(57)【要約】【課題】  自動車分野のためのエネルギー貯蔵ユニットを保持するための改良された装置と、このようなエネルギー貯蔵装置を製造するための改善された方法とを提供する。【解決手段】  自動車を駆動するためのエネルギーを供給するのに適している少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを用意するステップと、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを鋳造材料で少なくとも部分的に射出被覆して、エネルギー貯蔵装置を製造するステップであって、この射出被覆のステップにおいて、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが形状接続的および／または材料接続的に鋳造材料と接続されるステップとを含む方法である。【選択図】  図２
2013502029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）用のエネルギー貯蔵装置（２００）を製造するための方法（１００）であって、以下のステップ、すなわち、
自動車を駆動するためのエネルギーを供給するのに適している前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）を用意するステップ（１１０）と、
前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）を鋳造材料（２２０）で少なくとも部分的に射出被覆して、前記エネルギー貯蔵装置を製造するステップ（１２０）であって、前記射出被覆のステップにおいて、前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが形状接続的および／または材料接続的に前記鋳造材料（２２０）と接続されるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記射出被覆のステップ（１２０）において、前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）の機械的支持部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法（１００）。
【請求項３】
前記用意するステップ（１１０）において、前記電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを別の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと接続するための少なくとも１つの接続要素を有する前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）が用意され、前記少なくとも１つの接続要素が前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法（１００）。
【請求項４】
前記用意するステップ（１１０）において、前記電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを冷却するための少なくとも１つの冷却要素を有する前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）が用意され、前記少なくとも１つの冷却要素が前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと結合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法（１００）。
【請求項５】
エネルギー貯蔵装置（２００）であって、前記エネルギー貯蔵装置（２００）が、以下の特徴、すなわち、
自動車を駆動するためのエネルギーを供給するのに適している少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）と、
鋳造材料（２２０）とを備え、
前記電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが、少なくとも部分的に鋳造材料によって囲まれており、形状接続的および／または材料接続的に前記鋳造材料と接続されているエネルギー貯蔵装置（２００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）が、前記鋳造材料（２２０）に埋め込まれている楔状エッジを備えることを特徴とする請求項５に記載のエネルギー貯蔵装置（２００）。
【請求項７】
前記エネルギー貯蔵装置が、前記鋳造材料（２２０）によって囲まれている少なくとも１つの第２の電気化学的エネルギー貯蔵ユニット（２１０）を備えることを特徴とする請求項５または６に記載のエネルギー貯蔵装置（２００）。
【請求項８】
前記鋳造材料（２２０）がポリアミドを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のエネルギー貯蔵装置（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車を駆動するのに適している電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを有するエネルギー貯蔵装置を製造するための方法と、それに対応する装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車および電気自動車用のバッテリの場合、より高い電圧を達成するために多数のガルヴァーニ電池が直列に接続される。このような電池またはバッテリモジュールでは、例えば、走行中に生じる振動によって発生する損傷の危険がないように、電池を固定しなければならない。
【０００３】
特許文献１は、複数の平面電池およびフレームを備える電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに関する。フレームは例えば接着または溶接によって、平面電池により構成ユニットに接続される。
【０００４】
既にかなり以前から、携帯電話用の個々の電池パックの周りにはプラスチック材料が配置されている。この場合、固定補助部も簡単に形成され、保護電子回路が共に囲まれる。この場合、例えば、いわゆるホットメルトが使用される。
【０００５】
しかしこれに関連して、携帯電話の電池パックの構成が自動車分野における使用に完全に不適切であるという事実に留意しなければならないが、その理由は、ここで、電池が、エネルギーを本質的により多く供給しなければならず、したがって公知のように同様に、より大きくかつより重くなり、冷却が必要となり、そして動作時に発生する力がより大きくなるからである。したがって、移動体通信分野のエネルギー貯蔵ユニットは自動車分野の使用に指定されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０２６３８７Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、自動車分野のためのエネルギー貯蔵ユニットを保持するための改良された装置と、このようなエネルギー貯蔵装置を製造するための改善された方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載のエネルギー貯蔵装置を製造するための方法と請求項５に記載のエネルギー貯蔵装置とによって解決される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項によって規定される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、バッテリモジュールを保持するためのフレームが、直接的に射出成形された部分によって完全にまたは部分的に形成されることにより、電池またはバッテリモジュールにおいて、（エネルギー貯蔵器の）電池の（すなわちエネルギー貯蔵ユニットの）形状接続的な固定および機械的な支持を達成することができるという認識に基づいている。この場合、複数の個々の蓄電池を接続するための電池接続レールを電池に予め固定することができる。このことはハードケース電池でもコーヒーバッグ型電池でも可能である。
【００１０】
有利には、形状接続的および／または材料接続的な射出被覆により、全方向で電池を均一に支持することができる。例えばポリアミドベースの使用される鋳造材料は、コーヒーバッグ型電池の場合に通常ポリアミド層からなる電池表面と非常に安定して結合する。金属または他の被覆でもポリアミドの優れた固着を実現することができる。被覆は、走行運転時の振動の減衰を可能にし、電気絶縁されており、起こり得る腐食から電池を保護することができる。
【００１１】
さらに、冷却板を用いた電池の冷却時、これらの冷却板を共に非常に簡単に射出被覆することができる。このため、押圧または予備接着を用いて電池を冷却板に接続することができる。次に、射出成形型内において、電池を冷却板と共に鋳造材料で覆うことができる。フレームの事後取り付けでは、冷却板の正確な挿入および固定を必要とするであろう極めて高価な作業ステップが必要であった。
【００１２】
本発明は、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット用のエネルギー貯蔵装置を製造するための方法であって、この場合、本方法が、以下のステップ、すなわち、自動車を駆動するためのエネルギーを供給するのに適している少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを用意するステップと、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを鋳造材料で少なくとも部分的に射出被覆して、エネルギー貯蔵装置を製造するステップであって、この射出被覆のステップにおいて、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが形状接続的および／または材料接続的に鋳造材料と接続されるステップとを含む方法を提供する。
【００１３】
この場合、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットでは、ハイブリッド自動車または電気自動車を駆動するために使用されるバッテリまたは蓄電池を対象とすることができる。駆動に必要な多数のエネルギー貯蔵ユニットを適切に用意することができるようにするために、これらのエネルギー貯蔵ユニットは平面電池として使用されることが好ましい。平面電池は固定ハウジングに備えられるかまたはいわゆるコーヒーバッグ型電池としてフィルムで包装されることができるので、平面電池は持続的に変形可能である。エネルギー貯蔵装置は、１つまたは複数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを支持するためにおよび適切な位置に保持するために使用することができる。エネルギー貯蔵装置は例えば、ある種類の被覆として形成することができ、この被覆は、１つまたは複数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを収容するために形成することができる。
【００１４】
射出被覆は射出成形法で実行することができ、この射出成形法において、例えば電気化学的エネルギー貯蔵ユニットのエッジ面に、加熱された液体鋳造材料が塗布され、次に、この液体鋳造材料が冷却して固化する。鋳造材料はエッジ面の部分にのみ、例えば電気化学的エネルギー貯蔵ユニットのコーナーにのみ塗布することもできる。射出被覆法で使用される鋳造材料では、高い耐性ならびに優れた化学安定性および加工性によって特徴付けられるポリアミドまたは他の熱可塑性ポリマーを対象とすることができる。鋳造材料を少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット用の被覆として使用することにより、多くの利点が提供される。したがって、鋳造材料が電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに正確に結合することによって、鋳造材料と１つまたは複数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットとの間への湿気、粉塵、異物、水分等の侵入に対する際立った保護を達成することができる。同様に、鋳造材料の使用によって、例えば、予め製造された剛性フレームの使用により可能にすることができる電池の電気絶縁よりも優れた電池の電気絶縁が実現可能である。さらに、鋳造材料からなる被覆は、従来のバッテリまたは蓄電池フレームよりも高い耐振動性および耐衝撃性を有することができ、このことは、特に自動車分野における使用に関してより重要である。
【００１５】
コーヒーバッグ型電池を電気化学的エネルギー貯蔵ユニットとして使用する場合、鋳造材料による射出被覆法が極めて有利であることが証明されている。コーヒーバッグ型電池は持続的に変形可能に鋳造されているので、電池を適切な位置に確実に保持するには射出被覆が最適な解決策であるが、その理由は、鋳造材料が電池のフィルム表面に良好に付着することができるからである。予め製造された剛性フレームを使用する場合、例えば振動により電池がはみ出す危険性が高くなる。
