(57)【要約】  本発明は、バッテリー要素（１２）の相互接続用デバイス（２０）において、バッテリー要素のための少なくとも１つの接触ゾーン（３０）を伴う少なくとも１つの導電性テープ（２２）と、バッテリー要素との磁気的相互作用によりバッテリー要素（１２）の端子（１４＋）上に接触ゾーン（３０）を貼付するように構成された、接触ゾーン（３０）に結び付けられた少なくとも１つの永久磁石（３２）とを含むデバイスに関する。本発明によると、テープの接触ゾーン（３０）は、テープのエンボス加工凹凸（３４）を有し、エンボス加工凹凸（３４）は磁石のためのレセプタクルを形成し、磁石（３２）は前記磁石のためのレセプタクル内に収納される。本発明は同様に、相互接続用デバイスを備えた蓄電池バッテリーにも関する。利用分野は、特に手持ち式電動工具の給電用バッテリーである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー要素（１２）の相互接続用デバイス（２０）において、バッテリー要素のための少なくとも１つの接触ゾーン（３０）を伴う少なくとも１つの導電性テープ（２２）と、バッテリー要素との磁気的相互作用によりバッテリー要素（１２）の端子（１４、１４＋、１４−）上に接触ゾーン（３０）を貼付するように構成された、接触ゾーン（３０）に結び付けられた少なくとも１つの永久磁石（３２）とを含むデバイスであって、
−  テープの接触ゾーン（３０）がテープのエンボス加工凹凸（３４）を有し、エンボス加工凹凸（３４）が磁石のためのレセプタクルを形成すること、
−  磁石（３２）が前記磁石のためのレセプタクル内に収納されること、
を特徴とする、バッテリー要素の相互接続用デバイス。
【請求項２】
接触ゾーン（２２）が開口（３８）を有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
エンボス加工凹凸（３４）上への磁石（３２）の嵌込み用枠組（３６）を含む、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
嵌込み用枠組（３６）が磁束ガイドを構成する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
永久磁石が円筒形状を有し、嵌込み用枠組（３６）が永久磁石と同軸で永久磁石を取り囲む環を形成している、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
嵌込み用枠組（３６）が永久磁石の磁極の一方を覆い隠すカプセルを形成する、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
接触ゾーン（３０）が接続平面（１６、１６ａ、１６ｂ）に沿ってほぼ延在し、永久磁石および磁束ガイドの少なくとも一方が接続平面（１６、１６ａ、１６ｂ）と面一になっている、請求項４〜６のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項８】
磁束ガイドが、軟鉄製ガイドおよび磁化されたガイドのうちの一方である、請求項４〜７のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項９】
導電性テープ（２２）が銅テープを含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１０】
導電性テープ（２２）が銀メッキを有する、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
導電性テープ（２２）が５０〜２００マイクロメートルの厚みを有する、請求項１〜１０のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１２】
導電性テープ（２２）が、ほぼ同一平面上にある複数の横断方向付属部分（５４）を伴う細長い帯状物（５０）の形状を有し、各付属部分が接触ゾーン（３０）を備えている、請求項１〜１１のいずれか１つに記載のデバイス。
【請求項１３】
接続用端子（１４、１４＋、１４−）を有する複数のバッテリー要素（１２）と、バッテリー要素の端子を互いに連結する少なくとも１つの相互接続用デバイス（２０）とを含む蓄電池バッテリーにおいて、相互接続用デバイス（２０）が請求項１〜１２のいずれか１つに記載のデバイスに適合している、蓄電池バッテリー。
【請求項１４】
少なくとも１つの接続平面（１６、１６ａ、１６ｂ）を有し、
−  各バッテリー要素（１２）が接続平面内に位置する１つの端子（１４、１４＋、１４−）を有し、
−  電気的相互接続用デバイスが、前記接続平面内に位置する複数のバッテリー要素の端子を互いに連結する、請求項１３に記載の蓄電池バッテリー。
【請求項１５】
バッテリー要素（１２）が、接続平面（１６、１６ａ、１６ｂ）に垂直に延在する円筒形要素である、請求項１４に記載の蓄電池バッテリー。
【請求項１６】
バッテリー要素（１２）の端子（１４＋、１４−）に結び付けられた開口（６２）を有する少なくとも１つの電気絶縁体（６０ａ、６０ｂ）を含み、
−  電気的相互接続用デバイス（２０）が、本質的にテープ平面に沿って延在する導電性テープを有し、テープ平面が接続平面（１６ａ、１６ｂ）に対しほぼ平行であり、
−  相互接続用デバイスが、テープ平面上で接続平面（１６ａ、１６ｂ）の方向に突出する複数の接触ゾーン（３０）を有し、
