特許 7332711 絶縁バスバーアセンブリを含む電池モジュール

(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】

(24)【登録日】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】絶縁バスバーアセンブリを含む電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/593 20210101AFI20230816BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20230816BHJP

   H01M 50/296 20210101ALI20230816BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20230816BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20230816BHJP

   H01M 50/514 20210101ALI20230816BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20230816BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20230816BHJP

   H01M 50/213 20210101ALN20230816BHJP

【ＦＩ】

H01M50/593

H01M10/613

H01M10/617

H01M10/6556

H01M10/6568

H01M50/296

H01M50/503

H01M50/505

H01M50/514

H01M50/588

H01M50/591 101

H01M50/213

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021561617

(86)(22)【出願日】2020-03-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-22

(86)【国際出願番号】 US2020025595

(87)【国際公開番号】W WO2020214383

(87)【国際公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-12-14

(31)【優先権主張番号】62/834,062

(32)【優先日】2019-04-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(73)【特許権者】

【識別番号】518397733

【氏名又は名称】ニコラ・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＮＩＫＯＬＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】４１４１ Ｅａｓｔ Ｂｒｏａｄｗａｙ Ｒｏａｄ， Ｐｈｏｅｎｉｘ， Ａｒｉｚｏｎａ ８５０４０， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(74)【代理人】

【識別番号】100161908

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 依子

(72)【発明者】

【氏名】フリック，ポール

(72)【発明者】

【氏名】ノートン，デビッド

(72)【発明者】

【氏名】ボタドラ，メフル

(72)【発明者】

【氏名】デービス，ロバート・デーン

(72)【発明者】

【氏名】リンク，ケビン・ミッチェル

(72)【発明者】

【氏名】ヒートン，アンソニー・アルバート

【審査官】儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０８５９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１６７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５３２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２１２０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０６１７３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１７４５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３４８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１３２７０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６１７

Ｈ０１Ｍ １０／６５６８

Ｈ０１Ｍ １０／６５５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モジュール端子と、電気化学セルと、少なくとも前記セルのサブセットを前記モジュール端子に電気接続するバスバーとを備える電池モジュールであって、
各セルが、セル端子を含む第１の端部と、前記第１の端部とは反対の位置にある第２の端部とを備え、各セルの前記第１の端部が、各セルに共通の第１の平面内に配置され、各セルの前記第１の端部が、第１の直径を有し、
前記バスバーが、
剛性の導電性基板であり、前記第１の平面に平行の第２の平面内に位置するアルファ部分を含み、前記アルファ部分が、１次接続貫通孔を含み、各１次接続貫通孔が、第２の直径を有し、前記セルのうちの固有の１つの前記第１の端部と位置合わせされる、基板と、
前記基板と前記セルとの間に位置するように前記基板の表面に配置された絶縁層であり、電気的および熱的に絶縁性を有し、２次接続貫通孔を含み、各２次接続貫通孔が、第３の直径を有し、前記１次接続貫通孔のうちの対応する１つと同心円状であり、前記第３の直径が前記第２の直径より小さい、絶縁層と、
前記アルファ部分と前記セル端子との間に延び、前記アルファ部分と前記セル端子との間に電気接続を提供する電気コネクタとを備え、
前記基板が、第３の平面内に位置するベータ部分を含み、前記第３の平面が、前記第２の平面に直交し、それによって前記基板がＬ字形を有する、電池モジュール。

【請求項2】

モジュール端子と、電気化学セルと、少なくとも前記セルのサブセットを前記モジュール端子に電気接続するバスバーとを備える電池モジュールであって、
各セルが、セル端子を含む第１の端部と、前記第１の端部とは反対の位置にある第２の端部とを備え、各セルの前記第１の端部が、各セルに共通の第１の平面内に配置され、各セルの前記第１の端部が、第１の直径を有し、
前記バスバーが、
剛性の導電性基板であり、前記第１の平面に平行の第２の平面内に位置するアルファ部分を含み、前記アルファ部分が、１次接続貫通孔を含み、各１次接続貫通孔が、第２の直径を有し、前記セルのうちの固有の１つの前記第１の端部と位置合わせされる、基板と、
前記基板と前記セルとの間に位置するように前記基板の表面に配置された絶縁層であり、電気的および熱的に絶縁性を有し、２次接続貫通孔を含み、各２次接続貫通孔が、第３の直径を有し、前記１次接続貫通孔のうちの対応する１つと同心円状であり、前記第３の直径が前記第２の直径より小さい、絶縁層と、
前記アルファ部分と前記セル端子との間に延び、前記アルファ部分と前記セル端子との間に電気接続を提供する電気コネクタとを備え、
前記アルファ部分が、前記第２の直径の多くとも２分の１の第４の直径を有する１次流れ貫通孔を備え、前記絶縁層が、前記１次流れ貫通孔のうちの対応する１つと同心円状の２次流れ貫通孔を備える、請電池モジュール。

【請求項3】

前記絶縁層が、前記アルファ部分に対向する第１の側と、前記セルに対向する第２の側とを有するシートを備え、前記第１の側および前記第２の側が、接着材コーティングを備える、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項4】

前記絶縁層の第１の側が、接着材を介して前記アルファ部分に固定され、前記絶縁層の第２の側が、接着材を介して各セルの前記第１の端部に固定される、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項5】

前記絶縁層が、少なくとも摂氏８００度に対して耐熱性を有し、ＵＬ９４試験法に基づいて少なくともＶ－０の可燃性分類を有する、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項6】

前記ベータ部分の厚さが、前記アルファ部分の厚さより大きい、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項7】

前記２次流れ貫通孔が、前記１次流れ貫通孔と同じ直径を有する、請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項8】

前記１次流れ貫通孔および前記２次流れ貫通孔が、隣接するセル間の間隙と位置合わせされる、請求項２に記載の電池モジュール。

【請求項9】

前記絶縁層が、前記基板に固定された薄いフィルムである、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項10】

前記絶縁層が、セラミックで被覆された紙シートである、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項11】

前記絶縁層が、前記基板の表面に設けられたコーティングである、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【請求項12】

前記コーティングが、焼結プロセスを介して施される、請求項１１に記載の電池モジュール。

【請求項13】

前記コーティングが、蒸着プロセスを介して施される、請求項１１に記載の電池モジュール。

【請求項14】

前記モジュール端子が、前記ベータ部分と同じ平面内に位置するように、前記ベータ部分の１つの縁部から突出する、請求項１に記載の電池モジュール。

【請求項15】

前記電気コネクタがワイヤボンドである、請求項１または２に記載の電池モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電池パックは、携帯型の電子機器から再生可能電力システムおよび環境に優しい車両に及ぶ様々な技術に電力を提供する。たとえば、ハイブリッド電気自動車は、燃料効率を増大させるために、内燃機関とともに、電池パックおよび電気モータを使用する。電池パックは、複数の電池モジュールから形成することができ、各電池モジュールは、いくつかの電気化学セルを含む。電池モジュール内では、セルを直列または並列に電気接続することができる。同様に、電池モジュールは、電池パック内で直列または並列に電気接続することができる。

【0003】

非常に多種多様な用途および設置状況の空間要件に対処するために、異なるセルタイプが現れており、車両で使用される最も一般的なタイプとしては、円筒型セル、角型セル、およびパウチセルが挙げられる。たとえば、円筒型セルは、容易な製造性および安定性のために広く使用されている。しかし、湾曲した形状のため、円筒型セルは、いくつかの他のセルタイプに比べて、電池モジュールの充填効率が低くなる可能性がある。加えて、円筒型セルの各端部で電気接続が必要とされるため、効率的な空間管理を有する電池モジュールを提供するという追加の課題が存在する。さらに、セルの両端部の各々に集電装置が配置されるとき、冷却液への浸漬によるセルの冷却も課題である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

いくつかの従来の電池モジュールでは、セルを所望の構成で保持し、かつセルの冷却を提供するために、セルの支持構造が設けられる。しかし、そのようなセルの支持構造は、複雑になることがあり、電池モジュールの充填効率をさらに低減させるのに十分な大きさを有することがある。簡単に使用および製造することができ、電池モジュール内に円筒型セルの安定して整った配置を有し、電池モジュール内の空間の最小体積を占有しながらセルの冷却を提供する電力の生成および貯蔵デバイスが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

いくつかの態様では、電池モジュールは、モジュール端子と、電気化学セルと、少なくともセルのサブセットをモジュール端子に電気接続するバスバーとを含む。各セルは、セル端子を有する第１の端部と、第１の端部とは反対の位置にある第２の端部とを含む。各セルの第１の端部は、各セルに共通の第１の平面内に配置される。各セルの第１の端部は、第１の直径を有する。バスバーは、剛性の導電性基板を含む。基板は、第１の平面に平行の第２の平面内に位置するアルファ部分を有する。アルファ部分は、１次接続貫通孔を含み、各１次接続貫通孔は、第２の直径を有し、セルのうちの固有の１つの第１の端部と位置合わせされる。バスバーは、基板とセルとの間に位置するように基板の表面に配置された絶縁層を含む。絶縁層は、電気的および熱的に絶縁性を有する。絶縁層は、２次接続貫通孔を含み、各２次接続貫通孔は、第３の直径を有し、１次貫通孔のうちの対応する１つと同心円状である。加えて、第３の直径は第２の直径より小さい。バスバーは、アルファ部分とセル端子との間に延びてアルファ部分とセル端子との間に電気接続を提供する電気コネクタを含む。

【0006】

いくつかの実施形態では、絶縁層は、アルファ部分に対向する第１の側と、セルに対向する第２の側とを有するシートを備え、第１の側および第２の側は、接着材コーティングを含む。

【0007】

いくつかの実施形態では、絶縁層の第１の側は、接着材を介してアルファ部分に固定され、絶縁層の第２の側は、接着材を介して各セルの第１の端部に固定される。
いくつかの実施形態では、絶縁層は、少なくとも摂氏８００度に対して耐熱性を有し、ＵＬ９４試験法に基づいて少なくともＶ－０の可燃性分類を有する。

【0008】

いくつかの実施形態では、基板は、第３の平面内に位置するベータ部分を含み、第３の平面は、第２の平面に直交し、それによって基板はＬ字形を有する。
いくつかの実施形態では、ベータ部分の厚さは、アルファ部分の厚さより大きい。

【0009】

いくつかの実施形態では、アルファ部分は、第２の直径の多くとも２分の１の第４の直径を有する１次流れ貫通孔を備え、絶縁層は、１次流れ貫通孔のうちの対応する１つと同心円状の２次流れ貫通孔を備える。

【0010】

いくつかの実施形態では、２次流れ貫通孔は、１次流れ貫通孔と同じ直径を有する。
いくつかの実施形態では、１次流れ貫通孔および２次流れ貫通孔は、隣接するセル間の間隙と位置合わせされる。

【0011】

いくつかの実施形態では、絶縁層は、基板に固定された薄いフィルムである。他の実施形態では、絶縁層は、セラミックで被覆された紙シートである。さらに他の実施形態では、絶縁層は、基板の表面に設けられたコーティングである。コーティングは、焼結プロセスを介して施すことができ、または蒸着プロセスを介して施すことができる。

【0012】

いくつかの実施形態では、モジュール端子は、ベータ部分と同じ平面内に位置するように、ベータ部分の１つの縁部から突出する。
いくつかの実施形態では、電気コネクタはワイヤボンドである。

