特開 2022-176906 制御ユニット、車両用電池パック及び関連する組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022176906

(43)【公開日】2022-11-30

(54)【発明の名称】制御ユニット、車両用電池パック及び関連する組立方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/284 20210101AFI20221122BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20221122BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20221122BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20221122BHJP

   H01M 50/289 20210101ALI20221122BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20221122BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20221122BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALI20221122BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20221122BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALI20221122BHJP

【ＦＩ】

H01M50/284

H01M50/249

H01M50/204 401D

H01M50/569

H01M50/289

H01M50/227

H01M10/613

H01M10/6555

H01M10/625

H01M10/6551

H01M50/204 401H

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022077841

(22)【出願日】2022-05-11

(31)【優先権主張番号】102021000012641

(32)【優先日】2021-05-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(71)【出願人】

【識別番号】519463178

【氏名又は名称】フェラーリ エッセ．ピー．アー．

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＲＲＡＲＩ Ｓ．ｐ．Ａ．

【住所又は居所原語表記】Ｖｉａ Ｅｍｉｌｉａ Ｅｓｔ， １１６３， ４１１００ ＭＯＤＥＮＡ， Ｉｔａｌｙ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ルカ ポッジョ

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H031EE04

5H031KK01

5H040AA28

5H040AS07

5H040LL06

5H043AA04

5H043AA13

5H043BA19

5H043BA20

5H043CA08

5H043FA32

5H043JA07

5H043KA30

5H043LA22

(57)【要約】

【課題】車両用電池パック（３）の支持構造体（１５）に搭載されて担持される複数の電気化学セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）が設けられた少なくとも１つのモジュール（１２）を備える車両用電池パック（３）用の制御ユニット（１３）を提供すること。
【解決手段】制御ユニット（１３）は、少なくとも部分的に絶縁性の材料で作られた平面状支持基板（３７）と、モジュール（１２）の電気化学セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）の動作パラメータを制御するように構成された複数のセンサ素子（１４）とを備え、センサ素子（１４）の少なくとも一部は、ユニットが車両用電池パック（３）に搭載されて設置されると、各電気化学セルのそれぞれの端子極（ＴＴ’、ＴＴ”）の領域内にそれぞれ位置決めされるように２列に配置され、センサ素子（１４）は、少なくとも１つの赤外線温度センサ（ＴＳ）を備える。
【選択図】 図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用電池パック（３）の支持構造体（１５）によって支持された複数の電気化学セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）が設けられた少なくとも１つのモジュール（１２）を備える前記車両用電池パック（３）の制御ユニット（１３）であって、前記制御ユニット（１３）は、前記電池パックの前記支持構造体（１５）に搭載されて設置可能であり、
少なくとも部分的に絶縁性の材料で作製された平面状支持基板（３７）と、
前記モジュール（１２）の前記電気化学セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）の動作パラメータを制御するように構成された複数のセンサ素子（１４）とを備え、
前記センサ素子（１４）の少なくとも一部が、前記ユニットが前記車両用電池パック（３）に搭載されて設置された後、各電気化学セルのそれぞれの端子極（ＴＴ’、ＴＴ”）にそれぞれ位置決めされるように２つのインド列に配置され、
前記センサ素子（１４）が、それぞれの端子極（ＴＴ’、ＴＴ”）において温度を検出するように構成された少なくとも１つの温度センサ（ＴＳ）を備え、前記温度センサ（ＴＳ）は、赤外線センサである、制御ユニット。

【請求項2】

前記温度センサが、２つのインド列に配置されている、請求項１に記載のユニット。

【請求項3】

前記赤外線センサ（４０）が、前記接触要素（３９）と同じ面上の前記平面状基板（３７）の縁部に配設され、前記それぞれの極の温度を測定するためにそれぞれの赤外線ビーム（４１）を前記それぞれの極に向けるように前記それぞれの極に面するように構成される、請求項１に記載のユニット。

【請求項4】

前記明るいビーム（４１）が、円錐形状ビーム（４１）である、請求項３に記載のユニット。

【請求項5】

前記複数のセンサ素子（１４）がそれぞれ、電圧検出デバイスを備え、前記電圧検出デバイスは、少なくとも２つの導電式の弾性変形可能な接触要素（３９）を備え、前記接触要素は、使用時、前記支持平面状基板（３７）と前記それぞれの端子極（ＴＴ’、ＴＴ”）との間で、前記それぞれの端子極と２つの異なる点で接触しながら、弾性的に圧縮されるように構成される、請求項１に記載のユニット。

【請求項6】

前記接触要素（３９）が、２つの連続するセグメントによって適合されたＶ字形であり、そのうちの第１のセグメントは前記平面状基板（３７）に平行かつ固定され、一方で第２のセグメントは、前記平面状基板（３７）自体から分岐する、請求項５に記載のユニット。

【請求項7】

車両用電池パック（３）であって、
箱部分（ＢＰ）を間に画定する少なくとも２つの細長い向かい合う周囲部材（１６、１８）も備える、支持構造体（１５）と、
少なくとも２つのハウジングを画定することによって前記箱部分（ＢＰ）を細分するように配置された１つ又は複数の隔壁（１７）であって、前記隔壁（１７）が、前記２つの向かい合う周囲要素（１６、１８）に対して横断方向に配置される、隔壁と、
互いに及び前記隔壁（１７）に電気的に接続され、平行であり、少なくとも２つのモジュール（１２）に細分された複数の平面状電気化学セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）と、
請求項１に記載の少なくとも１つの制御ユニット（１３）とを備える、車両用電池パック。

