(57)【要約】  本発明の一態様に基づく電気エネルギー貯蔵装置は、フラット形状の多数の貯蔵セルを備えており、この複数の貯蔵セルは積層方向においてセルブロックへと積層されており、かつ締付装置により二つの押圧板の間でまとめて保持されており、セルブロック内の貯蔵セルは相互に並列および/または直列に接続されている。各々の貯蔵セルはその周縁領域において、二つのフレーム要素の間で保持されている。もう一つの態様によれば、各々の貯蔵セルはその周縁領域内に電流導体を備えており、連続する貯蔵セルの電流導体の間の電気的接触は、締付装置を介した確実な結合によって行われる。
2012515421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラット形状の多数の貯蔵セルを備えており、複数の貯蔵セルが積層方向においてセルブロックへと積層されており、かつ締付装置により二つの押圧板の間でまとめて保持されており、前記セルブロック内の前記貯蔵セルが相互に並列および/または直列に接続されている電気エネルギー貯蔵装置において、
各々の貯蔵セルがその周縁領域において、二つのフレーム要素の間で保持されることを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２】
各々の貯蔵セルが、電気化学反応を用いた電気エネルギーを取り込み放出するように設計され適合された構造が配置されたアクティブ部を有しており、前記アクティブ部を前記周縁領域が取り囲むことを特徴とする請求項1に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３】
各々の貯蔵セルが、前記周縁領域内で、前記貯蔵セルの向かい合う二つの幅狭面から積層方向を横切って突き出ている平面的な接点区域を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４】
前記貯蔵セルの前記周縁領域内で、特に少なくとも向かい合う二つの幅狭面で少なくとも一つの継目を有するフィルムにより、前記アクティブ部が隙間なく包囲されており、前記フィルムで包囲された領域が好ましくは真空にされてい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電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５】
前記接点区域がそれぞれ、前記向かい合う二つの幅狭面での前記継目を通り抜け、かつ内部では前記アクティブ部と結合している電流導体の部分であることを特徴とする請求項4に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６】
前記貯蔵セルが、電気化学セル、特にガルバニ型二次電池であ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電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７】
前記接点区域が、前記フレーム要素を介して前記締付機構から加えられる圧力に対する加圧面となっていることを特徴とする請求項3から6のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項８】
前記アクティブ部が、前記周縁領域より大きな厚さを有することを特徴とする請求項2から7のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項９】
前記フレーム要素が、隣り合う貯蔵セルの前記アクティブ部の間に自由空間が存在するような厚さを有することを特徴とする請求項2から8のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１０】
前記フレーム要素がそれぞれ、積層方向を横切る少なくとも一つの開口部を有しており、好ましくは前記フレーム要素の積層方向を横切って向かい合う区域内に複数の開口部を有しており、前記開口部が、隣り合う貯蔵セルの間の前記自由空間を外部空間とつなぐことを特徴とする請求項9に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１１】
冷媒が二つの貯蔵セルの間の前記空間を通って流れ、前記冷媒が特に前記フレーム要素内の前記開口部を通って出入りすることを特徴とする請求項9または10に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１２】
前記冷媒が、特に不燃性または引火しにくい流体、好ましくは空気、脱イオン水、または油であることを特徴とする請求項11に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１３】
前記冷媒が、二つの貯蔵セルの間の前記空間を貫流する際に相転移を起こすことを特徴とする請求項11または12に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１４】
前記押圧板がフレーム状に形成されていることを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１５】
前記締付機構が、複数の、特に4本または6本のテンション棒を備えることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１６】
前記テンション棒が、前記押圧板内、前記フレーム要素内、および前記貯蔵セルの前記周縁領域内の積層方向に走る穴を通って延びていることを特徴とする請求項15に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１７】
前記テンション棒が、前記貯蔵セルの前記接点区域内の積層方向に走る穴を通って延びていることを特徴とする請求項16に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１８】
前記貯蔵セルの電気的結合が、前記締付装置を介した確実な結合によって行われることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１９】
隣り合う貯蔵セルの接点区域の間の電気的結合が作られるべき場所に、電気伝導材料から成る接点結合要素が配置され、前記接点結合要素が、前記締付機構を介してかけられる積層方向の締付圧により、両方の接点区域に押圧されることを特徴とする請求項18に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２０】
前記接点結合要素が、金属または合金、好ましくは銅、真鍮、青銅から成り、特に好ましくは金メッキまたは銀メッキされていることを特徴とする請求項19に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２１】
前記接点結合要素がフレーム要素に内蔵されていることを特徴とする請求項19または20に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２２】
前記接点結合要素が、前記フレーム要素内の前記貫通穴に嵌め込まれた多数の円筒物体であることを特徴とする請求項19から21のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２３】
前記フレーム要素が、接点結合要素を嵌め込む領域の間で厚みを減らしていることを特徴とする請求項22に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２４】
前記接点結合要素が多数のスリーブであり、前記テンション棒のそれぞれ1本が前記スリーブを通って走っていることを特徴とする請求項22または23に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２５】
前記接点結合要素が、基本的に長方形の断面の細長い基本形状を有しており、前記接点結合要素が、二つの前記貯蔵セルの結合すべき前記接点区域の間の前記フレーム要素内の空隙に、基本的に前記空隙の延長方向に沿って嵌め込まれており、前記接点結合要素の平行な外面が、前記貯蔵セルの前記接点区域と接触することを特徴とする請求項19から21のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２６】
前記接点結合要素が、積層方向における増厚部を有しており、前記増厚部の外端面が、前記貯蔵セルの前記接点区域と接触することを特徴とする請求項25に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２７】
前記接点結合要素が少なくとも、前記装置の内側に向き長手方向に延びる冷却リブを備えていることを特徴とする請求項25または26に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２８】
さらに、前記接点区域の間に電気的結合を作るべきでない場所の、二つの接点区域の間で、前記フレーム要素内の空隙に嵌め込まれている電気絶縁材料から成る離隔要素を特徴とする請求項25から27のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２９】
前記離隔要素が基本的に前記接点結合要素の形状を有することを特徴とする請求項28に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３０】
前記接点結合要素が、少なくとも二つの貫通穴を有しており、前記テンション棒のそれぞれ1本が前記貫通穴を通って走っていることを特徴とする請求項19から29のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３１】
前記テンション棒が、前記接点結合要素および前記接点区域に対して電気絶縁されていることを特徴とする請求項24または30に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３２】
前記テンション棒がシャフト面に電気絶縁性コーティングを有することを特徴とする請求項31に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３３】
前記テンション棒にそれぞれ電気絶縁材料から成るスリーブが装着されることを特徴とする請求項31に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３４】
隣り合う貯蔵セルの間の自由空間内にバネ要素が配置されており、前記バネ要素が前記貯蔵セルを、積層方向において弾性的に相互に突っ張り支持することを特徴とする請求項1から33のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３５】
前記バネ要素が、平面的な発泡材要素であることを特徴とする請求項34に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３６】
前記バネ要素が、前記貯蔵セルの一方のフラット面に固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項34または35に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３７】
前記バネ要素が、前記貯蔵セルの両方のフラット面に固定的に取り付けられていることを特徴とする請求項34または35に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３８】
さらに、前記貯蔵セルと前記フレーム要素の、積層方向を横切る相対位置を規定するセンタリング機構を特徴とする請求項1から37のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３９】
前記センタリング機構が、前記フレーム要素の端面内に配置された突出部を含んでおり、前記突出部が、前記貯蔵セルの前記周縁領域内のぴったり適合する凹部に噛み合うことを特徴とする請求項38に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４０】
前記突出部が、好ましくはピン、瘤、突起部、またはその類似物であり、前記凹部が、前記接点領域内または前記周縁領域の非伝導性区域内に配置されていることを特徴とする請求項39に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４１】
前記凹部が、貫通穴または型抜き部であることを特徴とする請求項39または40に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４２】
前記センタリング機構が前記貯蔵セルの前記周縁領域内のエンボス部を含み、前記エンボス部が、前記フレーム要素のぴったり適合するレリーフ部に食い込むことを特徴とする請求項38に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４３】
前記センタリング機構は、前記テンション棒が、前記接点領域を除く前記貯蔵セルの前記周縁領域内のぴったり適合する穴に通して延在するように実現されていることを特徴とする請求項38に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４４】
前記センタリング機構が、前記貯蔵セル、特に比較的厚い前記アクティブ区域を有する前記貯蔵セルを、積層方向を横切って前記フレーム要素に対し突っ張り支持するように実現されていることを特徴とする請求項38に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４５】
センタリング機構として、前記フレーム要素と前記貯蔵セルの間に、好ましくは前記フレーム要素上に直接的に射出成形された弾性要素、特に発泡材を介在させることを特徴とする請求項44に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４６】
さらに、前記貯蔵セルの取付け方向をコーディングする逆接保護機構を特徴とする請求項1から45のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４７】
前記逆接保護機構は、請求項38から46のいずれか一項に記載のセンタリング機構が非対称に形成されるように実現されていることを特徴とする請求項46に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４８】
請求項39から42のいずれか一項に記載の前記突出部と凹部または前記エンボス部と反転レリーフ部が、一方の接点区域の側ではもう一方の接点区域の側より大きな間隔をあけて配置されており、またはもう一方の接点区域の側とは違う形状もしくは大きさで形成されていることを特徴とする請求項47に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４９】
前記逆接保護機構は、請求項37に記載のバネ要素が、前記貯蔵セルの両方のフラット面に、それも複数の貯蔵セルの互いに対する所望の電極方向に応じて前記フラット面のうちの同じ接点区域に割り当てられた半面に、または前記フラット面のうちの異なる接点区域に割り当てられた半面に配置されるように実現されていることを特徴とする請求項46に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５０】
前記フレーム要素が、縁側のそれぞれ同じ部位に配置された少なくとも一つの切れ込み部を有しており、組み立てた状態では複数のフレーム要素の切れ込み部が、基本的にU字形の断面の外へ開いた一つの経路を形成し、前記経路が積層方向に延びることを特徴とする請求項1から49のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５１】
前記切れ込み部の底で、前記経路の延び方向に垂直に穴が施されていることを特徴とする請求項50に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５２】
前記経路に端面から、前記押圧板の少なくとも一つに配置された貫通穴または型抜き部または彫込部を介してアクセス可能であることを特徴とする請求項50または51に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５３】
前記貯蔵セルが直列に接続されていることを特徴とする請求項1から52のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５４】
前記貯蔵セルの少なくとも一部が並列に接続されていることを特徴とする請求項1から52のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５５】
並列接続された複数の貯蔵セルがそれぞれグループを構成し、それぞれ同じ数の貯蔵セルから成る複数のグループが直列に接続されていることを特徴とする請求項54に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５６】
前記押圧板が、電気伝導材料から成り、かつ請求項19から27のいずれか一項に定義されたような接点結合要素を介して貯蔵セルの接点区域と電気的に結合していることを特徴とする請求項1から55のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５７】
前記押圧板が、連結導線または相手部片と結合するように構成された連結要素を備えることを特徴とする請求項56に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５８】
前記連結要素が、好ましくは貫通穴を有するまたは控えボルトを担持する連接部であり、前記連接部が、積層方向を横切って横に突き出ているか、または端面で積層方向に突き出ていることを特徴とする請求項57に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５９】
前記テンション棒が前記押圧板に対して電気絶縁されていることを特徴とする請求項56から58のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６０】
前記テンション棒が、前記押圧板の一方に対して電気絶縁され、もう一方の前記押圧板とは電気伝導性に結合され、かつ少なくとも前記絶縁された押圧板の側に連結要素を備えており、前記連結要素が好ましくは前記テンション棒と一緒にボルト留めされており、またはテンション棒と一体的に形成されていることを特徴とする請求項56から58のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６１】
前記テンション棒が少なくとも一方の側に連結要素を備えており、前記連結要素が好ましくは前記テンション棒と一緒にボルト留めされており、またはテンション棒と一体的に形成されていることを特徴とする請求項60に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６２】
少なくとも一方の側の前記テンション棒の連結要素が、相互に電気的に結合していることを特徴とする請求項60または61に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６３】
前記テンション棒が前記押圧板の一つに直接ねじ込まれていることを特徴とする請求項60に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６４】
前記フレーム要素および押圧板の全体が、基本的に角柱状の輪郭を画成しており、前記輪郭がその中に配置された前記貯蔵セルを完全に包囲することを特徴とする請求項1から63のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６５】
セルブロックの端面側の末端にある前記両方のフレーム要素が、前記それぞれのフレーム要素によって開放された空間をまたぐ厚みを減らした短手方向補強部を備えることを特徴とする請求項1から64のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６６】
さらに、前記貯蔵セルの監視およびバランシングのための制御ユニットを特徴とする請求項1から65のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６７】
前記制御ユニットが、前記セルブロック上に、好ましくは請求項65に記載の短手方向補強部に取り付けられていることを特徴とする請求項66に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６８】
前記制御ユニットが、請求項50から52のいずれか一項に記載の切れ込み部により形成された前記経路内を走る導線の一つまたは複数と結合していることを特徴とする請求項66または67に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６９】
前記導線が、請求項51に記載の穴を介し、感知素子および/または制御素子と結合していることを特徴とする請求項68に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７０】
複数のセルブロックが相互に直列および/または並列に結合していることを特徴とする請求項1から69のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７１】
前記セルブロックが様々な数の貯蔵セルを備えることを特徴とする請求項70に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７２】