【0013】

いくつかの態様では、バスバーは、電気化学セル間に電気接続を提供する。バスバーは、剛性の導電性基板を含む。基板は、１次接続貫通孔を含み、各１次接続貫通孔は、第１の直径を有し、セルのうちの固有の１つの第１の端部と位置合わせされる。バスバーは、基板とセルとの間に位置するように基板の表面に配置された絶縁層を含む。絶縁層は、電気的および熱的に絶縁性を有し、２次接続貫通孔を含む。各２次接続貫通孔は、第２の直径を有し、１次接続貫通孔のうちの対応する１つと同心円状である。加えて、第２の直径は第１の直径より小さい。

【0014】

いくつかの実施形態では、絶縁層の第１の側は、接着材を介してアルファ部分に固定され、絶縁層の第２の側は、接着材を介して各セルの第１の端部に固定される。
いくつかの実施形態では、アルファ部分は、第２の直径の多くとも２分の１の第４の直径を有する１次流れ貫通孔を備え、絶縁層は、１次流れ貫通孔のうちの対応する１つと同心円状の２次流れ貫通孔を備える。いくつかの実施形態では、２次流れ貫通孔は、１次流れ貫通孔と同じ直径を有する。

【0015】

各電池モジュールは、電池モジュール内にセル端子相互接続を提供するバスバーアセンブリを含む。各バスバーアセンブリは、基板と、基板のセル対向面に取り付けられた絶縁層とを含む。絶縁層は、電気的および熱的に絶縁性を有し、難燃性も有する。いくつかの実施形態では、絶縁層の各表面は、感圧接着材を含み、それによって絶縁層は、基板およびセルの端部の両方に取り付けられる。絶縁層は、セルがモジュール内で膨張および収縮するときの短絡を防止することができる。加えて、絶縁層は難燃性を有し、したがってセルの熱暴走が生じた場合に、その電気的および熱的な分離特性を保持することができる。

【0016】

電池モジュール内で、各セルの正の端子は、第１の電気コネクタを介して１つのバスバーアセンブリに接続され、そのセルの負の端子は、第２の電気コネクタを介して別のバスバーアセンブリに接続される。いくつかの実施形態では、第１および第２の電気コネクタは、第１の電気コネクタの導体許容電流が第２の電気コネクタの導体許容電流より小さくなるように構成される。第１の電気コネクタの導体許容電流が第２の電気コネクタの導体許容電流より小さい第１および第２の電気コネクタを提供することによって、セルの正の端子への電気接続がセルの負の端子への電気接続の前に切れ、それによって電池モジュールの内部電気回路を開くように、各セルがそれぞれのバスバーアセンブリに電気接続される。電池モジュール４０の内部電気回路が開いていることで、セルの内部短絡が電池モジュールのセルの直接的なセル間の短絡を招くという不測のシナリオを防止するのを助けることができる。

【0017】

電池パックは、いくつかの電池モジュールを含み、電池モジュールは、カセットと呼ばれるサブアセンブリとしてともに束にされる。カセットは、電池パックハウジング内に配置され、電池パックハウジングの内部空間は、誘電性、不燃性、および化学的不活性を有する工業用流体で満たされる。電池モジュールは、工業用流体への浸漬により受動的に冷却することができるが、電池パックは、工業用流体がセル表面にわたって能動的に駆動される熱管理システムを含む。これは、各カセットに流体を送達し、入口プレナムアセンブリを使用して、カセット内の電池モジュールへ流体分散させ、出口プレナムアセンブリを使用して、セルによって加熱された流体を収集し、加熱された流体をセルから除去することによって実現される。セルの受動的冷却および能動的冷却の両方を提供することによって、セルの機能が改善され、セルの耐久性が増大する。

【0018】

電池パックは工業用流体で満たされていることから、電池モジュールおよびカセットは、能動的な冷却を容易にするために、流体を封止する特徴を含まない。その結果、電池モジュール、カセット、および熱管理システムの構成要素は、いくつかの従来の電池パックの能動的な熱管理システムに比べて簡略化され、したがってより容易かつ安価に製造することができる。

【0019】

熱管理システムは、各電池モジュールへ送達される冷却流体の流体流量を個別に設定することができ、電池パックのうち、他の区域より高温であることが検出された区域内で、冷却流体の流量を増大させることが可能になるように構成することができることが有利である。この手法によって、電池パックの各電池モジュールの動作温度を個別に制御することができ、全体的な電池パック温度を均衡にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】電池パックの側面図である。

【図2】電池パックハウジング内のカセットの配置を示すために蓋およびいくつかの付属構造が省略された、図１の電池パックの斜視図である。

【図3】カセットの斜視図である。

【図4】カセット内に配置された電池モジュールを示すために流体入口プレナムアセンブリおよび出口プレナムアセンブリが省略された、カセットの斜視図である。

【図5】電池モジュールが省略された、カセットハウジングの斜視図である。

【図6】電池モジュールの斜視図である。

【図7】図６の線７－７に沿って見た、電池モジュールの断面図である。

【図8】電池モジュールの分解斜視図である。

【図9】電気化学セルの斜視部分分解図である。

【図10】電池モジュール内のセルの配置の概略図である。

【図11】４半分にしたセルの配置を示す、電池モジュール内のセルのアレイの側面図である。

【図12】分離されたフレームの斜視図である。

【図13】セルを含むフレームの斜視図である。

【図14】電池モジュールの第１の側から見た、分離されたバスバーアセンブリの斜視図である。

【図15】第１～３のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図16】第２のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図17】第１のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図18】第３のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図19】第４および第５のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図20】電池モジュールの第２の側から見た、分離されたバスバーアセンブリの斜視図である。

【図21】図１５の矢印Ａの方向に見た、第１～３のバスバーアセンブリの端面図である。

【図22】第１のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図23】第１のバスバーアセンブリの分解図である。

【図24】第５のバスバーアセンブリの斜視図である。

【図25】第５のバスバーアセンブリの分解図である。

【図26】図２９に破線で示す、電池モジュールの詳細断面図である。

【図27】負のセル端子と対応するバスバーとの間の電気接続を示す、電池モジュールの一部分の詳細図である。

【図28】正のセル端子と対応するバスバーとの間の電気接続を示す電池モジュールの一部分の詳細図である。

【図29】スペーサが省略された、電池モジュールの断面図である。

【図30】スペーサを含む、電池モジュールの断面図である。

【図31】分離されたスペーサの斜視図である。

【図32】分離されたスペーサの端面図である。

【図33】図３０に破線で示す、電池モジュールの詳細断面図である。

【図34】カセットの分解斜視図である。

【図35】カセットの電池モジュールおよび障壁の分解図である。

【図36】熱管理システムを示すために蓋および付属構造が省略され、ポンプが概略的に示されている、電池パックハウジングの上面図である。

【図37】熱管理システムの分離された流体送達部分の斜視図である。

【図38】流体送達部分と２つのカセットとの間の接続を示す、熱管理システムの分離された流体送達部分の斜視図である。

【図39】熱管理システムの分離された流体戻り部分の斜視図である。

【図40】流体戻り部分と２つのカセットとの間の接続を示す、熱管理システムの分離された流体戻り部分の斜視図である。

【図41】カセットハウジングが省略され、入口プレナムアセンブリを示す、カセットの斜視分解図である。

【図42】入口プレナムアセンブリを示す、カセットの一部分の斜視図である。

【図43】入口プレナムアセンブリの入口開口に接続されたマニホルド部分を含む入口プレナムアセンブリを示す、カセットの一部分の斜視図である。

【図44】図４２の線４４－４４に沿って見た、入口プレナムアセンブリの断面図である。

【図45】図４２の線４５－４５に沿って見た、入口プレナムアセンブリの断面図である。

【図46】図４２の線４６－４６に沿って見た、入口プレナムアセンブリの断面図である。

【図47】入口プレナムアセンブリのモジュール対向面の斜視図である。

【図48】図４７の入口プレナムアセンブリの分解斜視図である。

【図49】カセットハウジングが省略され、出口プレナムアセンブリを示す、カセットの斜視分解図である。

【図50】出口プレナムアセンブリを示す、カセットの一部分の斜視図である。

【図51】出口プレナムアセンブリの出口開口に接続された流体戻り分岐ラインを含む出口プレナムアセンブリを示す、カセットの一部分の斜視図である。

【図52】図５１の拡大斜視図である。

【図53】出口プレナムアセンブリのモジュール対向面の斜視図である。

【図54】図５３の出口プレナムアセンブリの分解斜視図である。

【図55】分離された圧力管理システムの側面図である。

【図56】電池パックハウジングの蓋および容器部分の相対位置を示す、圧力管理システムの分解側面図である。

【図57】分離された圧力管理システムの端面図である。

【図58】第１のブラッダの上面斜視図である。

【図59】図５８の線５９－５９に沿って見た、第１のブラッダの断面図である。

【図60】第２および第３のブラッダならびに保護シェルの分解斜視図である。

【図61】１次取付け具およびベントブロックの詳細を示す、電池パックの一部分の断面図である。

【図62】ベントブロックの断面図である。

【図63】１次取付け具およびベントブロックの詳細を示す、電池パックの一部分の追加の断面図である。

【図64】１次取付け具およびベントブロックの詳細を示す、電池パックの一部分の追加の断面図である。

【図65】１次取付け具の分解図である。

【図66】１次取付け具の一部分の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１～図７を参照すると、電池パック１が、車両のパワートレインに電力を提供するように構成され、したがって比較的高圧で動作することができる。本明細書では、高圧という用語は、１００Ｖより大きい電圧を指す。たとえば、いくつかの実施形態では、電池パック１は４００Ｖで動作することができ、他の実施形態では、電池パック１は８００Ｖで動作することができる。電池パック１は、電池モジュール４０を収容するために使用された電池パックハウジング２を含み、各電池モジュール４０は、電気化学セル２００を含む。電池パックハウジング２は、容器４および蓋６を含み、蓋６は、容器４の開端を閉鎖し、流体不透過性シール８を介して容器の開端に接続される。電池パックハウジング２は、低いプロファイルを有する。本明細書では、「低いプロファイル」という用語は、長さｌＩｐおよび幅ｗｐに比べて小さい高さｈｐを有することを指す。電池パックハウジング２において、高さｈｐは、蓋６と容器４の底部との間の距離に対応する。

【0022】

電池パックハウジング２は、工業用流体で満たされており（たとえば、完全に充填される、あふれるまで充填される）、工業用流体の漏れおよび／または蒸発を防止するように封止される。工業用流体は、誘電体、不燃性、および化学的不活性を有する。たとえば、流体は、米国ミネソタ州、３Ｍ社製のＮｏｖｅｃ（商標）７２００などのエトキシノナフルオロブタンとすることができる。電池パック１は、以下で詳細に論じるように、満杯の電池パック１内の各電池モジュール４０のセル２００に能動的な冷却を提供する熱管理システム５００を含む。加えて、電池パック１は、以下で詳細に論じるように、閉鎖され、流体で充填され、かつ封止された電池パックハウジング２が、環境温度および圧力の変動に対応することを可能にする圧力管理システム３００を含む。

【0023】

いくつかの実施形態では、電池パック１は、１２個以上の電池モジュール４０を含むことができる。図示の実施形態では、電池パック１は、２４個の電池モジュール４０を含む。取扱いおよび組立てを簡単にするために、電池モジュール４０は、サブアセンブリとして配置され、各サブアセンブリは、３つの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）を収容する。電池モジュール４０のサブアセンブリは、「カセット」２０と呼ばれる。サブアセンブリの３つの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）は、カセットハウジング２２内に支持される。図示の実施形態では、電池パックハウジング２は、８つのカセット２０を受け取って支持しており、これらのカセット２０は、電池パックの容器４内で２次元アレイとして配置される。

