(57)【要約】  本発明は、電流源接続装置（１）、電流源（２、２’）および電流源接続システム（１、２、２’）に関する。電流源接続装置（１）、電流源（２、２’）および電流源接続システム（１、２、２’）の電流伝達構成部材（３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’）の機械的耐久性、侵蝕耐久性および温度耐久性を高めるために、これらは金属浸透セラミックからなる電流伝達構成部材（３ａ、３ｂ、３ｃ、４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’）を有する。さらに本発明は、金属浸透セラミック体の製造方法、この種の金属浸透セラミック体、およびその使用法に関するものである。
2013532357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の電流源（２、２’）を電気的に接続するための電流源接続装置（１）、とりわけバッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットである少なくとも２つの電流源（２、２’）をとりわけ電気的に統合接続するための電流源接続装置（１）において、
前記電流源接続装置（１）は、金属浸透セラミックから形成された少なくとも１つのコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）を、前記電流源（２、２’）の少なくとも１つのコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）に電気的に接続するために有する、ことを特徴とする電流源接続装置。
【請求項２】
・前記金属浸透セラミックの金属成分は、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛、およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金からなる群から選択され、および／または
・前記金属浸透セラミックのセラミック成分は、アルミニウム、チタン、ケイ素およびそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、とりわけ酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびそれらの混合物の群から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニット（３）は、ダブテール接続部の一部の形に、とりわけダブテール溝形状に構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項４】
前記電流源接続装置（１）は、１つまたは複数の金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）を１つまたは複数の電流源コンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）と力学的に及び／または形状的に接続するために少なくとも１つの接続装置（５；５ａ、５ｂ）を有する、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項５】
・少なくとも１つの前記金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ’；３）は金属被覆部（６ａ、６ｂ、６ｃ）を有し、該金属被覆部は前記金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）の表面を部分的にまたは完全に覆い、
・好ましくは前記金属被覆部（６ａ、６ｂ、６ｃ）は前記金属浸透セラミックの金属成分から形成されており、
・場合により前記金属被覆部（６ａ、６ｂ、６ｃ）の表面は保護層、とりわけ侵蝕保護層によって部分的にまたは完全に覆われている、ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項６】
電流源（２、２’）、とりわけバッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットにおいて、
前記電流源（２、２’）は、金属浸透セラミックから形成された少なくとも１つのコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）を、前記電流源（２、２’）の電流を伝達するために有する、ことを特徴とする電流源（２、２’）。
【請求項７】
・前記金属浸透セラミックの金属成分は、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛、およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金からなる群から選択され、および／または
・前記金属浸透セラミックのセラミック成分は、アルミニウム、チタン、ケイ素およびそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、とりわけ酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびそれらの混合物の群から選択される、ことを特徴とする請求項６に記載の電流源（２、２’）。
【請求項８】
少なくとも１つの前記金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４）は、ダブテール接続部の一部の形に、とりわけダブテールばね形状に構成されている、ことを特徴とする請求項６または７に記載の電流源（２、２’）。
