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JP6216062B2 - バッテリの保守、修理及び／又は最適化の方法、及び互いに電気的に接続される複数の単一セルを有するバッテリ - Google Patents

バッテリの保守、修理及び／又は最適化の方法、及び互いに電気的に接続される複数の単一セルを有するバッテリ Download PDF

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Description

本発明は、構成部品として、電気的接続のために直接、又はセルコネクタによって重複領域を形成して互いにポジティブロック、及び／又は一体接合された電極接点を有する、互いに直列、及び／又は並列に接続された複数の単一セルと、別の重複領域を形成して電極接点、及び／又はセルコネクタにポジティブロック、及び／又は一体接合された複数の接続要素を有するバッテリ監視ユニットとを備えるバッテリを保守、修理、及び／又は最適化する方法に関する。本発明は更に、互いに電気的に接続された複数の単一セルを有するバッテリに関する。
電気的に直列、及び／又は並列に接続された複数の単一セルから形成された自動車用の一般的な電気化学的高圧バッテリは先行技術から公知である。単一セルを電気的に直列接続するため、その電極は導電性のセルコネクタを直接介して接続される。更に、それぞれの単一セルの電極、及び／又はセルコネクタは、セル電圧測定用の装置、及び電荷平衡用、いわゆるバランス用の装置に電気的に接続される。セル電圧測定用の装置、及び電荷平衡用の装置は通常は複数の単一セル用にバッテリ電子機器に統合されている。その際、単一セルの電極とセルコネクタとの接触、及び電極、及び／又はセルコネクタとセル電圧測定用の装置、及び電荷平衡用の装置との接触は、例えばレーザ溶接、加圧抵抗溶接、超音波溶接などの一体接合方法によって、及び／又は例えばトキシング／クリンチング、圧着などのポジティブロック方法によって行われる。このような一体接合及び／又はポジティブロック接合によって、高い機械負荷、腐食負荷、及び／又は熱負荷にさらされてもそれぞれの機能はバッテリの寿命を通して確保され、それぞれの接合は破壊することなく離脱可能である。
特許文献１には、その電極が電気的接続のために直接、又はセルコネクタを介してポジティブロック及び／又は一体接合によって互いに接合された、互いに直列及び／又は並列に接続された複数の単一セルと、電極及び／又はセルコネクタとポジティブロック及び／又は一体接合により接合されたバッテリ監視ユニットとを含むバッテリが記載されている。その際、単一セルの電極、隣接する単一セルを電気的に接続するためのセルコネクタ、及び／又はバッテリ監視ユニットはそれぞれ、ポジティブロック及び／又は一体接合のための重複する接触領域を備えており、互いに重複する接触領域のそれぞれ１つだけがポジティブロック及び／又は一体接合され、その他の接触領域は接合されない。更に、このようなバッテリを保守、修理、及び／又は最適化する方法が記載されている。
特許文献２には、セルコネクタを介して互いに直列、及び／又は並列に接続された複数の単一セルを備え、少なくとも１つのセルコネクタが単一セルを接続するための集積電気ヒューズ要素を有する別のバッテリが記載されている。
特許文献３は、それぞれが上面、下面、及び対向して配置された２つの側面を有する、前面に配置された２つのフレームを有するバッテリの修理方法を開示している。前面のフレームは側面の少なくとも片側にクランプを収容するためのラッチ要素を具備している。前面のフレームの間に配置されたフレームも同様に上面、下面、及び対向して配置された２つの側面を有し、側面の少なくとも１つは縁部を有している。その際、バッテリ内に配置された単一セルはフレーム、及び前面のフレーム内に配置され、フレームの上面を介して互いに電気的に接触している。更に単一セルの間に少なくとも１つの冷却手段が配置されている。この方法では、バッテリのサイズ圧縮を可能にするため、クランプはラッチ要素内に収容される。次いでバッテリはラッチ手段内に配置されたクランプを用いて修理工場に移送され、移送中にバッテリは縁部によって支持される。バッテリの下面にアクセスするためにクランプは取り外される。次いでバッテリセル、冷却手段、及び／又はフレームが修理可能であり、その際、電気的接続は継続して確保される。
更に、特許文献４−７には、バッテリ、及びこのようなバッテリの修理及び／又は交換の方法が記載されている。