【0024】

所与のカセット２０の各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）は、所与のカセット２０の他の電池モジュールに電気接続することができる。同様に、電池パック１内の各カセット２０は、電池パック１の他のカセット２０に電気接続される。電気接続は、特有の応用例による必要に応じて、並列、直列、または並列および直列の組合せとすることができる。

【0025】

図８を参照すると、電池パック１の電池モジュール４０はすべて実質的に同一である。この理由で、１つの電池モジュール４０のみについて詳細に説明し、共通の参照番号によって共通の要素を参照する。電池モジュール４０は、電気化学セル２００のアレイ２０２を含む。以下で詳細に論じるように、セル２００は、フレーム５０によって電池モジュール４０内に支持されており、フレーム５０は、セル２００を２次元のアレイ２０２として保持する。以下で詳細に論じるように、フレーム５０は、スペーサ８０内に配置されており、スペーサ８０は、冷却材として働く工業用流体を、セル２００の露出部分の上に誘導する流体通路を提供する。フレーム５０およびスペーサ８０は、正の端子４２および負の端子４４を含む電池モジュールハウジング４６を提供するように協働する。以下で詳細に論じるように、セル２００は、高電流に簡単かつ確実に対応するように構成されたバスバー１３０を使用して、互いに電気接続され、またそれぞれ正の電池モジュール端子４２または負の電池モジュール端子４４に電気接続される。

【0026】

図９～図１０および図１３を参照すると、セル２００は、円筒型のリチウムイオンセルである。各セル２００は、円筒形のセルハウジング２０３を含み、セルハウジング２０３は、容器部分２０４と、容器部分２０４の開端を閉鎖する蓋部分２０５とを有する。蓋部分２０５は、セル２００の第１の端部２０７に配置されており、電気絶縁ガスケット２０６によって容器部分２０４に封止される。容器部分２０４は、セルハウジング２０３の第２の端部２０８に配置された閉端を含み、第２の端部２０８は、蓋部分２０５を含む第１のセル端２０７とは反対の位置にある。容器部分２０４は、セルハウジング側壁２１０を含み、セルハウジング側壁２１０は、閉端２０８から突出しており、閉端２０８に直交する。容器部分２０４は、第１のセル端２０７と第２のセル端２０８との間に延びるセルの長手方向軸２１２に沿って細長い。すなわち、長手方向軸２１２は、セルハウジング側壁２１０に平行に延びる。各セル２００は、セル直径ｄ１を含めて、同じ形状および寸法を有する。

【0027】

電極アセンブリ２２６が、電解液とともにセルハウジング２０３内に封止されて、電力生成および貯蔵ユニットを形成する。電極アセンブリ２２６は、正極２１８、第１のセパレータ２２２、負極２２０、および第２のセパレータ２２４の積層配置を含み、積層配置が丸められて、「ジェリーロール」を提供する。電極のうちの一方、たとえば正極２１８は、セル２００の正の端子２１４として働く蓋部分２０５に電気接続される。加えて、他方の電極、たとえば負極２２０は、セル２００の負の端子２１６として働く容器部分２０４に電気接続される。

【0028】

湾曲した形状のため、円筒型セル２００は、いくつかの他のセルタイプに比べて、電池モジュール内で低い充填効率を有する可能性がある。円筒型セル２００の充填効率を最大にするために、セル２００は、電池モジュール４０内で、「最密」構成で貯蔵される。本明細書では、「最密」という用語は、セル２００が何列にも横並びで配置された構成を指す。加えて、セル２００を端面図で見たとき（図９）、列は交互に、その列に平行の方向に相対的にずれており、したがって１つの列のセル２００の中心２２８が、隣接する列のセル２００の中心２２８間の中間に位置する。加えて、各セル２００は、その列内で隣接するセル（すなわち、２００（１）、２００（２））に直接接触し、また隣接する列の隣接するセル（すなわち、２００（３）、２００（４）、２００（５）、２００（６））に直接接触する。場合により、このセル構成は、「六方パッキング」構成とも呼ばれる。図示の実施形態では、アレイ２０２は、８列のセル２００を含み、各列に３８個のセルを含む。他の実施形態では、アレイ２０２は、特有の応用例による必要に応じて、より大きいもしくはより小さい数の列を含むことができ、かつ／または各列により大きいもしくはより小さい数のセル２００を含むことができる。アレイ２０２内のセル２００は、セル２００を側面図で見たとき、各セル２００の端部２０７または２０８が、セルアレイ２０２の各セル２００に共通の第１の平面Ｐ１（図１３）内に配置されるように位置合わせされる。

【0029】

図１１を参照すると、アレイ２０２内で、セル２００は、４半分Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４にグループ化され、所与の４半分内のすべてのセル２００が、同じ向きを有し、したがって所与の４半分の同じ側に同じ極性の端子が配置される。加えて、セル端２０７、２０８に対向する方向にアレイ２０２を見たとき、隣接する４半分内のセル２００は、反対の極性を有する。たとえば、図１０に見られるように、アレイ２０２の一方の側が示されており、それによってセル２００が端面図で見える。図１０で、第１の４半分Ｑ１および第２の４半分Ｑ２が横に並び、第３の４半分Ｑ３および第４の４半分Ｑ４に重なっており、第３の４半分Ｑ３および第４の４半分Ｑ４も横に並んでいる。第１の４半分Ｑ１および第４の４半分Ｑ４のセル２００が、同じ向きを有し、たとえばセル２００の第２の端部２０８（したがって、負の端子２１６）が見える向きを有する。加えて、第２の４半分Ｑ２および第３の４半分Ｑ３のセル２００が、同じ向きを有し、たとえばセル２００の第１の端部２０７（したがって、正の端子２１４）が見える向きを有する。セル２００を４半分Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４にグループ化することによって、バスバー１３０を介してアレイ２０２のセル２００間の電気接続を提供することが簡略化される。

【0030】

図１２および図１３を参照すると、フレーム５０は、セル２００を最密配置で保持する。フレーム５０は、カバー板５２と、ベース板５４と、カバー板５２の第１の端部をベース板５４の第１の端部に接合する第１のエンドキャップ５６と、カバー板５２の第２の端部をベース板５４の第２の端部に接合する第２のエンドキャップ５８とを含む。加えて、フレーム５０は、カバー板５２をベース板５４に接合する中心壁６０を含み、中心壁６０は、第１のエンドキャップ５６と第２のエンドキャップ５８との間の概ね中間に配置される。第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８ならびに中心壁６０は、カバー板５２およびベース板５４に直交する。カバー板５２、ベース板５４、第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８、ならびに中心壁６０は、セル２００の長さｌｃに対応する幅ｗｆを有する薄い板であり、セル２００の長さｌｃは、第１の端部２０７（たとえば、蓋部分２０５）と閉鎖された第２の端部２０８との間の距離である。カバー板５２およびベース板５４は、セルアレイ２０２の長さｌａに対応する長さを有し、長さｌａは、セル２００の１列の寸法に対応する。加えて、第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８ならびに中心壁６０は、セルアレイ２０２の高さｈａに対応するように寸法設定される。

【0031】

フレーム５０は、セルアレイ２０２の周囲を取り囲み、アレイ２０２の各セルの側壁２１０に重なる。言い換えれば、セル２００は、各セル２００のセル長手方向軸２１２が、カバー板５２、ベース板５４、第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８、ならびに中心壁６０の各々に平行になるように向けられる。その結果、第１のセル端２０７および第２の端２０８の各々、したがって各セル２００の正のセル端子２１４および負のセル端子２１６が、フレーム５０の各々の開いている側７２、７４で露出される。

【0032】

カバー板５２、ベース板５４、第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８、ならびに中心壁６０のセル対向面６２、６４、６６、６８、７０は、アレイ２０２の最も外側のセル２００のセル側壁２１０の円筒形の形状に対応するような輪郭である。たとえば、セル対向面６２、６４、６６、６８、７０は、アレイ２０２の最も外側のセルを受け取って支持する波状の輪郭を有することができる。いくつかの実施形態では、セル２００を所望の最密構成でさらに固定および保持するために、接着材を使用して、所与のセル２００のセルハウジング２０３を隣接する各セル２００のセルハウジング２０３に締結することができる。

【0033】

第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８の各々の外向き面は、第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８の幅方向（たとえば、セル２００の長手方向軸２１２に平行の方向）に延びる第１の溝７６を含むことができる。第１の溝７６は、以下でさらに論じるように、保持バー２８を受け取って支持する湾曲した凹面を有する。第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８の各々の外向き面は、第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８の高さ方向（たとえば、セル２００の長手方向軸２１２に直交する方向）に延びる第２の溝７８を含むことができる。第２の溝７８は、ワイヤリングハーネス（図示せず）を受け取って支持する湾曲した凹面を有する。

【0034】

図８および図１４～図２１を参照すると、バスバー１３０は、電池モジュール４０内にセル端子相互接続を提供する。バスバー１３０は、５つのバスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）、１３０（４）、１３０（５）を含み、バスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）、１３０（４）、１３０（５）は、所与の４半分Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のセル２００を並列に電気接続し、４半分Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と電池モジュール４０の端子４２、４４との間に直列電気接続を提供するように協働する。たとえば、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）は、セルアレイ２０２の第１のサブセットのセル２００の負の端子２１６間に並列電気接続を提供し、第１のサブセットのセル２００は、第１の４半分Ｑ１内のセル２００に対応する。加えて、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）は、第１の４半分Ｑ１のセル２００を電池モジュールの負の端子４４に直列接続する。

【0035】

第２のバスバーアセンブリ１３０（２）は、セルアレイ２０２の第２のサブセットのセル２００の正の端子２１４間に並列電気接続を提供し、第２のサブセットのセル２００は、第２の４半分Ｑ２内のセル２００に対応する。加えて、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）は、第２の４半分Ｑ２のセル２００を電池モジュールの正の端子４２に直列接続する。

【0036】

第３のバスバーアセンブリ１３０（３）は、セルアレイ２０２の第３のサブセットのセル２００の正の端子２１４間に並列電気接続を提供し、第３のサブセットのセル２００は、第３の４半分Ｑ３内のセル２００に対応する。加えて、第３のバスバーアセンブリ１３０（３）は、セルアレイ２０２の第４のサブセットのセル２００の負の端子２１６間に並列電気接続を提供し、第４のサブセットのセル２００は、第４の４半分Ｑ４内のセル２００に対応する。さらに、第３のバスバーアセンブリ１３０（３）は、第３の４半分Ｑ３のセル２００を第４の４半分Ｑ４のセル２００に直列接続する。

【0037】

第４のバスバーアセンブリ１３０（４）は、セルアレイ２０２の第１のサブセットのセル２００の正の端子２１４間に、たとえば第１の４半分Ｑ１内のセル２００に、並列電気接続を提供する。加えて、第４のバスバーアセンブリ１３０（４）は、セルアレイ２０２の第３のサブセットのセル２００の負の端子２１６間に、たとえば第３の４半分Ｑ３内のセル２００に、並列電気接続を提供する。さらに、第４のバスバーアセンブリ１３０（４）は、第１の４半分Ｑ１のセル２００を第３の４半分Ｑ３のセルに直列接続する。

【0038】

第５のバスバーアセンブリ１３０（５）は、セルアレイ２０２の第２のサブセットのセル２００の負の端子２１６間に、たとえば第２の４半分Ｑ２内のセル２００に、並列電気接続を提供する。加えて、第５のバスバーアセンブリ１３０（５）は、セルアレイ２０２の第４のサブセットのセル２００の正の端子２１４間に、たとえば第４の４半分Ｑ４内のセル２００に、並列電気接続を提供する。さらに、第５のバスバーアセンブリ１３０（５）は、第２の４半分Ｑ２のセル２００を第４の４半分Ｑ４のセルに直列接続する。

