(57)【要約】  本発明は、１つのセル結合体（Ｚ）を形成する複数のフラットセル（１）を備えたバッテリ（Ｂ）に関し、これらのフラットセルは、前後に並べて配置され、電気的に直列及び／又は並列に相互接続されており、その際、少なくとも１つの電気コンポーネントが、少なくとも部分的にセル結合体（Ｚ）の２つのフラットセル（１）の間又はセル結合体（Ｚ）の端部に配置され、特に形状結合及び／又は摩擦結合によってセル結合体（Ｚ）に接続されていることにより、この電気コンポーネントがセル結合体（Ｚ）の中に統合されている。
2011512631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのセル結合体（Ｚ）を形成する複数のフラットセル（１）を備え、該フラットセルが、前後に並べて配置され、電気的に直列及び／又は並列に相互接続されている、バッテリ（Ｂ）であって、
少なくとも１つの電気コンポーネントが、少なくとも部分的に前記セル結合体（Ｚ）の２つの前記フラットセル（１）の間又は前記セル結合体（Ｚ）の端部に配置され、特に形状結合及び／又は摩擦結合によって前記セル結合体（Ｚ）に接続されていることにより、前記電気コンポーネントが前記セル結合体（Ｚ）の中に統合されていることを特徴とするバッテリ（Ｂ）。
【請求項２】
前記セル結合体（Ｚ）に統合されている１つの電気コンポーネントが、過電流及び／又はショートから前記バッテリ（Ｂ）を保護する電気保護エレメント（２）であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項３】
前記セル結合体（Ｚ）に統合されている１つの電気コンポーネントが、電流回路付き前記バッテリ（Ｂ）の電気接続のためのコンタクタを備えたコンタクタエレメント（３）であることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項４】
前記電気保護エレメント（２）が、それぞれ１つのフラットセル（１）に電気的に接続されている２つの電気コンタクトを有していることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項５】
両方の前記電気コンタクトが、導電性の、相互に絶縁されている２つのコンタクトプレート（４）であり、該コンタクトプレートは、前記セル結合体（Ｚ）の２つのフラットセル（１）の間に配置されており、両方の前記コンタクトプレート（４）のそれぞれは、隣接する１つのフラットセル（１）に摩擦結合によって接続されていることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項６】
前記コンタクトプレート（４）が、前記セル結合体（Ｚ）の中央に配置されていることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項７】
前記電気保護エレメント（２）が、ヒューズ（５）を含んでいることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項８】
前記ヒューズ（５）が、前記セル結合体（Ｚ）の外部に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項９】
前記ヒューズ（５）が、前記セル結合体（Ｚ）の内部で、両方の前記コンタクトプレート（４）の間に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１０】
前記コンタクタエレメント（３）が、前記セル結合体（Ｚ）の端部に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１１】
前記コンタクタエレメント（３）が、第１のプレッシャプレート（６）を含み、前記プレッシャプレートの外部寸法は、１つのフラットセル（１）の外部寸法にほぼ一致していることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１２】
前記セル結合体（Ｚ）が、前記第１のプレッシャプレート（６）と第２のプレッシャプレート（７）との間に、摩擦結合によって配置されており、前記第２のプレッシャプレート（７）の外部寸法が１つのフラットセル（１）の外部寸法にほぼ一致していることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１３】
前記バッテリ（Ｂ）が、少なくとも１つのテンションエレメント（８）を有し、該テンションエレメントは、前記セル結合体（Ｚ）と両方の前記プレッシャプレート（６、７）の周りに取り付けられ、これらを互いに連結していることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記テンションエレメント（８）が、テンションバンド又はテンションフレームであることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１５】
前記コンタクタエレメント（３）が、セル結合体側で、導電するように１つのフラットセル（１）に接続されていることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１６】
前記第２のプレッシャプレート（７）が金属からなり、導電するように前記セル結合体（Ｚ）に接続されており、そのため前記第２のプレッシャプレートが、前記セル結合体（Ｚ）の電気コンタクトを形成していることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１７】
