特許 6374972 セルモジュール組立体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6374972

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】セルモジュール組立体

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6568 20140101AFI20180806BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20180806BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20180806BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20180806BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20180806BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20180806BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20180806BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/6568

   H01M10/653

   H01M2/10 S

   H01M2/10 V

   H01M10/613

   H01M10/615

   H01M10/643

   H01M10/625

【請求項の数】17

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-549196(P2016-549196)

(86)(22)【出願日】2014年10月15日

(65)【公表番号】特表2016-537799(P2016-537799A)

(43)【公表日】2016年12月1日

(86)【国際出願番号】US2014060674

(87)【国際公開番号】WO2015057826

(87)【国際公開日】20150423

【審査請求日】2017年4月21日

(31)【優先権主張番号】14/056,552

(32)【優先日】2013年10月17日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】510192916

【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】特許業務法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サンプフ，ロバート ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ビラヌエヴァ，アーネスト

(72)【発明者】

【氏名】ヘーゲマン，デビッド イー．

(72)【発明者】

【氏名】バタヴィア，サトビク ヴィピン

(72)【発明者】

【氏名】シング，ガネシュ

(72)【発明者】

【氏名】プリルトスキー，アレックス

(72)【発明者】

【氏名】コーン，スコット アイ．

(72)【発明者】

【氏名】エドワーズ，ブルース ピー．

(72)【発明者】

【氏名】テネッセン，ピーター

【審査官】 小池 堂夫

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５４１３８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７８９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１５１３０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５２８４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００２３０５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／５２−１０／６６７

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギー貯蔵パック用のモジュール筐体に熱交換管を組み付けるステップと、
前記モジュール筐体の縁にあるスロットにマウントを組み付けるステップと、
前記マウント上のフランジを使用して、前記モジュール筐体を前記エネルギー貯蔵パックの部材に取り付けるステップと、
前記熱交換管がセルの列の間に走るようにして、前記モジュール筐体にセルを組み付けるステップと、
前記セルおよび前記熱交換管を前記モジュール筐体に接着するとともに前記マウントを前記モジュール筐体に接着する接着剤を塗布するステップと、
前記接着剤の第１部分を放射線によって硬化させるステップであって、前記接着剤の第２部分は、前記セルまたは前記熱交換管によって放射線から遮蔽されている、ステップと、
前記接着剤の少なくとも前記第２部分を化学的硬化機構によって硬化させるステップと、を含む方法。

【請求項2】

前記接着剤はアクリレートエポキシ接着剤である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記熱交換管はスカラップ形熱交換管であり、前記セルは、前記モジュール筐体によってではなく、前記スカラップ形熱交換管によって前記モジュール筐体に対して位置決めされる、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

少なくとも幾つかの隣接するセル同士の間にセルスプレッダ要素を追加するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記スロット内のリブを用いて前記モジュール筐体に前記マウントを配置するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記部材は少なくとも前記フランジを受け入れるためのスプリットを有し、前記スプリットは、前記モジュール筐体、前記熱交換管、前記セル、および前記接着剤の組立体の質量中心と同一高さである、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記モジュール筐体と前記エネルギー貯蔵パックのエンクロージャとの間にクランプルゾーンを設けるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

モジュール筐体と、
セルと、
前記セルの列の間に走る熱交換管と、備え、
前記セルおよび前記熱交換管は接着剤によって前記モジュール筐体に接着されており、前記接着剤の第１部分は放射線の照射によって硬化されており、接着剤の第２部分は前記セルまたは前記熱交換管によって放射線から遮蔽されており、前記接着剤の前記第２部分は化学的硬化機構によって硬化され、
前記モジュール筐体は、各セルの占有面積の半分に３つの三角形状体を有するとともに、前記セルに対し過大サイズである構造体を含み、前記接着剤は、前記セルを前記モジュール筐体に接着するときに、前記セルと前記構造体との間の間隙を埋める、エネルギー貯蔵パック。

【請求項9】

前記熱交換管はスカラップ形熱交換管であり、前記セルは、前記モジュール筐体によってではなく、前記スカラップ形熱交換管によって前記モジュール筐体に対して位置決めされ、前記エネルギー貯蔵パックは、少なくとも幾つかの隣接するセル同士の間に加えられたセルスプレッダ要素をさらに含む、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項10】

前記熱交換管は２つの略平行な主側面を持つ細長い断面を有し、前記熱交換管は前記主側面を相互に接続する内部リブを有し、前記内部リブは主側面に対し非直角である、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項11】

前記内部リブの各々は、前記熱交換管の最も近い縁部に向かって外側に湾曲する。請求項１０に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項12】

前記内部リブの各々は直線状であり、かつ前記主側面に対し傾斜している、請求項１０に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項13】

