電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための接触要素、構造体、及び方法
１つあるいは複数の、たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置（９０１，９０２）のような電気的構成要素を接触させるために、１つあるいは複数の電気的構成要素の接続要素特に１つあるいは複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体（９０３，９０４，９０５，９０６，９０７，９０８）を受容するための、平型で角柱形の第１窪みと、電気的導体（９１２，９１３，９１４，９１５）を受容するための、平型で角柱形の第２窪みとを有する接触要素（９１０）が用いられる。平型で角柱形の第１窪みと第２窪みに対して垂直に、接触要素は、固定手段９０９，９１１を受容するための孔を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための接触要素、構造体、及び方法に関する。その際、「接触させる」という用語は、電気的構成要素の電気的接続部を、当該電気的構成要素の周囲と電気的に接続することと理解され得る。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための数多くの解決法が知られている。しかしながら、これらの既知の解決法は、それぞれ特有の欠点を伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本願発明の課題は、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置をできる限り効果的かつ低コストで接触させるための技術的教示を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、独立請求項の１つに記載の製品もしくは方法によって解決される。従属請求項は、本発明のいくつかの有利なさらなる形態を保護の対象としている。
【０００５】
本発明によれば、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置のための接触要素のために、安定した形状の本体として構成された接触要素が提供されており、この本体は、電気的構成要素の接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体を受容するためのほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第１窪みと、この第１窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第１孔とを備える。
【０００６】
さらに、本発明によれば、少なくとも１つの接触要素を有する、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体が提供されており、当該構造体では、少なくとも１つの接触要素の少なくとも１つの第２窪みに、スイッチ要素と接続されている電気的導体がある。
【０００７】
さらに、本発明によれば、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための方法が提供されており、当該方法においては、この電気的構成要素の少なくとも１つの接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの導体が、接触要素の少なくとも１つの第１窪みによって受容される。
【０００８】
さらに、本発明によれば、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体を作るための方法が意図されており、当該方法においては、この電気的構成要素の少なくとも１つの接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの導体が、接触要素の少なくとも１つの第１窪みによって受容される。
【０００９】
最後に、本発明によれば、そのような方法に従って接触あるいは作られた、電気的構成要素特に電気化学的エネルギー貯蔵装置もしくは電気的構成要素を接触させるための構造体が備わっている。
【００１０】
本発明の記述との関連において、以下に説明されるべき用語が用いられる。
【００１１】
電気的構成要素とは、別のあるいは同種の電気的構成要素、たとえば電気エネルギー消費物、電気エネルギー源、電気的特に電気化学的エネルギー貯蔵装置あるいはさらなる電気的構成要素との相互接続による電気回路の構築に適した各装置と理解され得る。
【００１２】
電気化学的エネルギー貯蔵装置とは、化学的形状で貯蔵されたエネルギーを電気エネルギーに変換でき、かつこのエネルギーを電気的形状で、利用のために用意できる各装置と理解され得る。そのような電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例は、ガルバニセル、あるいは複数のガルバニセルから成るバッテリー、あるいはいわゆる燃料セルである。これらの電気化学的エネルギー貯蔵装置のいくつかは再充電可能、すなわちこれらの貯蔵装置に加えられた電気エネルギーを化学的形状で貯蔵することができる。再充電可能な電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例は、二次セルとも呼ばれる、再充電可能なガルバニセルである。
【００１３】
電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置のための接触要素とは、電気的構成要素の少なくとも１つの接続部と当該電気的構成要素のアプリケーション環境との電気的接続の生成を行うこと、あるいはその生成を支援することに適した各製品と理解され得る。その際電気的構成要素のアプリケーション環境は、規則的に、導体構造、電気エネルギー消費物、電気エネルギー源あるいはその他の電気的構成要素を含む。
【００１４】
特に接触要素の安定した形状の本体とは、電気的構成要素特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の通常の使用条件下で、その物質的あるいは空間的形状をほぼ維持する物質的対象物と理解され得る。安定した形状の本体の例は、堅固な金属製材料あるいは堅固なプラスチックから成る物体である。
【００１５】
電気的構成要素の接続要素とは、電気的構成要素をその環境と電気的に接続することを可能にする、電気的構成要素の構造要素と理解され得る。電気的構成要素の接続要素の例は、電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体である。
【００１６】
電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体とは、電気化学的エネルギー貯蔵装置の内部において、１つの極性の電極を電気的に接続し、かつこの電気的接続を電気化学的エネルギー貯蔵装置の内部から外部にガイドする、電気化学的エネルギー貯蔵装置の構造要素と理解され得、その結果電気化学的エネルギー貯蔵装置の外部の対象物は、電気化学的エネルギー貯蔵装置の内部と電気的に相互に作用し合うことができる。そのような導体は、しばしば導電性のある板として、しばしば平型の金属製の板として実施されている。電気化学的エネルギー貯蔵装置は通常、２つの異なる極性を有する電極を備えているので、電気化学的エネルギー貯蔵装置は通常、少なくとも２つの導体を有する。
【００１７】
接続要素を受容するための特に導体を受容するためのほぼ平型で角柱形の窪みとは、電気的構成要素の接続要素特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体を、少なくとも部分的に自らに受容できるように構成されている、接触要素の本体内の構造と理解されるべきである。そのような窪みは、中空空間として接触要素の本体から取り出されている。問題となる、この窪みの幾何学的形状にとって、典型的なのは、窪みの他のすべての境界面よりもしばしば大きい２つの平行する境界面を備えることである。そのような窪みの例は、その大きな平行する面が長方形、台形、半円あるいは三角形の形状を備える中空空間である。
【００１８】
そのような窪みに対してほぼ垂直に延在する、接触要素の本体内の孔とは、その軸が、平型で角柱形の窪みの大きな面にほぼ垂直になっている孔と理解されるべきである。
【００１９】
スイッチ要素とは、電流を切り換えることができる、電気的、電子工学的、電気機械的、あるいは光電子工学的あるいは同様の構成要素と理解され得る。その際電流のスイッチ切換とは、スイッチを入れること、あるいはスイッチを切ること、あるいは電流の強さを変えることと理解され得る。
【００２０】
好適には、本発明に係る接触要素あるいはそのような接触要素の本体は、電気的導体を受容するためのほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第２窪みと、この第２窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第２孔とを備える。その際この第２孔の軸は、第１孔の軸に対して平行に構成されている必要はなく、第１孔の軸に対して任意の角度にあってよい。
【００２１】
好適には、本発明に係る接触要素の本体は、導電性がある。本発明の別の実施形態は、単に部分的に導電性のある材料でできており、他の部分は電気的に絶縁性のある材料でできている本体を有する接触要素を意図している。本発明のそのような実施形態は、接触要素が、電気的接触の他にも、たとえば接触されるべき構成要素をその環境に機械的に組み入れるような、別の構造上の機能を実現することになれば、かつその際、たとえばショートを防ぐために、環境に対して、接続要素を少なくとも部分的に電気的に絶縁することになれば、特に有利である。
【００２２】
本発明に係る好ましい構造体は、電気的に絶縁性のあるハウジング内にスイッチ要素を備える。本発明の別の実施形態は、少なくとも部分的に導電性があり、かつこの場合に好適には、スイッチ要素の１つあるいは複数の接触部を接触させるために用いられる、スイッチ要素のためのハウジングを意図している。
【００２３】