前記セルブロック内の貯蔵セルの数が、利用可能な取付け空間の幾何形状に基づいて選択されていることを特徴とする請求項71に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７３】
前記セルブロックが互いに対し、それぞれの積層方向において相前後して、および/またはそれぞれの積層方向に対して相並んで、および/または上下に重なり合って、および/またはそれぞれの積層方向に対して特に直角に配置されていることを特徴とする請求項70から72のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７４】
前記セルブロックが、前記セルブロックの請求項57、58、または60から62のいずれか一項に記載の連結要素を介して相互に接続されていることを特徴とする請求項64から66のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７５】
さらに、構成全体を収容するハウジングを特徴とする請求項1から74のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７６】
前記セルブロックが、請求項57または58に記載の連結要素の少なくとも一部を用いて前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項75に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７７】
フラット形状の多数の貯蔵セルを備えており、複数の貯蔵セルが積層方向においてセルブロックへと積層されており、かつ締付装置でまとめて保持されており、前記セルブロック内の前記貯蔵セルが相互に並列および/または直列に接続されている電気エネルギー貯蔵装置において、
各々の貯蔵セルがその周縁領域内に電流導体を備えており、
連続する貯蔵セルの電流導体の間の電気的接触が、前記締付装置を介した確実な結合によって行われることを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７８】
電気伝導材料または電気絶縁材料から成る圧力伝達部品が、電流導体の間で積層方向に配置されており、前記圧力伝達部品に前記締付装置の力が作用することを特徴とする請求項77に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７９】
前記圧力伝達部品により前記貯蔵セルが保持されることを特徴とする請求項78に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項1または請求項77のプリアンブルに記載の電気化学的エネルギー貯蔵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを貯蔵するための、一つまたは複数の貯蔵セルから構成されたバッテリ(一次電池)およびアキュムレータ(二次電池)が知られており、貯蔵セル内では、充電電流が流されると、電解質中のあるいは電解質を挟んだ陰極と陽極の間の電気化学的な充電反応において電気エネルギーが化学エネルギーに変換され、つまり貯蔵され、かつ電気消費機器を取り付けると、電気化学的な放電反応において化学エネルギーが電気エネルギーに変換される。その際、一次電池は一般的に1回しか充電されず、放電後は廃棄しなければならないのにひきかえ、二次電池は複数回(数百〜10,000サイクル超)の充電および放電が可能である。これに関しては、例えば周知のように幾度もの充電サイクルが可能な車両バッテリなど、アキュムレータも時にはバッテリと呼ばれることを付け加えておかなければならない。
【０００３】
近年では、リチウム化合物をベースとする一次電池および二次電池の重要性が増している。この電池は高いエネルギー密度および熱安定性を有しており、少ない自己放電で一定の電圧を供給し、いわゆるメモリ効果がない。
【０００４】
エネルギー貯蔵器および特にリチウムバッテリおよびリチウムアキュムレータを薄板の形で製造することが知られている。リチウムイオン電池の機能原理に関しては、これらの文献を例として参照されたい。
【０００５】
実際に例えば自動車のバッテリで目指される電圧および容量を達成するには、複数のセルを積層体へと配列し、これらのセルの電流導体を適切なやり方で接続してまとめることが必要である。個々のセルの接続は、通常はセルの(一般的に「上」と定義される)幅狭面で行われ、この幅狭面から電流導体が突き出ている。特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４では、図60に例示的に示したような接続構成が示されている。このような構成の場合、電流導体はそれぞれが個々に、もう一つのセルの電流導体と接続されなければならない。この作業は一般的に手作業でしか実施できない。電流導体およびその接続部は上側で露出している。積層体内の個々のセルを配置する際は、正確に個々のセルが互いに対し正しい極で置かれるよう注意を払わなければならない。
【０００６】
特許文献５には類似の構成が示されており、この構成では図61に示したように個々のセルがハウジング内に嵌め込まれている。ここでは個々のセルがハウジングのそれぞれの区画内にバラバラに立てられており、上に突き出ている接点がボルトで相互に結合されている。この場合、構成全体が上から蓋で密閉されている。
【０００７】
未公開の一発展形態からは、複数の薄い直方体のガルバニ電池を、セルの最も広い面で相互に向かい合わせまたは接触させ、そのように保持機構においてグラウト材で固定することで、一つまたは複数の積層体へとまとめることが知られている。このような構成はもう解体できない。
【０００８】
本発明者は、2つの加圧板の間で複数のフラットセルが積層されており、この積層体が加圧板の間に延びるテンション棒(ネジボルトまたは平頭ボルト)でまとめて保持される、刊行物として詳細に公開されていない構成も承知している。このような構成は図62に概略的に示されている。この場合、貯蔵セルの内側領域に存在するアクティブ部に少なからぬ圧力がかかる。さらにこのセルブロックは、熱容量が大きく熱放射面が小さい中実の物体になっている。
【０００９】
社内では整理番号105907で管理されており、本願出願人により同日に提出された特許出願は、向かい合う幅狭面から横に突き出た平面的な電流導体を備えたフラットセルの構造を記載しており、それぞれの幅狭面に沿った電流導体の長さは、その幅狭面の長さの半分より大きい。このセルは電流導体で接触可能であり、同時に向き安定性に組み立てることができる。この点について、この特許出願の開示内容をここに参照によって援用するが、そこに記載された詳細事項に本発明の適用が制限されるわけではない。
【００１０】
フラット貯蔵セルの積層体を備えており、従来技術の欠点を回避する電気化学的エネルギー貯蔵装置が望まれている。それだけでなく原理的に、そして特に車両で、さらなる省スペース化、つまりバッテリ構成全体の小型化が望まれている。さらにエネルギー貯蔵器の需要増加、特に電気またはハイブリッドで稼働する車両での需要増加に関連して、既存の提供スペースおよび幾何学的関係への適応、ならびに多種多様な電圧要求および容量要求に適応可能であることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第2008/128764号パンフレット
【特許文献２】国際公開第2008/128769号パンフレット
【特許文献３】国際公開第2008/128770号パンフレット
【特許文献４】国際公開第2008/128771号パンフレット
【特許文献５】特開平7-282841号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって本発明の課題は、コンパクトかつ頑丈で、容易かつ確実に組み立てることができ、個々のセルにかかる機械的負荷が小さく、温度を簡単に調節でき、様々な要求に柔軟に適応し得る上述の種類の電気化学的エネルギー貯蔵装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な変形形態は従属請求項の対象である。
【００１４】
本発明の一つの態様に基づく電気エネルギー貯蔵装置は、フラット形状の多数の貯蔵セルを備えており、この複数の貯蔵セルは積層方向においてセルブロックへと積層されており、かつ締付装置により二つの押圧板の間でまとめて保持されており、その際、セルブロック内の貯蔵セルは相互に並列および/または直列に接続されている。各々の貯蔵セルはその周縁領域において、二つのフレーム要素の間で保持されている。
【００１５】
このようにして加圧ゾーンが定義され、この加圧ゾーン内でセルが保持される。
【００１６】
各々の貯蔵セルが、電気化学反応を用いた電気エネルギーの取込みおよび放出のために設計されかつ適応させた構造が配置されたアクティブ部を有しており、このアクティブ部を周縁領域が取り囲むことが好ましい。こうして、締付圧およびこれによって生じ得る機能低下が、アクティブ部から遠ざけられる。
【００１７】
各々の貯蔵セルが、周縁領域内で、貯蔵セルの向かい合う二つの幅狭面から積層方向を横切って突き出ている平面的な接点区域を有することが好ましい。このようにして接点区域が比較的頑丈に構成され、セルを保持するために活用することができる。
【００１８】
本発明は、電気化学セル、例えばガルバニ型二次電池に適用できることが特に有利である。その際、貯蔵セルの周縁領域内で、特に少なくとも向かい合う二つの幅狭面で少なくとも一つの継目を有するフィルムにより、アクティブ部が隙間なく包囲されていることが好ましく、このフィルムで包囲された領域は好ましくは真空にされている。
【００１９】
接点区域はそれぞれ、向かい合う二つの幅狭面での継目を通り抜け、かつ内部ではアクティブ部と結合している電流導体の部分であることが好ましい。接点区域はセルの最も重い部分を構成するアクティブ部と結合しているので、被覆部の機械的負荷および損傷確率を低く保つことができる。
【００２０】
これは接点区域が、フレーム要素を介して締付機構により施される圧力に対する加圧面となっていることで達成されるのが有利である。
【００２１】
アクティブ部は一般的に周縁領域より大きな厚さを有している。フレーム要素が、隣り合う貯蔵セルのアクティブ部の間に自由空間が存在するような厚さを有する場合、この自由空間を、熱搬送体による温度調節のために使用することができる。
【００２２】
例えばフレーム要素がそれぞれ、積層方向を横切る少なくとも一つの開口部を有しており、この開口部が、隣り合う貯蔵セルの間の自由空間を外部空間とつなぐ場合、熱搬送体がこの開口部を通って流れまたは循環して冷却回路を実現することができる。これは、複数の開口部が、フレーム要素の積層方向を横切って向かい合う区域内に配置されることにより達成されるのが特に効果的である。特に、冷媒は二つの貯蔵セルの間の空間を通って流れることができ、この冷媒は特にフレーム要素内の開口部を通って出入りする。
【００２３】
冷媒は、安全性を改善するため、不燃性または引火しにくいことが好ましい。つまり冷媒として例えば空気、脱イオン水、または油、またはその類似物を使用することができる。
【００２４】
特に有効な熱伝達が生じるのは、冷媒が、二つの貯蔵セルの間の空間を貫流する際に相転移を起こす場合である。
【００２５】
押圧板はフレーム状に形成されることが好ましい。こうして最小の重量で、締付機構の圧力をフレーム要素全体に均一にセル積層体内にもたらすことができる。
【００２６】
適切な締付機構は、複数の、特に4本または6本のテンション棒を備えている。このテンション棒は、特にスペースをとらないようにして、押圧板内、フレーム要素内、および貯蔵セルの周縁領域内の積層方向に走る穴を通って延びることができる。
【００２７】
テンション棒が、貯蔵セルの接点区域内の積層方向に走る穴を通って延びている場合、圧力を特に効果的に貯蔵セルの接点区域にかけることができる。この場合、貯蔵セルの電気的結合が、締付装置を介した確実な結合によって行われる場合が特に有利である。
【００２８】
特に、隣り合う貯蔵セルの接点区域の間の電気的結合が作られるべき場所に、電気伝導材料から成る接点結合要素が配置され、この接点結合要素は、締付機構を介してかけられる積層方向の締付圧により、両方の接点区域に押圧される。接点結合要素は、接点間の接触抵抗を小さくするため、金属または合金、好ましくは銅、真鍮、青銅から成ることができ、特に好ましくは金メッキまたは銀メッキされ得る。
【００２９】
コンパクトな構造形式および簡単な組立ては、接点結合要素がフレーム要素に内蔵される場合にもたらされる。これは特に、接点結合要素が、フレーム要素内の貫通穴に嵌め込まれた多数の円筒物体である場合である。
【００３０】
フレーム要素が、接点結合要素を嵌め込む領域の間で厚みを減らしている場合、接点結合要素の端面への押圧力の集中および特に効果的な接触が生じる。これに加え、厚みを減らした領域は、熱搬送体が循環するための開口部を形成することができる。
【００３１】
接点結合要素は例えば多数のスリーブとすることができ、このスリーブを通ってそれぞれテンション棒の1本が走っている。代替策として接点結合要素は、基本的に長方形の断面の細長い基本形状を有していてもよく、この接点結合要素は、二つの貯蔵セルの結合すべき接点区域の間のフレーム要素内の空隙に、基本的に空隙の延長方向に沿って嵌め込まれており、この接点結合要素の平行な外面が、貯蔵セルの接点区域と接触する。
【００３２】
後者の場合、接点結合要素は、積層方向における増厚部を有することができ、この増厚部の外端面が、貯蔵セルの接点区域と接触する。これによりここでもまた、高い押圧力および接触圧ならびに既に述べた熱搬送体が循環するための開口部が生じる。
【００３３】
接点結合要素が少なくとも、装置の内側に向いており長手方向に延びる冷却リブを備えている場合、電流導体から熱媒体への有効な熱伝達を行うことができる。
【００３４】
二つの接点区域の間に電気的結合を作るべきでない場所では、接点区域の間で、電気絶縁材料から成る離隔要素をフレーム要素内の空隙に嵌め込むことが有利であり、この離隔要素は基本的に接点結合要素の形状を有するのが好ましい。
【００３５】
接点結合要素は、少なくとも二つの貫通穴を有することが好ましく、この貫通穴を通ってそれぞれテンション棒の1本が走っている。テンション棒は、短絡を回避するため接点結合要素および接点区域に対して電気絶縁されていることが好ましい。これは例えば、テンション棒がシャフト面に電気絶縁性コーティングを有することによって、またはテンション棒にそれぞれ電気絶縁材料から成るスリーブを装着することによって達成できる。
【００３６】
一実施形態では、隣り合う貯蔵セルの間の自由空間内にバネ要素が配置されており、このバネ要素が貯蔵セルを、積層方向において弾性的に相互に突っ張り支持することを特色とする。このバネ要素は、例えば平面的な発泡材要素であることができ、貯蔵セルの一方または両方のフラット面に固定的に取り付けられている。このような構成は、使用中のセルの揺動およびそれに伴うセルの保持部位への機械的負荷を低減させる。
【００３７】
電流を通す部分の間の望ましくない接点を回避するため、組立ての際には、部品を互いに対し、径方向において厳密に位置決めすることが必要である。これは、貯蔵セルとフレーム要素の、積層方向を横切る相対位置を規定するセンタリング機構により容易になる。センタリング機構は、フレーム要素の端面内に配置された突出部を含むことができ、この突出部が、貯蔵セルの周縁領域内のぴったり適合する凹部に噛み合う。この突出部は、ピン、瘤、突起部、またはその類似物であることができ、凹部は、接点領域内または周縁領域の非伝導性区域内に配置することができる。この凹部は貫通穴または型抜き部であってもよい。
【００３８】
これに代わる構造形式では、センタリング機構が貯蔵セルの周縁領域内のエンボス部を含むことができ、このエンボス部は、フレーム要素のぴったり適合するレリーフ部に食い込む。センタリング機構はさらに、テンション棒が、接点領域を除く貯蔵セルの周縁領域内のぴったり適合する穴に通して走るように、または貯蔵セル、特に比較的厚いアクティブ区域を有する貯蔵セルが、積層方向を横切ってフレーム要素に対し突っ張り支持されるように、またはフレーム要素と貯蔵セルの間に、組立て中の変位を回避するため好ましくはフレーム要素上に直接的に射出成形される弾性要素、特に発泡材が介在するように実現されてもよい。
【００３９】
さらに、貯蔵セルが常に正しい電極方向で取り付けられることが重要である。ここでは、ミスを回避するため、貯蔵セルの取付け方向をコーディングする逆接保護機構を設けることができる。
【００４０】
逆接保護機構は、センタリング機構が非対称に形成されるように実現できる。つまり、例えば突出部と凹部あるいはエンボス部と反転レリーフ部を、一方の接点区域の側ではもう一方の接点区域の側より大きな間隔をあけて配置することができ、またはもう一方の接点区域の側とは違う形状もしくは大きさで形成することができる。つまりセンタリング機構の部品が、同時に逆接保護の課題を引き受けることができ、逆接保護のために追加的な措置または部品を必要としない。
【００４１】
代替策として逆接保護機構は、バネ要素が、貯蔵セルの両方のフラット面に、それも複数の貯蔵セルの互いに対する所望の電極方向に応じてフラット面のうちの同じ接点区域に割り当てられた半面に、またはフラット面のうちの異なる接点区域に割り当てられた半面に配置されるように実現できる。つまりバネ要素が同時に逆接保護の課題を引き受けることができ、逆接保護のために追加的な措置または部品を必要としない。
【００４２】
さらなる一実施形態では、フレーム要素が、縁側のそれぞれ同じ部位に配置された少なくとも一つの切れ込み部を有することができ、組み立てた状態では複数のフレーム要素の切れ込み部が、基本的にU字形の断面の外へ開いた一つの経路を形成し、この経路は積層方向に延びている。このような経路は、有利に、かつスペースをとらずに導線を案内するために用いることができる。それぞれ切れ込み部の底で経路の延び方向に垂直に施された穴を介し、例えば感知器または熱素子または制御素子のために、連結要素を取り付けて連結することができる。その際この経路に端面から、押圧板の少なくとも一つに配置された貫通穴または型抜き部または彫込部を介してアクセス可能な場合が有利である。
【００４３】
貯蔵セルは直列に接続することができ、あるいは貯蔵セルの少なくとも一部を並列に接続することができる。特に、並列接続された複数の貯蔵セルがそれぞれグループを構成することができ、それぞれ同じ数の貯蔵セルから成る複数のグループを直列に接続することができる。適切な組合せならびに貯蔵セルおよび貯蔵セルグループの適切な数により、利用可能な空間の範囲内で、セル電圧およびセル容量の倍数としてのほぼすべての任意の電圧および容量を実現することができる。
【００４４】
押圧板は、電気伝導材料から成ることができ、かつ上述の接点結合要素を介して貯蔵セルの接点区域と電気的に結合することができる。つまり押圧板は電極として用いることができる。さらに押圧板が、連結導線または対をなすものの片割れとの結合のために構成された連結要素を備えていれば、セルブロックのさらなる接続は非常に簡単である。つまり、連結要素は例えば、好ましくは貫通穴を有するまたは控えボルトを担持する連接部であることができ、この連接部は、積層方向を横切って横に突き出ているか、または端面で積層方向に突き出ている。この事例では、短絡を回避するため、テンション棒が押圧板に対して電気絶縁されている場合が有利である。
【００４５】
これに代わる一実施形態では、テンション棒は、押圧板の一方に対して電気絶縁され、これにひきかえもう一方の押圧板とは電気伝導性に結合され、かつ少なくとも絶縁された押圧板の側に連結要素を備えることができ、この連結要素は好ましくはテンション棒と一緒にボルト留めされており、またはテンション棒と一体的に形成されている。こうして、いずれにせよ他の部品に対しては絶縁されているテンション棒は、セルブロックを通って案内され、電極の一つとして働くことができ、つまりセルブロックの一方の同じ端面に両方の極が存在する。これにより、セルブロックの接続および連結が簡略化され得る。
【００４６】
その際、テンション棒が少なくとも一方の側で連結要素を備える場合が有利であり、この連結要素は好ましくはテンション棒と一緒にボルト留めされており、またはテンション棒と一体的に形成されている。
【００４７】
少なくとも一方の側のテンション棒の連結要素は、等電位化のために相互に電気的に結合することができる。
【００４８】
特に単純で自己センタリング型の構造が生じるのは、テンション棒が押圧板の一つに直接ねじ込まれている場合である。
【００４９】
フレーム要素および押圧板の全体が、基本的に角柱状の輪郭を定義しており、この輪郭がその中に配置された貯蔵セルを完全に包囲することが好ましい。つまり、簡単に取り扱える閉じた物体ができる。熱搬送体を用いた冷却回路の形成の可能性に対する利点も生じる。
【００５０】
さらに、セルブロックの端面側の末端にある両方のフレーム要素が、それぞれのフレーム要素により開け放たれた空間に架かっている厚みを減らした短手方向補強部を備える場合が有利である。これにより、この末端のフレーム要素が補剛され、さらにそれぞれ末端の貯蔵セルの表面の露出が定義される。
【００５１】
電気エネルギー貯蔵装置は、貯蔵セルの監視およびバランシングのための制御ユニットを備えることが好ましい。この制御ユニットは、セルブロック上、好ましくは上述の短手方向補強部の一つに取り付けられることが特に好ましい。
【００５２】
制御ユニットと結合した導線を案内するため、上述の切れ込み部により形成された経路を使用できることが有利である。
【００５３】
有利な変調性および柔軟性は、複数のセルブロックが相互に直列および/または並列に結合している場合にもたらされる。
