(57)【要約】本発明は、少なくとも２つの電池モジュール（１、１０１、１０２）を有する電池であって、電池モジュール（１、１０１、１０２）はそれぞれ、電気的に直列及び／又は並列に相互接続された複数の電池セル（２）、特にリチウムイオン電池セルを備え、正の電圧タップ（５）及び負の電圧タップ（６）をさらに有し、正の電圧タップ（５）とは、第１のモジュール接続要素（７）が導電接続され、及び／又は、負の電圧タップ（６）とは、第２のモジュール接続要素（８）が導電接続され、第１の電池モジュール（１０１）のモジュール接続要素（７、８）と、第２の電池モジュール（１０２）のモジュール接続要素（７、８）とは導電接続され、モジュール接続要素（７、８）同士の導電接続は、差込接続として形成される、上記電池に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電池モジュール（１、１０１、１０２）を有する電池であって、電池モジュール（１、１０１、１０２）はそれぞれ、電気的に直列及び／又は並列に相互接続された複数の電池セル（２）、特にリチウムイオン電池セルを備え、正の電圧タップ（５）及び負の電圧タップ（６）をさらに有し、
前記正の電圧タップ（５）とは、第１のモジュール接続要素（７）が導電接続され、及び／又は、前記負の電圧タップ（６）とは、第２のモジュール接続要素（８）が導電接続され、第１の電池モジュール（１０１）のモジュール接続要素（７、８）と、第２の電池モジュール（１０２）のモジュール接続要素（７、８）とは導電接続されている、前記電池において、
前記モジュール接続要素（７、８）同士の前記導電接続は、差込接続として形成されることを特徴とする、電池。
【請求項２】
前記モジュール接続要素（７、８）同士は直接的に導電接続され、又は、
更なる別の導電性の接続要素（２０）が、前記モジュール接続要素（７，８）同士を電気的に接続することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とを直列に接続するために、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、が導電接続され、若しくは、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、が導電接続され、又は、
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とを並列に接続するために、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、が導電接続され、若しくは、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、が導電接続されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の電池。
【請求項４】
電池モジュール（１、１０１、１０２）はそれぞれ、主として、互いに対向する２つ端面（１４）と、互いに対向する２つの側面（１３）と、電池モジュール上面（１５１）に対向する電池モジュール下面（１５２）と、を有し、前記電池モジュール（１、１０１、１０２）の前記正の電圧タップ（５）及び／又は前記負の電圧タップ（６）が、前記電池モジュール上面（１５１）に配置される、前記電池において、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、前記電池モジュール下面（１５２）、前記２つの端面（１４）の一方、又は、前記２つの側面（１３）の一方に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項５】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記２つの端面（１４）の一方が、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記２つの端面（１４）の一方と直接的に隣接して配置される、前記電池モジュールにおいて、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、側面（１３）に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記２つの側面（１３）の一方が、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記２つの側面（１３）の一方の直ぐ隣に配置される、前記電池モジュールにおいて、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、端面（１４）に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項７】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記電池モジュール上面（１５１）が、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記電池モジュール下面（１５２）と直接的に近接して配置される、前記電池モジュールにおいて、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、端面（１４）又は側面（１３）に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項８】
モジュール接続要素（７、８）がそれぞれ、電気絶縁材料から形成されたハウジング（９）を備え、前記ハウジング（９）の内部には、導電性の接続部分（１０、１１、１２）が配置されており、前記導電性の接続部分（１０、１１、１２）はさらに、各前記電池モジュール（１、１０１、１０２）の前記正の電圧タップ（５）又は前記負の電圧タップ（６）と導電接続され、前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）との導電接続のために、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記モジュール接続要素（７）の第１の接続部分（１１）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記モジュール接続要素（８）の第２の接続部分（１２）と、が互いに導電接続される、前記電池において、
