(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性材料から部分的に形成された、バッテリセル（２０）を接続するための基板（１）であって、
前記基板（１）は第１の側面（２）および第２の側面（１５）のそれぞれに少なくとも１つの導電性および熱伝導性の接触部（７）を有し、
各接触部（７）は互いの接触部（７）に導電的および熱伝導的に接続され、
前記第２の側面（１５）を形成する導電性および熱伝導性材料の平面状被覆（１２）が前記基板（１）の前記非導電性材料の上に配置され、
前記被覆（１２）の少なくとも一部分が前記第２の側面（１５）の接触部（７）を形成し、
前記被覆（１２）から離れた方に向かって前記非導電性材料の第１の側面（２）に少なくとも１つの接触部（７）が配置され、
複数の導電性および熱伝導性の貫通素子（１７）が前記非導電性材料を通って延在することで、前記貫通素子（１７）によって前記第１の側面（２）の前記接触部（７）と前記第２の側面（１５）の前記接触部（７）との電気的および熱的接続が行われ、かつ前記被覆（１２）によって熱流が収集されて前記基板（１）から放散され得るようになり、
前記基板（１）の前記第１の側面（２）に導電性および熱伝導性の接続部（９）が配置され、前記接続部（９）は前記基板（１）の前記第１の側面（２）において前記接触部（７）を互いに導電的および熱伝導的に接続し、
前記基板（１）の前記第１の側面（２）における前記接触部（７）の各々に電気ヒューズが割り当てられ、
前記基板（１）の前記第１の側面（２）の前記接続部（９）はこの接触部（７）に割り当てられた電気ヒューズを介して前記基板（１）の前記第１の側面（２）における各接触部（７）に接続されることによって、前記基板（１）の前記第１の側面（２）の前記接触部（７）は前記接続部（９）に関して電気的に固定される、
ことを特徴とする、基板（１）。
【請求項２】
前記被覆は表面全体にわたって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の基板（１）。
【請求項３】
前記被覆（１２）は前記基板（１）の端縁の外に導かれるか、または前記端縁において露出されることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板（１）。
【請求項４】
前記被覆（１２）は熱伝導性の熱放散素子（１３）に熱伝導的に接続され、
前記熱放散素子（１３）は前記基板（１）の面に延在する第１の平面部（１４）を有し、
前記熱放散素子（１３）は前記基板（１）の前記面に対して直角に向けられた別の面に延在する第２の平面部（２７）を有することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項５】
前記被覆（１２）は金属でできていることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項６】
前記被覆（１２）はアルミニウムでできていることを特徴とする、請求項５に記載の基板（１）。
【請求項７】
前記貫通素子（１７）は、前記第１の側面（２）の各接触部（７）が少なくとも１つの電気ヒューズによって前記基板（１）の前記第１の側面（２）の互いの接触部（７）および前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の各接触部（７）に対して固定されるように、前記基板（１）の前記第１の側面（２）の前記接続部（９）と前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の前記少なくとも１つの接触部（７）とを導電的および熱伝導的に接続するように配置されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項８】
前記接続部（９）は、前記基板（１）の前記第１の側面（２）における平面状の導電性および熱伝導性の層として形成されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項９】
前記接続部（９）は互いに導電的および熱伝導的に接続された導体トラックの複合体として形成されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１０】
前記基板（１）の前記第１の側面（２）の前記接続部（９）は、前記非導電性材料を通じて前記基板（１）の前記第２の側面（１５）の前記被覆（１２）に接続されることを特徴とする、請求項９に記載の基板（１）。
【請求項１１】
前記基板（１）の前記第１の側面（２）の前記接続部（９）の各接触部（７）の周りに、複数の貫通素子（１７）が前記接触部（７）から均一に間隔を置かれて配置されることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１２】
