特許 7397112 自動車用バッテリデバイス、自動車、及びバッテリデバイスの動作方法

(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】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】自動車用バッテリデバイス、自動車、及びバッテリデバイスの動作方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6568 20140101AFI20231205BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20231205BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20231205BHJP

   H01M 10/6556 20140101ALI20231205BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6568

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6556

B62D25/20 E

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022042614

(22)【出願日】2022-03-17

(65)【公開番号】P2022163695

(43)【公開日】2022-10-26

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】10 2021 109 353.8

(32)【優先日】2021-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】510238096

【氏名又は名称】ドクター エンジニール ハー ツェー エフ ポルシェ アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｄｒ． Ｉｎｇ． ｈ．ｃ． Ｆ． Ｐｏｒｓｃｈｅ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

【住所又は居所原語表記】Ｐｏｒｓｃｈｅｐｌａｔｚ １， Ｄ－７０４３５ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100202647

【弁理士】

【氏名又は名称】寺町 健司

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ ケルナー

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー フォルクマー

(72)【発明者】

【氏名】オリバー へーグ

【審査官】早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２０２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１２９０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９１６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３１１１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４３４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ１０／５２－１０／６６７

Ｂ６２Ｄ１７／００－２５／０８

Ｂ６２Ｄ２５／１４－２９／０４

Ｈ０１Ｍ５０／５０－５０／５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のハウジング（５．１）を備えた第１のバッテリモジュール（１）と、
第２のハウジング（５．２）を備え、第１の方向（Ｘ）において前記第１のバッテリモジュール（１）に隣接して配置された第２のバッテリモジュール（２）と、
クーラントチャネル（１２）と、
前記クーラントチャネル（１２）に配置され、前記第１のバッテリモジュール（１）と前記第２のバッテリモジュール（２）とを電気的に接続するためのバッテリモジュールコネクタ（１３）と
を備える、自動車（２００）用バッテリデバイス（１００）であって、
前記第１のハウジング（５．１）及び前記第２のハウジング（５．２）が、前記第１の方向（Ｘ）と直交して配置された第２の方向（Ｙ）において、互いに反対側にあるそれぞれの端部側（５’）にクーラント入口開口部（１０）を有し、前記第２の方向（Ｙ）において前記第１のハウジング（５．１）又は前記第２のハウジング（５．２）の中央に配置され、前記クーラントチャネル（１２）内につながる１つのクーラント出口開口部（１１）をそれぞれ有することを特徴とする、自動車（２００）用バッテリデバイス（１００）。

【請求項2】

前記クーラントチャネル（１２）が、前記第１の方向（Ｘ）に沿って主に延びる方向を有することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項3】

前記端部側（５’）が機械的に強化されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項4】

前記バッテリモジュールコネクタ（１３）がバスバー（１３．１）を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項5】

前記第１のバッテリモジュール（１）が、第１のバッテリセルスタック（６）と更なる第１のバッテリセルスタック（７）とを有し、前記第１のバッテリセルスタック（６）と前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）とが、前記第１のハウジング（５．１）内で前記第２の方向（Ｙ）において互いに隣接して配置され、
前記第２のバッテリモジュール（２）が、第２のバッテリセルスタック（８）と更なる第２のバッテリセルスタック（９）とを有し、前記第２のバッテリセルスタック（８）と前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）とが、前記第２のハウジング（５．２）内で前記第２の方向（Ｙ）において互いに隣接して配置されることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項6】

前記第２の方向（Ｙ）に沿ってクーラントを導くためのクーラントセクション（１４）が、前記第１のバッテリセルスタック（６）、前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）、前記第２のバッテリセルスタック（８）、及び前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）の下側（６．１、７．１）に、並びに前記第１のバッテリセルスタック（６）、前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）、前記第２のバッテリセルスタック（８）、及び前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）の、前記下側（６．１、７．１）とは反対側にある上側（６．２、７．２）に配置されることを特徴とする、請求項５に記
載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項7】

前記第２の方向（Ｙ）に沿ってクーラントを導くための更なるクーラントセクション（１５）が、前記第１のバッテリセルスタック（６）、前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）、前記第２のバッテリセルスタック（８）、及び前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）のバッテリセル（６’、７’、８’、９’）の間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項8】

