(57)【要約】  バッテリー、バッテリー用のバッテリーモジュール（１００）、およびバッテリーセル（２）を接続するためのバスバーが開示され、導電性金属薄板と、該金属薄板に分離方法によって取り付けられ、かつ前記金属薄板から突き出た少なくとも１つの薄板ウェブとを備え、記薄板ウェブ（５）は、バッテリーセル（２）の極（４）と電気接続するためのコンタクト部分（６）と、溶融ヒューズ（８）として構成されたヒューズ部分（７）とを有する。堅牢で、構造的に簡単であり、それでもなお高い防火安全性を有するバスバーを創出するために、前記ヒューズ部分（７）は、湾曲されて延在するコイルばね（７０）として構成されていることが提案される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーセル（２）を接続するためのバスバーであって、
導電性金属薄板（３）と、該金属薄板（３）に分離方法によって取り付けられ、かつ該金属薄板（３）から突き出た少なくとも１つの薄板ウェブ（５）とを備え、
前記薄板ウェブ（５）は、バッテリーセル（２）の極（４）と電気接続するためのコンタクト部分（６）と、溶融ヒューズ（８）として構成されたヒューズ部分（７）とを有する、バスバーにおいて、
前記ヒューズ部分（７）は、湾曲されて延在するコイルばね（７０）として構成されていることを特徴とする、バスバー。
【請求項２】
前記ヒューズ部分（７）は、矩形に湾曲されて延在するか、またはらせん状に湾曲されて延在することを特徴とする、請求項１に記載のバスバー。
【請求項３】
前記ヒューズ部分（７）は、前記コンタクト部分（６）に巻き付けられて周回することを特徴とする、請求項１または２に記載のバスバー。
【請求項４】
前記ヒューズ部分（７）の巻付け直径（１）は、金属薄板（３）から発してコンタクト部分（６）の方向に向かって減少することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項５】
前記ヒューズ部分（７）は、引張コイルばねとして構成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項６】
前記ヒューズ部分（７）は、薄板ストライプ（９）として構成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項７】
前記ヒューズ部分（７）の一方の端部は金属薄板（３）に、他方の端部はコンタクト部分（６）に接続されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項８】
前記金属薄板（３）はニッケル材料を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項９】
前記金属薄板（３）のすべての薄板ウェブ（５）は、それぞれのバッテリーセル（２）と接続するために同一に構成されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項１０】
前記ヒューズ部分（７）は、短絡溶融ヒューズ（８）として構成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のバスバー。
【請求項１１】
複数のバッテリーセル（２）と、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバスバー（１）とを備えるバッテリーモジュールであって、前記バスバー（１）の薄板ウェブ（５）は、バッテリーセル（２）の各１つの極（４）と接続されている、バッテリーモジュール
【請求項１２】
並んで配置されたバッテリーセル（２）は、バスバー（１）を介して電気的に並列に接続されていることを特徴とする、請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のバッテリーモジュール（１００）が電気的に互いに複数接続されたバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー、バッテリー用のバッテリーパック、およびバッテリーセルを接続するためのバスバーに関するものであり、導電性の金属薄板と、該金属薄板に分離方法によって取り付けられ、かつ前記金属薄板から突き出た少なくとも１つの薄板ウェブと、を備え、前記薄板ウェブは、バッテリーセルの極と電気的に接続するためのコンタクト部分と、溶融ヒューズとして構成されたヒューズ部分とを有する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリーセルを電気的に並列または直列に共に接続するためのバスバーは従来技術から公知である。
【０００３】
このようなバスバーは、導電性の金属薄板と、そこから突き出た薄板ウェブとを使用し、これらによってバッテリーセルが電気的に接続されている。さらに薄板ウェブはコンタクト部分を有し、このコンタクト部分はバッテリーセルの極に溶接されている。薄板ウェブは、分離方法によって金属薄板に取り付けられ、例えば切り込まれ、このことは打ち抜きまたはレーザ切断によって行うことができる。