前記貫通素子（１７）は、前記非導電性材料を通る貫通穴（１１）の内側端縁に配置されることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１３】
前記基板（１）の前記第１の側面（２）および／または前記第２の側面（１５）における前記接触部（７）は、それぞれ前記基板（１）の前記第１の側面（２）または前記第２の側面（１５）の表面によって定められる面に対して隆起していることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１４】
前記接触部（７）は隆起した接触点を有することを特徴とする、請求項１〜１３の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１５】
前記基板（１）は可撓性であることを特徴とする、請求項１〜１４の何れか一項に記載の基板（１）。
【請求項１６】
各接触部（７）の下に、前記接触部（７）に対する圧力の作用下で弾性的に変形可能な弾性材料（１８）が配置されることを特徴とする、請求項１〜１５の何れか一項に記載の基板（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非導電性材料から部分的に形成された、バッテリセルを接続するための基板に関し、この基板は各場合に第１の側面および第２の側面に少なくとも１つの導電性および熱伝導性の接触部を有し、各接触部は互いの接触部に導電的および熱伝導的に接続される。
【背景技術】
【０００２】
当該技術の水準から、バッテリ内のバッテリセルは基板を介して互いに電気的および熱的に接続され得ることが公知である。このことは、こうした基板によって電流および熱流がバッテリ内にできる限り均一に分散されることを可能にする。このことは特に、バッテリ動作に特に有害な局所的熱的ホットスポットがバッテリ内に形成されることを防ぐ。バッテリの動作温度はできる限り低く保たれることが望ましい。したがって本発明は、バッテリから熱流を放散させるために好適な基板を提供するという目的に基づくものである。
【発明の概要】
【発明を解決するための手段】
【０００３】
この目的は上述のタイプの基板によって解決され、本発明によるとこの基板は、第２の側面を形成する導電性および熱伝導性材料の平面状被覆が基板の非導電性材料の上に配置されるように構成され、この被覆の少なくとも一部分が第２の側面の接触部を形成し、被覆から離れた方に面する非導電性材料の第１の側面に少なくとも１つの接触部が配置され、少なくとも１つの導電性および熱伝導性の貫通素子が非導電性材料を通って延在することで、この貫通素子によって第１の側面の接触部と第２の側面の接触部との電気的および熱的接続が行われ、かつ被覆によって熱流が収集されて基板から放散され得る。
【０００４】
被覆は導電性および熱伝導性材料でできている。導電性材料は、しばしば熱伝導性も高いという利点を提供する。被覆は基板の非導電性材料に配置される。好ましくは、被覆は平面状に構成される。たとえば、被覆は導電性および熱伝導性材料でできたプレートであってもよく、その上に非導電性材料が配置され得る。非導電性材料は、好ましくは平面状の方式で被覆に適用される。しかし、被覆は必ずしも平面状である必要はない。よって本発明によると、被覆が複数の別個の伝導性素子または伝導性素子の組織で作られることも可能である。本発明によると、逸脱した幾何学的形状の被覆も可能である。
【０００５】
非導電性材料およびコアを、少なくとも１つの導電性および熱伝導性の貫通素子が通る。この貫通素子は、基板の第１の側面の少なくとも１つの接触部と、基板の第２の側面の少なくとも１つの接触部とを導電的に接続する。この貫通素子は、２つの接触部を直接接続することもできるし、たとえばさらなる導電性および熱伝導性素子などを介して間接的に接続することもできる。
【０００６】
本発明によると、非導電性材料は、基板または回路基板に使用される一般的な基層材料でできていてもよい。導電性および熱伝導性の接触部ならびに導電性および熱伝導性の貫通素子は、好ましくは金属でできている。銅が特に好ましい。銅は特に良好な導電度および熱伝導度を有するために有利である。当業者に公知の回路基板の製造方法を用いて、合理的な価格で基板を製造できる。
【０００７】
好ましくは、被覆は表面全体にわたって形成される。これは、被覆に開口部がないものとして理解されるべきである。被覆は、可能な構成によって０．１〜０．５ｍｍの厚さを有し得る。
【０００８】
被覆は好ましくは基板の端縁の外に導かれるか、または端縁において露出される。したがって被覆は、熱エネルギーを基板の側面の外に伝導するために好適である。被覆は基板の外に導かれてもよいし、いくつかの端縁において露出されてもよい。