前記熱交換管はアルミニウムまたはポリマーから作製される、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項14】

前記モジュール筐体は少なくとも異なる２種類のセルを受け入れるように構成される、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項15】

前記モジュール筐体は、幾つかのセルの代わりに非エネルギープレースホルダを有するように構成され、それはエネルギー貯蔵パックの容量を低減する、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項16】

前記モジュール筐体は、前記セルの少なくとも幾つかを複数の代替的配向の各々の向きに受容するように構成される、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【請求項17】

前記エネルギー貯蔵パックがエンクロージャの下部クロスメンバに配置されるように構成され、前記エネルギー貯蔵パックが上部クロスメンバによって機械的に拘束される前に、前記エネルギー貯蔵パックは少なくとも１つのピンによって所定の位置に保持される、請求項８に記載のエネルギー貯蔵パック。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

一部のエネルギー貯蔵システム（例えばバッテリパック）は、エネルギー貯蔵セルの間または付近の冷却管に冷却流体を送り出す。そのようなエネルギー貯蔵システムの熱的アーキテクチャ（ｔｈｅｒｍａｌ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）の一態様は、セルと冷却管内に含まれる伝熱流体との間の熱抵抗である。セルと冷却管との間の物理的間隙を埋めるために、熱界面材料（ＴＩＭ）を使用することができる。過去には、セルはプラスチック筐体内に装着され、セル列間に直管冷却管が通され、内部は熱伝導性エポキシで満たされていた。そのようなエポキシは伝導経路長が大きく、高コストかつ高質量であり得る。別の手法では、スカラップ形冷却管に塗布される高コストの圧縮可能なシリコーンスポンジＴＩＭを用いて、適切な熱抵抗が得られた。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

第１の態様では、方法は、エネルギー貯蔵パック用のモジュール筐体に熱交換管を組み付けるステップと、熱交換管がセルの列の間に走るようにして、モジュール筐体にセルを組み付けるステップと、セルおよび熱交換管をモジュール筐体に接着する接着剤を塗布するステップと、接着剤の第２部分がセルまたは熱交換管によって放射線から遮蔽されており、接着剤の第１部分を放射線によって硬化させるステップと、接着剤の少なくとも第２部分を化学的硬化機構によって硬化させるステップとを含む。

【0003】

実施形態は以下の特徴のいずれかまたは全部を含むことができる。接着剤はアクリレートエポキシ接着剤である。熱交換管はスカラップ形（ｓｃａｌｌｏｐｅｄ）熱交換管であり、セルはモジュール筐体によってではなく、スカラップ形熱交換管によってモジュール筐体にデータム（ｄａｔｕｍ）する。方法はさらに、少なくとも幾つかの隣接するセル同士の間にセルスプレッダ要素（ｃｅｌｌ ｓｐｒｅａｄｅｒ ｅｌｅｍｅｎｔ）を追加するステップを含む。方法はさらに、モジュール筐体の縁部のスロットにマウントを組み付けるステップを含み、接着剤はマウントもモジュール筐体に接着する。方法はさらに、スロット内のリブを用いてモジュール筐体にマウントを配置するステップを含む。方法はさらに、マウント上のフランジを用いて、モジュール筐体をエネルギー貯蔵パックの部材に取り付けるステップを含む。部材は少なくともフランジを受け入れるためにスプリット（ｓｐｌｉｔ）を有し、スプリットは、モジュール筐体、熱交換管、セル、および接着剤の組立体の質量中心と同一高さである。方法はさらに、モジュール筐体とエネルギー貯蔵パックのエンクロージャとの間にクランプルゾーン（衝撃吸収ゾーン，ｃｒｕｍｐｌｅ ｚｏｎｅ）を設けるステップを含む。

【0004】

第２の態様では、エネルギー貯蔵パックはモジュール筐体と、セルと、セルの列間に走る熱交換管とを含み、セルおよび熱交換管は接着剤によってモジュール筐体に接着され、接着剤の第１部分は照射される放射線によって硬化され、接着剤の第２部分はセルまたは熱交換管によって放射線から遮蔽され、接着剤の第２部分は化学的硬化機構によって硬化される。