【請求項8】

前記少なくとも２つのモジュール（１２）がそれぞれ、少なくとも２つの挿入プレート３２を備え、前記挿入プレートは、前記隔壁（１７）に平行に各モジュール（１２）の端部に配置され、圧縮が挿入後でも残るように、各モジュール（１２）を圧縮状態で前記対応するハウジング内に挿入することを容易にするように構成される、請求項７に記載の車両用電池パック（３）。

【請求項9】

各挿入プレートがそれぞれの隔壁と接触しており、各プレートと前記それぞれの隔壁との間の静滑り摩擦係数が０．３未満、特に、０．１未満であり、特に、前記挿入プレート（３２）はまた、前記複数のセル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）の不正確さを補償しながら、前記ハウジング内の圧縮を調整するように構成され、特に、挿入の前記プレート（３２）は、主にポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項７に記載の車両用電池パック（３）。

【請求項10】

前記セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）の間に配置され、前記箱部分（ＢＰ）の少なくとも１つの側面、特に２つの対向する側面に熱を伝達するように構成された複数の散逸要素を備え、特に、各散逸要素（２０）が、他の散逸要素のものと共に前記少なくとも１つの側面を画定する少なくとも１つの突出部分（２１）を備え、特に、各散逸要素（２０）が、他の散逸要素のものと共に前記２つの対向する側面を画定する２つの対向する突出部分、特に平行部分を備える、請求項７に記載の車両用電池パック（３）。

【請求項11】

前記少なくとも１つの側面（ＬＳ）に配置され、前記散逸要素によって伝達された熱を散逸させるように前記支持構造体（１５）に固定されるように構成された少なくとも１つの冷却パネル（１１）を備え、特に、前記電池パック（３）は、前記２つの対向する側部表面に配置された２つの冷却プレートを備え、特に、前記プレートが、前記側部表面を気密に封止するように、前記支持構造体（１５）、特に前記周囲要素（１６、１８）に取り付けられる、請求項１０に記載の車両用電池パック（３）。

【請求項12】

カバー要素（９）によって気密に閉鎖された上側開口部を備え、前記電池パック（３）は、少なくとも１つの取り外し可能なバスバー（ＢＢ）をさらに備え、前記バスバー（ＢＢ）が、前記カバー要素（９）が取り外されると、最初の取り外し可能な要素となる、請求項７に記載の車両用電池パック（３）。

【請求項13】

モジュール（１２）ごとに請求項１に記載のユニットを備え、前記ユニットが、前記それぞれのモジュール（１２）と前記カバー要素（９）との間、特に前記それぞれのモジュール（１２）と前記バスバー（ＢＢ）との間に配置される、請求項１２に記載の車両用電池パック（３）。

【請求項14】

請求項１に記載の電池パック（３）を備える道路車両（１）であって、特に、前記電池パック（３）は、前記車両（１）の長手方向に横断方向に配置され、特に、前記電池パック（３）は、車両の乗員室（５）の後方に車両フレーム（２）に取り付けられる、道路車両。

【請求項15】

電池パック（３）の組立方法であって、
箱部分（ＢＰ）を間に画定する少なくとも２つの細長い向かい合う周囲要素（１６、１８）も備える支持構造体（１５）と、少なくとも１つのハウジングを画定することによって前記箱部分（ＢＰ）を細分するように配置された１つ又は複数の隔壁（１７）であって、前記隔壁（１７）が、前記２つの向かい合う周囲要素（１６、１８）に対して横断方向に配置される、隔壁とを提供するステップと、
互いに及び前記隔壁（１７）に電気的に接続され、平行である複数の平面状電気化学セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）を備える少なくとも１つのモジュール（１２）を圧縮するステップであって、圧縮が、前記平面状セル（Ｃ、Ｃ’、Ｃ”）に対して横断方向に沿って行われる、ステップと、
前記圧縮方向に対して横断方向に挿入力（ＩＦ）を加えることによって、前記モジュール（１２）を圧縮状態で前記関連するハウジング内に挿入するステップであって、挿入が、前記隔壁（１７）に平行に圧縮状態で前記モジュール（１２）の端部に配置された２つの挿入プレート（３２）を用いて実行され、前記挿入プレート（３２）が、圧縮が挿入後でも残るように、前記モジュール（１２）を圧縮状態で前記関連するハウジング内に挿入することを容易にする、ステップと、
請求項１に記載の制御ユニット（１３）を設置するステップであって、それにより、各センサ素子はそれぞれの極にあり、前記それぞれの極の温度を測定するためにそれぞれの赤外線ビーム（４１）が前記それぞれの極を狙うように、前記赤外線センサは、前記それぞれの極と向かい合う、ステップとを含む、組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本特許出願は、２０２１年５月１７日に出願されたイタリア特許出願第１０２，０２１，０００，０１２，６４１号明細書の優先権を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、自動車産業用の電力貯蔵システムに関し、特に、制御ユニット、車両用電池パック及び関連する組立方法に関する。