【０００９】
本発明の特定の実施形態によると、被覆は熱伝導性の熱放散素子に熱伝導的に接続されるか、または被覆は熱伝導性の熱放散素子を形成し、この熱放散素子は基板の面に延在する第１の平面部を有し、この熱放散素子は基板の面に対して直角に向けられた別の面に延在する第２の平面部を有する。こうした熱放散素子は、バッテリからの熱流を放散するために特に好適である。第１の平面部は、基板が配置されているバッテリのセル配置の外に熱流を導くために好適である。熱放散素子の第２の平面部は、この熱流をヒートシンクに放散するために好適である。この目的のために、第２の平面部はヒートシンクに対して平坦に位置し得る。このヒートシンクは、基板が配置されているセル配置の周りに配されたハウジングであり得る。しかし、ヒートシンクは別の冷却素子であり得る。熱放散素子の第２の平面部は平面状であるため、特に大きな熱流が第２の平面部を介してヒートシンクへと放散され得る。
【００１０】
本発明によると、基板の被覆は金属で作られ得る。ほとんどの金属は非常に良好な電気伝導度だけでなく、非常に良好な熱伝導度をも有する。本発明によると、被覆は銅で作られ得る。代替的に、被覆は別の金属または金属合金でも作られ得る。
【００１１】
被覆は、特に好ましくはアルミニウムでできている。アルミニウムは非常に良好な熱伝導度を有すると同時に、低密度である。このことは基板を特に軽くすることを可能にし、これは本発明によって構成される複数の基板を含むバッテリの重量に顕著な影響を有し得る。
【００１２】
本発明によると、基板の第１の側面に導電性および熱伝導性の接続部が配置されるように基板が構成されてもよく、この接続部は基板の第１の側面において接触部を互いに導電的および熱伝導的に接続し、基板の第１の側面における接触部の各々に電気ヒューズが割り当てられ、基板の第１の側面の接続部はこの接触部に割り当てられた電気ヒューズを介して基板の第１の側面における各接触部に接続されることによって、基板の第１の側面の接触部は接続部に関して電気的に固定される。このことは、基板が接続されているバッテリセルの内部抵抗がバッテリセルの故障のために破壊されて、このバッテリセルに過剰な高電流が伝導されたときに特に有利である。この場合は、欠陥バッテリセルに導電的および熱伝導的に接続された基板の接触部に割り当てられた電気ヒューズが起動する。したがって、欠陥バッテリセルから接続部に過大な電流が流れることはできない。結果として、基板のさらなる接触部において当接する導電性および熱伝導性のさらなるバッテリセルは、欠陥バッテリセルに対して電気的に保護される。
【００１３】
貫通素子は、第１の側面の各接触部が少なくとも１つの電気ヒューズによって基板の第１の側面の互いの接触部および基板の第２の側面の各接触部に対して固定されるように、基板の第１の側面の接続部と基板の第２の側面の少なくとも１つの接触部とを導電的および熱伝導的に接続するように配置されることが特に好ましい。このことは、すべての接触部が互いに対して電気的に固定されることを確実にする。こうした配置は、不必要に多数のヒューズを提供する必要をなくし得る。特に本発明による配置は、基板の第１の側面および第２の側面の接触部を互いに接続する伝導性貫通素子をヒューズとして寸法決めすることを必要としない。しかし、貫通素子がヒューズとして寸法決めされるような本発明の代替的構成を用いることも可能である。本発明によると、貫通素子が接続部に配置されず、各々が基板の第１の側面および第２の側面の接触部を互いに直接接続することが特に可能である。
【００１４】
接続部は、基板の第１の側面における平面状の導電性および熱伝導性の層として形成されることが有利である。接続部が平面層として形成されるとき、それは非常に高い導電度および熱伝導度を有するため、基板の第１の側面における接触部の間に電流および熱流を分散させるために特に好適である。代替的に、接続部は互いに導電的および熱伝導的に接続された導体トラックの複合体として設計され得る。導体トラックの複合体の利点は、接続部に用いる必要のある導電性および熱伝導性材料が少なくなることである。基板上には、非伝導性材料に配置され得る他の構成要素のための付加的な空間が残る。
【００１５】
本発明の特定の構成によると、第１の側面の接続部は、非導電性材料を通じて第２の側面の被覆に接続される。よって、基板の第１の側面の接続部は、接触素子を介して導電性および熱伝導性の方式で第２の側面の接触領域に直接接続される必要はない。代わりに、第１の側面の接続部と第２の側面の被覆との間に導電性および熱伝導性の接続が存在してもよい。被覆によって、電流および熱流が基板の第２の側面の少なくとも１つの接触部に伝導され得る。
【００１６】