【0005】

実施形態は、以下の特徴のいずれかまたは全部を含むことができる。熱交換管はスカラップ形熱交換管であり、セルは、モジュール筐体によってではなく、スカラップ形熱交換管によってモジュール筐体にデータムし、エネルギー貯蔵パックはさらに、少なくとも幾つかの隣接するセル同士の間にセルスプレッダ要素を含む。モジュール筐体は、セルのそれぞれの形状を反映する構造物であってセルに対して過大サイズの構造物を含み、接着剤は、セルをモジュール筐体に接着するときに、セルと構造物との間の隙間を埋める。構造物は、各セルの占有面積の半分に３つの三角形状体を含む。熱交換管は２つの略平行な主側面を持つ細長い断面を有し、熱交換管は主側面を相互に接続する内部リブを有し、内部リブは主側面に対し非直角である。内部リブの各々は、熱交換管の最も近い縁部に向かって外向きに湾曲する。内部リブの各々は直線状であり、主側面に対して傾斜している。熱交換管はアルミニウムまたはポリマーで作られる。モジュール筐体は、少なくとも異なる２種類のセルを受け入れるように構成される。モジュール筐体は、一部のセルの代わりに非エネルギープレースホルダ（ｎｏｎ−ｅｎｅｒｇｙ ｐｌａｃｅｈｏｌｄｅｒｓ）を有するように構成され、それはエネルギー貯蔵パックの容量を低減する。モジュール筐体は、セルの少なくとも幾つかを複数の代替的配向の各々に受容するように構成される。エネルギー貯蔵パックはエンクロージャの下部クロスメンバに配置されるように構成され、エネルギー貯蔵パックは、エネルギー貯蔵パックが上部クロスメンバによって機械的に拘束される前に、少なくとも１つのピンによって所定の位置に保持される。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】クラムシェルおよびマウントを含むモジュール筐体の一例を示す。

【図2】図１のクラムシェル上の構造物の一例を示す。

【図3】図１のモジュール筐体に組み付けられた熱交換管の一例を示す。

【図4】モジュール筐体に組み付けられたセルの列の間に走る図３の熱交換管の一例を示す。

【図5】図４のセルの列の間のセルスプレッダ要素の一例を示す。

【図6】第２側のクラムシェルの一例を示す。

【図7】図６のクラムシェル上の構造物を示す。

【図8】熱交換管およびセルをモジュール筐体に接着するための接着剤の塗布例を概略的に示す。

【図9】スカラップを持つ熱交換管の一例を示す。

【図10A-F】熱交換管の例示的断面を示す。

【図11】図１０Ａの熱交換管の例示的な変形の断面を示す。

【図12】セルがｚ軸に沿ってモジュール筐体にデータムすることを示す。

【図13】セルがｘ軸およびｙ軸に沿って熱交換管にデータムすることを示す。

【図14】バッテリパック容量を低減するためのプレースホルダの使用例を示す。

【図15】セルおよびマウントをクラムシェルに接着するための接着剤の塗布例を示す。

【図16】リブを用いてクラムシェルに配置されている図１のマウントの一例を示す。

【図17】セルモジュールからのマウントを受容するためのクロスメンバスプリットを有するバッテリパックの部材の一例を示す。。

【図18】図１７のマウントの例示的立面図を示す。

【図19】並列冷却管システムの一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本書は、バッテリパックのようなエネルギー貯蔵パックのセル用のモジュールを含むシステムおよび技術を記載する。モジュールは、それらをバッテリパックに取り付けるためにマウントと共に使用することができる。熱交換管（すなわち冷却管および／または加熱管）は、各セルが筐体内の構造物によってではなく、管によってモジュール筐体にデータムするように設けることができる。管は、セルの場合と同様に接着剤の塗布を用いてモジュール筐体に接着することができ、接着剤の硬化のために放射線（例えばＵＶ光）を使用することができる。塗布された接着剤が放射線から遮蔽される領域に対しては、二次硬化機構を使用することができる。モジュール筐体はセルの使用の柔軟性、例えば異なる種類のセル、異なる位置のセル、または一部のセルの代わりにプレースホルダを受け入れることを可能にする。管は、製造性および管に急激な曲げが行われたときの熱／流体性能を改善するために湾曲または傾斜した内部リブを設けることができる。

【0008】

図１は、クラムシェル１０２とマウント１０４とを含むモジュール筐体１００の一例を示す。クラムシェルは、バッテリパックに組み付けられるセルを保持するように構成される。電気自動車のバッテリパックは総体的エンクロージャ（図示せず）から構成することができ、モジュール筐体１００に基づく１つ以上のモジュールは、組み立てられた後に、エンクロージャ内部に取り付けられる。

【0009】

クラムシェル１０２は、金属、ポリマー、または複合材を含め、しかしそれらに限らず、いずれかの適切な材料から作製することができる。一部の実施形態では、クラムシェル１０２は「非終端側」クラムシェルとみなされる。非終端側という用語はここでは、複数のモジュールをパック内に相互接続するための接続点を持たないモジュールの一端（下端とみなされることもある）を指す。対照的に、モジュールの反対側の別のクラムシェルは次いで、「終端側」クラムシェルとして特徴付けることができる。

【0010】

マウント１０４は、ここではクラムシェル１０２の各長辺に１つずつ挿入される。組付後に、マウントは、バッテリパックのエンクロージャの内部などのモジュールの容易かつ確実な取付に備えることができる。マウントはクラムシェルのスロット内部に嵌合し、以下の実施例で記載する接着剤を用いて接着される。マウントは、金属、ポリマー、または複合材を含め、しかしそれらに限らず、いずれかの適切な材料から作製することができる。