【背景技術】

【0003】

リチウム電池は、その高いエネルギー密度のおかげで、電気駆動システムが自動車産業においてますます実施されることを可能にする。特に、リチウムポリマーは、現在、化学的観点から、高容量電池の製造における最新技術を表している。

【0004】

車両用電池パックの所望の総電圧及びエネルギー密度に達するために、異なるセル（一般的には、それぞれ３．７Ｖを有する）を直列及び並列に相互接続することを含む解決策が、知られている。

【0005】

現在市販されている電池モジュール（自動車産業だけでなく、家電産業においても）は、他の寸法と比較してはるかに制限された厚さを有する平面状パウチ電池からなることが多い。（熱がほぼ完全に散逸される）２つの非常に大きい対向面及び４つの細長い狭い側部が存在し、セルの正端子及び負端子は、一方の側又は２つの対向する側に配置される。

【0006】

詳細には、電気駆動車両用の知られている電力貯蔵システムは、電気的に互いに接続された複数の電池モジュールからなる電池パックを備える。各電池モジュールは、さらに、直列及び／又は並列に互いに電気的に接続された複数の電気化学セルを担持する大きな支持構造体も備える。

【0007】

知られている電力貯蔵システムは、電力貯蔵システムを電気駆動車両の駆動システムに接続するための電気コネクタと、各電池モジュールの各セル又は電気化学セルのセットを制御及び管理するためにすべての電池モジュールと相互作用する制御ユニット（通常、ＢＭＳ－「電池管理システム」と呼ばれる）とをさらに備える。

【0008】

あるいは、各電池モジュールは、さらなる制御ユニットに総合的に接続されたそれぞれのＢＭＳを有する。詳細には、各電気化学セルは、端部に正極を有し、反対側の端部（又は同じ端部）に負極を有し、制御ユニット（すなわち、ＢＭＳ）は、各電気化学セルの電圧値を制御するために電気化学セルの各極に接続される。

【0009】

一般に、単一の電気化学セルの極の制御ユニットへの接続は、複数のマルチコア電気ケーブルを介して行われる。

【0010】

各電池モジュールは、２つの温度センサをさらに備え、２つの温度センサは、２つの異なるゾーン内のモジュール（通常）の内部温度の測定値を制御ユニットに送信するために、対応する電気ケーブルを介して制御ユニットに接続される。

【0011】

通常、「気化」として一般的に知られている不都合な現象、すなわち、例えば電解質の酸化又は（セルの過熱又は過負荷などの現象によって増加することが多い）その化学分解による単一セル内のガスの形成を回避するために、セルは、一定の圧縮状態に維持される。従来技術によれば、この圧縮は、セルを大きな対向面に対して垂直に圧縮するように構成された各電池モジュールの支持構造体によって提供される。この圧縮は、例えば、支持構造体を補強し、少なくとも２つの横方向壁が圧縮においてタイロッドとして作用することを確実にすることによって提供される。結果として、各電池モジュールは、通常、事前に組み立てられ、その後、車両のフレームの一部に一体化されたさらなる支持構造体内に設置され、それによって、異なるモジュールをその相互接続を危険にさらすことなくこれらのモジュールを所定の位置に保持する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかし、これは、特にスポーツカーなどの高性能車両において、貯蔵システム、すなわち電池パックに必要な質量及び空間の増加につながらない。さらに、各電池モジュールの事前組み立て時間が、車両に搭載される電池モジュールの通常の設置に追加されなければならない。

【0013】

また、上記のことから、知られている電力貯蔵システムが、１つの電気化学セルを制御ユニットに接続し、貯蔵システムの内部に延びる複数の電気ケーブルを有することも明らかである。この複数の電気ケーブルの存在は、電力貯蔵システムの構造及び組み立てを複雑にし、電力貯蔵システムの容積、寸法及び重量の増加をもたらし、特に、電池パックの最初の電気化学セルを接続するケーブルと電池パックの最後の電気化学セルを接続するケーブルとの間に、数百ボルトの範囲内であっても大きな電圧差が存在し得ると考えられる場合、電力貯蔵システムの安全性を損なう危険性がある。

【0014】

本発明の目的は、上記で説明した欠点が少なくとも部分的になく、同時に、製造及び実施が簡単で経済的な制御ユニット、車両用電池パック及び関連する組立方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明によれば、添付の特許請求の範囲による制御ユニット、車両用電池パック及び関連する組立方法が、提供される。

【0016】

添付の特許請求の範囲は、本発明の好ましい実施形態を説明し、説明の不可欠な部分を形成する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による電池パックを備える電気駆動車両の概略斜視図である。

【図2】本発明による電気駆動車両用の電池パックの概略斜視図である。

【図3】図１の電池パックの概略正面図である。

【図4】図１の電池パックの概略分解図である。

【図4a】図１の電池パックの別の概略分解図である。

【図5】図１の電池パックの一部の概略分解斜視図である。

【図6】図４及び図４ａの電池パックのモジュールの概略部分分解斜視図である。

【図7】図６のモジュールの非分解詳細図である。

【図8】適切なハウジングへの挿入中の図６のモジュールを示す、図４の電池パックの一部の概略側面図である。

【図9】図４の電池パックの一部の概略上面図である。

【図10】図４の電池パックの一部の斜視図である。

【図11】本発明による制御ユニットの第１の角度からの概略斜視図である。

【図12】本発明による制御ユニットの第２の角度からの概略斜視図である。

【図13】図４の電池パック内に設置されたときの図１１及び図１２の制御ユニットの詳細の概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明を、そのいくつかの非限定的な実施形態を示す添付の図面を参照して説明する。
図１において、番号１は、全体として、２つの前輪Ｗ及び２つの後輪Ｗを備えた道路車両を示す。道路車両１は、少なくとも部分的に電気自動車であり、フレーム２が設けられる。