−  各接触ゾーンについて、エンボス加工凹凸（３４）、エンボス加工凹凸により形成されたレセプタクル内に収納された磁石（３２）、および永久磁石に結び付けられた磁束ガイドのうちの少なくとも１つが、それぞれ電気絶縁体の開口（６２）を通じて延在することにより接続平面内のバッテリー要素（１２）の端子（１４＋、１４−）と接触する、請求項１４または１５に記載の蓄電池バッテリー。
【請求項１７】
絶縁体（６０ａ、６０ｂ）が電気絶縁性材料のプレートを含み、電気絶縁性材料のプレートが、テープ平面と接続平面の間に延在する、請求項１６に記載の蓄電池バッテリー。
【請求項１８】
第１の接続平面（１６ａ）と第２の接続平面（１６ｂ）を有し、第２の接続平面が第１の接続平面と反対側にあり、第１の接続平面とほぼ平行であり、各バッテリー要素（１２）が第１の接続平面（１６ａ）内に位置する第１の端子（１４＋、１４−）と第２の接続平面（１６ｂ）内に位置する第２の端子（１４−、１４＋）を有し、第１の接続平面および第２の接続平面の各々に結び付けられた少なくとも１つの相互接続用デバイス（２０）を含み、各相互接続用デバイスが、それぞれ第１の接続平面および第２の接続平面内に位置する複数のバッテリー要素の端子を互いに連結している、請求項１４〜１７のいずれか１つに記載の蓄電池バッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー要素の相互接続用デバイスおよびこのようなデバイスを備えたバッテリーに関する。
【０００２】
バッテリー要素は、蓄電池バッテリーを形成するために直列および／または並列に置かれた電気エネルギー蓄電池である。バッテリー要素を直列および／または並列に置くことによって、バッテリーが使用される電気機器に適応された電圧および電流で電気エネルギーを供給することが可能になる。バッテリー要素の相互接続は同様に、電気エネルギーを同時にこれらのバッテリー要素に充電することをも可能にする。
【０００３】
本発明は、電気機器または手持ち式電動工具のエネルギー供給のために利用される。本発明は同様に、例えば、電動刈払機などの軽量車両のエネルギー供給のため、または道路の車両の給電のためにも利用される。概して、本発明は、並置されたバッテリー要素、特に円筒形セルを用いるあらゆるバッテリーに利用される。
【背景技術】
【０００４】
電気バッテリーの容量およびそれらの重量の削減における大きな進歩により、従来熱機関を備えていた機器または工具における電動モータの使用が一般化されてきた。
【０００５】
例えば、刈払機、剪定機、ヘッジトリマー、チェーンソーまたはブロワーなどの工具または電気機器の場合がそれである。考慮対象の機器または工具に応じて、バッテリーは機器の上に固定されるか、工具の本体内に内蔵されるか、またはユーザーのベルトまたは背中に担持される可能性がある。
【０００６】
電気バッテリーは、特定の工具の専用であるか、または異なる工具に適応可能であることができる。
【０００７】
バッテリーは、並置され相互接続用電気導体を用いて電気的に連結された、概して円筒形の標準的なバッテリー要素を含むことができる。例えば、バッテリーの集合体において同様に使用され得る角柱形などの他の標準的な要素の形状も存在する。
【０００８】
バッテリー要素と相互接続用導体の間の電気的接触の質は、バッテリーが与えるべき電流が、例えば数ミリアンペアといった微小なものにすぎない場合には重大なパラメータではない。実際、電流Ｉの供給のために抵抗Ｒの接点のレベルで消費される電力Ｐは、オームの法則、すなわちＰ＝Ｒ×Ｉ2により求められる。したがって、非常に微小な電流は、比較的高い接触抵抗との接触においてさえ、無視できる程度の電力しか消費しない。これに対し、この電力は、接点を横断する電流の２乗に比例することから、大きい電流については急激に非常に大きくなることが理解される。高い抵抗の接点により失われるエネルギーは、このとき無視できないものとなる。その上、このエネルギーはバッテリー内部に存在する接点の数と共に、そして各バッテリー要素に正および負の２つの端子があることを理由として、増大する。
【０００９】
これは、例えば、各接点を数アンペアの電流が横断する状態で、数十の要素に達し得る高いバッテリー要素数を有する、２０００Ｗに等しい電力、さらにはそれ以上の電力を与えなければならないバッテリーについて言えることである。数百、さらには数千もの要素を含むバッテリーについては、なおさらあてはまる。
【００１０】
典型的に、直列で１２個のリチウムイオン要素そして並列で８個の要素、つまり合計９６個のバッテリー要素で構成された公知のバッテリーは、４４ボルトの公称電圧下で、２０００ワットの電力について、４５アンペア超になり得る総電流、つまり作動中のバッテリー要素の各接点レベルで５．６アンペア超の電流を与える。
【００１１】
したがって、高電力バッテリーについては、相互接続用導体の接触ゾーンとバッテリー要素の端子との間の電気抵抗を制限するための予防策を講じることが必要である。これらの部分を横断する大きな電流は、実際、接触抵抗が高い場合、ジュール効果により許容不能な発熱、特にバッテリーに接続された工具または機器の連続動作能力を犠牲にした無用のエネルギー消費を発生させる可能性がある。
【００１２】
極めて低い接触抵抗は、バッテリー要素の端子上に直接、相互接続用導体を電気的に点溶接することによって得ることができる。点溶接は、実際、概して０．０８〜０．１３ミリオームの極めて低い接触抵抗を示す。