【0011】

図２は、図１のクラムシェル１０２上の構造物２００の一例を示す。第一に、クラムシェルはセルの各々のための開口２０２を有する。例えば、開口は、セルを相互接続するために使用される貫通穴とすることができる。第二に、構造物はここでは、クラムシェルの全表面より少し上に突出する３つの三角形状体２０４を含む。一部の実施形態では、三角形状体は三次元で略ピラミッド形を有することができる。

【0012】

ここでは、三角形状体２０４は円２０６の略半分に配置される。三角形状体は略円筒状のセル（例えば１８６５０タイプのセル）の形状を反映する。ある意味で、三角形状体によって画定される円は、セルのためのカウンタボア（ｃｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）（図示せず）とみなすことができる。さらに詳しくは、カウンタボアはセルの占有面積に対して過大サイズにすることができる。その結果、セルは三角形状体によってはその位置にデータムされない。むしろ、セルは熱交換管によってデータムされ、これの実施例は下述する。しかし、セルをクラムシェル１０２に接着するために接着剤が塗布されると、接着剤は少なくとも部分的にセルの側面と三角形状体との間の間隙を埋める。換言すると、クラムシェル上の構造体は、セルの確実な取付において役割を果たすことができる。三角形状体は、２つ以上の開口のための構造体として役立つことができる。例えば、三角形状体２０４は、開口２０８および２１０のためのそれぞれのカウンタボアも画定する。

【0013】

図３は、図１のモジュール筐体１００に組み付けられた熱交換管３００の一例を示す。ここでは、管は、バッテリ動作中に発生する熱を除去し、それによってセルを冷却するために、または液体加熱器（図示せず）によりセルを所望の動作温度まで加熱するために、セル（まだ組み付けられていない）の列間で液体を輸送するように構成された略扁平の導管である。すなわち、管は加熱も行い、または代わりに加熱を行うことができる。冷却または加熱が必要である場合、例えば、管のどちらかの端部でポンプ（図示せず）を使用して液体を循環させることができる。

【0014】

一部の実施形態では、管は外側の２列のクラムシェルにデータムすることができる。外側の２列の間では、管は往復して通過し、クラムシェルの短い端部に達すると方向を逆転することができる。別の実施例では、管が方向を逆転するのではなく、下で図１９に示すように、別個の平行な管を設けることができる。この実施形態では、管はスカラップ形であり、ある意味で、カウンタボア（例えば図２の三角形状体２０４によって画定される半円）を完成する。

【0015】

図４は、モジュール筐体に組み付けられたセル４００Ａ〜Ｂの列の間に走る図３の管３００の一例を示す。組付時に、セルはカウンタボア内に装着される。その段階で、セルの名目上の位置は管のスカラップと面一であるが、セルの位置は厳密に制御されない。カウンタボアは、セルの位置を拘束しないように過大サイズである。

【0016】

この組付技術の１つの利点は、異なる種類のセルの使用が可能になることである。最悪のシナリオで、セルと管および管とクラムシェルのミスアラインメントが生じた場合、カウンタボアはそれにもかかわらず、セルの拘束を回避するのに充分なクリアランスをもたらす。例えば、異なる製造者による１８６５０タイプのセルの正極端は、負極端と同様に、相互にかなり異なるが、セル缶の直径はそれにもかかわらず充分に同様であるので、管３００はそれらの各々で使用することができる。

【0017】

別の利点は、セルの向きに柔軟性があることである。例えば、セル４００Ａはその負端子が上向きである一方、セル４００Ｂの場合、上を向いているのは正端子である。すなわち、モジュール筐体は、上向きのセル、または下向きのセル、または一部が各向きのセルと共に使用することができる。

【0018】

図５は、図４のセル４００Ａ〜Ｂの列間のセルスプレッダ要素５００の一例を示す。すなわち、セルスプレッダ要素は、一方ではセル４００Ａ〜Ｂを含む列を、他方ではセル５０２Ａ〜Ｂを含む列から離隔させるように挿置される。セルスプレッダ要素は各セルをモジュール内の所定の位置に偏倚させ、セルは管にデータムする。セルスプレッダは、セル間の伝熱を妨げる熱障壁として機能することができる。セルスプレッダ要素は、セルをその適切な位置に再調整するのに充分な横力を提供するように、モジュール筐体内でセル同士を離間させるのに適したいずれかの材料から作製することができる。一部の実施形態では、セルスプレッダ要素は、例えばポリテトラフルオロエチレンで被覆されたガラス繊維要素とすることができる。

【0019】

セルの円筒面がどれだけ管と接触しているかを示す接触角５０４を定義することができる。この角度は、幾つか例を挙げるだけでもセルの半径、管の形態、およびセルスプレッダ要素の剛性を含め、しかしそれらに限らず、多数の特徴に依存することができる。ここで、接触角は９０度未満である。例えば約６０〜７０度の接触角を使用することができる。

【0020】

図６は、第２側のクラムシェル６００の一例を示す。一部の実施形態では、第２側のクラムシェル６００は「端子側」クラムシェルとみなすことができる。すなわち、第２側のクラムシェル６００は、例えばセルがモジュール内に組み付けられたときにモジュールの頂部を提供するように、クラムシェル１０２（図１）に対する相補的筐体とすることができる。

【0021】

一部の実施形態では、第２側のクラムシェル６００は、他方のクラムシェルと同一または同様の１つ以上の特徴を有することができる。第２側のクラムシェル６００は、上述した列毎のセル配列を反映する構造物を有することができる。図７は、図６の第２側のクラムシェル６００上の構造物７００を示す。例えば、構造物はここでは、セルの各々のための開口７０２と、他方のクラムシェルの場合と同一または同様とすることのできる３つの三角形状体７０４とを含む。第２側のクラムシェル６００はここでは、円７０８によって概略的に示す通り、三角形状体７０４と共にカウンタボアを形成する構造物７０６も有する。そのようなカウンタボアは、下部クラムシェルのカウンタボアの上記説明と同様に、過大サイズとすることができる。別の実施例として、第２側のクラムシェル６００はマウントを取り付けるために１つ以上のスロットを有することができる。

【0022】

図８は、管およびセルをモジュール筐体に接着するための接着剤の塗布例を概略的に示す。接着剤はここでは破線８００として概略的に示され、セル８０４および８０６の列間にスティンガ（ｓｔｉｎｇｅｒ）８０２によって吐出される。各セルはその隣接管に対して管の長さに沿ってオフセットされ（例えば図４〜５のセルパターンを参照）、したがってセル８０６は現在の断面図ではセル８０４より幅狭に見える。スティンガ８０２は、ここでスティンガアレー（ｓｔｉｎｇｅｒ ａｌｌｅｙ）８０８と呼ばれる空間でセルの列間に挟嵌するように構成された、細長いノズルとすることができる。例えば、スティンガはアレーのどちらかの端部から始まり、その後、接着剤が吐出されるにつれて、アレーに沿って連続的にまたは離散的に移動することができる。

【0023】

接着剤８００は、管８１０の両側で下部クラムシェルに向かって流下する。各セルの底部にはクラムシェルの開口８１２（例えば図２の開口２０２）が存在する。接着剤が開口から流出するのを防止するため、または少なくともそのような接着剤の量を低減するために、措置を講じることができる。一部の実施形態では、放射線感受性接着剤が使用され、次いで、矢印８１４で概略的に示すように、放射線をモジュールの下から照射して、接着剤を硬化させることができる。クラムシェルは、そのような放射線を部分的にまたは完全に透過することができる。例えば、単一成分または多成分型ＵＶ硬化アクリレートまたはアクリレート‐エポキシ接着剤を使用することができ、次いで、開口８１２からの接着剤の流出を防止または低減するために紫外線を照射することができる。

【0024】

接着剤は、経路８００Ａおよび８００Ｂによって示すように、セルと管との間の狭い空間内にウィッキングする。しかし、セルおよび／または管が放射線に対する充分な透過性を欠如している場合、経路８００Ａ〜Ｂは、放射線照射プロセス中に本質的に遮蔽される。その結果、経路８００Ａ〜Ｂに沿って存在する接着剤は、セルの底部の接着剤よりかなり長く未硬化（例えば基本的に液体）の状態で維持されることがあり得る。すなわち、放射線はそのような位置の接着剤の硬化に効果的ではないかもしれない。

【0025】

したがって、接着剤は、放射線以外の手段によって硬化することもできるように選択することができる。一部の実施形態では、接着剤は１つ以上の化学物質によっても硬化可能である。例えば、二液性接着剤は吐出前に混合することができ、遮蔽領域では時間をかけて放射線無しで化学的に硬化する。接着剤はまた、接着剤が空気にさらされたときに時間をかけて硬化するように、好気または湿気硬化機構も含むことができる。

【0026】

その結果、接着剤は経路８００Ａ〜Ｂに対応する領域でも硬化する。接着剤は押し出された界面空気より熱伝導性が高く、したがって個々のセルと管との間に改善された熱界面をもたらす。したがって、接着剤は、管がセルとの間でエネルギーを伝達し合うのを助ける熱界面材料（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）とみなすことができる。すなわち、一部の実施形態では、接着剤以外の熱界面材料（例えばシリコンスポンジ材）を管またはセルに塗布する必要は無い。むしろ、接着剤は、セルおよび管を相互にかつクラムシェルに接着することに加えて、この機能も果たすことができる。

