(57)【要約】  本発明は、電気化学的エネルギー貯蔵モジュールおよびそのようなエネルギー貯蔵モジュールを有する車両に関する。少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルと少なくとも一つのバイパス装置とが並列に接続されている。バイパス装置は、バイパス部断面を有する少なくとも一つのバイパス部を持つ第一の電流導体と、第一の電流導体からギャップにより隔てられた第二の電流導体とを有する。さらに、バイパス装置は、第一の電流導体と第二の電流導体との間の第一の部分電気接続を形成するためのバイパススイッチと、バイパス部の領域に配置されたバイパス材料とを有する。バイパス部断面またはバイパス材料の少なくともいずれかは、第一の部分電気接続の形成後にバイパス部断面を通って流れる電流により引き起こされるバイパス部の発熱の結果、バイパス材料が融解し、その際に第一の電流導体と第二の電流導体との間の第二の部分電気接続を生じさせる。バイパス部の発熱は、第一の部分電気接続が形成された後にバイパス部断面を流れる電流により引き起こされる。
2021507455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）、特にリチウムイオン電池である電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セル（２）と、当該少なくとも一つのエネルギー貯蔵セル（２）に電気的に並列に接続されている少なくとも一つのバイパス装置（３）とを有し、
少なくとも一つのバイパス装置（３）は、
バイパス部断面（１０ａ）を有する少なくとも一つのバイパス部（７ａ）を持つ第一の電流導体（４ａ）と、
第一の電流導体（４ａ）からギャップ（５）により隔てられた第二の電流導体（４ｂ）と、
第一の電流導体（４ａ）と第二の電流導体（４ｂ）との間の第一の部分電気接続を形成するためのバイパススイッチ（６）と、
バイパス部（７ａ）の領域に配置されたバイパス材料（８）とを有し、
バイパス部断面（１０ａ）またはバイパス材料（８）の少なくともいずれかは、第一の部分電気接続の形成後にバイパス部断面（１０ａ）を通って流れる電流により引き起こされるバイパス部（７ａ）の発熱の結果、バイパス材料（８）が融解し、その際に第一の電流導体（４ａ）と第二の電流導体（４ｂ）との間の第二の部分電気接続を生じさせるように設けられている、
電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、
第一の電流導体または第二の電流導体（４ａ，４ｂ）の少なくともいずれかは、バイパス部断面（１０ａ，１０ｂ）が異なる複数のバイパス部（７ａ，７ｂ）を有し、それらの領域にそれぞれバイパス材料（８）が配置され、
それぞれのバイパス部（７ａ，７ｂ）の領域におけるバイパス部断面（１０ａ，１０ｂ）またはバイパス材料（８）の少なくともいずれかは、バイパス部断面（１０ａ，１０ｂ）が比較的小さなバイパス部（７ａ，７ｂ）の領域における第一の電流導体（４ａ）と第二の電流導体（４ｂ）との間の一つ又は複数の並列電気接続の形成後にそれぞれのバイパス部断面（１０ａ，１０ｂ）を通って流れる電流により引き起こされるそれぞれのバイパス部（７ａ，７ｂ）の発熱の結果、それぞれのバイパス部（７ａ，７ｂ）の領域におけるバイパス材料（８）が融解し、その際に、第一の電流導体（４ａ）と第二の電流導体（４ｂ）との間のさらなる別の部分電気接続を形成するように設けられている電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、バイパススイッチ（１０）は、バイメタルスイッチとして形成されている電気化学エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、バイパススイッチ（６）の領域には、第一または第二の電流導体（４ａ，４ｂ）上にバイパス材料（８）が配置され、バイパススイッチ（６）または第一の電流導体（４ａ）または第二の電流導体（４ｂ）の少なくともいずれかを通って流れる電流により引き起こされるバイパススイッチ（６）または第一の電流導体（４ａ）または第二の電流導体（４ｂ）の少なくともいずれかの発熱の結果、バイパス材料（８）が融解し、バイパス材料が再び凝固する際にバイパススイッチ（６）を第一または第二の電流導体（４ａ，４ｂ）に固定するようにバイパス材料（８）が設けられている電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、バイパス材料（８）は錫である電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、第一および第二の電流導体（４ａ，４ｂ）の間のギャップ（５）には、絶縁材料（９）が配置されている電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、バイパススイッチ（６）は、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セル（２）が所定の温度閾値に達するか又はそれを超えた際に、第一の電流導体（４ａ）と第二の電流導体（４ｂ）との間の第一の部分電気接続を形成するように設けられている電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セル（２）が所定の温度閾値に達するか又はそれを超えた際に、バイパススイッチ（６）を介して第一の部分電気接続を形成するように設けられている制御装置を有した電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）であって、第一の電流導体（４ａ）が第一の電流導体断面を有するか或いは第二の電流導体（４ｂ）が第二の電流導体断面を有するかの少なくともいずれかとされ、少なくとも一つのバイパス部（７ａ，７ｂ）のバイパス部断面（１０ａ，１０ｂ）は、第一の電流導体断面または第二の電流導体断面の少なくともいずれかより小さい電気化学的エネルギー貯蔵モジュール。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の電気化学的エネルギー貯蔵モジュール（１）を有する車両、特に自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的エネルギー貯蔵モジュール、特にリチウムイオン電池およびそのようなエネルギー貯蔵モジュールを有する車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯可能な電気機器が日常的に使用され、さらに電動車両が益々普及していることから、持続運転中か、高出力時か、それらの少なくともいずれかにおいて、信頼性と安全性をもって動作する電気化学的エネルギー貯蔵体が求められている。並列或いは直列に接続された複数の電気化学的セルを含むエネルギー貯蔵体が公知である。一つ又は複数のセルが故障した後も、このエネルギー貯蔵体を動かし続けられるように、必要に応じて故障したセルをバイパス（ブリッジ）する例えば所謂逆ヒューズ（アンチヒューズ）を設けることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、簡単な方法で一つ又は複数のセルの信頼性のあるバイパスを確かなものにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１ないし１０の電気化学的エネルギー貯蔵モジュールおよび車両により解決される。
【０００５】
本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵モジュールは、特にリチウムイオン電池であり、少なくとも一つの電気化学的エネルギー貯蔵セルと、当該少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルに電気的に並列に接続されている少なくとも一つのバイパス装置を有する。この少なくとも一つのバイパス装置は、バイパス部断面を有する少なくとも一つのバイパス部を持つ第一の電流導体と、第一の電流導体からギャップにより隔てられた第二の電流導体とを有する。