前記第１の方向（Ｘ）及び前記第２の方向（Ｙ）と直交する第３の方向（Ｚ）に沿ってクーラントを導くための更なるクーラントセクション（１５）が、前記第１のバッテリセルスタック（６）、前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）、前記第２のバッテリセルスタック（８）、及び前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）のバッテリセル（６’、７’、８’、９’）の間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項9】

前記クーラントセクション（１４）を液密に閉鎖するためのクロージャ要素（１６）が、前記クーラントセクション（１４）において、前記第１のバッテリセルスタック（６）、前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）、前記第２のバッテリセルスタック（８）、及び前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）の、前記端部側（５’）に面する前記外側（６．３、７．３）で前記上側（６．２、７．２）に、及び前記外側（６．３、７．３）とは反対側にある内側（６．４、７．４）で前記下側（６．１、７．１）に配置されること、又は前記クーラントセクション（１４）を液密に閉鎖するためのクロージャ要素（１６）が、前記クーラントセクション（１４）において、前記第１のバッテリセルスタック（６）、前記更なる第１のバッテリセルスタック（７）、前記第２のバッテリセルスタック（８）、及び前記更なる第２のバッテリセルスタック（９）の前記外側（６．３、７．３）で前記下側（６．１、７．１）に、及び前記内側（６．４、７．４）で前記上側（６．２、７．２）に配置されることを特徴とする、請求項８に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項10】

前記クーラントチャネル（１２）が、前記第１のハウジング（５．１）及び前記第２のハウジング（５．２）の内部空間（５’’’）の上側（５’’）且つ外側に配置されていることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリデバイス（１００）。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項に記載のバッテリデバイス（１００）を備える自動車（２００）。

【請求項12】

前記第１の方向（Ｘ）が、前記自動車（２００）の長手方向軸（ｘ）に沿って配置され、前記第２の方向（Ｙ）が、前記自動車（２００）の横断方向軸（ｙ）に沿って配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の自動車（２００）。

【請求項13】

前記端部側（５’）が、前記自動車（２００）のシル（２０１）に面して配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の自動車（２００）。

【請求項14】

第１のハウジング（５．１）を備えた第１のバッテリモジュール（１）と、
第２のハウジング（５．２）を備え、第１の方向（Ｘ）において前記第１のバッテリモジュール（１）に隣接して配置された第２のバッテリモジュール（２）と、
クーラントチャネル（１２）と、
前記クーラントチャネル（１２）に配置され、前記第１のバッテリモジュール（１）と前記第２のバッテリモジュール（２）とを電気的に接続するためのバッテリモジュールコネクタ（１３）と
を備える、自動車（２００）用バッテリデバイス（１００）の動作方法であって、
前記第１のハウジング（５．１）及び前記第２のハウジング（５．２）が、前記第１の
方向（Ｘ）と直交して配置された第２の方向（Ｙ）において互いに反対側にあるそれぞれの端部側（５’）にクーラント入口開口部（１０）を有し、前記クーラント入口開口部（１０）を通ってクーラントがそれぞれの前記ハウジング（５．１、５．２）に流入し、
前記第１のハウジング（５．１）及び前記第２のハウジング（５．２）が、前記第２の方向（Ｙ）において前記第１のハウジング（５．１）又は前記第２のハウジング（５．２）の中央に配置され、前記クーラントチャネル（１２）内につながるクーラント出口開口部（１１）をそれぞれ有し、前記クーラント出口開口部（１１）を通って前記クーラントがそれぞれの前記ハウジング（５．１、５．２）から流れ出る、自動車（２００）用バッテリデバイス（１００）の動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、第１のハウジングを備えた第１のバッテリモジュールと、第２のハウジングを備え第１の方向において第１のバッテリモジュールに隣接して配置された第２のバッテリモジュールと、クーラントチャネルと、クーラントチャネルに配置され第１のバッテリモジュールと第２のバッテリモジュールとを電気的に接続するためのバッテリモジュールコネクタと、を備える、自動車用バッテリデバイスに関し、また自動車に関する。更に、本発明は、このタイプのバッテリデバイスの動作方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用バッテリデバイス、特に、自動車のトラクション駆動装置に電気エネルギーを供給するためのバッテリデバイスは、自動車の動作中に熱を発生する。バッテリデバイスの実用寿命を比較的長くするには、この熱を除去しなければならない。この点については、液体冷却システムが極めて有効であることが証明されている。一般には、バッテリセルに（例えば、熱伝導性ペーストを介して）熱的に取り付けられている熱的接点が、液体クーラントの作用を受ける。しかしながら、代替的又は追加的に、バッテリモジュール又はバッテリセルもまた、著しく大きな冷却力を提供し得る非導電性の液体クーラントの作用を直接受けることができる。