【0027】

図９はスカラップ９０２を持つ管９００の一例を示す。一部の実施形態では、管は（例えばアルミニウムから）直管形状に押出成形され、管が必要な形状に（例えばセルの列に対応するように）曲げ加工される前に、スカラップ形状が付与される。例えば、プレス機を使用して特定のプレストン数の圧力を管の側部に加えることができる。押出幅が３．０〜５．０ｍｍである場合、スカラップ圧縮は、単に一例を挙げると、約２５％とすることができる。最小スカラップ幅は矢印９０３によって示される。これらの実施形態では、スカラップ形管はその後に、例えば管の１つ以上の場所の湾曲部９０４に対応する形状に曲げ加工される。例えば、スカラップ加工は、湾曲部９０４が位置する場所を除き、管のどこにでも実行することができる。湾曲部９０４は、管が１列の端部に達し、方向を転換して次の列に続く場所に対応することができる。

【0028】

ひとたび仕上げられると、管９００はクラムシェル（例えば図３に示す通り）に配置することができ、その後、セルは、管によって画定される列に組み付けることができる。すなわち、セルは、単に一例を挙げると、いずれのカウンタボアにも、あるいはクラムシェル上の他の構造物に対しても直接データムするのではなく、管に対してデータムすることができる。

【0029】

他の実施形態では、曲げ加工はスカラップ加工の前に行うことができる。例えば、管９００は、クラムシェル上の意図されるセルの列に対応する（すなわち、直線状の列部分が方向転換によって分離される）形状に曲げることができ、その後、列部分をスカラップ状に圧縮することができる。

【0030】

一部の実施形態では、管内に１つ以上の内部特徴を設けることができる。図１０Ａ〜図１０Ｆは管１０００の例示的断面を示す。図１０Ａでは、６つの事前に曲げられたリブ１００２が管内に設けられる。すなわち、管は２つの略平行な主側面１００４を持つ細長い断面を有し、事前に曲げられたリブ１００２は主側面を相互に連結する。内部リブは主側面に対し非直角である。この実施例では、事前に曲げられたリブ１００２の各々は、管の最も近い縁部１００６に向かって外側に湾曲する。ここで、事前に曲げられたリブは押出幅に略等しい外半径を有する。

【0031】

一部の実施形態では、内部リブの各々は直線状であり、主側面に対し傾斜する。例えば、図１０Ｂでは、管１０００は、一方向に傾斜したリブ１００８および別の方向に傾斜した他のリブ１０１０を有する。図１０Ｃでは、対照的に、管１０００は全て同一方向に傾斜したリブ１０１２を有する。

【0032】

図１０Ｄは、管１０００が一方向に向けられた（すなわち管の縁部に向かって凹状の）湾曲リブ１０１４および別の方向に向けられた湾曲リブ１０１６を有する実施例を示す。一部の実施形態では、管１０００内の１つ以上のリブはニーを有する。図１０Ｅでは、リブ１０１８および１０２０は相互に離れる方向に（すなわち管の縁部に向かって）尖っており、図１０Ｆでは、リブ１０２２および１０２４は相互に向かって尖っている。

【0033】

図示する実施例では、全てのリブがある程度湾曲するか傾斜している。例えば、図１０Ａでは、事前に曲げられたリブ１００２の曲率半径はそれらの全てについて同一であり、図１０Ｂでは、リブ１００８および１０１０は全て同一角度に傾斜している。他の実施形態では、１つ以上のリブが、他のリブとは異なる曲率半径および／または角度を有することができる。

【0034】

管１０００は、１つ以上の冷却液を搬送し、意図された接着剤を使用して接着され、かつそこにスカラップを形成させるのに適したいずれかの材料から作製することができる。一部の実施形態では、管はアルミニウムまたはポリマーから作製される。一部の実施形態では、管は、冷却材輸送用に使用されるアルミニウム部品および電気的絶縁用のポリマー部品のような、２つ以上の別個の部品から構成される。例えば、管は押出工程によって製造することができる。ポリマー管の場合、ブロー成形のような他の製造方法を使用することができる。

【0035】

管１０００が特定のクラムシェルのためにそれが持つ必要のある形状に曲げられる場合、その結果として、内部特徴の１つ以上を曲げるか、あるいそれ以外で変形することができる。図１１は、図１０Ａに示された管１０００の例示的変形の断面を示す。すなわち、管は最初に少なくとも１か所で曲げられており、現在の図は、管の曲げられた箇所の内部を示す。ここで、主側面１００４および縁部１００６は曲げによって基本的に影響されない。しかし、事前に曲げられたリブ１００２の一部または全部が、さらに曲げられるかあるいはそれ以外で変形されている。例えば、事前に曲げられたリブはそれらの中央点で撓み、かつ低い力で一貫して予測可能に降伏し得る。これは、例えば管が曲げられるときに、より制御されたリブの圧潰をもたらすことができる。