直接的な導電接続のために、前記第１の接続部分（１１）は開口部（１１１）を有し、前記開口部（１１１）の内部には、差込要素（１１２）として構成された前記第２の接続部分（１２）が配置され、又は、前記第１の接続要素（１１）は開口部（１１１）を有し、第２の接続部分（１２）は、当該第２の接続部分（１２）を有する前記モジュール接続要素（８）の前記ハウジング（９）を貫通する開口部（１１３）を有し、前記更なる別の導電性の接続要素（２０）が、前記第１の接続要素（１１）の前記開口部（１１１）内及び前記第２の接続部分（１２）の前記開口部（１１３）内に延在して配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池。
【請求項９】
前記モジュール接続要素（７、８）は、材料結合式又は形状結合式により各前記電池モジュール（１、１０１、１０２）と結合され、特に溶接により、リベット留めにより、接着により、又は嵌め込みにより、各前記電池モジュール（１、１０１、１０２）と結合されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池（１００）を製造する方法であって、以下の処理工程、即ち、
ａ）複数の電池セル（２）、特にリチウムイオン電池を電気的に直列及び／又は並列に接続して第１の電池モジュール（１０１）及び第２の電池モジュール（１０２）とする工程と、
ｂ）前記正の電圧タップ（５）と導電接続された第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記負の電圧タップ（６）と導電接続された第２のモジュール接続要素（８）を、前記第１の電池モジュール（１０１）及び前記第２の電池モジュール（１０２）に配置する工程と、
ｃ）前記第１の電池モジュール（１０１）の前記モジュール接続要素（７、８）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記モジュール接続要素（７、８）と、の間の導電接続を形成する工程であって、前記モジュール接続要素（７、８）同士の前記導電接続は差込接続として形成される、前記形成する工程と、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、その後、更なる別の処理工程ｄ）で、前記モジュール接続要素（７、８）同士が、前記更なる別の導電性の接続要素（２０）を介して導電接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理工程ａ）において、電気的に直列及び／又は並列に接続された複数の電池セル（２）を有する複数の電池モジュール（１、１０１、１０２）がさらに提供され、
前記処理工程ｂ）において、前記複数の電池モジュール（１、１０１、１０２）のそれぞれには、前記正の電圧タップ（５）と導電接続された第１のモジュール接続要素（７）、及び／又は、前記負の電圧タップ（６）と導電接続された第２のモジュール接続要素（８）がさらに配置され、
前記処理工程ｃ）は、最初に、前記電池モジュール（１、１０１、１０２）を並置して前記電池（１００）とすることを含み、その後に前記処理工程ｄ）で、並置された電池モジュール（１、１０１、１０２）の２つモジュール接続要素（７、８）が、更なる別の導電性の接続要素（２０）によって互いに導電接続される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の導入部に記載の電池に関する。本発明の主題はさらに、このような電池を製造する方法でもある。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、及び電気自動車で駆動用電池として使用される電池、例えば特にリチウムイオン電池等がモジュール状に構成されており、即ち複数の電池モジュールから成ることが公知である。さらに、電池モジュールは好適に複数の個別の電池セルを有し、この個別の電池セルが互いに接続されて電池モジュールとなる。その際に、個別の電池セルは、直列又は並列に相互接続されうる。特に、リチウムイオン電池セル、リチウムポリマー電池セル、又は鉛蓄電池等の個別の電池セルの電圧タップが、所謂セルバインダによって電気的に互いに接続される。その際に、セルバインダは、ネジ留めによる接合、溶接による結合、又はリベット留めによる結合を介して、個別の電池セルの電圧タップに取り付けられる。さらに、電池の電池モジュールも、モジュールバインダと呼ばれる接続要素であって、ネジ留め、溶接、又はリベット留めにより取り付けられた上記接続要素を介して、電気的に直列及び／又は並列に相互接続される。複数の電池モジュールが、所謂サブユニット（Ｓｕｂｕｎｉｔ）と呼ばれる電池の下位ユニットを形成し、この下位ユニットが例えば冷却装置を共有する。電池は、通常では少なくとも２つの下位ユニットで構成される。
【０００３】
電池の組み立ての際には、６０Ｖの直流電流を上回る電圧から、接触防護への防護措置が取られており、専門教育を受けた電気の専門家にしか、このような電圧の電池での作業が許されていない。
【０００４】
従来技術では、独国特許出願公開第１０２０１２２１５２０５号明細書において、異なる電池モジュールの２つの電池セルを互いに接続するセルバインダが開示されている。
【０００５】
さらに、独国特許出願公開第１０２０１２２１５４９５号明細書には、電池セルの特性値を調整するための、電池セルを備えた並列接続が開示されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
独立請求項の特徴的な特徴を備えた電池及びこのような電池を製造する方法には、簡単なやり方で信頼性高く、電池の２つの電池モジュール同士を差込接続により電導接続できるという利点がある。これにより、従来技術で公知の溶接、リベット留め、又はネジ留めによる結合が無くても済むため、特に製造中のコストが低減されうる。
【０００７】
本発明に基づいて、少なくとも２つの電池モジュールを有する電池が提供される。電池モジュールはそれぞれ、電気的に直列及び／又は並列に相互接続された複数の電池セルを有する。電池セルは、特にリチウムイオン電池セルである。さらに、電池モジュールは、正の電圧タップ及び負の電圧タップを有する。正の電圧タップとは、第１のモジュール接続要素が導電接続され、及び／又は、負の電圧タップとは、第２のモジュール接続要素が導電接続される。第１の電池モジュールのモジュール接続要素と、第２の電池モジュールのモジュール接続要素とは導電接続されている。その際に、モジュール接続要素の導電接続は、差込接続として形成される。
【０００８】
従属請求項に記載される措置によって、独立請求項で示される装置、又は独立請求項で示される方法の有利な発展形態及び改良が可能である。
【０００９】