前記コンタクタエレメント（３）が、フラットコンタクタ（９）として形成されており、該フラットコンタクタの外部寸法は、１つのフラットセル（１）の外部寸法に一致していることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１８】
前記フラットコンタクタ（９）が、導電性の外部面（１０）を有し、該外部面を介して、導電するように１つのフラットセル（１）に接続されていることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項１９】
前記フラットコンタクタ（９）が、接続エレメント（１１）を有し、該接続エレメントを介して、前記セル結合体（Ｚ）の外部から電気的に接続可能であることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項２０】
前記フラットコンタクタ（９）が、温度限界値を超過した場合に前記フラットコンタクタ（９）によって前記バッテリ（Ｂ）をオフにする、熱の過負荷保護を有していることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項２１】
前記セル結合体（Ｚ）の両方の端部に、それぞれ１つのフラットコンタクタ（９）が配置されていることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項２２】
前記セル結合体（Ｚ）内部の２つのフラットセル（１）の間に、１つのフラットコンタクタ（９）が配置されていることを特徴とする、請求項２１に記載のバッテリ（Ｂ）。
【請求項２３】
前記セル結合体（Ｚ）の一方の端部に配置されている１つのフラットコンタクタ（９）が、前記セル結合体（Ｚ）の反対側にあるフラットコンタクタ外側に、プレッシャプレート面（１２）を有しており、該プレッシャプレート面を介して、前記フラットコンタクタ（９）が前記セル結合体（Ｚ）に押し当てられることを特徴とする、請求項１７に記載のバッテリ（Ｂ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セル結合体を形成する複数のフラットセルを備えたバッテリに関し、これらのフラットセルは、前後に並べて配置され、電気的に直列及び／又は並列に相互接続されている。
【背景技術】
【０００２】
極接点が電気的に並列及び／又は直列に相互接続され、１つのセル結合体を形成している、複数の個別セルを備えたバッテリが知られている。
【０００３】
このようなバッテリでは、コンタクタ及びヒューズなどの電気コンポーネントが、パワーレール又はケーブルによってセルブロックのコンタクトに固定されている。これらの構成部品は、例えばハウジングなどに機械的に固定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、できる限り幅の小さいバッテリを提供するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明に基づき、請求項１に示されている特徴を有する配置によって解決される。
【０００６】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項の対象である。
【０００７】
本発明に基づくバッテリは、１つのセル結合体を形成する複数のフラットセルからなり、これらのフラットセルは、前後に並べて配置され、電気的に直列及び／又は並列に相互接続されている。このバッテリは、少なくとも１つの電気コンポーネントが、少なくとも部分的にセル結合体の２つのフラットセルの間又はセル結合体の端部に配置され、特に形状結合及び／又は摩擦結合によってセル結合体に接続されることにより、この電気コンポーネントがセル結合体の中に統合されていることが特徴である。
【０００８】
この場合、セル結合体に統合されている電気コンポーネントは、例えば、過電流及び／又はショートからバッテリを保護する電気保護エレメントである。そのために、電気保護エレメントは、好ましくは１つのヒューズと、それぞれフラットセルに電気的に接続されている２つの電気コンタクトを有している。  
【０００９】
本発明に基づくバッテリの有利な実施形態においては、電気保護エレメントの２つの電気コンタクトが、導電性の、相互に絶縁されている２つのコンタクトプレートを形成しており、これらのコンタクトプレートは、セル結合体の２つのフラットセルの間、例えばセル結合体内部の中央に配置され、その場合、両方のコンタクトプレートのそれぞれは、隣接するフラットセルに摩擦結合によって接続されている。
【００１０】
この場合、ヒューズは、セル結合体の外部に配置されているか、又はその代替として、両方のコンタクトプレートの間に配置されている。
【００１１】
セル結合体に統合されている、もう１つの又は代替の電気コンポーネントとして、電流回路付きバッテリの電気接続のためのコンタクタを備えた、例えばセル結合体の端部に配置されているコンタクタエレメントが設けられている。
【００１２】
好ましくは、このコンタクタエレメントが、さらに第１のプレッシャプレートを有し、このプレッシャプレートの外部寸法は、フラットセルの外部寸法にほぼ一致している。この場合、セル結合体は、この第１のプレッシャプレートと第２のプレッシャプレートとの間に、摩擦結合によって配置されており、第２のプレッシャプレートの外部寸法も同様にフラットセルの外部寸法に一致している。
【００１３】