【００１３】
反対に、このような溶接の欠点は、接触表面が小さく、振動および衝撃に反応するという点にある。強力なバッテリーにおけるバッテリー要素の数の多さを考慮すると、こうして、点溶接が増加し、バッテリーの信頼性が損なわれる。実際、このようなアセンブリ上の衝撃および振動外力は、接点レベルで疲労現象を導き、徐々に点溶接上に亀裂を発生させる。亀裂は、溶接点の酸化を誘発する傾向をもち、この酸化は一方ではそれらの接触抵抗を著しく増大させ、他方では接触の部分的または完全な破断を誘発することになる。これらの現象は、バッテリーを動作不能にする。同様に、接点の疲労現象の結果として、損害を与える可能性のある短絡も発生し得る。
【００１４】
したがって、溶接された接点を有する高電力バッテリーの使用は、電動刈払機上で、または衝撃および振動にさらされている工具については問題を提起する。
【００１５】
その上、溶接されたバッテリー要素を有するバッテリーは、溶接されたバッテリー要素を分離する上での問題点を理由として、使用期限時点での解体コストが高い。
【００１６】
最後に、銅またはアルミニウム製伝導性トラックと軟鋼製コンテナ付きバッテリー要素の組合せは、溶接を実施する上で相容性の問題を提起する。鋼製またはニッケル製トラックでより良い相容性が得られるが、電気抵抗率が重大な障害となる。
【００１７】
相互接続用導体とバッテリー要素の端子との間の溶接による接触を、圧力による接触で置換することによって、衝撃および振動に対するより優れた耐性が得られる。
【００１８】
仏国特許発明第２９２０９１３号明細書は、相互接続用帯状物が、弾性押圧手段によりバッテリー要素の端子に接して維持される接触ゾーンを有しているバッテリーを示している。これは、例えば、バッテリー要素に対して接触ゾーンを押圧する可撓性舌状部である。
【００１９】
相互接続用帯状物とバッテリー要素の間の接触抵抗は、この場合、これらの部分を接触状態に維持するためにこれらの部分に加えられる圧力の大きさに左右される。
【００２０】
したがって、良質な接触には、大きな支持力を生成するため剛性の高いバネ手段が必要である。
【００２１】
ここでもまた、相互接続すべきバッテリー要素の数が少ない場合には、強力なバネの使用に問題は無い。逆に、多数のバッテリー要素を伴うバッテリーについて、この使用には問題が多い。
【００２２】
実際、バッテリー要素の端子上の接触ゾーンの支持力の合計は、バッテリー要素を取り囲むバッテリーのケース上に無視できない機械的反作用効果を発生させる。したがって、バネの累積圧力を変形無く抑制できるように寸法決定されたケースおよび支持構造を準備する必要がある。
【００２３】
この解決法は、ユーザーの背中またはベルトに担持されるバッテリーについてはほとんど満足のいくものではないことが判明している。機械的応力に対してバッテリーケースを適応させることにより引き起こされる補足的重量および体積は、実際、バッテリーを軽量化しコンパクトにするという総合的目的に反するものである。
【００２４】
さらに別の解決法は、バッテリー要素の正極および負極内に永久磁石を用いてこれらの極を接続することにある。例示を目的として、細い角柱状のバッテリー要素の正極および負極に永久磁石を組込むことを準備している米国特許出願公開第２００８／０２２０２９３号明細書を引用することができる。磁石は、バッテリー要素の積重ねおよび磁気接点に対する接続を可能にする磁気の引力を及ぼす。電流は、永久磁石を通って、すなわち比較的高いその電気抵抗で知られた材料を通って直接流れる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、公知の接続用デバイスの制限を有していない信頼性の高いバッテリー要素の電気的相互接続用デバイスを提案することにある。
【００２６】
別の目的は、接続すべきバッテリー要素と接触ゾーン間の接触抵抗が低い電気的相互接続用デバイスを提案することにある。
【００２７】
さらに目的は、例えば２０００または３０００ワットの電力を与える能力を有するバッテリーなどの高電力バッテリーに適応された電気的相互接続用デバイスを提案することにある。
【００２８】
本発明のさらに別の目的は、バッテリーの重量を限定的にしか増加させないそのような相互接続用デバイスを提案することにある。
【００２９】
最後に、目的は、公知のデバイスよりも製造コストが低い、詳細には溶接による相互接続よりも製造コストが低い相互接続用デバイスを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
これらの目的を達成するために、本発明は、バッテリー要素の電気的相互接続用デバイスにおいて、バッテリー要素のための少なくとも１つの接触ゾーンを伴う少なくとも１つの導電性テープと、バッテリー要素との磁気的相互作用によりバッテリー要素の端子上に接触ゾーンを貼付するように構成された、接触ゾーンに結び付けられた少なくとも１つの永久磁石とを含むデバイスを提案する。本発明によると、
−  テープの接触ゾーンはテープのエンボス加工凹凸を有し、エンボス加工凹凸は磁石のためのレセプタクルを形成し、
−  磁石は前記磁石のためのレセプタクル内に収納される。
【００３１】
このような相互接続用デバイスは、強磁性特性を有する材料製の端子または強磁性材料すなわち磁石が引力を及ぼし得る材料に結び付けられた端子を伴うバッテリー要素に使用される。