本発明に係る好ましい構造体では、少なくとも１つの接触要素の本体と形状接続的に接続されているハウジング内にスイッチ要素が設けられており、接触要素の第２窪みに、このスイッチ要素と接続されている電気的導体があることが、意図されている。
【００２４】
本発明に係るさらなる好ましい構造体では、スイッチ要素が少なくとも１つの半導体構成要素を備えることが意図されている。そのような半導体構成要素の好ましい例は、いわゆる金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を形成する。
【００２５】
本発明に係るさらなる好ましい構造体では、スイッチ要素が少なくとも１つの電気機械的構成要素を備えることが意図されている。
【００２６】
本発明に係るさらなる好ましい構造体では、少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、好適にはスタッドボルトを備える固定手段がガイドされていることが意図されている。
【００２７】
本発明に係る好ましい方法では、少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、スタッドボルトを備える固定手段がガイドされ、当該スタッドボルトを締めることによって、電気的導体特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体と、接触要素の本体との間の摩擦接続が生じることが意図されている。
【００２８】
ここで最終的にあるいは完全に描写できないさらなる好ましい実施形態は、既述の好ましい実施形態の特徴の組み合わせによってもたらされる。
【００２９】
以下において本発明が、好ましい実施例に基づき、かつ図を使ってより詳細に記述される。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明の様々な実施例と関連して用いられるための電気化学的エネルギー貯蔵装置の概略平面図である。
【図２】導体に本発明の好ましい実施形態による接触要素を有する、図１に表わされた電気化学的エネルギー貯蔵装置である。
【図３ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図３ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図４ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図４ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図５ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図５ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図６ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図６ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図７ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図７ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図８ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図８ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図９ａ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図９ｂ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１０】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１１ａ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１１ｂ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１２ａ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１２ｂ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に概略的に表わされている電気的構成要素、たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置の実施例は、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置が本願発明との関連でどのように用いられ得るかを示している。図は、たとえば個々のガルバニセルあるいは燃料セルあるいは同様の電気化学的エネルギー貯蔵装置ユニットである貯蔵セル１０１を示しており、当該貯蔵セル１０１は、外装もしくはハウジング１０２を有し、当該外装もしくはハウジング１０２から電気的接続要素が、電気化学的エネルギー貯蔵装置の場合にはその導体１０３，１０４が突出しており、当該導体１０３，１０４には孔１０５が設けられている。
【００３２】
接続要素あるいは導体は、好適には平型の金属製の板あるいは同様に導電性のある板であって、当該板は、ハウジング１０２から突出し、且つたとえば貯蔵ユニット１０１の内部で、それぞれの極性の電極と電気的に接続されている。導体板は、電気化学的エネルギー貯蔵装置ユニットをそのアプリケーション環境と、すなわち電気消費物あるいは発電物と接続されている電気的導体と規則的に接触させることに用いられる。この接触を支援するために、導体は好適には、固定手段が貫通させられ得る孔１０５を備える。
【００３３】
図２には、同様の電気化学的エネルギー貯蔵装置２０１が表わされており、その導体２０３，２０４には、固定手段２０５によって固定されている接触要素２０６が取り付けられている。この場合、固定手段として、好適にはボルトが用いられてよい。接触要素２０６を、電気化学的エネルギー貯蔵装置２０１のハウジング２０２に好適には形状接続的に取り付けることによって、図の平面に対して垂直に働く力による導体２０３，２０４の歪みに対して抵抗することを保証できる。これは、導体板の歪みによってしばしば生じかねない、電気化学的エネルギー貯蔵装置の破損に抵抗するために、特に有利である。
【００３４】
図２に表わされている接触要素２０６はとりわけ、導体からアプリケーション環境への電流移行を促進するために用いられる。多くの場合、当該接触要素は、しばしば良好に熱伝導性のある導体から、アプリケーション環境あるいはアプリケーション環境のヒートシンクへの熱移行を改善するためにも用いられる。そのほかに接触要素は、機械的な結合すなわち電気的構成要素をその環境に組み込むことにも用いられてよい。
【００３５】
しかしながら、接触要素の主たる課題は、電気的構成要素の接続要素、すなわち特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体とアプリケーション環境との電気的接触を改善すること、あるいは作り上げることである。これは、アプリケーション環境の電気的導体と接触要素との、電気抵抗が小さい好適には大きい面での接続によって規則的に達成される。
【００３６】
図３に概略的に表わされているように、本発明に係る接触要素３０１は、少なくとも１つの窪み３０２を備える安定した形状の本体を備える。図３ａは、この接触要素を斜視図で示している。図３ｂは同じ接触要素を側面図で示している。この窪みは、接触要素の本体に導体を受容するのに用いられる。それゆえ、好適には同様にほぼ平型で角柱形の板として構成されている接続要素２０３，２０４もしくは導体２０３，２０４が、簡単なやり方でこの窪みに挿入され得るようにするために、窪みはほぼ、平型で角柱形の中空空間として構成されている。電気的接触を改善するために、本発明は、軸が、平型で角柱形の窪みに対してほぼ垂直に設けられている少なくとも１つの孔３０４を意図している。この第１孔３０４には、固定手段３０３、好適にはボルトあるいは類似の物が挿入されており、その結果導体と接触要素の本体との間の電気的接続、好適にはまた熱移行接続が、形状接続によって、かつ固定要素が締められている場合には摩擦接続によって、改善され得る。
【００３７】
図４は、本発明に係る接触要素のさらなる好ましい実施例を示しており、当該接触要素の本体４０１は、好適には第１窪み４０２に対して垂直な孔４０３を有する、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第１窪み４０２に加えて、電気的導体を受容するための、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第２窪み４０７を備える。本体は、軸がこの第２窪みの主要面に対してほぼ垂直に延在する第２孔４０５を、この第２窪みに対して垂直に備える。この孔４０５に、固定手段４０６好適にはボルトが挿入されてもよく、それによって、この第２窪み４０７に挿入されるべきアプリケーション環境の電気的導体と接触要素との、特に強固な電気的かつ好適には良好な熱伝導性もある接続が、摩擦接続的かつ形状接続的な接続によってもたらされ得る。図４ａは、この接触要素を斜視図で示している。図４ｂは同じ接触要素を側面図で示している。
【００３８】
総じて本発明に係る接触要素は、電気的構成要素の接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体と、アプリケーション環境の導体との間の、特に良好な導電性のあるかつ好適には特に良好な熱伝導性もある接続を可能にし、それによって特に良好な電流電導と特に効率的な熱伝導を達成できる。これは実質的に、接触要素を、一方では導体に、他方ではアプリケーション環境の外部の電気的導体に、同時に形状接続的かつ摩擦接続的に接続することによって保証される。
【００３９】