【0039】

５つのバスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）、１３０（４）、１３０（５）の各々は、導電性基板１３８と、基板１３８のセル端子対向側１３２に配置された絶縁層１８０と、基板１３８とそれぞれの各セル端子２１４または２１６との間に電気接続を提供する電気コネクタ１６０とを含む。

【0040】

基板１３８は、剛性で導電性の薄板である。基板１３８は、セル１２０に対向する第１の側１３２と、第１の側１３２とは反対の位置にある第２の側１３４と、周縁１３６とを含む。各基板１３８は、周縁１３６から突出する少なくとも１つのタブ１４８を含む。タブ１４８は、基板の第１の側１３２の方へ折り曲げられており、したがって基板の第１の側１３２に直交して延びる。タブ１４８は、電圧および温度センサリードを基板１３８に電気接続することを可能にする。加えて、タブ１４８内の開口を介して、電圧および温度センサリードを基板１３８とともにフレームエンドキャップ５６、５８に固定するために、締結具（図示せず）が使用される。

【0041】

各基板１３８は、基板１３８と所与の４半分のセル２００との間に並列電気接続が形成される領域に対応するアルファ部分１４０と、たとえば隣接するアルファ領域間またはアルファ領域とモジュール端子４２、４４との間に直列電気接続を提供する領域に対応するベータ部分１５０とを含む。アルファ部分１４０の周縁１３２は、セルアレイ２０２のプロファイルに対応するように曲線を描く。

【0042】

第１のバスバーアセンブリ１３０（１）、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）、および第３のバスバーアセンブリ１３０（３）は、セルアレイ２０２の第１の側のセル２００間に電気接続を提供し、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）、および第３のバスバーアセンブリ１３０（３）の基板１３８は、略Ｌ字形である。「Ｌ」の第１の脚部は、セルアレイの第１の側に重なる（たとえば、セル端子２１４または２１６を含むセルの端部に重なる）。「Ｌ」の第１の脚部は、基板１３８のアルファ部分１４０に対応する。加えて、「Ｌ」の第２の脚部は、第１の脚部に直交し、フレーム５０の一部分に重なる（たとえば、セル２００の側壁に重なる）。「Ｌ」の第２の脚部は、基板１３８のベータ部分１５０に対応する。

【0043】

アルファ部分１４０は、セル２００の端部が位置合わせされた第１の平面Ｐ１に平行の第２の平面Ｐ２に位置する。アルファ部分１４０は、１次接続貫通孔１４２を含む。１次接続貫通孔１４２は、４半分の各セル２００に設けられ、各１次接続貫通孔１４２は、対応するセル２００の端部と位置合わせされ、したがってセル端子２１４または２１６を露出させる。１次接続貫通孔１４２は円形であり、セル２００の直径ｄ１より小さい直径ｄ２を有する。１次接続貫通孔１４２は、セルの端部を露出させ、したがってワイヤボンドなどの電気コネクタ１６０を使用して、露出したセル端子２１４または２１６とアルファ部分１４０との間に電気接続を形成することができる。アルファ部分はまた、隣接するセル２００の側壁２１０間の小さい間隙と位置合わせされた１次流れ貫通孔１４４を含む。セル２００の六方パッキング配置を反映して、各１次接続貫通孔１４２の円周に、６つの１次流れ貫通孔１４４が配置される。１次流れ貫通孔１４４は、間隙の小さいサイズに対応するように、小さい直径ｄ３を有し、１次接続貫通孔１４２より直径が小さい。たとえば、図示の実施形態では、１次流れ貫通孔１４４の直径ｄ３は、接続貫通孔１４２の直径ｄ２の約１０パーセント～２５パーセントである。

【0044】

ベータ部分１５０は、第２の平面Ｐ２に直交する第３の平面Ｐ３内に位置する。第１のバスバーアセンブリ１３０（１）および第２のバスバーアセンブリ１３０（２）の基板１３８内で、ベータ部分１５０は、フレームカバー板５２に重なる。第１のバスバーアセンブリ１３０（１）のベータ部分１５０は、電池モジュールの負の端子４４に電気接続され、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）のベータ部分１５０は、電池モジュールの正の端子４２に電気接続される。いくつかの実施形態では、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）および第２のバスバーアセンブリ１３０（２）のベータ部分１５０は、それぞれの端子４２、４４と一体形成することができ、他の実施形態では、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）および第２のバスバーアセンブリ１３０（２）のベータ部分１５０は、それぞれの端子に、たとえば溶接によって接合することができる。図示の実施形態では、負の電池モジュール端子４４は、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）のベータ部分１５０の一方の縁部から一体的に突出し、正の電池モジュール端子４２は、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）のベータ部分１５０の一方の縁部から一体的に突出する。その結果、電池モジュール端子４２、４４は、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）および第２のバスバーアセンブリ１３０（２）のベータ部分１５０と同じ平面内に位置する。第３のバスバーアセンブリ１３０（３）の基板１３８内で、ベータ部分１５０は、フレームベース板５４に重なり、第３の４半分Ｑ３と第４の４半分Ｑ４との間に直列電気接続を提供する。

【0045】

第１のバスバーアセンブリ１３０（１）、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）、および第３のバスバーアセンブリ１３０（３）の基板１３８内で、ベータ部分１５０は、アルファ部分１４０の厚さｔａより大きい厚さｔｂを有し、基板の厚さは、第１の側１３２と第２の側１３４との間の距離に対応する（図２１）。ベータ部分１５０の厚さが大きければ大きいほど、この領域内で高電流に対応する。加えて、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）、および第３のバスバーアセンブリ１３０（３）のベータ部分１５０は、細長い開口１５２を含むことができる。開口１５２は、フレームのカバー板５２およびベース板５４の外向き面から突出するタブ５５を受け取り、それによって開口１５２は、フレーム５０に対するバスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）の正しい位置合わせおよび向きを可能にし、バスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）をフレーム５０に対して正しい位置合わせで保持する働きをする。

【0046】

第４のバスバーアセンブリ１３０（４）および第５のバスバーアセンブリ１３０（５）は、セルアレイ２０２の第２の側のセル２００間に電気接続を提供する。第４のバスバーアセンブリ１３０（４）および第５のバスバーアセンブリ１３０（５）の基板１３８は、略平面であり、セルアレイの第２の側に重なり、２つのアルファ部分１４０を含み、ベータ部分１５０が、アルファ部分１４０間に配置され、アルファ部分１４０と同一平面にある。第４のバスバーアセンブリ１３０（４）および第５のバスバーアセンブリ１３０（５）の基板１３８は、均一の厚さを有する。第４のバスバーアセンブリ１３０（４）および第５のバスバーアセンブリ１３０（５）は、同じ平面Ｐ５内に横並びの配置で配置される。第４のバスバーアセンブリ１３０（４）および第５のバスバーアセンブリ１３０（５）は、平面Ｐ５内で隔置される。平面Ｐ５は、平面Ｐ１およびＰ２に平行である。

【0047】

図２２～図２６および図２９を参照すると、絶縁層１８０は、基板１３８のセル端子対向側１３２に配置され、５つのバスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）、１３０（４）、１３０（５）のアルファ部分１４０と、セル端子２１４、２１６との間に位置する。絶縁層１８０は、電気的および熱的に絶縁性を有する。たとえば、いくつかの実施形態では、絶縁層は、２．６ｋＶの誘電破壊電圧を有することができ、０．１７Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有することができ、それによって少なくとも摂氏８００度の温度に故障なく対応することができる。加えて、絶縁層１８０は、難燃障壁を提供する。たとえば、いくつかの実施形態では、絶縁層１８０は、ＵＬ９４試験法（たとえば、米国のＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓによって公開されたプラスチック可燃性規格）を使用して分類したとき、Ｖ－０、５ＶＡの難燃性等級を有する。

【0048】

絶縁層１８０は、２次接続貫通孔１８８を含む。２次接続貫通孔１８８は、４半分の各セル２００に設けられ、各２次接続貫通孔１８８は、対応する１次接続貫通孔１４２と位置合わせされ、それによってセルの端部を露出させ、したがって電気コネクタ１６０を使用して、露出したセル端子２１４または２１６とアルファ部分１４０との間に電気接続を形成することができる。２次接続貫通孔１８８は円形であり、セル２００の直径ｄ１および１次接続貫通孔１４２の直径ｄ２より小さい直径ｄ４を有する。２次接続貫通孔１８８は、１次接続貫通孔１４２より直径が小さいことから、１次接続貫通孔１４２の近傍で基板１３８とセル端子２１４、２１６との間の短絡の可能性を低減させる絶縁性の境界または縁辺が、各１次接続貫通孔１４２内に設けられる。絶縁層１８０はまた、１次流れ貫通孔１４４と位置合わせされた２次流れ貫通孔１９０を含み、１次流れ貫通孔１４４と同じ直径ｄ３を有する。

【0049】

いくつかの実施形態では、絶縁層１８０は、アルファ部分１４０に対向する第１の側１８２と、セルアレイ２０２に対向する第２の側１８４とを有する薄いシートの形態とすることができる。絶縁層１８０を形成するために使用されるシートは、紙シート、セラミックシート、セラミックで被覆された紙シート、フィルム、または他の好適な薄い材料とすることができる。シートを形成する絶縁層１８０の第１の側１８２は、絶縁層１８０をアルファ部分１４０に固定する接着材コーティングを含むことができる。加えて、絶縁層１８０の第２の側１８４は、絶縁層を露出したセル端に固定する接着材コーティングを含むことができる。たとえば、絶縁層１８０の第１の側１８２および第２の側１８４は、感圧接着材コーティングを含むことができる。他の実施形態では、絶縁層１８０は、基板１３８のアルファ部分１４０のセル対向側１３２に設けられた（たとえば、接着された）コーティングとすることができる。コーティングは、焼結プロセスまたは蒸着プロセスなどの任意の適当な方法によって、表面に施すことができる。

【0050】

図２７～図２８を参照すると、各セル端子２１４、２１６に対して、電気コネクタ１６０が、セル端子２１４、２１６と、対応するバスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）、１３０（４）、１３０（５）（たとえば、セル端子に対向するバスバーアセンブリ）のアルファ部分１４０との間に延び、これらの間に電気接続を提供する。たとえば、電気コネクタ１６０は、ワイヤボンドとすることができるが、このタイプの電気コネクタに限定されるものではない。本明細書では、「ワイヤボンド」という用語は、高純度の金、アルミニウム、または銅から構成された細いワイヤの形態であり、ワイヤボンディングプロセスを介して、一方の端部が基板１３８に取り付けられ、他方の端部が端子２１４、２１６に取り付けられた電気コネクタを指す。特有の応用例による必要に応じてワイヤボンドの代わりに、他の好適な電気コネクタを使用することができる。たとえば、別の好適な電気コネクタは、セル端子２１４、２１６と、対応するバスバーアセンブリ１３０（１）、１３０（２）、１３０（３）、１３０（４）、１３０（５）のアルファ部分１４０との間の直接溶接を含むことができる。