【０００４】
さらにこのような薄板ウェブにヒューズ部分を設けることが公知であり（特許文献１）、このヒューズ部分は電気溶融ヒューズを薄板ウェブにおいて形成し、これに接続されたバッテリーセルを、安全性に問題となる電流強度から保護する。この溶融ヒューズは、薄板ウェブの断面の狭窄によって実現される。しかし不利なことにはそのような狭窄抵抗は、薄板ウェブにおける機械的強度を弱化させ、このことは、振盪ないし振動の際に機械的な導体路破壊の危険性を高める。バスバーの堅牢性が低下することは、とりわけバスバーが携帯型に使用される場合、相応に勘案しなければならない。
【０００５】
この欠点に対処するために、例えば特許文献２は、薄板ウェブをヒューズ部分では樹脂により被覆することを提案する。しかしこれは、構造的に比較的面倒なだけではなく、とりわけヒューズの作動の際に火災の危険性を高めることもある。
【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２３３７１１５号
【特許文献２】欧州特許出願公開第２６８２４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明は、冒頭に述べた従来技術から出発して、安定しており、構造的に簡単で、それでも高い火災安全性を有するバスバーを創出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、この課せられた課題を、ヒューズ部分が湾曲されて延在するコイルばねとして構成されていることによって解決する。
【０００９】
ヒューズ部分が湾曲されて延在するコイルばねとして構成されていれば、とりわけヒューズ部分における剛性を緩和することができ、さらにこれにより、薄板ウェブの多次元の可動性が高められ保証され、振盪および振動を特に簡単かつ確実に吸収することができる。このことは、機械的な導体路破壊の危険性を低減することができ、バスバーの堅牢性を従来技術と比較して高めることができる。さらに、ヒューズ部分のこの経過は、構造的に比較的簡単に作製することができ、例えば、金属ベルトへと切り込む（ハサミ切断／レーザ切断）ことにより得られる金属薄板の各薄板部分からヒューズ部分を巻回することによって作製することができる。かくて本発明のバスバーと薄板ウェブはワンピースに構成することができ、これにより例えば安価に作製されるバスバーが可能になる。さらに本発明は、湾曲されて延在するコイルばねとして構成されたヒューズ部分により、機械的耐荷重性を高めるためのさらなる措置または補助手段を必要としない。これによりさらなる結果として、ヒューズ部分の領域において振動を減衰するための措置であって、防火性を必要とするような措置を回避することができる。したがって本発明のバスバーは、特に高い火災安全性を保証する。さらに湾曲されて延在するコイルばねとして構成されたヒューズ部分により、バッテリーセルに対して軸方向に作用する負荷をしっかりと緩和し、取り去ることができる。これにより、頑強で堅牢なバスバーを創出することができる。
【００１０】
ヒューズ部分がコイルばねとして構成されている場合、本発明は特に有利である。軸方向に引き離すことにより形成されたコイルばねは、改善されたバネ特性を示すことができる。軸方向に引き離すことは、例えば電気的な接触接続と、または薄板ウェブのコンタクト部分とバッテリーセルの極とを形状的に結合して継ぎ合わせことと同時に行うことができる。
【００１１】
ヒューズ部分の領域における構造的構成は、ヒューズ部分が矩形に湾曲されて延在するか、またはらせん状に湾曲されて延在する場合にさらに簡単にすることができる。ここでらせん状に湾曲された経過は、矩形に湾曲された経過と比較して、薄板ウェブの角領域における、とりわけ場合による特異性を回避することができ、このようにして溶融ヒューズの機能性を促進することができる。
【００１２】
ヒューズ部分がコンタクト部分に巻き付けられて周回すれば、湾曲されて延在するコイルばねとして構成されたヒューズ部分を構造的に簡単に構成することができる。なぜなら例えば、コンタクト部分を中心にしてヒューズ部分を簡単に同心に配置することができるからである。ここではさらに、ヒューズ部分における小さい曲げ半径を回避することができ、したがって全体として堅牢なバスバーを創出することができる。
【００１３】
ヒューズ部分の巻付け直径が、金属薄板から始まってコンタクト部分の方向に減少すれば、エレガントなやり方で、ヒューズ部分の固有の抵抗を導体路長ないしウェブ長を介して調整することができる。目標破壊個所として作用する狭窄抵抗の使用を省略することができ、したがって、従来技術で生じるようなバスバーの堅牢性の低下を恐れる必要がない。
【００１４】
さらにヒューズ部分が引張コイルばねとして構成されていれば、軸方向で両方向での弾性を保証することができ、これによりバスバーの機械的耐荷重性および堅牢性をさらに高めることができる。