【請求項９】
・少なくとも前記金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）が金属被覆部を有し、該金属被覆部は前記金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）の表面を少なくとも部分的に覆い、
・好ましくは前記金属被覆部は前記金属浸透セラミックの金属成分から形成されており、
・場合により前記金属被覆部の表面は保護層、たとえば侵蝕保護層によって部分的にまたは完全に覆われている、ことを特徴とする請求項６から８までのいずれか１項に記載の電流源。
【請求項１０】
少なくとも１つの電流源接続装置（１）と少なくとも１つの電流源（２、２’）とを有する電流源接続システム（１、２、２’）において、
前記電流源接続システム（１、２、２’）は、
・請求項１から５までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの電流源接続装置（１）、および／または
・請求項６から９までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの電流源（２、２’）を有する、ことを特徴とする電流源接続システム。
【請求項１１】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）のための金属浸透セラミック体、とりわけ金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）の製造方法、および／または請求項６から９までのいずれか１項に記載の電流源（２、２’）のための金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）の製造方法であって、
ａ）とりわけ銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金からなる群から選択されるセラミック成分から多孔性セラミックプリフォームを作製するステップと、
ｂ）多孔性セラミックプリフォームに、たとえば鋳造プロセスまたはダイキャストによって、とりわけガス圧浸透法または高圧鋳造法によって、とりわけアルミニウム、チタン、ケイ素およびそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、とりわけ酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびそれらの混合物の群から選択される溶解して流体となった金属成分を浸透させるステップと、を有することを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
ｃ）さらに金属浸透セラミック体に金属被覆部を被覆するステップを有し、該金属被覆部は前記金属浸透セラミック体の表面を部分的にまたは完全に覆い、好ましくは前記金属被覆部は前記金属浸透セラミックの金属成分から形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ｄ）さらに前記金属被覆部の表面を保護層、とりわけ侵蝕保護層により被覆するステップを有し、該保護層は前記金属被覆部の表面を部分的にまたは完全に覆う、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか１項に記載の方法によって製造された金属浸透セラミック体、たとえば電流伝達構成部材。
【請求項１５】
金属浸透セラミック体、とりわけ請求項１４に記載の金属浸透セラミック体を、電流伝達構成部材としておよび／または電気構成部材の接続に用いる使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属浸透セラミック体をベースにする電流源接続装置、電流源、および電流源接続システム、ならびに金属浸透セラミック体の製造方法、製造されたこの種の金属浸透セラミック体およびその使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
個別のバッテリーセル、アキュムレータまたは燃料電池セルは、目的に適った容量および電圧を達成するために通常、パッケージまたはモジュールに統合接続される。ここで接続は、セルの接続箇所の構成に応じて、ハンダ付けもしくは溶接による物質的な結合によって、または配線、クランプもしくは接点のねじ留めによる形状的な結合および／または力学的な結合によって行われる。
【０００３】
ここで重大な問題は、動作中および全使用寿命にわたり、セルと接続装置との間で一定の高い電流負荷容量および一定の低い移行抵抗を保証すべきことである。温度変動、湿気の影響、および使用中の振動のような外部機械的負荷は接続箇所を弱体化し、移行抵抗を高め、これによりバッテリー出力能力が減少する。
【０００４】
物質的な結合による接続によって非常に低い移行抵抗を達成することができるが、故障した個別のセルの交換には多大な労力が伴う。
【０００５】
力学的な結合および／または形状的な結合による接続によって、確かに個別のセルを脱着可能な接続によって簡単に交換することができるが、金属の銅、アルミニウム、銀または金のような従来の接続材料は、例えばクランプまたはねじ留めのような機械的負荷の下ではクリープ効果を有しており、そのため接続箇所の移行抵抗が時間とともに増大する。とりわけ自動車で使用する場合に存在し得る高い温度は、このクリープ効果を格段に助長する。高温の他に湿気の影響も発生すると、これは接続箇所の侵蝕につながり、移行抵抗がさらに増大することとなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の対象は、１つまたは複数の電流源、とりわけバッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットを電気接続するための電流源接続装置である。本発明によれば電流源接続装置は、金属浸透セラミックから形成された少なくとも１つの接続ユニットを、電流源の少なくとも１つの接点エレメントを電気接続するために有する。