本発明のさらなる構成によると、基板の第１の側面の接続部の各接触部の周りに、複数の貫通素子が接触部から均一に間隔を置かれて配置される。いくつかの貫通素子を提供することによって、電流および熱流が基板の第１の側面から基板の第２の側面に特に良好に伝導され得ることが示されている。基板の第１の側面の接続部における接触部の近くに貫通素子が配置されることが有利であることが見出されている。接触部の周りに貫通素子が円形に配置されることが特に好適である。６から１２の数の貫通素子が特に有利であることが見出されている。
【００１７】
本発明によると、少なくとも１つの貫通素子は、非伝導性材料を通る貫通穴の内側端縁に配置され得る。この穴は円形であってもよいし、任意のその他の形状であってもよい。貫通素子は好ましくは金属層であり、本発明によると、この金属層は貫通穴の内側端縁に蒸着または印刷され得る。貫通穴は、非伝導性材料の中にドリリングまたはパンチングで作られ得る。しかし、貫通素子は異なる態様で構成されてもよく、特に必ずしも非伝導性材料を通る貫通穴に沿って配置されなくてもよい。たとえば、貫通素子は可能な構成によるリベット素子として非伝導性材料に挿入され得る。
【００１８】
本発明によると、接触部は基板の第１の側面および／または第２の側面において、それぞれ基板の第１の側面または第２の側面の表面によって定められる面に対して隆起し得る。接触部の隆起素子は、好ましくは平坦な表面を有するか、またはバッテリセルの端部端子の形状に適合された起伏形状を有する表面を有する。このことは、接触部とバッテリセルとの接触を改善する。好ましくは、接触部はそれぞれ基板の第１の側面の表面または第２の側面の表面によって定められる面から０．１ｍｍから０．３ｍｍ突出するようなやり方で構成される。
【００１９】
接触部が隆起した接触点を有することが有利である。接触点は、接触部と隣接するバッテリセルとの明確な導電性および熱伝導性接続を確立するために用いられ得る。
【００２０】
好ましくは基板は可撓性である。この目的のために、基板は可撓性および／または弾性の材料で作られ得る。たとえば、非導電性材料は弾性ポリマーでできていてもよい。非導電性材料はポリイミドから形成でき、このポリイミドは好ましくはカプトン（登録商標）である。カプトンは化学的抵抗性が高く、非常に高い破壊電界強度を有する。接触部と、基板の第１の側面の接続部と、被覆と、少なくとも１つの貫通素子とが作られる、基板に適用される導電性および熱伝導性材料は、もし金属であれば十分な可撓性を有する。しかし、基板が曲げられたときに金属が損傷を受けて基板の部分が減少したり導電度および熱伝導度を失ったりし得ないように、適用される金属の量が定められるべきである。
【００２１】
特に好ましくは、基板を冷却するために基板内に少なくとも１つの冷却ラインが提供される。冷却ラインは、基板によって形成される面において基板を通り得る。本発明によると、基板内にいくつかの冷却ラインが提供され得る。冷却ラインは本発明による基板の被覆を通り得る。
【００２２】
好ましくは、各接触部の下に、接触部に対する圧力の作用下で弾性的に変形可能な弾性材料が配置される。本発明によると、弾性材料は接触部の下の非伝導性材料内に位置してもよい。接触部に接触力が加えられるとき、接触部および弾性材料の両方が変形する。このことは、接触部とバッテリセルとの間に特に良好な導電性および熱伝導性の接続を確立することを可能にする。基板の局所的変形によって、バッテリセルが接触部に押し付けられた場合の基板のさらなる部分における基板の望ましくない変形または基板の損傷を回避できる。
【００２３】
好ましくは、導体トラックの相互接続の上、または基板の第１の側面および／もしくは基板の第２の側面の被覆上の平面状の導電性および熱伝導性の層の上に、少なくとも１つの付加的な接触が提供される。こうした接触は、バッテリセルによって接触されることが意図されていない。たとえば基板に加えられた電圧を測定できるように、こうした接触にバッテリ管理システムを接続できる。
【００２４】
好ましくは、基板上に少なくとも１つのさらなる接触が提供される。このさらなる接触は、たとえば基板上に装着される、または基板内に提供される、測定デバイスに接続され得る。この測定デバイスは温度センサであってもよい。本発明によると、基板上に提供された測定デバイスの読み取りおよび／または制御に用いられ得るバスシステムを接続するためにも接触を使用できる。
【００２５】