さらに、バイパス装置は、第一の電流導体と第二の電流導体との間の第一の部分電気接続を形成するためのバイパススイッチと、少なくとも一つのバイパス部の領域に配置されたバイパス材料とを有する。ここで、バイパス部断面またはバイパス材料の少なくともいずれかは、少なくとも一つのバイパス部の発熱の結果、少なくとも一つのバイパス部の領域に配置されたバイパス材料が融解し、その際に第一の電流導体と第二の電流導体との間の第二の部分電気接続を生じさせるように設けられている。少なくとも一つのバイパス部の発熱は、第一の部分電気接続が形成された後にバイパス部断面を流れる電流により引き起こされる。
【０００６】
本発明に係る車両、特に自動車は、本発明に係る電気化学的エネルギー貯蔵モジュールを有する。
【０００７】
本発明の一態様は、第一の電流導体と、第一の電流導体からギャップにより隔てられた第二の電流導体との間の第一の部分電気接続を形成することで、第一および第二の電流導体の間のさらなる一つ又は複数の並列電気接続の形成が引き起こされることによって、電気化学的エネルギー貯蔵モジュールの一つ又は複数のエネルギー貯蔵セルを、並列に接続されたバイパス装置によってバイパスするというアプローチに基づいている。この目的のために、例えば逆ヒューズ（所謂アンチヒューズ）などのバイパススイッチが設けられ、このスイッチが、閉じた状態で第一の部分電気接続を形成し、その結果、第一および第二の電流導体の間に電流が流れることになり、この電流が第一の電流導体を少なくとも一つのバイパス部の領域において加熱し、これにより、バイパス部の領域に設けられたバイパス材料が融解する。バイパス材料またはバイパス部断面の少なくともいずれかは、好ましくは、第一の電気的接続の形成後に予想される或いは発生する電流のもとにバイパス材料が融解するように選択、成形または寸法決めの少なくともいずれかが行なわれる。融解したバイパス材料は、続いてバイパス部の部分で第一および第二の電流導体の間のギャップをバイパスし、例えば第一および第二の電流導体を少なくとも部分的に濡らした後に凝固して、その結果、第二の、すなわちさらなる別の部分電気接続を第一および第二の電流導体の間に形成する。
【０００８】
第二の部分電気接続の形成により、第一の部分電気接続だけが存在するときに生じる接触抵抗に比べて、第一の電流導体と第二の電流導体の間の接触抵抗が低下する。その結果、第一および第二の導体を通る電流の流れが全体的に増加するので、エネルギー貯蔵セルは確実かつ効率的にバイパスされる。
【０００９】
エネルギー貯蔵モジュールのエネルギー貯蔵セルが、例えば所定の運転温度閾値を超える温度にまで熱くなり、例えば、５０℃、好ましくは６０℃、特に７０℃にまで熱くなると、バイパススイッチが開状態から閉状態に切り替わる。このバイパススイッチは、積極的に操作できるか或いは自動的に閉じることが可能である。すると、第一および第二の電流導体を流れる電流が、バイパス部断面により決まるオーム抵抗によりバイパス部の領域で第一の電流導体を加熱し、それによりバイパス材料が融解し、第二の部分電気接続により電気が流れるように第一および第二の電流導体を接続する。これにより、第一および第二の電流導体の間に電流を通す断面積が増加し、第一の電流導体がバイパス部の領域で再び冷え、融解したバイパス材料が再び凝固する。その際に第二の電気接続が固定される。
【００１０】
本発明は、総じて簡単な方法で一つ又は複数のエネルギー貯蔵セルの信頼できるバイパスを可能にする。
【００１１】
好ましい一実施形態において、第一の電流導体または第二の電流導体の少なくともいずれかは、バイパス部断面が異なる複数のバイパス部を有し、それらの領域にそれぞれバイパス材料が配置されている。ここで、それぞれのバイパス部断面の領域におけるバイパス部断面またはバイパス材料の少なくともいずれかは、バイパス部断面が比較的小さなバイパス部の領域における第一の電流導体と第二の電流導体との間の一つ又は複数の並列電気接続の形成後にそれぞれのバイパス部断面を通って流れる電流により引き起こされるそれぞれのバイパス部の発熱の結果、それぞれのバイパス部断面の領域におけるバイパス材料が融解し、その際に、第一の電流導体と第二の電流導体との間のさらなる別の部分電気接続を形成するように設けられている。