モジュール接続要素同士が直接的に導電接続される場合には有利である。これにより、電池の組み立ての間に、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとを電池の内部のそれらの位置に配置することが可能であり、その際に、差込接続の形成により、第１の電池モジュールのモジュール接続要素と第２の電池モジュールのモジュール接続要素とが互いに導電接続され、これにより、この後に、電池モジュール同士の導電接続を形成するための更なる別の製造工程が必要ではない。
【００１０】
さらに、更なる別の導電性の接続要素が、モジュール接続要素同士を導電接続する場合にも有利である。これにより、電池の組み立ての間に、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとを、当該電池モジュール間に導電接続を形成することなく、電池の内部のそれらの位置に配置することが可能である。従って、複数の電池モジュールから成る電池を、当該電池モジュールを既に直列及び／又は並列に相互接続することなく従って個々の電池モジュールの電圧を上回る増大した電圧が発生することなく、組み立てることが可能であり、従って、電池モジュールの電圧が６０ボルトの直流電流の許容電圧を下回る場合には、接触防護への特別な防護措置が必要ではない。個々の電池モジュールを配置することによる電池の機械的な組み立てが終了した後で、電圧を増大させることが可能である。即ち、個々の電池モジュール同士が導電接続されると理解されたい。特に、第１の電池モジュールのモジュール接続要素と、第２の電池モジュールのモジュール接続要素と、が互いに導電接続され、その際に、更なる別の導電性の接続要素がモジュール接続要素同士を導電接続すると理解されたい。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとを直列に接続するために、第１の電池モジュールの第１のモジュール接続要素と、第２の電池モジュールの第２のモジュール接続要素と、が導電接続される。さらに、本発明の一実施形態によれば、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとを直列に接続するために、第１の電池モジュールの第２のモジュール接続要素と第２の電池モジュールの第１のモジュール接続要素も導電接続されうる。これにより、正の電圧タップと負の電圧タップとが導電接続され、又は、負の電圧タップと正の電圧タップとが導電接続され、これにより、電池モジュールの直列接続が実現される。
【００１２】
本発明の他の実施形態によれば、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとを並列に接続するために、第１の電池モジュールの第１のモジュール接続要素と、第２の電池モジュールの第１のモジュール接続要素と、が導電接続される。さらに、本発明の他の実施形態によれば、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとを並列に接続するために、第１の電池モジュールの第２のモジュール接続要素と第２の電池モジュールの第２のモジュール接続要素も導電接続される。これにより、正の電圧タップが正の電圧タップと導電接続され、又は、負の電圧タップが負の電圧タップと導電接続され、これにより、電池モジュールの並列接続が実現される。
【００１３】
特に、電池モジュールはそれぞれ、主として、２つ端面と、２つの側面と、電池モジュール下面と、電池モジュール上面と、を有する。２つの端面は互いに対向して配置され、好適に互いに平行に配置される。さらに、２つの側面は互いに対向して配置され、好適に互いに平行に配置される。電池モジュール上面と電池モジュール下面とは、互いに対向して配置され、好適に互いに平行に配置される。特に、２つの端面の一方と２つの側面の一方とが、互いに直交して配置される。さらに特に、２つの端面の一方と、電池モジュール下面又は電池モジュール上面とが互いに直交して配置される。電池モジュールの正の電圧タップ及び／又は負の電圧タップは、好適に電池モジュール上面に配置される。さらに、複数の電池セルを電気的に直列及び／又は並列に相互接続するセルバインダも、電池モジュール上面に配置される。その際に、第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素が、電池モジュール下面、２つの端面の一方、又は、２つの側面の一方に配置される場合には有利である。これにより、個々の電池セルを直列及び／又は並列に接続するセルバインダも通常配置されている電池モジュール上面には、モジュール接続要素を配置しないことが可能であり、従って、電池を組み立てる際の安全性を向上させることが可能である。さらに、これにより、以下に記載するようにモジュール接続要素への接近可能性を改善することが可能である。
【００１４】
第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとが並置され、第１の電池モジュールの２つの端面の一方が、第２の電池モジュールの２つの端面の一方と直接的に隣接して配置され、さらに、第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素が側面に配置される場合には有利である。これにより、複数の電池モジュールを有する電池であって、複数の電池モジュールが例えば複数レベルにおいても上下に重なって配置されている上記電池の内部に、第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールを、当該電池モジュール同士を配置の際に既に接続することなく配置することが可能である。その際に、電池モジュールの最終的な接続、従って電圧を増大させることは、電池モジュールが配置された後に初めて、更なる別の導電性の接続要素を用いて行われうる。なぜならば、モジュール接続要素は、電池の機械的な組み立ての後に未だ手が届くように配置されているからである。複数のレベルに上下に重なって配置される電池モジュールとは、ここでは、少なくとも１つの電池モジュールの電池モジュール上面と、他の電池モジュールの電池モジュール下面とが、直接的に互いに近接して配置されることと理解されたい。第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとが並置され、その際に第１の電池モジュールの２つの端面の一方が第２の電池モジュールの２つの端面の一方と直接的に隣接して配置される場合で、電池の複数の電池モジュールを同一レベルに配置し従って１の電池モジュールの側面も他の電池モジュールの側面の直ぐ隣に配置すべき場合には、当然のことながら、第１のモジュール接続要素及び／又は第２の接続要素を、電池モジュール上面又は電池モジュール下面にも配置することが可能である。
【００１５】