【0003】

バッテリデバイスは従来、複数のバッテリモジュールから構築され、複数のバッテリモジュールは、複数のバッテリセルを有する少なくとも１つのバッテリセルスタックを備える。バッテリモジュールはバッテリモジュールコネクタによって電気的に接続されているため、すべてのバッテリモジュールは、バッテリデバイスの共通の電気的接続を介して充電及び放電され得る。

【0004】

バッテリデバイスの動作中、バッテリセルだけでなくバッテリモジュールコネクタでも（例えば、抵抗損に起因して）廃熱が発生する。このことも都合が悪く、その理由は、バッテリモジュールコネクタで発生した熱が熱伝導によってバッテリセルに伝わることがあるためである。また、バッテリモジュールコネクタのオーム抵抗が大きくなって実用寿命が短くなるためでもある。

【0005】

従来技術から、バッテリセル及びバッテリモジュールコネクタを冷却することが知られている。例えば、（特許文献１）は、バスバーが配置されたクーラントチャネルを通してバッテリモジュールにクーラントが導かれ、再び排出される、自動車用バッテリデバイスを開示している。この場合、バッテリモジュールと、バッテリモジュールどうしを電気的に接続するバスバーとが冷却される。

【0006】

この欠点は、バッテリモジュールがバスバーよりも大きな冷却力を必要とすることが考慮されていないという点である。バスバーによって既に加熱されているクーラントでバッテリモジュールを冷却することは、非効率的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】中国特許出願公開第１０８２３２３６１Ａ号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

したがって、本発明の目的は、従来技術の上述の欠点を持たず、それどころかバッテリデバイスの極めて効率的な冷却を可能にするバッテリデバイスを提供することであり、本バッテリデバイスにおいては、利用可能な冷却力についてのバッテリデバイスの構成要素の要件が考慮される。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的は、
第１のハウジングを備えた第１のバッテリモジュールと、第２のハウジングを備え、第１の方向において第１のバッテリモジュールに隣接して配置された第２のバッテリモジュールと、クーラントチャネルと、クーラントチャネルに配置され、第１のバッテリモジュールと第２のバッテリモジュールとを電気的に接続するためのバッテリモジュールコネクタと、を備える、自動車用バッテリデバイスであって、第１のハウジング及び第２のハウジングが、第１の方向と直交して配置された第２の方向において互いに反対側にあるそれぞれの端部側にクーラント入口開口部を有し、第２の方向において第１のハウジング又は第２のハウジングの中央に配置され、クーラントチャネル内につながる１つのクーラント出口開口部をそれぞれ有する、自動車用バッテリデバイスによって達成される。

【0010】

本発明によるバッテリデバイスの場合、クーラントが、端部壁を介してバッテリモジュールに横方向に供給される。クーラント入口開口部はハウジングの互いに反対側にある２つの端部側に位置するため、端部側は外側である。クーラントは、バッテリモジュールの外側から、バッテリモジュールを通って中央に流れ、バッテリモジュールを冷却し、その後、中央に配置されたクーラント出口開口部を通ってバッテリモジュールコネクタに導かれ得る。したがって、最適に温度制御されたクーラントがバッテリモジュールに供給されるように、クーラントは、まずバッテリモジュールを冷却し、次いでバッテリモジュールコネクタを冷却する。このことは第１のバッテリモジュール及び第２のバッテリモジュールの両方に適用されるため、両者の要件は同じであり、したがって、第１のバッテリモジュールから第２のバッテリモジュールまでにおいて、バッテリモジュールコネクタの中間冷却に起因して冷却力が低下することがない。