【００１５】
好ましくはヒューズ部分は、薄板ストライプとして構成することができ、これにより、電流供給のために十分な導体路幅を工面することが構造的に簡単に解決される。さらにこのようにして、一方では高い機械的安定性が、他方では特に応答の速い溶融ヒューズが簡単な構造で可能になる。
【００１６】
ヒューズ部分の一方の端部が金属薄板に、他方の端部がコンタクト部分に接続していれば、このことは薄板ウェブにおける小型の構成につながり得る。これによりバスバーの構造的構成をさらに簡単にすることができる。
【００１７】
金属薄板がニッケル材料を有していれば簡単な製造が可能である。さらにニッケル材料は、バッテリーセルの極との改善された溶接可能性を特徴とすることができる。
【００１８】
好ましくは金属薄板のすべての薄板ウェブは、それぞれのバッテリーセルと接続するために同一に構成されており、それぞれ１つの溶融ヒューズを金属薄板と極との間で使用することができる。ヒューズ部分は、短絡溶融ヒューズとして構成することができ、これによりバッテリーセルは、安全性に問題な電流強度から保護されるだけでなく、熱的に故障した場合でもバッテリーセルを他のバッテリーセルから分離することができる。
【００１９】
短絡溶融ヒューズは、バスバーに接続されたバッテリーセルの内部短絡と外部短絡の両方の結果を制限することができる。バッテリーセルの内部短絡は、例えばバッテリーセルの機械的過負荷によって発生することがある。損傷したバッテリーセルを介する短絡電流は、本発明のバスバーによって安全に阻止され、これによりバスバーに電気的に並列に接続された他のバッテリーセルを、故障事例から保護することができる。さらに本発明の短絡溶融ヒューズは、無傷のバッテリーセルであっても、バスバーを介して電気的に並列に接続された他のバッテリーセルの内部短絡の場合に、無傷のバッテリーセルを損傷から保護することができる。かくてバスバーでの内部および外部の短絡からバッテリーセルを安全に保護することのできるバスバーを創出することができる。このことはとりわけ、複数のバッテリーセルが１つのバスバーに電気的に並列に接続されている、とりわけバッテリーモジュールにおいて有利である。さらに従来技術とは異なり、溶融ヒューズを短絡溶融ヒューズとして構成することにより、バスバーとバッテリーセルとの間の電気抵抗を小さく維持することができる。このことにより、主電流経路において総抵抗を有利に小さく維持するだけでなく、放電または充電の際にも、並列接続されたバッテリーセル間での良好な電圧均衡を得ることができる。
【００２０】
本発明のバスバーは、バスバーの薄板ウェブが、バッテリーセルの各極に接続されている複数のバッテリーセルを備えるバッテリーモジュールに対して特に適する。
【００２１】
金属薄板における分離方法は、互いに並んで配置されたバッテリーセルがバスバーを介して電気的に並列に接続される場合に容易にすることができる。なぜなら、これにより金属薄板の寸法をとりわけ大きくすることができるからである。
【００２２】
薄板ウェブのコンタクト部分がバッテリーセルの極と物質的に結合して接続されている場合、バスバーとバッテリーセルの極との間で特に安定した接触接続を達成することができる。例えばこの物質的に結合された接続は、溶接、とりわけスポット溶接またはレーザ溶接により行うことができる。
【００２３】
有利には、互いに電気的に接続された複数の本発明のバッテリーモジュールは、バッテリーを形成することができる。
【００２４】
図面には本発明の対象が例として示されており、一実施例に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】バッテリーモジュールの断面図である。
【図２】本発明の種々のバスバーの詳細図である。
【図３】バッテリーモジュールのバスバーの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１によれば、バッテリーセル２を接続するための本発明のバスバー１が例として示されている。ここでバスバー１は、金属薄板３として、すなわちニッケル薄板として構成されており、バッテリーセル２の極（複数）４の間で導電接続を形成する。そのために金属薄板３は、突き出た薄板ウェブ５を有する。この薄板ウェブは、そのために分離方法（例えば打ち抜き）によって金属薄板３から部分的に取出し除去されており、したがってこの薄板ウェブ５は、金属薄板３の薄板平面から突き出ている。薄板ウェブ５はコンタクト部分６を有しており、このコンタクト部分は、バスバー１とバッテリーセル２のそれぞれの極４との間の電気接続を形成する。とりわけ薄板ウェブ５はヒューズ部分７を有しており、このヒューズ部分は溶融ヒューズ８として構成されており、バスバー１とバッテリーセル２のそれぞれの極４との間の電気接続を、例えば過電流または過熱の場合に分離する。ここでヒューズ部分７は、金属薄板３におけるその開始部から極４におけるその終端部まで、湾曲されて延在するコイルばね７０として構成されている。これにより比較的に動き易い薄板ウェブを創出することができ、さらにこの薄板ウェブは、バスバー１を機械的破壊に対して安全に保護することができる。したがって本発明のバスバー１は、携帯型での使用に特に適する。さらに湾曲されて延在するコイルばね７０として構成されたヒューズ部分７によって、薄板ウェブ５には比較的長い導体路長が発生し、この導体路長を介して電気抵抗の特性およびひいては溶融ヒューズのパラメータを特に良好に調整することができる。これにより従来技術とは異なり、狭窄抵抗を省略することができる。したがって機械的目標破壊個所として作用する狭窄抵抗を、ヒューズ部分７に設ける必要がない。かくて本発明によれば、特に堅牢で、製造がコスト的にも有利なバスバー１が創出される。