さらに、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとが並置され、第１の電池モジュールの２つの側面の一方が、第２の電池モジュールの２つの側面の一方の直ぐ隣に配置され、さらに、第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素が端面に配置される場合には有利である。これにより、電池モジュールが上述のように例えば複数のレベルに上下に重ねて配置され及び２つの電池モジュール同士が特に２つの側面の一方により直ぐ隣に配置される電池において、モジュール接続要素に未だ手が届くため、電池を機械的に組み立てた後に初めて電圧を増大させることが可能である。さらにこの場合に、１つレベルに電池モジュールを配置する際に、第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素を、電池モジュール上面又は電池モジュール下面に取り付けることも構想されうる。なぜならば、電池の機械的な組み立ての後でも上記モジュール接続要素には手が届くからである。
【００１６】
さらに、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとが並置され、第１の電池モジュールの電池モジュール上面が、第２の電池モジュールの電池モジュール下面と直接的に近接して配置され、さらに、第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素が、２つの端面の一方又は２つの側面の一方に配置される場合には有利である。これにより、複数の電池モジュールを有する電池の上下に重なって存在する複数レベルに、第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールを配置し、簡単なやり方で、上記電池モジュールの機械的な配置の後に初めて導電接続させることが可能である。特に、上記導電接続は、更なる別の導電性の接続要素を用いた第１のモジュール接続要素と第２のモジュール接続要素との差込接続として形成されうる。
【００１７】
２つの端面の一方に、２つの側面の一方に、又は電池モジュール下面に、又は、特に電池モジュール上面にも、第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素を上述のように有利に配置できることによって、複数の電池モジュールを有する電池を、簡単かつ確実なやり方で提供することが可能である。その際に、複数の電池モジュールを複数のレベルに上下に重ねて配置することが可能であり、その際に各レベルには、複数の電池モジュールも配置することが可能である。好適に、電池モジュールは、最初に電池の内部の自身の位置に配置され、これにより電池の機械的な全体構造が形成され、次の工程において、個々の電池モジュールを直列及び／又は並列に接続するための導電接続が形成される。第１のモジュール接続要素及び／又は第２のモジュール接続要素は、２つの端面の一方に、２つの側面の一方に、又は、電池モジュール下面に、又は、電池モジュール上面にも配置できるため、当該モジュール接続要素を、電池全体の機械的な組み立ての後に未だ手が届くように配置することが可能である。この場合、電気的接続は、更なる別の導電性の接続要素によって実現される。特に、総電圧が例えば６０ボルトの直流電圧を下回る電池モジュールの場合には、電圧を増大させる最後の工程のみが、対応する安全知識を有する専門教育を受けた電気の専門家によって、個々の電池モジュール間の導電接続の形成により実行される。
【００１８】
有利に、モジュール接続要素はそれぞれ、電気絶縁材料から形成されたハウジングを備える。これにより、電池モジュールの正の電圧タップ及び負の電圧タップが電気的に絶縁され、従って、望まぬ短絡又は電気的接触を回避することが可能である。さらに、モジュール接続要素は、電気的に絶縁するハウジングの内部に配置された導電性の接続部分を有する。この接続部分はさらに、各電池モジュールの正の電圧タップ又は負の電圧タップと導電接続される。その際に、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとの導電接続のために、第１の電池モジュールのモジュール接続要素の第１の接続部分と、第２の電池モジュールのモジュール接続要素の第２の接続部分と、が互いに導電接続される。その際に、第１の接続部分と第２の接続部分との接続は差込接続として実現される。直接的な導電接続のために、第１の接続部分は開口部を有し、この開口部の内部には、差込要素として構成された第２の接続部分が配置されている。さらに、第１の接続部分は開口部を有し、第２の接続部部分は、当該第２の接続部分を有するモジュール接続要素のハウジングを貫通する開口部を有し、さらに、更なる別の導電性の接続要素が、第１の接続要素の開口部内及び第２の接続要素の開口部内に延在して配置されている。第２の接続部分は、当該第２の接続部分を有するモジュール接続要素のハウジングを貫通するものを有するため、更なる別の導電性の接続要素は、第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールが並置された後でも未だ、第１の接続部分と第２の接続部分とを互いに導電接続することが可能である。
【００１９】
モジュール接続要素が、材料結合式又は形状結合式に各電池モジュールと結合される場合には有利である。上記結合は、特に溶接により、リベット留めにより、又は接着により形成されうる。さらに、モジュール接続要素を電池モジュールに嵌め込むことも可能である。特に、ハウジングは、嵌め込み力を吸収しうる。
【００２０】
さらに、本発明は、上記の電池を製造する方法に関する。本発明に係る電池との関連で言及する利点及び発展形態の可能性は、本発明に係る方法との関連においても引き続き当てはまり、従って、電池を製造する方法と電池とは交互に参照されうる。
【００２１】
処理工程ａ）において、複数の電池セルが電気的に直列及び／又は並列に接続され、第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールとなる。これにより、直列及び／又は並列に接続された電池セルをそれぞれが有する第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールが提供される。
処理工程ｂ）において、正の電圧タップと導電接続された第１のモジュール接続要素、及び／又は、負の電圧タップと導電接続された第２のモジュール接続要素が、第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールに配置される。これにより、第１の電池モジュールは少なくとも、当該電池モジュールの正の電圧タップと接続された第１のモジュール接続要素、又は、当該電池モジュールの負の電圧タップと接続された第２のモジュール接続要素を有し、第２の電池モジュールは少なくとも、当該電池モジュールの正の電圧タップと接続された第１の接続要素、又は、当該電池モジュールの負の電圧タップと接続された第２のモジュール接続要素を有する。