【0051】

電池モジュール４０内で、各セル２００の正の端子２１４は、第１の電気コネクタ１６０（１）を介して、１つのバスバーアセンブリ１３０のアルファ部分１４０に接続され（図２８）、そのセル２００の負の端子は、第２の電気コネクタ１６０（２）を介して、別のバスバーアセンブリのアルファ部分１４０に接続される（図２７）。図示の実施形態では、第１の電気コネクタ１６０（１）の導体許容電流は、第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流とは異なり、たとえば電気コネクタ１６０（１）、１６０（２）の導体許容電流は非対称である。特に、第１の電気コネクタ１６０（１）の導体許容電流は、第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流より小さい。第１の電気コネクタ１６０（１）の導体許容電流が第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流より小さい第１の電気コネクタ１６０（１）および第２の電気コネクタ１６０（２）を提供することによって、セルの正の端子２１４への電気接続がセルの負の端子２１６への電気接続の前に切れ、それによって電池モジュール４０の内部電気回路を開くように、各セルがそれぞれのバスバーアセンブリ１３０に電気接続される。

【0052】

図示の実施形態では、第１の電気コネクタ１６０（１）および第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流の差は、第１の電気コネクタ１６０（１）として単一のワイヤボンドを提供し、第２の電気コネクタ１６０（２）として２つのワイヤボンド（たとえば、２重ワイヤボンド）を提供することによって実現され、各ワイヤボンドは、同じ導体許容電流を有する。

【0053】

他の実施形態では、第１の電気コネクタ１６０（１）および第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流の差は、第１の電気コネクタ１６０（１）として単一の第１のワイヤボンドを提供し、第２の電気コネクタ１６０（２）として単一の第２のワイヤボンドを提供することによって実現することができ、第１のワイヤボンドは、第２のワイヤボンドより小さい導体許容電流を有する。これは、たとえば、第２のワイヤボンドより小さい直径を有する第１のワイヤボンドを提供することによって実施することができる。

【0054】

さらに他の実施形態では、第１の電気コネクタ１６０（１）および第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流の差は、第１の電気コネクタ１６０（１）として単一の第１のワイヤボンドを提供し、第２の電気コネクタ１６０（２）として基板１３８と負の端子２１６との間に直接溶接を提供することによって実現することができる。

【0055】

さらに他の実施形態では、第１の電気コネクタ１６０（１）および第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流の差は、第１の電気コネクタ１６０（１）として第１の導電性ストリップまたはリードを提供し、第２の電気コネクタ１６０（２）として第２の導電性ストリップまたはリードを提供することによって実現することができ、第１の導電性ストリップは、ヒューズを含む。これは、たとえば、第１の導電性ストリップに、ストリップの残り部分より小さい電流で切れるネック部分を設けることによって実施することができる。

【0056】

図８および図３０～図３３を参照すると、セル２００のアレイ２０２が支持されたフレーム５０、ならびにセル端２０７、２０８およびフレーム５０のカバー板５２およびベース板５４に重なるバスバー１３０が、スペーサ８０内に配置される。スペーサ８０は、細長く方形の薄壁管であり、開いている第１のスペーサ端８２と、第１のスペーサ端８２とは反対の位置にある、開いている第２のスペーサ端８４と、第１のスペーサ端８２と第２のスペーサ端８４との間に延びるスペーサ側壁８５とを含む。

【0057】

スペーサ側壁８５は、第１のスペーサ端８２または第２のスペーサ端８４に対向してみたとき、方形の形状を有し、したがって４つの壁部分８６、９０、９４、９６を含む。特に、スペーサ側壁８５は、第１の壁部分８６と、第１の壁部分８６から隔置され、第１の壁部分８６に平行の第２の壁部分９０と、第１の壁部分８６に直交し、第１の壁部分８６を第２の壁部分９０に接合する第３の壁部分９４と、第３の壁部分９４から隔置され、第３の壁部分９４に平行の第４の壁部分９６とを含む。第４の壁部分９６は、第１の壁部分８６を第２の壁部分９０に接合する。

【0058】

第１の壁部分８６、第２の壁部分９０、第３の壁部分９４、および第４の壁部分９６は、スペーサの内部空間１０４を画定するように協働する。フレーム５０は、スペーサの内部空間１０４内に配置され、スペーサ８０の第１の壁部分８６が、セルアレイ２０２の第１の側で、第１のバスバーアセンブリ１３０（１）、第２のバスバーアセンブリ１３０（２）、および第３のバスバーアセンブリ１３０（３）のアルファ部分１４０に重なる。加えて、スペーサ８０の第２の壁部分９０は、セルアレイ２０２の第２の側で、第４のバスバーアセンブリ１３０（４）および第５のバスバーアセンブリ１３０（５）のアルファ部分１４０に重なる。その結果、第１のセル端２０７の各々および第２のセル端２０８の各々が、第１の壁部分８６または第２の壁部分９０に対向する。加えて、フレームの第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８が、開いている第１のスペーサ端８２および第２のスペーサ端８４に配置される。

【0059】

第１の壁部分８６の内面８８および第２の壁部分９０の内面９２は各々、第１のスペーサ端８２から第２のスペーサ端８４へ延びる線形の溝９８を含む。以下でさらに論じるように、溝９８は、電池モジュール４０内で流体通路として働き、電池パック１を満たすために使用されたものと同じ工業用流体が、溝９８を通って能動的に圧送される。第１の壁部分８６および第２の壁部分９０の各々に設けられる溝９８の数は、セルアレイ２０２内のセル２００の列の数に対応する。各溝９８は、セルアレイ２０２の列と位置合わせされ、セルアレイ２０２に対向して開いており、それによってセル端２０７、２０８および電気コネクタ１６０が、溝９８を通過する工業用流体の冷却作用に露出される。言い換えれば、各溝９８は、スペーサ８０とセルアレイ２０２との間を流れる冷却流体通路１０２を提供する。この目的で、溝９８は、セル２００を所望の温度で維持するのに十分な流れの冷却流体に対応するような形状および寸法である。加えて、溝９８は、セル２００から通気されるガスの流れに対応する形状および寸法とすることができる。図示の実施形態では、各溝９８は、スペーサ８０を断面図で見たときに方形の形状を有しており、ランド１００が、隣接する溝９８間に配置され、隣接する溝９８を分離する。

【0060】

流体は、第１のスペーサ端８２から各溝９８に入り、第２のスペーサ端８４から溝９８を出ることができる。溝９８内の工業用流体は、電気コネクタ１６０を含む正および負のセル端子を流れる。いくつかの実施形態では、電気コネクタ１６０は、流れ方向と位置合わせされ（たとえば、溝９８の長さ方向に平行に向けられ）、それによって流体通路１０２内の電気コネクタ１６０の存在による流体圧力の損失が最小になる。

【0061】

電池パック１が工業用流体で満たされていることから、フレーム５０およびスペーサ８０を含む電池モジュール４０の構成要素は、互いにまたは電池モジュール４０の他の構成要素に対して流体封止されない。流体は、溝８５によって画定された流体通路１０２を通って誘導されるが、隣接するセル２００の側壁２１０間を含めて、電池モジュール４０の全体に流れること、ならびにバスバーアセンブリ１３０の１次流れ貫通孔１４４および２次流れ貫通孔１９０を通って流れることは防止されない。

【0062】

フレーム５０およびスペーサ８０は、ポリマーなどの誘電体材料から形成される。スペーサ８０は、単体構造（図示せず）として製造することができ、またはフレーム５０との組立てを容易にするために、２つのＵ字形の半体８０（１）、８０（２）として製造することもできる。

【0063】

図４～図５および図３４～図３５を参照すると、先に論じたように、各カセット２０は、カセットハウジング２２内に支持された３つの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）を含む。カセットハウジング２２は、剛性のＵ字形の上部２４と、剛性のＵ字形の下部２６とを含み、これらの部分は、開端２３を有する管状のカセットハウジング２２を形成するように協働する。いくつかの実施形態では、上部２４および下部２６は、鋼から形成される。

【0064】

３つの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）は、カセットハウジング２２内に横並びで配置され、隣接する各電池モジュール４０間に障壁１１０が配置される。特に、第１の障壁１１０（１）が、第１の電池モジュール４０（１）の第１の壁部分８６と第２の電池モジュール４０（２）の第２の壁部分９０との間に配置され、第２の障壁１１０（２）が、第２の電池モジュール４０（２）の第１の壁部分８６と第３の電池モジュール４０（３）の第２の壁部分９０との間に配置される。この構成では、１つの電池モジュール４０のセル２００のセル端２０７、２０８が、隣接する電池モジュール４０のセル２００のセル端２０７、２０８に対向する。隣接するモジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）のそれぞれの壁部分８９、９０間に障壁１１０を配置することによって、障壁１１０は、セルの通気および／またはモジュール４０のうちの１つのセル２００の熱暴走が生じた場合に、熱的および機械的なシールドとして働くことができる。この目的で、障壁１１０は、ガスを通さない剛性の薄い金属板であり、摂氏１０００度より大きい融解温度を有する。図示の実施形態では、障壁１１０は薄い鋼板である。

【0065】

円筒形の保持バー２８（図５）によって、電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）がカセットハウジングの開端２３から出ることが防止される。保持バー２８は、フレームの第１のエンドキャップ５６および第２のエンドキャップ５８の第１の溝７６と協働し、障壁１１０（１）、１１０（２）の周囲に沿って開口１１８を通過して、電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）をカセットハウジング２２内で保持する。

【0066】

３つの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）は、電池モジュール端子４２、４４がカセットハウジング２２から外方へ突出するように、カセットハウジング２２内に配置される。加えて、カセットハウジング２２の各開端２３では、３つの突出する電池モジュール端子４２、４４の極性が交互になる。

【0067】

図３６～図４０を参照すると、電池パック１は、電池パックハウジング２内に配置された各電池モジュール４０へ工業用流体を能動的に誘導する熱管理システム５００を含む。熱管理システム５００は、流体ポンプ６８０と、流体ポンプ６８０から加圧流体を受け取ってカセット２０へ送達する流体送達ライン６８２と、カセット２０から流体を収集して流体ポンプ６８０へ戻す流体戻りライン６９２とを含む。図示の実施形態では、流体ポンプ６８０は、電池パックハウジング２の外側に位置するが、他の実施形態では、流体ポンプ６８０を電池パックハウジング２内に配置することもできる。

【0068】

電池パックハウジング２内で、流体送達ライン６８２は、４つの送達分岐ライン６８４（１）、６８４（２）、６８４（３）、６８４（４）に分割される。各送達分岐ライン６８４（１）、６８４（２）、６８４（３）、６８４（４）は、２つの隣接するカセット２０へ流体を送達する。この目的で、各送達分岐ライン６８４（１）、６８４（２）、６８４（３）、６８４（４）は、隣接するカセット２０のうちの第１のカセットの入口プレナムアセンブリ５０２へ流体を誘導する第１のマニホルド部分６８５（１）と、隣接するカセット２０のうちの第２のカセットの入口プレナムアセンブリ５０２へ流体を誘導する第２のマニホルド部分６８５（２）とを含む。各カセット２０の入口プレナムアセンブリ５０２は実質的に同一であり、入口プレナムアセンブリ５０２について、以下で詳細に説明する。第１のマニホルド部分６８５（１）および第２のマニホルド部分６８５（２）の各々は管であり、入口端６８６と、反対の位置にある出口端６８７と、３つの送達ポート６８８とを有する。第１のマニホルド部分６８５（２）の入口端６８６は、流体送達ライン６８２の対応する分岐ライン６８４に接続され、第１のマニホルド部分６８５（１）の出口端６８７は、第２のマニホルド部分６８５（２）の入口端６８６に接続される。第２のマニホルド部分６８５（２）の出口端６８７は、キャップが被せられる（たとえば、塞がれる）。３つの送達ポート６８８は各々、対応する入口プレナムアセンブリ５０２の入口開口５２２に接続され、並行して入口プレナムアセンブリ５０２に流体を提供する。