【００３２】
エンボス加工凹凸は、凹凸が磁石の少なくとも一部分の形状とぴったり一致して、この部分と形状相補性による接合または摩擦による接合を実現する場合に、磁石のためのレセプタクルを形成するものとみなされる。
【００３３】
以下の説明においては、相反する明記の無いかぎり、唯一の導電性テープおよびこのテープの唯一の接触ゾーンが基準となる。しかしながら、それは単に説明の簡略化にすぎず、相互接続用デバイスは複数の導電性テープを含むことができ、各テープは複数の接触ゾーンを含むことができるということを念頭におくものとする。詳細には、バッテリーの要素の相互接続のためには、バッテリー要素の端子の数に対応する合計接触ゾーン数が考慮され得る。
【００３４】
本発明の接触ゾーンの構成によって、磁石と、磁石が接触ゾーンを貼付させるバッテリー要素との間のエアギャップの距離を削減、ひいては削除することが可能である。したがって、これらの磁石の重量を制限し、満足のいく電気的接触を保証することにより、寸法の小さい磁石および接触ゾーンを用いることが可能である。
【００３５】
さらに、バッテリー要素の端子に接して接触ゾーンを維持するために磁石を使用することによって、衝撃および振動に対しほとんど反応しない信頼性の高い電気的接触を保証することができる。実際、このような接触は、接触ゾーンレベルの接触を維持しながら、バッテリーの外力に応じた要素の互いとの関係における相対的運動自由度を可能にする。
【００３６】
接触ゾーンの凹凸は、テープのエンボス加工により１つの部品で形成される。エンボス加工は、例えば凹凸ならびに凹凸によって形成されるレセプタクル内に位置を占めるべき磁石のサイズに適応されたダイスおよびパンチを用いて行なうことができる。
【００３７】
好ましくは、各々の接触ゾーンは電気的接触表面により取り囲まれた開口を含むことができる。開口は例えば、導電性テープ内で接触ゾーンの中央に設けられた単なる孔の形を呈することができる。この孔は、凹凸のエンボス加工時にパンチの端部が導電性テープを横断することにより形成され得る。
【００３８】
接触ゾーンが貼付されるバッテリー要素の端子と磁石との間のエアギャップをさらに一層削減することに加えて、特に端子が凸形である場合、接触ゾーンの開口は、多点接触を提供することを可能にする。一定の凸面を概して示すことができる、バッテリー要素の端子の表面が唯一の点においてではなく、例えば開口を取り囲む冠状の点などの複数の点において接触ゾーンと接触する場合、接触は多点接触であるとみなされる。その結果、より小さい電気接触抵抗がもたらされる。
【００３９】
本発明の有利な一つの特徴によると、デバイスはさらに、各接触ゾーンについて、永久磁石に結び付けられた磁束ガイドを含むことができる。磁束ガイドは、相互接続用デバイスの重量を著しく増大させることなく磁石の磁束ラインを誘導し、バッテリー要素に対するその作用を強化することを可能にする。こうして、バッテリー要素上での接触ゾーンのより良好な支持が、より低い電気的接触抵抗と同時に得られる。より小さいサイズのより軽量の磁石も同様に使用可能である。
【００４０】
その上、相互接続用デバイスはさらに、各接触ゾーンについて、エンボス加工凹凸上への磁石の嵌込み用枠組を含むことができる。嵌込み用枠組は、好ましくは、エンボス加工凹凸が構成する磁石のためのレセプタクルを中心にして配置される。嵌込み用枠組はこうして、電気バッテリーが受け得る衝撃または振動にも関わらず、磁石の収納部内での良好な維持、ひいては優れた電気的接触を保証することを可能にする。
【００４１】
有利には、嵌込み用枠組は磁束ガイドを構成することができる。この特徴により、嵌込みを簡略化し相互接続用デバイスを軽量化することが可能になる。
【００４２】
本発明のデバイスの特定の実施形態によると、磁石は、円筒形状を有することができ、嵌込み用枠組は、磁石と同軸で磁石を取り囲む環であり得る。より厳密には、磁石のためのレセプタクルを形成するテープの一部分は、そのレセプタクル内へ磁石の嵌込みのため、嵌込み用枠組と磁石の間に差し込まれてよい。
【００４３】
嵌込み用枠組は、特にそれが磁束ガイドを形成する場合、さらに、永久磁石の磁極の一方を覆うカプセルまたは「鉢」の形を呈していてよい。この実施形態により、磁石の作用をより一層強化することができる。
【００４４】
特に有利には、接触ゾーンは、接続平面に沿ってほぼ延在するように構成されてよく、磁石および磁束ガイドの少なくとも一方は、接続平面と面一になるように配置されていてよい。
【００４５】
この構成は、磁石または磁束ガイドと、接触ゾーンが貼付されるバッテリー要素の端子との間のエアギャップを削除するという特徴と示す。
【００４６】
エアギャップの削減、さらには削除により、磁石の引力を最大化し、磁石が及ぼす接触圧力を増大させることができる。結果として、電気的接触抵抗はより小さくなり、より小さくより軽量の磁石を使用することが可能になる。
【００４７】
磁束ガイドは好ましくは、軟鉄製ガイドおよび磁化されたガイドのうちの一方であってよい。磁化されたガイドの場合、その作用は磁石の作用と結び付き、同時に強化する。
【００４８】