本発明はさらにセル配置を有するバッテリに関し、セル配置は複数のバッテリセルを含み、セル配置は少なくとも２つのバッテリ部を含み、各バッテリ部は複数のバッテリセルからなり、バッテリ部のバッテリセルは、それぞれのバッテリ部のバッテリセルの端部端子が共通の第１の接触面に位置し、かつそれぞれのバッテリ部のバッテリセルの端部端子が共通の第２の接触面に位置するように整列され、バッテリ部は互いに隣接して配置され、各場合にバッテリ部の第１の接触面は隣接して配置されたバッテリ部の第２の接触面に面し、接触面は互いに平行に整列され、第１の側面および第２の側面を有する少なくとも部分的に導電性および熱伝導性の接続プレートが少なくとも２つの連続するバッテリ部の間に配置され、この接続プレートは各場合に第１の側面および第２の側面に少なくとも１つの熱伝導性および導電性の接触部を有し、この接続プレートの第１の側面に面する端部端子は、この第１の側面の少なくとも１つの接触部に熱伝導的および導電的に接続され、この接続プレートの第２の側面に面する端部端子は、この第２の側面の少なくとも１つの接触部に熱伝導的および導電的に接続され、接続プレートの接触部は接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続される。本発明によると、接続プレートは上述のとおりに構成された基板として構成される。被覆はヒートシンクに熱伝導的に接続可能であることによって、熱流が被覆を通じて収集されてセル配置からヒートシンクに放散され得る。
【００２６】
バッテリは、各バッテリ部にいくつかのバッテリセルを含む。好ましくは、バッテリセルは円形のセルである。これらは機械的応力に対して特に抵抗力があることが実証されている。
【００２７】
セル配置は、本発明による熱伝導性ハウジングに封入され得る。ハウジングは熱伝導性であるため、ヒートシンクとしてセル配置から熱を吸収し、任意にはその熱を自身に熱伝導的に接続された他のヒートシンクに移すために好適である。前述の熱放散素子は、このハウジングに熱伝導的に接続され得る。ハウジングは好ましくは金属でできており、好ましくは鉄、アルミニウム、または金属合金でできている。こうしたハウジングは、セル配置を外部の影響から保護するために好適である。ハウジングは好ましくは２つの開口部を有し、その上に圧力プレートが置かれる。本発明によると、ハウジングは通気スロットとしてのさらなる伸長した穴を含んでもよい。
【００２８】
本発明によると、第１のバッテリ部の接触面の第１の端部端子が、第２のバッテリ部の接触面の第２の端部端子に直接対向して配置されることで、バッテリ部のすべてのバッテリセルが隣接バッテリ部のバッテリセルと整列して配置されるように、バッテリセルが配置され得る。よって、いくつかのバッテリ部のバッテリセルのグループが列をなして配置される。
【００２９】
好ましくは、バッテリ部の正の端部端子が、隣接バッテリ部の負の端部端子に直接導電的および熱伝導的に当接する。したがって、直接隣接するバッテリセルが基板によって互いに分離されることなく、２つまたはそれ以上のバッテリセルが直列接続される。セルアレイ内に少数の基板しかなくてもバッテリ内に電流および熱流の十分な分散が可能であるとき、こうした構造が提供され得る。これが当てはまるかどうかは、バッテリセルの容量およびその他の特性によって大部分が定められる。
【００３０】
好ましくは、各バッテリセルは正の端部端子および負の端部端子を有し、それぞれのバッテリ部のバッテリセルのすべての正の端部端子が第１の接触面に位置し、かつそれぞれのバッテリ部のバッテリセルのすべての負の端部端子が第２の接触面に位置するようにバッテリ部のバッテリセルが整列され、第１の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子は接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、第２の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子は接続プレートを介して互いに導電的および熱伝導的に接続され、第１の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子は接続プレートを介して第２の側面の少なくとも１つの接触部に接続された端部端子に導電的および熱伝導的に接続されることで、バッテリセルは電気および熱の直列回路および並列回路において互いに導電的に接続される。こうした配置の利点は、電流および熱流がセル配置全体に分散され得ることである。もしバッテリ部のあるバッテリセルが故障しても、そのバッテリ部には他の機能するバッテリセルが存在するため、バッテリの性能はわずかに損なわれるだけである。正の端部端子または負の端部端子とは、それぞれバッテリセルの正極または負極として理解されるべきである。
【００３１】
バッテリの２つの外側接触面に位置する端部端子によって、バッテリ開始領域およびバッテリ終了領域が定められることが好ましく、バッテリ開始領域およびバッテリ終了領域にはそれぞれの圧力プレートが配置され、これらの圧力プレートは張力素子を介して互いに接続されることによって、少なくとも１つの基板に当接するバッテリセルが少なくとも１つの基板に押し付けられる。