【００５４】
これに加えセルブロックが様々な数の貯蔵セルを備える場合、利用可能な取付け空間を特に効果的に活用することができる。このためには、セルブロック内の貯蔵セルの数を、利用可能な取付け空間の幾何形状に基づいて選択する場合が有利である。セルブロックは互いに対し、それぞれの積層方向において相前後して、および/またはそれぞれの積層方向に対して相並んで、および/または上下に重なり合って、および/またはそれぞれの積層方向に対して特に直角に配置することができ、セルブロックの連結要素を介して相互に接続することができる。
【００５５】
構成全体をハウジングに収容することができる。その際、上述の連結要素の少なくとも一部を、ハウジングにセルブロックを固定するために利用できるのが有利である。
【００５６】
本発明のさらなる態様の電気エネルギー貯蔵装置は、フラット形状の多数の貯蔵セルを備えており、この複数の貯蔵セルは積層方向においてセルブロックへと積層されており、かつ締付装置でまとめて保持されており、その際、セルブロック内の貯蔵セルは相互に並列および/または直列に接続されている。この電気エネルギー貯蔵装置の場合、各々の貯蔵セルはその周縁領域内に電流導体を備えており、連続する貯蔵セルの電流導体の間の電気的接触は、締付装置を介した確実な結合によって行われる。
【００５７】
これに関しては、電気伝導材料または電気絶縁材料から成る圧力伝達部品が、電流導体の間で積層方向に配置されており、この圧力伝達部品に締付装置の力が作用することが好ましい。
【００５８】
特に、この圧力伝達部品により貯蔵セルが保持される。
【００５９】
請求項に挙げたおよびさらなる本発明の特徴、課題、および利点は、以下の、添付した図面に関連させて作成した好ましい実施形態の記述からより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第1の実施形態に基づくセルブロックの部分的に分解された透視図である。
【図２】アキュムレータセルおよびそのフレーム要素を示す図である。
【図３】図1の2本の線E1、E2で定義された平面でのセルブロックの断面を図1の矢印IIIの方向において見た図である。
【図４】ボルト留め領域内の図3の細部IVを示す図である。
【図５】追加的な連結要素および制御機器を備えた全体透視図である。
【図６】図1に示したセルブロックに類似のセルブロックの等価回路図である。
【図７】本発明の第2の実施形態の等価回路図である。
【図８】本発明の第3の実施形態としての4つのセルブロックの構成の透視図である。
【図９】図8の構成の側面図である。
【図１０】本発明の第4の実施形態としての二つのセルブロックの直列接続を示す図である。
【図１１】本発明の第5の実施形態としての二つのセルブロックの並列接続を示す図である。
【図１２】本発明の第6の実施形態としてのセルブロックの構成を示す図である。
【図１３】第7の実施形態のセルブロックの細部を示す図である。
【図１４】第8の実施形態のセルブロックの組み立てられた状態の透視図である。
【図１５】加圧板および拘束具のない図14のセルブロックを示す図である。
【図１６】図14のセルブロックの末端フレームの正面図である。
【図１７】中間フレーム14の透視図である。
【図１８】本発明の第9の実施形態の単独のセルブロックの透視図である。
【図１９】図18のセルブロックを4つ直列接続した構成の側面図である。
【図２０】第10の実施形態のアキュムレータセルの透視図である。
【図２１】図20のアキュムレータセルの平面図、詳しくは上の幅狭面を上から見た図である。
【図２２】本発明の第11の実施形態における接点ストリップを備えたセルブロック内での配置における二つのアキュムレータセルの透視図である。
【図２３】図22のアキュムレータセルの平面図、詳しくは長い幅狭面を上から見た図である。
【図２４】図22の接点ストリップの透視図である。
【図２５】この実施形態における中間フレームの正面図である。
【図２６】本発明の第12の実施形態における接触バーを備えたセルブロック内での配置におけるアキュムレータセルの透視図である。
【図２７】図26に基づく構成の分解図であり、追加的に絶縁バーが描かれている。
【図２８】正の電流導体の接触のための半体バーの断面図である。
【図２９】負の電流導体の接触のための半体バーの断面図である。
【図３０】図27の絶縁バーの断面図である。
【図３１】第12の実施形態における中間フレームの正面図である。
【図３２】本発明の第13の実施形態における正の電流導体の接触のための半体バーの断面図である。
【図３３】第13の実施形態における負の電流導体の接触のための半体バーの断面図である。
【図３４】第13の実施形態における絶縁バーの断面図である。
【図３５】本発明の第14の実施形態におけるプラス極用にコーディングされた離隔半体板の長手方向断面図である。
【図３６】第14の実施形態におけるマイナス極用にコーディングされた離隔半体板の長手方向断面図である。
【図３７】第14の実施形態における接点スリーブの長手方向断面図である。
【図３８】第14の実施形態における直列接続用のダブルスタッド包囲体の長手方向断面図である。
【図３９】第14の実施形態における並列接続用の内設包囲体の長手方向断面図である。
【図４０】第14の実施形態における並列接続から直列接続への移行用のシングルスタッド包囲体の長手方向断面図である。
【図４１】第14の実施形態における変形形態の適用のための離隔スリーブの長手方向断面図である。
【図４２】第19の実施形態のアキュムレータセルの正面図である。
【図４３】第20の実施形態のアキュムレータセルの隅の正面図である。
【図４４】第21の実施形態のアキュムレータセルの端部領域の断面を上から見た図である。
【図４５】第22の実施形態のアキュムレータセルの隅の正面図である。
【図４６】第23の実施形態のアキュムレータセルの端部領域の断面を上から見た図である。
【図４７】電流導体を備えた本発明の第24の実施形態におけるアキュムレータセルの周縁領域の断面を上から見た図である。
【図４８】第24の実施形態のディスタンスピースの断面図である。
【図４９】取り付けた状態での本発明の第25の実施形態のアキュムレータセルの正面図である。
【図５０】この実施形態の絶縁スリーブの長手方向断面図である。
【図５１】本発明の第26の実施形態におけるセルブロックを示す図である。
【図５２】本発明の第27の実施形態におけるセルブロックを示す図である。
【図５３】本発明の第28の実施形態における相互に直列結合された複数のセルブロックを示す図である。
【図５４】本発明の第29の実施形態のセルブロックの断面を上から見た図である。
【図５５】本発明の第30の実施形態のセルブロックの断面を上から見た図である。
【図５６】図55の接触クランプをセルブロックから見た拡大図である。
【図５７】接触クランプの図56の線LVIIに沿った断面を矢印方向に見た図である。
【図５８】接触クランプの図56の線LVIIIに沿った断面を矢印方向に見た図である。
【図５９】本発明の第31の実施形態のセルブロックの上からの透視図である。
【図６０】従来技術に基づくセルブロックを示す図である。
【図６１】従来技術に基づくセルブロックを示す図である。
【図６２】従来技術に基づくセルブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図における表現は概略的なものであり、本発明を理解するために最も重要な特徴を描写したにすぎないことを指摘しておく。また図に描いた寸法および大きさの比率は、明瞭な表現だけを目的としており、制限または強制としては全く理解すべきでないことを指摘しておく。
【００６２】
続いて具体的な実施形態およびその考えられ得る変形形態を説明する。様々な実施形態で同じ部品を使用する場合に限り、この部品に同じまたは対応する符号を付けている。既に一つの実施形態に関連して説明した特徴を繰り返し説明することは基本的にない。ただし、明確に異なる申立がなされていないか、または明らかに技術的意味がない場合に限り、一つの実施形態の特徴、構成、および作用を他の実施形態に書き写すこともある。
【００６３】
ここからは本発明の第1の実施形態を図1から図6に基づいて説明する。その際、図1は、第1の実施形態に基づくセルブロックの部分的に分解された透視図を示しており、図2は、アキュムレータセルおよびそのフレーム要素を示しており、図3は、図1の2本の線E1、E2で定義された平面でのセルブロックの断面を図1の矢印IIIの方向に見た図を示しており、図4は、ボルト留め領域内の図3の細部IVを示しており、図5は、追加的な連結要素および制御機器を備えた全体透視図を示しており、図6は、セルブロックの等価回路図を示している。(図3で印を付けた細部XIIIは別の実施形態に関連する。)
【００６４】
図1は、第1の実施形態に基づくセルブロック1の部分的に分解された透視図を示しており、この構成全体を完全なものにするハウジングは省略されている。セルブロック1は、本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置の決定的な構成要素である。
【００６５】
セルブロック1内には、幾つかの、全部で11個のアキュムレータセル2が積層体として配置されている。各々のアキュムレータセル2は、主にアクティブ部4、非アクティブ周縁ゾーン6、および周縁ゾーン6内に配置された二つの電流導体8、10から成る。アキュムレータセル2は本発明の意味における電気化学的貯蔵セルであり、電流導体8、10は本発明の意味における接点区域であり、周縁ゾーンは電流導体8、10と共に本発明の意味における周縁領域を形成している。
【００６６】
アクティブ部4内では、電気エネルギーの貯蔵および放出のための電気化学反応(充電反応および放電反応)が起こる。この図では詳しく示されていないアクティブ部4の内部構造は、2種類(陰極および陽極)の電気化学的に活性な電極フィルムから成るフラットでラミネートされた積層体と、電気化学的に活性な領域におよび電気化学的に活性な領域から電流を収集および導入または導出するための電気伝導フィルムと、2種類の電気化学的に活性な領域を互いに分離するためのセパレータフィルムとに対応している。この構造は、この技術分野ではよく知られており、ここでさらに掘り下げることはしない。参考として、本願と同日に提出した出願(社内記号No. 105907)に記載した貯蔵セルを指摘し、この出願の開示内容をこの点について全面的に参照により援用する。
【００６７】
セル2のアクティブ部4は、図では詳しく示されていない2枚のフィルムによりサンドイッチ状に被覆されている。両方のフィルムはその自由端で、気体および水分を通さないよう溶接され、いわゆる密封継目を形成しており、この密封継目は、周囲に巡らされた非アクティブ周縁ゾーン6としてアクティブ部4を取り囲んでいる。この密封継目は、向かい合う二つの幅狭面で折り畳まれ、そこでそれぞれ一つの折り目50を形成しており、この折り目はこの部位の密封継目を安定化させ、裂け目ができるのを阻止している(図2を参照)。
【００６８】
二つの電流導体8、10は、セル2の向かい合う二つの幅狭面で、密封継目を通り抜けてセル2の内部から外に突き出ており、平面的な形成物として反対方向に延びている。電流導体8、10は、非アクティブ領域6の内側にある電気化学的に活性な陰極領域および陽極領域と結合しており、したがってセル2の陰極端子および陽極端子として用いられる。
【００６９】
セルブロック1を形成するために、さらに保持フレーム12、14、16および加圧板18、20が設けられており、保持フレームと加圧板の縁は、フラット面から見るとそれぞれほぼ同じ輪郭を描いている。配置の順序は、第1の加圧板18、第1の末端フレーム(保持フレーム)12、それからアキュムレータセル2と中間フレーム(保持フレーム)14を交互の順番に、その際この順番はセル2で始まりセル2で終わり、故に中間フレームの数はセル2の数より一つ少ない、それから第2の末端フレーム(保持フレーム)16、そして第2の加圧板20である。上述の構成全体は、4本の平頭ボルト22とナット24でまとめて保持され、平頭ボルトは、ワッシャ26を介して加圧板18、20に作用する。加圧板18、20は、平頭ボルト22によってかけられた圧力を末端フレーム12、16に、したがって中間フレーム14とアキュムレータセル2の構成に伝達する。その際、圧力は、基本的に保持フレーム12、14、16の横の区域から、それぞれその間にあるアキュムレータセル2の電流導体8、10にかけられる。これによりセル2は、それぞれ二つの保持フレーム12、14または保持フレーム14、14または保持フレーム14、16の間で保持される。第1の末端フレーム12、中間フレーム14、および第2の末端フレーム16(保持フレーム)は、本発明の意味におけるフレーム要素である。第1および第2の加圧板18、20は、末端フレーム12、16に対応したフレーム形状を有している。この加圧板は、本発明の意味における押圧板であり、平頭ボルト22およびナット24ならびにワッシャ26と共に本発明の意味における締付機構を形成している。平頭ボルト22は、本発明の意味におけるテンション棒である。
【００７０】
保持フレーム12、14、16は絶縁材料から製造されている。したがって保持フレームは、個々のセル2の間の有効な電気的分離部になっている。これに対し加圧板18、20は、伝導材料、特にスチールまたはアルミニウムまたはその合金から製造されており、後で説明するように、同時にセルブロック1全体の電位蓄積体および電流導体として用いられる。
【００７１】
平頭ボルト22は、加圧板18、20内の貫通穴(詳しく示されていない)、保持フレーム12、14、16内の貫通穴28、29、およびセル2の電流導体8、10内の貫通穴30を通って走っている。平頭ボルト22は、貫通穴28、29、30より小さな直径を有している。これにより実現された平頭ボルト22の外郭と貫通穴30の内縁の間のリング状の間隔により、平頭ボルト22と電流導体8、10の間の電気絶縁が達成され、これにより異なるセル2の電流導体8、10の間の意図しない結合が回避される。同じことが、加圧板18、20に対する電気絶縁に適用され、これは後でより詳しく説明する。
【００７２】
保持フレーム12、14、16においては、一方の側に比較的小さな直径の貫通穴28が配置されており、もう一方の側ではより大きな直径の貫通穴29が配置されている。より大きな貫通穴29内には伝導材料から成る接点スリーブ32が配置されているのに対し、もう一方の側の貫通穴28は空のままである。接点スリーブ32は、本発明の意味における接点結合要素であり、セルブロック1の同じ側での隣り合う二つのアキュムレータセルの電流導体の間の電気的結合を作る。伝導材料としては、銅、真鍮、青銅、またはその類似物が適していることが分かったが、他の材料、例えばスチール、アルミニウム、洋銀なども考えられる。接点間の接触抵抗を小さくするには、接点を銀メッキまたは金メッキすることが適していると分かった。これは本明細書の枠内でのすべての接点要素に当てはまる。
【００７３】
平頭ボルト22のうちの2本を通って走る平面で切断されたセルブロック1の平面図である図3で明らかに認識できるように、アキュムレータセル2は積層体内で、交互の電極方向で配置されている。つまり、セルブロック1の一方の側では、例えばセル2のマイナス極になっている電流導体8と、この場合にはセル2のプラス極になっている電流導体10とがそれぞれ交互に配置されている。(図3では電流導体8の断面はアウトラインとしてのみ示され、これに対して電流導体10の断面は黒く塗りつぶされて示されている。)さらに、接点スリーブ32は保持フレーム12、14、16内に一方の側で配置されており、これに対し隣接する保持フレーム内では接点スリーブがもう一方の側に配置されている。こうすることで、中間フレーム14の領域内では常に一方のセル2のプラス極が、もう一方のセル2のマイナス極と結合される。末端フレーム12、16の領域内では、まだもう一方のセル2の電流導体と結合していない電流導体が、末端フレーム12、16内の接点スリーブ32を介し、それぞれの加圧板18、20と結合している。加圧板18、20は、スチールまたはアルミニウムまたはその合金のような伝導材料から製造されており、こうすることでセルブロック1全体の電流導体または電極として用いられ、つまり第1の加圧板18は例えばセルブロック1のプラス極として用いられ、これに対し第2の加圧板20はセルブロック1のマイナス極として用いられる。
【００７４】
図4は、第2の加圧板20のボルト留め領域内の図3の細部IVを示しており、部品の相互のおよび互いからの配置および電気的結合または絶縁を分かりやすくしている。この部分図では、最後のおよび最後から2番目のセル2n、2n-1の図3での右端が、最後のおよび最後から2番目の中間フレーム14m、14m-1(m=n-1)と、末端フレーム16と、ナット24を備えた平頭ボルト22と、ワッシャ26と一緒に示されている。
【００７５】
この図に示したように、最後のセル2nの電流導体8は、第2の末端フレーム16内の接点スリーブ32を介して、金属の第2の加圧板20と電気的に結合している。左の(図4の詳細図では示されていない)側では、図3で見ることができるように、最後のセル2nの電流導体10が、最後の中間フレーム14m内の接点スリーブ32を介して、最後から2番目のセル2n-1の電流導体8と結合している。再び右側では最後から2番目のセル2n-1の電流導体10が、最後から2番目の中間フレーム14m-1内の接点スリーブ32を介して、その前に配置されたセル(2n-2)の電流導体(8)と結合している(図4の詳細図では下縁に接点スリーブ32の一部しか示されていない)。これは、第1のセルが第1の末端フレーム12内の接点スリーブ32を介して第1の加圧板18と結合するまで交互に続いていく(図3を参照)。
【００７６】
接点スリーブ32を収容するための貫通穴29は、接点スリーブを収容していない貫通穴28より大きな直径を有している。接点スリーブ32の内径は、接点スリーブを収容していない貫通穴28の直径にほぼ相当しており、貫通穴28は平頭ボルト22の外径より大きい。このようにすると、平頭ボルト22と電流を通す部分32、20(、18)の間に、平頭ボルト22を電気絶縁させるエアギャップ56が存在している。エアギャップ56は、平頭ボルト22とそれ自体は電流を通さない保持フレーム14、16(、12)の間にも存在しており、したがってここには組立ての際にあそびが存在し、これはこの部分の組立てを簡単にする。ワッシャ26は絶縁ワッシャであり、このワッシャは、ナット24と第2の加圧板20の間(およびこの図では詳しく示されていないがもう一方の側では平頭ボルト22と第1の加圧板18の間)の電気絶縁をもたらす。平頭ボルトを加圧板18、20から電気絶縁することで、電極として用いられる加圧板18、20の間の短絡が阻止される。
【００７７】
一変形形態では、エアギャップ56の代わりに例えば収縮チューブの形の絶縁部を設けることもできる。
【００７８】
実施形態および図1と図2に戻ると、アキュムレータセル2の電流導体8、10内には、それぞれ二つの位置合わせ穴36が配置されており、この位置合わせ穴36は、保持フレーム12、14、16内の位置合わせ穴34と一直線上に並んでいる。保持フレーム12、14、16内で、貫通穴29内の接点スリーブ32も配置されている側ではそれぞれ、向かい合う保持フレーム12、14、16の一方での位置合わせ穴34内にセンタリングピン38が嵌め込まれている。組立ての際には、このセンタリングピン38が、セル2の電流導体8、10内の位置合わせ穴36を通って、向かい合う保持フレーム12、14、16の位置合わせ穴34内に延びる。このようにして、保持フレーム12、14、16およびその間に配置されたアキュムレータセル2が径方向において(径方向とは、積層方向Sに垂直な方向である)互いに対し固定される。位置合わせ穴34、36およびセンタリングピン38は、本発明の意味におけるセンタリング機構を形成している。センタリングピン38は、位置合わせ穴34、36と共に本発明の意味におけるセンタリング機構を形成している。
【００７９】
中間フレーム14の長手面(図1および図2の上と下)には、それぞれ径方向に延びる3つのスリット40が配置されている。このスリット40が、セルブロック1の内部空間を、取り囲む雰囲気とつなげている。さらに中間フレーム14は、それぞれ積層方向に見てサイドの側(フレーム要素の間で電流導体8、10が配置されている側)で、厚さ方向の両側に陥凹部42を有している。末端フレーム12、16は、厚さ方向の片側、それも中間フレーム14に面した側でのみこのような陥凹部42を有している。フレーム要素の陥凹部42は、それにより局所的に厚みを減らし、向かい合うフレーム要素の陥凹部42と開口部44を形成し、この開口部44がセルブロック1の内部空間を、取り囲む雰囲気とつなげる。その際、開口部44はそれぞれ電流導体8、10により分割される。空気はスリット40および開口部44を通ってセルブロック1の内部空間に流れ込み、かつ内部空間から外に流れ出し、熱輸送によりアキュムレータセル2を冷却(または加熱)する。図3で一番はっきり分かるように、フレーム要素12、14、16の厚さは、セル2のアクティブ部4の間に間隔が存在するように決定されている。つまり、隣り合うセル2の間にはそれぞれ空気室が存在しており、セル2はこの空気室を介して熱を放出または吸収することができる。(セル2の加熱は、始動の際、特に涼しい気候で始動する際に、セル2を最適な稼働温度にもっていくために有意義である。)詳しく示されていない気流調節機構が、空気供給量を全体的におよび/または個々の空気室に対して調節する。温度調節を可能にする以外にも、スリット40および陥凹部42はフレーム要素の重量を明らかに減少させる
【００８０】