【0011】

バッテリデバイスが、第１のバッテリモジュール及び／又は第２のバッテリモジュールと同じ特徴を有する更なるバッテリモジュールを備えることが想定される。第１のハウジング及び／若しくは第２のハウジング並びに／又はクーラントチャネルが、プラスチック、特に絶縁プラスチックから製造されることが想定される。しかしながら、第１のハウジング及び／若しくは第２のハウジング並びに／又はクーラントチャネルが、金属、特にアルミニウムから作られた構造を有することも想定される。この目的で、第１のハウジング及び／若しくは第２のハウジング並びに／又はクーラントチャネルが、第１のハウジング及び／若しくは第２のハウジング並びに／又はクーラントチャネルを絶縁するための更なる構造を有することが想定される。例えば、この目的で、第１のハウジング及び／若しくは第２のハウジング並びに／又はクーラントチャネルが、金属と絶縁材料（例えば、プラスチック）とから作られたサンドイッチ構造を有することが想定される。

【0012】

本発明の有利な改良及び発展形は、従属請求項、及び図面を参照した説明から得ることができる。

【0013】

本発明の好ましい実施形態によれば、クーラントチャネルが、第１の方向に沿って主に延びる方向を有する。これにより、クーラントチャネルは好都合なことに、クーラントチャネルが主に延びる方向に一列に並んで配置されているバッテリモジュールに沿って、中央に延びる。好ましくは、バッテリモジュールがバッテリモジュールコネクタと電気的に接触することによって、バッテリモジュールどうしの機械的接続も生じ、これにより、バッテリデバイスの機械的安定性が大幅に高まる。

【0014】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、端部側が機械的に強化され、好ましくは、端部側が、ハウジングの他方の側よりも厚い、及び／又は補強リブを有する、及び／又はハウジングの他方の側よりも高い剛性の材料から製造される。これにより、好都合なことに、バッテリデバイスが、事故時に発生する運動エネルギーを吸収できるとともに、運動エネルギーを運び去り、狙いどおりに運動エネルギーを消散できるという効果が得られる。このことは、クーラントチャネルが進行方向に沿って配置されているときには、特に側面衝突の場合に当てはまる。

【0015】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、バッテリモジュールコネクタがバスバーを有し、好ましくは、バスバーが、第１の方向に沿って配置される。これにより、バッテリモジュールどうしの安定した電気的接続が低抵抗損で可能となる。好ましくは、バスバーは、銅若しくはアルミニウム、又は銅及び／若しくはアルミニウムを含む金属合金から製造される。

【0016】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、第１のバッテリモジュールが、第１のバッテリセルスタックと更なる第１のバッテリセルスタックとを有し、第１のバッテリセルスタックと更なる第１のバッテリセルスタックとが、第１のハウジング内で第２の方向において互いに隣接して配置され、第２のバッテリモジュールが、第２のバッテリセルスタックと更なる第２のバッテリセルスタックとを有し、第２のバッテリセルスタックと更なる第２のバッテリセルスタックとが、第２のハウジング内で第２の方向において互いに隣接して配置される。このことにより、好都合なことに、中央に配置されたクーラントチャネルの左右にそれぞれのバッテリセルスタックを配置することが可能になる。

【0017】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、第２の方向に沿ってクーラントを導くためのクーラントセクションが、第１のバッテリセルスタック、更なる第１のバッテリセルスタック、第２のバッテリセルスタック、及び更なる第２のバッテリセルスタックの下側に、並びに第１のバッテリセルスタック、更なる第１のバッテリセルスタック、第２のバッテリセルスタック、及び更なる第２のバッテリセルスタックの、下側とは反対側にある上側に配置される。これにより、好都合に、クーラントはバッテリセルスタックの上側及び下側に沿って狙いどおりに導かれ、バッテリセルスタックを冷却することが可能になる。好ましくは、クーラントは上側及び下側に直接作用する。この目的のために、好ましくは、クーラントは絶縁クーラント、特にオイルである。しかしながら、バッテリセルに熱的に接続される熱伝導要素は、バッテリセルスタックの上側及び下側に配置されることも想定される。例えば、熱伝導要素は、フィン・ピン構造及び／又はリブ構造を有することが想定される。熱伝導要素は、絶縁熱伝導要素であることが想定される。