【０００７】
「金属浸透セラミック」とは、本発明ではとりわけ金属・セラミック・結合物質であると理解することができ、多孔性、たとえばスポンジ状および／または場合により予焼成されたセラミックまたはセラミック体に、とりわけ溶解して流体となった金属成分を部分的にまたは完全に浸透することによって作製される。言い替えると「金属浸透セラミック」とは、多孔性、たとえばスポンジ状および／または場合により予焼成されたセラミックまたはセラミック体の孔がとりわけ浸潤法により、とりわけ溶解して流体となった金属成分によって部分的にまたは完全に充填されている金属・セラミック・結合物質であると理解することができる。または別の表現では、コンタクトユニットまたは後で説明するコンタクトエレメントは、金属が浸透された多孔性のセラミック体として構成することができる。
【０００８】
バッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットとは本発明では、個別のバッテリーセル、アキュムレータセルまたは燃料電池セル、複数のバッテリーセル、アキュムレータセルまたは燃料電池セルからなるバッテリーセルパッケージ／パック、アキュムレータセルパッケージ／パックもしくは燃料電池セルパッケージ／パック、または複数のバッテリーセルパッケージ／パック、アキュムレータセルパッケージ／パックもしくは燃料電池セルパッケージ／パックからなるバッテリーセルモジュール、アキュムレータセルモジュールもしくは燃料電池セルモジュールであると理解することができる。
【０００９】
とりわけ本発明の電流源接続装置は、１つまたは複数のバッテリーセル、バッテリーパッケージまたはバッテリーモジュールを、自動車分野で使用するために電気接続するよう構成することができる。
【００１０】
金属浸透セラミックの金属成分により、本発明では高い導電性および伝熱性が得られる。
【００１１】
金属浸透セラミックのセラミック成分により、本発明ではとりわけ３次元メッシュ構造に基づき、好ましくは高い侵蝕耐久性、高い温度耐久性（たとえば銅浸透セラミックに対しては８００℃まで）および高い機械的耐久性、とりわけ高い圧縮耐久性が得られる。高い圧縮耐久性によってさらにクリープ効果を低減または回避することができる。
【００１２】
有利には複雑な幾何形状を有する比較的大きなセラミック構成部材に、割れ目なしに完全に金属を浸透することができる。これにより電流源接続装置は、大きな金属浸透セラミックコンタクトユニットでも、とりわけコンタクトブリッジまたはコンタクトプレートでも含むことができ、これらは電流源の少なくとも１つのコンタクトエレメントを電気接続する他に、有利には少なくとも１つの電流源を機械的に固定するよう構成されている。セラミックコンポーネントが機械的に安定しており、とりわけ剛性と強度が安定しているので、有利には金属の使用を最小にし、これにより付加コストおよび重量を最小にすることができる。
【００１３】
本発明では、金属浸透セラミックのセラミック成分は、酸化物ベース、窒化物ベースおよび／または炭化物ベースとすることができる。金属浸透セラミックの金属成分は、本発明では好ましくは高導電性である。
【００１４】
たとえば少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットは、プリフォームベースのセラミック・金属・結合物質（Ｐ−ＭＭＣ；金属基複合材料プリフォーム）として構成することができる。ここで多孔性、たとえばスポンジ状のおよび／または場合により予焼成されたセラミック体をプリフォームとすることができ、このプリフォームには製造プロセス中に、とりわけ溶解して流体となった金属成分が部分的にまたは完全に浸透される。とりわけ少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットの金属浸透セラミックは、溶解して流体となった金属成分を多孔性セラミックプリフォームに、たとえば鋳造プロセスまたはダイキャスト、とりわけガス圧浸透法または高圧鋳造法によって浸透させることにより製造することができる。
【００１５】
電流源接続装置の実施形態では、金属浸透セラミックの金属成分が、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金の群から選択される。この種の金属成分は電流源を接続するのにとくに有利であることが判明した。
【００１６】
電流源接続装置の別の実施形態では、金属浸透セラミックのセラミック成分が、アルミニウム、チタンおよびケイ素ならびにそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）およびそれらの混合物の群から選択される。この種のセラミック成分は、電流源を接続するための金属浸透セラミックコンタクトユニットを形成するのにとくに有利であることが判明している。
【００１７】
とりわけ金属浸透セラミックは、約≧０．０５μΩｍから≦１０１５Ωｍまでの範囲の比電気抵抗を有することができる。比電気抵抗は有利には、金属浸透セラミック内の金属成分の割合とセラミック成分の割合を変化することにより調整することができる。
【００１８】