公知の装置とは異なり、本発明の相互接続用デバイスの導電性テープは、接触ゾーンをバッテリー要素上に貼付するために、弾性特性もバネ効果も有する必要が全く無い。貼付は、単に磁力に起因するものである。したがって、有利には、導電性テープは、銅製テープを含むかまたは、薄くて軽い銅テープで構成され得る。他の可能性によると、テープは、接触ゾーンのレベルと同時に導電性テープ内でもエネルギー損失を制限するような形で、低い磁気特性、特に非常に低い抵抗率を有する材料で製造され得る。こうして、テープは、金属材料、例えば銀、アルミニウム、金またはより重要な抵抗率の他の非磁性基材、例えばニッケルまたは真ちゅうで製造され得るが、好ましくはこれらの基材は金、銀、銅またはアルミニウムで被覆されている。
【００４９】
銅は、優れた電気伝導率という特徴を有する。したがって、導電性テープは、低い電気抵抗を保ちながら薄いものであり得る。導電性テープは、例えば、５０〜２００マイクロメートルの厚みを有することができる。テープは、薄いことにより、容易に変形可能で延性あるものとなり、こうして、磁石の作用に抵抗する可能性のある復元力を及ぼすことなくバッテリー要素の端子と接触ゾーンの接触を伴うことができる。
【００５０】
その結果、低い電気抵抗を有する信頼性の高い接触が得られる。
【００５１】
導電性テープはさらに、銀メッキを有することができる。銀メッキは、例えばおよそ２マイクロメートルの厚みを有することができる。
【００５２】
導電性テープの特定の実施形態によると、導電性テープは、ほぼ同一平面上にある複数の横断方向付属部分を伴う細長い帯状物の形状を有し、各付属部分が接触ゾーンを備えていてよい。テープのこのような形態は、特に規則的行列に沿って配置されたバッテリー要素に適したものであることが判明している。
【００５３】
本発明は同様に、接続用端子を有する複数のバッテリー要素と、バッテリー要素の端子を互いに連結する上述の通りの少なくとも１つの相互接続用デバイスとを含む蓄電池バッテリーにも関する。
【００５４】
バッテリーの１つの実施可能性によると、バッテリーは、少なくとも１つの接続平面を含むことができ、バッテリーの各要素はこの接続平面内に位置する端子を有する。この場合、電気的相互接続用デバイスは、接続平面内に位置する複数のバッテリー要素の端子を互いに連結する。
【００５５】
各端部が電気端子を形成する格子の形をバッテリー要素が呈している場合、バッテリーは、各バッテリー要素の相対する電気端子がそれぞれ位置している２つの接続平面を有することができる。
【００５６】
この場合、本発明のバッテリーの１つの実施可能性によると、バッテリー要素は、特に接続平面に対して垂直に延在する円筒形要素であり得る。
【００５７】
バッテリーはさらに、バッテリー要素の端子に結び付けられた開口を有する少なくとも１つの電気絶縁体を含むことができる。この場合、
−  電気的相互接続用デバイスは、本質的にテープ平面に沿って延在する導電性テープを有していてよく、テープ平面は接続平面に対しほぼ平行であり、
−  相互接続用デバイスは、複数の接触ゾーンを有していてよく、接触ゾーンは、テープ平面上で接続平面の方向に突出し、
−  各接触ゾーンについて、エンボス加工凹凸、エンボス加工凹凸により形成されたレセプタクル内に収納された磁石、および磁石に結び付けられた磁束ガイドのうちの少なくとも１つは、それぞれ電気絶縁体の開口の１つを通じて延在することにより接続平面内のバッテリー要素の端子と接触することができる。
【００５８】
この実施形態においては、相互接続用デバイスを形成する接続平面および導電性テープ平面は、電気絶縁体の厚みに等しいかまたはそれを僅かに上回る距離だけずらされている。こうして、接続用デバイスの導電性テープの偶発的変形の際を含め、短絡の危険性無く、凹凸状の接触ゾーンのみがバッテリー要素の端子に到達する。
【００５９】
絶縁体は、電気絶縁性材料のプレートを含み、電気絶縁性材料のプレートは、テープ平面と接続平面の間に延在する。絶縁体は、詳細には、接触ゾーンに具備された磁束ガイドまたは接触ゾーンのエンボス加工凹凸の形状および寸法に適応された開口を有するプラスチック材料のプレートの形を呈することができる。
【００６０】
第１の接続平面と第２の接続平面を有するバッテリーの特定の構成において、第２の接続平面は第１の接続平面と反対側にあり、第１の接続平面とほぼ平行であり、各バッテリー要素は、以上で言及した通り第１の接続平面内に位置する第１の端子と第２の接続平面内に位置する第２の端子を有することができる。この場合、第１の接続平面および第２の接続平面の各々に少なくとも１つの電気的相互接続用デバイスが結び付けられていてよく、各相互接続用デバイスは、それぞれ第１の接続平面および第２の接続平面内に位置する複数のバッテリー要素の端子を互いに連結している。
【００６１】
本発明の他の特徴および利点は、図面の図を参照して、以下の説明から明らかになる。この説明は、純粋に例示を目的とした非限定的なものとして示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る相互接続用デバイスを使用する、本発明に係る電気バッテリーの一部分の非常に簡略化された例示である。
【図２】本発明に係る相互接続用デバイスの一部分の断面図である。
【図３】一変形実施形態を構成する、本発明に係る相互接続用デバイスの一部分の概略的断面図である。
【図４】別の一変形実施形態を構成する、本発明に係る相互接続用デバイスの一部分の概略的断面図である。
【図５】さらに別の一変形実施形態を構成する、本発明に係る相互接続用デバイスの一部分の概略的断面図である。
【図６】本発明に係る相互接続用デバイスの斜視図である。