末端フレーム12、16は補強部46を備えており、この補強部は、より長い方の辺の間に延びており、厚さ方向では加圧板18、20と向かい合う面で一直線上に揃っている。この補強部46の幅は、最初と最後のセルに対し外側で供給される空気のための開口部の断面を定義し、末端フレーム12、16の幾何形状を安定化させ、積層配列における最初と最後のセル2を外に向かって遮る。図5で分かるように補強部46はさらに、セルブロック1内のセル2の調節およびバランシングのために設けられた制御機器62の固定を可能にする。
【００８１】
図1、図2、および図5ではっきり分かるように、フレーム要素12、14、16も加圧板18、20も、基本的に長方形の断面の、フラットで角柱状の形状を有している。これらすべての要素が同じ断面を有するので、組み立てられたセルブロック1全体も、角柱状で、基本的に直方体の輪郭を形成する。断面は角に傾斜面48を有しており、この傾斜面は、取扱いを容易にし、不要な質量を削減する。
【００８２】
そこには連接部52も示されており、この連接部は、加圧板18、20と一体的に形成されており、加圧板からわきへ曲げられることにより積層方向Sに突き出ている。この連接部52は、セルブロック1の電極端子として用いられる。連接部52はそれぞれ、結合ボルト58を収容し得る穴54を有している。この結合ボルト58により、さらなる結合手段、例えば結合連接部60を固定することができる。このようにして、セルブロック1を供給網、例えば車両の電気系統と結合することができる。最初に、供給網と結合するための端子電極を備えたハウジング内の適切に形成された受け部と結合することもできる。ボルト58または類似の結合手段を備えた連接部52は、バッテリハウジング内にセルブロック1を固定するためにも使用できる。例えばバッテリハウジング内に存在するネジスリーブを使用することができ、このネジスリーブが結合ボルト58を収容する。このようにすると、別の送電レールを作らなくてよい。
【００８３】
図6は、上に記載したようなアキュムレータセル2の配列の等価回路図を示している。(セル2を図1、図3、図5でのように11個ではなく9個だけ備えた一変形形態を示した。)
【００８４】
この図は、交互の電極方向で配置された9個のセル2を示しており、セルは相互に直列に結合されている。この結合は、この実施形態に従いそれぞれ二つの接点スリーブ32を介して行われ(図1、図2を参照)、接点スリーブは共同で、本発明の意味における接点結合機構を形成している。直列接続の終端は、この実施形態によれば加圧板18、20またはその連接部52によって具現化された端子電極になっている。
【００８５】
セルブロック内のセル2の数は原理的には任意である。個々のアキュムレータセル2は画一的なセル電圧を有するので、直列接続するセル2の数を介して電極電圧を調整することができる。不可避の損失は別として、電極電圧Upはセル電圧Uiの合計に相当し、つまりこの場合は9×Uiである。ただし構成全体の充電容量は単一セルの充電容量に相当するだけである。
【００８６】
図7は、本発明の第2の実施形態の等価回路図を示している。第2の実施形態は、構造的には第1の実施形態と同じである。違うのは、セル2を相互に接続してまとめるやり方だけである。つまりここでは、それぞれ連続する3つのセル2が並列接続でまとめられており、したがってセルブロックの9個のセル2は、3つずつ並列に接続されたセル2のグループを3つ形成している。このために、一つのグループのそれぞれ3つのセルは積層体内で同じ電極方向で配置されており、このグループのセル2の同じ極が接点スリーブ32により相互に結合されている。積層体内では、各々のグループがさらにまた、次のグループとは異なる電極方向で配置されており、一つのグループの最後のセルは、次のグループの最初のセルと直列に接続されている。
【００８７】
セル2を並列接続した各々のグループは、単一セルの電圧であるが、3倍の充電容量を有する。したがってグループを直列接続した全体構成は、セル電圧の3倍に相当する電極電圧を有し、つまり3×Uiであり、または第1の実施形態での電極電圧の3分の1だけである。しかしその代わり全体容量は第1の実施形態の場合より3倍大きい。
【００８８】
つまり、並列接続および直列接続を部分的に変えることおよび組み合わせることにより、非常に簡単なやり方で、セル電圧およびセル容量の倍数をほぼ任意に実現することができる。
【００８９】
さらなる変化および組合せの可能性は、セルブロック全体の直列接続および/または並列接続によって生じる。
【００９０】
図8および図9には、本発明の第3の実施形態としての4つのセルブロックの直列接続が示されている。その際、図8はこの構成の透視図を示しており、図9はこの構成の側面図を示しており、それぞれここでもまた、場合によってはあり得るハウジングは省略されている。この構成もまた、本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置の決定的な構成要素である。
【００９１】
これらの図に示したように、4つのセルブロック1は、セルブロックの第2の加圧板20が、次のセルブロックの第1の加圧板18に向かい合うように相前後して配置される。このセルブロック1が第1の実施形態のセルブロック1と異なるのは、加圧板18から連接部52aが突き出ており、加圧板20からは連接部52bが突き出ており、この連接部52a、52bが異なる高さで突き出ている点である。この高さの差は、セルブロック1の端面の間隔を詰めたときに、一方のセルブロックの第2の加圧板20の連接部52bが、もう一方のセルブロックの第1の加圧板18の連接部52aの直下にぴったり収まるように決定されている。したがってセルブロック1は、それぞれ2本の結合ボルト58だけで結合することができ、この結合ボルトは、連接部52a、52bのそれぞれ一直線上に並んでいる穴54(見えない)に通して差し込まれる。したがって、相前後して配置されたセルブロック1の間に結合板金は必要なく、セルブロック1の間隔を最小限に保つことができる。供給網(詳しく示されていない)とのさらなる結合のため、最初と最後のセルブロック1、1の外側に向いた連接部52a、52bには、それぞれ結合板金が設けられている。
【００９２】
図9に示したように、各々のセルブロック1が制御機器62を装備している。したがってセルブロック1を個別にかつ単独で制御することができ、セルブロック1を簡単に交換することができる。
【００９３】
この構成の電極電圧は、単独のセルブロック1の電極電圧の4倍である。
【００９４】
複数のセルブロックの直列接続は、セルブロックを相並べで配置することによっても可能である。
【００９５】
図10には、本発明の第4の実施形態としての二つのセルブロックの直列接続が示されており、ここでもまた、場合によってはあり得るハウジングは省略されている。この構成もまた、本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置の決定的な構成要素である。
【００９６】
二つのセルブロック1はそれぞれ、これまでの実施形態の一つでのセルブロックのように構成されている。セルブロックは、一方のセルブロック1のここでは負極と仮定された第1の加圧板18が、もう一方のセルブロック1の正極としての第2の加圧板20の隣にあるように互い違いに配置されている。セルブロック1の一方の端面では、結合板金60を用いて、第1および第2の加圧板18、20の連接部52の間の結合が作られている。もう一方の端面では、それぞれの加圧板18、20の連接部52が結合板金60を介して供給網と結合され、つまりこの構成のマイナス極およびプラス極になっている。結合板金60はそれぞれ、結合ボルト58(詳しく示されていない)を用いてそれぞれの連接部52と結合されている。
【００９７】
セルブロック1をこのやり方でもっと多く結合すべき場合、セルブロックは、それぞれ互い違いの電極方向で相並んで配置され、かつ交互の端面で相互に結合されなければならない。最初と最後のセルブロックの相互に結合されていない端面が、それぞれこの構成の電極になる。
【００９８】
構成の全体容量を増やすため、類似のやり方で複数のセルブロックを並列接続することができる。
【００９９】
図11には、本発明の第5の実施形態としての二つのセルブロックの並列接続が示されており、ここでもまた、場合によってはあり得るハウジングは省略されている。この構成もまた、本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置の決定的な構成要素である。
【０１００】
二つのセルブロック1はそれぞれ、これまでの実施形態の一つでのセルブロックのように構成されている。第4の実施形態とは異なり、セルブロックは、ここではセルブロック1の正極と仮定されたそれぞれの第1の加圧板18およびセルブロック1の負極としてのそれぞれの第2の加圧板20が相並ぶように、同方向で配置されている。相並んでいるセルブロック1の第1の加圧板18の連接部52の間および相並んでいる第2の加圧板20の連接部52の間ではそれぞれ、結合板金60を用いて結合が作られている。セルブロックの一つでの加圧板18、20の塞がっていない連接部52は、結合板金60を介して供給網と結合し、つまりこの構成のマイナス極およびプラス極になっている。結合板金60はそれぞれ、結合ボルト58(詳しく示されていない)を用いてそれぞれの連接部52と結合されている。
【０１０１】
セルブロック1をこのやり方でもっと多く結合すべき場合、さらなるブロックを付け加えることで、図示した構成を簡単に拡張することができる。
【０１０２】
任意の電圧値および容量値を実現するため、第3、第4、および第5の実施形態の構成を組み合わせることができる。第2の実施形態の技術思想も取り入れることができる。
【０１０３】
本発明の第6の実施形態を図12に示している。その際、セルブロック1a、1a、およびセルブロック1bは、相並べて配置され、第4の実施形態のやり方で直列に相互に接続されている。第6の実施形態の特異性は、セルブロック1bがセルブロック1aより短いこと、つまりより少ない数のアキュムレータセル2(詳しく示されていない)を備えていることにある。このようにすると、構成の電極電圧を特に自由に調整できるだけでなく、構成の外側の幾何形状を利用可能な取付け空間に適応させることができる。図12に示したこの実施形態に基づく構成は、場合によってはハウジングおよびさらなる取付け部品と一緒に本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置を形成する。
【０１０４】
ここでも、第2、第3、第4、および/または第5の実施形態の技術思想を追加的に適用することにより、拡張および適応が可能である。
【０１０５】
次の実施形態は、第1および第2の実施形態の個々の側面に関する変形形態である。
【０１０６】
図13は、第7の実施形態のセルブロックの細部を示している。セルブロック内での位置は図3の線XIIIによって示唆されており、ただし図13に示した要素は図3の要素とは部分的に異なっている。
【０１０７】
図13には、平頭ボルト22の第2の加圧板20とのボルト留め領域が、ナット24、最後の3つのアキュムレータセル2n、2n-1、2n-2および最後の3つの中間フレーム14m、14m-1、14m-2の一部、ならびにこの部分にある幾つかの接点スリーブ32と共に示されている。
【０１０８】
第1の実施形態とは異なり、ナットは、ワッシャ26ではなく絶縁ブッシュ64を介して加圧板20に締め付けられている。絶縁ブッシュ64は、ナットに対し適切な支持面を提供するため、十分な外径を有する鍔部を備えており、平頭ボルト22を収容しながら、詳しく示されていない加圧板20内の貫通穴を通り抜けて、末端フレーム16内の貫通穴28に少し入り込んでいる。反対側の、接点スリーブ32がアキュムレータセル2と加圧板20(、18)の間の接点を作っている場所では、絶縁ブッシュ64は平頭ボルト22と接点スリーブ32の間のエアギャップ56に少し入り込んでいる。
【０１０９】
このようにして、平頭ボルト22の加圧板18、20からの確実な電気的分離も、加圧板18、20の径方向におけるセンタリングも達成される。
【０１１０】
ここからは図14から図17に関連して、本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置の決定的な構成要素である第8の実施形態のセルブロックを説明する。その際、図14は、組み立てられた状態を透視図で示しており、図15は、同じものを加圧板および拘束具なしで示しており、図16は、この実施形態における末端フレームを正面図で示しており、図17は、この実施形態における中間フレームを透視図で示している。
【０１１１】
図14には、この実施形態の完全に組み上げられたセルブロック1cが、第2の加圧板20の端面および全体の輪郭の上面が特によく見えるように透視図で示されている。第1の実施形態とは異なり、角柱状の輪郭は角の傾斜面を有していない。その代わりに、セルブロック1cの上面で上へ開いた経路68内に信号ケーブル66が走っており、この経路は、加圧板20、18を除くセルブロック全長にわたって延びている。このような経路68は、角柱構造の二つの角に存在する。経路68には、第2の加圧板20に施された一つずつの入口70を通って端面からアクセス可能である。
【０１１２】
信号ケーブル66は、制御機器62を連結するために用いられ、制御機器は、この実施形態では第2の加圧板20にボルト留めされている。同様に、第2の制御機器72が第2の加圧板20にボルト留めされており、この第2の制御機器からは、さらなる信号ケーブル(詳しく示されていない)が出ており、もう一方の経路68内で案内されている。第2の制御機器は、熱収支の調節に用いられることが好ましく、例えばアキュムレータセル2に取り付けられた、またはそうでなければセルブロック1cの内部空間の適切な部位に取り付けられた例えば熱素子と結合している。
【０１１３】
図15は、図14に示したセルブロック1cを、加圧板20、18なしで再び示しており、これにより補強部46を備えた第2の末端フレーム16の端面を見ることができる。第1の実施形態とは異なり、ここでは制御機器の固定に補強部46を用いていない。
【０１１４】
図16は、第2の末端フレーム16を正面図で示している。この実施形態の第2の末端フレーム16が第1の実施形態の第2の末端フレーム16と違う点は、左と右の上側に一つずつ、断面がU字形の彫込部74が施され、これとひきかえに角は面取り部84だけを、より明確な傾斜面の代わりに有していることである。彫込部74の底では、右または左の経路68内の連結要素76、78を認識することができる。これを介して、信号ケーブル66の個々の導線を連結することができる。
【０１１５】
図17は、この実施形態に基づく中間フレーム14を透視図で示している。中間フレーム14も、上側の対応する部位に彫込部74を備えている。すべての中間フレーム14および末端フレーム12a、16のすべての一方の側の彫込部74が、一つの経路68を形成している。さらに、この実施形態の中間フレーム14は、一方の彫込部74のすぐ下に形成された自由路80により、第1の実施形態の中間フレーム14とは異なっている。自由路80は、LV接点を固定するための鋲またはその類似物を収容するために設けられており、図示した実施形態では円形の止まり穴であり、つまり特に中間フレーム14の厚さより小さな深さを有している。自由路80は、詳しく示されていないが彫込部74に対する結合部を有することができる。このような結合部は、自由路80の直径の幅またはより小さな幅を有することができる。
【０１１６】
一変形形態では、自由路80を貫通穴として形成することもできる。こうしてすべての自由路が、外からアクセス可能な経路68の下で内部経路を形成し、この内部経路には、内部にある制御導線または制御素子を収めることができる。
【０１１７】
第1の実施形態に対するさらなる違いは、位置合わせ穴およびセンタリングピンの位置に関するものである。
【０１１８】
一つには、位置合わせ穴のペアが、中間フレーム14の異なるサイドの側では、互いからの異なる間隔を有している。つまり、中間フレーム14の一方のサイドの側にある位置合わせ穴の第1のペア34aは、反対サイドの側にある位置合わせ穴の第2のペア34bの間隔x2より大きな相互間隔x1を有する。これに対応して、アキュムレータセル2の電流導体内の位置合わせ穴も異なる間隔を有する(詳しく示されていない)。このように、アキュムレータセル2の取付け向きをコーディングするために、つまり本発明の意味における逆接保護機構を実現するために、例えばアキュムレータセル2の正の電流導体上の位置合わせ穴は常に比較的大きな間隔x1をあけて配置されており、これに対しアキュムレータセル2の負の電流導体上の位置合わせ穴は常に比較的小さな間隔x2をあけて配置されている。
【０１１９】
接続をコーディングするために複数種類の中間フレーム14を設けることができる。これに関し、図17では方向付けのため中間フレーム14の見えている端面を前面Vとし、見えていない端面を裏面または後面Hとし、サイドのそれぞれの側を左(L)および右(R)で表す。
【０１２０】
中間フレームの第1の種類14の場合、中間フレーム14内の位置合わせ穴34a、34bは、止まり穴として斜交いに異なって形成されている。つまり、例えば左の前面V:Lおよび右の裏面H:Rでは、比較的大きな間隔x1を有する位置合わせ穴34aが止まり穴として形成されており、これに対し左の裏面H:Lおよび右の前面V:Rでは、比較的小さな間隔x2を有する位置合わせ穴34bが止まり穴として形成されている。その際、右サイドの側Rでは直径が比較的小さな貫通穴28が形成されており、左サイドの側Lでは、接点スリーブ32を収容するため直径が比較的大きな貫通穴29が形成されている。
【０１２１】
中間フレームの第2の種類(14'、図には示されていない)の場合、中間フレーム14内の位置合わせ穴34a、34bは同様に止まり穴として斜交いに異なって、ただし第1の種類の場合とは向きを変えて形成されている。つまり、右の前面V:Rおよび左の裏面H:Lでは、比較的大きな間隔x1を有する位置合わせ穴34aが止まり穴として形成されており、これに対し右の裏面H:Rおよび左の前面V:Lでは、比較的小さな間隔x2を有する位置合わせ穴34bが止まり穴として形成されている。貫通穴28、29および接点スリーブ32の位置も同様に第1の種類14の場合の位置とは逆である。つまり、左側Lでは直径が比較的小さな貫通穴28が形成されており、右側Rでは、接点スリーブ32を収容するため直径が比較的大きな貫通穴29が形成されている。
【０１２２】
第1および第2の種類の中間フレームを交互に配置することにより、二つのセル2の直列接続がコーディングされる。二つの中間フレームの互いに向き合う面では常に、互いに同じ間隔の位置合わせ穴が向かい合っており、しかし中間フレームの前面と裏面の二つの連続するセル2は、反対の電極向きでしか配置することができない。なぜならサイドの各々の側で、前面と裏面に配置された位置合わせ穴が異なった間隔を有しており、つまり異なる電極向きをコーディングしているからである。さらに、連続する中間フレーム内の接点スリーブを有する側は、左と右に常に交互に配置される。このようにして、常に中間フレームの一方のサイドの側L、Rで、前面Vの第1の極性の電流導体が裏面Hの第2の極性の電流導体と結合され、これに対しもう一方のサイドの側R、Lでは、前面と裏面の電流導体の結合が行われないことが保証される。これは図6の直列接続に対応している。
【０１２３】
中間フレームの第3の種類(14”、図には示されていない)の場合、すべての位置合わせ穴34a、34bが貫通して形成されており、その際、例えば左側Lでは比較的大きな間隔x1を有する位置合わせ穴34aが貫通して形成されており、これに対し右側Rでは比較的小さな間隔x2を有する位置合わせ穴34bが貫通して形成されている。さらに、両方のサイドの側L、Rに比較的大きな貫通穴29が接点スリーブ32を備えて配置されている(図には示されていない)。これにより、二つのセル2の並列接続がコーディングされる。なぜなら二つの連続するセル2は同じ電極向きでしか配置できないからである。つまり常に、一つの中間フレーム14”の裏面Hで第1の極性の電流導体が配置され、次の中間フレーム14”の前面Vで同じ極性の電流導体が配置されている。
【０１２４】
中間フレームの第3の種類は、例えば図7に基づく第2の実施形態に従った構成の場合に、並列に接続されるアキュムレータセル2iと2ii、2iiと2iii、2ivと2vなどの間で使用される。並列に接続したセルの二つのグループの直列接続への移行部、例えば図7の2iiiと2ivおよび2viと2viiなどの間では、第1または第2の種類の中間フレームが使用される。
【０１２５】
末端フレーム12a、16では、中間フレームと向かい合う側でのみ、位置合わせ穴34a、34bが止まり穴として形成されている。位置合わせ穴の位置は、最初または最後のアキュムレータセル2の所望の電極方向から明らかになる。
【０１２６】
もう一つには、位置合わせ穴34a、34bが、陥凹部42の領域内、つまり材料の厚みを減らした面内に形成されており、これに対し貫通穴28、29は、材料の厚さが完全な面内に形成されており、この厚さが完全な面は、平頭ボルト22の締付圧をアキュムレータセル2の周縁領域6、特に電流導体8、10に伝達するための加圧面86になっている。これにより、センタリングピン38が短い距離を自由な空間を通って走るので、組立ての際の僅かなあそびが可能になり、稼働中に要素が互いに対して相対的に僅かに「行き来すること」が可能になる。
【０１２７】
第8の実施形態の一変形形態では、第3の種類の中間フレームでも位置合わせ穴34a、34bが止まり穴として形成されており、その際、穴の深さは材料の厚さの半分より小さい。これにより、センタリングピン38を差し込む際にストッパが存在するので取付けが簡単になる。
【０１２８】
第8の実施形態のさらなる一変形形態では、位置合わせ穴34a、34bが、貫通穴28、29のように加圧面86内に形成される。これにより、センタリングをより精密に実現することができるが、より高い製造精度も必要になる。この変形形態でセンタリングピン38を同時に逆接保護のために用いることもできる。