電流源接続装置の別の実施形態では、少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットが金属被覆部、とりわけ金属キャスティングを有し、これが金属浸透セラミックコンタクトユニットの表面を部分的にまたは完全に覆う。金属被覆部または金属キャスティングを介して金属浸透セラミックコンタクトユニットを、剛性の電気導体または弾性の電気導体と接続することができる。ここではとくに低い移行抵抗を達成することができる。有利にはこの種の金属被覆部は、金属浸透セラミックの金属成分に物質的に結合した移行部を形成することができる。このようにして移行抵抗を低減し、回避することができる。有利には金属浸透セラミックの弾力性のあるプリロードによってクリープ効果を調整することができる。
【００１９】
電流源接続装置の実施形態では、金属被覆部、とりわけ金属キャスティングが金属浸透セラミックの金属成分から形成される。このようにして金属浸透セラミックの金属成分との有利な物質的な結合を行うことができ、金属浸透セラミックの金属成分との電気接続を改善することができる。
【００２０】
電流源接続装置の別の実施形態では、金属被覆部の表面、とりわけ金属キャスティングが保護層、とりわけ侵蝕保護層によって部分的にまたは完全に覆われている。このようにして金属被覆部または金属キャスティングの耐久性、とりわけ侵蝕耐久性を向上することができる。
【００２１】
基本的に少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットは適切な形態で構成することができる。とりわけ、電流源接続装置は同じ形式または異なる形式で構成された複数の金属浸透セラミックコンタクトを有することができる。たとえば電流源接続装置は、１つまたは複数のプレート状金属浸透セラミックコンタクトユニットを有することができる。これらは異なる大きさを有することができる。たとえば電流源接続装置は、少なくとも１つの、とりわけプレート状の金属浸透セラミックコンタクトブリッジを２つの電流源に電気接続するために、とりわけ直列または並列接続するために有することができる。ここでコンタクトブリッジは第１の電流源の負極のコンタクトエレメントと、第２の電流源の正極のコンタクトエレメントとを電気的に接続するか（直列接続）、または第１の電流源の負極のコンタクトエレメントと第２の電流源の負極のコンタクトエレメントとを電気的に接続することができる。さらに電流源接続装置は、たとえば直列接続の場合は少なくとも２つの別の、とりわけプレート状の金属浸透セラミックコンタクトユニットを有することができ、第１のコンタクトユニットは第１の電流源の正極のコンタクトエレメントを電気接続するように、第２のコンタクトユニットは第２の電流源の負極のコンタクトエレメントを電気接続するように構成されている。並列接続の場合は、電流源接続装置はさらに、少なくとも１つの別の、とりわけプレート状の金属浸透セラミックコンタクトユニットを有することができ、このコンタクトユニットは第１の電流源の正極のコンタクトエレメントと第２の電流源の正極のコンタクトエレメントとを電気的に接続するように構成されている。
【００２２】
電流源接続装置の別の実施形態では、少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットがダブテール接続部の一部の形態に、とりわけダブテール溝形状に構成されている。たとえばコンタクトユニットは、ダブテール溝として構成することができ、このダブテール溝は、電流源のダブテールばね形状のコンタクトエレメントに対応する。これの利点は迅速に脱着可能な接続であることであり、とりわけバッテリーモジュールの形の多数の電流源をたとえば自動車分野で電気的かつ機械的に接続するのに有利である。
【００２３】
電流源接続装置の別の実施形態では、電流源接続装置が、１つまたは複数の金属浸透セラミックコンタクトユニットを１つまたは複数の電流源コンタクトエレメントと力学的に及び／または形状的に接続するために少なくとも１つの接続装置を有する。好ましくは接続装置は、１つまたは複数の金属浸透セラミックコンタクトユニットを１つまたは複数の電流源コンタクトエレメントと力学的に及び／または形状的に接続するための脱着可能な接続装置である。接続装置はたとえば、クランプ接続装置、ねじ接続装置またはダブテール接続装置とすることができる。たとえば接続装置は、ダブテール接続部の一部の形に形成された金属浸透セラミックコンタクトユニットに力が加えられ、コンタクトユニットが対応するダブテール接続部の形に構成された電流源のコンタクトエレメントと力学的にかつ形状的に接続されるよう構成することができる。
【００２４】
本発明の別の対象は、電流源、とりわけバッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットであり、これは金属浸透セラミックから形成された少なくとも１つのコンタクトエレメントを、電流源の電流の伝達のために有する。
【００２５】
すでに本発明の電流源接続装置と関連して説明したように、金属浸透セラミックの金属成分は、高い導電性および伝熱性を有しており、金属浸透セラミックのセラミック成分は高い耐熱性と機械的安定性、耐久性、とりわけ圧縮耐久性を有し、有利な接続がなされ、クリープ効果が回避される。
【００２６】
この種の電流源は、本発明の電流源接続装置とともにとくに有利な電流源接続システムを形成することができる。
【００２７】
とりわけ本発明の電流源は、バッテリーセル、バッテリーパッケージまたはバッテリーモジュールとすることができる。
【００２８】