この場合、セル結合体と両方のプレッシャプレート間の摩擦結合は、好ましくは、少なくとも１つのテンションエレメントによって行われ、このテンションエレメントは、セル結合体と両方のプレッシャプレートの周りに取り付けられ、これらを互いに圧着している。適合するテンションエレメントは、例えばテンションバンド又はテンションフレームである。
【００１４】
本発明の有利な実施形態では、さらに、プレッシャプレートが金属で形成され、セル結合体側でフラットセルに導電するように接続されている。このことにより、プレッシャプレートは、プレッシャ機能の他に、同時にセル結合体の電気コンタクトとして利用することができる。
【００１５】
本発明に基づくバッテリの特に有利な実施形態では、コンタクタエレメントがフラットコンタクタとして形成されており、その外部寸法は、１つのフラットセルの外部寸法と一致している。この場合、フラットコンタクタは導電性の外部面を有し、この外部面を介して、フラットコンタクタが１つのフラットセルに接続されている。代替として、フラットコンタクタは接続エレメントを有することができ、この接続エレメントを介して、フラットコンタクタが、セル結合体の外部から電気的に接続可能であり、特にセル結合体と接続可能である。
【００１６】
さらに、このフラットコンタクタは、温度限界値を超過した場合にフラットコンタクタによってバッテリをオフにする、熱の過負荷保護を有することができる。このことは、フラットコンタクタとフラットセルとが、温度信号を外部からインプットすることなく、フラットセルの過熱を検出できる緊密な熱的接触状態にあるため、特に有利である。
【００１７】
さらに、このバッテリは、複数のフラットコンタクタを有することができる。例えば、セル結合体の両端部にそれぞれ１個のフラットコンタクタを配置することができる。コンタクタをこのようにセル結合体の極に直接配置することにより、極とコンタクタとの接続を介して、セル結合体の両方の極を接続することができる。従って、バッテリの安全性が向上する。  
【００１８】
さらに、セル結合体内部の２つのフラットセルの間に、追加的にもう１つのフラットコンタクタを配置することができる。これによって、バッテリを部分領域でオン又はオフにすることができる。
【００１９】
セル結合体の端部に配置されているフラットコンタクタは、さらに、セル結合体の反対側にあるフラットコンタクタ外側にプレッシャプレート面を有することができ、この面を介して、フラットコンタクタがセル結合体に押し当てられる。このことによって、上述の第１のプレッシャプレートを省略することができるため、バッテリの構造がさらに簡単になる。
【００２０】
要約すると、本発明に基づき、少なくとも１つの電気コンポーネントをセル結合体に統合することは、従来のバッテリの構造形状に対して以下のような幾つかの有利点がある。
‐本発明に基づきセル結合体内に統合されている電気コンポーネントは、従来の構造形状よりも必要なスペースが小さいため、バッテリの幅を小さくすることができる。
‐バッテリの構造が単純化されることにより、とりわけ、バッテリの組立てが簡単になる。
‐バッテリの製造及び組立てコストが削減される。
【００２１】
本発明の実施例を、図に基づいて以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】コンタクタエレメントと電気保護エレメントとを備えたバッテリの、コンタクタ側から見た斜視図。
【図２】コンタクタエレメントと電気保護エレメントとを備えたバッテリの、コンタクタの反対側から見た斜視図。
【図３】コンタクタエレメントと電気保護エレメントとを備えたバッテリの、コンタクタ側から見た斜視展開図。
【図４】コンタクタエレメントと電気保護エレメントとを備えたバッテリの、コンタクタの反対側から見た斜視展開図。
【図５】保護エレメントの斜視図。
【図６】保護エレメント側面断面図。
【図７】３つのフラットコンタクタを備えたバッテリの長手方向断面図。
【図８】導電性の外面を備えるフラットコンタクタの斜視図。
【図９】接続エレメントを備えるフラットコンタクタの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
互いに対応する部品は、全ての図の中で同一の記号が付されている。
【００２４】
図１及び図２は、セル結合体Ｚを形成する複数のフラットセル１を備えた、本発明に基づくバッテリＢの２つの異なる斜視図である。フラットセルは、スタックのように前後に並べて配置されている。  
【００２５】
バッテリＢは、コンタクタエレメント３と電気保護エレメント２とを有する。コンタクタエレメント３は、セル結合体Ｚの端部に配置されている。電気保護エレメント２は、この実施例の場合、セル結合体Ｚの中央で、２つのフラットセル１の間に配置されている。さらに、このバッテリは、セル結合体Ｚの底面に配置された、バッテリＢの冷却に働く冷却プレート１５を有している。
【００２６】
コンタクタエレメント３は、バッテリＢを電流回路に接続するコンタクタを含んでいる。さらに、このコンタクタエレメント３は、第１のプレッシャプレート６を有し、このプレッシャプレート６の外部寸法は、１つのフラットセル１の外部寸法にほぼ一致している。この場合、１つのフラットセル１の外部寸法とは、セル結合体Ｚの軸方向に対して垂直な平面において、フラットセル１の垂直断面の寸法を意味する。同様のことが、第１のプレッシャプレート６の外部寸法にも当てはまる。
【００２７】
コンタクタエレメント３とは反対側のセル結合体Ｚの端部には、第２のプレッシャプレート７が配置されており、このプレッシャプレートの外部寸法は、同様に、１つのフラットセル１の外部寸法にほぼ一致している。バッテリＢは、さらに、テンションバンドとして実施されている、それぞれセル結合体３、両方のプレッシャプレート６、７及び冷却プレート１５の周りに取り付けられた２つのテンションエレメント８を有している。このテンションエレメント８によって、プレッシャプレート６及び７が、摩擦結合によりセル結合体Ｚ及び同時にそれぞれ隣り合うフラットセル１に相互に圧着されている。