独国特許出願公開第１０２０１１１２０４７０．２号明細書 独国特許出願公開第１０ ２００９ ０３５ ４７７Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２０１２／００２８０９８ Ａ１号明細書 韓国公開特許第１０−２０１２−００８１４０２ Ａ号公報 中国実用新案第２０１８９３３８７ Ｕ号明細書 独国特許出願公開第１０ ２００９ ０５４ ２６９ Ａ１号明細書 特開２０１２−０６９３３２号公報
本発明の課題は、先行技術を改良したバッテリの保守、修理及び／又は最適化の方法、及び互いに電気的に接続された複数の単一セルを有する改良されたバッテリを提供することにある。
本発明により、方法に関する課題は請求項１に記載の特徴、またバッテリに関する課題は請求項１０に記載の特徴によって解決される。
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
本発明により、構成部品として、電気的接続のために直接、又はセルコネクタによって重複領域を形成して互いにポジティブロック、及び／又は一体接合された電極接点を有する、互いに直列、及び／又は並列に接続された複数の単一セル、及び又は、別の重複領域を形成して電極接点、及び／又は単一セルにポジティブロック、及び／又は一体接合された複数の接続要素を有するバッテリ監視ユニットを備えるバッテリを保守、修理、及び／又は最適化する方法において、構成部品を交換するために、交換すべき構成部品と少なくとも１つの交換されない構成部品とのポジティブロック及び／又は一体接合は重複領域のすぐ近くで分離され、置換構成部品がその電極、又はセルコネクタによって、そのつど新たな重複領域を形成して少なくとも１つの交換されない構成部品の重複領域とポジティブロック及び／又は一体接合される。
この方法によって、修理、保守、及び／又は交換のためにバッテリの構成部品を取り外すことが可能であり、その際、交換すべき構成部品の電極、又は接続要素は分離され、それぞれの重複領域は少なくとも１つの交換されない構成部品に留められることで、これらの構成部品は交換すべき構成部品の電極、又は接続要素の分離部分と継続して一体接合されている。それによって、交換すべき構成部品を簡単にバッテリから取り外すことができ、少なくとも１つの交換されない構成部品が損傷するリスクが最小限になる。置換構成部品を組み付けるには、置換構成部品はその電極、又は接続要素によって少なくとも１つの交換されない構成部品の既存の接合部と一体接合、及びポジティブロック接合される。それによって、バッテリの保守、交換、及び／又は最適化のコストと時間とを有利に低減できる。
交換すべき構成部品を取り外すには、交換すべき構成部品と少なくとも１つの交換されない構成部品とのポジティブロック、及び／又は一体接合が金属切断、研磨、フライス削り、金切り、レーザ切断、ウォータージェット切断、及び／又はマイクロガス切断によって分離される。それによって、ポジティブロック、及び／又は一体接合を、一般に知られる工具の接触による機械的方法によって、又は非接触方法によって選択的に分離することができる。
置換構成部品が単一セルである場合は、その電極接点は、これらの電極接点をそれぞれ少なくとも１つの交換されない単一セルの重複領域の上方又は下方に配置できるように屈曲される。したがって、組付け状態の電極接点は、単一セルを少なくとも１つの交換されない単一セルの重複領域の上、又は下に配置できるように、取り外された単一セルの電極接点、又は接続要素に対してオフセットした位置にある。それによって、既存の接合箇所を介して単一セルを少なくとも１つの交換されない単一セルに一体接合、及びポジティブロック接合することが可能になる。
あるいは、置換構成部品がバッテリ監視ユニットである場合は、その接続要素は、接続要素がバッテリ内にそれぞれ配置された単一セルの重複領域の上方に配置可能であるように屈曲される。したがって、組付け状態の接続要素は、バッテリ監視ユニットをバッテリ内に配置された単一セルの重複領域の上に配置できるように、取り外されたバッテリ監視ユニットの接続要素に対してオフセットした位置にある。それによって、既存の接合箇所を介してバッテリ監視ユニットを単一セルに一体接合、及びポジティブロック接合することが可能になる。
置換構成部品が単一セルであり、特に双極平型フレームセルとして形成されている場合は、単一セルと少なくとも１つの交換されない単一セルとのポジティブロック及び／又は一体接合は超音波溶接によって行われる。そのために、アンビル及び高周波ソノトロードからなる超音波溶接工具が使用され、それらの間に新たな重複領域が配置され、ソノトロードによって機械的に安定した単一セル間の一体接合、及びポジティブロック接合が行われる。