【0019】

道路車両１は、フレーム２に支持された（取り付けられた）電池パック３を備える。特に、電池パック３は、エンジン室４内に配置されている。

【0020】

より具体的には、電池パックは、乗員室５の後部、例えば車両の床の領域内の、乗員室５の内側に含まれる座部の後ろに配置される。

【0021】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、図１から図３によれば、電池パック３は、細長い形状（実質的に平行六面体の形状）を有し、車両の長手方向軸に対して横方向に（すなわち、駆動方向に対して横方向に、特に垂直に）配置される。このようにして、エンジン室内の空間は、重量の配置に関しても最適化される。

【0022】

特に、電池パック３は、少なくとも部分的に電気自動車１の駆動システム（ここでは図示せず）に接続されるのに適しており、電気機械（ここでは図示せず）によって生成された電力を貯蔵するように設計されている。電池パック３は、電力変換器（一般にインバータとして知られている）を介在させて電気機械に接続され、電力変換器は、電気機械及び電池パック３の異なるニーズに基づいて、電池パック３によって出力された直流を電気機械用の交流に変換し、逆もまた同様である。

【0023】

図２から図４ａの非限定的な実施形態によれば、電池パック３は、電気化学セルＣ（例えば、図４に示される）の動作パラメータを制御するように設計された電池管理システム８（ＢＭＳとも呼ばれる）を収容するように構成された少なくともセクション６を備える。電池パック３内に含まれるセルＣの端部は、ＢＵＳ接続を介してセクション６の領域内に配置された端子Ｔ（図４）に接続されている。

【0024】

２つのコネクタＣＮが、制御システム８から突出し、制御システム８から電流が流れること及び制御システム８に電流が流れることを可能にするように構成される。

【0025】

図２から図４ａの非限定的な実施形態によれば、電池パック３は、電気化学セル（すなわち、電池パック３の活性物質）を収容するように構成されたセクション７をさらに備える。

【0026】

有利には、そして例えば図４及び図４ａによれば、車両用電池パック３は、支持構造体１５を備え、支持構造体は、互いに対向し、間に箱部分ＢＰ（図４）を画定する少なくとも細長い周囲要素１６及び１８をさらに備える。

【0027】

特に、図４及び図４ａの非限定的な実施形態では、周囲要素は、フレーム１６及び基部１８である。他の実施形態では、周囲要素は、互いに向かい合う２つのフレーム、管状要素、．．．であることができる。

【0028】

電池パック３は、少なくとも２つのハウジングを画定することによって箱部分ＢＰを分割するように配置された１つ又は複数の隔壁１７をさらに備え、隔壁１７は、互いに向かい合う２つの周囲要素１６及び１８に対して横断方向に配置される。言い換えれば、フレーム１６及び基部１８は、隔壁１７が横方向に（垂直に）その間を延びる２つの平行な平面を画定する。図４及び図４ａの非限定的な実施形態では、隔壁１７は、箱部分ＢＰの内側に、３つの異なるハウジングを画定する。

【0029】

特に、電池パック３は、複数のモジュール１２を備え、複数のモジュールは、複数の平面状電気化学セルＣも備え、複数の平面状電気化学セルＣは、互いに及び隔壁１７の両方に電気的に接続されて平行であり、少なくとも２つのモジュール１２、特に各ハウジングに対して１つのモジュール１２に分割される。したがって、図４及び図４ａの非限定的な実施形態では、３つのモジュール１２が存在する。他の実施形態では、必要に応じて異なるように配置された（例えば、Ｔ字、Ｌ字又は交差配置を用いて）２つ又は４つ以上のモジュール１２が、存在する。

【0030】

有利には、モジュール１２はそれぞれ、さらに、少なくとも２つの挿入プレート３２を備え、挿入プレートは、隔壁１７に平行に各モジュール１２の端部に配置され、圧縮が挿入後でも残るように、各モジュール１２を圧縮状態で関連するハウジング内に挿入することを容易にするように構成される。このようにして、セルＣのモジュール１２は、ハウジングの外側で圧縮され、圧縮を維持しながらハウジングに挿入される。そうすることによって、セルＣは、それぞれのハウジングを画定する２つの隔壁１７の間で圧縮されたままである。

【0031】

特に、挿入プレート３２は、モジュール１２のそれぞれのハウジングへの挿入が完了すると、関連するモジュール１２のセルＣのための圧縮プレート（以下でより詳細に論じるように、「機能的圧縮」を意味する）として機能する。詳細には、挿入プレート３２は、各隔壁１７とモジュール１２の最初又は最後のセルＣとの間に介在したままである。

