DE10318587A1

DE10318587A1 - Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen für elektrische Hybrid-Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10318587A1
Application number: DE10318587A
Authority: DE
Inventors: Jae-Hwan Suwon Lim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: DE10318587B4; US20040102096A1; US6835099B2; KR20040045758A; JP2004179141A; KR100456857B1; CN1503384A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen bereitgestellt, umfassend ein Gehäuse, eine Buchsensteckverbindungsplatte, eine Steckverbindungsplatte und ein Anschlussteil. Das Gehäuse ist zur Aufnahme einer Vielzahl elektrischer Zellen ausgelegt. Die Buchsensteckverbindungsplatte ist mit einer Vielzahl von Löchern versehen, die zur Aufnahme von Streifen der elektrischen Zellen gemäß einer gewünschten Verbindungskonfiguration der elektrischen Zellen gebildet sind. Die Steckverbindungsplatte ist mit einer Vielzahl von Projektionen versehen, die zum Einsatz in die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte ausgelegt sind, und die Projektionen verbinden die Vielzahl der elektrischen Zellen in einer bestimmten Verbindungskonfiguration elektrisch. Das Anschlussteil ist in die Verbindungslöcher, die in der Steckverbindungsplatte gebildet sind, eingesetzt, und kontaktiert dadurch eine Anode und eine Kathode der elektrischen Zellen, um eine elektrische Spannung der elektrischen Zellen abzugeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Zelle für ein elektrisches Hybrid-Fahrzeug und insbesondere eine Vorrichtung zum Verbinden elektrischer Zellen eines elektrischen Hybrid-Fahrzeugs.
Hintergrund der Erfindung
Allgemein wird bei einem elektrischen Hybrid-Fahrzeug eine elektrische Nickel-Metalhydrid (Ni-MH)-Zelle als unterstützende Energiequelle verwendet. Eine elektrische Lithium-Zelle, welche eine unterstützende Hochleistungs-Energiequelle sein kann, ist jedoch weit entwickelt.
Ein gewünschtes elektrisches Zellmodul kann durch Verbinden einer Vielzahl von elektrischen Einheitszellen (1,2V) parallel oder in Reihe hergestellt werden.
Wie in 1 gezeigt ist, sind elektrische Zellen 110 allgemein durch eine Zellverbindung 120 miteinander verbunden und sind mittels Verschraubungen oder Schweißungen mit deren Enden verbunden.
Ein Anschluss einer elektrischen Lithium-Zelle eines elektrischen Hybrid-Fahrzeugs ist eine Platte mit flachem Boden, welche aus Kupfer und Aluminium hergestellt ist. Der Anschluss wird zur Verbindung mit einer Verbindungsplatte gebogen, so dass der Anschluss beschädigt werden kann und der Kontaktwiderstand zwischen den Zellen ansteigen kann. Weiterhin besteht ein Nachteil darin, dass der verbundene Teil leicht beschädigt wird, so dass Elektrolyt innerhalb der elektrischen Zelle entweichen kann.
Die in diesem Hintergrundteil der Erfindung offenbarte Information dient nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und sollte nicht als ein Anerkenntnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden werden, dass diese Information Stand der Technik bildet, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen bereitzustellen, welche ein Entweichen von Elektrolyt aus der elektrischen Zelle verhindern kann, und welche die Aufladungsbedienbarkeit des elektrischen Zellmoduls durch eine einfache Verbindung der elektrischen Zellen verbessern kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen ein Gehäuse, eine Buchsensteckverbindungsplatte, eine Steckverbindungsplatte und ein Anschlussteil bzw. Endstück. Das Gehäuse ist zur Aufnahme einer Vielzahl elektrischer Zellen ausgelegt. Die Buchsensteckverbindungsplatte ist mit einer Vielzahl von Löchern versehen, die zur Aufnahme von Streifen elektrischer Zellen gemäß einer gewünschten Verbindungskonfiguration der elektrischen Zellen gebildet sind. Die Steckverbindungsplatte ist mit einer Vielzahl von Projektionen versehen, die zum Einführen in die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte ausgelegt sind, und die Projektionen verbinden die Vielzahl der elektrischen Zellen in einer speziellen Verbindungskonfiguration elektrisch. Das Anschlussteil wird in die Verbindungslöcher eingesetzt, die in der Steckverbindungsplatte gebildet sind, wodurch eine Anode und eine Kathode der elektrischen Zellen kontaktiert werden, damit eine elektrische Spannung der Zellen abgegeben wird.
Vorzugsweise ist die Buchsensteckverbindungsplatte aus einem isolierendem Material gemacht, und es ist bevorzugt, dass die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte mit einer vorbestimmten Neigung gebildet sind, so dass die Streifen der elektrischen Zellen in die Löcher eingeführt werden können, ohne gebogen zu werden. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte eine Trapezform aufweisen.