処理工程ｃ）において、第１の電池モジュールのモジュール接続要素と、第２の電池モジュールのモジュール接続要素と、の間の導電接続が形成される。その際に、モジュール接続要素同士の導電接続は、差込接続として形成される。これにより、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとの簡単な直列接続及び／又は並列接続が可能である。
【００２２】
さらに、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとが並置される場合には有利である。その際に特に、第１の電池モジュールのモジュール接続要素と、第２の電池モジュールの接続要素と、は互いに導電接続していない。後続の処理工程ｄ）において初めて、モジュール接続要素同士が、更なる別の導電的な接続要素を介して導電接続される。このことには、本発明に係る電池との関連で記載したように以下のような利点があり、即ち、最初に、複数の電池モジュールを有する電池全体の機械的な組み立てが行われ、次の工程で、電圧を増大させるための個々の電池モジュール間の導電接続の形成が行われうるという利点がある。
【００２３】
特に、本発明は、処理工程ａ）において、電気的に直列及び／又は並列に接続された複数の電池セルを有する複数の電池モジュールをさらに提供する方法に関する。処理工程ｂ）において、複数の電池モジュールのそれぞれには、正の電圧タップと導電接続された第１のモジュール接続要素、及び／又は、負の電圧タップと導電接続された第２のモジュール接続要素がさらに配置される。さらに、処理工程ｃ）では、最初に、電池モジュールが並置されて電池となる。その後に処理工程ｄ）で、並置された電池モジュールの２つのモジュール接続要素が、更なる別の導電性の接続要素によって互いに導電接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の実施例が図面に示され、以下の明細書に記載において詳細に解説される。
【図１ａ】第１の配置によるモジュール接続要素を備えた電池モジュールの一実施形態を示す。
【図１ｂ】第２の配置によるモジュール接続要素を備えた電池モジュールの一実施形態を示す。
【図１ｃ】第３の配置によるモジュール接続要素を備えた電池モジュールの一実施形態を示す。
【図２】本発明に係る電池の上面図を概略図で示す。
【図３ａ】２つのモジュール接続要素間の直接的な導電接続を形成するための差込接続の一実施形態を示す。
【図３ｂ】更なる別の導電性の接続要素を用いた、２つのモジュール接続要素間の直接的な導電接続を形成するための差込接続の一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１ａ〜図１ｃはそれぞれ電池モジュール１を示しており、電池モジュール１は、並置された複数の電池セル２であって、好適に同一の上記電池セル２を有する。電池セル２はそれぞれ、正の電圧タップ３と負の電圧タップ４とを有する。図１ａ〜図１ｃに示すように、個々の電池セル２を直列に接続するために、電池セル２の正の電圧タップ３と隣の電池セル２の負の電圧タップ４とが互いに導電接続されている。この導電接続は、従来技術で公知のセルバインダ１６を用いて行われうる。
【００２６】
電池セル２が直列接続される場合、第１の電池セル２１の正の電圧タップ３と、最後の電圧セル２２の負の電圧タップ４とは、例えば、セルバインダ１６によって同一の電池モジュール１の隣接する電池セル２と接続されていない。図２がさらに明らかにするように、第１の電池セル２１及び最後の電池セル２２は、電池モジュール１の並置された電池セル２の外側の２つの電池セルの各一方を表している。
【００２７】
第１の電池セル２１の正の電圧タップ３は、同時に、電池モジュール１の正の電圧タップ５を形成し、最後の電池セル２２の負の電圧タップ４は、同時に、電池モジュール１の負の電圧タップ６を形成する。
【００２８】
図１ａ〜図１ｃから分かるように、電池モジュール１は、第１のモジュール接続要素７をさらに有し、及び、図１ａ〜図１ｃには示されない第２のモジュール接続要素８を有する。電池モジュール１の正の電圧タップ５は、第１のモジュール接続要素７と導電接続されている。電池モジュール１の負の電圧タップ６は、第２のモジュール接続要素８と導電接続されている。
【００２９】
第１のモジュール接続要素７と第２のモジュール接続要素８とはそれぞれ、電気絶縁材料から成るハウジング９を有する。さらに、モジュール接続要素７、８は、以下に図３ａ及び図３ｂを用いて詳細に記載する導電性の接続部分１０を有する。
【００３０】
第１の電池モジュール１０１と第２の電池モジュール１０２との間の導電接続を形成するために、第１の電池モジュール１０１のモジュール接続要素７、８の第１の接続部分１１と、第２の電池モジュール１０２のモジュール接続要素７、８の第２の接続部分１２と、が互いに導電接続される。
【００３１】
電池モジュール１は、主として、互いに対向する２つの側面１３と、互いに対向する２つの端面１４と、電池モジュール上面１５１と、当該電池モジュール上面１５１に対向する電池モジュール下面１５２と、を有する。
【００３２】
既に記載したように、第１のモジュール接続要素７及び／又は第２のモジュール接続要素８は、２つの側面１３の一方に、２つの端面１４の一方に、又は、電池モジュール上面１５１に、及び特に電池モジュール下面１５２にも配置することが可能であり、従って、電池モジュール１を所望のように空間的に配置することが可能となる。
【００３３】
図１ａに示す電池モジュール１の実施形態は、例えば以下の場合に有利であり、即ち、電池モジュール１の側面１３が、他の電池モジュール１の側面１３の隣に配置され、その際に、第１のモジュール接続要素７は電池モジュール上面１５１に配置されており、第１のモジュール接続要素７の隣の端面１４に例えば、電池のここでは示さない要素を配置すべき場合に、従ってこの場所には空間が提供されない場合には有利である。さらに、このようなケースで、電池モジュール１の側面１３が他の電池モジュール１の側面１３の隣に配置され、その際に、例えば更なる別の電池モジュール１が配置されるため電池モジュール上面１５１には空間が提供されない場合には、図１ｂに示すように、第１のモジュール接続要素７が端面１４にも配置されうる。
【００３４】