少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトエレメントは、たとえばプリフォームベースのセラミック・金属結合体（Ｐ−ＭＭＣ；金属基複合材料プリフォーム）として構成することができる。ここでは多孔性の、たとえばスポンジ状のおよび／または場合により予焼成されたセラミック体がプリフォームであり、プリフォームには製造プロセス中に、とりわけ溶解して流体となった金属成分が部分的にまたは完全に浸透する。とりわけ少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットの金属浸透セラミックは、溶解して流体となった金属成分を多孔性セラミックプリフォームに、たとえば鋳造プロセスまたはダイキャスト、とりわけガス圧浸透法または高圧鋳造法によって浸透させることにより製造することができる。
【００２９】
本発明の電流源の実施形態では、金属浸透セラミックの金属成分が銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金の群から選択される。この種の金属成分は電流源を接続するのにとくに有利であることが判明した。
【００３０】
本発明の電流源の別の実施形態では、金属浸透セラミックのセラミック成分が、アルミニウム、チタンおよびケイ素ならびにそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）およびそれらの混合物の群から選択される。この種のセラミック成分は、電流源の電流を伝送する金属浸透セラミックコンタクトエレメントを形成するのにとくに有利であることが判明している。
【００３１】
とりわけ金属浸透セラミックは、約≧０．０５μΩｍから≦１０１５Ωｍまでの範囲の比電気抵抗を有することができる。比電気抵抗は有利には、金属浸透セラミック内の金属成分の割合とセラミック成分の割合を変化することにより調整することができる。
【００３２】
本発明の電流源の実施形態では、少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニットが金属被覆部、とりわけ金属キャスティングを有し、これが金属浸透セラミックコンタクトユニットの表面を部分的にまたは完全に覆う。金属被覆部または金属キャスティングを介して金属浸透セラミックコンタクトエレメントを剛性のまたは弾性の電気導体と接続することができ、とくに低い移行抵抗を達成することができる。有利にはこの種の金属被覆部は、金属浸透セラミックの金属成分への物質結合した移行部を形成することができる。このようにして移行抵抗を低減し、回避することができる。有利には金属浸透セラミックの柔軟なプリロードによってクリープ効果を調整することができる。
【００３３】
本発明の電流源の別の実施形態では、金属被覆部、とりわけ金属キャスティングが金属浸透セラミックの金属成分から形成される。このようにして金属浸透セラミックの金属成分との有利な物質的結合を行うことができ、金属浸透セラミックの金属成分との電気接続を改善することができる。
【００３４】
本発明の電流源の別の実施形態では、金属被覆部、とりわけ金属キャスティングの表面が保護層、たとえば侵蝕保護層により部分的にまたは完全に覆われている。電流源接続装置の実施形態では、金属被覆部の表面、とりわけ金属キャスティングが保護層、とりわけ侵蝕保護層によって部分的にまたは完全に覆われている。このようにして金属被覆部または金属キャスティングの耐久性、とりわけ侵蝕耐久性を向上することができる。
【００３５】
基本的に少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトエレメントは適切な形態で構成することができる。たとえば少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトエレメントはボルト形状にまたはプレート形状に構成することができる。
【００３６】
本発明の電流源の別の実施形態では、少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトエレメントが、とりわけダブテールばね形状のダブテール接続部の一部として構成されている。たとえばコンタクトエレメントは、ダブテールばねとして構成することができ、このダブテールばねは電流源接続装置のダブテール溝形状のコンタクトユニットに対応する。これの利点は迅速に脱着可能な接続であることであり、とりわけバッテリーモジュールの形の多数の電流源をたとえば自動車分野で電気的かつ機械的に接続するのに有利である。
【００３７】
本発明の電流源の別の利点および特徴に関しては、本発明の電流源接続装置に関連する明示的な説明を参照されたい。
【００３８】
本発明の別の対象は、少なくとも１つの電流源接続装置と少なくとも１つの電流源を有する電流源接続システムである。この電流源接続システムは、少なくとも１つの本発明の電流源接続装置および／または少なくとも１つの本発明の電流源を有する。
【００３９】
本発明の電流源接続システムの別の利点および特徴に関しては、本発明の電流源接続装置および電流源に関連する明示的な説明を参照されたい。
【００４０】
さらに本発明は、本発明の電流源接続装置のやめの金属浸透セラミック体、とりわけ金属浸透セラミックコンタクトユニットおよび／または本発明の電流源のための金属浸透セラミックコンタクトエレメントの製造方法に関するものであり、この方法は、
ａ）セラミック成分からなる多孔性のセラミックプレフォームを作製するステップと、
ｂ）多孔性セラミックプリフォームに溶解して流体となった金属成分を浸透させるステップと、を有する。
【００４１】