置換構成部品がポーチセルとして形成された単一セル、又はバッテリ監視ユニットである場合は、ポーチセルと少なくとも１つの交換されないポーチセルとのポジティブロック及び／又は一体接合、又はバッテリ監視ユニットとバッテリの単一セルとのポジティブロック及び／又は一体接合は冷間接合によって行われる。ポーチセルとして形成されている単一セル、又はバッテリ監視ユニットの場合は重複領域が比較小さいことから超音波溶接工具、特にアンビルとソノトロードの配置が問題となるため、冷間接合によって超音波溶接よりもコストを下げることができる。その際、冷間接合を行うため、発熱反応性材料を有する新たな重複領域が配置される。材料の反応は短い電流パルスによって引き起こされるため、例えばバッテリを抵抗と結合することでバッテリの電気エネルギを冷間接合に利用することが可能である。
バッテリは構成部品として、電気的に接続するために直接、又はセルコネクタによって重複領域を形成して互いにポジティブロック及び／又は一体に接合される電極接点を有する直列及び／又は並列に互いに接続された複数の単一セルと、別の重複領域を形成して電極接点及び／又はセルコネクタとポジティブロック及び／又は一体に接合された複数の接続要素有するバッテリ監視ユニットとを備えている。本発明により、置換構成部品は、電極接点、又は接続要素がそれぞれ、置換構成部品と接合された構成部品がある重複領域の上方及び／又は下方に配置されるように屈曲された電極接点、又は接続要素を備えており、その際に新たな重複領域が形成される。
以下に図面を参照して、本発明の実施例をより詳細に説明する。
双極平型フレームセルとして形成された単一セルの概略斜視図である。 双極平型フレームセルとして形成されたセルブロックの概略分解斜視図である。 組付け状態のセルブロックの概略斜視図である。 図３に示すセルブロックの概略側面図である。 交換すべき単一セルを有する図３に示すセルブロックの概略斜視図である。 交換すべき単一セルを切り離した後のセルブロックの概略斜視図である。 交換すべき単一セルを切り離すことにより形成される上部空隙の拡大部分の斜視図である。 図６に示すセルブロックの概略側面図である。 セルブロックの空隙に新たに設置される単一セルの概略斜視図である。 新たな単一セルを設置した場合の単一セルの部分分解斜視図である。 新たな単一セルを設置した場合の単一セルの部分分解側面図である。 セルブロック内に設置され単一セルを溶接工具で隣接する単一セルに接合した場合のセルブロックの概略斜視図である。 セルブロック内に設置した単一セルを接合した後のセルブロックの概略斜視図である。 ２つの重複領域を有する、新たに設置した単一セルと、それぞれ隣接する単一セルの概略部分の拡大図である。 図１３のセルブロックの概略側面図である。 ポーチセルとして形成された単一セルの概略斜視図である。 図１６に示す４つの単一セルを有する組付けられたセルブロックの一部の概略斜視図である。 セルブロック内に隣接して配置された、電極接点を溶接した２つの単一セルの拡大部分の概略断面図である。 交換すべき単一セルの２つの電極接点を分離した後の、図１７に示す部分の概略斜視図である。 図１９に示す拡大部分の概略図である。 分離された電極接点をもつ交換すべき単一セルを有する、図１８に示すセルブロックの部分の部分分解概略斜視図である。 新たな単一セルを設置した、図２１に示すセルブロックの部分の概略斜視図である。 新たな単一セルの設置及び接合後のセルブロックの部分の概略斜視図である。 新たな重複領域を有する新たに設置した単一セルの拡大部分の概略斜視図である。 新たに設置した単一セルと、隣接する単一セルと、及び新たな重複領域とを有する拡大部分の概略図である。 図１６に示す単一セルと、バッテリ監視ユニットとを有するセルブロックの部分分解概略斜視図である。 バッテリ監視ユニットが固定されたセルブロックの組付け状態の概略斜視図である。 セルブロックに固定された交換すべきバッテリ監視ユニットの拡大部分の概略斜視図である。 交換すべきバッテリ監視ユニットを切り離した後の、図２８に示す拡大部分の概略斜視図である。 新たに設置されたバッテリ監視ユニットを有する、図２９に示す拡大部分の概略斜視図である。
全図を通して互いに対応する部品には同一の参照符号が付されている。
図１から図１５には、本発明の第１の実施形態がより詳細に図示され、記載されている。
図１は、特に図２から図４により詳細に示されているセルブロック２の構成部品である双極平型フレームセルとして形成された単一セル１の斜視図を示している。更に図２は、単一セル１を溶接していないセルブロック２の分解図を示している。図３には、単一セル１を溶接した組付け状態のセルブロック２が示されている。図４は、図３のセルブロック２の側面図を示している。