【００１２】
異なるバイパス部断面、またはそれぞれのバイパス部の領域に配置されたバイパス材料の少なくともいずれかは、好ましくは、部分電気接続の形成後に、バイパス部の領域において、より大きな、特には次に大きなバイパス部断面を持つ別のバイパス部のバイパス材料が、それよりも前に形成された部分接続により増えた電流のために融解し、さらなる別の部分電気接続を形成するように設けられ、とりわけ相互に調整されるか配置されるかの少なくともいずれかが行なわれる。従って、より小さな、特に次に小さなバイパス部断面を持つバイパス部における部分電気接続の形成は、後続のさらなる別の接続の形成のための前提となっている。これにより、部分電気接続のカスケード（雪崩）様の形成を実現することができ、その結果、第一および第二の電流導体を通って流れる電流がさらに増加し、接触抵抗がさらに低減される。
【００１３】
第一または第二の電流導体を通って流れる電流は、このとき特に、その領域では部分電気接続がまだ形成されていないバイパス部によって制限され、しかもその領域では部分電気接続がまだ形成されていない全てのバイパス部の中で最も小さいバイパス部断面を有しているバイパス部のバイパス部断面によって制限される。従って、バイパス部断面またはバイパス部の領域の少なくともいずれかに配置されたバイパス材料は、それぞれのバイパス部断面によって制限される電流が発熱をもたらすことで、それぞれのバイパス部の領域におけるバイパス材料が融解するのに十分であるように設けられている。これにより、或る一つのバイパス部に対応するバイパス部断面を通って流れる電流が、それよりも狭い他のバイパス部断面によっては制限されないようなときに、その一つのバイパス部におけるさらなる別の部分電気接続が確実に形成される。
【００１４】
好ましくは、バイパス部は、第一電流導体または第二の電流導体の少なくともいずれかに沿って、それらの各バイパス部断面に着目するときにそれらのバイパス部断面がバイパススイッチに向かって減少していくように設けられている。これにより、その領域ではまだ部分電気接続が形成されていないバイパス部が短絡するのを防ぐことができる。その結果、この構成によってバイパス装置の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
さらに他の好ましい一実施形態では、バイパススイッチは、バイメタルスイッチとして形成されている。バイメタルスイッチは、好ましくは、第一または第二の電流導体に固定され、温度上昇時に第二の電流導体または第一の電流導体に向かって曲がるように設けられている。バイメタルスイッチの温度が所定の温度閾値、例えばエネルギー貯蔵セルの最大許容運転温度である５０℃、好ましくは６０℃、特に７０℃に達するか或いはそれを超えると、バイメタルスイッチが第二の電流導体ないし第一の電流導体に接触する。これにより、エネルギー貯蔵セルのバイパス、特に、さらなる部分電気接続のカスケード様の形成を自動的に開始させることができる。
【００１６】
さらに、バイパススイッチは、バイメタルスイッチを作動させるように設けられた発熱抵抗を有していてもよい。これにより、例えばエネルギー貯蔵体を監視するための制御装置によって必要に応じて発熱抵抗に電流を流すことで積極的に第一の部分電気接続を形成することができる。
【００１７】
さらに他の好ましい一実施形態では、バイパススイッチの領域には、第一または第二の電流導体上にバイパス材料が配置され、バイパススイッチまたは第一の電流導体または第二の電流導体の少なくともいずれかを通って流れる電流により引き起こされるバイパススイッチまたは第一の電流導体または第二の電流導体の少なくともいずれかの発熱の結果、バイパス材料が融解し、バイパス材料が再び凝固する際にバイパススイッチを第一または第二の電流導体に固定するようにバイパス材料が設けられている。これにより、第一の部分電気接続の形成後に、第一の電気的な部分接続またはさらなる別の電気的な部分接続の少なくともいずれかの形成により引き起こされるエネルギー貯蔵セルの温度低下の際に、バイメタルスイッチの曲がりが戻る等することで、バイパススイッチが思いがけず開くことを確実に防ぐことができる。