【００３２】
これによって、セル配置内の構成要素はともに加圧される。ここで圧力プレートの各々は、バッテリセルに接触力を働かせる。本発明によると、圧力プレートはバッテリ開始領域またはバッテリ終了領域においてバッテリセルに直接接触力を働かせてもよい。圧力プレートはバッテリセルの端部端子に直接当接してもよい。代替的に、圧力プレートはバッテリ開始領域またはバッテリ終了領域においてバッテリセルに間接的に接触力を働かせることもできる。本発明によると、圧力プレートとバッテリセルとの間に付加的な層が提供されてもよい。この付加的な層は、非導電的および／または弾性的に構成されてもよい。
【００３３】
本発明によると、圧力プレートは平面状に形成され得るが、異なる構成の圧力プレートも可能である。張力素子は各々圧力プレートに接続される。有利には、バッテリセルと張力素子との間に電気的接続は存在しない。ここで張力素子は、圧力プレートに張力を働かせるようなやり方で圧力プレートの間でクランプされる。この張力によって、圧力プレートはすでに説明した接触力をセル配置に働かせ得る。接触力は、バッテリ内のセル配置のすべてのバッテリ部に伝達される。したがって、接触力によって２つの電気的および／または熱的接触素子の間の面積が拡大し得るため、バッテリセルはセル配置内で少なくとも１つの基板と特に良好に接触する。
【００３４】
張力素子はロッド、チューブ、またはその他の伸長した素子の形であり得る。好ましくはロッドは金属でできており、特に鋼でできている。代替的に、ロッドは特に安定した可塑性または複合材料で作られ得る。
【００３５】
圧力プレートは金属プレートとして構成されることが有利である。金属プレートは十分に安定しているため、張力素子からセル配置に張力が伝達され得る。所望の張力によって、異なる厚さの金属プレートが作製され得る。高張力が望まれるときは、金属プレートを特に厚くする必要がある。好ましくは金属プレートは３〜２０ｍｍの厚さ、最も好ましくは５ｍｍの厚さである。本発明によると、金属プレートは銅、アルミニウム、またはその他の熱伝導性が非常に高い材料で形成され得る。代替的に、金属の圧力プレートを作らないことが可能である。つまり、本発明によると圧力プレートは硬質プラスチックでできていてもよい。
【００３６】
好ましくは、張力素子は圧力プレート内の張力素子穴に通され、張力素子は張力素子穴にボルト留めされ、かつ／またはナットによって圧力プレートにボルト留めされる。ネジ山接続は、圧力プレートに張力素子が働かせる張力の正確な調整を可能にする。しかし本発明によると、張力素子が圧力プレートに張力を働かせるようなやり方で張力素子を張力素子穴に固定するために、他の固定手段も使用され得る。
【００３７】
本発明の実施のさらに有利な形が図面に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】基板の第１の側面から見た、本発明による基板の概略的表現を示す図である。
【図２】基板の第２の側面から見た、図１による基板の概略的表現を示す図である。
【図３】図１および図２による基板の貫通穴の概略的表現を示す断面図である。
【図４】弾性材料を有する図１〜図３による基板の概略的表現を示す断面図である。
【図５】基板を有する本発明によるバッテリのセル配置の概略的表現を示す図である。
【図６】図５によるバッテリのセル配置の一部分の概略的表現を示す断面図である。
【図７】ハウジングを有する図５および図６によるバッテリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、基板の第１の側面２から見た、本発明による基板１の概略的表現を示す。ここで基板１はセル配置３の一部であり、セル配置３は第１のセルレベル４および第２のセルレベル５にオフセットに配置されたバッテリセルを有する（図示せず）。基板１は、７つの第１のセルレベル４および第２のセルレベル５を有するセル配置３に対して好適であり、ここではそれぞれ８つおよび７つのバッテリセルが第１のセルレベル４および第２のセルレベル５に配置される（図示せず）。基板１は張力素子穴６を有し、この張力素子穴６に張力素子（図示せず）が通り得る。
【００４０】
基板１は部分的に非導電性材料でできている。基板１の第１の側面において、非導電性材料に対する導電性および熱伝導性材料として銅が適用される。銅材料はいくつかの接触部７を有する。これらの接触部７は、バッテリセルの端部端子に接触するために好適である。この目的のために、接触部７は隆起している。接触部７は、非導電性材料でできた絶縁部８によって接続部９から分離されている。接続部９は平面状である。接続部９は、接触部７を導電的および熱伝導的に互いに接続する。ヒューズとして寸法を定められた導電性および熱伝導性導体トラック１０が各絶縁部８を通っている。これによって、接触部７は互いに対して電気的に固定される。