セルブロック２は、特に電気自動車、ハイブリッド自動車、又は燃料電池で動作する自動車用の車両バッテリであるバッテリの構成部品である。このバッテリは、このような自動車のメインバッテリである。
双極平型フレームセルとして形成された単一セル１は、この実施形態では、フランジを形成するためにそれぞれ方形の外側に屈曲した縁部領域を有する２つのハウジングシェル１．１、１．２から形成された、大部分が金属製のハウジングを有している。例えば、ハウジングシェル１．１、１．２は、成形工程、例えば打ち抜き、プレス、深絞り加工、又は押し出し加工で成形されている。
ハウジング内には、電極箔配置１．３の形態の単一セル１の電気化学的活性部分が配置され、これは電極積層体、又は電極コイルとして形成され、その層はそれぞれセパレータで分離された陰極箔及び陽極箔を備える。リチウムイオンバッテリの場合は、電極箔配置１．３は、例えば被覆されたアルミニウム箔及び銅箔を含んでいる。その際、陽極−陰極箔、及びセパレータ箔は単一のシートとして積層され、又は巻回され、又は帯の形態で平坦に巻回されることができ、又はセパレータは帯状に形成され、Ｚ形に折り曲げられ、これは形成される陰極シート及び陽極シートのポケット内に挿入される。
陽極箔及び陰極箔は少なくとも１つの縁部では被覆されず、部分的に電極箔配置１．３の外側に出され、それぞれ陽極箔と陰極箔の外側に出された部分は互いに接続されて集電ラグになる。
その際、集電ラグはそれぞれハウジングシェル１．１、１．２に接続されるので、ハウジングシェル１．１、１．２は電圧を生じ、ひいてはそれぞれ単一セル１の電極を形成する。例えば、第１のハウジングシェル１．１は単一セル１のプラス極であり、第２のハウジングシェル１．２はマイナス極である。
集電ラグをそれぞれのハウジングシェル１．１、１．２に結合するため、例えば圧力溶接法、又は溶融溶接法、特に抵抗スポット溶接、超音波溶接、又はレーザ溶接などの一体接合法が使用される。あるいは、例えばリベット接合による摩擦結合も可能である。
ハウジングシェル１．１、１．２は更に、これらの間に配置され、フランジの領域内では電気絶縁性の外周フレーム１．４によって分離されており、このフレームはそのためにプラスチック製である。
単一セル１の損失熱はハウジングシェル１．１、１．２を経て空調冷媒、又は冷却液が貫流する冷却板（詳細には図示せず）に伝達される。ハウジングシェル１．１、１．２、及び大部分が金属製の冷却板を電気絶縁するため、これらの間に伝熱箔（これも詳細には図示せず）が配置されている。
単一セル１を密閉するため、ハウジングシェル１．１、１．２はそのフランジの領域で互いに一体に接合されており、好ましくは封止フランジ１．５を形成するための加熱プレス法が使用される。そのために、フレーム１．４は少なくとも部分的に、特に封止フランジ１．５の領域で、ハウジングシェル１．１、１．２と一体に接合された後に収縮する熱可塑性材料からなっている。あるいは、ハウジングシェル１．１、１．２は互いに接着されてもよい。
セルブロック２内に配置された単一セル１の電気的接触のため、ハウジングシェル１．１、１．２のフランジには、フランジから外側に屈曲したラグ状部分が配置されており、これは電極箔配置１．３の集電ラグと導電可能に、かつ平坦に連結され、それによって電極接点１．６、１．７をそれぞれ形成している。
単一セル１は本実施形態では８つの電極接点１．６、１．７を有しており、ハウジングシェル１．１、１．２のそれぞれ１つは、ハウジングシェル１．１、１．２の極性に対応する極性の４つの電極接点１．６、１．７を有している。単一セル１の上面１．８のそれぞれ１つの前端部、及び下面１．９のそれぞれ１つの前端部には前記のような電極接点１．６、１．７が配置されている。
その際、電極接点１．６、１．７は、これらがセルブロック２の組付け状態において単一セル１から長手延在方向に屈曲し、したがって隣接する単一セル１、又は隣接する電気接続要素３の方向を向くように外側に屈曲している。その際、ハウジングシェル１．１、１．２の電極接点１．６、１．７は同じ方向に屈曲し、これに対して第１のハウジングシェル１．１の第１の電極接点１．６は、第２のハウジングシェル１．２の第２の電極接点１．７とは異なる極性を有し、この第２の電極接点１．７に対して反対側に屈曲している。
単一セル１は更に、外側に屈曲した別の２つの部分１．１０を有しており、これらの部分のそれぞれ１つは電極接点１．６、１．７の間で下面１．９に配置されている。これらの部分は、電極接点１．６，１．７と同様にセルブロック２の長手方向に突出し、セルブロック２において単一セル１の機械的固定を改善する役割を果たしている。