【００２８】
この場合、フラットセル１の接触している側面は、従来技術から知られているように、フラットセル１の電気的極接点として金属で実施されており、例えば、フラットセル１が電気的に直列に相互接続されるように配置されている。
【００２９】
プレッシャプレート６及び７は、有利な方法では、同様に金属で実施されているため、セル結合体Ｚのそれぞれ外側のフラットセル１と接続することによって、セル結合体Ｚの電気的接続を形成している。
【００３０】
電気保護エレメント２は、標準的に形成されたヒューズ５を有し、このヒューズは、取付けスペースの理由からセル結合体Ｚの上部に配置されており、下記に詳しく説明されている方法で、電気保護エレメント２を含む両方のフラットセル１に接続されている。
【００３１】
図３及び４は、図１及び２に示されているバッテリＢの斜視展開図を示している。この場合、明らかであるのは、電気保護エレメント２が２つのコンタクトプレート４を有し、これらのコンタクトプレートは、それぞれヒューズ５に接続されており、それらの外部寸法は１つのフラットセル１の外部寸法にほぼ一致していることである。
【００３２】
電気保護エレメント２の形状は、図５及び６でさらに明らかにされている。この場合、図５は電気保護エレメント２の斜視図を示し、図６は断面図を示している。コンタクトプレート４は、絶縁層１７によって電気的に相互に絶縁されており、それぞれタブ形の延長部（５．１、５．２）によってヒューズ５に接続されている。
【００３３】
図７は、それぞれフラットコンタクタ９として形成されている３つのコンタクタエレメント３を備えた、本発明によるバッテリＢのもう１つの実施例を示している。ここでは、コンタクタがフラットコンタクタ９と呼ばれ、このフラットコンタクタは、その外部寸法が１つのフラットセルの外部寸法に近く、その奥行きはフラットセル１の奥行きよりも明らかに大きくはなく、例えば、最大でもフラットセル１の奥行きの３倍である。このようなフラットコンタクタは、セル結合体Ｚの形状にとりわけ良く適合するため、バッテリ幅を縮小するのに特に適している。
【００３４】
フラットコンタクタ９は、その内部構造が、コイル、マグネット、可動レール及び／又は絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）といったトランジスタなどの電子スイッチエレメントを備えた、今日知られているコンタクタ構造に一致している。
【００３５】
図７に基づき、セル結合体Ｚのそれぞれの端部には、フラットコンタクタ９が配置されている。セル結合体Ｚの内部には、図に示されているように、もう１つのオプションのフラットコンタクタ９が、２つのフラットセル１の間に配置されている。  
【００３６】
フラットコンタクタ９は、バッテリハウジング１４によって、フラットコンタクタ９と消費装置とを電気的に接続することのできる電気接続部１３に接続されている。
【００３７】
図８は、導電性の外部面１０を介してフラットセル１と電気的に接続するためのフラットコンタクタ９を示している。
【００３８】
図９は、例えば、フラットコンタクタ９によって電気的に絶縁されているフラットセル１を接続するために、フラットコンタクタ９の狭い外部面の一方に取り付けられている電気コンタクト１１を備えるフラットコンタクタ９の代替の実施形態を示している。
【００３９】
図８及び９に基づくフラットコンタクタ９のこれらの実施形態では、それぞれ、さらに、フラットコンタクタ９の外部面がプレッシャプレート面１２として形成されており、それらを介してフラットコンタクタ９をセル結合体Ｚに押し当てることができる。そのために、このフラットコンタクタ９の外部面は、材料に適合するように選択された肉厚及び硬さから形成されている。このように形成されるフラットコンタクタ９は、位置決めのために、セル結合体Ｚの一方の端部に設けられている。
【符号の説明】
【００４０】
１  フラットセル
２  電気保護エレメント
３  コンタクタエレメント
４  コンタクトプレート
５  ヒューズ
５．１、５．２  タブ形延長部
６  第１のプレッシャプレート
７  第２のプレッシャプレート
８  テンションエレメント
９  フラットコンタクタ
１０  導電性の外部面
１１  接続エレメント
１２  プレッシャプレート面
１３  電気接続部
１４  バッテリハウジング
１５  冷却プレート
１６  熱伝導フォイル
１７  絶縁体
Ｂ  バッテリ
Ｚ  セル結合体
【図１】
2011512631.tif 000003
【図２】
2011512631.tif 000004
【図３】
2011512631.tif 000005
【図４】
2011512631.tif 000006
【図５】
2011512631.tif 000007
【図６】
2011512631.tif 000008
【図７】
2011512631.tif 000009
【図８】
2011512631.tif 000010
【図９】
2011512631.tif 000011
【国際調査報告】
2011512631.tif 000012
2011512631.tif 000013
2011512631.tif 000014
2011512631.tif 000015
2011512631.tif 000016
2011512631.tif 000017