ここで金属成分は、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛、およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金からなる群から選択される。ここでセラミック成分は、アルミニウム、チタンおよびケイ素ならびにそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）およびそれらの混合物の群から選択される。ここで浸透は、たとえば鋳造プロセス、またはダイキャスト、とりわけガス圧浸透法または高圧鋳造法によって行うことができる。
【００４２】
本発明の方法の実施形態では、この方法はさらに、
ｃ）金属浸透セラミック体を金属被覆部、とりわけ金属キャスティングによって被覆するステップを有し、これが金属浸透セラミック体の表面を部分的にまたは完全に覆う。
【００４３】
本発明の方法の実施形態では、金属被覆部、とりわけ金属キャスティングが金属浸透セラミックの金属成分から形成される。
【００４４】
本発明の方法の別の実施形態では、この方法はさらに、
ｄ）金属被覆部、とりわけ金属キャスティングの表面を保護層、たとえば侵蝕保護層により被覆するステップを有し、保護層は金属被覆部を部分的にまたは完全に覆う。
【００４５】
本発明の製造方法の別の利点および特徴に関しては、本発明の電流源接続装置および電流源ならびに本発明の電流源接続システムに関連する明示的な説明を参照されたい。
【００４６】
本発明のさらなる対象は、本発明の方法によって製造された金属浸透セラミック体、たとえは電流伝達構成部材である。
【００４７】
本発明の金属浸透セラミック体の利点および別の特徴に関しては、本発明の電流源接続装置および電流源ならびに本発明の電流源接続システムおよび製造方法に関連する明示的な説明を参照されたい。
【００４８】
本発明はさらに金属浸透セラミック体、とりわけ本発明により製造された金属浸透セラミック体の使用法に関するものである。このセラミック体の金属成分は、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛、およびそれらの合金、とりわけ銅と銅合金からなる群から選択される。またこのセラミック体のセラミック成分は、アルミニウム、チタンおよびケイ素ならびにそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、たとえば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）およびそれらの混合物の群から選択され、電流伝達構成部材としておよび／または電気構成部材の接続に使用される。
【００４９】
本発明の使用法の利点およびさらなる特徴に関しては、本発明の電流源接続装置および電流源ならびに本発明の電流源接続システムおよび製造方法と金属浸透セラミック体に関連する明示的な説明を参照されたい。
【００５０】
本発明の対象のさらなる利点および有利な構成は図面から明らかであり、以下に説明する。ここで図面は、説明のために用いるものであり、本発明をいずれかの形で限定するものではないことに注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の電流源接続装置の第１の実施形態および本発明の電流源の第１の実施形態を含む本発明の電流源接続システムの第１の実施形態の概略的断面図である。
【図２】本発明の電流源接続装置の第２の実施形態および本発明の電流源の第２の実施形態を含む本発明の電流源接続システムの第２の実施形態の概略的断面図である。
【図３】本発明の電流源接続装置の第３の実施形態および本発明の電流源の第３の実施形態を含む本発明の電流源接続システムの第３の実施形態の概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、２つの電流源２、２’とりわけ本発明の電流源の第１の実施例によるバッテリーセルを示し、この電流源はそれぞれ金属浸透セラミックから形成されたプレート状の２つのコンタクトエレメント４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’を有する。図１はさらに、本発明の電流源接続装置の第１の実施形態を示す。この実施形態は、金属浸透セラミックから形成されたプレート状の３つのコンタクトユニット３ａ、３ｂ、３ｃを、２つの電流源２、２’の４つのコンタクトエレメント４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’を電気接続するために有する。図１には、本発明の電流源接続システムの第１の実施形態における電流源２、２’と電流源接続装置１が示されている。
【００５３】
図１は、金属浸透セラミックコンタクトブリッジとして構成されたコンタクトユニット３ａが、第１の電流源２の正極のコンタクトエレメント４ａと第２の電流源２’の負極のコンタクトエレメントｐ４ｂ’とを電気的に接続し、このようにして２つの電流源２、２’が直列に接続されていることを示している。ここでは２つの別のコンタクトユニット３ｂと３ｃが、第１の電流源２の負極のコンタクトエレメント４ｂと第２の電流源２’の正極のコンタクトエレメント４ａ’を接続する。図１はさらに、コンタクトユニット３ａ、３ｂ、３ｃが、それぞれ表面が完全に覆われた金属被覆部６ａ、６ｂ、６ｃを有することを示す。図１はさらに、電流源接続装置１が、金属浸透セラミックコンタクトユニット３ａ、３ｂ、３ｃを電流源２、２’のコンタクトエレメント４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’と力学的に結合するためのクランプ接続装置５を有することを示す。
【００５４】