隣接する単一セル１を互いに電気的に接続するために、それぞれが互いに対向する電極接点１．６、１．７は、例えば超音波溶接によって互いに一体に接合されている。そのために、単一セル１の電極接点１．６、１．７は部分的に、隣接する単一セル１の、これらと対向する電極接点１．６、１．７の上方、又は下方に配置されることによって、図３に示すように両方の電極１．６、１．７がそれぞれの溶接スポット４で互いに溶接される重複領域Ｂが形成される。
溶接のために、図１２には詳細には図示しない高周波の可動ソノトロード５．１と固定アンビル５．２とからなる溶接工具５が使用される。それによって、重複領域Ｂは単一セル１の接触領域を構成する。
この実施形態では、セルブロック２内の単一セル１は電気的に互いに直列に接続される。あるいは、単一セル１は電気的に並列に接続されてもよい。
セルブロック２の前端部には、電流と電圧とを供給する高電圧接点を形成し、曲げ板部を形成するそれぞれ１つの電気接続要素３が配置されている。
図５は、セルブロック２内に配置された欠陥のある単一セル１を交換するためにそれぞれ１つの分離箇所を示す第１の切断線Ｓ１が書き込まれた前述のセルブロック２を斜視図で示している。欠陥のある単一セル１を取り外すには、第１の切断線１に沿ってこれをセルブロック２から切り離す。第１の切断線Ｓ１は本発明では、重複領域Ｂのすぐ近くの、欠陥のある単一セル１の電極接点１．６、１．７に配置されている。
欠陥のある単一セル１の切り離しは、例えば金属切断、研磨、フライス削り、金切りなどの工具と接触する機械的方法によって、又はレーザ切断、ウォータージェット切断、マイクロガス切断などの無接触方法によって行うことができる。
補足的に、欠陥のある単一セル１の切り離しを容易にするために、単一セル１の電極接点１．６、１．７は例えば溝の形態の所定切断箇所を備えることができる。
図６は、欠陥のある単一セル１を切り離した後のセルブロック２を斜視図で示している。図７には、図６に示すセルブロック２の拡大部分が示されており、欠陥のある単一セル１に隣接する単一セル１の電極接点１．６、１．７が、それぞれ欠陥のある単一セル１から分離された電極接点１．６、１．７の部分と継続して溶接されていることが分かる。図８はセルブロック２を側面図で示している。
図９には、欠陥のある既に取り外された単一セル１の代わりにセルブロック２に新たに設置される単一セル１の斜視図が示されている。その際、新たな単一セル１は修理された単一セル１であると理解することもできる。
新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７は、欠陥のある単一セル１、及びセルブロック２内に更に配置されている欠陥のない単一セル１の電極接点１．６、１．７と異なるように形成されている。
新たな単一セル１の上面１．８に配置された電極接点１．６、１．７の自由端は、ハウジングシェル１．１、１．２のフランジに配置された端部に対して高さ方向から見て下方にほぼ階段状に屈曲している。
新たな単一セル１の下面１．９に配置された電極接点１．６、１．７は、別の部分１．１０と一体に形成され、その自由端は別の部分１．１０に対して高さ方向から見て上方にほぼ階段状に屈曲している。
セルブロック２内の新たな単一セル１の配置は図１０に斜視図で、また図１１に側面図で示されている。ここで、特に電極接点１．６、１．７の自由端の領域で、新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７の位置が、セルブロック２内に配置された単一セル２の電極接点１．６、１．７に対してずらされていることが分かる。
図１２は、新たな単一セル１を有するセルブロック２を組付け状態で示していおり、この単一セルは溶接工具５によって２つの単一セル１と溶接されている。
その際、新たな単一セル１の上面１．８に配置された電極接点１．６、１．７のそれぞれの屈曲した自由端は、それぞれ隣接する単一セル１の重複領域Ｂの高さ方向下方に配置されている。
新たな単一セル１の下面１．９に配置された電極接点１．６、１．７のそれぞれの屈曲した自由端は、それぞれ隣接する単一セル１の重複領域Ｂの高さ方向上方に配置されている。言い換えると、 新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７はセルブロック１の組付け状態で、隣接する単一セル１の電極接点１．６、１．７に対してそれぞれ電極接点１．６、１．７の２つの材料厚の分だけオフセットして配置されている。