【００１８】
さらに他の好ましい一実施形態では、バイパス材料は錫である。その可鍛性と約２３２℃の融点とにより、錫は、バイパス部の領域の第一電流導体上または第二の電流導体上の少なくともいずれかに設けて、通電で生じる発熱により融解させて電流導体間のさらなる別の部分電気接続を形成するのに特に適している。
【００１９】
さらに他の好ましい一実施形態では、第一および第二の電流導体の間のギャップには、絶縁材料が配置されている。絶縁材料はこのとき、好ましくは電気的および／または熱的に絶縁性があり、特には小さな熱膨張係数を有している。これにより、例えば、さらに別に形成された電気接続の結果、電流が増加することで、第一および／または第二の電流導体が発熱するときでさえ、ギャップのギャップ幅を略一定に保つことができ、その結果、思いがけず部分電気接続が切れてしまうのを防ぐことができる。
【００２０】
さらに他の好ましい一実施形態では、バイパススイッチは、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルが所定の温度閾値、特に最大許容運転温度に達するか又はそれを超えた際に、第一の電流導体と第二の電流導体との間の第一の部分電気接続を形成するように設けられている。この所定の温度閾値は、例えば５０℃、好ましくは６０℃、特に７０℃であり得る。これにより、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルのさらなる温度上昇が、そのエネルギー貯蔵セル、特にエネルギー貯蔵モジュールの破壊か少なくとも損傷をもたらす前に、第一の部分電気接続を確実に形成することができる。
【００２１】
さらに他の好ましい一実施形態では、エネルギー貯蔵モジュールは、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルが所定の温度閾値に達するか又はそれを超えた際に、バイパススイッチを介して第一の部分電気接続を形成するように設けられている制御装置を有している。制御装置は、好ましくは、少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルの温度、或いは少なくとも一つのエネルギー貯蔵セルから出力される電力を検出するように設けられている温度センサまたは電力センサの少なくともいずれかを有している。次に、制御装置は、検出された温度ないし電力に基づき、場合によっては、エネルギー貯蔵セルの動作状態を表すパラメータおよび／または検出器データも考慮して、バイパススイッチを操作し、複数の並列電気接続の形成を開始させ、エネルギー貯蔵モジュール内のエネルギー貯蔵セルをバイパスする。これにより、バイパス装置は、特に確実に作動させることができる。
【００２２】
代替的ないし付加的に、制御装置は、エネルギー貯蔵セルの内部短絡を検知したとき、衝撃が検知されたとき、または異常な電圧の振る舞いが検知されたときの少なくともいずれかにおいて、バイパススイッチにより第一の部分電気接続を形成するように設けられている。この目的のために、制御装置は、好ましくは然るべきセンサを有するか、車両またはエネルギー貯蔵セル内に組み込まれた然るべきセンサに接続されているかの少なくともいずれかとされている。これにより、特に、場合によっては起こり得るさらなるエネルギー貯蔵セルおよび／または車両の損傷を回避することができる。
【００２３】
制御装置は、車両の航続距離および／または出力性能が、特には３０％を超えるほどに制限されるようなセルの故障が検知された場合、バイパススイッチにより第一の部分電気接続を形成するように設けられていてもよい。航続距離および／または出力性能の低下を特定することは、エネルギー貯蔵セルの機能不全、特に損傷が存在していることの指標として確実に役立ち得る。従って、不完全に動作している、特に損傷したエネルギー貯蔵セルの運転を回避することができる。
【００２４】