Vorzugsweise sind die Projektionen der Steckverbindungsplatte aus einem leitfähigen Material gemacht, und es ist bevorzugt, dass ein die Projektionen der Buchsensteckverbindungsplatte ausnehmender Teil aus einem isolierendem Material gemacht ist. Es ist weiterhin bevorzugt, dass ein Kühlloch zum Kühlen der elektrischen Zelle in der Steckverbindungsplatte gebildet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, die einbezogen sind, und einen Teil der Beschreibung darstellen, zeigen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung der Prinzipien der Erfindung, wobei:
1 eine Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen für elektrische Hybrid-Fahrzeuge gemäß einem Stand der Technik ist;
2 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen für elektrische Hybrid-Fahrzeuge gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine Buchsensteckverbindungsplatte (FCP) der Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen von 2 zeigt;
4 eine Steckverbindungsplatte (MCP) der Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen von 2 zeigt;
5 eine perspektivische Ansichte eines Anschlussteils der Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen von 2 ist;
6 einen Prozess der Verbindung der elektrischen Zellen unter Verwendung der Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Eine Vorrichtung zum Verbinden elektrischer Zellen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Gehäuse 210, eine Buchsensteckverbindungsplatte (FCP) 220, eine Steckverbindungsplatte (MCP) 230 und ein Paar von Anschlussteilen 240 auf.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Gehäuse 210 eine „⌴"-Form auf, und eine Seitenplatte 214 und eine rückseitige Platte 216 sind jeweils mit dem Gehäuse 210 verbunden. Eine Vielzahl elektrischer Zellen 200 werden in Träger 212 des Gehäuses 210 eingesetzt, und die Seiten- und Rückseitenplatten 214 und 216 haben die Aufgabe, die eingesetzten elektrischen Zellen zu schützen.
Ein rückseitiger Träger 218 ist innerhalb der rückseitigen Platte 216 an dem Gehäuse 210 angebracht.
Die Träger 212 sind, wie in 1 gezeigt, an zwei zueinanderweisenden Innenoberflächen (beispielsweise untere und obere Oberflächen) des Gehäuses 210 angebracht, und elektrische Zellen 200 werden in Rillen bzw. Vertiefungen eingesetzt, die mit konstanten Intervallen in den Trägern 212 gebildet sind.
Als ein Beispiel sind in dieser Ausführungsform fünf Vertiefungen in dem Träger 212 des Gehäuses 210 gebildet, und in jede Vertiefung werden zwei elektrische Zellen eingeführt. Daher können zehn elektrische Zellen 200 in ein elektrisches Zellmodul eingesetzt werden.
Die Buchsensteckverbindungsplatte 220 weist eine Vielzahl von Löchern 222 an Positionen auf, die Positionen von Streifen (Aluminium- und Kupfer-Streifen) der elektrischen Zellen entsprechen, gemäß einer spezifischen Verbindungskonfiguration (Reihenverbindung, Parallelverbindung oder Reihen-Parallel-Verbindung) der elektrischen Zellen 200.
Die Buchsensteckverbindungsplatte 220 ist aus einem isolierendem Material gemacht (beispielsweise einem Kunststoffmaterial).
Die Löcher 222 der Buchsensteckverbindungsplatte 220 sind mit einer bestimmten Neigung perforiert, so dass die Streifen der elektrischen Zellen 200 ohne zu Verbiegen darin eingeführt werden können.
Weiterhin wird, wenn Projektionen 232 der Steckverbindungsplatte 230 in die Löcher 222 der Buchsensteckverbindungsplatte 220 eingeführt werden, ein Reibungswiderstand zwischen den Oberflächen der Löcher 222 und den Projektionen 232 der Steckverbindungsplatte 230 erzeugt. Um einen solchen Reibungswiderstand zu vermindern, werden die Löcher 222 mit trapezartiger Form gebildet, wie in 3 gezeigt ist.
Die Steckverbindungsplatte 230 weist Projektionen 232 auf, die zum Einsetzen in die Löcher 222 der Buchsensteckverbindungsplatte 220 ausgelegt sind.
Eingesetzt in die Löcher 222 der Buchsensteckverbindungsplatte 220 kontaktieren die Projektionen 232 der Steckverbindungsplatte 230 den Streifen der elektrischen Zellen 200, so dass die elektrischen Zellen 200 in einer gewünschten Verbindungskonfiguration elektrisch verbindbar sind.
Die Projektionen 232 der Steckverbindungsplatte 230 sind aus einem leitfähigen Material gemacht (beispielsweise verzinntem Kupfer), und die Projektionen 232 haben, wie in 4 gezeigt, eine trapezartige Form, entsprechend der Form der Löcher 222 der Buchsensteckverbindungsplatte 220.
Ein Teil, der die Projektionen 232 der Steckverbindungsplatte 230 ausnimmt, ist aus einem isolierenden Material gemacht (beispielsweise einem Kunststoffmaterial).
Kühllöcher 234 sind in der Steckverbindungsplatte 230 an bestimmten Positionen davon gebildet, so dass eine durch einen Kühlventilator erzeugte Luftströmung die elektrische Zelle erreichen und kühlen kann, um eine Temperaturerhöhung in den elektrischen Zellen aufgrund eines Aufladens oder Entladens zu verhindern.