【０１２９】
第8の実施形態のさらなる一変形形態では、フレーム要素12a、14、16、18、20の下の角が、例えば重量の理由から、面取り部84の代わりに、より明確な傾斜面(第1の実施形態の傾斜面48のような)を備えている。
【０１３０】
図18および図19には、一つのセルブロックおよびこのセルブロックの複数が直列に結合されたものが、本発明の第9の実施形態として示されている。その際、図18は、この実施形態に基づく単独のセルブロックの透視図を示しており、図19は、この実施形態に基づくセルブロックを4つ直列接続した構成の側面図を示しており、それぞれここでもまた、場合によってはあり得るハウジングは省略されている。この構成および単独のセルブロックもまた、本発明の意味における電気化学的エネルギー貯蔵装置の決定的な構成要素である。
【０１３１】
図18に示したセルブロック1dは、第8の実施形態の場合のように上面で二つの経路68を有している。このセルブロックはその構造において、端子電極の種類が違うことにより区別される。そしてこの実施形態の場合、加圧板18、20は、同じ平面内でセルブロック1dの角柱状の輪郭を越えて横に突き出た連接部52cを備えている。結合連接部をこのように形成する場合、曲げは必要ない。というよりむしろ、加圧板の製造は基本的に型抜き工程に限定される。
【０１３２】
この実施形態の複数のセルブロック1dの直列での結合が図19に示されている。そこでは4つのセルブロック1dが積層方向に相前後して配置されている。一つのセルブロック1dの第1の加圧板18は次のセルブロック1dの第2の加圧板20と、結合ボルト58および結合ナット88を介してボルト留めされており、その際、必要な最低間隔を維持するため、一つのセルブロック1dの第1の加圧板18と次のセルブロック1dの第2の加圧板20の間にディスタンススリーブ90が配置される。
【０１３３】
さらに加圧板18、20は、平頭ボルト22のヘッドまたはワッシャ26を収容するための陥没部82を有する。これによりセルブロック1dの間の必要な間隔を減らすことができる。
【０１３４】
図20および図21には、第10の実施形態に基づくアキュムレータセルが示されている。その際、図20は、アキュムレータセルの透視図であり、図21は、この実施形態のアキュムレータセルの平面図、詳しくは上の幅狭面を上から見た図である。
【０１３５】
アキュムレータセル2は、図20の表示によればこれまでの実施形態でのように、アクティブ部4、アクティブ部を取り囲む周縁領域6、および横に突き出た二つの電流導体8、10を有している。重ねて相互に溶接された2枚のカバーフィルム(詳しく示されていない)により形成された周縁領域6は、上と下の部分で折り目50へと折り畳まれている。電流導体8、10が両方のカバーフィルムの間を走る場所では、周縁領域6がそれぞれ一つの増厚部92を有している。
【０１３６】
この実施形態の場合、折り目50はその厚さtが電流導体8、10の厚さと同じであるように実施されている。つまり折り目50の厚さtは、増厚部92の厚さより少し小さい。
【０１３７】
このようにして、フレーム要素12、14、16の端面が電流導体8、10と折り目50に均一な圧力をかけ、アキュムレータセル2を特に確実に保持する。周縁領域6内での電流導体8、10とカバーフィルムの間の移行部および結合部も、アクティブ部4内での電流導体8、10と電流を通すフィルムの間の結合部も、受ける機械的負荷は比較的小さい。
【０１３８】
さらに、この実施形態のセル2の一方の端面では、アクティブ部4の領域内に二つの弾性クッション94が配置されている。このクッション94は、弾性材料、例えば発泡材、スポンジゴム、またはその類似物から製造されており、アクティブ領域4の外被上に直接的に固定、例えば接着または射出成形されている。これは組立てを簡単にし、取り扱う際または稼働中のクッション94の変位または脱落を防止する。クッションの厚さは、セルブロック1内の二つのセル2の間隔より少し大きく、これによりセル2の軸方向、つまり積層方向での、確実で過負荷にならない弾性の突っ張り支持を提供する。このようにして、セル2の揺動が有効に和らげられる。クッション94は、安定させるために、積層方向において補強部46と一直線上に並ぶよう配置される。
【０１３９】
クッション94は、本発明の意味におけるバネ要素である。複数のエラストマー材料を使用することで、バネ挙動を適合させることができる。
【０１４０】
図22から図25には、本発明の第11の実施形態におけるセルブロックの要素が示されている。その際、図22は、この実施形態に基づく接点ストリップを備えたセルブロック内での配置における二つのアキュムレータセルの透視図であり、図23は、アキュムレータセルの平面図、詳しくは長い幅狭面を上から見た図であり、図24は、この実施形態の接点ストリップの透視図であり、図25は、この実施形態の中間フレームの正面図である。
【０１４１】
図22は、この実施形態に基づくセルブロック内での配置における、多数のセル2の代表としての二つの連続するアキュムレータセル2iおよび2i+1を透視図で示している。図23には、この構成を平面図(図22の矢印XXIII)で示している。
【０１４２】
セル2のアクティブ部4のフラット面に、弾性クッション95が取り付けられている。これは、第10の実施形態の弾性クッション94より小さい。特に、このクッションはより小さな長さを有しており、二つのクッション95はセル2の高さ方向で上下に配置されている。このクッション95の配置が第10の実施形態のクッション94の配置とさらに違う点は、セル2の前面でも裏面でもクッション95が二つずつ配置されていることであり、ただし電流導体8側の半面にしか配置されず、これにひきかえ電流導体10の半面ではクッションは配置されない。クッション95の機能は、第10の実施形態のクッション94の機能に対応している。加えてこの実施形態では、セル2の電極方向をコーディングしており、したがって例えばクッション95はプラス極側にしか配置されない。このようにして、クッション95が一度は右側で、次は左側で存在するよう交互に取り付けることにより、セル2は電極が直列接続のために常に正しく方向付けられているよう配置される。したがってクッション95は、この実施形態では本発明の意味における逆接保護機構でもある。
【０１４３】
電流導体8、10の接触は、この実施形態ではスリーブではなくバー状の接点ストリップ96によって行われる。この接点ストリップは、直方体の基本形状を有しており、二つの向かい合う長手面から隆起部が突き出ており、この隆起部が電流導体8、10と接触するための接点面および加圧面100になっている。加圧面100の間には、これに対応する凹部または陥凹部102が存在している。向かい合う隆起部の加圧面100は、貫通穴98により結合されている。電流導体8、10内の対応する貫通穴30と一直線上に並んでいる貫通穴98を通って、セルブロックを拘束するための平頭ボルト(22、ここでは詳しく示されていない)が走っている。
【０１４４】
接点ストリップ96は、伝導材料、例えば銅、真鍮、青銅、またはその類似物から製造されており、本発明の意味における接点結合要素である。他の実施形態の接点スリーブ32に比べ、接点ストリップ96の加圧面100はその全体が接点面として働く。したがってこの実施形態では、結合された電流導体8、10の間の接触抵抗が比較的小さい。
【０１４５】
凹部102は第1の実施形態の場合のように、セルブロック内部のセル2の温度調節のために空気が貫流し得る横の開口部を形成する。
【０１４６】
接点ストリップ96のうち加圧面100に垂直な長手面からは、長手方向に走る複数のリブ104が突き出ている。リブ104は、セルブロックの内側に向かっており、かつ開口部102を貫流する冷却流体が周囲を流れる冷却面として用いられる。リブ104は、できるだけ優れた熱伝達が生じるよう適切なやり方で形成されている。ここでは一般に行われている熱技術の方法を適用することができる。例えばリブ104が、(強制的な対流の場合)流れの方向に、または(自然な対流の場合)重力の方向に配置される場合が特に有効である。さらに流路は、できるだけ乱れた流れが生じるように設計される。こうすることで接点ストリップ96はその全体が冷却体として働き、この接点ストリップを使って、セル2のアクティブ部4内で生成された熱を電流導体8、10を介して導出することができる。
【０１４７】
図25には、この実施形態における中間フレーム14が正面図で示されている。右側には平頭ボルト(22、詳しく示されていない)を収容するための貫通穴28が設けられている。加圧面86の間には同様に陥凹部42が設けられており、この陥凹部が、冷却流体の流入および/または流出のための開口部を形成する。陥凹部42の面内ではセンタリングピン38が、対応する位置合わせ穴34内に配置されている。左側では湾状部106が形成されており、これにより中間フレームの上側と下側をつなぐものはもはや狭いブリッジ108だけである。湾状部106は、接点ストリップ(96)を、二つの位置合わせ面110の間に正確に嵌め込み得るように決定されている。位置合わせ面110は、中間フレーム14の内側に向かって、切り拡げ部112の方式で拡張されている。接点ストリップ(96)を取り付けると、切り拡げ部112の領域内には接点ストリップのリブ(104)が入り、つまりそこでは、周囲を流れる冷却流体が上と下にも流出できる。ブリッジ108は、接点ストリップ(96)の陥凹部(102)と一直線上に並ぶ開口部を形成するように、既に記載したやり方で陥凹部42を有している。
【０１４８】
この実施形態では、サイドのそれぞれの側に3本の平頭ボルト(22)が設けられることに注目すること。つまり、接点ストリップ96内では、それぞれ3つの貫通穴98が対応する隆起部内に設けられており、フレーム要素12、14、16内では、接点ストリップ96を収容するための湾状部106とは反対サイドの側で、それぞれ3つの貫通穴28が設けられており、アキュムレータセル2では、各々の電流導体8、10内にそれぞれ3つの貫通穴30が設けられており、加圧板18、20も、サイドの各々の側で3つの貫通穴を有している。
【０１４９】
この実施形態では、接点ストリップ96が既に、隣り合う電流導体8、10の間の接点を作っているので、すべての貫通穴30、28、98は同じ直径を有しており、接点スリーブを収容するためのより大きな貫通穴(第1の実施形態の29)は必要ないことにも注目すること。
【０１５０】
この実施形態でも、位置合わせ穴34およびセンタリングピン38を、陥凹部42ではなく加圧面86の領域内に配置する変形形態が考えられる。
【０１５１】
図26から図31には、本発明の第12の実施形態におけるセルブロックの要素が示されている。その際、図26は、この実施形態に基づく接触バーを備えたセルブロック内での配置におけるアキュムレータセルの透視図であり、図27は、図26に基づく構成の分解図であり、この場合、追加的に絶縁バーが描かれており、図28は、正の電流導体の接触のための半体バーの断面図であり、図29は、負の電流導体の接触のための半体バーの断面図であり、図30は、図27の絶縁バーの断面図であり、図31は、この実施形態の中間フレームの正面図である。
【０１５２】
図26は、二つの接触バー114、122を備えたこの実施形態のアキュムレータセル2の透視図を示しており、接触バーは、セル2の電流導体8、10の軸方向の同じ側に配置されている。接触バー114、122は、隣り合うセル2の電流導体8、10を接触させるために用いられる。つまり図示した構成は、例えば図7のセル2ivとセル2vのように次のセル2(詳しく示されていない)との並列接続を実現しており、次のセルは、図示したセル2と同じ電極方向でセルブロック内に配置されている。その際、接触バー114は、隣り合うセルの(図面では右側の)電流導体8と相互に接触し、接触バー122は、隣り合うセルの(図面では左側の)電流導体10と相互に接触する。電流導体8を正(プラス)と仮定し、電流導体10を負(マイナス)と仮定する。したがって接触バー114はプラスからプラスの接触バーであり、接触バー122はマイナスからマイナスの接触バーである。直列接続を実現するため、後で説明するプラスからマイナスの接触バーも設けられる。
【０１５３】
各々の接触バーから、絶縁スリーブ116およびコーディングピン118が、セル2の電流導体8、10内のそれぞれの穴を通り抜けて突き出ている。これらの部品の配置は図27の分解図からより明らかになる。
【０１５４】
図27は、図26の構成を分解図で示している。追加的に、電流導体10のもう一方の側の絶縁バー124、ならびに平頭ボルト22の一部が示されており、この平頭ボルトは、絶縁スリーブ116の一つを通り抜けて延びている。
【０１５５】
電流導体8、10の面内では、それぞれ3つの貫通穴121が配置されており、この貫通穴121を通って、接触バー114、122の絶縁スリーブ116が延びている。さらに電流導体8の面内には貫通する二つのコーディング穴120aが間隔x1をあけて配置されており、このコーディング穴120aを通って、プラスからプラスの接触バー114内のコーディングピン118が延びている。電流導体10の面内には、貫通する二つのコーディング穴120bが間隔x2をあけて配置されており、このコーディング穴120bを通って、マイナスからマイナスの接触バー122内のコーディングピン118が延びている。間隔x1は間隔x2より大きい。つまり間隔x1、x2を介して、プラスまたはマイナスの極性がコーディングされている。コーディングピン118およびコーディング穴120a、120bは、本発明の意味における逆接保護機構を実現している。
【０１５６】
さらに電流導体8、10の面内にはそれぞれ3つの貫通穴121が配置されており、この貫通穴121を通って、接触バー114、122の絶縁スリーブ116が延びている。電流導体10のもう一方の側では絶縁バー124が示されている。この絶縁バーは、貫通穴138を有しており、組み立てた状態ではこの貫通穴138内に、接触バー122の絶縁スリーブ116が延びている。絶縁バー124の貫通穴138の直径は、絶縁スリーブ116の外径に対応している。絶縁スリーブ116の内径は、平頭ボルトの直径に対応している。したがって絶縁スリーブ116は、貫通穴121、138と共に、本発明の意味におけるセンタリング機構を実現している。
【０１５７】
ここからは、接触バーおよび絶縁バーの構造を図28から図30の断面図に基づいてより詳しく説明する。
【０１５８】
図28は、正の電流導体8の接触のためにコーディングされた半体バー126(以下、プラスの半体バー126と言う)を示している。互いに裏面を合わせて組み立てられた二つのプラスの半体バー126は、後に、プラスからプラスの接触バー114を形成する。プラスの半体バー126は基本的に、伝導材料、例えば銅、真鍮、青銅、または別の金属または別の金属合金から成るベース板(プラスのベース板)128から成り、このベース板内には、1列に並んだ穴が施されている。つまり3つの貫通穴129が設けられており、これらの貫通穴129は平頭ボルト(22)のその後の位置に対応している。貫通穴129内には、それぞれ一つの絶縁スリーブ116が配置されている。絶縁スリーブの長さは、プラスのベース板128の厚さに電流導体8の厚さを足したより大きい。さらに、ベース板128の一方の側(ここでは裏面と言う)には、二つの位置合わせ穴130が止まり穴として、それも貫通穴129の領域より外の上および下の周縁領域内で配置されている。位置合わせ穴130の間隔は図ではx3で表されている。位置合わせ穴130の一方には、位置合わせピン132が嵌め込まれている。ベース板128のもう一方の側(ここでは前面または接触面と言う)では、二つの止まり穴131aが間隔x1をあけて配置されており、この止まり穴131aにはそれぞれコーディングピン118が嵌め込まれている。つまりこの半体バー126は、プラス側の半体バーとしてコーディングされている。
【０１５９】
二つの半体バー126を互いに対しその裏面で、それぞれ一方の半体バー126の位置合わせピン132がもう一方の半体バーの空の位置合わせ穴130に向かい合うように配置する場合、両方の半体バー126をプラスからプラスの接触バー114へと繋ぎ合わせることができる。
【０１６０】
図29は、負の電流導体10の接触のためにコーディングされた半体バー134(以下、マイナスの半体バー134と言う)を示している。互いに裏面を合わせて組み立てられた二つのマイナスの半体バー134は、後に、マイナスからマイナスの接触バー122を形成する。マイナスの半体バー134は基本的に、伝導材料から成るベース板(マイナスのベース板)136から成り、このベース板がプラスの半体バー126のプラスのベース板128と違う点は、間隔x1を有する止まり穴131aの代わりに、二つの止まり穴131bが間隔x2をあけて施されていることだけである。つまりこの半体バー134は、マイナス側の半体バーとしてコーディングされている。その他の細部、穴、および装備については、プラスの半体バー126での実施形態が適用される。
【０１６１】
二つの半体バー134を互いに対しその裏面で、それぞれ一方の半体バー134の位置合わせピン132がもう一方の半体バーの空の位置合わせ穴130に向かい合うように配置する場合、両方の半体バー134をマイナスからマイナスの接触バー122へと繋ぎ合わせることができる。
【０１６２】
プラスの半体バー126とマイナスの半体バー134を互いに対しその裏面で、半体バー126の位置合わせピン132がもう一方の半体バー134の空の位置合わせ穴130に向かい合うように、およびその逆に配置する場合、そしてそのように半体バーを繋ぎ合わせる場合、直列接続で用いられるプラスからマイナスの接触バー(詳しく示されていない)が形成される。
【０１６３】
複数のセル2の並列接続では、例えば、接触バー114、122は、絶縁スリーブ116およびコーディングピン118を備えた接触バー114、122の次に、絶縁スリーブおよびコーディングピンなしの接触バー114、122が続く。一変形形態では、各々の接触バー114、122でのそれぞれ一方の半体バー126、134が絶縁スリーブ116およびコーディングピン118を備え、もう一方の半体バー126、134は備えないこともできる。このようにして、突出している要素(絶縁スリーブ116、コーディングピン118)が、常に対応する穴129、131に行き当たることが保証される。
【０１６４】
並列接続から直列接続に移行する際、およびいずれにせよ直列接続では、一方の側で、一つのセル2の正極(電流導体8)を、隣接するセル2の負極(電流導体10)と結合すること、およびこれら隣り合う両方のセルのもう一方の電極を互いに絶縁させることが必要である。このために、図30に断面で示した絶縁バー124を使用する。
【０１６５】
絶縁バー124は基本的に、絶縁材料、例えばプラスチック、硬質ゴム、セラミック、またはその類似物から成る板137から成り、半体バー126、134の2倍厚い。3つの貫通穴138は平頭ボルト(22)の位置に対応する間隔をあけて配置されている。板137の一方の側では、二つのコーディング穴140aが間隔x1をあけて配置されており、もう一方の側では二つのコーディング穴140bが間隔x2をあけて配置されている。
【０１６６】
貫通穴138の直径は絶縁スリーブ116の外径に対応しており、コーディング穴140a、140bの直径はコーディングピン118の直径に対応している。したがって組立ての際には、それぞれ次の接触バー内に配置されている絶縁スリーブ116およびコーディングピン118が、アキュムレータセル2の電流導体8、10の対応する穴121、120a、120bを通り抜けて、絶縁バーの貫通穴138およびコーディング穴140a、140b内に達する。このようにして、セルブロック内の要素の径方向における相対位置がセンタリングされ、かつ逆接のおそれなく組み立てることができる。平頭ボルトは、常に絶縁スリーブ116内で案内されるので、電流導体8、10、接触バー114、122、および加圧板18、20に対して確実に絶縁されている。
【０１６７】
図31には、この実施形態における中間フレーム14が正面図で示されている。この中間フレームは、特に単純かつ対称的に構成されている。本来のフレーム骨格において、サイドのブリッジ内に細長い空隙142が設けられており、この空隙の輪郭は接触バーおよび絶縁バーの外郭に対応している。材料厚が比較的小さい自由面144は、アキュムレータセル2の電流導体8、10の周りの周縁領域6の少し大きな厚みを考慮したものであり、したがって締付圧は接触バーおよび絶縁バーを介して基本的に電流導体8、10だけにかけられる。
【０１６８】
この実施形態では、対称的で、特に単純な幾何形状の1種類の中間フレーム14しか必要ないことに注目すること。したがって製造の手間が少なく、それほど様々な部品をストックする必要がなく、接触は接触バーおよび絶縁バーを介してしか行われないので組み立てる際に正しい取付け向きに気を付けなくてよい。
【０１６９】
組立てについて、セル2の接触に関しては、それぞれ絶縁スリーブ116およびコーディングピン118を予め取り付けて予め組み立てられたプラスの半体バー126、予め組み立てられたマイナスの半体バー134、および絶縁バー124だけを用意しておけばよい。半体バーは、取り違えるおそれなくプラスからマイナスの接触バーへと組み立てることができ、正しい極で取り付けることができる。直列接続に加え、セル積層体内のアキュムレータセル2の並列接続も実現すべき場合、絶縁スリーブ116およびコーディングピン118を備えた、およびこれらなしの半体バー126、134を用意しなければならない。この場合にも、部品の取り違えまたは取付け向きの誤りは組立ての際に判明するか、またはこのようなミスはあり得なくなる。もちろん、ベース板128、136、絶縁スリーブ116、コーディングピン118、および位置合わせピン132を個々に準備しておき、セルブロックを組み立てるときになってから組み立ててもよく、これは最大限の柔軟性を提供する。