さらに他の好ましい一実施形態では、第一の電流導体が第一の電流導体断面を有するか、第二の電流導体が第二の電流導体断面を有するかのいずれかである。この場合、少なくとも一つのバイパス部のバイパス部断面は、第一の電流導体断面または第二の電流導体断面の少なくともいずれかよりも小さい。少なくとも一つのバイパス部は、例えば第一および／または第二の電流導体のテーパとして形成されている。これにより、第一および／または第二の電流導体の、特に制御された発熱が、概ねバイパス部領域あたりの電流により起きることを確実にすることができる。
【００２５】
本発明のさらなる特徴、長所、および応用可能性は、図面に関連する以下の説明から明らかとなる。図面では、本発明の同じまたは対応する要素について同じ参照番号を全体にわたって用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】バイパス装置を有するエネルギー貯蔵モジュールの一例を示す図である。
【図２】バイパススイッチの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、複数のエネルギー貯蔵セルと、一つのエネルギー貯蔵セル２をバイパスするバイパス装置３とを有するエネルギー貯蔵モジュール１の一例を示す。
【００２８】
バイパス装置３は、エネルギー貯蔵セル２と電気的に並列に接続され、エネルギー貯蔵セル２の負極に接続された第一の電流導体４ａと、エネルギー貯蔵セル２の正極に接続された第二の電流導体４ｂとを有している。二つの電流導体４ａ，４ｂは、ギャップ幅ｄのギャップ５によって互いに隔てられている。バイパススイッチ６は、ギャップ５を横切って、第一の部分的な、すなわち、空間的に限られた導電性の接続を二つの電流導体４ａ，４ｂの間に形成するように設けられている。さらに、第一の電流導体４ａは第一のバイパス部７ａを有し、第二の電流導体４ｂは第二のバイパス部７ｂを有し、第一または第二の電流導体４ａないし４ｂ上のこれらバイパス部の領域には、それぞれバイパス材料８が設けられており、後でさらに詳細に述べるように、このバイパス材料を介して第二ないし第三の部分的な導電性の接続を二つの電流導体４ａ，４ｂの間に形成することができる。
【００２９】
電流導体４ａ，４ｂ間のギャップ５のギャップ幅ｄは、エネルギー貯蔵セル２の印加電圧の放電を回避するのに十分な大きさである。ギャップ幅ｄは、例えば０．５ｍｍを上回り、好ましくは１ｍｍを上回り、特に２ｍｍを上回る。二つの電流導体４ａ，４ｂの隔たりおよび／または第一の電流導体４ａの第二の電流導体４ｂに対する絶縁性を確保するために、二つの電流導体４ａ，４ｂの間のギャップ５に、好ましくは熱膨張係数の小さな電気的な絶縁材料からなる絶縁素子９が配置されている。
【００３０】
バイパススイッチ６が閉じていると、ギャップ５がバイパススイッチ６を介して橋渡し（バイパス）され、これにより、電流導体４ａと電流導体４ｂとの間の第一の部分電気接続が形成される。バイパススイッチ６は、例えば、電気的にスイッチ操作でき、バイパス信号があると第一および第二の電流導体４ａ，４ｂに電流が流れるようにする半導体スイッチとして形成してもよい。代替的には、バイパススイッチ６は、温度スイッチとして、特にバイメタルスイッチとして設けられていてもよい。好ましくは、この種のバイメタルスイッチないしバイメタルストリップは、第一の電流導体４ａまたは第二の電流導体４ｂの端部に固定され、或る温度閾値を超える加熱の際に、第一の電流導体４ａまたは第二の電流導体４ｂに向かって湾曲し、第一の電流導体４ａと第二の電流導体４ｂとの間の電気的接続が形成されるように構成されている。
【００３１】
バイパススイッチ６を用いて形成された第一の部分電気接続を介して二つの電流導体４ａおよび４ｂを通って電流が流れ、それに伴い、第一のバイパス部７ａの領域における第一の電流導体４ａの第一のバイパス部断面１０ａを通っても電流が流れ、さらに、第二のバイパス部７ｂの領域における第二の電流導体４ｂの第二のバイパス部断面１０ｂを通っても電流が流れる。
【００３２】
