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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-16
(54)【発明の名称】組電池のための支持体
(51)【国際特許分類】
H01M 10/6556 20140101AFI20221209BHJP
H01M 50/213 20210101ALI20221209BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20221209BHJP
H01M 50/284 20210101ALI20221209BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20221209BHJP
H01M 10/651 20140101ALI20221209BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20221209BHJP
H01M 10/625 20140101ALN20221209BHJP
H01M 10/643 20140101ALN20221209BHJP
H01M 10/6557 20140101ALN20221209BHJP
H01M 10/6565 20140101ALN20221209BHJP
H01M 10/6568 20140101ALN20221209BHJP
【ＦＩ】
H01M10/6556
H01M50/213
H01M10/613
H01M50/284
H01M50/204 401D
H01M10/651
H01M10/48 P
H01M10/625
H01M10/643
H01M10/6557
H01M10/6565
H01M10/6568
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022522964
(86)(22)【出願日】2020-10-19
(85)【翻訳文提出日】2022-05-25
(86)【国際出願番号】 EP2020079409
(87)【国際公開番号】W WO2021074456
(87)【国際公開日】2021-04-22
(31)【優先権主張番号】1915161.2
(32)【優先日】2019-10-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521186421
【氏名又は名称】ゼロテック リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100082418
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 朔生
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】フラナリー、バリー
【テーマコード（参考）】
5H030
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
5H030AA03
5H030AA10
5H030AS08
5H030BB21
5H030FF43
5H031AA09
5H031BB02
5H031CC01
5H031EE01
5H031EE04
5H031KK08
5H040AA02
5H040AA28
5H040AS07
5H040AT01
5H040AY06
5H040CC35
5H040GG27
5H040JJ03
5H040LL01
5H040LL06
(57)【要約】
１つ又は複数の検知手段（２、３）を組電池内に保持、配置する支持体手段（１）であって、組電池は、１つ又は複数の電池と、少なくとも１つの電池と熱接触する熱管理管（１０）とを備え、支持体手段（１）は、組電池の１つ又は複数の状態を検知する検知手段（２、３）と、支持体手段（１）に通信接続をもたらす接続手段（４）とを備え、前記検知手段（２、３）は、接続手段（４）に動作可能に接続される。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つ又は複数の電気要素を組電池内に保持、配置する支持体手段であって、前記組電池は、１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの単電池と熱接触する熱管理管とを備え、
前記支持体手段は、少なくとも１つの組電池機能を実施する少なくとも１つの電気要素と、前記支持体手段に通信接続をもたらす接続手段とを備え、
前記電気要素は、前記接続手段に動作可能に接続されることを特徴とする、
支持体手段。
【請求項2】
前記支持体手段は、前記組電池の１つ又は複数の状態を検知する少なくとも１つの検知手段の形態で電気要素を備えることを特徴とする、請求項１に記載の支持体手段。
【請求項3】
前記検知手段は、１つ又は複数のセンサを備えることを特徴とする、請求項２に記載の支持体手段。
【請求項4】
前記検知手段は、２種以上のセンサを備えることを特徴とする、請求項３に記載の支持体手段。
【請求項5】
前記検知手段は、センサのアレイを備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載の支持体手段。
【請求項6】
前記検知手段は、前記管上の歪みを測定する１つ又は複数の歪みセンサを備えることを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項7】
前記検知手段は、いくつかの位置及び／又は方向で前記管上の歪みを測定する複数の歪みセンサを備えることを特徴とする、請求項６に記載の支持体手段。
【請求項8】
前記検知手段は、前記管と少なくとも１つの単電池との間の接触圧力を測定する１つ又は複数の圧力センサを備えることを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項9】