【0018】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、第２の方向に沿ってクーラントを導くための更なるクーラントセクションが、第１のバッテリセルスタック、更なる第１のバッテリセルスタック、第２のバッテリセルスタック、及び更なる第２のバッテリセルスタックのバッテリセルの間に配置される。第２の方向に沿った複数の（好ましくは、平行な）更なるクーラントセクションを使用することによって、極めて有効な冷却が生み出される。この目的のために、バッテリセルは、第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向に沿って積み重ねられる。好ましくは、バッテリセルスタックのすべてのバッテリセルの間に更なるクーラントセクションが設けられる。

【0019】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向に沿ってクーラントを導くための更なるクーラントセクションが、第１のバッテリセルスタック、更なる第１のバッテリセルスタック、第２のバッテリセルスタック、及び更なる第２のバッテリセルスタックのバッテリセルの間に配置される。第３の方向に沿った複数の（好ましくは、平行な）更なるクーラントセクションを使用することによって、極めて有効な冷却が同様に生み出される。この目的のために、バッテリセルは、第１の方向又は第２の方向に沿って積み重ねられる、即ち一列に並べられる。好ましくは、バッテリセルスタックのすべてのバッテリセルの間に更なるクーラントセクションが設けられる。クーラントセクション及び更なるクーラントセクションは、クーラントがバッテリセルスタックを通して蛇行して導かれるように設計されることが想定される。

【0020】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、クーラントセクションを液密に閉鎖するためのクロージャ要素が、クーラントセクションにおいて、第１のバッテリセルスタック、更なる第１のバッテリセルスタック、第２のバッテリセルスタック、及び更なる第２のバッテリセルスタックの、端部側に面する外側で上側に、及び外側とは反対側にある内側で下側に配置されること、又はクーラントセクションを液密に閉鎖するためのクロージャ要素が、クーラントセクションにおいて、第１のバッテリセルスタック、更なる第１のバッテリセルスタック、第２のバッテリセルスタック、及び更なる第２のバッテリセルスタックの外側で下側に、及び内側で上側に配置される。これにより、バッテリセルスタックに沿った長い経路にクーラントが追いやられる。そのため、クーラントセクションを更に流れずにクーラントセクションに沿ってクーラント出口開口部まで直接流れることが防止される。同様に、更なるクーラントセクションにおいて加熱されたクーラントは、クーラント入口開口部への逆流が防止され、したがって、既に加熱されたクーラントが再びバッテリセルスタックを流れることが防止される。

【0021】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、クーラントチャネルは、第１のハウジング及び第２のハウジングの内部空間の上側且つ外側に配置され、好ましくは、そこに溶接、接着、及び／又はねじ止めされ、好ましくは、バッテリモジュールコネクタの一部分が内部空間に配置され、好ましくは、バッテリモジュールコネクタの一部分がクーラントチャネルに配置され、特に好ましくは、バスバーがクーラントチャネルに配置される。これにより、好都合なことに、バッテリセルスタックの冷却とバスバーの冷却とを空間的に分離することが実現される。更に、クーラントチャネルが上部において利用可能であることにより、バッテリデバイスの設置が大幅に簡略化される。

【0022】

冒頭に述べた目的を達成するために、本発明は、本発明によるバッテリデバイスを備えた自動車に更に関する。好ましくは、バッテリデバイスは、自動車のトラクション駆動装置に電気エネルギーを供給するためのバッテリデバイスである。好ましくは、自動車は、部分的に電気的に作動する自動車（即ち、電気駆動エンジンと燃焼エンジンとを有するハイブリッド自動車と呼ばれる自動車）又は完全に電気的に作動する自動車である。この目的のために、好ましくは、第１の方向は、自動車の長手方向軸に沿って配置され、第２の方向は、自動車の横断方向軸に沿って配置される。

【0023】

本発明の更なる好ましい実施形態によれば、端部側が自動車のシルに面して配置される。好ましくは、バッテリデバイスは、一方のシルから他方のシルまで延びる。本発明でいうシルは、自動車の車体のサイドシルである。このことにより、好都合なことに、空間が有効に使用される。