第一のバイパス部断面１０ａはこのとき、第一の部分電気接続の形成後に第一のバイパス部断面１０ａを通って流れる電流が、第一のバイパス部７ａの領域に配置されたバイパス材料８を融解するのに十分なほどの、第一のバイパス部７ａにおける第一の電流導体４ａの発熱を引き起こすように設計されている。例えば、第一のバイパス部断面１０ａは、バイパススイッチ６を閉じた後に予想される電流に合わせて調整することができ、特に、バイパス材料８を融解させるのに十分な発熱をその電流がもたらすように寸法が定められている。
【００３３】
代替的ないし付加的に、第一のバイパス部７ａの領域に配置されたバイパス材料８は、第一の電流導体４ａが上述のとおり発熱する際に、第一のバイパス部７ａの領域で融解し、この位置に、二つの電流導体４ａおよび４ｂの間の電気的接続を形成するように選択および／または成形および／または寸法決めすることができる。例えば、第一のバイパス部７ａの領域のバイパス材料８は、上述の発熱に適合した融点を有することができるか、または、第一の電流導体４ａ上に、特にギャップ５にシートの形で配置され、そのシートが発熱によって融解するような寸法とすることができるか、の少なくともいずれかとされている。
【００３４】
第一のバイパス部７ａの領域で融解したバイパス材料８は、例えば、バイパス材料８の表面張力（この表面張力によって融解したバイパス材料８がギャップ５内に引込まれる。）が原因となって、第二の電流導体４ｂとの電気的接触を生じさせる。その結果、第一のバイパス部７ａの領域のバイパス材料８は、−バイパススイッチ６を介した第一の部分電気接続に加えて−第二の部分電気接続を生じさせる。融解したバイパス材料８による第一および第二の電流導体４ａ，４ｂの接触を容易にするか、或いは、より確かなものにするかの少なくともいずれかとするために、ギャップ幅ｄは、好ましくは、バイパス部７ａの領域に配置された材料８の分量か表面張力かの少なくともいずれかに適したものに調整されている。
【００３５】
第一のバイパス部７ａの領域の電流は、もはや第一のバイパス部断面１０ａだけを通るのではなく、第二の部分電気接続を介しても第二の電流導体４ｂへ流れるので、電流の流れによって生じた第一のバイパス部７ａ領域の温度は低下する。その結果、第一のバイパス部７ａの領域で融解したバイパス材料８は再び凝固し、それにより第二の部分電気接続を固定する。
【００３６】
特に第一のバイパス部７ａの全面に亘って広がる第二の部分電気接続の形成により、バイパス素子８によって形成される第一の部分接続により先ず初めに概ね決まる第一の電流導体４ａと第二の電流導体４ｂの間の接触抵抗が低下し、その結果、簡単かつ信頼できる方法でセル２の低抵抗バイパスが実現される。
【００３７】
するとさらに、第一および第二の電流導体４ａ，４ｂは、さらに高い電流を流すことができる。このことは、次のようにすることで活かすことができる。つまり、第一のバイパス部断面１０ａのときと同様に、或いは第一のバイパス部７ａの領域に配置されたバイパス材料８のときと同様に、第二の電流導体４ｂが第二のバイパス部７ｂの領域で熱くなるときに第二のバイパス部７ｂの領域に配置されたバイパス材料８が融解するよう、第二のバイパス部断面１０ｂないし第二のバイパス部７ｂの領域に配置されたバイパス材料８が設けられるようにすることで活かすことができる。第二の電流導体４ｂの発熱は、第二の部分電気接続の形成後、第二のバイパス部断面１０ｂを通って流れる電流によって引き起こされる。
【００３８】
第二のバイパス部断面１０ｂないし第二のバイパス部７ｂの領域に配置されたバイパス材料８は、特に、第二のバイパス部７ｂの領域に配置されたバイパス材料８が、第二の電流導体４ｂの発熱時に、第二のバイパス部７ｂの領域において、第一の部分電気接続だけが形成された後に第二のバイパス部断面１０ｂを通る電流によっては融解しないように設けられている。この目的のために、例えば、第二のバイパス部断面１０ｂは、第一のバイパス部断面１０ａよりも大きく形成されている。
【００３９】