Die Anschlussteile 240 werden in Verbindungslöcher 236 eingesetzt, die in der Steckverbindungsplatte 230 gebildet sind, so dass sie die Streifen (Anode und Kathode) der elektrischen Zellen 200 kontaktieren, so dass die elektrische Energie des Zellmoduls durch die Anschlussteile 240 abgegeben werden kann.
Die Anschlussteile 240 sind aus einem leitfähigem Material gemacht.
Weiterhin können die Anschlussteile 240 dazu verwendet werden, ein elektrisches Zellmodul mit einem anderen zu verbinden.
Die Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet eine Beziehung eines Steckers und einer Buchse, und sie kann daher die elektrischen Zellen parallel oder in Reihe ohne eine Schraubverbindung zwischen den elektrischen Zellen verbinden.
Beispielsweise werden die elektrischen Zellen 200, wie in (1) von 6 gezeigt, in die Träger 212 des Gehäuses 210 gesetzt.
Anschließend wird, wie in (2) von 6 gezeigt, die Buchsensteckverbindungsplatte 220 mit dem Gehäuse 210 verbunden, und die Streifen der elektrischen Zellen 200 werden in die Löcher 222 der Buchsensteckverbindungsplatte 220 gemäß einer gewünschten Verbindung der elektrischen Zellen 200 eingesetzt.
Wie in (3) und (4) von 6 gezeigt ist, werden anschließend die Steckverbindungsplatte 230 und das Anschlussteil 240 so aufgesetzt, dass die elektrischen Zellen 200 mit einer gewünschten Verbindung verbunden sind.
Die Steckverbindungsplatte 230 wird so gebildet, dass eine Platine darauf angebracht ist, um die Spannung zu messen.
In der Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung brauchen der Aluminiumstreifen und der Kupferstreifen nicht gebogen werden, um sie zu verbinden, so dass ein Entweichen von Elektrolyt, bewirkt durch eine Beschädigung der Streifen der elektrischen Zelle, verhindert werden kann.
Weiterhin kann das elektrische Zellmodul leicht zusammengesetzt und auseinander gebaut werden, ohne die elektrischen Zellen zu verschrauben oder aufzuschrauben.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen ausführlich oben beschrieben wurden, versteht sich zweifellos, dass viele Abwandlungen und/oder Modifikationen des hier gelehrten grundlegenden erfindungsgemäßen Konzepts, die dem Fachmann offenbart werden, noch innerhalb des Gedankens und des Umfangs der vorliegenden Erfindung, definiert durch die anliegenden Ansprüche, fallen.
Durchgehend in dieser Beschreibung und den folgenden Ansprüchen wird das Wort „umfassen" oder Variationen wie beispielsweise „umfasst" oder „umfassend" so verstanden, dass die Einbeziehung der angegebenen Elemente impliziert ist, jedoch nicht der Ausschluss irgendwelcher anderen Elemente.

Claims

Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen, umfassend: ein zur Aufnahme einer Vielzahl elektrischer Zellen konfiguriertes Gehäuse; eine Buchsensteckverbindungsplatte, die mit einer Vielzahl von Löchern versehen ist, die zur Aufnahme von Streifen der elektrischen Zellen gemäß einer gewünschten Verbindungskonfiguration der elektrischen Zellen ausgebildet sind; eine Steckverbindungsplatte, die mit einer Vielzahl von Projektionen versehen ist, die zum Einsatz in die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte ausgelegt sind, wobei die Projektionen die Vielzahl der elektrischen Zellen in einer bestimmten Verbindungskonfiguration elektrisch verbinden; und ein Anschlussteil, das in Verbindungslöcher eingesetzt ist, die in der Steckverbindungsplatte gebildet sind, so dass sie mit einer Anode und einer Kathode der elektrischen Zellen in Kontakt sind, um eine elektrische Spannung der elektrischen Zellen abzugeben.
Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen nach Anspruch 1, wobei die Buchsensteckverbindungsplatte aus einem isolierendem Material gemacht ist.
Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen nach Anspruch 1, wobei die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte mit einer vorbestimmten Neigung gebildet sind, so dass die Streifen der elektrischen Zellen in die Löcher einsetzbar sind, ohne zu verbiegen.
Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen nach Anspruch 3, wobei die Löcher der Buchsensteckverbindungsplatte eine trapezartige Form aufweisen.
Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen nach Anspruch 1, wobei die Projektionen der Steckverbindungsplatte aus einem leitfähigem Material gemacht sind.
Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen nach Anspruch 5, wobei ein Teil, ausgenommen die Projektionen der Buchsensteckverbindungsplatte, aus einem isolierendem Material gemacht ist.
Vorrichtung zur Verbindung elektrischer Zellen nach Anspruch 1, wobei in der Steckverbindungsplatte ein Kühlloch zum Kühlen der elektrischen Zellen gebildet ist.