この記述の枠内で示されたすべての実施例では、接触要素の本体は、好適には導電性のある材料からかつ好適には良好な熱伝導性のある材料からも形成されている。このために好適には金属製の材料が問題となる。これらは、一方では充分な導電性と高い伝導率とを備え、他方では規則的に高い形状安定性で優れている。本発明の別の実施形態は、部分的にだけ、導電性のある材料で形成されている接触要素を意図している。これにより、たとえば接触要素は、アプリケーション環境の導体との導電性のある接続を行わなくてはならないが、しかし同時に接触要素は、ハウジング構造あるいは組立て技術の構造に対して、電気的エネルギー貯蔵装置を絶縁するのに用いられなくてはならない場合に、利点が生じ得る。このような、接触要素の本体全体が、導電性のある１つの材料からできていない場合、電気化学的エネルギー貯蔵装置の１つあるいは複数の導体と、アプリケーション環境の接続されるべき導体との間での電流移行と、望ましい場合にはできれば効率的な熱移行も保証するために、第１窪みと第２窪みの周囲は少なくとも、導電性のある１つの材料からできているであろう。
【００４０】
いくつかの使用の場合に望ましいのは、電気的構成要素の接続要素５０２すなわちたとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体５０２とそのアプリケーション環境との間の電気的結合を、分離可能に構成することである。この場合、図５ｂに表わされているように本発明は、接続部５０９，５１０が一方では接触要素５０１と電気的に接続され、他方ではアプリケーション環境と電気的に接続されているスイッチ要素５０５を特徴とする実施形態を意図している。その際アプリケーション環境への接続は、好適には、スイッチ要素の接続部５１０を受容しかつアプリケーション環境の導体５０８と導電的に接続する１つあるいは複数の窪みを備える接触要素５０７を介して行われる。これは、好適には、孔５０６と当該孔に挿入されている固定手段とを使って行われる。それゆえこの構造体は、アプリケーション環境の側で、図５ａの構造体５０３，５０８に相当する。
【００４１】
そのようなスイッチ要素はしばしば、当該スイッチ要素５０５と接続されている電気的導体５０９，５１０が窪みにある、少なくとも１つの接触要素５０１，５０７の本体５０１と好適には形状接続的に接続されている、絶縁性のあるハウジング５０４に有利に設けられているであろう。本発明のこの好ましい実施形態は、一方では接触要素とスイッチ要素との電気的接続と、他方ではスイッチ要素とアプリケーション環境５０７との電気的接続が、既述の要素の接続軸に対して垂直に働く力によってもたらされかねない歪みとそれに伴う破壊とから保護されているという利点を伴っている。
【００４２】
図６は、図５で示された実施形態（図５ａ、図５ｂ）にほとんど相当する、本発明の２つの実施形態（図６ａ、図６ｂ）を概略的に示しており、図６で示された実施形態（図６ａ、図６ｂ）は、本体が平型で角柱形の２つの第１窪み６０１，６０２，６０３，６０４を備える接触要素を示している。これらの第１窪み６０１，６０２，６０３，６０４は、導電的に接続されるべき、１つあるいは２つの電気的構成要素の２つの接続要素を受容するためにかつ導電的に接続して接触させるために用いられる。少なくとも部分的に導電性のある材料で作られた接触要素の本体を介して、これらの接続要素は、環境の電気的導体６０８と接続されており、あるいはスイッチ要素６０５の第１接続部６０９と接続されており、当該スイッチ要素６０５は、好適には電気的に絶縁性のあるハウジング６０６に収納されており、かつ当該スイッチ要素６０５の第２接続部６１０は、好適には接触要素６０７を介して環境の電気的導体６０８と接続されている。
【００４３】
図７に示されている実施例（図７ａ、図７ｂ）は、図５に表わされている実施例（図５ａ、図５ｂ）と、接触要素もしくはスイッチ要素が電気的アプリケーション環境の２つの電気的導体７０１，７０２，７０３，７０４と接続されていることで相違する。同様に、図８に表わされている実施例（図８ａ、図８ｂ）は、図６に表わされている実施例（図６ａ、図６ｂ）と、電気的アプリケーション環境の２つの電気的導体８０１，８０２，８０３，８０４が存在することで相違する。本発明のこの実施形態と類似の実施形態は好ましくは、たとえば並列接続において複数の電気的構成要素を相互接続する方法に、接続要素をアプリケーション環境の２つ以上の電気的導体と電気的に接続することが必要であるか、あるいは合理的に思わせるような状況で使用され得る。
【００４４】
図９は、本発明に係る構造体の２つの実施形態を概略的に示しており、当該実施形態では、電気的構成要素たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置９０１，９０２が、それぞれ２つ（図９ａ）もしくはそれぞれ４つ（図９ｂ）の接続要素たとえば導体９０３，９０４，９０５，９０６，９０７，９０８と、接触要素９１０を使って接触されており、当該接触要素は、対応する接続要素たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体を、固定要素９０９，９１１を使って、好適には摩擦接続的かつ形状接続的にアプリケーション環境の電気的導体９１２，９１３，９１４，９１５，９１６，９１７，９１８，９１９と接続する。
【００４５】
図１０は、本発明に係る構造体のさらなる実施形態を示しており、当該実施形態では、複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置１００１，１００２，１００３，１００４，１００５が、窪み１００６，１００８と孔１００７，１００９，１０１１とを有する、本発明の異なる実施形態に従った本発明に係る接触要素を使って直列接続に接続されており、電気的導体１０１０を介してアプリケーション環境と接続されている。
【００４６】
図１１は、本発明の２つのさらなる実施形態（図１１ａ、図１１ｂ）を示しており、当該実施形態では、好適には導電性のある接触要素の本体１１０１が、片側に、好適には電気的に絶縁性のあるプラスチックプレート１１０２を備える。好適には、接続要素１１０３あるいは別の電気的導体１１０６が挿入され得る第１窪みと第２窪みに対して垂直に、好適にはスタッドボルト１１０４を備える固定手段１１０４，１１０５がガイドされ得る孔１１０７が延在する。
【００４７】
これらの実施形態の１つ（図１１ｂ）は、好適には電気的に絶縁性のあるハウジング１１１０に収納されたスイッチ要素１１０８を備え、当該スイッチ要素の接続部１１０９，１１１１は、隣り合う接触要素の窪みに挿入されてよい。プラスチックプレートは、接触要素あるいは接触要素とスイッチ要素とから成る構造体を機械的に安定させるために用いられてよい。当該プラスチックプレートは、この構造体と接触させられる接続要素と同じ電位を通すべきでないアプリケーション環境の一部に対して電気的に絶縁するためにも用いられてよい。
【００４８】
好適には固定手段として意図されているスタッドボルト１１０４は、本発明に係る接触要素もしくは対応する構造体を、特に容易に、かつできる限り良好な電気的接触に関して非常に効果的にも取り付けることを可能にする。そのために、対応する接触要素が、電気的構成要素の接触されるべき接続要素に対して嵌め込まれる。続いて、たとえば六角穴付ボルトが孔を通ってガイドされてよく、望ましい接触力が達成されるまでスタッドボルトが締められてよい。
【００４９】
図１２は、本発明の２つのさらなる実施形態（図１２ａ、図１２ｂ）を示しており、当該実施形態では、好適には導電性のある接触要素の本体１２０１が、片側に、好適には電気的に絶縁性のあるプラスチックプレート１２０２を備える。好適には、接続要素１２０３，１２１４あるいは別の電気的導体１２０６が挿入され得る第１窪みと第２窪みに対して垂直に、好適にはスタッドボルト１２０４を備える固定手段１２０４，１２０５がガイドされ得る孔１２０７が延在する。図１１と異なってここでは、１つあるいは２つの電気的構成要素の２つの接続要素を同時に接触させるための２つの窪み１２０３，１２１４が備わっている。
【００５０】
これらの実施形態の１つ（図１２ｂ）は、好適には電気的に絶縁性のあるハウジング１２１０に収納されたスイッチ要素１２０８を備え、当該スイッチ要素の接続部１２０９，１２１１は、隣り合う接触要素の窪みに挿入されてよい。
【００５１】
プラスチックプレートは、接触要素あるいは接触要素とスイッチ要素とから成る構造体を機械的に安定させるために用いられてよい。当該プラスチックプレートは、この構造体と接触させられる接続要素と同じ電位を通すべきでないアプリケーション環境の一部に対して電気的に絶縁するためにも用いられてよい。
【００５２】
好適には固定手段として意図されているスタッドボルト１２０４は、本発明に係る接触要素もしくは対応する構造体を、特に容易に、かつできる限り良好な電気的接触に関して非常に効果的にも取り付けることを可能にする。対応する実施形態では、上のもしくは下の接続要素を電気的に接触させるために望ましい接触力が達成されるまでスタッドボルトは左回りもしくは右回りに締められてよい。有利には、そのためにスタッドボルトは、取り付け時に左回りと右回り交互に締められる。
【００５３】
本発明の対応するすべての実施形態においては、スイッチ要素は、好適には半導体構成要素あるいは電気機械的構成要素として実現されている。特に好適には、いわゆるソース接続部もしくはドレイン接続部が、好適には一方では接触要素と他方では電気的アプリケーション環境と接続されている金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が使用される。ＭＯＳＦＥＴは、アクティブな半導体構成要素である。それは、電圧制御抵抗器のような働きをする。そのためにＭＯＳＦＥＴは、３つの接続部を有する。すなわち、制御電極（ゲート）と、ドレインもしくはソースと呼ばれるそれぞれ１つの電極とである。いくつかの構成形態では、追加の接続部（バルク、基板）が外部に向かってガイドされる。しかしながらほとんどは、バルクは内部でソースと接続されている。ｎチャンネルＭＯＳＦＥＴの場合に基板接続部が交流電圧よりもネガティブに維持されるならば、別個のバルク接続部を有するＭＯＳＦＥＴによって、ソースとドレインとの間では、より低い交流電圧を制御し切り換えることができる。
【００５４】
本願発明との関連で使用するためには、特にいわゆるパワーＭＯＳＦＥＴが適している。パワーＭＯＳＦＥＴは、数百アンペアまでの電流の強さとおよそ１０００ボルトまでの電圧のための、大きな電流と大きな電圧とを伝導させかつ遮断するために最適化された、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の特殊なヴァージョンである。