【００１６】
電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと鋳造材料との間の形状接続的および／または材料接続的な接続部は、鋳造材料の硬化後に、この鋳造材料が電気化学的エネルギー貯蔵ユニットのエッジ領域を完全にまたは部分的に囲むことによって付与することができる。
【００１７】
一実施形態によれば、射出被覆のステップにおいて、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットの機械的な支持部またはホルダを形成することができる。このことは、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットの位置決めおよび固定に加えて、さらなる作業ステップまたは材料費を使用せずに少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット用の担持装置を形成することもできるという利点を提供する。
【００１８】
用意するステップにおいて、少なくとも１つの接続要素を有する少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを用意することもできる。上記少なくとも１つの接続要素は、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを別の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと接続するために使用することができる。少なくとも１つの接続要素を少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと結合することができる。接続要素は例えばレール状に形成することができる。接続要素と電気化学的エネルギー貯蔵ユニットとの間の結合部は、例えば接続要素をエネルギー貯蔵ユニットに接着または螺着することによって実現することができる。このことは、接続要素を、未だ固定されていない電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに取り付けることができるという利点を提供するが、その理由は、この取り付けが、フレームに既に嵌め込まれているエネルギー貯蔵ユニットへの接続部の取り付けと比較してより簡単であるからである。鋳造材料は以後の作業ステップで液状または少なくとも弾性状で塗布されるので、接続要素を被覆内に共に簡単に収容することができる。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、用意するステップにおいて、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを冷却するための少なくとも１つの冷却要素を有する少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを用意することができる。少なくとも１つの冷却要素を少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと結合することができる。冷却要素は例えば冷却板の形態で存在することができる。電気化学的エネルギー貯蔵ユニットへの冷却要素の接続は例えば押圧または同様に接着によって行うことができる。この場合も、冷却要素を、未だ固定されていない電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに簡単に取り付けることができ、射出被覆の作業ステップで、鋳造材料によって被覆内に共に簡単に収容することができるという利点が提供される。
【００２０】
さらに、本発明は、エネルギー貯蔵装置であって、このエネルギー貯蔵装置が、以下の特徴、すなわち、自動車を駆動するのに適している少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットと、鋳造材料とを備え、この場合、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが、少なくとも部分的に鋳造材料によって囲まれており、形状接続的および／または材料接続的に鋳造材料と接続されているエネルギー貯蔵装置を提供する。
【００２１】
一実施形態によれば、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットは楔状エッジを備えることができる。楔状エッジを鋳造材料に埋め込むことができる。このことは、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットのエッジ形状の選択によって、硬化された鋳造材料と電気化学的エネルギー貯蔵ユニットとの間の改良された形状接続的および／または材料接続的な接続部を達成することができるという利点を提供するが、その理由は、両方の要素の機械的な相互係合が、エネルギー貯蔵ユニットのエッジを楔状に鋳造することによって強化されるからである。さらに、エネルギー貯蔵ユニットのエッジの楔形状は、鋳造材料が材料接続的に良く接続することができる大きな表面を提供する。
【００２２】
エネルギー貯蔵装置は少なくとも１つの第２の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットも備えることができる。この場合、第２の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを同様に鋳造材料によって囲むかまたは鋳造材料に鋳込むことができる。鋳造材料による射出被覆法は、作業ステップで複数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに包囲部を設けることができるという利点を提供する。すなわち、個々のフレームを場合によって相互接続するための別の作業ステップが不要である。
【００２３】
最後に、鋳造材料はポリアミドを含むことができる。したがって有利には、安価かつ容易に加工すべきである１つまたは複数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニット用の被覆を実現することができる。それに加えて、ポリアミドは、化学物質による機械的な損傷および攻撃に対して高い抵抗性を有し、エネルギー貯蔵ユニットの表面への非常に優れた固着を提供する。
【００２４】
次に、添付図面を参照して本発明の有利な実施例について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例によるエネルギー貯蔵装置を製造するための方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例によるエネルギー貯蔵装置の平面図である。