【0069】

各送達ポート６８８は、オリフィスバランサ６９０を含むことができる（図４４～図４６）。オリフィスバランサ６９０は、送達ポート６８８内に配置された環形であり、オリフィスバランサ６９０の内面６９２の寸法が、送達ポート６８８を通る流量を決定する。オリフィスバランサ６９０の寸法の適当な選択によって、送達ポート６８８を通る流体流量を制御および調整することができる。

【0070】

各カセット２０は、出口開口６２２および出口ライン６２６を有する出口プレナムアセンブリ５８２を含む。各カセット２０の出口プレナムアセンブリ５８２は実質的に同一であり、出口プレナムアセンブリ５８２について、以下で詳細に説明する。各カセット２０からの出口ライン６２６は、流体戻りライン６９２に合流する２つの戻り分岐ライン６９４のうちの１つに接合される。

【0071】

図４１～図４８を参照すると、入口プレナムアセンブリ５０２は、カセットハウジング２２の２つの開端２３のうちの１つを閉鎖し、カセット２０内に配置された各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）へ流体を誘導する。入口プレナムアセンブリ５０２は、入口プレナム５０４と、入口プレナム５０４と各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）との間に配置された入口流ダイバータ５４０とを含む。

【0072】

入口プレナムアセンブリ５０２は、カセット２０の各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）へ流体を同時に分散させる。この目的で、入口プレナム５０４および入口流ダイバータ５４０は、次に説明するように、各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）のスペーサ８０内に設けられた流体通路１０２の方へ流体を同時に誘導するように協働する特徴を有する。

【0073】

入口プレナム５０４は、フレーム５０のエンドキャップ５６、５８に平行の端板５０６と、端板５０６のモジュール対向面５０８から突出するリム５１４とを備える。リム５１４は、端板５０６の周縁５１２の一部分に沿って延びる。図示の実施形態では、端板５０６は、方形のプロファイルを有し、リム５１４は、端板５０６の３つの辺に沿って延びる。使用の際、リム５１４は、カセットハウジング２２に重なる。加えて、入口プレナム５０４は、端板５０６のモジュール対向面５０８から突出する１対のレール５１８を含む。レール５１８は、フレームの第１の壁部分８６および第２の壁部分９０に平行に線形に延びる。レール５１８は、各障壁１１０と位置合わせされ、したがって入口流ダイバータ５４０から分流された流体を受け取って流体通路１０２の方へ誘導するように構成される。

【0074】

入口プレナムの端板５０６は、３つの流体入口開口５２２を含み、流体入口開口５２２は、マニホルド部分６８５の流体送達ポート６８８に接続されており、流体送達ライン６８２から流体を受け取る。流体入口開口５２２は、線形の列で配置され、隣接する各流体入口開口５２２間に、レール５１８が配置される。各流体入口開口５２２は、カセット２０の３つの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）のうちの１つの電池モジュール４０に対向する。加えて、各流体入口開口５２２は、以下でさらに論じるように、それぞれの電池モジュール４０のフレーム５０のエンドキャップ５６、６８の中心に位置し、入口流ダイバータ５４０の表面と位置合わせされる。

【0075】

各流体入口開口５２２は、端板５０６の外向き面５１６から外方へ突出するネック付きボス５２４によって取り囲まれる。ボス５２４は、送達ポート６８８内に受け取られて送達ポート６８８との機械的接続を形成するような形状および寸法である。たとえば、ボス５２４は、送達ポート６８８とのプレス嵌め接続を有することができる。オリフィスバランサ６９０（図４４～図４６）が、送達ポート６８８内に配置され、送達ポート６８８の内面とネック付きボス５２４の末端５２６との間に挟まれる。先に論じたように、オリフィスバランサ６９０は、入口プレナムアセンブリ５０２が、電池モジュールのうちの１つ（たとえば、第１の電池モジュール４０（１））へ、第１の流体流量で流体を提供し、電池モジュールのうちの別の１つ（たとえば、第２の電池モジュール４０（２））へ、第２の流体流量で流体を提供することを可能にし、第１の流体流量は、第２の流体流量とは異なる。これは、送達ポート６８８内に適当なサイズのオリフィスバランサを提供することによって実現される。

【0076】

入口プレナムの端板５０６は、端板の外向き面５１６から外方へ突出するスナップ嵌めクリップ５２８を含む。クリップ５２８は、第１のマニホルド部分６８５（１）および第２のマニホルド部分６８５（２）のうちの１つを受け取って支持する。

【0077】

カセット２０の各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）に、入口流ダイバータ５４０が設けられ、入口プレナムの端板５０６と、それぞれの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）のフレームのエンドキャップ５６、５８との間に配置される。入口流ダイバータ５４０は、起伏のある剛性の板であり、流体入口開口５２２から出た流体を受け取り、それぞれの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）の流体通路１２０の方へその流体を分流するように構成される。入口流ダイバータ５４０は、入口流ダイバータ５４０の周縁５４６に隣接する第１の平面部分５４８と、第１の部分５４８によって取り囲まれた半球形の（たとえば、膨らんでいる）第２の部分５５０とを含む。第１の部分５４８は、端板５０６に平行である。第２の部分５５０は、端板５０６の方へ突出し、流体入口開口５２２と位置合わせされる。図示の実施形態では、入口流ダイバータ５４０の第１の部分５４８は、端板５０６とともに、それぞれの電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）のフレーム５０のエンドキャップ５６、５８に固定される。図示の実施形態では、ねじ５２２などの締結具が、流れダイバータ５４０および端板５０６をフレーム５０に固定するために使用され、端板５０６内の締結具開口が、スタンドオフ５３０によって取り囲まれており、スタンドオフ５３０は、端板５０６と流れダイバータ５０４との間に間隔を提供する。入口流ダイバータ５４０は、流体通路１２０の方へ流体を分流しながら、それぞれのフレームのエンドキャップ５６、５８の外向き面に設けられた第１の溝７６および第２の溝７８から離れる方へ流体を分流する。

【0078】

図４９～図５４を参照すると、出口プレナムアセンブリ５８２は、カセットハウジング２２の２つの開端のうちの他方を閉鎖する。すなわち、出口プレナムアセンブリ５８２および入口プレナムアセンブリ５０２は、カセットハウジング２２の両端部に配置される。出口プレナムアセンブリ５８２は、電池モジュールのスペーサ８０の溝９８（たとえば、流体通路１０２）から排出された流体を収集する。出口プレナムアセンブリ５８２は、出口プレナム５８４と、各電池モジュール４０（１）、４０（２）、４０（３）と出口プレナム５８４との間に配置された出口流ダイバータ６４０とを含む。出口プレナム５８４は、入口プレナム５０４に類似している。この理由で、共通の参照番号を使用して共通の要素を参照し、共通の要素の説明は繰り返さない。出口プレナム５８４は、入口開口５２２、ネック付きボス５２４、およびレール５１８が省略されるという点で、入口プレナム５０４とは異なる。加えて、出口プレナムは、単一の出口開口６２２を含み、出口開口６２２は、リム５１４の外向き面に配置され、出口プレナム５８４内の空間と流体連通する。出口流ダイバータ６４０は、入口流ダイバータ５４０と同一である。この場合も、共通の参照番号を使用して共通の要素を参照する。出口プレナムアセンブリ５８２は、スペーサ８０の流体チャネル１２０の各々を出た流体を出口プレナム５８４内で収集し、出口開口６２２へ誘導することを可能にする。出口開口６２２は、出口ライン６２６および戻り分岐ライン６９４を介して、流体戻りライン６９２に接続される。

【0079】

図５５～図６０を参照すると、電池パック１は、封止された電池パックハウジング２内の圧力の受動的な管理を提供する圧力管理システム３００を含む。圧力管理システム３００は、たとえば工業用流体が大きい膨張係数を有し、温度および／または高度の変化の影響を受けやすいときに有利であり得る。圧力管理システム３００は、電池パックハウジング２内に配置された少なくとも１つの可撓性で膨張性の圧力補償デバイス３３０と、電池パックハウジング２の外面に配置されたベントブロック３０２と、圧力補償デバイス３３０とベントブロック３０２との間に流体連通を提供する取付け具３８０、４８０とを含む。

【0080】

図示の実施形態では、圧力補償デバイス３３０は、１組の独立した直列接続された可撓性で膨張性のブラッダ３４０である。ブラッダ３４０は、たとえば電池パックハウジング２を取り囲む圧力および温度の状態による、封止された電池パックハウジング２内の工業用流体の体積の変化に対応するように膨張または収縮するという点で、肺のように機能する。ブラッダ３４０は、１次取付け具３８０および２次取付け具４８０を介して直列接続された１組の３つの別個のブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）である。第１のブラッダ３４０（１）は、１次取付け具３８０を介して、ベントブロック３０２に接続されて、ベントブロック３０２と流体連通し、同じ１次取付け具３８０を介して、第２のブラッダ３４０（２）に接続されて、第２のブラッダ３４０（２）と流体連通する。第２のブラッダ３４０（２）はまた、２次取付け具４８０を介して、第３のブラッダ３４０（３）に接続されて、第３のブラッダ３４０（３）と流体連通する。

【0081】

各ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は、閉鎖されたバッグであり、ブラッダ３４０が膨張および収縮することを可能にするのに十分な可撓性を有する、ガスおよび湿気を通さない材料から形成される。加えて、各ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は、電池パックハウジング２の内面、カセットハウジング２２の外面、および電池パックハウジング２内に配置された他の付属構造を含めて、電池パック１内の隣接する構造の形状に対して概ね共形となるのに十分な可撓性を有する。

【0082】

図示の実施形態では、各ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は、金属フィルム層およびポリマー層を有する積層シートから形成される。一例では、積層シートは、金属フィルムの外層、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの中間層、およびポリプロピレンフィルムの内層を含む３つの層を有することができる。別の例では、積層シートは、ＰＥＴフィルムの外層、金属箔の中間層、およびポリプロピレンフィルムの内層を含む３つの層を有することができる。

【0083】

ブラッダ３４０の数および各ブラッダ３４０のサイズは、特有の応用例の要件に依存する。図示の実施形態では、ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は各々、固有の形状およびサイズを有し、カセット２０も収容する電池パック１内で利用可能な空間内に嵌るような形状および寸法である。カセット２０は、電池パックの容器４内で単一の層に配置され、２つのグループに分離される。カセット２０の２つのグループは、間隙９（図２、図３６）によって分離されており、間隙９は、熱管理システムの流体送達ライン６８２および流体戻りライン６９２、ならびに他の付属構造およびデバイス（図示せず）を受け取る。ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は、以下で詳細に論じるように、電池パックハウジング２内でカセット２０の周りに配置される。

【0084】

第１のブラッダ３４０（１）は、第２のブラッダ３４０（２）および第３のブラッダ３４０（３）より大きく、カセット２０と蓋６との間に配置される。第１のブラッダ３４０（１）は、たとえば、第１の積層シート３４１を第２の積層シート３４２に重ねて、封止ライン３４８（１）に沿って第１のシート３４１および第２のシート３４２の周囲を封止し、閉鎖された第１の内部空間３５８（１）を形成することによって形成することができる。周縁３５６（１）は、たとえば熱の印加を介して封止することができる。第１のブラッダ３４０（１）は、８つのカセット２０の各々に重なるのに十分な長さおよび幅を有し、非常に低いプロファイルを有する。言い換えれば、第１のブラッダ３４０（１）の高さｈ１は、その長さｌ１および／または幅ｗ１に対して非常に小さく、各ブラッダ３４０の高さｈは、電池パックハウジング２の高さｈｐに平行である。たとえば、第１のブラッダ３４０（１）が膨張していないとき、第１のブラッダ３４０（１）の高さｈ１は、第１のブラッダ３４０（１）を形成するために使用される材料の２つのシート３４１、３４２の厚さにほぼ対応することができる。