【００５５】
パワーＭＯＳＦＥＴは、その機能の仕方でも効率でも、バイポーラパワートランジスタとは異なる。パワーＭＯＳＦＥＴのいくつかの利点は、切換時間が早いことと、二次降伏がないことと、増幅時間と応答時間が安定していることである。およそ１Ａの通電容量から、ＭＯＳＦＥＴはパワーＭＯＳＦＥＴに分類される。この特性は、パワーＭＯＳＦＥＴが、本発明の様々な実施例との関連で使用されることに特に適しているように思わせる。
【００５６】
たとえば、電気化学的エネルギー貯蔵装置のバッテリー内で個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置のスイッチを切り、隣り合う次の電気化学的エネルギー貯蔵装置に送電することが望まれる場合には、スイッチ要素として、本発明の別の実施形態においては、２つ以上の半導体構成要素あるいは電気機械的構成要素を組み合わせた切換も問題となる。
【００５７】
たとえば電気機械的スイッチあるいは半導体構成要素スイッチのような、電気的に制御可能なスイッチ要素を用いる場合に好ましいのは、個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置のオンとオフを、その温度に依存して行えるようにするために、電気化学的エネルギー貯蔵装置に付けられたセンサを使って測定される温度に依存して、電気的制御を行うことである。
【符号の説明】
【００５８】
１０１ 電気的構成要素／電気化学的エネルギー貯蔵装置
１０２ ハウジング
１０３ 導体
１０４ 導体
１０５ 孔
２０１ 電気的構成要素／電気化学的エネルギー貯蔵装置
２０２ ハウジング
２０３ 導体
２０４ 導体
２０５ 固定手段
２０６ 接触要素
３０１ 安定した形状の、接触要素の本体
３０２ 窪み
３０３ 固定手段
３０４ 孔
４０１ 安定した形状の、接触要素の本体
４０２ 第１窪み
４０３ 第１孔
４０５ 第２孔
４０６ 固定手段
４０７ 第２窪み
５０１ 安定した形状の、接触要素の本体
５０２ 接続要素／導体
５０４ ハウジング
５０５ スイッチ要素
５０６ 孔
５０７ 接触要素
５０８ 電気的導体
５０９ スイッチ要素の接続部／電気的導体
５１０ スイッチ要素の接続部／電気的導体
６０１ 導体／第１窪み
６０２ 導体／第１窪み
６０３ 導体／第１窪み
６０４ 導体／第１窪み
６０５ スイッチ要素
６０６ ハウジング
６０７ 接触要素
６０８ 電気的導体
６０９ 第１接続部
６１０ 第２接続部
７０１ 電気的導体
７０２ 電気的導体
７０３ 電気的導体
７０４ 電気的導体
８０１ 電気的導体
８０２ 電気的導体
８０３ 電気的導体
８０４ 電気的導体
９０１ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
９０２ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
９０３ 導体
９０４ 導体
９０５ 導体
９０６ 導体
９０７ 導体
９０８ 導体
９０９ 固定要素
９１０ 接触要素
９１１ 固定要素
９１２ 電気的導体
９１３ 電気的導体
９１４ 電気的導体
９１５ 電気的導体
９１６ 電気的導体
９１７ 電気的導体
９１８ 電気的導体
９１９ 電気的導体
１００１ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００２ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００３ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００４ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００５ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００６ 窪み
１００７ 孔
１００８ 窪み
１００９ 孔
１０１０ 電気的導体
１０１１ 孔
１１０１ 接触要素の本体
１１０２ プラスチックプレート
１１０３ 接続要素
１１０４ 固定手段／スタッドボルト
１１０５ 固定手段
１１０６ 電気的導体
１１０７ 孔
１１０８ スイッチ要素
１１０９ 接続部
１１１０ ハウジング
１１１１ 接続部
１２０１ 接触要素の本体
１２０２ プラスチックプレート
１２０３ 接続要素／窪み
１２０４ 固定手段／スタッドボルト
１２０５ 固定手段
１２０６ 電気的導体
１２０７ 孔
１２０８ スイッチ要素
１２０９ 接続部
１２１０ ハウジング
１２１１ 接続部
１２１４ 接続要素／窪み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための接触要素、構造体、及び方法に関する。その際、「接触させる」という用語は、電気的構成要素の電気的接続部を、当該電気的構成要素の周囲と電気的に接続することと理解され得る。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための数多くの解決法が知られている。しかしながら、これらの既知の解決法は、それぞれ特有の欠点を伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本願発明の課題は、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置をできる限り効果的かつ低コストで接触させるための技術的教示を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、独立請求項の１つに記載の製品もしくは方法によって解決される。従属請求項は、本発明のいくつかの有利なさらなる形態を保護の対象としている。
【０００５】
本発明によれば、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置のための接触要素のために、安定した形状の本体として構成された接触要素が提供されており、この本体は、電気的構成要素の接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体を受容するためのほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第１窪みと、この第１窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第１孔とを備える。
【０００６】
さらに、本発明によれば、少なくとも１つの接触要素を有する、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体が提供されており、当該構造体では、少なくとも１つの接触要素の少なくとも１つの第２窪みに、スイッチ要素と接続されている電気的導体がある。
【０００７】
さらに、本発明によれば、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための方法が提供されており、当該方法においては、この電気的構成要素の少なくとも１つの接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの導体が、接触要素の少なくとも１つの第１窪みによって受容される。
【０００８】
さらに、本発明によれば、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体を作るための方法が意図されており、当該方法においては、この電気的構成要素の少なくとも１つの接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも１つの導体が、接触要素の少なくとも１つの第１窪みによって受容される。
【０００９】
最後に、本発明によれば、そのような方法に従って接触あるいは作られた、電気的構成要素特に電気化学的エネルギー貯蔵装置もしくは電気的構成要素を接触させるための構造体が備わっている。
【００１０】
本発明の記述との関連において、以下に説明されるべき用語が用いられる。
【００１１】
電気的構成要素とは、別のあるいは同種の電気的構成要素、たとえば電気エネルギー消費物、電気エネルギー源、電気的特に電気化学的エネルギー貯蔵装置あるいはさらなる電気的構成要素との相互接続による電気回路の構築に適した各装置と理解され得る。
【００１２】
電気化学的エネルギー貯蔵装置とは、化学的形状で貯蔵されたエネルギーを電気エネルギーに変換でき、かつこのエネルギーを電気的形状で、利用のために用意できる各装置と理解され得る。そのような電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例は、ガルバニセル、あるいは複数のガルバニセルから成るバッテリー、あるいはいわゆる燃料セルである。これらの電気化学的エネルギー貯蔵装置のいくつかは再充電可能、すなわちこれらの貯蔵装置に加えられた電気エネルギーを化学的形状で貯蔵することができる。再充電可能な電気化学的エネルギー貯蔵装置の重要な例は、二次セルとも呼ばれる、再充電可能なガルバニセルである。
【００１３】
電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置のための接触要素とは、電気的構成要素の少なくとも１つの接続部と当該電気的構成要素のアプリケーション環境との電気的接続の生成を行うこと、あるいはその生成を支援することに適した各製品と理解され得る。その際電気的構成要素のアプリケーション環境は、規則的に、導体構造、電気エネルギー消費物、電気エネルギー源あるいはその他の電気的構成要素を含む。
【００１４】
特に接触要素の安定した形状の本体とは、電気的構成要素特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の通常の使用条件下で、その物質的あるいは空間的形状をほぼ維持する物質的対象物と理解され得る。安定した形状の本体の例は、堅固な金属製材料あるいは堅固なプラスチックから成る物体である。
【００１５】
電気的構成要素の接続要素とは、電気的構成要素をその環境と電気的に接続することを可能にする、電気的構成要素の構造要素と理解され得る。電気的構成要素の接続要素の例は、電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体である。