これにより、バイパス部７ａ，７ｂの領域に配置されたバイパス材料８をカスケード様（雪崩式）に融解させることが可能になる−つまり、先ず、小さい断面を持つ第一のバイパス部７ａにあるバイパス材料８が融解し、次に、より大きな断面を持つ第二のバイパス部７ｂにあるバイパス材料８が融解する−これにより、電流導体４ａ，４ｂ間の部分電気接続がカスケード様に形成される。電流導体４ａ、４ｂ間の接触抵抗はこのとき、部分電気接続が追加的に形成されるたびにさらに低下する。
【００４０】
従って、図１に示される例を超えて、さらに大きくなったバイパス部断面を持つさらなるバイパス部と、そのバイパス部の領域に配置されたバイパス材料とを設けることができ、これらにより、一例として述べたカスケード（雪崩）を引き続き発生させることができるようになる。
【００４１】
図２は、バイパススイッチ６の一例を示す。このバイパススイッチは、閉じた状態で第一の電流導体４ａを第二の電流導体４ｂに電気的に接続するように設けられている。このバイパススイッチ６は、図１に示されたバイパス装置３で好適に使用することができる。
【００４２】
図示された例では、バイパススイッチ６は、バイメタルスイッチとして形成されている。バイメタルスイッチは、熱膨張係数の違う異なる材料からなる二つのストリップ６ａ，６ｂから構成されているため、温度変化に伴い曲がる。
【００４３】
バイパススイッチ６は、この例では、第一の端部が好ましくは第一の電流導体４ａに取り付けられたままであり、第二の電流導体４ｂに対しては、エネルギー貯蔵セルの例えば５０℃までの平常運転温度では（図１参照）自由な第二の端部が第二の電流導体４ｂに触れることのない（図示せず）ように配置されている。好ましくは、バイパススイッチ６は、この温度領域では、実質的に平らか若しくは真っ直ぐか、又は僅かしか曲がっていない。
【００４４】
しかしながら、例えば誤作動に起因してエネルギー貯蔵セルの温度が平常運転温度を超えて上昇すると、バイパススイッチ６が第二の電流導体４ｂの方に曲がるので、例えばエネルギー貯蔵セルの破壊または損傷が差し迫っているような所定の温度閾値にエネルギー貯蔵セルの温度が達するか或いはそれを超えるときには、バイパススイッチの自由端部が第二の電流導体４ｂに位置するに至り、第二の電流導体に電気的に接触することになる。
【００４５】
このようにして形成された第一の電流導体４ａと第二の電流導体４ｂの間の第一の部分電気接続により、電流導体４ａ，４ｂ間に電流が流れ、その結果、第一および第二の電流導体４ａ，４ｂに対して電気的に並列に接続されたセルをバイパスすることができる。
【００４６】
第一の部分電気接続を安定させるために、バイパススイッチ６の領域には、特に第二の電流導体４ｂ上に、好ましくはバイパス材料８を配置することができる。このバイパス材料は、第一の部分電気接続の形成後に流れる電流によって引き起こされる第二の電流導体４ｂの発熱により、バイパススイッチ６の領域で融解するように設けられている。このようにして融解させられたバイパス材料８は、その後、バイパススイッチ６のまだ自由な端部に電気的に接触し、その結果、バイパススイッチ６と第二の電導体４ｂとの間の接触抵抗を低下させる。これにより、電流が流れることで決まる温度がバイパススイッチ６の領域において再び低下するので、融解したバイパス材料８が再び凝固することになり、このとき、この時点までは自由であったバイパススイッチ６の端部を第二の電流導体４ｂに永久に固定できることになる。
【符号の説明】
【００４７】
１          エネルギー貯蔵モジュール
２          エネルギー貯蔵セル
３          バイパス装置
４ａ        第一の電流導体
４ｂ        第二の電流導体
５          ギャップ
６          バイパススイッチ
６ａ，６ｂ  バイパススイッチの材料
７ａ        第一のバイパス部
７ｂ        第二のバイパス部
８          バイパス材料
９          絶縁素子
１０ａ      第一のバイパス部断面
１０ｂ      第二のバイパス部断面
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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