図２は、２つの電流源２、２’、とりわけ本発明の電流源の第２の実施例による角柱形のバッテリーセルを示し、この電流源はそれぞれ金属浸透セラミックから形成されたボルト形の２つのコンタクトエレメント４ａ、４ｂ’を有する。図２はさらに、本発明の電流源接続装置１の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態は金属浸透セラミックから形成されたコンタクトユニット３を有する。ここでコンタクトユニット３は、実質的にプレート状のコンタクトブリッジの形に構成されており、コンタクトブリッジは電流源２、２’のボルト形のコンタクトエレメント４ａ、４ｂ’を収容するために切欠部を有する。図２はさらに、電流源接続装置１が、金属浸透セラミックコンタクトユニット３を電流源２、２’のコンタクトエレメント４ａ、４ｂ’と力学的および形状的に結合するためのねじ接続装置５ａ、５ｂとりわけねじナットを有することを示す。図２にはさらに、本発明の電流源接続システム１、２、２’の第２の実施形態における電流源２、２’と電流源接続装置１が示されている。
【００５５】
図３は、本発明の電流源の第３の実施形態による電流源２とりわけバッテリーセルを示し、この電流源は金属浸透セラミックから形成されたダブテールばね形状のコンタクトエレメント４を有する。図３はさらに、本発明の電流源接続装置１の第３の実施形態を示し、この第３の実施形態は金属浸透セラミックから形成された対応するダブテール溝形状のコンタクトユニット３を有する。図３にはさらに、本発明の電流源接続システム１、２の第３の実施形態における電流源２と電流源接続装置１が示されている。
【００５６】
接続は本発明の実施形態では、ダブテールばね形状のコンタクトエレメント４をダブテール溝形状のコンタクトユニット３に差し込み、続いてコンタクトエレメント４をコンタクトユニット３内で外部からの力（矢印によって示されている）によって固定することにより行われる。この力をもたらすために電流源接続装置１はダブテール接続装置５を有する。このダブテール接続装置５は、ダブテール溝形状コンタクトユニット３とその中に配置されたダブテールばね形状のコンタクトエレメント４に力がもたらされ、コンタクトユニット３とコンタクトエレメント４とが力学的かつ形状的に結合されるように構成されている。このダブテール原理により有利には完全なバッテリーモジュールを電気的にも機械的にも負荷に結合することができる。
【図１】
2013532357.tif 000003
【図２】
2013532357.tif 000004
【図３】
2013532357.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月4日(2013.1.4)
【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】
１つまたは複数の電流源（２、２’）を電気的に接続するための電流源接続装置（１）、において、
前記電流源接続装置（１）は、金属浸透セラミックから形成された少なくとも１つのコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）を、前記電流源（２、２’）の少なくとも１つのコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）に電気的に接続するために有する、ことを特徴とする電流源接続装置。
【請求項２】
・前記金属浸透セラミックの金属成分は、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛、およびそれらの合金からなる群から選択され、および／または
・前記金属浸透セラミックのセラミック成分は、アルミニウム、チタン、ケイ素およびそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、ならびに酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびそれらの混合物の群から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの金属浸透セラミックコンタクトユニット（３）は、ダブテール接続部の一部の形に構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項４】
前記ダブテール接続部の一部は、ダブテール溝形状に構成されている、請求項３に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項５】
前記電流源接続装置（１）は、１つまたは複数の金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）を１つまたは複数の電流源コンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）と力学的に及び／または形状的に接続するために少なくとも１つの接続装置（５；５ａ、５ｂ）を有する、ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項６】
・少なくとも１つの前記金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ’；３）は金属被覆部（６ａ、６ｂ、６ｃ）を有し、該金属被覆部は前記金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）の表面を部分的にまたは完全に覆い、
・前記金属被覆部（６ａ、６ｂ、６ｃ）は前記金属浸透セラミックの金属成分から形成されており、