【0032】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、各挿入プレート３２は、それぞれの隔壁１７と接触している。特に、各プレート３２とそれぞれの隔壁１７との間の静止摩擦係数は、０．３よりも小さく、好ましくは０．１よりも小さい。このようにして、挿入プレート３２と隔壁１７との間の小さな摩擦は、圧縮されたセルによって及ぼされる（言い換えれば、再拡張する傾向がある）圧縮反力にもかかわらず、各モジュール１２がそれぞれのハウジング内に摺動することを可能にする。

【0033】

挿入プレート３２は、活性物質で作られていなくても、「非必須」要素、すなわち電池パックの内部に残されると考えることができる。しかし、有利には、必ずしもそうである必要はないが、挿入プレート３２はまた、複数のセルＣの厚さの不正確さを補償しながら、ハウジング内のモジュール１２の圧縮を調整するように構成される。特に、挿入プレート３２は、異なる厚さを有する。このようにして、可能な製造公差を補う（セルの数及びサイズに応じた）電池の所望の圧縮の達成及び保存を確実にすることが、可能である。

【0034】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、挿入プレート３２は、主にポリテトラフルオロエチレンを含む（すなわち、作製される）。

【0035】

図４及び図４ａ、並びに指摘するように、図６から図１０の非限定的な実施形態によれば、各挿入プレート３２及びそれぞれの隔壁１７は、望ましくない回転を回避しながら、それぞれのハウジングへの挿入中にモジュール１２を導くように構成された案内要素３４、３６を備える。特に、案内要素は、形状結合、より具体的にはスケート３４及び少なくとも１つのそれぞれの座部３５（又はレール）を備えた相補的な要素である。

【0036】

添付の図面の非限定的な実施形態では、各隔壁は、それぞれの挿入プレート３２と接触する表面ごとに、それぞれの挿入プレート３２上に得られた３つの対応する平行なスケート３４を収容する３つの平行な座部３５を備える。

【0037】

図５から図９の非限定的な実施形態によれば、電池パック３は、複数の散逸要素２０を備え、この散逸要素は、セルＣ、Ｃ’、Ｃ”の間に配置され、箱部分の少なくとも１つの側面ＬＳに向かって、特に２つの対向する側面ＬＳに向かって熱を伝達するように構成される。

【0038】

特に、各散逸要素２０は、少なくとも１つの突出部分２１を備え、この突出部分は、他の散逸要素２０のものと共に側面ＬＳを画定する。詳細には、添付の図面の非限定的な実施形態によれば、各散逸要素２０は、特に互いに平行な２つの対向する突出部分２１を備え、この突出部分は、他の散逸要素２０のものと共に２つの対向する側面ＬＳを画定する。

【0039】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、図５から図９の非限定的な実施形態によれば、各モジュール１２は、互いに平行に配置され、２つの挿入プレート３２間に封入された複数のエネルギーユニット１９を備える。

【0040】

図５の非限定的な実施形態では、ユニット１９は、２つの平面状パウチセルＣ’及びＣ”を備え、それらの間に散逸要素２０が挿入される。

【0041】

各セルＣ’、Ｃ”は、セルＣ’、Ｃ”の同じ側に延びる一対の又は端子極ＴＴ’、ＴＴ”（正極及び負極、すなわちカソード及びアノード）を備える。

【0042】

他の非限定的な事例では、端子極ＴＴ’、ＴＴ”は、セルＣ’、Ｃ”の両側に配置される。

【0043】

特に、散逸要素２０は、セルＣ’及びＣ”の主面に平行な主（金属）プレートと、ユニット１９の両側、詳細には端子極ＴＴ’、ＴＴ”がない両側の突出部分２１とを備える。

【0044】

好ましくは、突出部分２１は、主プレートに垂直な表面を備える。言い換えれば、散逸要素２０の断面は、Ｈ字形である。

【0045】

有利には、同じユニット１９のセルＣ’及びＣ”は直列に接続され、同じモジュール１２のユニット１９は直列に接続され、異なるモジュール１２も直列に接続される。

【0046】

図５の非限定的な実施形態によれば、ユニット１９は、セルＣ’、Ｃ”に平行な、好ましくは同じ寸法を有する補償発泡体を備える（からなる）層２３をさらに備える。このようにして、充放電サイクル中のセルＣ’、Ｃ”の可能性のある膨張を補償することが可能である。特に、前記発泡体層２３は、セルＣ’の外側のユニット１９内に配置される。

【0047】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、図５の非限定的な実施形態によれば、ユニット１９は、セルＣ’、Ｃ”ごとに、周辺熱保護部２４を備え、周辺熱保護部は、セルによって生成された熱を散逸要素２０に向かって運びながら、セルＣ’、Ｃ”の縁部及び関連する端子極ＴＴ’、ＴＴ”を保護するように構成される。特に、各周辺保護は、ポリイミドフィルム、好ましくはカプトンを含む（から作製される）。より正確には、熱保護部２４は、散逸要素２０とセルＣ’、Ｃ”との間に配置される。

【0048】

好ましくは、散逸要素２０の主板は、保護フィルム層２６（詳細には、イソフオイルで作製される）が載置する２つの平坦面を有する。加えて、ユニット１９は、２つの隣接するユニット１９間にさらなる保護層、すなわち分離フィルム２６（これもまた、イソフオイルで作製される）をさらに備える。