【００２７】
図２ａと２ｂにはバスバー１の２つの詳細図が示されている。ここで図２ａは、らせん状に湾曲されたヒューズ部分７を有するバスバー１を示し、図２ｂは、矩形に湾曲されたヒューズ部分７を有するバスバー１を示す。ヒューズ部分７の一方の端部は金属薄板３に接続しており、他方の端部はコンタクト部分６に接続しており、コンタクト部分はバッテリーセル２の極４への電気接続を形成する。楕円形に湾曲されたヒューズ部分も考えられるが、これは詳細に図示されていない。一般的にコイルばねは、ほぼ楕円形、矩形、三角形および台形に湾曲されて延在することができることを述べておく。
【００２８】
ヒューズ部分７は、コンタクト部分６に巻き付けられて周回する。このことはとりわけ図２ａ、２ｂおよび図３の平面図から明らかである。対応してヒューズ部分７は、湾曲されて延在するコイルばね７０として構成されている。ヒューズ部分７はコイルばね７０として構成されており、この場合、コイルばね７０はコンタクト部分６に向かって軸方向に円錐形に延在する。このことはとりわけ、ヒューズ部分７の多次元の可動性を促進し、したがってヒューズ部分の堅牢性に役立つ。この形式のバスバー１が図１に示されている。このようなコイルばね状の経過を達成するためには、ヒューズ部分７ないし薄板ストライプ９の巻付け直径１０が、金属薄板３から始まってコンタクト部分６に向かって減少しなければならない（図２に図示のように）。とりわけこの種のばね７０は引張コイルばねとして構成されており、これにより両方の軸方向に最大の可動性が達成される。
【００２９】
さらにヒューズ部分７は、図２ａおよび２ｂから分かるように薄板ストライプ９として構成されている。とりわけこの薄板ストライプ９は、その全長にわたって一定の幅を有し、これによりヒューズ８を再現可能に構成することができる。
【００３０】
バスバー１内に設けられた金属薄板３のすべての薄板ウェブ５は、それぞれのバッテリーセル２と接続するために、好ましくは同一に構成されている。このことは図３の平面図からも理解できる。すべての薄板ウェブ５を同じに構成することにより、バッテリーセル２の極４とバスバー１の金属薄板３との間の各電気接続のために、溶融ヒューズ８を有するヒューズ部分７を設けることができる。これによりすべてのバッテリーセル２に対して、互いに依存しない、安全技術的に利点である安全特性を保証することができる。
【００３１】
ここでヒューズ部分７は電気溶融ヒューズ８として、すなわち短絡溶融ヒューズとして構成されている。電気溶融ヒューズ８は、例えばバッテリーセル２へのまたはバッテリーセル２からの過電流によって溶融することができ、これにより該当するバッテリーセル２をバスバー１から分離することができる。
【００３２】
バスバー１を接触接続するためにバスバーは、曲げ出された薄板片２０に終端しており、これがコンタクト面２１を形成する。これが図１に示されている。
【００３３】
図１にはバッテリーモジュール１００を見た断面図が示されており、このバッテリーモジュールでは複数のバッテリーセル２がバスバー１と電気的に接続されている。ここで電気接続は、バッテリーセル２の極４と、バッテリーセル２にそれぞれ所属する薄板ウェブ５のコンタクト部分６との間でそれぞれ形成される。ここでバッテリーセル２は、バッテリーモジュール１００内に並べて配置されており、同極に配列されている。すなわち電気的に並列に接続されている。バッテリーセル２はさらに、バッテリーフレーム２によってその位置を保持することができる。
【００３４】
それぞれの薄板ウェブ５のコンタクト部分６は、バッテリーセル２の所属の極４と物質的に結合して接続されており、これにより小さな接触抵抗と堅牢な接続を保証する。この物質的に結合した接続は、とりわけ安価に作製されるので、とりわけスポット溶接１１によって形成される。
【００３５】
複数の本発明のバッテリーモジュール１００を１つのバッテリーに共に接続することができる。ここでバッテリーの所望の電圧および容量ないし電力は、バッテリーモジュール１００の並列回路および直列回路によって調整することができる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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