図１ｃに示す実施形態は、電池モジュール１の端面１４が他の電池モジュール１の端面１４と隣接して配置される場合に有利である。その際に、第１のモジュール接続要素７は側面１３に配置されている。さらに、このようなケースでは、モジュール接続要素７は、ここでは示さないが、電池モジュール上面１５１又は電池モジュール下面１５２にも配置されうる。
【００３５】
図１ａ〜図１ｃで分かるように、第１のモジュール接続要素７の接続部分１０は、開口部１１１として構成され、この開口部１１１は、以下で詳細に言及するように、第１のモジュール接続要素７のハウジング９を貫通する形でも構成されうる。
【００３６】
図２は、本発明に係る電池１００の上面図を概略的に示している。
【００３７】
電池１００は、第１の電池モジュール１０１と第２の電池モジュール１０２とを有し、第１の電池モジュール１０１と第２の電池モジュール１０２とはそれぞれ、既に図１ａ〜図１ｂで記載したように、複数の電池セル２を有する。
【００３８】
第１の電池モジュール１０１の電池セル２同士及び第２の電池モジュール１０２の電池セル２同士は、セルバインダ１６によって電気的に直列に接続されている。その際に、電池セル２の正の電圧タップ３は、隣接する電池セル２の負の電圧タップ４と導電接続されている。電池セル２同士が電気的に並列に接続されることも構想されうる。さらに、第１の電池モジュール１０１の第１の電池セル２１の正の電圧タップ３は、第１の電圧モジュール１０１の、隣接する電池セル２の電圧タップ３、４とは導電接続されておらず、これにより、第１の電圧モジュール１０１の正の電圧タップ５を形成する。第１の電圧モジュール１０１の最後の電池セル２２の負の電圧タップ４は、第１の電圧モジュール１０１の、隣接する電池セル２の電圧タップ３、４とは導電接続されておらず、これにより、第１の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６を形成する。さらに、第２の電池モジュール１０２の最後の電池セル２２の負の電圧タップ４は、第２の電池モジュール１０２の、隣接する電池セル２の電圧タップ３、４と導電接続されておらず、これにより、第２の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６を形成する。第２の電池モジュール１０２の最初の電池セル２１の正の電圧タップ３は、第２の電池モジュール１０２の、隣接する電池セル２の電圧タップ３、４とは導電接続されておらず、これにより、第２の電池モジュール１０２の正の電圧タップ５を形成する。
【００３９】
さらに、図２から分かるように、第１の電池モジュール１０１の正の電圧タップ５とは、第１のモジュール接続要素７が導電接続しており、第２の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６とは、第２のモジュール接続要素８が導電接続している。
【００４０】
第１の電池モジュール１０１は、第１の端面１４１が、第２の電池モジュール１０２の第２の端面１４２と隣接して配置されている。第１のモジュール接続要素７は第１の電池モジュール１０１の側面１３に配置され、又は、第２のモジュール接続要素８は第２の電池モジュール１０２の側面１３に配置されている。その際に、第１のモジュール接続要素７と第２のモジュール接続要素８とは互いに導電接続されており、その際に、モジュール接続要素７、８の導電接続は差込接続として構成される。
【００４１】
図３ａ及び図３ｂは、図２に示す切断線Ａ−Ａに係る第１のモジュール接続要素７及び第２のモジュール接続要素８の、差込接続として構成された導電接続の実施形態をそれぞれ概略的に示している。
【００４２】
図３ａは、モジュール接続要素７、８同士が直接的に導電接続される第１の実施形態を示している。ここでは、第１のモジュール接続要素７と第２のモジュール接続要素８とはそれぞれ、電気絶縁材料から成るハウジング９を有する。第１のモジュール接続要素７は、第１の接続部分１１をさらに有し、この第１の接続部分１１は、導電材料で構成され、及び、第１の電池モジュール１０１の正の電圧タップ５と導電接続されている。第１の接続部分１１は、図３ａによれば開口部１１１を有する。第２のモジュール接続要素８は、第２の接続部分１２を有し、この第２の接続部分１２は、導電材料で構成され、及び、第２の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６と導電接続されている。第２の接続部分１２は、図３ａによれば、ハウジング９から突出した突出部１１２であって、差込要素として機能する上記突出部１１２を含む。第１の接続部分１１と第２の接続部分１２との間の導電接続を形成するために、突出部１１２が、第１の接続部分１１と第２の接続部分１２との接触により導電接続が形成されるように開口部１１１に差し込まれる。
【００４３】
図３ｂは、更なる別の導電性の接続要素２０がモジュール接続要素７、８同士を導電接続する第２の実施形態を示している。その際に、第１のモジュール接続要素７と第２のモジュール接続要素８はそれぞれ、電気絶縁材料から成るハウジング９を有する。第１のモジュール接続要素７は、第１の接続部分１１をさらに有し、この第１の接続部分１１は、導電材料で構成され、及び、第１の電池モジュール１０１の正の電圧タップ５と導電接続されている。第１の接続部分１１は、図３ｂによれば、開口部１１１を有する。第２の接続要素８は、第２の接続部分１２をさらに有し、この第２の接続部分１２は、導電材料で構成され、及び、第２の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６と導電接続されている。第２の接続部分１２は、図３ｂによれば、第２のモジュール接続要素８のハウジング９を貫通する開口部１１３を有する。更なる別の導電性の接続要素２０が、第１の接続部分１１と第２の接続部分１２とを導電接続する。その際に、更なる別の導電性の接続要素２０は、第１の接続要素１１の開口部１１内に配置され、及び、第２の接続部分１２の開口部１１３内に配置されている。ハウジング９を貫通する開口部１１３としての第２の接続部分１２の構成には特に以下のような利点があり、即ち、第１の接続部分１１と第２の接続部分１２との間の導電接続を形成せずに、第１の電池モジュール１０１と第２の電池モジュール１０２とを並置できるという利点がある。導電接続の形成は、更なる別の導電性の接続要素２０が図示される方向２１に挿入可能であるため、別の工程で行われる。さらに当然のことながら、第１の接続部分１１は、第１の接続要素７のハウジング９を貫通する開口部としても構成可能であり、従って、図示される方向２１とは逆方向の挿入が可能である。
【００４４】