【0049】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、ユニット１９は、端子極ＴＴ’、ＴＴ”を支持するように構成され、端子極がその上に直列に接続されるプラスチック材料支持体２７をさらに備える。特に、第１のセルＣ’の場合、両方の端子極ＴＴ’、ＴＴ”は同じ方向に曲げられ、一方、中間セルＣ”の場合、端子極ＴＴ’、ＴＴ”は、各中間セルＣ”を先行セル及び後続セルの両方に接続するようにＳ字形状に曲げられる。接続直列が形成されなければならない場合、支持体２７は、セルＣ’、Ｃ”間の相互接続を可能にする通路２８を有する。反対に、支持体２７は、隣接する２つのセルＣ’、Ｃ”の極が接触するのを防止する分離部２９を有する。

【0050】

好ましくは、支持体２７は、散逸要素２０上に得られるチャネル２２に前記支持体が固定されることを可能にする固定手段３０を有する。

【0051】

特に、ユニット１９は、２つの端子極ＴＴ’、ＴＴ”間を接続し、その接続を保護するように構成された１つ又は複数の接続プレート３１をさらに備える。

【0052】

図６及び図９の非限定的な実施形態では、各モジュール１２は、互いに平行に配置された複数のユニット１９を備え、その端部には、２つの挿入プレート３２が存在する。特に、各挿入プレートとセルＣ、すなわちユニット１９との間には、断熱材料の２つの層３３が存在する。このようにして、温度はモジュールに沿って均一なままであり、したがって、外側セルが内側セルと比較してより多くの熱を支持構造体（及び隔壁１７）に向かって散逸するのを防止する。

【0053】

温度分布が均一であるほど、各セルＣの寿命は長くなる。特に、挿入プレート３２はまた、モジュール１２の断熱性を高めるのに役立つ。

【0054】

添付の図の非限定的な実施形態によれば、電池パック３は、少なくとも１つの冷却パネル１１を備え、この冷却パネルは、前記少なくとも１つの側面ＬＳの領域内に配置され、散逸要素２０によって伝達された熱を散逸させるように支持構造体１５に固定されるように構成される。

【0055】

特に、電池パック３は、２つの対向する側面ＬＳ上に配置された２つの冷却パネル１１を備える。より具体的には、冷却パネル１１は、固定要素１０、１０’によって、支持構造体１５に搭載され、特に隔壁１７に搭載されて取り付けられる。冷却パネル１１は、散逸要素２０によって提供される熱を散逸させるように構成される。

【0056】

添付の図の非限定的な実施形態では、電池パック３は、いくつかのモジュール１２、特に各側面ＬＳに対して単一の冷却パネル１１を備える。

【0057】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、各冷却パネル１１とそれぞれの側面との間に、熱対流ペーストが存在する。このようにして、散逸要素２０の突出部分２１と冷却パネル１１との間の熱の伝達が、さらに増加する。

【0058】

代替的又は追加的に、有利には、限定的ではないが、パネル１１は、１つ又は複数の側面ＬＳを気密に封止するように、支持構造体１５、特に周囲要素１６、１８に取り付けられる。特に、前述の気密シールを得るために、シール流体が、セクション７の側方周囲上又はパネル１１の周囲上に加えられる。

【0059】

いくつかの非限定的な場合、図２から図４に示されるもののように、電池パック３は、カバー要素９によって気密に閉鎖される上側開口部を備える。特に、電池パック３は、少なくとも１つの取り外し可能なバスバーＢＢをさらに備え、カバー要素が取り外されると、バスバーＢＢは、最初の取り外し可能な要素となる。このようにして、制御システム８への電流を容易に切断しながら、メンテナンス作業が容易になる。

【0060】

このようにして、閉鎖要素９、基部１８及び冷却パネル１１を介して、電池パック３の気密シール、特にＩＰ６７シールが確保され、エンジン室４の内部に存在する液体、粉塵、煙からセルＣを保護する。さらに、有利には、前記気密シールは、通気弁ＣＣを通して、電池パック３内の空気流を最大限の精度で調整することを可能にし、これは必須の通路となる。特に、隔壁１７は、支持構造体１５を軽量化するように構成されたチャネル３６を備える。

【0061】

いくつかの非限定的な場合、支持構造体１５及び／又は隔壁は、アルミニウム又は複合材料（例えば、炭素繊維）で作製される。

【0062】

好ましくは、隔壁１７は、フレーム１６と基部１８を接続するように構成される。

【0063】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、バスバーＢＢは、細長い形状を有し、一連のセルＣを制御システム８の端子Ｔに接続するように、カバー要素９の下でセクション７の全長に沿って通る。好ましくは、バスバーＢＢは、バスバーＢＢを通る電流の流れ及びセクション６内の自由空間をより正確に監視するために、例えばバスバーＢＢの長さの半分のところに、電流センサを備える。

【0064】

本発明のさらなる態様によれば、制御ユニット１３が提供され、この制御ユニットは、車両用電池パック３の支持構造体１５に搭載されて担持された複数の電気化学セルＣが設けられた少なくとも１つのモジュール１２を備える電池パック３内に設置することができる。特に、ユニット１３は、上記の説明に従って電池パック３内に設置することができる。