【図７】図６のものに匹敵する相互接続用デバイスを使用した、本発明に係る電気バッテリーを示す分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図の製図は自由な縮尺で表わされている。
【００６４】
以下の説明において、異なる図の同一のまたは類似の部分には、図相互の振り向けを容易にするため、同じ参照番号が付いている。
【００６５】
図１は、２つのバッテリー要素１２を含む蓄電池バッテリー１０を示す。これは例えば、１８６５０標準フォーマットのリチウムイオンバッテリー要素である。バッテリー要素は、それぞれ正端子１４＋と負端子１４−を形成する端部を有する円筒形状を呈している。バッテリー要素１２は並置され、各々のバッテリー要素の正端子および負端子１４＋および１４−はそれぞれ第１および第２の接続平面１６ａ、１６ｂ内に配設されている。
【００６６】
図１の２つのバッテリー要素は、各接続平面内に、一方のバッテリー要素の正端子ともう一方のバッテリー要素の負端子があるような形で「上下互い違いに」方向付けられている。バッテリー要素のこのような配置は、特にそれらの要素を直列に配置するのに適している。
【００６７】
図１は同様に、第１の接続平面１６ａ内に延在し２つのバッテリー要素１２の正端子および負端子１４＋および１４−を互いに連結する相互接続用デバイス２０も示している。
【００６８】
相互接続用デバイスは、２つの接触ゾーン３０が具備された導電性テープ２２を含む。接触ゾーンは、第１の接続平面１６ａ内でバッテリー要素の正端子および負端子１４＋および１４−と電気的接触状態にある。
【００６９】
各々の接触ゾーンには、対応する接触ゾーン３０とバッテリー要素の端子とを機械的に接触させる永久磁石３２が具備されているということを指摘することができる。磁石３２は、要素の端子と、結び付けられた接触ゾーンとの間の電気的接触を維持するため、概して磁石により引きつけられる材料を含む端子１４＋、１４−上に磁気引力を及ぼす。
【００７０】
図２の断面図は、相互接続用デバイス２０の接触ゾーン３０の１つの実施可能性を示す。この断面図は、ここでは、磁石３２の軸を含む要素の長手方向平面内の、バッテリー要素１２の正端子１４＋のレベルで具体化されている。ただし、要素１２の端子１４−のレベルでも断面図は類似しているであろう。接触ゾーン３０内で、導電性テープ２２はエンボス加工凹凸３４を有している。エンボス加工凹凸はここでは凹部４２を形成し、磁石３２のためのレセプタクルを構成する。エンボス加工凹凸は、導電性テープ２２を形成する銅シートのエンボス加工または型プレスによって形成される。
【００７１】
図２の例では、磁石は円筒形状を有し、エンボス加工凹凸３４の凹部４２は磁石３２を完全に収容するのに充分な深さを有する。
【００７２】
部分的に図示されているバッテリー要素１２の端子１４＋による電気的接触は、エンボス加工凹凸３４を形成する凹部の底面に対応する接触ゾーン３０の一部分によって行なわれる。接触ゾーンのこの部分が、電気的接触表面を構成する。
【００７３】
磁石３２は、軟鋼製リングの形をした嵌込み用枠組３６によってその収納部内に維持される。より厳密には、リングは、例示された実施形態において、嵌込み用枠組と同時に磁束ガイドを構成する。実際、軟鋼製リングにより、エンボス加工凹凸３４によって形成された収納部の側壁を磁石３２に対して押圧することができる。このリングは同様に、バッテリー要素と反対の面からバッテリー要素に向かって磁石の磁束ラインを方向付けることも可能にする。
【００７４】
有利には、磁束ガイドを形成する嵌込み用枠組は、磁石３２と同軸で、磁石を取り囲む。
【００７５】
嵌込み用枠組３６が磁束ガイドの機能を有していない場合、この嵌込み用枠組をプラスチック材料またはアルミニウムで製造することもできる。
【００７６】
嵌込み用枠組３６は同様に、磁気材料で製造されてよく、枠組自体が、エンボス加工凹凸３４内に収納された磁石３２の作用に関与する磁石を構成することができる。
【００７７】
同様に、バッテリー要素１２は、全体として負極を構成するバッテリー要素のコンテナと、正極との間の短絡を回避する役目を有する薄い絶縁性外装１３を含んでいる、ということも指摘できる。
【００７８】
図２の事例においては、ここではエンボス加工凹凸３４により形成された凹部の底面に対応する接触ゾーン３０は、第１の接続平面１６ａに沿って延在する。接続平面１６ａに隣接する嵌込み用枠組３６の縁部が接続平面と面一になることを指摘することができる。
【００７９】
こうして、嵌込み用枠組が磁束ガイドとして役立つ場合、磁束ガイドとバッテリー要素の端子１４＋との間のエアギャップは、接触ゾーン３０が端子１４＋に対して貼付された時点でゼロとなり得る。この嵌込み用枠組は、導電性テープ２２により端子１４＋と分離されていることからこの端子から離れたところに位置している磁石のエアギャップを削減し、こうして磁石３２と端子１４＋の間の接触力、ひいては接続平面１６ａ内の端子１４＋と導電性テープ２２の間の接触を改善させる。
【００８０】
説明されている実施例において、導電性テープ２２は、２マイクロメートルの厚みの銀層でコーティングされた厚み０．１ｍｍの例えばＣ１１０００銅などの銅テープである。磁石は、ニッケルメッキされたＮｄＦｅＢタイプの磁石であり、直径５ｍｍ、深さ２ｍｍの凹部４２内に収納されるようになる。嵌込み用枠組は、外径６．２ｍｍおよび厚み２ｍｍのニッケルメッキされたＳ２３５鋼製のリングである。