第２の電池モジュール１０２の隣に第１の電池モジュール１０１を配置する際に、更なる別の導電性の接続要素２０が挿入される前に第１の接続部分１１と第２の接続部分１２との間の導電接続が形成されることを防止するために、第１のモジュール接続要素７と第２のモジュール接続要素８との間には、絶縁のために役立ち望まれぬ接触を防止する絶縁要素２１を配置することが可能である。
【図１ａ】
2019512851.tif 000003
【図１ｂ】
2019512851.tif 000004
【図１ｃ】
2019512851.tif 000005
【図２】
2019512851.tif 000006
【図３ａ】
2019512851.tif 000007
【図３ｂ】
2019512851.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月21日(2018.9.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの電池モジュール（１、１０１、１０２）を有する電池であって、電池モジュール（１、１０１、１０２）はそれぞれ、電気的に直列及び／又は並列に相互接続された複数の電池セル（２）を備え、正の電圧タップ（５）及び負の電圧タップ（６）をさらに有し、
前記正の電圧タップ（５）とは、第１のモジュール接続要素（７）が導電接続され、及び／又は、前記負の電圧タップ（６）とは、第２のモジュール接続要素（８）が導電接続され、第１の電池モジュール（１０１）のモジュール接続要素（７、８）と、第２の電池モジュール（１０２）のモジュール接続要素（７、８）とは導電接続されている、前記電池において、
前記モジュール接続要素（７、８）同士の前記導電接続は、差込接続として形成されることを特徴とする、電池。
【請求項２】
前記モジュール接続要素（７、８）同士は直接的に導電接続され、又は、
更なる別の導電性の接続要素（２０）が、前記モジュール接続要素（７，８）同士を電気的に接続することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とを直列に接続するために、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、が導電接続され、若しくは、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、が導電接続され、又は、
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とを並列に接続するために、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第１のモジュール接続要素（７）と、が導電接続され、若しくは、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記第２のモジュール接続要素（８）と、が導電接続されることを特徴とする、請求項１〜２のいずれか１項に記載の電池。
【請求項４】
電池モジュール（１、１０１、１０２）はそれぞれ、主として、互いに対向する２つ端面（１４）と、互いに対向する２つの側面（１３）と、電池モジュール上面（１５１）に対向する電池モジュール下面（１５２）と、を有し、前記電池モジュール（１、１０１、１０２）の前記正の電圧タップ（５）及び／又は前記負の電圧タップ（６）が、前記電池モジュール上面（１５１）に配置される、前記電池において、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、前記電池モジュール下面（１５２）、前記２つの端面（１４）の一方、又は、前記２つの側面（１３）の一方に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
【請求項５】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記２つの端面（１４）の一方が、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記２つの端面（１４）の一方と直接的に隣接して配置される、前記電池モジュールにおいて、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、側面（１３）に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記２つの側面（１３）の一方が、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記２つの側面（１３）の一方の直ぐ隣に配置される、前記電池モジュールにおいて、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、端面（１４）に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項７】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記電池モジュール上面（１５１）が、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記電池モジュール下面（１５２）と直接的に近接して配置される、前記電池モジュールにおいて、
前記第１のモジュール接続要素（７）及び／又は前記第２のモジュール接続要素（８）は、端面（１４）又は側面（１３）に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の電池。
【請求項８】
モジュール接続要素（７、８）がそれぞれ、電気絶縁材料から形成されたハウジング（９）を備え、前記ハウジング（９）の内部には、導電性の接続部分（１０、１１、１２）が配置されており、前記導電性の接続部分（１０、１１、１２）はさらに、各前記電池モジュール（１、１０１、１０２）の前記正の電圧タップ（５）又は前記負の電圧タップ（６）と導電接続され、前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）との導電接続のために、前記第１の電池モジュール（１０１）の前記モジュール接続要素（７）の第１の接続部分（１１）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記モジュール接続要素（８）の第２の接続部分（１２）と、が互いに導電接続される、前記電池において、
直接的な導電接続のために、前記第１の接続部分（１１）は開口部（１１１）を有し、前記開口部（１１１）の内部には、差込要素（１１２）として構成された前記第２の接続部分（１２）が配置され、又は、前記第１の接続要素（１１）は開口部（１１１）を有し、第２の接続部分（１２）は、当該第２の接続部分（１２）を有する前記モジュール接続要素（８）の前記ハウジング（９）を貫通する開口部（１１３）を有し、更なる別の導電性の接続要素（２０）が、前記第１の接続要素（１１）の前記開口部（１１１）内及び前記第２の接続部分（１２）の前記開口部（１１３）内に延在して配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池。