・前記金属被覆部（６ａ、６ｂ、６ｃ）の表面は保護層によって部分的にまたは完全に覆われている、ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項７】
前記電流源接続装置（１）は、バッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットである少なくとも２つの電流源（２、２’）を電気的に統合接続する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）。
【請求項８】
電流源（２、２’）において、
前記電流源（２、２’）は、金属浸透セラミックから形成された少なくとも１つのコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）を、前記電流源（２、２’）の電流を伝達するために有する、ことを特徴とする電流源（２、２’）。
【請求項９】
・前記金属浸透セラミックの金属成分は、銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛、およびそれらの合金からなる群から選択され、および／または
・前記金属浸透セラミックのセラミック成分は、アルミニウム、チタン、ケイ素およびそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、ならびに酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびそれらの混合物の群から選択される、ことを特徴とする請求項８に記載の電流源（２、２’）。
【請求項１０】
少なくとも１つの前記金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４）は、ダブテール接続部の一部の形に構成されている、ことを特徴とする請求項８または９に記載の電流源（２、２’）。
【請求項１１】
前記ダブテール接続部の一部は、ダブテールばね形状に構成されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の電流源（２、２’）
【請求項１２】
・少なくとも前記金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）が金属被覆部を有し、該金属被覆部は前記金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）の表面を少なくとも部分的に覆い、
・前記金属被覆部は前記金属浸透セラミックの金属成分から形成されており、
・前記金属被覆部の表面は保護層によって部分的にまたは完全に覆われている、ことを特徴とする請求項８から１１までのいずれか１項に記載の電流源。
【請求項１３】
前記電流源（２、２’）は、バッテリーユニット、アキュムレータユニットまたは燃料電池ユニットである、ことを特徴とする請求項８から１２までのいずれか１項に記載の電流源。
【請求項１４】
少なくとも１つの電流源接続装置（１）と少なくとも１つの電流源（２、２’）とを有する電流源接続システム（１、２、２’）において、
前記電流源接続システム（１、２、２’）は、
・請求項１から７までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの電流源接続装置（１）、および／または
・請求項８から１３までのいずれか１項に記載の少なくとも１つの電流源（２、２’）を有する、ことを特徴とする電流源接続システム。
【請求項１５】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の電流源接続装置（１）のための金属浸透セラミックコンタクトユニット（３ａ、３ｂ、３ｃ；３）の製造方法、および／または請求項８から１３までのいずれか１項に記載の電流源（２、２’）のための金属浸透セラミックコンタクトエレメント（４ａ、４ｂ、４ａ’、４ｂ’；４）の製造方法であって、
ａ）銅、銀、金、アルミニウム、鉄、亜鉛およびそれらの合金からなる群から選択されるセラミック成分から多孔性セラミックプリフォームを作製するステップと、
ｂ）多孔性セラミックプリフォームに、アルミニウム、チタン、ケイ素およびそれらの混合物の酸化物、窒化物、炭化物、ならびに酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ケイ素、炭化ケイ素およびそれらの混合物の群から選択される溶解して流体となった金属成分を浸透させるステップと、を有することを特徴とする製造方法。
【請求項１６】
ｃ）さらに金属浸透セラミック体に金属被覆部を被覆するステップを有し、該金属被覆部は前記金属浸透セラミック体の表面を部分的にまたは完全に覆い、前記金属被覆部は前記金属浸透セラミックの金属成分から形成されている、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ｄ）さらに前記金属被覆部の表面を保護層により被覆するステップを有し、該保護層は前記金属被覆部の表面を部分的にまたは完全に覆う、ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１５から１７までのいずれか１項に記載の方法によって製造された金属浸透セラミック体。
【請求項１９】
請求項１８に記載の金属浸透セラミック体を、電流伝達構成部材としておよび／または電気構成部材の接続に用いる方法。
【国際調査報告】
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2013532357.tif 000008
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