【００８１】
これらの値は、限定的なものではない。
【００８２】
図２に係る接触ゾーンの実施形態は、特に、同じく平面であるバッテリー要素の端子と接触ゾーンの平面である接点表面の接触に適応されたものである。
【００８３】
しかしながら相互接続用デバイスの接触ゾーンとバッテリーの端子との間の電気的接触表面の面積は、バッテリー要素１２の端子１４＋、１４−の表面が僅かに膨んだ凸状の形状を有する場合、制限される危険性がある。実際、接触は、接続平面１６ａ、１６ｂがバッテリー要素１２の端子１４＋、１４−の頂端と接する点に制限される危険性がある。
【００８４】
完全には平面でない端子を伴うバッテリーの場合を含め、接触表面の面積を増大させ、こうして、電気的接触抵抗をより一層削減するために、図３に係る接触ゾーンの実施形態が提案されている。図３はここでは概略的に作成されている。
【００８５】
図３の接触ゾーン３０は、接触ゾーンがエンボス加工凹凸３４の凹部４２の底面に設けられた開口３８を取り囲んでいるという点を除いて、図１の接触ゾーンに類似している。開口３８は、好ましくは、エンボス加工凹凸の実施と同時に打抜きによって設けられた、好ましくは凹部４２の底面に、中央に置かれた円形の孔である。
【００８６】
開口の存在により、バッテリー要素の端子１４＋、１４−が僅かに膨んでいる場合を含め、接触ゾーン３０内での接触表面の環状分布が可能になる。
【００８７】
同じく概略的に作成された図４はさらに、本発明に係る接触ゾーン３０の別の１つの実施形態の可能性を示す。相互接続用デバイスの導電性テープ２２は、磁石３２を収容するための円形収納部を画定する小さなスリーブ４４の形をしたエンボス加工凹凸３４を有する。スリーブ４４は、導電性テープ２２と１つの部品で形成されている。このスリーブは、接触ゾーン３０と反対側、すなわちバッテリー要素１２の端子１４＋、１４−と接触するテープの面と反対側の導電性テープ２２の面上で、接続平面１６ａ、１６ｂに垂直に立ち上がっている。
【００８８】
磁石３２の嵌込みは、スリーブ４４を周回し、磁石３２上にスリーブを締結する軟鉄製リングの形をした嵌込み用枠組３６を用いて行なわれる。先の図の実施例の場合と同様に、軟鉄製リングは磁束ガイドとしても役立つ。
【００８９】
相互接続用デバイス２０とバッテリー要素１２の端子１４＋、１４−の間の接触は、磁石を取り囲む接触ゾーン３０の環状接触表面により行なわれる。
【００９０】
図４中では、磁石３２が、接触ゾーン３０の接触表面により画定された接続平面１６ａ、１６ｂと面一であるという点を指摘することができる。この特徴は、エアギャップが、すなわち磁石とバッテリー要素の接触端子との間の離隔距離が、非常に小さく、さらにはゼロであるという範囲において極めて有利である。その結果として、磁石の効力は改善され、バッテリー要素に対して接触ゾーン３０を貼付する引力はより大きくなる。
【００９１】
比較を目的として、図２および３の実施形態における磁石３２とバッテリー要素１２の端子１４＋、１４−との間のエアギャップは、導電性テープ２２の厚みに等しい。
【００９２】
図４の実施形態は、磁石３２を、接触ゾーン３０の接続平面１６ａ、１６ｂと面一に、または接続平面から極僅か引込んで位置付けすることを可能にする。ゼロまたは０．１ｍｍより薄い厚みのエアギャップが獲得され得る。
【００９３】
同様に概略的に作成されている図５は、さらに、接触ゾーン３０の別の実施可能性を示す。この図は、図４の変形形態の単なる一変形形態を構成する。
【００９４】
図５の接触ゾーンのエンボス加工凹凸３４は、図４の接触ゾーンのものと同一である。ただし、図４と異なり、嵌込み用枠組３６は、リングではなく、磁石３２にかぶさる嵌込み用鉢またはカプセルである。説明される実施例において、これは軟鉄製カプセルである。
【００９５】
カプセルまたは鉢の形で嵌込み用枠組を実現することにより、嵌込み用枠組３６が磁束ガイドとして使用される場合に、磁石からバッテリー要素に向かって磁束ラインをさらに一層良好に誘導することが可能になる。その上、スリーブ４４の高さが磁石の高さよりも低いことを考慮すると、既定の深さのカプセルの形をした嵌込み用枠組の使用により、嵌込みの際に接続平面１６ａ、１６ｂとの関係において磁石３２の位置を微調整することが可能になる。
【００９６】
図５の実施例において、磁石は、接続平面１６ａ、１６ｂと面一の面を有する。
【００９７】
図６は、複数のバッテリー要素について準備された本発明に係る相互接続用デバイス２０を示す。図６のデバイスは、主軸５２に沿って延在し複数の付属部分５４が具備された細長い中央帯状物５０の形をした導電性テープ２２を含む。この付属部分５４は、中央帯状物５０の両側で放射状に、そして主軸５２に垂直に延在する。各付属部分５４にはその端部に、磁石３２が具備された接触ゾーン３０が備わっている。接触ゾーンの構成は、例えば図２または図３の構成に対応する。
【００９８】