【００４１】
各絶縁部８の周り、よって各接触部７の周りに、いくつかの貫通穴１１が円形の形状で配置される。各貫通穴１１の中に、貫通素子（図示せず）が配置される。貫通素子は銅でできており、基板１の第１の側面２の接続部９と、基板１の第２の側面（図示せず）とを導電的および熱伝導的に接続する。よって、バッテリセルから接触部７に流れる電流は、導体トラック１０および接続部を通って基板１の第２の側面に流れ得る。基板１の第１の側面２の接触部７は接続部９に対して電気的に固定されているため、これらの接触部７は基板１の第２の側面の接触部（図示せず）に対しても固定される。
【００４２】
基板１の第２の側面（図示せず）には銅でできた被覆１２が位置し、部分的に基板１の外側の区域に側方に延在する。基板１の外側のこれらの区域において、被覆１２は熱放散素子１３を形成する。ここには４つの熱放散素子１３が示されており、その各々が第１の平面部１４を有する。各熱放散素子１３には、図示される視点からは見えない第２の平面部も存在する。
【００４３】
図２は、基板１の第２の側面１５から見た、図１による基板１の概略的表現を示す。基板１の第２の側面１５には、平面状の被覆１２が配置される。被覆１２には、バッテリセルの端部端子と接触するために好適な接触部７が配置される。各接触部７の周りには、いくつかの貫通穴１１が円形の形状で配置される。上述のとおり、図示されていない貫通素子は、基板１内の貫通穴１１の中に配置される。
【００４４】
ここには、各々が第１の平面部１４を有する４つの熱放散素子１３も示されている。加えて基板１の第２の側面には張力素子穴６が見られ、張力素子はこの張力素子穴６を通り得る。
【００４５】
図３は、貫通穴１１を有する図１および図２による基板１の概略図の断面図を示す。基板１は、非導電性の基層材料１６を含む。基層材料１６の上に、導電性および熱伝導性被覆１２が配置される。基板１の第１の側面２において、銅層が接続部９を形成する。貫通穴１１は基板１を通る。貫通穴１１は接続部９と、基層材料と、被覆１２とを通る。銅でできた貫通素子１７は、薄層として平面状の方式で貫通穴１１内で基層材料１６に適用される。したがって、電流および熱流は基層材料１６を通って、被覆１２を介して基板１から放散されてもよい。
【００４６】
図４は、弾性材料１８を有する図１〜図３による基板１の概略的表現の断面図を示す。基板１は非導電性基層材料１６と、被覆１２とを含む。基板１の第１の側面２において、銅層が接続部９を形成する。基板１の第２の側面１５において、銅層が被覆１２を形成する。基板１の第１の側面２および第２の側面１５は、隆起した接触部７を有する。基板１の第１の側面２の接触部７の周りに、非導電性絶縁部８が配置される。接触部７の間の基板１の内側に、弾性材料１８が配置される。接触部７に接触力が働くとき、接触部７および弾性材料１８の両方が変形する。これが基板１の安定性に寄与する。
【００４７】
図５は、基板１を有する本発明によるバッテリ１９のセル配置３の概略的表現を示す。セル配置３において、バッテリ部２１の中にいくつかのバッテリセル２０が隣り合って配置される。バッテリ部２１の中に配置されたバッテリセル２０は、並列接続される。バッテリセル２０の並列相互接続は、セル配置３内の本発明によるいくつかの基板１によって可能にされる。この目的のために、バッテリセル２０の端部端子は基板１に導電的および熱伝導的に接続される。基板１の各々は、２つのバッテリ部２１の間に配置される。隣接するバッテリ部２１のバッテリセル２０は、それらの間に配置された基板１によって直列接続される。よって、セル配置３のバッテリセル２０は並列および直列の両方で互いに接続される。
【００４８】
バッテリ開始領域２２およびバッテリ終了領域２３は、それぞれバッテリ１９のバッテリセル２０の正の端部端子および負の端部端子によって形成される。バッテリ開始領域２２およびバッテリ終了領域２３は、外側基板１に接続される。外側基板１は、バッテリセル２０の端部端子を導電的および熱伝導的に接続する。圧力プレート２４の各々は、外側基板１のバッテリ開始領域２２およびバッテリ終了領域２３からそれぞれ離れた方に面する側に配置される。圧力プレート２４は銅でできている。したがって、圧力プレート２４は特に高い熱伝導度を有する。圧力プレート２４がバッテリ１９の動作中に電流を運ばないように、圧力プレート２４は外側基板１から電気的に絶縁される。
【００４９】