【0024】

本発明は、第１のハウジングを備えた第１のバッテリモジュールと、第２のハウジングを備え第１の方向において第１のバッテリモジュールに隣接して配置された第２のバッテリモジュールと、クーラントチャネルと、クーラントチャネルに配置され第１のバッテリモジュールと第２のバッテリモジュールとを電気的に接続するためのバッテリモジュールコネクタとを備える、自動車用バッテリデバイスの動作方法であって、第１のハウジング及び第２のハウジングが、第１の方向と直交して配置された第２の方向において互いに反対側にあるそれぞれの端部側にクーラント入口開口部を有し、クーラント入口開口部を通ってクーラントがそれぞれのハウジングに流入し、第１のハウジング及び第２のハウジング（５．１、５．２）が、第２の方向（Ｙ）において第１のハウジング又は第２のハウジング（５．１、５．２）の中央に配置され、クーラントチャネル（１２）内につながるクーラント出口開口部（１１）をそれぞれ有し、クーラント出口開口部を通ってクーラントがそれぞれのハウジング（５．１、５．２）から流れ出る、自動車用バッテリデバイスの動作方法に、更に関する。

【0025】

また、バッテリデバイスに関連して説明した利点は、自動車及びバッテリデバイスの動作方法においても達成される。

【0026】

好ましくは、バッテリデバイスは、本発明によるバッテリデバイスである。

【0027】

本発明によるバッテリデバイスに関連して上で開示した詳細、特徴、及び利点のすべてが、本発明による自動車及び本発明による方法にも同様に関連する。

【0028】

本発明の更なる詳細、特徴、及び利点は、図面と図面を参照した好ましい実施形態の以下の説明とから明らかになる。図面は、本発明の例示的な実施形態を示しているに過ぎず、本発明の概念を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の例示的な実施形態によるバッテリデバイスを概略的に示す。

【図2】本発明の例示的な実施形態によるバッテリデバイスを概略的に示す。

【図3】本発明の例示的な実施形態によるバッテリデバイスを概略的に示す。

【図4】本発明の例示的な実施形態による自動車を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１は、本発明の例示的な実施形態による、第３の方向に沿って、ここでは上方から見た、バッテリデバイス１００を概略的に示す（図１を参照）。第１のバッテリモジュール１、第２のバッテリモジュール２、第３のバッテリモジュール３、第４のバッテリモジュール４が見える。バッテリモジュール１、２、３、４は、第３の方向と直交する方向を向く第１の方向Ｘにおいて互いに隣接して配置される。バッテリデバイス１００は、自動車（図４を参照）用バッテリデバイス１００である。第１の方向Ｘ及び第３の方向と直交する第２の方向Ｙにおいて、自動車のシル２０１が、バッテリモジュール１、２、３、４に隣接して配置される。バッテリモジュール１、２、３、４は、ハウジングを備える。ここでは、第１のバッテリモジュール１の第１のハウジング５．１と、第２のバッテリモジュール２の第２のハウジング５．２とを記している。

【0031】

バッテリモジュール１、２、３、４のハウジング５．１、５．２には、第１のバッテリモジュール１の第１のバッテリセルスタック６及び更なる第１のバッテリセルスタック７と、第２のバッテリモジュール２の第２のバッテリセルスタック８及び更なる第２のバッテリセルスタック９と、第３のバッテリモジュール３の第３のバッテリセルスタック８’及び更なる第３のバッテリセルスタック９’と、第４のバッテリモジュール４の第４のバッテリセルスタック８’’及び更なる第４のバッテリセルスタック９’’とが配置される。

【0032】

バッテリセルスタック６、７、８、８’、８’’、９、９’、９’’を冷却するために、ハウジング５．１、５．２のシル２０１に面する端部側５’が、クーラント入口開口部１０を有する。明確にするために、図１ではクーラント入口開口部１０は２つの位置だけにしか記されていないが、すべてのバッテリモジュール１、２、３、４の両方の端部側５’に存在する。クーラント（好ましくは、絶縁クーラント）は、クーラント入口開口部１０を通ってハウジング５．１、５．２に流入し、バッテリセルスタック６、７、８、８’、８’’、９、９’、９’’に作用する。ここでは、クーラントの流路を破線の矢印で示している。