【０１７０】
絶縁スリーブ116は、半体バー126、134の貫通穴129内に比較的スムーズに押し込まれる。つまり組み立てる際に力を消費する必要はあまりなく、かつ取外し可能である。位置合わせピン132は、その位置合わせ穴内に固定的に据えられており、半体バー126、134を、バラバラにならないよう確実に保持する。コーディングピン118も、その止まり穴131a、131b内に固定的に据えられている。コーディングピンは、向かい合う半体バー内で挟まって動かなくなることを回避するため、一方の端部で明らかに寸足らずであるか、またはそれどころかもう一方の端部より小さな直径を有している。部品の径方向でのセンタリングは、既に絶縁スリーブ116により実現されているので、コーディングピン118はこの課題をこれ以上満たす必要がない。したがって予め組み立てられた接触バーにおいては、コーディングピンは止まり穴内に、抜け落ちる可能性がないように固定的に据えられていればよい。セル積層体を完全に組み立てた状態で向かい合う穴内での緩いあそびは、コーディング機能を妨げない。
【０１７１】
第13の実施形態では、第12の実施形態で図31を参照しながら説明したのと同じフレーム14を使用する。ここでもまた、アキュムレータセルの接続のために接触バーおよび絶縁バーが用いられ、これらのバーは、正面では第12の実施形態と同じ外郭を有している。しかし細部では、この接触バーおよび絶縁バーは第12の実施形態との相違点を有している。第13の実施形態の部品を図32から図34に示している。その際、図32は、正の電流導体の接触のための半体バーの断面図であり、図33は、負の電流導体の接触のための半体バーの断面図であり、図34は、絶縁バーの断面図である。
【０１７２】
図32は、正の電流導体8の接触のためにコーディングされたこの実施形態の半体バー(プラスの半体バー)126を示している。この実施形態のプラスの半体バー126は基本的に、伝導材料から成るベース板(プラスのベース板)128から成り、このベース板内には、一つ前の実施形態のように、平頭ボルト(22)のその後の位置に対応する3つの貫通穴129が、および裏面では止まり穴としての二つの位置合わせ穴130が設けられており、この位置合わせ穴のうち上の穴内には位置合わせピン132が配置されており、これに対し下の穴は空のままである。上の貫通穴129内にのみ絶縁スリーブ116が配置されており、この絶縁スリーブは前面でベース板128の表面を越えて突き出ている。さらにベース板128の前面には位置合わせ穴131aおよびコーディング穴146aがそれぞれ止まり穴として、間隔x1をあけて配置されており、その際、位置合わせ穴131aが、両方の穴うちの上の穴である。位置合わせ穴131a内にはコーディングピン118が嵌め込まれている。
【０１７３】
図33は、負の電流導体10の接触のためにコーディングされたこの実施形態の半体バー(マイナスの半体バー)134を示している。マイナスの半体バー134は基本的に、伝導材料から成るベース板(マイナスのベース板)136から成り、このベース板がプラスの半体バー126のプラスのベース板128と違う点は、間隔x1を有する位置合わせ穴131aおよびコーディング穴146aの代わりに、位置合わせ穴131bおよびコーディング穴146bが止まり穴として、間隔x2をあけて施されていることだけであり、その際、位置合わせ穴131bが、両方の穴のうちの上の穴である。その他の細部、穴、および装備については、プラスの半体バー126での実施形態が適用される。特に、マイナスの半体バー134でも、上の貫通穴129内にのみ、突き出ている絶縁スリーブ116が配置されており、位置合わせ穴131b内にはコーディングピン118が配置されている。
【０１７４】
二つのプラスの半体バー126を互いに対しその裏面で、それぞれ一方の半体バー126の位置合わせピン132がもう一方の半体バーの空の位置合わせ穴130に向かい合うように配置する場合、両方の半体バー126をプラスからプラスの接触バーへと繋ぎ合わせることができる。これに対し、二つのマイナスの半体バー134を互いに対しその裏面で、それぞれ一方の半体バー134の位置合わせピン132がもう一方の半体バーの空の位置合わせ穴130に向かい合うように配置する場合、両方の半体バー134をマイナスからマイナスの接触バーへと繋ぎ合わせることができる。プラスからプラスおよびマイナスからマイナスの接触バーは、アキュムレータセル2を並列接続する際に使用される。
【０１７５】
プラスの半体バー126とマイナスの半体バー134を互いに対しその裏面で、半体バー126の位置合わせピン132がもう一方の半体バー134の空の位置合わせ穴130に向かい合うように、およびその逆に配置する場合、そしてそのように半体バーを繋ぎ合わせる場合、直列接続で、ならびに並列接続と直列接続の間の移行部で使用されるプラスからマイナスの接触バーが形成される。
【０１７６】
図34は、この実施形態の絶縁バー148を示している。絶縁バー148は基本的に、絶縁材料から成る直方体の基体150から成り、半体バー126、134の2倍厚い。前面では上および中央に、断面が丸い二つの隆起部152が形成されている。同様に裏面では中央および下に、二つのこのような隆起部152が形成されている。したがって高さ方向における中央では、二つの隆起部152が互いに対峙している。隆起部152は、平頭ボルト(22)の位置に対応する間隔をあけて配置されており、この部位に、基体150内への一つの貫通穴154および隆起部152がそれぞれ施されている。上と下の片側にある隆起部の向かい側では、基体150の表面に、それぞれの貫通穴154と同心円状に、陥没部156が施されている。
【０１７７】
さらに基体150の前面では、この実施形態のプラスの半体バー126のように、位置合わせ穴131aおよびコーディング穴146aがそれぞれ止まり穴として、間隔x1をあけて配置されており、その際、位置合わせ穴131aが、両方の穴のうちの上の穴である。さらに基体150の裏面では、位置合わせ穴131bおよびコーディング穴146bが止まり穴として、間隔x2をあけて施されており、その際、位置合わせ穴131bが、両方の穴のうちの下の穴である。つまり穴131bおよび穴146bの位置は、この実施形態の半体バー134を図33の表示に対して逆さにした場合のこの半体バー134の状況に対応している。
【０１７８】
半体バー126、134の貫通穴129の直径は、絶縁スリーブ116の外径に対応しており、絶縁バー148の隆起部152の外径は、半体バー126、134の貫通穴129の直径に対応している。絶縁バー148の貫通穴154の直径は、絶縁スリーブ116の内径と同様に、平頭ボルト(22)の直径に対応している。コーディング穴146a、146bの直径は、コーディングピン118の直径より大きい。
【０１７９】
突出する部品の特殊な非対称の配置により、半体バー126、134がプラスからプラスの接触バーに組み立てられるか、またはマイナスからマイナスか、またはプラスからマイナスかに関係なく、かつ直列接続を実現すべきか、または並列接続か、または並列接続と直列接続の間の移行かに関係なく、正しく組み立てられていれば、絶縁スリーブ116、隆起部152、およびコーディングピン118は、一つにはアキュムレータセルの電流導体8、10の対応する穴121、120a、120bを通り抜けており、もう一つには常に、接触バーの空の貫通穴129内または絶縁バー148の陥没部156内に、あるいは接触バーまたは絶縁バーの空のコーディング穴146a、146b内に入っている。このようにすると、セルブロック内の要素の径方向における相対位置がセンタリングされ、逆接のおそれなく組み立てることができ、平頭ボルトは、電流導体8、10、接触バー114、122、および加圧板18、20に対して確実に絶縁されている。
【０１８０】
したがって組立てについて、セル2の接触に関しては、絶縁スリーブ116およびコーディングピン118を予め取り付けたプラスの半体バー126、マイナスの半体バー134、および絶縁バー148だけを用意しておけばよい。半体バーは、所望の接続種類にかかわらず、取り違えるおそれなく接触バーへと組み立てることができ、正しい極で取り付けることができる。
【０１８１】
第14の実施形態は、図31に示したような第12の実施形態の中間フレーム14を使用する、接触要素のモジュール式の設計に関するものであり、図35から図41に示されている。その際それぞれ長手方向断面において、図35は、プラス極用にコーディングされたプラスの離隔半体板を示しており、図36は、マイナス極用にコーディングされたマイナスの離隔半体板を示しており、図37は、接点スリーブを示しており、図38は、直列接続用のダブルスタッド包囲体を示しており、図39は、並列接続用の内設包囲体を示しており、図40は、並列接続から直列接続への移行用のシングルスタッド包囲体を示しており、図41は、第14の実施形態の変形形態の適用のための離隔スリーブを示している。
【０１８２】
プラスの離隔半体板158およびマイナスの離隔半体板160は、電気絶縁材料から成る同じ外郭の板である。図35および図36に示したように、離隔半体板158、160の各々に、平頭ボルト(22)のその後の位置に対応する3つの貫通穴162が、および裏面では止まり穴としての二つの位置合わせ穴130が設けられており、この位置合わせ穴のうち上の穴内には位置合わせピン132が配置されており、これに対し下の穴は空のままである。さらにプラスの離隔半体板158の前面には位置合わせ穴131aおよびコーディング穴146aがそれぞれ止まり穴として、間隔x1をあけて配置されており、その際、位置合わせ穴131aが、両方の穴のうちの上の穴であり、この穴内にコーディングピン118が嵌め込まれている。これに対し、マイナスの離隔半体板160の前面には位置合わせ穴131bおよびコーディング穴146bがそれぞれ止まり穴として、より小さな間隔x2をあけて配置されており、その際、位置合わせ穴131bが、両方の穴のうちの上の穴であり、この穴内にコーディングピン118が嵌め込まれている。
【０１８３】
離隔半体板158、160は、前の二つの実施形態に倣って、プラスからプラス用、マイナスからマイナス用、またはプラスからマイナス用にコーディングされた離隔バーへと組み立てることができる。
【０１８４】
図37は、長手方向断面において接触スリーブ164を示しており、この接触スリーブは、二つのアキュムレータセル2の電流導体の接触のために、離隔バーの貫通穴162に嵌め込まれる。接触スリーブ164は基本的には、伝導材料から成る中空円筒166である。接触スリーブ164(中空円筒166)の長さは、二つの離隔半体板の厚さ、つまり離隔バーの厚さに対応している。接触スリーブ164の外径は、離隔半体板158、160の貫通穴162の直径に対応している。接触スリーブ164の内径は、セル積層体を拘束するための平頭ボルト(22)の直径に比べて十分に大きい。接触スリーブ164は、二つの端の陥没部168を有する。
【０１８５】
図38は、長手方向断面において、二つの端のスタッドを備えたスリーブ(ダブルスタッド包囲体)170を示している。ダブルスタッド包囲体170は基本的に、電気絶縁材料から成る中空円筒172から成る。両端には旋盤加工部174が設けられている。ダブルスタッド包囲体170(中空円筒172)の外径は、離隔半体板158、160の貫通穴162の直径に対応している。ダブルスタッド包囲体170の内径は、平頭ボルト(22)の直径に対応している。旋盤加工部174の外径は、接触スリーブ164の陥没部168の内径に対応している。旋盤加工部174の長さは、陥没部168の深さにアキュムレータセル2の電流導体8、10の厚さを足したより少し小さい。旋盤加工部174の間の残りの中空円筒172の長さは、二つの離隔半体板の厚さ、つまり離隔バーの厚さに対応している。
【０１８６】
図39は、長手方向断面において内設包囲体176を示している。内設包囲体は、電気絶縁材料から成るスリーブである。内設包囲体176の外径は、接触スリーブ164の陥没部168の内径に対応している。内設包囲体176の長さは、陥没部168の深さの2倍にアキュムレータセル2の電流導体8、10の厚さを足した長さより少し小さい。
【０１８７】
セルブロック内のアキュムレータセル2の接続を実現するには、原理的にはこの実施形態に関連して説明した上述の要素で十分である。
【０１８８】
直列接続のためには、離隔半体板158、160をプラスからマイナスの離隔バーへと組み立てる。一方の離隔バーの貫通穴162内に接触スリーブ164を嵌め込み、もう一方の離隔バー内にはダブルスタッド包囲体170を嵌め込む。そして離隔バーを中間フレーム14(図31)の空隙142に嵌め込み、その際、中間フレームの一方の端面では、一方のサイドの側(例えば左)に、プラス側のコーディングのための比較的大きな間隔x1を有するコーディングピン118およびコーディング穴146aが、もう一方のサイドの側(つまりこの場合は右)には、マイナス側のコーディングのための比較的小さな間隔x2を有するコーディングピン118およびコーディング穴146bが見える。この場合、次の中間フレームでは、一方のサイドの側(左)に、マイナス側のコーディングのための比較的小さな間隔x2を有するコーディングピン118およびコーディング穴146bが、もう一方のサイドの側(右)には、プラス側のコーディングのための比較的大きな間隔x1を有するコーディングピン118およびコーディング穴146aが見えなければならない。したがってアキュムレータセル2を、電流導体8、10内のコーディング穴120a、120bが唯一ぴったり適合する向きで中間フレーム14のコーディングピン118上に据えれば、正しい中間フレーム14だけを、正しい電極方向で据えることができる。これをすべてのセル2を使い果たすまで続ける。接触スリーブ164を備えた末端フレーム12、16を介して加圧板18、20と連結するには内設包囲体176が必要であり、この内設包囲体は、セル2の電極との接触が行われるべきサイドの側で、内設包囲体176の外径に対応する直径を有する加圧板18、20の貫通穴に嵌め込まれる。もう一方のサイドの側では、ダブルスタッド包囲体170をそのまま使い、このダブルスタッド包囲体は、内設包囲体176と同じ外径を有する一方の旋盤加工部174が、加圧板18、20の貫通穴内に達する。平頭ボルトはダブルスタッド包囲体170および内設包囲体176内で案内され、電流を通す部品から絶縁されている。部品の径方向のセンタリングは、これまでの実施形態に倣い、同じ部品を介して行われる。
【０１８９】
並列接続では、接触スリーブ164および内設包囲体176だけを使用する。この場合は、接触スリーブ164の陥没部168にそれぞれ内設包囲体176を差し込み、この接触スリーブを、二つの同じ離隔半体板158または離隔半体板160で構成された離隔バーに嵌め込み、こうして予め定められた電極方向で部品を組み立てる。
【０１９０】
図40は、長手方向断面において、一方の端のスタッドを備えたスリーブ(シングルスタッド包囲体)178を示している。シングルスタッド包囲体178は基本的に、電気絶縁材料から成る中空円筒180から成る。一方の端に旋盤加工部174が設けられている。もう一方の端には陥没部168が設けられている。シングルスタッド包囲体178(中空円筒180)の外径は、離隔半体板158、160の貫通穴162の直径に対応している。シングルスタッド包囲体178の内径は、平頭ボルト(22)の直径に対応している。旋盤加工部174の外径は、接触スリーブ164およびシングルスタッド包囲体178自体の陥没部168の内径に対応している。旋盤加工部174の長さは、陥没部168の深さにアキュムレータセル2の電流導体8、10の厚さを足した長さより少し小さい。旋盤加工部174以外の残りの中空円筒180の長さは、二つの離隔半体板の厚さ、つまり離隔バーの厚さに対応している。
【０１９１】
例えば図7に示したように、アキュムレータセルの並列接続と直列接続が混ざっている場合、並列接続と直列接続の間の移行部では、そこで内設包囲体が突き出ているか否かに応じて、絶縁すべき電流導体の間にダブルスタッド包囲体170またはシングルスタッド包囲体178を使用することができる。場合によってはこの移行部で、セル2を並列に接続したグループの二つのグループの間を結合する接触スリーブ164の両側に、内設包囲体176を嵌め込まなければならない。
【０１９２】
図41は、長手方向断面における絶縁スリーブ182を示している。この絶縁スリーブは、接触スリーブ164と同じ幾何形状を、同じ陥没部168を備えた中空円筒の基体184として有しており、ただし電気絶縁材料から製造されている。
【０１９３】
絶縁スリーブ182は、陥没部168内に一つまたは二つ内設包囲体176を差し込むことにより、ダブルスタッド包囲体170またはシングルスタッド包囲体178の代わりになり得る。
【０１９４】
この実施形態の上述の部品は、組立てのために構成キットとして提供される。スリーブおよび包囲体の小さくてコンパクトな寸法により、これらスリーブおよび包囲体は容易にバラ物として取り扱うことができる。
【０１９５】
図面で詳しく示されていない本発明の第15の実施形態では、内設包囲体176が、外径の異なる2種の実施形態で存在しており、接触スリーブ164および絶縁スリーブ182は、内設包囲体の外径に対応した二つの異なる直径の陥没部を有しており、ダブルスタッド包囲体170は、接触スリーブ164および絶縁スリーブ182の陥没部の異なる内径に対応した二つの旋盤加工部を有する。場合によっては、シングルスタッド包囲体178も2種の実施形態で設けられ、その際、一方の実施形態は、比較的大きな外径の旋盤加工部および比較的小さな直径の陥没部を有し、もう一方の実施形態は、比較的小さな外径の旋盤加工部および比較的大きな直径の陥没部を有し、この旋盤加工部および陥没部の直径は、接触スリーブの陥没部の異なる直径または内設包囲体の2種の実施形態の異なる外径に適応している。
【０１９６】
この実施形態では、コーディングピンおよびコーディング穴が設けられていない。その代わりに、セル2の電流導体8内の貫通穴が、内設包囲体176の差のある外径に対応した差のある直径を有している。したがって接触スリーブ164は本発明の意味における接点結合要素になっており、包囲体は本発明の意味におけるセンタリング機構にも逆接保護機構にもなっている。
【０１９７】
この実施形態でも絶縁スリーブ182および2種の実施形態での内設包囲体176は、適切に組み立てればダブルスタッド包囲体170の代わりにも、シングルスタッド包囲体178の代わりにもなり得る。
【０１９８】
電極方向のコーディングが、内設包囲体176および場合によってはダブルおよびシングルスタッド包囲体170、178の旋盤加工部の異なる外径を介して行われるので、この実施形態では離隔半体板ではなく一体構造の離隔バーが準備され、この離隔バーが、フレーム要素(図31を参照)の対称的な空隙142に嵌め込まれる。
【０１９９】
第16の実施形態では、第15の実施形態のスリーブおよび包囲体を使用する。しかし離隔バーは準備されない。つまりフレーム要素は、離隔バーを収容するための空隙の代わりに両サイドの側で3つの貫通穴を有している。すべての貫通穴が、接触スリーブ164および絶縁スリーブ182の外径に対応する同じ直径を有している。
【０２００】
この実施形態では、異なる部品の数が一段と減り、組立てがさらに簡単になる。
【０２０１】
本発明の第17の実施形態ではフレーム要素を全く使用しない。もっと正確には、二つの加圧板の間のアキュムレータセル2を平頭ボルトに通し、それぞれ、第12または第13の実施形態に基づく絶縁バーおよび接触バー、あるいは第14または第15の実施形態に基づくスリーブおよび包囲体を備えた離隔バーを、セル2の電流導体8、10の間に配置する。このバーを介し、セル2の間隔を定義し、必要な保持圧および接触圧を伝達する。
【０２０２】
第18の実施形態ではバーも使用しない。もっと正確には、第15の実施形態のスリーブおよび包囲体だけを、保持圧および接触圧の伝達、セル2の間隔の定義、逆接保護としての電流導体8、10の接触または絶縁、ならびに径方向のセンタリングのために使用する。
【０２０３】
第17および第18の実施形態での中間フレームの放棄は、セルブロックの全体重量を減らすことを可能にし、これは、第18の実施形態での離隔バーの放棄によりさらに強化される。この構成の安定性は、加圧板18、20および平頭ボルト22ならびにセル2の電流導体8、10の加圧面を介して突っ張り支持される、離隔バー(158+160、2×158、または2×160)(第17の実施形態)あるいは接触スリーブ164および絶縁スリーブ182および/またはシングルおよびダブルスタッド包囲体178、170(第18の実施形態)の加圧面だけで保証されている。
【０２０４】
露出しているアキュムレータセル2は、第17および第18の実施形態の場合、特に有効に温度調節が可能である。セルブロックに個別の雰囲気を付与するため、かつセル2の周縁領域を損傷から保護するため、加圧板18、20の間に延びるハウジングを設けることができる。しかし個別のハウジングをもたない複数のセルブロックを、包囲された取付け空間内で使用することもでき、この場合、取付けの際にはセル2の周縁領域の防護に気を配らなければならない。
【０２０５】
以下の実施形態は、セルブロック内のアキュムレータセル2の径方向の位置の規定に関する。
【０２０６】
図42には、第19の実施形態のアキュムレータセルが正面図で示されている。図42に示したように、電流導体8、10は、この実施形態のアキュムレータセル2の周縁領域6(密封継目)内に延びている。電流導体8、10の領域より上側および下側には、セル2のアクティブ部分または電流を通す部分が存在しないデッド領域186が形成されている。このデッド領域内に貫通穴188が形成されている。貫通穴188内には、平頭ボルト(22)またはその他の適切なセンタリング要素が走っている。