前記検知手段は、前記管の長さ部に沿って前記管と複数の単電池との間の接触圧力を測定する複数の圧力センサを備えることを特徴とする、請求項８に記載の支持体手段。
【請求項10】
前記検知手段は、少なくとも１つの単電池の温度を測定する１つ又は複数の温度センサを備えることを特徴とする、請求項２～９のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項11】
前記検知手段は、複数の単電池の温度を測定する複数の温度センサを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の支持体手段。
【請求項12】
前記支持体手段は、前記少なくとも１つの温度センサと、前記管との間に配置可能な熱障壁手段を備えることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の支持体手段。
【請求項13】
前記支持体手段は、１つ又は複数の単電池からエネルギーを放散させる少なくとも１つのエネルギー放散手段の形態で電気要素を備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項14】
前記エネルギー放散手段は、電池平衡手段を備え、前記電池平衡手段は、１つ又は複数の平衡抵抗器を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の支持体手段。
【請求項15】
前記平衡抵抗器又は各前記平衡抵抗器は、導電性パターン層内の導電性トレースであることを特徴とする、請求項１４に記載の支持体手段。
【請求項16】
前記導電性トレース又は各前記導電性トレースは、１つ又は複数の直線区分と１つ又は複数の屈曲部若しくはコーナとを備える経路を辿ることを特徴とする、請求項１５に記載の支持体手段。
【請求項17】
前記エネルギー放散手段は、前記接続手段を介して切替え手段に動作可能に接続され、前記切替え手段は、前記１つ又は複数の平衡抵抗器を通じて単電池からのエネルギーの排出を制御するために使用されることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項18】
前記支持体手段は、前記熱管理管に動作可能に接続するように適合されることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項19】
前記支持体手段は、前記熱管理管に熱接続する及び／又は機械的に接続するように適合されることを特徴とする、請求項１８に記載の支持体手段。
【請求項20】
前記支持体手段は、前記支持体手段の長さ部の少なくとも一部分に沿って前記熱管理管に取り付けられることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項21】
前記支持体手段は、前記管の外面と１つ又は複数の単電池との間に配置可能であることを特徴とする、請求項２０に記載の支持体手段。
【請求項22】
前記管は膨張性であることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項23】
前記管は、膨張状態において、前記管が１つ又は複数の単電池の表面の少なくとも一部に少なくとも部分的に適合するように適合可能であることを特徴とする、請求項２２に記載の支持体手段。
【請求項24】
前記管は、ポリマーベースの材料から形成されることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載の支持体手段。
【請求項25】
前記管は、膨張性プラスチック材料から形成されることを特徴とする、請求項２４に記載の支持体手段。
【請求項26】
前記膨張性プラスチック材料は、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、又は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）であることを特徴とする、請求項２５に記載の支持体手段。
【請求項27】
前記管には、熱膨張性又はポリウレタン発泡体等の拡張性発泡体が充填されることを特徴とする、請求項２２～２６のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項28】
前記支持体手段は、可撓性であることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項29】
前記支持体手段は、可撓性基板を備えることを特徴とする、請求項２８に記載の支持体手段。
【請求項30】
前記支持体手段は、可撓性印刷回路板であることを特徴とする、請求項２８又は２９に記載の支持体手段。
【請求項31】
前記基板は、少なくとも１つの導電性パターン層を備えることを特徴とする、請求項１から３０のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項32】
前記電気要素は、前記導電性パターン層内の前記導電性トレースを介して前記接続手段に電気接続されることを特徴とする、請求項３１に記載の支持体手段。
【請求項33】
前記導電性トレースは、１つ又は複数の信号線と、少なくとも１つの接地線とを含むことを特徴とする、請求項３１又は３２に記載の支持体手段。
【請求項34】
前記接続手段は、前記支持体手段の外周縁部に近接して配置されることを特徴とする、請求項１から３３のいずれか一項に記載の支持体手段。
【請求項35】
１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの可撓性管と、請求項１から３４のいずれか一項に記載の支持体手段とを備える組電池の製造方法であって、前記支持体手段を前記管に動作可能に結合することと、