隣接する単一セル１と新たな単一セル１とを溶接するために、本実施形態では新たな単一セル１の下面１．９に配置された第２の電極接点１．７、及び隣接する単一セル１の下面１．９に配置された第１の電極接点１．６とはソノトロード５．１とアンビル５．２との間に配置され、ソノトロード５．１によって互いに一体に接合されているため、新た重複領域Ｂ１が生じる。それは新たな単一セル１の他の全ての電極接点１．６、１．７についても同様である。したがって、新たな重複領域Ｂ１には隣接する単一セル１の電極接点１．６、１．７、欠陥のある単一セル１の電極接点１．６、１．７の切り離し部分、及び新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７がある。
図１３から図１５では、新たに溶接された単一セル１を有するセルブロック２が組付け状態にある。ここで、図１３はセルブロック２を斜視図で示し、図１４は図１３に示すセルブロック２の拡大部分をを示し、図１５は図１３のセルブロック２を側面図で示している。
図１６から図２５には、単一セル１がポーチセルとして形成された本発明の第２の実施形態がより詳細に図示され、記載されている。
単一セル１は特に図１６から図１８により詳細に示されており、図１６及び図１７はこれらを斜視図で示し、図１８はセルブロック２内に隣接して配置された２つの単一セル１を断面図、特に横断面図で示されている。
ポーチセルとして形成された単一セル１の場合は、電極箔配置１．３は箔状のパッケージによって囲まれている。パッケージは、重複する縁部領域で、例えば熱プレス法によって互いに一体接合された、重ねて配置された２つの箔部１．１１、１．１２から形成されていて、封止継ぎ目１．１３が形成される。
単一セル１の側面では、その電極接点１．６、１．７がシート状の接続部としてパッケージから外側に出ている。
単一セル１の電気的な直列接続は、隣接する単一セル１の互いに屈曲した電極接点１．６、１．７を特にレーザ溶接によって直接接合することによって行われ、それによって、図１７に点線で示すように単一セル１が溶接継ぎ目で互いに溶接される重複領域Ｂが形成される。あるいは、単一セル１を、隣接する単一セル１の電極接点１．６、１．７を互いに接合する別個のセルコネクタ１．１４によって互いに接合してもよい。
欠陥のある単一セル１を交換するため、その電極接点１．６、１．７がそれぞれの重複領域Ｂのすぐ近くで分離される。分離箇所は図１９に第２の切断線Ｓ２で示されている。
欠陥のある単一セル１の切り離しは、例えば金属切断、研磨、フライス削り、金切りなどの工具と接触する機械的方法によって、又は例えばレーザ切断、ウォータージェット切断、マイクロガス切断などの無接触方法によって、平型フレームセルとして形成された単一セル１と同様に行うことができる。
この場合も、欠陥のある単一セル１の切り離しを容易にするために、単一セル１の電極接点１．６、１．７は補足的に例えば溝の形態の所定切断箇所を備えることができる。
図１９は、欠陥のある単一セル１と共に並置された単一セル１を示しており、その電極接点１．６、１．７は、第２の切断線Ｓ２で上記の方法の１つによって分離されている。これは、図１９の拡大部を示す図２０により詳細に示されている。
図２１は、欠陥のある単一セル１の分離された電極接点１．６、１．７と共に並置された単一セル１を部分分解図で示している。
図２２には、欠陥のある既に取り外された単一セル１に代わってセルブロック２に新たに設置された単一セル１と共に並置された単一セル１が斜視図で示されている。
新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７は、欠陥のある単一セル１の電極接点１．６、１．７、及びセルブロック２内に更に配置された欠陥のない単一セル１と異なるように形成され、特にそれぞれの電極接点１．６、１．７の屈曲部分と、電極接点１．６、１．７が単一セル１から突出するセルの上縁部との間の距離がより短い。
それによって、新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７の屈曲部分を、単一セル１の高さ方向から見て、隣接して配置された単一セル１のそれぞれの重複領域Ｂの下方に配置することができ、それによって新たな重複領域Ｂを形成する。そのため新たな重複領域Ｂには、隣接する単一セル１の電極接点１．６、１．７、欠陥のある単一セル１の電極接点１．６、１．７の分離された部分、及び新たな単一セル１の電極接点１．６、１．７がある。
新たな重複領域Ｂを一体接合するために好ましくは、はんだパッドとも呼ばれるいわゆるはんだシート６による冷間接合が使用される。はんだシート６は、その長さと幅とが重複領域Ｂとほぼ同様に形成され、重複領域Ｂのすぐ上に配置されている。
はんだシート６は、熱源としての発熱反応性材料と、例えば亜鉛系はんだ、亜鉛、亜鉛・銀はんだ、亜鉛・銀・銅はんだなどの軟質はんだ、又は例えばＩｎｃｕｓｉｌなどの硬質はんだとから形成される。その際、はんだシート６は、外部活性化、例えば短い電流パルス、又は部分的加熱の後、材料の発熱反応によって重複領域Ｂと接合する。好ましくは、電流パルスとしてセルブロック２の電気エネルギが使用され、この電気エネルギは、単一セル１を圧入し、はんだシート６を重複領域Ｂ上に配置した後、抵抗に接続されることによって、前述のはんだシート６を活性化させる特定の電流が流れる。