【請求項９】
前記モジュール接続要素（７、８）は、材料結合式又は形状結合式により各前記電池モジュール（１、１０１、１０２）と結合されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１０】
前記モジュール接続要素（７、８）は、溶接により、リベット留めにより、接着により、又は嵌め込みにより、各前記電池モジュール（１、１０１、１０２）と結合されることを特徴とする、請求項９に記載の電池。
【請求項１１】
前記電池セル（２）は、リチウムイオン電池セルであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電池（１００）を製造する方法であって、以下の処理工程、即ち、
ａ）複数の電池セル（２）を電気的に直列及び／又は並列に接続して第１の電池モジュール（１０１）及び第２の電池モジュール（１０２）とする工程と、
ｂ）正の電圧タップ（５）と導電接続された第１のモジュール接続要素（７）及び／又は負の電圧タップ（６）と導電接続された第２のモジュール接続要素（８）を、前記第１の電池モジュール（１０１）及び前記第２の電池モジュール（１０２）に配置する工程と、
ｃ）前記第１の電池モジュール（１０１）の前記モジュール接続要素（７、８）と、前記第２の電池モジュール（１０２）の前記モジュール接続要素（７、８）と、の間の導電接続を形成する工程であって、前記モジュール接続要素（７、８）同士の前記導電接続は差込接続として形成される、前記形成する工程と、
を含む、方法。
【請求項１３】
前記第１の電池モジュール（１０１）と前記第２の電池モジュール（１０２）とが並置され、その後、更なる別の処理工程ｄ）で、前記モジュール接続要素（７、８）同士が、前記更なる別の導電性の接続要素（２０）を介して導電接続されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理工程ａ）において、電気的に直列及び／又は並列に接続された複数の電池セル（２）を有する複数の電池モジュール（１、１０１、１０２）がさらに提供され、
前記処理工程ｂ）において、前記複数の電池モジュール（１、１０１、１０２）のそれぞれには、前記正の電圧タップ（５）と導電接続された第１のモジュール接続要素（７）、及び／又は、前記負の電圧タップ（６）と導電接続された第２のモジュール接続要素（８）がさらに配置され、
前記処理工程ｃ）は、最初に、前記電池モジュール（１、１０１、１０２）を並置して前記電池（１００）とすることを含み、その後に前記処理工程ｄ）で、並置された電池モジュール（１、１０１、１０２）の２つモジュール接続要素（７、８）が、更なる別の導電性の接続要素（２０）によって互いに導電接続される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電池セル（２）は、リチウムイオン電池セルであることを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
有利に、モジュール接続要素はそれぞれ、電気絶縁材料から形成されたハウジングを備える。これにより、電池モジュールの正の電圧タップ及び負の電圧タップが電気的に絶縁され、従って、望まぬ短絡又は電気的接触を回避することが可能である。さらに、モジュール接続要素は、電気的に絶縁するハウジングの内部に配置された導電性の接続部分を有する。この接続部分はさらに、各電池モジュールの正の電圧タップ又は負の電圧タップと導電接続される。その際に、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールとの導電接続のために、第１の電池モジュールのモジュール接続要素の第１の接続部分と、第２の電池モジュールのモジュール接続要素の第２の接続部分と、が互いに導電接続される。その際に、第１の接続部分と第２の接続部分との接続は差込接続として実現される。直接的な導電接続のために、第１の接続部分は開口部を有し、この開口部の内部には、差込要素として構成された第２の接続部分が配置されている。さらに、第１の接続部分は開口部を有し、第２の接続部部分は、当該第２の接続部分を有するモジュール接続要素のハウジングを貫通する開口部を有し、さらに、更なる別の導電性の接続要素が、第１の接続要素の開口部内及び第２の接続要素の開口部内に延在して配置されている。第２の接続部分は、当該第２の接続部分を有するモジュール接続要素のハウジングを貫通する開口部を有するため、更なる別の導電性の接続要素は、第１の電池モジュール及び第２の電池モジュールが並置された後でも未だ、第１の接続部分と第２の接続部分とを互いに導電接続することが可能である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
第１の電池モジュール１０１の電池セル２同士及び第２の電池モジュール１０２の電池セル２同士は、セルバインダ１６によって電気的に直列に接続されている。その際に、電池セル２の正の電圧タップ３は、隣接する電池セル２の負の電圧タップ４と導電接続されている。電池セル２同士が電気的に並列に接続されることも構想されうる。さらに、第１の電池モジュール１０１の第１の電池セル２１の正の電圧タップ３は、第１の電圧モジュール１０１の、隣接する電池セル２の電圧タップ４とは導電接続されておらず、これにより、第１の電圧モジュール１０１の正の電圧タップ５を形成する。第１の電圧モジュール１０１の最後の電池セル２２の負の電圧タップ４は、第１の電圧モジュール１０１の、隣接する電池セル２の電圧タップ３とは導電接続されておらず、これにより、第１の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６を形成する。さらに、第２の電池モジュール１０２の最後の電池セル２２の負の電圧タップ４は、第２の電池モジュール１０２の、隣接する電池セル２の電圧タップ３と導電接続されておらず、これにより、第２の電池モジュール１０２の負の電圧タップ６を形成する。第２の電池モジュール１０２の最初の電池セル２１の正の電圧タップ３は、第２の電池モジュール１０２の、隣接する電池セル２の電圧タップ４とは導電接続されておらず、これにより、第２の電池モジュール１０２の正の電圧タップ５を形成する。
【国際調査報告】
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