【００１６】
電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体とは、電気化学的エネルギー貯蔵装置の内部において、１つの極性の電極を電気的に接続し、かつこの電気的接続を電気化学的エネルギー貯蔵装置の内部から外部にガイドする、電気化学的エネルギー貯蔵装置の構造要素と理解され得、その結果電気化学的エネルギー貯蔵装置の外部の対象物は、電気化学的エネルギー貯蔵装置の内部と電気的に相互に作用し合うことができる。そのような導体は、しばしば導電性のある板として、しばしば平型の金属製の板として実施されている。電気化学的エネルギー貯蔵装置は通常、２つの異なる極性を有する電極を備えているので、電気化学的エネルギー貯蔵装置は通常、少なくとも２つの導体を有する。
【００１７】
接続要素を受容するための特に導体を受容するためのほぼ平型で角柱形の窪みとは、電気的構成要素の接続要素特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体を、少なくとも部分的に自らに受容できるように構成されている、接触要素の本体内の構造と理解されるべきである。そのような窪みは、中空空間として接触要素の本体から取り出されている。問題となる、この窪みの幾何学的形状にとって、典型的なのは、窪みの他のすべての境界面よりもしばしば大きい２つの平行する境界面を備えることである。そのような窪みの例は、その大きな平行する面が長方形、台形、半円あるいは三角形の形状を備える中空空間である。
【００１８】
そのような窪みに対してほぼ垂直に延在する、接触要素の本体内の孔とは、その軸が、平型で角柱形の窪みの大きな面にほぼ垂直になっている孔と理解されるべきである。
【００１９】
スイッチ要素とは、電流を切り換えることができる、電気的、電子工学的、電気機械的、あるいは光電子工学的あるいは同様の構成要素と理解され得る。その際電流のスイッチ切換とは、スイッチを入れること、あるいはスイッチを切ること、あるいは電流の強さを変えることと理解され得る。
【００２０】
好適には、本発明に係る接触要素あるいはそのような接触要素の本体は、電気的導体を受容するためのほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第２窪みと、この第２窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第２孔とを備える。その際この第２孔の軸は、第１孔の軸に対して平行に構成されている必要はなく、第１孔の軸に対して任意の角度にあってよい。
【００２１】
好適には、本発明に係る接触要素の本体は、導電性がある。本発明の別の実施形態は、単に部分的に導電性のある材料でできており、他の部分は電気的に絶縁性のある材料でできている本体を有する接触要素を意図している。本発明のそのような実施形態は、接触要素が、電気的接触の他にも、たとえば接触されるべき構成要素をその環境に機械的に組み入れるような、別の構造上の機能を実現することになれば、かつその際、たとえばショートを防ぐために、環境に対して、接続要素を少なくとも部分的に電気的に絶縁することになれば、特に有利である。
【００２２】
本発明に係る好ましい構造体は、電気的に絶縁性のあるハウジング内にスイッチ要素を備える。本発明の別の実施形態は、少なくとも部分的に導電性があり、かつこの場合に好適には、スイッチ要素の１つあるいは複数の接触部を接触させるために用いられる、スイッチ要素のためのハウジングを意図している。
【００２３】
本発明に係る好ましい構造体では、少なくとも１つの接触要素の本体と形状接続的に接続されているハウジング内にスイッチ要素が設けられており、接触要素の第２窪みに、このスイッチ要素と接続されている電気的導体があることが、意図されている。
【００２４】
本発明に係るさらなる好ましい構造体では、スイッチ要素が少なくとも１つの半導体構成要素を備えることが意図されている。そのような半導体構成要素の好ましい例は、いわゆる金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を形成する。
【００２５】
本発明に係るさらなる好ましい構造体では、スイッチ要素が少なくとも１つの電気機械的構成要素を備えることが意図されている。
【００２６】
本発明に係るさらなる好ましい構造体では、少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、好適にはスタッドボルトを備える固定手段がガイドされていることが意図されている。
【００２７】
本発明に係る好ましい方法では、少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、スタッドボルトを備える固定手段がガイドされ、当該スタッドボルトを締めることによって、電気的導体特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体と、接触要素の本体との間の摩擦接続が生じることが意図されている。
【００２８】
ここで最終的にあるいは完全に描写できないさらなる好ましい実施形態は、既述の好ましい実施形態の特徴の組み合わせによってもたらされる。
【００２９】
以下において本発明が、好ましい実施例に基づき、かつ図を使ってより詳細に記述される。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明の様々な実施例と関連して用いられるための電気化学的エネルギー貯蔵装置の概略平面図である。
【図２】導体に本発明の好ましい実施形態による接触要素を有する、図１に表わされた電気化学的エネルギー貯蔵装置である。
【図３ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図３ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図４ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図４ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図５ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図５ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図６ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図６ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図７ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図７ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図８ａ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図８ｂ】本発明の好ましい実施形態による接触要素の概略図である。
【図９ａ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図９ｂ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１０】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１１ａ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１１ｂ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１２ａ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【図１２ｂ】本発明に係る構造体の実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に概略的に表わされている電気的構成要素、たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置の実施例は、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置が本願発明との関連でどのように用いられ得るかを示している。図は、たとえば個々のガルバニセルあるいは燃料セルあるいは同様の電気化学的エネルギー貯蔵装置ユニットである貯蔵セル１０１を示しており、当該貯蔵セル１０１は、外装もしくはハウジング１０２を有し、当該外装もしくはハウジング１０２から電気的接続要素が、電気化学的エネルギー貯蔵装置の場合にはその導体１０３，１０４が突出しており、当該導体１０３，１０４には孔１０５が設けられている。
【００３２】
接続要素あるいは導体は、好適には平型の金属製の板あるいは同様に導電性のある板であって、当該板は、ハウジング１０２から突出し、且つたとえば貯蔵ユニット１０１の内部で、それぞれの極性の電極と電気的に接続されている。導体板は、電気化学的エネルギー貯蔵装置ユニットをそのアプリケーション環境と、すなわち電気消費物あるいは発電物と接続されている電気的導体と規則的に接触させることに用いられる。この接触を支援するために、導体は好適には、固定手段が貫通させられ得る孔１０５を備える。
【００３３】
図２には、同様の電気化学的エネルギー貯蔵装置２０１が表わされており、その導体２０３，２０４には、固定手段２０５によって固定されている接触要素２０６が取り付けられている。この場合、固定手段として、好適にはボルトが用いられてよい。接触要素２０６を、電気化学的エネルギー貯蔵装置２０１のハウジング２０２に好適には形状接続的に取り付けることによって、図の平面に対して垂直に働く力による導体２０３，２０４の歪みに対して抵抗することを保証できる。これは、導体板の歪みによってしばしば生じかねない、電気化学的エネルギー貯蔵装置の破損に抵抗するために、特に有利である。
【００３４】
図２に表わされている接触要素２０６はとりわけ、導体からアプリケーション環境への電流移行を促進するために用いられる。多くの場合、当該接触要素は、しばしば良好に熱伝導性のある導体から、アプリケーション環境あるいはアプリケーション環境のヒートシンクへの熱移行を改善するためにも用いられる。そのほかに接触要素は、機械的な結合すなわち電気的構成要素をその環境に組み込むことにも用いられてよい。