【0085】

第１のブラッダ３４０（１）は、第１のシート３４１内で第１のブラッダ３４０（１）の封止ライン３４８（１）から隔置された場所に形成された第１の開口３５１を含む。第１の開口３５１は、１次取付け具３８０の第１の部分４４０を受け取るような形状および寸法であり、第１のシート３４１は、第１の開口３５１で１次取付け具３８０の第１の部分４４０に封止される。

【0086】

第１のブラッダ３４０（１）は、第２のシート３４２内で第１のブラッダ３４０（１）の封止ライン３４８（１）から隔置された場所に形成された第２の開口３５２を含む。第２の開口３５２は、高さｈ１に平行の方向に、第１の開口３５１と位置合わせされる。加えて、第２の開口３５２は、１次取付け具３８０の第２の部分４４２を受け取るような形状および寸法であり、第２のシート３４２は、第２の開口３５２で１次取付け具３８０の第２の部分４４２に封止される。

【0087】

加えて、第１のブラッダ３４０（１）は、ブラッダ周縁３５６から隔置された場所に、１対の封止された貫通開口３５８を含む。貫通開口３５８は、電池パック１の付属構成要素が第１のブラッダ３４０（１）を通過することを可能にする。たとえば、図示の実施形態では、貫通開口３５８は、管が第１のブラッダ３４０（１）を通過することを可能にする。図示の実施形態では、貫通開口３５８は、第１の開口３５１および第２の開口３５２の近傍に配置され、第１の開口３５１および第２の開口の両側の各々に、１つの貫通開口３５８が配置される。

【0088】

第２のブラッダ３４０（２）は、カセット２０の２つのグループ間の間隙９内に配置されており、電池パック１が図１に示されている向きに対して、第１のブラッダ３４０（１）の下に位置する。第２のブラッダ３４０（２）は、不規則な形状、第１のブラッダ３４１（１）と比較すると比較的高いプロファイル、および第２のブラッダ３４０（２）が位置する間隙の幅に対応する幅を有する。第２のブラッダ３４０（２）は、たとえば、第３の積層シート３４３を第４の積層シート３４４に重ねて、封止ライン３４８（２）に沿って第３のシート３４３および第４のシート３４４の周縁３５６（２）を封止し、閉鎖された第２の内部空間３５８（２）を形成することによって形成することができる。周縁３５６（２）は、たとえば熱の印加を介して封止することができる。第２のブラッダ３４０（２）は、第３のシート３４３内で第２のブラッダ３４０（２）の封止ライン３４８（２）から隔置された場所に形成された第３の開口３５３を含む。第３の開口３５３は、１次取付け具３８０の第３の部分４４６を受け取るような形状および寸法であり、第３のシート３４３は、第３の開口３５３で１次取付け具３８０の第３の部分４４６に封止される。

【0089】

加えて、第２のブラッダ３４０（２）は、第３のシート３４３内で第２のブラッダ３４０（２）の封止ライン３４８（２）から隔置された場所に形成された第４の開口３５４を含む。第４の開口３５４は、第３の開口３５３に対して第２のブラッダ３４０（２）の反対の位置にある端部にある。第４の開口３５４は、２次取付け具４８０の一端４８１を受け取るような形状および寸法であり、第３のシートは、第４の開口３５４で２次取付け具４８０の一端に封止される。

【0090】

第３のブラッダ３４０（３）は、カセット２０の２つのグループ間の間隙９内に配置されており、間隙９内の第２のブラッダ３４０（２）に隣接している（たとえば、端部と端部が接続される）。第２のブラッダ３４０（２）と同様に、第３のブラッダ３４０（３）は、第１のブラッダ３４０（１）の下に位置する。第３のブラッダ３４０（３）は、略方形の形状を有し、第３のブラッダ３４０（３）が位置する間隙の幅に対応する幅を含む。第３のブラッダ３４０（３）は、第２のブラッダ３４０（２）より高さが小さい。第３のブラッダ３４０（３）は、たとえば、第５の積層シート３４５を第６の積層シート３４６に重ねて、封止ライン３４８（３）に沿って第５のシート３４５および第６のシート３４６の周縁３５６（３）を封止し、閉鎖された第３の内部空間３５８（３）を形成することによって形成することができる。周縁３５６（３）は、たとえば熱の印加を介して封止することができる。第３のブラッダ３４０（３）は、単一の開口、たとえば第５の開口３５５を含み、第５の開口３５５は、第５のシート３４５内で第３のブラッダ３４０（３）の封止ライン３４８（３）から隔置された場所に形成される。第５の開口３５５は、２次取付け具４８０の反対側の端部４８２を受け取るような形状および寸法であり、第５のシート３４５は、第５の開口３５５で２次取付け具４８０の反対側の端部４８２に封止される。

【0091】

図６１～図６４を参照すると、ベントブロック３０２は、圧力補償デバイス３３０の内部空間３５８（１）、３５８（２）、３５８（３）と流体連通しており、内部空間が、電池パックハウジング２を取り囲む雰囲気と連通することを可能にする。ベントブロック３０２は、電池パックの蓋６の外面に配置された方形の構造である。ベントブロック３０２は、蓋対向端３０４と、蓋対向端３０４とは反対の位置にある外向き端３０６と、蓋対向端３０４と外向き端３０６との間に延びる４つの側面３０８、３１０、３１２、３１４とを含む。ベントブロック３０２は、蓋対向端３０４で開いている長手方向孔３１８を含む。長手方向孔３１８は、ベントブロック３０２内で終端する。以下でさらに論じるように、長手方向孔３１８はねじ付きであり、第１の取付け具３８０の第１の端部３８１の対応するねじに係合する。

【0092】

ベントブロック３０２は、第１の横断方向孔３２２を含み、第１の横断方向孔３２２は、長手方向孔３１８に直交して、長手方向孔３１８と交差する。第１の横断方向孔３２２は、ベントブロック３０２の反対の位置にある第１の側面３０８および第３の側面３１２で開いている。ベントブロックの第１の側面３０８にある第１の横断方向孔３２２の開口３２４は、一方向弁３３６によって閉鎖される。閉鎖されたとき、一方向弁３３６は、空気および液体を通さない。一方向弁３３６は、所定の圧力で開き、流体（たとえば、空気）を圧力管理システム３００から解放することを可能にする。一例では、一方向弁は、アンブレラバルブとすることができる。ベントブロックの第３の側面３１２にある第１の横断方向孔３２２の開口３２６は、第１の流体不透過プラグ３３３によって閉鎖される。

【0093】

ベントブロック３０２は、第２の横断方向孔３２８を含み、第２の横断方向孔３２８は、長手方向孔３１８および第１の横断方向孔３２２の両方に直交し、長手方向孔３１８および第１の横断方向孔３２２の両方と交差する。第２の横断方向孔３２８は、ベントブロック３０２の反対の位置にある第２の側面３１０および第４の側面３１４で開いている。ベントブロックの第２の側３１０にある第２の横断方向孔３２８の開口３３２は、ブリーザ膜３３８によって閉鎖される。ブリーザ膜３３８は、空気の通過は可能にするが、液体の通過は防止する。一例では、ブリーザ膜３３８は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜とすることができる。ベントブロックの第４の側面３１４にある第２の横断方向孔３２８の開口３３４は、第２の流体不透過プラグ３３５によって閉鎖される。

【0094】

長手方向孔３１８ならびに第１の横断方向孔３２２および第２の横断方向孔３２８は、ベントブロック３０２内に内部空間３１６をともに画定する。
略カップ形状を有するキャップ３３９が、ベントブロックの外向き端３０６および側面３０８、３１０、３１２、３１４に重なる。キャップ３３９は、締結具を介して、ベントブロックの外向き端３０６に固定される。キャップ３３９は、良好な通気を確保しながら、一方向弁３３６およびブリーザ膜３３８を破片および／または損傷から遮蔽するように、ベントブロックの側面３０８、３１０、３１２、３１４から隔置される。

【0095】

図６５および図６６も参照すると、１次取付け具３８０は、ベントブロック３０２の内部空間３１６と、第１のブラッダ３４０（１）によって画定される第１の内部空間３５８（１）との間に、流体連通を提供する。加えて、１次取付け具３８０は、第１の内部空間３５８（１）と、第２のブラッダ３４０（２）によって画定される第２の内部空間３５８（２）との間に、流体連通を提供する。２次取付け具４８０は、第２の内部空間３５８（２）と、第３のブラッダ３４０（３）によって画定される第３の内部空間３５８（３）との間に、流体連通を提供する。１次取付け具３８０および２次取付け具４８０について、次に詳細に説明する。

【0096】

１次取付け具３８０は、ベントブロックの内部空間３１６と、第１のブラッダ３４０（１）の内部空間３５８（１）と、第２のブラッダ３４０（２）の内部空間３５８（２）との間に、流体連通を提供する。１次取付け具３８０は、細長い管であり、ベントブロック３０２に接続された、開いている第１の端部３８１と、第１の端部３８１とは反対の位置にあり、第２のブラッダ３４０（２）内に配置された、開いている第２の端部３８２とを含む。１次取付け具の第１の端部３８１は、おねじを有し、ベントブロックの長手方向孔３１８の対応するねじに係合する。１次取付け具３８０は、第１の端部３８１と第２の端部３８２との間に延びる側壁３８７を含む。側壁３８７の内面は、長手方向流体通路３８８を提供する。長手方向流体通路３８８は、１次取付け具３８０の第１の端部３８１と第２の端部３８２との間に延び、したがってベントブロック３０２の内部空間３１６と第２の内部空間３５８（２）との間に流体連通を提供する。１次取付け具３８０は、第１の横断方向流体通路４００を含み、第１の横断方向流体通路４００は、長手方向流体通路３８８に直交し、長手方向流体通路３８８と交差し、第１の側壁開口４５２（１）で側壁３８７の両側に開いている。加えて、１次取付け具３８０は、第２の横断方向流体通路４５０を含み、第２の横断方向流体通路４５０は、長手方向流体通路３８８および第１の横断方向流体通路４００に直交する。第２の横断方向流体通路４５０は、長手方向流体通路３８８および第１の横断方向流体通路４００と交差し、第２の側壁開口４５２（２）で側壁３８７の両側に開いている。使用の際、１次取付け具３８０は、第１のブラッダ３４０（１）を通って延び、第１の側壁開口４５２（１）および第２の側壁開口４５２（２）が、第１の内部空間３５８（１）内に配置される。第１の横断方向流体通路４００および第２の横断方向流体通路４５０は、ベントブロック３０２の内部空間３１６と、第１の内部空間３５８（１）との間に、流体連通を提供する。