【0036】

図１２は、セル１２００がｚ軸に沿ってモジュール筐体１００にデータムすることを示す。すなわち、セルはクラムシェルによって垂直方向に配置される。

【0037】

図１３は、セル１３００がｘ軸およびｙ軸に沿って管３００にデータムすることを示す。すなわち、セルは、管およびこの実施例ではセルスプレッダ要素５００によって水平方向に位置決めされる。例えばこのデータミングは、セル‐クラムシェル間の比較的大きいクリアランス１３００によって反映される。接着剤が塗布されるときに、接着剤はセル‐クラムシェル間のクリアランスを部分的にまたは完全に埋めることができる。

【0038】

図１４は、バッテリパックの容量を低減するためにプレースホルダ１４００を使用する例を示す。マーケティングの観点から、同一の全体的形状因子を有するバッテリパックに複数レベルのバッテリ容量を提供することは、有利になり得る。これは、多くのバッテリパックの構成部品を再利用し、試験および検証を活用できるようにするが、依然として異なるバッテリ容量およびコストをもたらすことを可能にする。例えばこれは、製造者が顧客に対し、標準バッテリ容量または拡張バッテリ容量のいずれかを持つ同一車両を購入する選択肢を提示することを可能にすることができる。

【0039】

クラムシェル１４０２はここでは、複数のセル１４０４がモジュール筐体内に組み付けられていることを示す。しかし、プレースホルダ１４００は、セル１４０４の１つの代わりに挿置される非エネルギー要素である。例えばこれは、構造的完全性を維持しながら、バッテリパックの容量を低減するために使用することができる。プレースホルダは、ｚ次元でクラムシェルと界接しかつｘ次元およびｙ次元で管（明瞭に示されていない）と界接する、一般的部品とすることができる。例えばプレースホルダの使用は、下部クラムシェルのセル相互連結貫通穴を介する接着剤の漏出を防止することができる。

【0040】

別の実施例として、セルの配置の柔軟性をもたらすことができる。クラムシェルのカウンタボアがｘ方向およびｙ方向に過大サイズであり、特定のセルの外形と界接する特徴を含まない場合、セルは同一モジュール筐体内で反転することできる。例えばクラムシェルは、セル同士を相互にまたは他の構成部品に電気的に相互接続するように意図された貫通穴（例えば図２における開口２０２）を持つことができ、そのような貫通穴は、正および負のセル端子の両方で略同一直径とすることができる。このクラムシェルの構成は、貫通穴を形成する構造により崩壊することなく、セルの負端子の底部通気穴を露出させるため、および正のセル端子がわずかに突出するための余地をもたらすためのどちらにも適した穴の直径を提供することができる。例えばこれは、例えばプログラムの変更または物理的パッケージングの必要性から、モジュールを再設計する必要無く、あるいはモジュール工場で大きな変更を行うことなく、いつでも極性の切替をもたらすことができる。

【0041】

図１５は、セル１５００およびマウント１５０２をクラムシェル１５０４に接着するための接着剤の塗布例を示す。ここでは、接着剤はスティンガ１５０６を用いて塗布される。接着剤の流れは一般的に矢印１５０８によって示される。接着剤は、機械的な装置では容易に到達されない場所にウィッキングする。例えば、接着剤は、セルの下の領域１５１０、およびマウント１５０２のフランジによって遮蔽される領域１５１２にも到達する。したがって、ここでは接着剤の塗布は、セルを接着すると共に、マウントをモジュール筐体（例えばクラムシェル）に接着するための両方の役に立つ。上述した実施例と同様に、接着剤は多段階プロセスで硬化させることができる。すなわち、ＵＶ光のような放射線を照射することができ、かつ化学試薬または好気もしくは湿気硬化機構は、放射線が照射されたときに遮蔽された領域で硬化を達成することができる。

【0042】

上記の技術はマウント１５０２の有利なデータミングを達成することができる。一部の実施形態では、管（またはその外側に塗布されたいずれかの材料）は、マウントをクラムシェル１５０４上のデータムリブ１５１４に当接して設置することができる。例えば、これはマウントをｘ方向にデータムすることができる。別のリブ（下で説明する）はマウントを別の方向にデータムすることができる。