【０２０７】
図43には、第20の実施形態のアキュムレータセル2の隅が正面図で示されている。このセル2のデッド領域186内には陥凹部190が形成されている。セル2は、この陥凹部190で平頭ボルト22に対して突っ張り支持されている。
【０２０８】
図44には、第21の実施形態のアキュムレータセル2の端部領域の断面を上から見た図が示されている。セル2の電流導体の間で、平頭ボルト22がディスタンスピース192を貫通して走っている。
【０２０９】
図45には、第22の実施形態のアキュムレータセル2の隅が正面図で示されている。このセル2のデッド領域186内には陥凹部194が形成されている。陥凹部194は、第20の実施形態の陥凹部190より大きい。したがってここでは、取付けの際のセル2の大まかな位置合わせしか実現されない。しかし陥凹部194と平頭ボルト22の間に空気が存在しているので、稼働中のデッド領域186は、力がかかっていない状態で保持される。
【０２１０】
図46には、第23の実施形態のアキュムレータセル2の端部領域の断面を上から見た図が示されている。セル2の電流導体の間に、二つのスタッド198を備えたディスタンスピース196aが配置されている。スタッド198は、電流導体のもう一方の側で、ディスタンスピース196bの対向穴199内に達している。スタッド198および穴199を備えたディスタンスピースが準備されてもよい。スタッド198は、電極向きのコーディングのために異なる直径を有することができる。スタッド198および穴199を保持フレーム12、14、16に直接的に形成することもできる。
【０２１１】
本発明の第24の実施形態を、図47および図48に基づいて説明する。その際、図47は、電流導体を備えたアキュムレータセルの周縁領域の断面を上から見た図であり、図48は、ディスタンスピースを断面で示している。図47に示したように、電流導体8はエンボス部200を有している。セル2の電流導体の間にはディスタンスピース202が配置されている。図48に示したように、ディスタンスピース202は、二つの陥没したレリーフ構造204、206を有している。このレリーフ構造204、206は、電流導体8でのエンボス部200の隆起した側の形状に対応している。ディスタンスピース202は、取付け向きをコーディングするため、隣り合う電流導体のエンボス部200の隆起部分が互いに向き合うように形成されていることが分かる。この図では示されていないが、エンボス部200の凹んだ部分に適応する隆起したレリーフ構造をもつディスタンスピースも設けられる。このディスタンスピースは、隣り合う電流導体のエンボス部200の凹んだ部分が互いに向き合うように取付け向きをコーディングしている。さらに、陥没したレリーフ構造と隆起したレリーフ構造を備えたディスタンスピースが設けられる。エンボス部200は、極性をコーディングするため、電流導体8、10上で様々な形状、大きさ、または深さを有することができる。組立てでは、エンボス部およびレリーフ構造が部品の径方向の相対位置を規定する。つまり、エンボス部およびレリーフ構造は本発明の意味におけるセンタリング機構としても、逆接保護機構としても作用する。
【０２１２】
第24の実施形態の詳しく示されていない一変形形態では、エンボス部が、周縁領域のうち電流導体のない区域内で、つまりセルの密封継目の何もない領域内で形成されている。
【０２１３】
本発明の第25の実施形態を図49および図50に基づいて説明する。その際、図49は、取り付けた状態でのこの実施形態のアキュムレータセル2の正面図を示している。セル2の後ろにある部分は省略されている。セル2の前にある保持フレームも省略されており、このフレームを通って走っている部分が断面で示されている。図50は、この実施形態の絶縁スリーブを長手方向断面図で示している。
【０２１４】
図49の表示によれば、アキュムレータセル2は、既に述べたやり方で、アクティブ部4、折り目50を備えた周縁部6、および二つの電流導体8、10を備えている。電流導体8、10内ではそれぞれ3つの貫通穴208が形成されており、すべての貫通穴208は同じ直径を有している。貫通穴208と同心円状に、セルブロックを拘束するための6本の平頭ボルト22が走っている。電流導体8と、図示したセル2の前に配置されたセルの電流導体の間には、中央の貫通穴208(図では見えない)と同心円状に絶縁スリーブ210が配置されている。電流導体10と、図示したセル2の前に配置されたセルの電流導体の間には、上および下の貫通穴208(図では見えない)と同心円状にそれぞれ接触スリーブ212が配置されている。さらに電流導体10と、図示したセル2の前に配置されたセルの電流導体の間にも、中央の貫通穴208(図では見えない)と同心円状に絶縁スリーブ210が配置されている。
【０２１５】
接触スリーブ212は、電気伝導材料から製造されており、貫通した中空円筒の断面を有している。この接触スリーブは、保持フレームまたは離隔バー内の対応する直径の貫通穴に嵌め込まれており、接触スリーブの端面はそれぞれ電流導体上に据えられている。接触スリーブ212の内径は、平頭ボルト22の直径より大きい。
【０２１６】
絶縁スリーブ210は、電気絶縁材料から製造されている。この絶縁スリーブは、図50の表示に従い中空円筒の基本形状を有しており、一方の端面の陥没部214およびもう一方の端面での旋盤加工部(スタッド)216を備えている。絶縁スリーブ210の外径は、接触スリーブ212の外径に対応しており、絶縁スリーブも、保持フレームまたは離隔バー内の対応する直径の貫通穴に嵌め込まれている。絶縁スリーブ210は、陥没部214がある端面および旋盤加工部216により形成された鍔部218の端面でそれぞれ電流導体上に据えられている。旋盤加工部216は、電流導体8、10の中央の貫通穴208を通り抜け、次の絶縁スリーブの陥没部214内に据えられる。旋盤加工部216の外径は、貫通穴208の直径に対応している。絶縁スリーブ210の内径は、平頭ボルト22の直径に対応している。セルブロックの両方の加圧板18、20(ここでは示されていない)が貫通穴を備えており、この貫通穴の直径は旋盤加工部216の外径に対応している。
【０２１７】
絶縁スリーブ210により、保持フレーム12、14、16およびアキュムレータセル2の互いに対する、および加圧板18、20との、径方向のセンタリングがもたらされる。(末端フレームの一方では絶縁スリーブ210の代わりに、二つのスタッドを備えた変形型絶縁スリーブが配置されているか、代替策として加圧板18、20の一方のこの側に中空円筒の内設包囲体が設けられており、この内設包囲体の内径は絶縁スリーブの内径に対応しており、その外径は陥没部214の内径に対応しており、一方の加圧板18、20のこの側で、絶縁スリーブ210の陥没部214に嵌め込まれる)。さらに、すべての部品のセンタリングおよび両方の中央の平頭ボルト22に対する電気絶縁がもたらされる。
【０２１８】
接触スリーブ212を介してアキュムレータセル2の接続が実現されている。ここでは、連続する保持フレーム内の左側および右側での交互の配置が直列接続である。保持フレームのそれぞれもう一方のサイドの側では、外側の貫通穴は、平頭ボルト22の周りに何も備えていない。つまり、外側の4本の平頭ボルト22が適切な手段(図13の絶縁ブッシュ64を参照)により加圧板18、20に対してセンタリングおよび絶縁されていれば、接触スリーブ212と平頭ボルト22の間にも常に十分なリング状の隙間がもたらされている。しかし接触スリーブ212の向かい側の貫通穴内にも、中央の貫通穴のように絶縁スリーブ210を配置することは、押圧力を上昇させるために、および接触スリーブ212の押圧に対する対向支持体として、有意義であり得る。
【０２１９】
これまで述べた実施形態では常に、セルブロックをまとめて保持する平頭ボルト22は電流が流れないかまたは電位がかからないのに対し、加圧板はセルブロックの電極(+)および(-)になっているということが重要視されてきた。
【０２２０】
図51には、本発明の第26の実施形態におけるセルブロックが示されており、このセルブロックでは、締付ボルトが端子電極として使用される。
【０２２１】
図51は、この実施形態のセルブロック1eの断面を平面図で示している。この場合、断面は2本の締付ボルトの平面内にある。セルブロック1eは多数のアキュムレータセル2を備えており、このアキュムレータセルは交互の電極方向で配置され、セル接触要素218およびセル絶縁要素220により直列接続において結合されている。最初または最後のセルは、最初または最後のセル接触要素218により、第1の加圧板18または第2の加圧板20と電気的に結合している。加圧板18、20は電気伝導材料から製造されており、供給網に連結するため、またはさらなるセルブロックとの結合のために連接部52を備えている。
【０２２２】
この構成は、この実施形態ではアイボルト222として形成された複数の締付ボルトでまとめて保持されている。アイボルトはここでは長いシャフトを備えた六角ボルトであり、そのヘッドに通し穴226が取り付けられている(溶接されている)。アイボルト222は第1の加圧板18に対し、絶縁ブッシュ64で絶縁およびセンタリングされている。第2の加圧板20の側では、アイボルト222がナット24を用いて引き締められている。ナット24と第2の加圧板20の間には接点ワッシャ224が配置されている。接点ワッシャ224は電気伝導材料から製造されており、第2の加圧板20の面およびナット24との結合部位で低い接触抵抗を有する。簡単なスチールワッシャとすることができ、しかしまた銅ワッシャもしくは真鍮ワッシャとすることもでき、このワッシャは、引き付けると通電し始め、つまり優れた結合を作る。
【０２２３】
このようにしてアイボルト222は、第2の加圧板20と電気的に接触しており、しかし第1の加圧板18およびセルブロック1eの内部の電流を通す全ての部分に対しては、特にセル2の電流導体およびセル接触要素218に対しては絶縁されている。したがって第1の加圧板18の側では、連接部52が第1の加圧板18の電位にあり、一方でアイボルト222の通し穴226は第2の加圧板20の電位にある。すなわち、セルブロック1eの同じ端面で両方の電極にアクセスすることができる。
【０２２４】
既に述べたように、第2の加圧板20の連接部52を介してさらなるセルブロックを直列または並列で連結することができる。このようにして、接続されたうちの最初のセルブロックの第1の加圧板18の連接部52および最後のセルブロックの第2の加圧板20の連接部52を介して全電圧を取り出すことができ、これに対し最初のセルブロックの第1加圧板18の側の連接部52およびアイボルト222の通し穴226を介して部分電圧を取り出すことができる。
【０２２５】
すべての締付ボルトを第2の加圧板20の電位に置く必要はないことは自明である。締付ボルトのうちの1本または2本をアイボルト222として形成して第2の加圧板20と結合させ、これに対し他の締付ボルトは既に述べたやり方で両方の加圧板18、20に対して絶縁されているので十分である。
【０２２６】
絶縁されたボルト端の側での等電位化は、ボルト端がそこで、例えばボルトヘッドの下に一緒にボルト留めされた結合板金またはその類似物によって結合される場合に達成される。
【０２２７】
図52には、本発明の第27の実施形態におけるセルブロックが示されており、このセルブロックの場合も、締付ボルトが端子電極として使用される。
【０２２８】
図52は、この実施形態のセルブロック1fの断面を平面図で示している。この場合、断面は2本の締付ボルトの平面内にある。セルブロック1fの原理的な構造は、ボルト留めのやり方を除いて第26の実施形態のセルブロック1eの構造に対応している。
【０２２９】
締付ボルトは、この実施形態では単純な平頭ボルトであり、この平頭ボルトは第2の加圧板20内の雌ネジにねじ込まれており、このようにして第2の加圧板との確実な電気接点を有している。ヘッド側では、平頭ボルト22が絶縁ブッシュ64を介して第1の加圧板18に対し絶縁およびセンタリングされている。さらに穴あきアングル228がボルトヘッドと絶縁ブッシュ64の間に一緒にボルト留めされている。穴あきアングルは電気伝導材料から成る屈曲した板金であり、角を挟んだ一方の面内ではボルトシャフトを収容するための貫通穴を有しており、もう一方の面内では連結ボルト(詳しく示されていない)を収容するための貫通穴を有している。
【０２３０】
このようにして平頭ボルト22は、第2の加圧板20と電気的に接触しており、しかし第1の加圧板18およびセルブロック1fの内部の電流を通すすべての部分に対しては、特にセル2の電流導体およびセル接触要素218に対しては絶縁されている。したがって第1の加圧板18の側では、連接部52が第1の加圧板18の電位にあり、一方で穴あきアングル228は第2の加圧板20の電位にある。すなわち、セルブロック1fの同じ端面で両方の電極にアクセスすることができる。
【０２３１】
この実施形態では、できるだけ小さな設置長さを実現するため第2の加圧板20が連接部を備えていない。しかし加圧板18、20はさらなるセルブロックとの接続のため、一方または両方のサイドの側で突き出た連接部を備えることができる(図18で、第9の実施形態に関連し、それぞれ一つの横に突き出た連接部52cが示されている)。
【０２３２】
図53に示した第28の実施形態では、複数のセルブロックが相互に直列に結合されている。以下の説明に関しては、各々のセルブロックの第1の加圧板18は常にセルブロックのプラス極であり、各々のセルブロックの第2の加圧板20は常にセルブロックのマイナス極であると定義する。
【０２３３】
この実施形態の最初のセルブロック1gは、原理的には図51または図52に示したように構成されている。この実施形態では、絶縁された側で図52のように平頭ボルト22および穴あきアングル228を使用し、接触している側では図51のようにナット24および接点ワッシャ224を使用する。つまり、ボルト22はセルブロックのマイナス極と結合されており、その一方でプラス極からは電気的に分離されている。さらに、ボルト22の一つのペア、好ましくは一番上のペアだけが接触するよう取り付けられており、これに対しもう一方のボルトペアまたはその他のボルトペアは、すべての電極に対して絶縁されていることを前提とする。
【０２３４】
任意の数のさらなるセルブロック1hは、最初のセルブロック1gとは違って構成されている。すなわち、すべてのボルトがそれぞれのセルブロック1hのすべての電極(つまりすべての加圧板18、20)に対して絶縁されている(要するに絶縁ブッシュ64を介してボルト留めされている)。ボルトペア内では、それぞれボルトヘッドの下およびナットの下に穴あきアングル228が一緒にボルト留めされており、これらのボルトは等電位化のため適切な手段、ここでは例えば等電位化板230を介して相互に結合されている。
【０２３５】
直列接続を実現するため、図8および図9に例示的に示したように、セルブロック1g、1h、1hのプラス極およびマイナス極が相互に直列に結合されている。さらに、正極側の穴あきアングルがそれぞれ負極側の穴あきアングルと相互に結合されている。このようにして最初のセルブロック1gのマイナス極の電位が、最初のセルブロックおよびすべてのさらなるセルブロック1hのボルトペアを介して最後のセルブロック1hのプラスの側まで案内される。つまり最後のセルブロック1hの同じ端面では、構成全体のプラス極(このセルブロックの第1の加圧板18の連接部52を介し)も、マイナス極(穴あきアングル228を介し)も印加されており、直接相並んで電圧が取り出され得る。
【０２３６】
第28の実施形態の一変形形態では、類似のやり方で、一つのセルブロックの端子電圧の倍数としての中間電位を取り出すこともできる。つまり、例えば中間のセルブロック1hのさらなるボルトペアを、このセルブロックの第2の加圧板20と結合し、そこで印加されている電位を、最後(図面では左)のセルブロックの第1の加圧板18の側まで案内することができるであろう。さらに、最後(左)のセルブロック1hの第2の加圧板20での電位を、第3のボルトペアを介し、このセルブロックの第2の加圧板20から第1の加圧板18の側へ案内することができるであろう。こうすると、最後のセルブロックの第1の加圧板18の側で、最後のセルブロックの端子電圧、最後の二つのセルブロックの合計の端子電圧、および最初から最後のセルブロックの合計の端子電圧を取り出すことができるであろう。
【０２３７】
第28の実施形態のさらなる一変形形態では、常にセルブロックの1本のボルトだけを電位を送るために使用する。
【０２３８】
第28の実施形態のセルブロック1g、1hでは、穴あきアングル228の幾つかをなくせることを指摘しておく。ただし電流を通す全てのボルトが穴あきアングル228を担持する場合、それは連結向きの比較的高い変調性および柔軟性に寄与し、そしていずれ違ったやり方で連結すべき場合、つまり例えばセルブロックを相並んでではなく相前後して配置すべき場合の組立て直しを回避させる。使用しない穴あきアングルは、保護のため絶縁キャップを装着することができる。
【０２３９】
図54には、第29の実施形態のセルブロックの断面を上から見た図が示されている。
【０２４０】
この実施形態に基づくセルブロック1kでは、平頭ボルト22がアキュムレータセル2aの上部および下部を延在している。セル2aは、周りを取り囲む密封継目として形成された薄い周縁領域6を有している。セル2aはこの周縁領域(密封継目)6で、フレーム要素12、14、16により保持されている。特に、この密封継目は、周りを取り囲んでいる基本的に一定の十分に定義された既知の厚さを有している。
【０２４１】
最初の末端フレーム12および最後の末端フレーム16上にそれぞれ加圧フレーム18、20が置かれており、この加圧フレームは平頭ボルト22を介して加圧されている。
【０２４２】
中間フレーム14は、上面および下面(詳しく示されていない)に開口部40を有するだけでなく、側面にも開口部231を有しており、この開口部231は冷媒(代表的には空気)の貫流に役立つ。
【０２４３】
セル2aは、薄い周縁領域を除き、その他の点では従来技術の場合のように実施することができ、かつ接触させることができる(例えば図60を参照)。セル2aが周縁領域に内蔵された電流導体を有する場合には、本願の枠内で述べたように接点スリーブまたはその類似物を介した内部での接触を行うことができる。このような電流導体の接触は外部からも、場合によってはフレーム要素内に形成された図1の陥凹部42のような陥凹部および適切な接触手段を介して行うことができる。
【０２４４】
ここからは本発明の第30の実施形態を、図55から図58を参照しながら説明する。その際、図55は、この実施形態のセルブロックの断面を上から見た図であり、図56は、接触クランプをセルブロックから見た拡大図であり、図57は、接触クランプの図56の線LVIIに沿った断面を矢印方向に見た図であり、図58は、接触クランプの図56の線LVIIIに沿った断面を矢印方向に見た図である。
【０２４５】
この実施形態に基づくセルブロック1lは、基本的に第29の実施形態のセルブロック1kのように構成されている。ここでもまた、平頭ボルト22はアキュムレータセル2bの上部および下部を走っている。セル2bは、周りを取り囲む密封継目を有しており、この密封継目で、フレーム要素12、14、16により保持されている。最初の末端フレーム12および最後の末端フレーム16上にそれぞれ加圧フレーム18、20が置かれており、この加圧フレームは平頭ボルト22を介して加圧されている。
【０２４６】
セル2bは、セル2のように横に突き出た対峙する電流導体8、10を備えており、この電流導体は、フレーム要素12、14、16および加圧フレーム18、20で定義された輪郭を越えて突き出ている。特に、セル2bの電流導体8、10は二つのフレーム要素12、14、16の間で横に突き出ている。セル2bは、通常のやり方では積層方向において交互の極性で積層されている。つまり、セルブロック1lの一方の側では、第1の極性(例えばプラス)の電流導体8および第2の極性(例えばマイナス)の電流導体10が交互に突き出ている。
【０２４７】
したがって直列接続を実現するには、常に二つの連続する電流導体8、10を接触クランプ232により結合する。接触クランプ232は、それぞれ一つの絶縁体233および二つの接点バネ234を備えている(断面ではこの接点バネのうち一つしか見えていない)。図55には3つの接触クランプ232しか示されていないが、実際にはセルブロック1lの全長にわたって接触クランプ232の配列が続いている。
【０２４８】
最初および最後のセル2bは、末端接触クランプ236を介して第1または第2の加圧板18、20と結合している(図では第2の加圧板20のための末端接触クランプ236だけが示されている)。末端接触クランプ236は、それぞれ一つの絶縁体237および二つの接点バネ238を備えている(断面ではこのバネのうち一つしか見えていない)。
【０２４９】
図56から図58では接触クランプ232の一つが詳細に示されている。既に説明したように、接触クランプ232は一つの絶縁体233を備えている。この絶縁体233は、U字形の断面をもつ長く延びた物体で、端面では閉じている。U字形の断面の測部は、その底面より大きな材料厚さを有している。絶縁体233の測部では、外側にそれぞれ陥凹部240が形成されており、端面では材料はそのままである。U字形の断面の底面には、貫通した開口部242が形成されている。組み立てた状態では、この開口部242および並置された二つの陥凹部240が、中間フレーム14内に形成された開口部231に対応している。
【０２５０】
