下側にはそれぞれ別の電気接続素子３が示されており、これらの電気接続素子を介し、図示しない蓄電池セルに蓄電池セル４，５を電気接続することができる。電気接続素子３を帯状金属薄板として構成することにより、電気接続に加えて同時に比較的堅くかつ安定した機械的な接続を上記の蓄電池セル間に形成することができるため、多くの場合に付加的な機械的安定化部を簡略化することができ、または省略することさえも可能である。
【００２４】
図２には第１極１と電気接続素子３との間の接続が拡大詳細図で示されており、ここでは第１蓄電池セル４は図示していない。第１の極はコンタクト面１４を有しており、このコンタクト面は、相応して対応付けられる電気接続素子３のコンタクト面３２と接触するために設けられている。第１極１はさらに、雌ねじを備えかつ長手方向に延在する穴ぐり開口部１０を有する。電気接続素子３は、孔の形態の第１貫通開口部３０と、孔の形態の第２貫通開口部３１とを有する。第２貫通開口部３１を包囲する領域に、電気接続素子３は、第２コンタクト面３３を有する。第２貫通開口部３１は、電気接続素子３と第２蓄電池セル５とを接続するための別の固定手段の貫通部として使用される。図２にはさらに、固定手段として使用されるねじ１２が示されている。ねじ１２は、例えば、第１極１の穴ぐり開口部１０の雌ねじに適合するねじ山１３を有する。さらにねじ１２の頭部と電気接続素子３との間にはワッシャ１１が配置されている。
【００２５】
図３には、上記の電気接続素子が第１極１に固定された状態の図２の装置が示されており、ここでこの固定は、ねじ１２が穴ぐり開口部１０の雌ねじにねじ込まれることによって行われる。
【００２６】
図４には、下側から電気接続素子３を見た図で、すなわち、構造化された表面を有する第２コンタクト面３３が識別できる図で、図３の装置が示されている。
【００２７】
図５には電気接続素子３の第１実施形態が示されている。この図からわかるように、第１コンタクト面３２も第２コンタクト面３３も共に構造化された表面を備えている。これらの構造化された表面は、少なくともコンタクト面３２，３３の領域において、交差型溝配置構成の形態で構成されている。すなわち、ここでは、互いに平行に延在する第１の複数の溝と、同様に互いに平行に延在する第２の複数の溝とが設けられており、第２の複数の溝は、第１の複数の溝に対して角度をなして配置されているのである。
【００２８】
図６には電気接続素子３の第２の実施形態が示されており、ここでは、少なくともコンタクト面３２，３３の領域において１つずつの単純溝配置構成が設けられている。すなわち、ここでは、互いに平行に延在する複数の溝がそれぞれ設けられているのである。
【００２９】
図７にはコンタクト面１４を有する端子極１が示されており、この図ではコンタクト面１４も同様に構造化されていることがわかる。ここでコンタクト面１４の表面構造は、例えば図５に示した交差型溝配置構成を備えた電気接続素子を固定することにより、それ以前には実質的に平らな（滑らかな）コンタクト面１４であった表面を可塑的に変形させることによって形成したものである。
【００３０】
図５および６において電気接続素子によって示したように上記のコンタクト面の構造化された表面は、第１極１および第２極２の各コンタクト面１４にも設けることができる。この場合、図７に示したものに相応し得る外観を有するコンタクト面１４を備えた極１，２が得られる。
【００３１】
図８には、同様に各コンタクト面３２，３３の少なくとも所定の領域において交差型溝配置構成が設けられた電気接続素子３が示されており、これは、例えば型押し工具を用いた刻印によって設けられる。図８は電気接続素子３を平面図で、または図９はこの電気接続素子を側面図で示している。以下では、コンタクト面３３の領域における交差型溝配置構成の溝３４についての例で詳述する。図１０では溝３４が拡大されて示されている。ここからわかるようにこの溝は、Ｖ字形のプロフィールを有する。この溝の深さは有利には、この深さが溝幅値ｔの約0.85倍になるように構成されている。これによって殊に小さい接触抵抗が得られることか判明している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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