図２３から図２５には、欠陥のある、既に取り外された単一セル１に代わる新たに設置された単一セル１と共に並置された単一セル１が示されている。ここで、図２３は単一セル１を斜視図で示している。図２４は、図２３の拡大部分を示している。図２５には、新たな単一セル１と一体接合された単一セル１の拡大部分が断面図、特に横断面図で示されている。
図２６から図３０には、フレーム要素８内に保持され、ポーチセルとして形成された単一セル１と共に、セルブロック２にあるバッテリ監視ユニット７が交換される本発明の第３の実施形態がより詳細に示されている。
そのために図２６は、バッテリ監視ユニット７を有するセルブロック２を部分分解斜視図で示している。図２７は組付け状態のセルブロック２を示している。
バッテリ監視ユニット７は、バッテリ監視ハウジング７．１内に配置された電子回路（詳細には図示せず）を備えており、バッテリ監視ユニット７はセル電圧を測定し、かつセルブロック２の単一セル１間の電荷を平衡する役割を果たす。そのために、バッテリ監視ユニット７は、セルブロック２の各々の単一セル１と直接、又は間接的に結合されている。
バッテリ監視ユニット７は、セルブロック２の上面から見てその長手方向の中間に配置され、接続要素７．２を介して単一セル１に接続されている。そのためにバッテリ監視ユニット７は、所定数の帯状、又は舌状接続要素７．２を備えており、バッテリ監視ユニット７の両側面には複数の接続要素７．２が配置、又は形成され、これらはそれぞれセルブロック２の横方向でバッテリ監視ユニットのハウジング７．１から突起している。
その際、バッテリ監視ユニット７の接続要素７．２は隣接する２つの単一セル１に割り当てられ、それぞれの接続要素７．２には、セルコネクタ１．１４上に配置される接続要素７．２の一部が一体接合によりセルコネクタ１．１４に固定されることによって、重複領域Ｂが形成される。次いで接続要素７．２は、重複領域Ｂ内でスポット溶接、又はレーザ溶接、あるいははんだ付けによってセルコネクタ１．１４に接合される。補足的に、バッテリ監視ユニット７は、セルブロック２への固定要素９によって、それぞれ前面を閉鎖する圧力板１０に圧入により固定される。
バッテリ監視ユニット７を取り出すために、図２８に第３の切断線３で示すように、接続要素７．２はそれぞれ重複領域Ｂのすぐ近くで本発明の第１又は第２の実施形態で記載した方法によって分離される。図２８は、図２７に斜視図で示したセルブロック２の拡大部分を示しており、バッテリ監視ユニット７の前面がより詳細に示されている。
図２９は、バッテリ監視ユニット７が分離された、図２８に示した拡大部分を示している。この図では特に、バッテリ監視ユニット７を分離した後にセルコネクタ１．１４に残される重複領域Ｂが分かる。
図３０に示すように、新たな、又は修理済みのバッテリ監視ユニット７が再びセルブロック２に配置されると、セルコネクタ１．１４に一体接合により固定するために、バッテリ監視ユニット７の接続要素７．２を重複領域Ｂ上に配置することにより、セルコネクタ１．１４の一部、取り外されたされたバッテリ監視ユニット７の接続要素７．２の分離された部分、及び新たなバッテリ監視ユニット７の接続要素７．２の一部を有する新たな重複領域Ｂ１が形成される。そのために、一部、特に新たなバッテリ監視ユニット７の接続要素７．２の自由端は軽度に屈曲されている。
一体接合は本発明の第２の実施形態に記載の冷間接合法によって実現可能である。
図３０には、冷間接合法によって行われるバッテリ監視ユニット７の接続要素７．２とセルブコネクタ１．１４との一体接合による固定の拡大部分が斜視図で示されている。
１ 単一セル
１．１ 第１のハウジングシェル
１．２ 第２のハウジングシェル
１．３ 電極箔配置
１．４ フレーム
１．５ 封止フランジ
１．６ 第１の電極接点
１．７ 第２の電極接点
１．８ 上面
１．９ 下面
１．１０ 別の部分
１．１１ 第１の箔部分
１．１２ 第２の箔部分
１．１３ 封止継ぎ目
１．１４ セルコネクタ
２ セルブロック
３ 電気接続要素
４ 溶接スポット
５ 溶接工具
５．１ ソノトロード
５．２ アンビル
６ はんだシート
７ バッテリ監視ユニット
７．１ バッテリ監視ハウジング
７．２ 接続要素
８ フレーム要素
９ 固定要素
１０ 圧力板
Ｂ 重複領域
Ｂ１ 新たな重複領域
Ｓ１ 第１の切断線
Ｓ２ 第２の切断線
Ｓ３ 第３の切断線

Claims (10)