【００３５】
しかしながら、接触要素の主たる課題は、電気的構成要素の接続要素、すなわち特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体とアプリケーション環境との電気的接触を改善すること、あるいは作り上げることである。これは、アプリケーション環境の電気的導体と接触要素との、電気抵抗が小さい好適には大きい面での接続によって規則的に達成される。
【００３６】
図３に概略的に表わされているように、本発明に係る接触要素３０１は、少なくとも１つの窪み３０２を備える安定した形状の本体を備える。図３ａは、この接触要素を斜視図で示している。図３ｂは同じ接触要素を側面図で示している。この窪みは、接触要素の本体に導体を受容するのに用いられる。それゆえ、好適には同様にほぼ平型で角柱形の板として構成されている接続要素２０３，２０４もしくは導体２０３，２０４が、簡単なやり方でこの窪みに挿入され得るようにするために、窪みはほぼ、平型で角柱形の中空空間として構成されている。電気的接触を改善するために、本発明は、軸が、平型で角柱形の窪みに対してほぼ垂直に設けられている少なくとも１つの孔３０４を意図している。この第１孔３０４には、固定手段３０３、好適にはボルトあるいは類似の物が挿入されており、その結果導体と接触要素の本体との間の電気的接続、好適にはまた熱移行接続が、形状接続によって、かつ固定要素が締められている場合には摩擦接続によって、改善され得る。
【００３７】
図４は、本発明に係る接触要素のさらなる好ましい実施例を示しており、当該接触要素の本体４０１は、好適には第１窪み４０２に対して垂直な孔４０３を有する、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第１窪み４０２に加えて、電気的導体を受容するための、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第２窪み４０７を備える。本体は、軸がこの第２窪みの主要面に対してほぼ垂直に延在する第２孔４０５を、この第２窪みに対して垂直に備える。この孔４０５に、固定手段４０６好適にはボルトが挿入されてもよく、それによって、この第２窪み４０７に挿入されるべきアプリケーション環境の電気的導体と接触要素との、特に強固な電気的かつ好適には良好な熱伝導性もある接続が、摩擦接続的かつ形状接続的な接続によってもたらされ得る。図４ａは、この接触要素を斜視図で示している。図４ｂは同じ接触要素を側面図で示している。
【００３８】
総じて本発明に係る接触要素は、電気的構成要素の接続要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体と、アプリケーション環境の導体との間の、特に良好な導電性のあるかつ好適には特に良好な熱伝導性もある接続を可能にし、それによって特に良好な電流電導と特に効率的な熱伝導を達成できる。これは実質的に、接触要素を、一方では導体に、他方ではアプリケーション環境の外部の電気的導体に、同時に形状接続的かつ摩擦接続的に接続することによって保証される。
【００３９】
この記述の枠内で示されたすべての実施例では、接触要素の本体は、好適には導電性のある材料からかつ好適には良好な熱伝導性のある材料からも形成されている。このために好適には金属製の材料が問題となる。これらは、一方では充分な導電性と高い伝導率とを備え、他方では規則的に高い形状安定性で優れている。本発明の別の実施形態は、部分的にだけ、導電性のある材料で形成されている接触要素を意図している。これにより、たとえば接触要素は、アプリケーション環境の導体との導電性のある接続を行わなくてはならないが、しかし同時に接触要素は、ハウジング構造あるいは組立て技術の構造に対して、電気的エネルギー貯蔵装置を絶縁するのに用いられなくてはならない場合に、利点が生じ得る。このような、接触要素の本体全体が、導電性のある１つの材料からできていない場合、電気化学的エネルギー貯蔵装置の１つあるいは複数の導体と、アプリケーション環境の接続されるべき導体との間での電流移行と、望ましい場合にはできれば効率的な熱移行も保証するために、第１窪みと第２窪みの周囲は少なくとも、導電性のある１つの材料からできているであろう。
【００４０】
いくつかの使用の場合に望ましいのは、電気的構成要素の接続要素５０２すなわちたとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体５０２とそのアプリケーション環境との間の電気的結合を、分離可能に構成することである。この場合、図５ｂに表わされているように本発明は、接続部５０９，５１０が一方では接触要素５０１と電気的に接続され、他方ではアプリケーション環境と電気的に接続されているスイッチ要素５０５を特徴とする実施形態を意図している。その際アプリケーション環境への接続は、好適には、スイッチ要素の接続部５１０を受容しかつアプリケーション環境の導体５０８と導電的に接続する１つあるいは複数の窪みを備える接触要素５０７を介して行われる。これは、好適には、孔５０６と当該孔に挿入されている固定手段とを使って行われる。それゆえこの構造体は、アプリケーション環境の側で、図５ａの構造体５０３，５０８に相当する。
【００４１】
そのようなスイッチ要素はしばしば、当該スイッチ要素５０５と接続されている電気的導体５０９，５１０が窪みにある、少なくとも１つの接触要素５０１，５０７の本体５０１と好適には形状接続的に接続されている、絶縁性のあるハウジング５０４に有利に設けられているであろう。本発明のこの好ましい実施形態は、一方では接触要素とスイッチ要素との電気的接続と、他方ではスイッチ要素とアプリケーション環境５０７との電気的接続が、既述の要素の接続軸に対して垂直に働く力によってもたらされかねない歪みとそれに伴う破壊とから保護されているという利点を伴っている。
【００４２】
図６は、図５で示された実施形態（図５ａ、図５ｂ）にほとんど相当する、本発明の２つの実施形態（図６ａ、図６ｂ）を概略的に示しており、図６で示された実施形態（図６ａ、図６ｂ）は、本体が平型で角柱形の２つの第１窪み６０１，６０２，６０３，６０４を備える接触要素を示している。これらの第１窪み６０１，６０２，６０３，６０４は、導電的に接続されるべき、１つあるいは２つの電気的構成要素の２つの接続要素を受容するためにかつ導電的に接続して接触させるために用いられる。少なくとも部分的に導電性のある材料で作られた接触要素の本体を介して、これらの接続要素は、環境の電気的導体６０８と接続されており、あるいはスイッチ要素６０５の第１接続部６０９と接続されており、当該スイッチ要素６０５は、好適には電気的に絶縁性のあるハウジング６０６に収納されており、かつ当該スイッチ要素６０５の第２接続部６１０は、好適には接触要素６０７を介して環境の電気的導体６０８と接続されている。
【００４３】
図７に示されている実施例（図７ａ、図７ｂ）は、図５に表わされている実施例（図５ａ、図５ｂ）と、接触要素もしくはスイッチ要素が電気的アプリケーション環境の２つの電気的導体７０１，７０２，７０３，７０４と接続されていることで相違する。同様に、図８に表わされている実施例（図８ａ、図８ｂ）は、図６に表わされている実施例（図６ａ、図６ｂ）と、電気的アプリケーション環境の２つの電気的導体８０１，８０２，８０３，８０４が存在することで相違する。本発明のこの実施形態と類似の実施形態は好ましくは、たとえば並列接続において複数の電気的構成要素を相互接続する方法に、接続要素をアプリケーション環境の２つ以上の電気的導体と電気的に接続することが必要であるか、あるいは合理的に思わせるような状況で使用され得る。
【００４４】
図９は、本発明に係る構造体の２つの実施形態を概略的に示しており、当該実施形態では、電気的構成要素たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置９０１，９０２が、それぞれ２つ（図９ａ）もしくはそれぞれ４つ（図９ｂ）の接続要素たとえば導体９０３，９０４，９０５，９０６，９０７，９０８と、接触要素９１０を使って接触されており、当該接触要素は、対応する接続要素たとえば電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体を、固定要素９０９，９１１を使って、好適には摩擦接続的かつ形状接続的にアプリケーション環境の電気的導体９１２，９１３，９１４，９１５，９１６，９１７，９１８，９１９と接続する。
【００４５】
図１０は、本発明に係る構造体のさらなる実施形態を示しており、当該実施形態では、複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置１００１，１００２，１００３，１００４，１００５が、窪み１００６，１００８と孔１００７，１００９，１０１１とを有する、本発明の異なる実施形態に従った本発明に係る接触要素を使って直列接続に接続されており、電気的導体１０１０を介してアプリケーション環境と接続されている。
【００４６】
図１１は、本発明の２つのさらなる実施形態（図１１ａ、図１１ｂ）を示しており、当該実施形態では、好適には導電性のある接触要素の本体１１０１が、片側に、好適には電気的に絶縁性のあるプラスチックプレート１１０２を備える。好適には、接続要素１１０３あるいは別の電気的導体１１０６が挿入され得る第１窪みと第２窪みに対して垂直に、好適にはスタッドボルト１１０４を備える固定手段１１０４，１１０５がガイドされ得る孔１１０７が延在する。
【００４７】
これらの実施形態の１つ（図１１ｂ）は、好適には電気的に絶縁性のあるハウジング１１１０に収納されたスイッチ要素１１０８を備え、当該スイッチ要素の接続部１１０９，１１１１は、隣り合う接触要素の窪みに挿入されてよい。プラスチックプレートは、接触要素あるいは接触要素とスイッチ要素とから成る構造体を機械的に安定させるために用いられてよい。当該プラスチックプレートは、この構造体と接触させられる接続要素と同じ電位を通すべきでないアプリケーション環境の一部に対して電気的に絶縁するためにも用いられてよい。
【００４８】