【0043】

図１６は、リブ１６００を用いてクラムシェル１０２に配置されている図１のマウント１０４の一例を示す。この断面では、いかにしてリブ１６００がマウントをｙ方向およびｘ方向にデータムするかを見ることができる。例えば、ｙ方向では、データミングは、マウントがクラムシェルの長さに沿って適切に配置され、いずれの側にも遠くに延長し過ぎないことを確実にする。別の実施例として、ｚ方向では、データミングは、マウントがクラムシェルのスロット内部の適切な深さ（例えば接着剤の適切なウィッキングを可能にするのに充分な高さであり、しかも接着剤による安定した結合を可能にする充分な低さである）に着座することを確実にする。

【0044】

図１７は、セルモジュール１７１０および１７１２からのマウント１７０６および１７０８を受容するためのクロスメンバスプリット１７０４を有する、バッテリパック１７０２の部材１７００の一例を示す。例えば、部材１７００はバッテリパックのクロスメンバ（横材）とすることができ、複数のセルモジュールは１つ以上のクロスメンバを使用して、バッテリパックの内部に、少なくとも１つのベイに取り付けられる。ここで、部材は、固締具１７１８によって相互に取り付けられる上部１７１４および下部１７１６を含む。この設計はスプリット（分割部）１７０４を形成し、そこで１つ以上のフランジ１７２０および１７２２を下部１７１６に載置することができる。

【0045】

この配置構成の１つの利点は、隣接するベイにおけるモジュールが固締具１７１８を共有することができ、かつより高い体積エネルギー密度（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｎｓｉｔｙ）でパックすることができることである。一部の実施形態では、スプリット１７０４は、モジュール１７１０および１７１２の質量中心（例えばモジュール筐体、熱交換管、セル、および接着剤の質量中心）と略同一高さとすることができる。これは、機械的負荷中にマウントとクラムシェルとの間の界面に加えられる応力を低減することができる。

【0046】

図１８は、図１７のマウントの例示的立面図を示す。ここで、部材の上部１７１４（図１７）はまだ設置されておらず、したがってフランジ１７２０および１７２２が見える。フランジの各々は、他方のフランジの対応する特徴と界接することのできるプロファイル特徴１８００を有する。この設計によって、単一の上部クロスメンバはモジュールのマウントを隣接するベイから同時に固定することができるので、取付フランジは「半幅」とみなすことができる。例えば、ここでフランジ１７２０を有することが示されるモジュール１７１０は、上記と同様に、その他端にフランジ１７２２に対応するフランジを有することができる。

【0047】

組立中に、１つ以上のピン１８０２でモジュールを下部クロスメンバに配置することができる。一部の実施形態では、ピンはマウントのフランジの開口を通過する。例えばこれは、モジュールが上部クロスメンバによって機械的に拘束される前に、モジュールに対する電気的および冷却材の接続を行うことを可能にすることができる。

【0048】

上記実施例の少なくとも一部では、セルおよび管をクラムシェルに取り付ける接着剤は、セルと管との間の熱界面材料としても役立つ。一部の実施形態はこの特徴を含まない。一部の実施形態は多段階接着プロセスを提供することができ、接着剤は少なくとも放射線および化学的硬化機構を使用して硬化される。例えば、そのような実施形態は、エネルギー貯蔵パック用のモジュール筐体に熱交換管を組み付けるステップと、熱交換管がセルの列の間に走るようにして、モジュール筐体にセルを組み付けるステップと、セルおよび熱交換管をモジュール筐体に接着する接着剤を塗布するステップと、接着剤の第２部分はセルまたは熱交換管によって放射線から遮蔽されており、接着剤の第１部分を硬化する放射線を照射するステップと、化学的硬化機構を使用して接着剤の少なくとも第２部分を硬化させるステップとを備えた方法を含む。別の実施例として、そのような実施形態は、モジュール筐体と、セルと、セルの列の間に走る熱交換管とを備えたエネルギー貯蔵パックであって、セルおよび熱交換管が接着剤によってモジュール筐体に接着され、接着剤の第１部分が放射線の照射によって硬化され、接着剤の第２部分がセルまたは熱交換管によって放射線から遮蔽され、接着剤の第２部分が化学的硬化機構によって硬化される、エネルギー貯蔵パックを含む。上に示した例示的方法およびエネルギー貯蔵パックの各々は、本書に記載するいずれかの他の特徴を含むことができる。

【0049】

図１９は並列冷却管システム１９００の一例を示す。ここでは、熱交換用の液体（例えば冷却材）は、一般的に矢印１９０２によって示されるように熱交換領域に流入し、一般的に矢印１９０４によって示されるように流出する。一部の実施形態では、液体のために１つ以上のマニホルド１９０６を設けることができる。例えば１つのマニホルドは、流入する液体を複数の管１９０８に分配することができ、別のマニホルドは、液体が熱交換領域から出るときに、分離した流れを集合させることができる。

【0050】

多くの実施形態を実施例として説明した。しかしながら、他の実施形態は以下の特許請求の範囲によって網羅される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図10F】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】