【0065】

有利には、必ずしもそうであるとは限らないが、制御ユニット１３は、支持構造体１５（特に、端子極ＴＴ’、ＴＴ”の上方に）に搭載して設置することができる。

【0066】

図１１から図１３の非限定的な実施形態では、制御ユニット１３は、少なくとも部分的に絶縁材料を備える（からなる）平面状支持基板３７を備える。さらに、制御ユニット１３は、モジュール１２の電気化学セルＣの動作パラメータ（電圧、温度、．．．）を制御するように構成された複数のセンサ素子１４を備える。

【0067】

有利には、必ずしもそうであるとは限らないが、センサ素子１４の少なくとも一部は、ユニット１３が車両用電池パック３に搭載されて設置された後、各電気化学セルＣ’、Ｃ”のそれぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”の領域内にそれぞれが位置決めされるように支持基板３７上に単列に配置される。

【0068】

いくつかの非限定的な事例では、図１１から図１３に示されているもののように、センサ素子１４は、少なくとも２つの導体の弾性変形可能な接触要素３９を備える少なくとも１つの電圧検知デバイスＴＳを備え、弾性変形可能な接触要素は、使用時に、それぞれの端子と２つの異なる点で接触しながら、平面状支持基板３７とそれぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”（図１３）との間で弾性的に圧縮されるように構成される。このようにして、ユニット１３は、多数の有線接続の必要性を排除し、組み立てを容易にして設置することができる。

【0069】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、接触要素３９は、平面状支持基板３７と各電気化学セルＣ’、Ｃ”のそれぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”（図１３）との間に（完全に）介在し、圧縮される（押しつぶされる）。このようにして、接触要素３９と端子極ＴＴ’、ＴＴ”との間の溶接部は必要とされず、したがって、組み立てがより簡単かつ非常に迅速になる。したがって、詳細には、接触要素３９と端子極ＴＴ’、ＴＴ”との間に溶接部は存在しない。

【0070】

したがって、特に、接触要素３９は、平面状基板３７から（詳細には、その下面から）下方に延在し、端子極ＴＴ’、ＴＴ”に接触し、圧縮によって接触を保持する。

【0071】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、接触要素３９は、２つの連続するセグメントを有するＶ字形であり、第１のセグメントは、平面状基板３７に平行かつ固定され、一方で第２のセグメントは、平面状基板３７自体から、特に端子極ＴＴ’、ＴＴ”の外側に向かって分岐する（図１３）。

【0072】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、各センサ素子１４は、それぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”の領域内の温度を検出するように構成された温度センサＴＳをさらに備える。

【0073】

好ましくは、温度センサＴＳは、２つの単一の列に配置される。

【0074】

いくつかの非限定的な事例では、温度センサは、ＮＴＣタイプの有線（及び遠隔）サーミスタである。

【0075】

好ましくは、温度センサは、セルＣ’、Ｃ”に可能な限り近接して配置されたプローブが配線される遠隔ＮＴＣコネクタ３８を備える。

【0076】

代替的又は追加的に、温度センサは、それぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”の熱伝導を検出するように構成された、熱ギャップを有するＮＴＣＳＭＤタイプのサーミスタ４２である。

【0077】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、温度センサＴＳは、平面状基板３７に搭載されて接触要素（３９）と同じ（下側）面上に配置され、端子極の温度を測定するためにそれぞれの赤外線ビーム４１を端子極に向けるようにそれぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”に面するように構成された、赤外線センサ４０である。

【0078】

特に、光ビーム４１は、円錐形状を有するビームである（図１３）。より具体的には、赤外線センサ４０は、それぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”に（詳細には、同じ直線に沿って）関連付けられた２つの接触要素３９間に配置される。好ましくは、接触要素３９の第２のセグメントは、センサ４０に対して反対方向に平面状基板３７から分岐する。このようにして、要素３９は、光ビーム４１の円錐形状に追従し、誤った測定のリスクを低減する。

【0079】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、電池パック３は、モジュール１２ごとに少なくとも１つのユニット１３を備える。

【0080】

特に、ユニット１３は、ユニット１９のセルＣ’、Ｃ”の端子極ＴＴ’、ＴＴ”と閉鎖要素９（又はバスバーＢＢ）との間の同じ平面上に配置される。

【0081】

本発明のさらなる態様によれば、これまでに説明したタイプの電池パック３を備える道路車両１が、提供される。

【0082】

本発明のさらなる態様によれば、電池パック３を組み立てる方法が提供される。本方法は、
－上記で説明した支持構造体１５を提供するステップと、
－互いに及び隔壁１７の両方に電気的に接続されかつ平行である複数の平面状電気化学セルＣを備えるモジュール１２を圧縮するステップであって、圧縮は、特に圧縮力ＣＦを加えることによって、平面状セルに対して横断方向ＴＤに沿って行われる、ステップ（図８）と、
－圧縮方向を横断する（垂直な）方向ＰＤに挿入力ＩＦを加えることによって、モジュール１２を圧縮下で関連するハウジング内に挿入するステップとを含む。

【0083】

特に、挿入は、隔壁１７に平行に、圧縮下でモジュール１２の端部に配置された２つの挿入プレート３２によって達成され、挿入プレート３２は、圧縮が挿入後でも残るように、モジュール１２を圧縮下で関連するハウジングに挿入することを容易にする。より詳細には、挿入プレート３２は、モジュール１２と共に関連するハウジング内に挿入され、挿入後も電池パック３の内部に留まる。