  1. 電気的接続のために直接、又はセルコネクタ（１．１４）によって重複領域（Ｂ）を形成して互いにポジティブロック、及び／又は一体接合された電極接点（１．６、１．７）を有する、互いに直列、及び／又は並列に接続された複数の単一セル（１）、及び／又は、別の重複領域（Ｂ）を形成して電極接点（１．６、１．７）、及び／又はセルコネクタ（１．１４）にポジティブロック、及び／又は一体接合された複数の接続要素（７．２）を有するバッテリ監視ユニット（７）を構成部品として備えるバッテリを保守、修理、及び／又は最適化する方法であって、
    構成部品を交換するため、交換すべき構成部品と、少なくとも１つの交換されない構成部品とのポジティブロック及び／又は一体接合は重複領域（Ｂ）のすぐ近くで分離され、置換構成部品はその電極接点（１．６、１．７）、又は接続要素（７．２）によって、それぞれ新たな重複領域（Ｂ１）を形成して少なくとも１つの交換されない構成部品の重複領域（Ｂ）とポジティブロック及び／又は一体接合されることを特徴とする方法。
  2. 前記交換すべき構成部品と前記少なくとも１つの交換されない構成部品とのポジティブロック及び／又は一体接合は、金属切断、研磨、フライス削り、金切り、レーザ切断、ウォータージェット切断、及び／又はマイクロガス切断によって分離されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 置換構成部品としての単一セル（１）が少なくとも１つの交換されない単一セル（１）と一体接合、及びポジティブロック接合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
  4. 前記単一セル（１）の前記電極接点（１．６、１．７）は、それぞれ前記少なくとも１つの交換されない単一セル（１）の前記重複領域（Ｂ）の上方又は下方に配置可能であるように屈曲されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 置換構成部品として前記バッテリ監視ユニット（７）がバッテリの前記単一セル（１）に一体接合、及びポジティブロック接合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
  6. 前記バッテリ監視ユニット（７）の前記接続要素（７．２）が、それぞれ前記単一セル（１）の前記重複領域（Ｂ）の上方に配置可能であるように屈曲されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 前記置換構成部品と前記少なくとも１つの交換されない構成部品との前記ポジティブロック及び／又は一体接合は、超音波溶接によって行われることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記置換構成部品と前記少なくとも１つの交換されない構成部品との前記ポジティブロック及び／又は一体接合は、冷間接合によって行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  9. 前記新たな重複領域（Ｂ１）上にはんだシート（６）が配置されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 電気的接続のために直接、又はセルコネクタ（１．１４）によって重複領域（Ｂ）を形成して互いにポジティブロック、及び／又は一体接合された電極接点（１．６、１．７）を有する、互いに直列、及び／又は並列に接続された複数の単一セル（１）と、別の重複領域（Ｂ）を形成して電極接点（１．６、１．７）、及び／又はセルコネクタ（１．１４）にポジティブロック、及び／又は一体接合された複数の接続要素（７．２）を有するバッテリ監視ユニット（７）とを構成部品として備えるバッテリであって、
    前記構成部品の内の少なくとも１つは、構成部品を交換してなる置換構成部品であり、交換すべき構成部品と、少なくとも１つの交換されない構成部品とのポジティブロック及び／又は一体接合は重複領域（Ｂ）のすぐ近くで分離されたものであり、
    前記置換構成部品は、その電極接点（１．６、１．７）又は接続要素（７．２）により、交換されない少なくとも１つの構成部品の前記重複領域（Ｂ）に、ポジティブロック及び／又は一体接合で連結され、前記電極接点（１．６、１．７）又は接続要素（７．２）は、交換されない構成部品がある前記重複領域（Ｂ)の上方および／または下方に配置されるように屈曲され、そこで新たな重複領域（Ｂ１）が形成されるように構成されたことを特徴とするバッテリ。
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