【図３】図２に示した本発明によるエネルギー貯蔵装置の実施例の断面図である。
【実施例】
【００２６】
本発明の好ましい実施例の以下の説明では、種々の図面に示しかつ同様に作用する要素については、同一または同様の参照番号が使用され、この場合、この要素の説明の繰り返しは省略する。実施例が第１の特徴と第２の特徴との間に「および／または」という結び付けを含む場合、このことは、一実施形態による実施例が第１の特徴および第２の特徴の両方を含み、別の実施形態による実施例が第１の特徴のみまたは第２の特徴のみを含むと理解することができる。
【００２７】
図１は、本発明の実施例による、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニット用のエネルギー貯蔵装置を製造するための方法１００を示している。
【００２８】
方法１００は、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを用意するステップ１１０を含む。さらに、方法１００は、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを鋳造材料で少なくとも部分的に射出被覆して、エネルギー貯蔵装置を製造するためのステップ１２０を含む。方法１００の結果として、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが形状接続的および／または材料接続的に鋳造材料と接続されている。
【００２９】
代わりに、方法１００のステップ１１０と１２０を反対の順序で実行することもできる。したがって、例えば最初に、鋳造材料を射出成形型に充填し、次に、少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを依然として液体の鋳造材料に押し込むことができる。
【００３０】
図２は、本発明によるエネルギー貯蔵装置２００の実施例の平面図を示している。電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが示されているか、または電池２１０、鋳造材料２２０、ならびに同一の参照番号２３０が付された２つの導体とが簡単に示されている。
【００３１】
図２では、電気化学的エネルギー貯蔵ユニット２１０が、ほぼ正方形に形成された平面電池として形成されており、この平面電池では２つの主面２４０の一方が観測者に対向している。平面電池の代わりに、他の種類のバッテリまたは蓄電池も使用可能である。平面電池２１０はハードケース電池またはコーヒーバッグ型電池として形成することができる。英語の名称が既に示しているように、ハードケース電池は剛性ハウジングを備え、一方、コーヒーバッグ型電池は可撓性フィルムに溶接されている。ポーチ型電池という名称でも知られているコーヒーバッグ型電池の使用は特に自動車分野で有利であることが証明されているが、その理由は、前記コーヒーバッグ型電池が従来の電池よりも薄い厚さを有するからである。したがって、電気自動車またはハイブリッド自動車を駆動するために必要な比較的多数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニット２１０では、コーヒーバッグ型電池を使用することにより、著しい場所の節約が達成される。さらに、コーヒーバッグ型電池は製造に有利であり、大きな設計の多様性を提供する。
【００３２】
エネルギー貯蔵装置２００の、図２に示した実施例では、電気化学的エネルギー貯蔵ユニット２１０のエッジ領域全体が鋳造材料２２０によって囲まれている。しかし、エネルギー貯蔵ユニット２１０の部分のみ、例えばエネルギー貯蔵ユニット２１０のコーナーが鋳造材料２２０によって囲まれていることも可能である。同様に、電気化学的エネルギー貯蔵ユニット２１０の全体を鋳造材料２２０で覆うことも可能であろう。観測者から見てエネルギー貯蔵装置２００の左側および右側には２つの導体２３０が突出する。導体２３０は、エネルギー貯蔵ユニット２１０を電気接続部にまたは放熱ユニットに接触させるために使用することができる。１つまたは２つ以上の導体の使用も考えられる。導体２３０は、鋳造材料２２０によって完全に覆われていないので、簡単に、例えば単にヒートシンクと接続することができる。
【００３３】
最後に、図３は、図２に示したエネルギー貯蔵装置の実施例の断面図を示している。電池２１０、鋳造材料２２０ならびに左側導体２３０および右側導体２３０が示されている。
【００３４】
図３から、電気化学的エネルギー貯蔵ユニット２１０のエッジが楔状に突出することが明らかである。電気化学的エネルギー貯蔵ユニット２１０のこのように鋳造されたエッジによって、鋳造材料２２０とエネルギー貯蔵ユニット２１０との間の集中的形状接続的な接続部が実現されていることが明らかに理解される。さらに、エネルギー貯蔵ユニット２１０の表面は、直方体状のエネルギー貯蔵ユニットの場合の表面よりも明らかに大きい。したがって、大きな表面は、非常に優れておりかつ荷重に耐え得る鋳造材料の固着部をエネルギー貯蔵ユニット２１０の表面に形成することができる可能性がある。
【符号の説明】
【００３５】
１００  エネルギー貯蔵装置を製造するための方法
１１０  少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを用意するステップ
１２０  少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを鋳造材料で少なくとも部分的に射出被覆して、エネルギー貯蔵装置を製造するためのステップ
２００  エネルギー貯蔵装置
２１０  平面電池
２１０  電気化学的エネルギー貯蔵ユニット
２２０  鋳造材料
２３０  左側導体
２３０  右側導体
２４０  平面電池の２つの主面
【図１】
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【図２】
2013502029.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
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2013502029.tif 000007
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2013502029.tif 000009
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