【0084】

詳細には、新世代電池では、セルＣの正しい圧縮圧力を維持することが、セルＣの性能を利用し、充電／放電サイクル中にその機能を維持するために重要であることが知られている。モジュール１２の挿入後に残る圧縮（力ＣＦ）は、いわゆる「機能的圧縮」であり、これは、モジュール１２のセルＣを表面圧力範囲内に維持し、知られているように、モジュール１２の正しい電気化学的動作を確実にするために必要である。

【0085】

好ましくは、挿入後に残る圧縮は、セルＣのタイプ（例えば、リチウムイオン、リチウム金属、固体などである）に依存し、０．５から２５バールの範囲である。特に、液体電解質を有するセルＣについては０．５バールから５バール、固体セルＣについては２．５バールから２５バールである。

【0086】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、圧縮力ＣＦは、ハウジングに対して反対側の、挿入プレート３２及び／又は複数のセルＣ（及びユニット１９）の領域内に配置された支持体２７の部分に加えられる。特に、前述の部分は、２つの平行な列に配置された複数のセルＣの端子極ＴＴ’、ＴＴ”間に配置されている。

【0087】

有利には、必ずしもそうである必要はないが、本方法は、箱部分ＢＰの２つの対向する側面ＬＳを取り囲むように細長い周囲要素に沿ってシール流体を加え、側面の領域内に配置された同じ数の冷却パネル１１で前記側面ＬＳを気密に封止するさらなるステップを含む。

【0088】

いくつかの非限定的な場合には、代替的又は追加的に、本方法は、箱部分ＢＰの少なくとも１つの上側開口部の領域内で細長い周囲要素に沿ってシール流体を加え、カバー要素９で前記上側開口部を気密に閉鎖するさらなるステップを含む。

【0089】

いくつかの好ましい非限定的な実施形態によれば、方法は、各センサ素子１４がそれぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”の領域内にあり、前記少なくとも２つの導体の弾性変形可能な接触要素３９が平面状支持基板３７とそれぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”との間で、それぞれの端子極ＴＴ’、ＴＴ”と２つの異なる点で接触しながら弾性的に圧縮されるように、上記の説明による１つ又は複数のユニット１３を設置することをさらに伴う。

【0090】

上記で説明した本発明は詳細にはいくつかの正確な実施形態に関連するが、その保護範囲において、例えば、電池パックの異なる形状、その異なる位置、ユニット１９の異なる構造、異なる種類の材料など、添付の特許請求の範囲によってカバーされるすべての変形、変更、又は簡略化を含むため、前記実施形態に限定されると見なされるべきではない。

【0091】

本発明は多くの利点を提供する。

【0092】

第１に、これは、モジュールごとに１つずつ、モジュール間の相互接続及びフレーム内でのそれらの位置決めのために１つずつの、いくつかの同心ハウジングを備える従来の電池パックの全体寸法を低減し、通常の構造を軽量化する。

【0093】

さらに、本発明は、電池パックの組み立てを容易にし、いずれにせよ十分な放熱を確保する。

【0094】

本発明のさらなる利点は、挿入プレートの厚さを変更することによってハウジング内の圧縮を調整できることにある。

【0095】

加えて、本発明は、電流放電のリスクが低減され、バスバーの取り外しが容易になるため、メンテナンスが容易な電池パックを提供する。

【0096】

さらに、本発明は、製造業者が制御ユニット１３を迅速かつ容易に設置することを可能にし、無駄な配線を排除し、構造をさらに軽量化する。

【0097】

最後に、本発明は、セルの端子極の温度を、必ずしもそれらに接触する必要なく、したがってこれらを維持しながら、監視することを可能にする。

【符号の説明】

【0098】

１ 車両
２ フレーム
３ 電池パック
４ エンジン室
５ 乗員室
６ セクション
７ セクション
８ 制御システム
９ カバー要素
１０ 固定要素
１１ 冷却パネル
１２ モジュール
１３ 制御ユニット
１４ センサ素子
１５ 支持構造体
１６ フレーム
１７ 隔壁
１８ 基部
１９ エネルギーユニット
２０ 散逸要素
２１ 突出部分
２２ チャネル
２３ 補償発泡体
２４ 周辺熱保護部
２５ 分離フィルム
２６ 保護フィルム
２７ プラスチック支持体
２８ 通路
２９ 分離
３０ 固定手段
３１ 接続プレート
３２ 挿入プレート
３３ 断熱材
３４ スケート
３５ 座部
３６ チャネル
３７ 少なくとも部分的に絶縁性の基板
３８ 遠隔ＮＴＣコネクタ
３９ 接触要素
４０ 赤外線センサ
４１ ビーム
４２ ｎＴＣＳＭＤ
ＢＢ バスバー
ＢＰ 箱部分
Ｃ、Ｃ’、Ｃ” セル
ＣＦ 圧縮力
ＣＮ コネクタ
ＩＦ 挿入力
ＬＳ 側面
ＰＤ 方向
Ｔ 端子
ＴＤ 方向
ＴＳ 温度センサ
ＴＴ’ 端子極
ＴＴ” 端子極
ＶＳ 電圧センサ
ＶＶ 通気弁
Ｗ 車輪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図4a】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【外国語明細書】