好適には固定手段として意図されているスタッドボルト１１０４は、本発明に係る接触要素もしくは対応する構造体を、特に容易に、かつできる限り良好な電気的接触に関して非常に効果的にも取り付けることを可能にする。そのために、対応する接触要素が、電気的構成要素の接触されるべき接続要素に対して嵌め込まれる。続いて、たとえば六角穴付ボルトが孔を通ってガイドされてよく、望ましい接触力が達成されるまでスタッドボルトが締められてよい。
【００４９】
図１２は、本発明の２つのさらなる実施形態（図１２ａ、図１２ｂ）を示しており、当該実施形態では、好適には導電性のある接触要素の本体１２０１が、片側に、好適には電気的に絶縁性のあるプラスチックプレート１２０２を備える。好適には、接続要素１２０３，１２１４あるいは別の電気的導体１２０６が挿入され得る第１窪みと第２窪みに対して垂直に、好適にはスタッドボルト１２０４を備える固定手段１２０４，１２０５がガイドされ得る孔１２０７が延在する。図１１と異なってここでは、１つあるいは２つの電気的構成要素の２つの接続要素を同時に接触させるための２つの窪み１２０３，１２１４が備わっている。
【００５０】
これらの実施形態の１つ（図１２ｂ）は、好適には電気的に絶縁性のあるハウジング１２１０に収納されたスイッチ要素１２０８を備え、当該スイッチ要素の接続部１２０９，１２１１は、隣り合う接触要素の窪みに挿入されてよい。
【００５１】
プラスチックプレートは、接触要素あるいは接触要素とスイッチ要素とから成る構造体を機械的に安定させるために用いられてよい。当該プラスチックプレートは、この構造体と接触させられる接続要素と同じ電位を通すべきでないアプリケーション環境の一部に対して電気的に絶縁するためにも用いられてよい。
【００５２】
好適には固定手段として意図されているスタッドボルト１２０４は、本発明に係る接触要素もしくは対応する構造体を、特に容易に、かつできる限り良好な電気的接触に関して非常に効果的にも取り付けることを可能にする。対応する実施形態では、上のもしくは下の接続要素を電気的に接触させるために望ましい接触力が達成されるまでスタッドボルトは左回りもしくは右回りに締められてよい。有利には、そのためにスタッドボルトは、取り付け時に左回りと右回り交互に締められる。
【００５３】
本発明の対応するすべての実施形態においては、スイッチ要素は、好適には半導体構成要素あるいは電気機械的構成要素として実現されている。特に好適には、いわゆるソース接続部もしくはドレイン接続部が、好適には一方では接触要素と他方では電気的アプリケーション環境と接続されている金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が使用される。ＭＯＳＦＥＴは、アクティブな半導体構成要素である。それは、電圧制御抵抗器のような働きをする。そのためにＭＯＳＦＥＴは、３つの接続部を有する。すなわち、制御電極（ゲート）と、ドレインもしくはソースと呼ばれるそれぞれ１つの電極とである。いくつかの構成形態では、追加の接続部（バルク、基板）が外部に向かってガイドされる。しかしながらほとんどは、バルクは内部でソースと接続されている。ｎチャンネルＭＯＳＦＥＴの場合に基板接続部が交流電圧よりもネガティブに維持されるならば、別個のバルク接続部を有するＭＯＳＦＥＴによって、ソースとドレインとの間では、より低い交流電圧を制御し切り換えることができる。
【００５４】
本願発明との関連で使用するためには、特にいわゆるパワーＭＯＳＦＥＴが適している。パワーＭＯＳＦＥＴは、数百アンペアまでの電流の強さとおよそ１０００ボルトまでの電圧のための、大きな電流と大きな電圧とを伝導させかつ遮断するために最適化された、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）の特殊なヴァージョンである。
【００５５】
パワーＭＯＳＦＥＴは、その機能の仕方でも効率でも、バイポーラパワートランジスタとは異なる。パワーＭＯＳＦＥＴのいくつかの利点は、切換時間が早いことと、二次降伏がないことと、増幅時間と応答時間が安定していることである。およそ１Ａの通電容量から、ＭＯＳＦＥＴはパワーＭＯＳＦＥＴに分類される。この特性は、パワーＭＯＳＦＥＴが、本発明の様々な実施例との関連で使用されることに特に適しているように思わせる。
【００５６】
たとえば、電気化学的エネルギー貯蔵装置のバッテリー内で個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置のスイッチを切り、隣り合う次の電気化学的エネルギー貯蔵装置に送電することが望まれる場合には、スイッチ要素として、本発明の別の実施形態においては、２つ以上の半導体構成要素あるいは電気機械的構成要素を組み合わせた切換も問題となる。
【００５７】
たとえば電気機械的スイッチあるいは半導体構成要素スイッチのような、電気的に制御可能なスイッチ要素を用いる場合に好ましいのは、個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置のオンとオフを、その温度に依存して行えるようにするために、電気化学的エネルギー貯蔵装置に付けられたセンサを使って測定される温度に依存して、電気的制御を行うことである。
【符号の説明】
【００５８】
１０１ 電気的構成要素／電気化学的エネルギー貯蔵装置
１０２ ハウジング
１０３ 導体
１０４ 導体
１０５ 孔
２０１ 電気的構成要素／電気化学的エネルギー貯蔵装置
２０２ ハウジング
２０３ 導体
２０４ 導体
２０５ 固定手段
２０６ 接触要素
３０１ 安定した形状の、接触要素の本体
３０２ 窪み
３０３ 固定手段
３０４ 孔
４０１ 安定した形状の、接触要素の本体
４０２ 第１窪み
４０３ 第１孔
４０５ 第２孔
４０６ 固定手段
４０７ 第２窪み
５０１ 安定した形状の、接触要素の本体
５０２ 接続要素／導体
５０４ ハウジング
５０５ スイッチ要素
５０６ 孔
５０７ 接触要素
５０８ 電気的導体
５０９ スイッチ要素の接続部／電気的導体
５１０ スイッチ要素の接続部／電気的導体
６０１ 導体／第１窪み
６０２ 導体／第１窪み
６０３ 導体／第１窪み
６０４ 導体／第１窪み
６０５ スイッチ要素
６０６ ハウジング
６０７ 接触要素
６０８ 電気的導体
６０９ 第１接続部
６１０ 第２接続部
７０１ 電気的導体
７０２ 電気的導体
７０３ 電気的導体
７０４ 電気的導体
８０１ 電気的導体
８０２ 電気的導体
８０３ 電気的導体
８０４ 電気的導体
９０１ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
９０２ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
９０３ 導体
９０４ 導体
９０５ 導体
９０６ 導体
９０７ 導体
９０８ 導体
９０９ 固定要素
９１０ 接触要素
９１１ 固定要素
９１２ 電気的導体
９１３ 電気的導体
９１４ 電気的導体
９１５ 電気的導体
９１６ 電気的導体
９１７ 電気的導体
９１８ 電気的導体
９１９ 電気的導体
１００１ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００２ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００３ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００４ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００５ 電気化学的エネルギー貯蔵装置
１００６ 窪み
１００７ 孔
１００８ 窪み
１００９ 孔
１０１０ 電気的導体
１０１１ 孔
１１０１ 接触要素の本体
１１０２ プラスチックプレート
１１０３ 接続要素
１１０４ 固定手段／スタッドボルト
１１０５ 固定手段
１１０６ 電気的導体
１１０７ 孔
１１０８ スイッチ要素
１１０９ 接続部
１１１０ ハウジング
１１１１ 接続部
１２０１ 接触要素の本体
１２０２ プラスチックプレート
１２０３ 接続要素／窪み
１２０４ 固定手段／スタッドボルト
１２０５ 固定手段
１２０６ 電気的導体
１２０７ 孔
１２０８ スイッチ要素
１２０９ 接続部
１２１０ ハウジング
１２１１ 接続部
１２１４ 接続要素／窪み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
安定した形状の本体（３０１，４０１，５０１）として構成された、電気的構成要素（１０１，２０１）、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置（１０１，２０１）のための接触要素（２０６）において、
前記本体が、前記電気的構成要素の接続要素、特に前記電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体（１０３，１０４，２０３，２０４，５０２，６０１，６０２，６０３，６０４）を受容するための、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第１窪み（３０２，４０２）と、この第１窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第１孔（３０４）とを備えることを特徴とする接触要素。
【請求項２】
前記本体が、電気的導体（５０８，６０８）を受容するための、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第２窪み（４０７）と、この第２窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第２孔（４０５）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の接触要素。
【請求項３】
前記本体が、導電性であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の接触要素。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの接触要素を有する、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体において、
少なくとも１つの接触要素の少なくとも１つの第２窪みに、スイッチ要素（５０５，６０５）と接続されている電気的導体（５０９，６０９）があることを特徴とする構造体。