図７は、複数の相互接続用デバイス２０を含む、本発明に係る蓄電池バッテリー１０を分解組立図の形で示す。図７の蓄電池バッテリー１０は同様に、ここでは１０行、１２列の規則的行列に沿って配設された複数のバッテリー要素１２も含んでいる。個別のバッテリー要素１２は円筒形状を有し、その端部に端子１４＋、１４−を有する。バッテリー要素の相対する端部の端子は、２つの接続平面１６ａ、１６ｂを画定する。同一行内で、バッテリー要素１２が、それぞれ第１の接続平面１６ａ内および第２の接続平面１６ｂ内にこれらのバッテリー要素の正端子１４＋がある状態で、次に、それぞれ第１の接続平面１６ａ内および第２の接続平面１６ｂ内にこれらのバッテリー要素の負端子１４−がある状態で、交互に組付けられている。換言すると、同一行内で、連続するバッテリー要素は、２つずつ上下互い違いに組付けられている。反対に、同一列内の全てのバッテリーが、それぞれ第１の接続平面１６ａおよび第２の接続平面１６ｂ内で同じ極性の端子を有する。
【００９９】
相互接続用デバイス２０は、各接続平面１６ａ、１６ｂ内でバッテリー要素１２の端子１４＋、１４−を相互接続するように準備されている。図６に匹敵するデバイスは、バッテリー要素列と整列した主軸５２を有する。
【０１００】
相互接続用デバイス２０の接触ゾーン３０はここでは、環状接触に有利に作用するような形で、図３のものと同一の開口３８を有する。
【０１０１】
各相互接続用デバイス２０は、同じ列のバッテリー要素を並列に接続するように、そして２つの連続する列のバッテリー要素を直列に接続するように準備されている。例示される例として、１つの同じ相互接続用デバイス２０が、１列のバッテリー要素列のバッテリー要素の全ての正端子１４＋を互いに連結し、隣接する列のバッテリー要素の全ての負端子１４−を互いに連結する。デバイスは同様に、１つの列のバッテリー要素の正端子１４＋を隣接する列のバッテリー要素の負端子１４−に連結する。
【０１０２】
特定の相互接続用デバイス２０が、端部の列１および１２上に組付けられる。これらの相互接続用デバイスは、その後バッテリーの正端子および負端子に連結されることになるバッテリーの末端の相互接続用デバイスを構成する。
【０１０３】
相互接続用デバイスは、接続平面１６ａ、１６ｂに平行である参照番号の無いテープの平面に沿って延在する導電性テープ２２を含んでいる。
【０１０４】
テープ平面と接続平面１６ａ、１６ｂの間には、それぞれ絶縁体６０ａ、６０ｂが配設されている。絶縁体は、例えばプラスチック材料製の絶縁性材料プレートの形を呈する。これらの絶縁体には、相互接続用デバイスの接触ゾーン３０のエンボス加工凹凸および接触ゾーンにそれぞれ結び付けられた磁石および嵌込み用枠組を収容するように寸法決定されている横断方向の孔の形をした複数の開口６２があいている。
【０１０５】
したがって、各相互接続用デバイスの各接触ゾーン３０は、絶縁体６０ａ、６０ｂの開口６２に結び付けられている。バッテリーが組立てられた時点で、接触ゾーン３０は開口６２を通じて延在して、接触平面１６ａ、１６ｂ内のバッテリー要素１２の端子１４＋、１４−に到達する。絶縁体６０ａおよび６０ｂは同様に、要素同士かつ相互接続用デバイスとの関係における支持および相対的維持の機械的機能も有している。
【０１０６】
場合によって、図２〜５に見られるバッテリー要素１２の絶縁性外装１３に結び付けられた絶縁体６０ａ、６０ｂは、同じバッテリー要素１２の２つの端子と相互接続用デバイス２０の導電性テープ２２の望ましくない接触を回避することを可能にする。実際、公知の一定数のバッテリー要素は、バッテリー要素の円筒形本体の一端部から同じバッテリー要素の正端子を含む反対側の端部に至るまで延在する外側金属ケースの形をした負端子を有する。したがって、このようなバッテリー要素の２つの端子は、同じ接続平面内に共存し得る。
【０１０７】
図７のバッテリー１０の要素１２の全体は、図示されていないバッテリーカバー内に収納されてよい。このカバーは、バッテリー要素上の相互接続用デバイスの支持力を抑制する必要が無いという範囲において、軽量で構想されてよい。相互接続用デバイス２０の所定の場所での維持は、接触ゾーン３０の磁石３２がバッテリー要素１２上に及ぼす磁力によって行なわれる。
【０１０８】
振動または衝撃の際に、相互接続用デバイスは、バッテリーの要素の相対的運動のみならず、接触ゾーンとバッテリー要素の端子との間の小さい相対的摺動運動を、接触ゾーンと端子間の接触は維持しつつも容易に可能にする。こうして、接触のレベルにおける疲労の危険性、ひいてはバッテリー使用時における接触の破断の危険性は全く存在しない。こうしてバッテリー要素はバッテリーのまとまりの維持に寄与する。
【符号の説明】
【０１０９】
１２  バッテリー要素
２０  相互接続用デバイス
２２  導電性テープ
３０  接触ゾーン
３２  永久磁石
３４  エンボス加工凹凸
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１０】
【特許文献１】仏国特許発明第２９２０９１３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０２２０２９３号明細書
【図１】
2019530193.tif 000003
【図２】
2019530193.tif 000004
【図３】
2019530193.tif 000005
【図４】
2019530193.tif 000006
【図５】
2019530193.tif 000007
【図６】
2019530193.tif 000008
【図７】
2019530193.tif 000009
【国際調査報告】
2019530193.tif 000010
2019530193.tif 000011
2019530193.tif 000012
2019530193.tif 000013