【0097】

１次取付け具３８０は、第１の部分４４０を含み、第１の部分４４０は、第１の側壁開口４５２（１）および第２の側壁開口４５２（２）と、１次取付け具３８０の第１の端部３８１との間に配置される。第１の部分４４０は、１次取付け具３８０がブラッダの第１の開口３５１に流体封止される場所に対応する。第１の部分４４０は、第１の内部空間３５８（１）内に配置され、第１のシート３４１の内面に対向する第１のフランジ４０２と、第１の開口３５１を通って突出する第１のねじ部分４０３（ねじは図示せず）とを含む。加えて、第１の部分４４０は、流体を通さないシールによって第１のシート３４１を第１のフランジ４０２に固定する第１の封止アセンブリ４０４を含む。第１の封止アセンブリ４０４は、弾性の平ワッシャ状のガスケット４０６、平ワッシャ４０８、およびナット４１０を含む。ガスケット４０６は、第１のシート３４１と第１のフランジ４０２との間に配置される。ナット４１０は、第１のねじ部分４０３に係合し、平ワッシャ４０８を第１のシート３４１の外向き面に固定し、それによって第１のシート３４１およびガスケット４０６が、第１のフランジ４０２とナット４１０との間に締め付けられる。

【0098】

第１の部分４４０は、１次取付け具の第１の端部３８１の直径より大きい直径を有し、それによって２つの直径間の遷移部にショルダ３８４が設けられる。使用の際、１次取付け具３８０は、電池パックハウジング２内に配置され、第１の端部３８１は、パックハウジングの蓋６の開口を通って突出する。第１の端部３８１は、ベントブロックの長手方向孔３１８内に受け取られて、そのねじに係合し、それによりショルダ３８４が、介在するガスケットを介して蓋６の内面に係合する。したがって、１次取付け具３８０およびベントブロック３０２は、１次取付け具３８０およびベントブロック３０２を電池パックハウジング２に固定するように協働する。

【0099】

加えて、１次取付け具３８０は、第２の部分４４２を含み、第２の部分４４２は、第１の側壁開口４５２（１）および第２の側壁開口４５２（２）と、１次取付け具３８０の第２の端部３８２との間に配置される。第２の部分４４２は、１次取付け具３８０がブラッダの第２の開口３５２に流体封止される場所に対応する。第２の部分４４２は、第１の内部空間３５８（１）内に配置され、第２のシート３４２の内面に対向する第２のフランジ４１２と、第２の開口３５２を通って突出する第２のねじ部分４１３（ねじは図示せず）とを含む。加えて、第２の部分４４２は、流体を通さないシールによって第２のシート３４２を第２のフランジ４１２に固定する第２の封止アセンブリ４１４を含む。第２の封止アセンブリ４１４は、第１の封止アセンブリ４０４に実質的に類似しており、共通の参照番号によって共通の要素を参照する。第２の封止アセンブリ４１４内で、ガスケット４０６は、第２のシート３４２と第２のフランジ４１２との間に配置される。加えて、ナット４１０は、第２のねじ部分４１３に係合し、平ワッシャ４０８を第２のシート３４２の外向き面に固定し、したがって第２のシート３４２およびガスケット４０６が、第２のフランジ４０２とナット４１０との間に締め付けられる。

【0100】

１次取付け具は、第３の部分４６６を含み、第３の部分４６６は、第２の部分４４２と１次取付け具の第２の端部３８２との間に配置される。第３の部分４６６は、第２の部分４４２と１次取付け具の第２の端部３８２との間に延びるシャンク４６８と、シャンク４６８を取り囲むカラー４６３とを含む。シャンク４６８は、おねじを含まず、１対のＯリングシール４６１、４６２を含む（図６１、図６４）。各シール４６１、４６２は、シャンク４６８の表面に対して外方へ突出するように、円周溝４６７、４６９内に配置される。シール４６１、４６２は、長手方向に隔置される。カラー４６３は、めねじを含まない内面４６４を有しており、シール４６１、４６２が圧縮されるスリップ嵌め接続を介して、シャンク４６８に係合する。その結果、カラー４６３とシャンク４６８との間の接続も流体を通さない。カラー４６３は、ねじ付き外面（ねじは図示せず）を有する。加えて、カラー４６３は、１次取付け具の第２の端部３８２に重なる遠位端４６５を有する。カラーの遠位端４６５は、第３のフランジ４２２を含む。第３のフランジ４２２は、第２の内部空間３５８（２）内に配置され、第３のシート３４３の内面に対向し、カラー４６３のねじ部分は、第３の開口３５３（たとえば、第２のブラッダ３４０（２）の近位端にある開口）を通って突出する。加えて、第３の部分４６６は、流体を通さないシールによって、第３のシート３４３を第３のフランジ４２２に固定する第３の封止アセンブリ４２４を含む。第３の封止アセンブリ４２４は、第１の封止アセンブリ４０４に実質的に類似しており、共通の参照番号によって共通の要素を参照する。第３の封止アセンブリ４２４では、ガスケット４０６は、第３のシート３４３と第３のフランジ４２２との間に配置される。加えて、ナット４１０は、カラー４６３のねじ付き外面に係合し、平ワッシャ４０８を第３のシート３４３の外向き面に固定し、それによって第３のシート３４３およびガスケット４０６が、第３のフランジ４２２とナット４１０との間に締め付けられる。この構成では、１次取付け具の第２の端部３８２が、第２のブラッダ３４０（２）の内部空間３８２内に配置され、それによって第２のブラッダ３４０（２）の内部空間３８２が、長手方向流体通路３８８を介してベントブロック３０２と流体連通する。

【0101】

図５５、図５６、および図６０を参照すると、２次取付け具４８０は、第４の開口３５４と第５の開口３５５との間に延びる可撓管を備え、第４の開口３５４は、第２のブラッダ３４０（２）の遠位端にある開口であり、第５の開口３５５は、第３のブラッダ３４０（３）の近位端にある開口である。２次取付け具４８０の両端部４８１、４８２の各々は、低プロファイルのコネクタ４８３を含み、コネクタ４８３は、第４開口３５４および第５の開口３５５の各々に設けられた嵌合する低プロファイルのコネクタ４８４に機械的に接続する。コネクタ４８３、４８４は、機械的に係合され、流体を通さない接続を提供する。

【0102】

先に論じたように、ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は可撓性を有し、電池パックハウジング２を取り囲む圧力および温度の状態による流体体積の変化に対応するように膨張または収縮する。膨張または収縮中、ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は、電池パックハウジング２の内面、カセット２０、および電池パックハウジング２内に配置された他の付属構成要素に対して動く。いくつかの実施形態では、ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）は、電池パックハウジング２内で膨張および収縮するときにブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）を損傷する可能性を低減させる流体透過性の保護構造を備える。たとえば、電池パック１は、第１のブラッダ３４０（１）とカセット２０との間に配置された保護メッシュシート８３０（図５６）を含むことができる。別の例では、電池パック１は、ブラッダ３４０（１）、３４０（２）、３４０（３）のうちの１つまたは複数を密閉する支持シェル８００（図６０）を含むことができる。図示の実施形態では、支持シェル８００は、第２のブラッダ３４０（２）および第３のブラッダ３４０（３）を保護するために使用される。

【0103】

各支持シェル８００は、第１の半シェル８０１と、第１の半シェル８０１から分離可能な第２の半シェル８０２とを含む。断面図では、第１の半シェル８０１および第２の半シェル８０２の各々が、略Ｕ字形である。第１の半シェル８０１および第２の半シェル８０２は、互いの方へ開いており、第２の半シェル８０２の開端８０３が、第１の半シェル８０１の開端８０４内に部分的に配置される。その結果、第１の半シェル８０１および第２の半シェル８０２は、分割された中空の構造を形成するように協働し、そのような構造では、第１の半シェル８０１が第２の半シェル８０２に対して自由に可動である。すなわち、第２の半シェル８０２は、第１の半シェル８０１内に部分的に配置されるが、第１の半シェル８０１および第２の半シェル８０２は、緩く係合されただけであり、互いに固定されていない。その結果、支持シェル８００は、流体透過性を有し、電池パックハウジング２を満たす工業用流体にブラッダ３４０（２）、３４０（３）を完全に露出することが容易になる。

【0104】

第１の半シェル８０１および第２の半シェル８０２は、取付け具３８０、４８０が通過することを可能にする開口または切抜き８０６を含む。
図示の実施形態では、圧力補償デバイス３３０は、１組の直列接続されたブラッダ３４０である。しかし、圧力補償デバイス３３０は、１組の直列接続されたブラッダ３４０であることに限定されない。たとえば、いくつかの実施形態では、圧力補償デバイス３３０は、単一のブラッダとすることができる。用いられるブラッダの数、ならびに用いられるブラッダの形状および寸法は、特有の応用例の要件によって決定される。加えて、圧力補償デバイス３３０は、可撓性で膨張性のブラッダ３４０に限定されるものではない。他の実施形態では、ブラッダ３４０は、１つまたは複数のピストンまたは他の適当なデバイスに置き換えることができる。

【0105】

電池パック１について、比較的高電圧の電力を車両のパワートレインに提供するように構成されたものとして上述したが、電池パック１は、高電圧の応用例に限定されるものではない。たとえば、電池パック１は、たとえば電池モジュールの数および／またはモジュール内のセルの数を低減させることによって、低電圧の応用例を用いることもできる。別の例では、電池パック１は、環境制御デバイスなど、車両以外のデバイスに電力を提供するために用いることができる。

【0106】

正極２１８について、蓋部分２０５に電気接続されるものとして本明細書に説明し、負極２２０について、容器部分２０４に電気接続されるものとして本明細書に説明したが、セル２００は、別法として、正極２１８が容器部分２０４に電気接続され、負極２２０が蓋部分２０５に電気接続されるように構成することができることが理解されよう。

【0107】

上述した電池モジュール４０では、各セル２００の正の端子２１４は、第１の電気コネクタ１６０（１）を介して、１つのバスバーアセンブリのアルファ部分１４０に接続され、そのセル２００の負の端子２１６は、第２の電気コネクタ１６０（２）を介して、別のバスバーアセンブリのアルファ部分１４０に接続される。電池モジュール４０では、セル２００は、セルの正の端子２１４がセルの蓋部分２０５に対応し、セルの負の端子２１６がセルの容器部分２０４に対応するように構成される。しかし、セル２００は、この構成に限定されるものではないことが理解されよう。たとえば、いくつかの実施形態では、代替実施形態のセルは、セルの正の端子２１４がセルの容器部分２０４に対応し、セルの負の端子２１６がセルの蓋部分２０５に対応するように構成される。代替実施形態のセルを含む電池モジュールでは、第１の電気接続１６０（１）および第２の電気接続１６０（２）は、第１の電気コネクタ１６０（１）の導体許容電流が第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流より大きくなるように構成することができる。

【0108】

上述した実施形態では、電気コネクタ１６０（１）、１６０（２）の導体許容電流は非対称であるが、電池モジュール４０は、この構成に限定されるものではない。たとえば、他の実施形態では、第１の電気コネクタ１６０（１）の導体許容電流は、第２の電気コネクタ１６０（２）の導体許容電流と同じであり、たとえば電気コネクタ１６０（１）、１６０（２）の導体許容電流は対称である。

【0109】

電池モジュールおよび集電装置の選択的な例示的実施形態について、ある程度詳細に上記で説明した。電池モジュールおよび集電装置を明確にするために必要であると考えられる構造のみについて、本明細書に説明したことを理解されたい。他の従来の構造、ならびに電池モジュールおよび集電装置の付属および補助の構成要素も、当業者に知られており、当業者であれば理解されるものと想定する。さらに、電池モジュールおよび集電装置の実施例について、上記で説明したが、電池モジュールおよび集電装置は、上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載のデバイスから逸脱することなく、様々な設計上の変形形態を実施することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49】

【図50】

【図51】

【図52】

【図53】

【図54】

【図55】

【図56】

【図57】

【図58】

【図59】

【図60】

【図61】

【図62】

【図63】

【図64】

【図65】

【図66】