圧力プレート２４は、張力素子２５によって互いに接続される。張力素子２５は、圧力プレート２４に張力を働かせるようなやり方で圧力プレート２４にネジ留めされる。これがセル配置３を圧縮する。特に、バッテリセル２０が基板１に押し付けられる。このことによってバッテリセル２０の端部端子と基板１との接触面積が増加するため、電流および熱流がバッテリセル２０および基板１の間により良好に分散でき、よってセル配置３全体にわたってより良好に分散できる。このことは、バッテリ１９内の局所的熱的ホットスポットを回避する。さらに、本発明による張力素子２５および圧力プレート２４によって加圧される本発明のセル配置３によって、本発明によるバッテリ１９は機械的応力に対する抵抗力が特に高い。
【００５０】
バッテリセル２０がセル配置３内に固定的に保持されることを確実にするために、バッテリセル２０はいくつかの位置決めプレート２６によって封入される。位置決めプレート２６は、形状嵌合する方式でバッテリ部２１にバッテリセル２０を封入する。バッテリセル２０の端部端子が基板１に正確に接触する必要があるため、ここでの位置決めプレート２６は基板１に近接して配置される。
【００５１】
基板１の各々は被覆１２を有し、この被覆１２は基板１の外に側方に導かれる。基板１の外側において、被覆１２は熱放散素子１３を形成する。熱放散素子１３を介して、セル配置３から熱を放散できる。熱放散素子１３は、基板１の面に延在する第１の平面部１４と、基板１の面に対して直角に向けられた別の面に延在する第２の平面部２７とを有する。第２の平面部２７はハウジング（図示せず）またはヒートシンク（図示せず）との熱伝導性接続に好適であることによって、熱流は基板１からハウジングまたはヒートシンクへとそれぞれ放散され得る。
【００５２】
図６は、図５によるバッテリ１９のセル配置の一部分の概略的表現の断面図を示す。バッテリセル２０は、第１のセルレベル４および第２のセルレベル５に配置される。バッテリセル２０は、互いに直接的に隣接する。第２のセルレベル５の各々は、第１のセルレベル４よりも１つ少ないバッテリセル２０を有する。その結果として、外側通路部２８が得られる。この外側通路部２８に張力素子２５が通され得る。外側通路部２８は、可能な最小断面積のセル配置３にできる限り多くのバッテリセル２０を配置することを可能にする。たとえば、バッテリ部２１の端縁区域に張力素子２５を挿入するために、バッテリセル２０全体を取り除く必要はない。その代わりに、第２のセルレベル５から１つのバッテリセル２０のみが取り除かれる。第２のセルレベル５から１つのバッテリセル２０を取り除いた結果として、２つの外側通路部２８が得られる。各外側通路部２８に１つまたはそれ以上の張力素子２５が通され得る。ここでは各外側通路部２８に１つの張力素子２５が通される。しかし、セル配置３の均一な安定化を達成するために、バッテリセル２０が配置されない内側通路部２９も提供される。この内側通路部２９に張力素子２５が通される。
【００５３】
バッテリセル２０は、位置決めプレート２６によってバッテリ部２１に封入される。位置決めプレート２６には張力素子穴６が設けられ、張力素子２５はこの張力素子穴６を通されて外側通路部２８および内側通路部２９に入る。
【００５４】
図７は、ハウジング３０を有する本発明によるバッテリ１９の概略的表現を示す。このハウジング３０は鉄でできており、基板１を有する本発明によるセル配置３を封入している。ハウジング３０の内側で熱放散素子１３がハウジング３０に接続され得ることによって、熱流がセル配置３からハウジング３０に放散され得る。ハウジング３０は、ヒートシンクの働きをする装着プレート３１に堅固に接続される。ハウジング３０は、２つの端部が圧力プレート２４によって閉じられる。圧力プレート２４は冷却フィン３２を有することによって、圧力プレート２４はハウジング３０の内側のセル配置３の冷却を助ける。圧力プレート２４には図示されない張力素子２５が通されて、ナット３３によって圧力プレート２４に固定される。
【符号の説明】
【００５５】
１．基板
２．基板の第１の側面
３．セル配置
４．第１のセルレベル
５．第２のセルレベル
６．張力素子穴
７．接触部
８．絶縁部
９．接続部
１０．導体トラック
１１．貫通穴
１２．被覆
１３．熱放散素子
１４．熱放散素子の第１の平面部
１５．基板の第２の側面
１６．基層材料
１７．貫通素子
１９．バッテリ
２０．バッテリセル
２１．バッテリ部
２２．バッテリ開始領域
２３．バッテリ終了領域
２４．圧力プレート
２５．張力素子
２６．位置決めプレート
２７．熱放散素子の第２の平面部
２８．外側通路部
２９．内側通路部
３０．ハウジング
３１．装着プレート
３２．冷却フィン
３３．ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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