【請求項５】
前記あるいは１つのスイッチ要素が、電気的に絶縁性のあるハウジング（５０４，６０６）に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
少なくとも１つの接触要素の前記本体（４０１）と形状接続的に接続されているハウジング（５０４，６０６）内に前記あるいは１つのスイッチ要素（５０５，６０５）が設けられており、前記接触要素の第２窪み（４０７）に、このスイッチ要素と接続されている電気的導体（５０９，６０９）があることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の構造体。
【請求項７】
前記あるいは１つのスイッチ要素が、少なくとも１つの半導体構成要素を備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
前記あるいは１つのスイッチ要素が少なくとも１つの電気機械的構成要素を備えることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、スタッドボルト（１１０４，１１０５，１１０７）を備える固定手段（１１０４，１１０５，１１０７）がガイドされていることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
請求項１から３のいずれか一項に記載の接触要素を作るための方法において、
少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔がフライス加工されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための、あるいは請求項４から９のいずれか一項に記載の構造体を作るための方法において、
前記電気的構成要素の少なくとも１つの接続要素、特に前記電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体が、特に請求項１から３のいずれか一項に記載の接触要素の少なくとも１つの第１窪みによって受容されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、スタッドボルトを備える固定手段がガイドされ、前記スタッドボルトを締めることによって、電気的導体、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体と、接触要素の本体との間の摩擦接続が生じることを特徴とする、請求項９に記載の構造体を作るための、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法で接触させられる電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置。
【請求項１４】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法で作られる電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体。
【請求項１】
安定した形状の本体（３０１，４０１，５０１）として構成された、電気的構成要素（１０１，２０１）、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置（１０１，２０１）のための接触要素（２０６）において、
前記本体が、前記電気的構成要素の接続要素、特に前記電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体（１０３，１０４，２０３，２０４，５０２，６０１，６０２，６０３，６０４）を受容するための、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第１窪み（３０２，４０２）と、この第１窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第１孔（３０４）とを備えることを特徴とする接触要素。
【請求項２】
前記本体が、電気的導体（５０８，６０８）を受容するための、ほぼ平型で角柱形の少なくとも１つの第２窪み（４０７）と、この第２窪みに対してほぼ垂直に延在する少なくとも１つの第２孔（４０５）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の接触要素。
【請求項３】
前記本体が、導電性であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の接触要素。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの接触要素を有する、電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体において、
少なくとも１つの接触要素の少なくとも１つの第２窪みに、スイッチ要素（５０５，６０５）と接続されている電気的導体（５０９，６０９）があることを特徴とする構造体。
【請求項５】
前記あるいは１つのスイッチ要素が、電気的に絶縁性のあるハウジング（５０４，６０６）に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
少なくとも１つの接触要素の前記本体（４０１）と形状接続的に接続されているハウジング（５０４，６０６）内に前記あるいは１つのスイッチ要素（５０５，６０５）が設けられており、前記接触要素の第２窪み（４０７）に、このスイッチ要素と接続されている電気的導体（５０９，６０９）があることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の構造体。
【請求項７】
前記あるいは１つのスイッチ要素が、少なくとも１つの半導体構成要素を備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項８】
前記あるいは１つのスイッチ要素が少なくとも１つの電気機械的構成要素を備えることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項９】
少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、スタッドボルト（１１０４，１１０５，１１０７）を備える固定手段（１１０４，１１０５，１１０７）がガイドされていることを特徴とする請求項４から８のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１０】
請求項１から３のいずれか一項に記載の接触要素を作るための方法において、
少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔がフライス加工されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための、あるいは請求項４から９のいずれか一項に記載の構造体を作るための方法において、
前記電気的構成要素の少なくとも１つの接続要素、特に前記電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体が、特に請求項１から３のいずれか一項に記載の接触要素の少なくとも１つの第１窪みによって受容されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの第１および／あるいは第２孔を通って、スタッドボルトを備える固定手段がガイドされ、前記スタッドボルトを締めることによって、電気的導体、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置の導体と、接触要素の本体との間の摩擦接続が生じることを特徴とする、請求項９に記載の構造体を作るための、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法で接触させられる電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置。
【請求項１４】
請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法で作られる電気的構成要素、特に電気化学的エネルギー貯蔵装置を接触させるための構造体。
【図１】
【図２】
【図３ａ−３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図２】
【図３ａ−３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８ａ】
【図８ｂ】
【図９ａ】
【図９ｂ】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【公表番号】特表２０１３−５０９６７３（Ｐ２０１３−５０９６７３Ａ）
【公表日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３５６５９（Ｐ２０１２−５３５６５９）
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００６４２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５０９２２
【国際公開日】平成２３年５月５日（２０１１．５．５）
【出願人】（５１１１７３５５０）リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー (85)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２０日（２０１０．１０．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００６４２５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５０９２２
【国際公開日】平成２３年５月５日（２０１１．５．５）
【出願人】（５１１１７３５５０）リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー (85)
【Ｆターム（参考）】
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