【0033】

クーラントは、端部側５’からクーラントセクション１４を通って中央に向かって流れ、中央において、クーラントはクーラント出口開口部１１を通ってクーラントチャネル１２に流入する。明確にするために、ここではクーラントセクション１４及びクーラント出口開口部１１は１度だけしか記されていないが、バッテリモジュール１、２、３、４のそれぞれに存在する。

【0034】

クーラントチャネル１２は、バッテリセルスタック６、７、８、８’、８’’、９、９’、９’’によって加熱されたクーラントを回収し、上記クーラントを第１の方向Ｘに沿って前方に運ぶ。クーラントチャネル１２には、クーラントによって同様に冷却されるバッテリモジュールコネクタ（図２及び図３参照）が配置される。

【0035】

図２は、本発明の例示的な実施形態によるバッテリデバイス１００を概略的に示す。ここでは図１のバッテリデバイス１００を第１の方向に沿って（即ち、正面から）見て示している。ここでは、第１のハウジング５．１を備えた第１のバッテリモジュール１、端部壁５’、横方向のクーラント入口開口部１０、第１のバッテリセルスタック６、更なる第１のバッテリセルスタック７、及びクーラント経路（ここでも破線の矢印で示されている）が同様に見える。第２のバッテリモジュールは、視点の関係でここでは見えない。

【0036】

ここでは、クーラントが、端部側５’のクーラント入口開口部１０を通って第１のハウジング５．１に入り、第１のバッテリセルスタック６及び更なる第１のバッテリセルスタック７のバッテリセル６’、７’の周りを流れる様子、及びその過程でそれらを冷却する様子が容易に分かる。クーラントは、クーラント入口開口部１０から、まず第３の方向Ｚに沿って（ここでは上方及び下方に）流れ、第１のバッテリセルスタック６及び第１のバッテリセルスタック７の端部側５’に面する外側６．３、７．３を通過する。ここで、クーラントは、第１のバッテリセルスタック６及び第１のバッテリセルスタック７の下側６．１、７．１及び上側６．２、７．２に沿ったクーラントセクション１４と、第１のバッテリセルスタック６及び第１のバッテリセルスタック７の個々のバッテリセル６’、７’の間において第２の方向Ｙに沿って（ここでは水平方向に）中央に向かう更なるクーラントセクション１５とに分割される。バッテリセル６’、７’は、第３の方向Ｚに沿って積み重ねられる。

【0037】

クーラントは、第１のハウジング５．１の中央において、まず第１のハウジング５．１の内部空間５’’’においてバッテリモジュールコネクタ１３の一部分の周りを流れ、次いで第１のバッテリセルスタック６及び第１のバッテリセルスタック７の内側６．４、７．４に沿って導かれ、クーラント出口開口部１１を通り、第１のハウジング５．１の上側５’’に配置されたクーラントチャネル１２内に導かれる。

【0038】

クーラントチャネル１２には、クーラントによって同様に冷却されるバッテリモジュールコネクタ１３のバスバー１３．１が配置される。

【0039】

ここでは第２のバッテリモジュール２、第３のバッテリモジュール３、及び第４のバッテリモジュール４が見えていないが、これらのバッテリモジュール２、３、４におけるクーラントの流れについても、ここに示したものと全く同様に導かれる。

【0040】

クーラントチャネル１２及び第１のハウジング５．１は両方とも電気的に絶縁される。端部壁５’は、第１のハウジング５．１の他方の側よりも顕著に大幅に厚い。これにより、事故の際にもエネルギーを吸収して放散させることができる。

【0041】

ここで同様に分かるように、クーラントチャネル１２は複数部分に分かれている。クーラント出口開口部１１の左右には、２つの下部部分１２．２が第１のハウジング５．１に液密に接続される。下部部分１２．２に同様に液密に接続された上部部分１２．１が、２つの下部部分１２．２上に配置される。クーラントチャネル１２は、ここでは第１のハウジング５．１上に接着又は溶接される。