端面では、内側に向かってそれぞれ一つの突出部244が形成されている。突出部244はU字溝と共に、断面が同様にU字形の収容スリット245を形成する。上および下の収容スリット245内には、それぞれ一つの上または下の接点バネ234a、234bが収容されており、この接点バネはそれぞれボルト246により、それぞれの突出部244に固定されている。接点バネ234a、234bはそれぞれ、測部が湾曲したU字形の断面を有している。接点バネ234a、234bはそれぞれ、U字溝の内側の長さの半分から突出部244の一つの長さを差し引いた長さより少し短く、これにより接触クランプ232を製造する際に、接点バネ234a、234bを楽に取り付けることができる。取り付けた状態で接点バネ234a、234bが絶縁体233内の開口部242を覆い隠している場所では、接点バネ234a、234b内に窓239が施されている。
【０２５１】
図55に示したように、接触クランプ232は、それぞれ二つの連続する電流導体8、10上に外から差し込まれる。その際、電流導体8、10は、接触クランプ232のU字溝の測部で突っ張り支持され、接点バネ234を接触クランプ232の中心平面に向かって押しのける。その際、上および下で突出部244が対向受部となっている。これにより確実に接点が作られる。(図面での、電流導体8、10と、一方では接点バネ234および/または他方では絶縁体233の溝の測部との間の間隔は、分かりやすい表示のためだけにある。)
【０２５２】
末端接触クランプ236が接触クランプ232と違う点は、末端接触クランプの絶縁体237の形状が、接触クランプ232の絶縁体233の約半分の長さに対応することである。つまり接点バネ238は、絶縁体237から突き出ており、かつ接点バネがそれぞれの加圧板18、20と確実でバネ弾性の効いた接点を作るように片側が長くなっており、そのように幅が設計されている。
【０２５３】
接点バネ238は、クランプネジを用いて加圧板18、20に挟み留めることもできる。
【０２５４】
この実施形態の一変形形態では、並列接続を実現するため、多数の接点区域を相互に結合する接触クランプを設けることができる。この接触クランプ、つまりそのU字溝は、これに対応してより幅広く、かつそれぞれ多くの突出部244のペア(および場合によっては開口部242)が、セル2b間の結合を作り得るように形成されている。突出部244により形成された各々の収容スリット245内では、接点バネが収容および固定されている。つまり接触クランプはそれぞれ、電流導体を、隣り合って配置された二つの接点バネ234のペアの測部によって抱持するように、電流導体8、10上に据えられる。図7の例示的な接続を実現するには、例えばそれぞれ5つの接点バネペア234を備えた二つの接触クランプ、ならびに加圧板18、20との接触用の半分露出した接点バネペア238を一つずつと、セル間の接触用の接点バネペア234を二つずつ備えた二つの末端接触クランプを準備する。
【０２５５】
図59には、本発明の第31の実施形態のセルブロックが上からの透視図で示されている。
【０２５６】
この実施形態のセルブロック1pは、本願で述べてきたように、フレーム要素の間で保持され、接触要素を介して適切なやり方で接続されている多数のアキュムレータセル(見えない)を備えている。これまでの実施形態とは違い、ここではテンションボルトがない。つまり積層体全体が包囲体でまとめて保持されており、この包囲体は、二つの半体包囲体248から形成されている。この半体包囲体はそれぞれ、直角に外に突き出たフランジ区域250を備えた、U字形に曲げられた板金またはその他のやり方でU字形にされた平面体である。両方の半体包囲体248のフランジ区域250内には、向かい合って一直線上に並ぶ貫通穴252が形成されている。半体包囲体248は、この貫通穴252を用いて相互にボルト留めされている(詳しく示されていない)。固定的にボルト留めされた状態では、両方の半体包囲体248のフランジ区域は互いに対し所定の最低間隔を有する。これにより、セル積層体が包囲体の圧力により固定的に拘束されることが保証されている。
【０２５７】
この実施形態では、保持またはセンタリングとして何らかのボルトを必要とする接触要素または絶縁要素を使用できないことは自明である。これまでの実施形態では例えばスリーブとして説明された接点結合要素は、中実体として実施することができ、したがってより大きな接触面を有することができる。積層体全体を走り抜ける長い平頭ボルトとの絶縁の問題は生じ得ない。
【０２５８】
短絡を回避するため、半体包囲体248は加圧板に対して絶縁されている。さらに半体包囲体248、なかでもフランジ区域250への移行部は、結合手段の引張力に耐えるため、十分に剛性に形成されている。
【０２５９】
この実施形態の一変形形態では、半体包囲体248自体が電極となっている。つまり、最初および最後のセルがそれぞれ直接的に半体包囲体248の一つと接触している。短絡を回避するため、フランジ区域に接するボルト留め要素は適切なやり方で絶縁されている。フレーム要素はもともと電気絶縁材料から成っている。別個での加圧板はなくされる。供給網への、またはさらなるセルブロック1pとの連結のため、フランジ区域250で、または半体包囲体248の端面で、連接部を備えることができる。
【０２６０】
ここまで本発明を好ましい実施形態に基づいて説明してきた。具体的な実施形態が、特許請求された発明を図解および例証しているが、制限していないことは自明である。またそれぞれの利点を活用するため、様々な実施形態の特徴を組み合わせたり、かつ/または置換したりできることも自明である。
【０２６１】
上記の例示的実施形態では、リチウムイオン二次電池(アキュムレータ)のタイプの電気エネルギー貯蔵装置を説明した。しかしながら、本発明は、電気エネルギー貯蔵装置の形のあらゆるタイプに適用可能である。本発明は、二次電池と同様に一次電池(バッテリ)に適用することができる。電気エネルギーの貯蔵および放出のための電気化学反応の種類も、リチウム/金属酸化物反応に制限されるのではなく、個々の貯蔵セルが各々の電気化学反応に基づいてもよい。
【０２６２】
上記では、締付要素として4本または6本の平頭ボルトを使用する幾つかの実施形態を説明した。しかしながら、6本の平頭ボルトを記載したところで4本の平頭ボルトを使用することも、および大抵はその逆も可能である。
【０２６３】
熱膨張を補償するため、ワッシャ26の代わりまたはそれに加えて皿バネまたは皿バネ積層体を、平頭ボルトと共に使用することができる。
【０２６４】
実施形態において記載された冷却流体は、空気、水(特に脱イオン水)、油、または別の適切な熱搬送体とすることができる。冷却流体は、適切に形成および設計された冷却回路内を流れることができ、セルブロックまたは個々のセルの温度調節に使用することができる。熱搬送媒体の相転移、例えば蒸発を活用することが考えられる。代替策として例えば金属板のような固体を熱搬送体として使用してもよい。
【０２６５】
以下に、本発明の幾つかの本質的な特徴をもう一度まとめる。これは概括のためである。
【０２６６】
電気エネルギー貯蔵装置は、フラット形状の多数の貯蔵セルを備えており、この複数の貯蔵セルは積層方向においてセルブロックへと積層されており、かつ締付装置により二つの押圧板の間でまとめて保持されており、その際、セルブロック内の貯蔵セルは相互に並列および/または直列に接続されている。各々の貯蔵セルはその周縁領域において、二つのフレーム要素の間で保持されている。
【０２６７】
もう一つの態様によれば、各々の貯蔵セルはその周縁領域内に電流導体を備えており、連続する貯蔵セルの電流導体の間の電気的接触は、締付装置を介した確実な結合によって行われる。この態様では、支持要素がフレーム要素の代わりを務めることができ、ただしこの支持要素は比較的高い強度を有している。
【０２６８】
フレーム要素は、電気絶縁材料、例えばプラスチックから製造され、フレーム要素内にはセルを接続するための電気接点要素が内蔵されている。(すべての特徴が、より高い強度のために例えばセラミックまたはガラスから製造された支持要素に相応に適用される。)
【０２６９】
締付要素(引張型アンカーなどのような)は、同時に、パウチセルおよびフレームから成るセルブロックの機械的結合と電気的結合のために使用される。
【０２７０】
導体、導体に連結する接点要素、および/または導体に連結する絶縁要素もしくは保持要素(つまりフレーム自体も)は、セルの逆接を生じさせない幾何的なコーディングを施されている。
【０２７１】
導体には、冷却流体のために熱伝達面を拡大する冷却体が固定されている。
【０２７２】
セルは、フレーム要素により横方向(径方向)に位置合わせされ、かつ固定されている。オプションとして、フレームおよび/またはセルを追加的に発泡体などでコーティングすることができる。
【０２７３】
導体が、長方形のセルの側辺の全長を必要としないことで生じるデッド空間は、固定要素を帯電しない設置空間で配置するために使用される。固定要素は一般的にセルパックの空隙または陥凹部に入り込む。
【０２７４】
フレーム要素は、つなげて並べたときに一つまたは複数の少なくとも部分的に閉じた(ケーブル)経路を形成するよう実施されている。
【０２７５】
一つまたは様々なバッテリ内のセルブロックは、それぞれ標準要素(フレーム、末端板、接点要素など)から構成されており、標準要素の数は、用いられるセルの特性(電圧、容量)に依存する。
【０２７６】
個々のセルと直接的に電気的結合がなされた電子機器(セル電圧監視および温度監視、バランシングなど)は、セルブロックに固定されて配置されている。
【０２７７】
セルブロックはその電極を用いて、ハウジング内で固定され、または相互に電気的に結合される。
【符号の説明】
【０２７８】
1  セルブロック
1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1k、1l、1p  セルブロック(特定の実施形態)
2  アキュムレータセル
2a、2b、2c  アキュムレータセル(特定の実施形態)
4  アクティブ部
6  周縁領域(密封継目)
8、10  電流導体
12、16  末端フレーム
14  中間フレーム
18、20  加圧板
22  平頭ボルト
24  ナット
26  絶縁ワッシャ
28  末端フレーム12〜16内の小さな貫通穴
29  末端フレーム12〜16内の大きな貫通穴
30  電流導体8、10内の貫通穴
32  接点スリーブ
34  末端フレーム12〜16内の位置合わせ穴
34a、34b  中間フレーム14内の位置合わせ穴
36  電流導体8、10内の位置合わせ穴
38  センタリングピン
40  中間フレーム14内のスリット
42  末端フレーム12〜16内の陥凹部
44  開口部
46  補強部
48  傾斜面
50  周縁領域6の折り目
52  連接部
52a、52b  連接部(第3の実施形態)
52c  連接部(第9の実施形態)
54  連接部52内の穴
56  エアギャップ
58  結合ボルト
60  結合板金
62  制御機器
64  絶縁ブッシュ
66  信号ケーブル
68  経路
70  入口
72  第2の制御機器
74  中間フレーム14、末端フレーム16内の彫込部
76、78  連結要素
80  内部配線用の穴
82  陥没部
84  面取り部
86  加圧面
88  結合ナット
90  ディスタンススリーブ
92  増厚部
94  弾性クッション
96  接点ストリップ
98  接点ストリップ96内の貫通穴
100  接点ストリップ96での加圧面
102  陥凹部
104  リブ
106  湾状部
108  ブリッジ
110  位置合わせ面
112  切り拡げ部
114  プラスからプラスの接触バー
116  絶縁スリーブ
118  コーディングピン
120a、120b  電流導体8、10内のコーディング穴
121  電流導体8、10内の貫通穴
122  マイナスからマイナスの接触バー
124  絶縁バー
126  プラスの半体バー
128  プラスのベース板
129  プラスのベース板128、マイナスのベース板136内の貫通穴
130  位置合わせ穴
131a  プラスのベース板128、基体150内の止まり穴
131b  マイナスのベース板136、基体150内の止まり穴
132  位置合わせピン
134  マイナスの半体バー
136  マイナスのベース板
137  板
138  絶縁バー124内の貫通穴
140  絶縁バー124内のコーディング穴
142  空隙
144  自由面
146a  プラスのベース板128、基体150内のコーディング穴
146b  マイナスのベース板136、基体150内のコーディング穴
148  絶縁およびセンタリングバー
150  基体
152  隆起部
154  基体150内の貫通穴
156  陥没部
158  プラスの離隔半体板
160  マイナスの離隔半体板
162  貫通穴
164  接触スリーブ
166  中空円筒
168  陥没部
170  ダブルスタッド包囲体
172  中空円筒
174  旋盤加工部
176  内設包囲体
178  シングルスタッド包囲体
180  中空円筒
182  絶縁スリーブ
184  中空円筒
186  デッド領域
188  貫通穴
190  陥凹部
192  ディスタンスピース
194  陥凹部
196a、196b  ディスタンスピース
198  スタッド
199  対向穴
200  エンボス部
202  ディスタンスピース
204、206  レリーフ構造
208  貫通穴
210  絶縁スリーブ
212  接触スリーブ
214  陥没部
216  旋盤加工部(スタッド)
218  セル接触要素
220  セル絶縁要素
222  アイボルト
224  接点ワッシャ
226  通し穴
228  穴あきアングル
230  等電位化板
231  測面開口部
232  接触クランプ
233  絶縁体
234  接点バネ
236  末端接触クランプ
237  絶縁体
238  接点バネ
239  窓
240  陥凹部
242  開口部
244  突出部
245  収容スリット
246  ボルト
248  半体包囲体
250  締付連接部
252  貫通穴
m  セルブロック内の中間フレーム14の数
n  セルブロック内のセル2の数
t  折り目厚
x1、x2  位置合わせ穴34a、34b、コーディング穴120a、120b、140、およびコーディングピン118の間隔
H  裏面(後面)
L  左サイドの側
R  右サイドの側
S  積層方向
V  前面
上記の符号リストは明細書の不可欠要素であることを明示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012515421.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
2012515421.tif 000041
【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
2012515421.tif 000054
【図５３】
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【図５４】
2012515421.tif 000056
【図５５】
2012515421.tif 000057
【図５６】
2012515421.tif 000058
【図５７】
2012515421.tif 000059
【図５８】
2012515421.tif 000060
【図５９】
2012515421.tif 000061
【図６０】
2012515421.tif 000062
【図６１】
2012515421.tif 000063
【図６２】
2012515421.tif 000064
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月28日(2011.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラット形状の多数の貯蔵セル(2)を備えており、複数の貯蔵セル(2)が積層方向においてセルブロック(1)へと積層されており、かつ締付装置により二つの押圧板(18、20)の間でまとめて保持されており、前記セルブロック(1)内の前記貯蔵セル(2)が相互に並列および/または直列に接続されており、各々の貯蔵セル(2)がその周縁領域(6)において、二つのフレーム要素(12、14、16)の間で保持される電気エネルギー貯蔵装置において、前記貯蔵セル(2)の電気的結合が、前記締付装置を介した確実な結合によって行われ、接点結合要素(32、164)がフレーム要素(12、14、16)に内蔵されていることを特徴とする電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項２】
隣り合う貯蔵セル(2)の接点区域(8、10)の間の電気的結合が作られるべき場所に、電気伝導材料から成る接点結合要素(32、164)が配置され、前記接点結合要素が、前記締付機構を介してかけられる積層方向(S)の締付圧により、両方の接点区域(8、10)に押圧されることを特徴とする請求項1に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項３】
前記接点結合要素(32、164)が、金属または合金、好ましくは銅、真鍮、青銅から成り、特に好ましくは金メッキまたは銀メッキされていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項４】
前記接点結合要素(32、164)が、前記フレーム要素(12、14、16)内の前記貫通穴(28)に嵌め込まれた多数の円筒物体であること、および/または前記接点結合要素(32、164)が多数のスリーブであり、前記テンション棒(22)のそれぞれ1本が前記スリーブ中を通り抜けて延在してい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電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項５】
前記フレーム要素(12、14、16)が、接点結合要素(32、164)を嵌め込む領域の間で厚みを減らしていることを特徴とする請求項4に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項６】
前記接点結合要素(32、164)が、基本的に長方形の断面の細長い基本形状を有しており、前記接点結合要素(32、164)が、二つの前記貯蔵セル(2)の結合すべき前記接点区域(8、10)の間の前記フレーム要素(12、14、16)内の空隙に、基本的に前記空隙の延長方向に沿って嵌め込まれており、前記接点結合要素(32、164)の平行な外面が、前記貯蔵セル(2)の前記接点区域(8、10)と接触す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電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項７】
前記接点結合要素(32、164)が、積層方向(S)における増厚部を有しており、前記増厚部の外端面が、前記貯蔵セル(2)の前記接点区域(8、10)と接触することを特徴とする請求項6に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項８】
前記接点区域(8、10)の間に電気的結合を作るべきでない場所の、二つの接点区域(8、10)の間で、前記フレーム要素(12、14、16)内の空隙に嵌め込まれている電気絶縁材料から成る離隔要素を特徴とする請求項6または7のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項９】
前記離隔要素が基本的に前記接点結合要素(32、164)の形状を有することを特徴とする請求項8に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１０】
前記接点結合要素(32、164)が、少なくとも二つの貫通穴を有しており、前記テンション棒(22)のそれぞれ1本が前記貫通穴を通って延在し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電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１１】
前記テンション棒(22)が、前記接点結合要素(32、164)および前記接点区域(8、10)に対して電気絶縁されていることを特徴とする請求項4または10に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１２】
前記テンション棒(22)がシャフト面に電気絶縁性コーティングを有すること、および/または前記テンション棒(22)にそれぞれ電気絶縁材料から成るスリーブが装着されることを特徴とする請求項11に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１３】
前記押圧板(18、20)が、電気伝導材料から成り、かつ前記接点結合要素(32、164)を介して貯蔵セル(2)の接点区域(8、10)と電気的に結合していることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１４】
前記テンション棒(22)が前記押圧板(18、20)に対して電気絶縁されていることを特徴とする請求項13に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【請求項１５】
前記テンション棒(22)が、前記押圧板(18、20)の一方に対して電気絶縁され、もう一方の前記押圧板(18、20)とは電気伝導性に結合され、かつ少なくとも前記絶縁された押圧板(18、20)の側に連結要素を備えており、前記連結要素が好ましくは前記テンション棒(22)と一緒にボルト留めされており、またはテンション棒と一体的に形成されていることを特徴とする請求項13に記載の電気エネルギー貯蔵装置。
【国際調査報告】
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