【0042】

図３は、本発明の例示的な実施形態によるバッテリデバイス１００を概略的に示す。バッテリデバイス１００のここで示す実施形態は、図２に示す実施形態と同様であるが、ここでは、第１のバッテリモジュール１のバッテリセル６’、７’が第２の方向Ｙに沿って互いに隣接して一列に並ぶ点が異なる。（破線矢印で示す）クーラントは、第１ハウジング５．１の端部側５’にあるクーラント入口開口部１０を通って入ると、まず第１のハウジング５．１の内部空間５’’’に流入して、第１のバッテリセルスタック６及び第１のバッテリセルスタック７の下側６．１、７．１へ流入する。クーラントは、下側６．１、７．１に沿ったクーラントセクション１４において、更なるクーラントセクション１５の間で分割され、第３の方向Ｚに沿って、第１のバッテリセルスタック６及び第１のバッテリセルスタック７の上側６．２、７．２に流れる。次いで、クーラントは、上側６．２、７．２に沿ってクーラントセクション１４を通って中央に導かれ、クーラント出口開口部１１を通ってクーラントチャネル１２内に導かれる。

【0043】

クーラントが、単にクーラントセクション１４を通過してバッテリセルスタック６、７の外側６．３、７．３又は内側６．４、７．４に沿って流れるだけではなく、更なるクーラントセクション１５を通って流れるという効果を得るために、バッテリデバイス１００は液密クロージャ要素１６を備える。

【0044】

ここに示した実施形態の代わりに、クーラントはまた、クロージャ要素１６を使用することによって、まず外側６．３、７．３に沿って上方に流れ、更なるクーラントセクション１５を通って下方に戻り、最後に内側６．４、７．４を通って再び上方に流れて、クーラント出口開口部１１に至ることもできる。また、クーラントがバッテリセル６’、７’の間を（即ち、上方と下方とを交互に）蛇行するように、クロージャ要素が配置されることも想定される。

【0045】

また、ここでは、図２に示す例示的な実施形態と同様に、バスバー１３．１を備えたバッテリモジュールコネクタ１３と、下部部分１２．２及び上部部分１２．１を備えたクーラントチャネル１２の複数部分構造とが見られる。

【0046】

ここでは第２のバッテリモジュール２、第３のバッテリモジュール３、及び第４のバッテリモジュール４が見えないが、これらのバッテリモジュール２、３、４におけるクーラントの流れについても、ここに示したものと全く同様に導かれる。

【0047】

図４は、本発明の例示的な実施形態による自動車２００を概略的に示す。自動車２００は、本発明の例示的な実施形態によるバッテリデバイス１００を備える。自動車２００のシル２０１が見えている。また、自動車２００の長手方向軸ｘに相当する第１の方向Ｘ、自動車２００の横断方向軸ｙに相当する第２の方向Ｙ、及び自動車２００の上下方向軸ｚに相当する第３の方向Ｚも示されている。

【符号の説明】

【0048】

１ 第１のバッテリモジュール
２ 第２のバッテリモジュール
３ 第３のバッテリモジュール
４ 第４のバッテリモジュール
５．１ 第１のハウジング
５．２ 第２のハウジング
５’ 端部側
５’’ 上側
５’’’ 内部空間
６ 第１のバッテリセルスタック
６．１ 第１のバッテリセルスタックの下側
６．２ 第１のバッテリセルスタックの上側
６．３ 第１のバッテリセルスタックの外側
６．４ 第１のバッテリセルスタックの内側
７ 更なる第１のバッテリセルスタック
７．１ 更なる第１のバッテリセルスタックの下側
７．２ 更なる第１のバッテリセルスタックの上側
７．３ 更なる第１のバッテリセルスタックの外側
７．４ 更なる第１のバッテリセルスタックの内側
８ 第２のバッテリセルスタック
８’ 第３のバッテリセルスタック
８’’ 第４のバッテリセルスタック
９ 更なる第２のバッテリセルスタック
９’ 更なる第３のバッテリセルスタック
９’’ 更なる第４のバッテリセルスタック
１０ クーラント入口開口部
１１ クーラント出口開口部
１２ クーラントチャネル
１２．１ 上部部分
１２．２ 下部部分
１３ バッテリモジュールコネクタ
１３．１ バスバー
１４ クーラントセクション
１５ 更なるクーラントセクション
１６ クロージャ要素
２００ 自動車
２０１ シル
ｘ 長手方向軸
Ｘ 第１の方向
ｙ 横断方向軸
Ｙ 第２の方向
ｚ 上下方向軸
Ｚ 第３の方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】