前記管を膨張させることと、
前記検知手段の出力を監視することと、を含む、
方法。
【請求項36】
前記方法は、前記管が１つ又は複数の単電池に隣接して配置された際又は１つ又は複数の単電池の間に配置された際、前記管を膨張させることを更に含むことを特徴とする、請求項３５に記載の組電池の製造方法。
【請求項37】
前記方法は、前記少なくとも１つのセンサの出力が所定範囲内になるまで、前記管を膨張させることを更に含むことを特徴とする、請求項３５又は３６に記載の組電池の製造方法。
【請求項38】
前記方法は、前記管の表面上の歪みが、少なくとも１つの歪みセンサによって測定した際に閾値を上回る場合、前記管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを更に含み、前記充填手段は、拡張性発泡体、ポリウレタン又はシリコーン充填材料を含むことを特徴とする、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の組電池の製造方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、１つ又は複数の電気要素のための支持体に関する。より詳細には、本発明は、組電池内で使用するための支持体に関する。
【背景技術】
【0002】
組電池の安全で効率的な使用には、組電池自体及び組電池内の構成要素の動作特性に関する知識を必要とする。例えば、ハイブリッド車両又は電気車両を運転する際、組電池の充電状態及び健全状態、並びに理想的には個々の単電池の充電状態及び健全状態を知っていることが重要である。例えば、リチウムイオン電池を利用するより大型の組電池では、充電／放電サイクルの間に単電池が過熱しやすいため、組電池の温度特性に関する知識も重要である。更に、例えば、０℃を下回る低温では、単電池の放電性能は、低減する一方で、そのような温度での充電は、リチウムめっきをもたらすことがあり、著しく修復不可能な損傷及び即時の能力損失を単電池に生じさせる。単電池内のリチウムめっき及び結晶生成も、単電池内部の誘電膜の絶縁を破壊することがあり、短絡をもたらす。
【0003】
組電池の単電池を適切な温度エンベロープ内に保つため、例えば、加圧された熱管理流体を使用して熱を単電池間で伝達する熱管理システムの提供を必要とすることが多い。効果的に稼働させるため、熱管理システムは、例えば、組電池内の温度及び熱管理システム内の圧力の正確な測定に依存する。更に、組電池の製造中、良好な性能を保証するため、熱管理システムを正確に特性決定し、較正することが重要である。
【0004】
熱管理される組電池の主な製造に関する問題は、センサ及び他の電気要素を組電池内に組み込むことに関する。複数の電気要素を組み込むそのような組立体は、多量のワイヤを利用することが多く、製造工程を複雑にし、かなりの量の空間を組電池内で占める。多数の固定していないワイヤを使用すると、自動化された大量製造の間、明らかな問題を生じさせる。センサは、組電池のより深くに組み込むのではなく、例えば積層母線内に組み込むことが可能であるが、そのような解決策は、単電池温度の正確な測定値をもたらさない。というのは、母線の加熱により、測定値を歪めることがあり、製造業者が組電池の製造中に熱管理システムを正確に特性決定し、較正することが可能ではないためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記で概説した問題をなくすか又は軽減することが、本発明の一目的である。特に、１つ又は複数の電気要素を組電池内に組み込む方法を提供することは、本発明の一目的である。
【0006】
組電池の構成要素の動作特性の測定及び／又は管理に使用し得る１つ又は複数の電気要素を提供することが、本発明の更なる目的である。
【0007】
組電池内の熱管理システムの特性を決定、較正、制御する方法を提供することが、本発明の更なる目的である。
【0008】
組電池の自動化された大量組立ての間に組電池内に設置し得る電気要素を提供することが、本発明の更なる目的である。
【0009】
組電池内の空間を節約することが、本発明の更なる目的である。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第１の態様によれば、１つ又は複数の電気要素を組電池内に保持、配置する支持体手段が提供され、組電池は、１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの単電池と熱接触する熱管理管とを備え、支持体手段は、少なくとも１つの組電池機能を実施する少なくとも１つの電気要素と、支持体手段に通信接続をもたらす接続手段とを備え、電気要素は、接続手段に動作可能に接続される。有利には、支持体手段は、多量の接続器を必要とせずに電気要素（複数可）を組電池内に配置するために使用でき、これにより、組電池内の空間を節約する。有益には、接続手段は、制御コンピュータ等の１つ又は複数の外部構成要素に支持体手段を接続する道筋をもたらす。
【0011】
電気要素とは、パラメータの検知及び／又は組電池内の電池の調整等の機能を実施するのに使用し得る、あらゆる適切な能動若しくは受動電気及び／又は電子構成要素を意味する。
【0012】
組電池機能とは、組電池の稼働の間に実施されるあらゆる機能、例えば、組電池の構成要素の特性を測定すること、又は単電池の平衡化若しくは熱管理の目的で電流を放電することを意味する。
【0013】
好ましくは、支持体手段は可撓性である。有利には、可撓性支持体手段の提供により、支持体手段、したがって電気要素（複数可）を組電池内に容易に取り付け可能にする。
【0014】
好ましくは、支持体手段は、可撓性印刷回路板（ＰＣＢ）である。
【0015】
好ましくは、支持体手段は多層ＰＣＢである。
【0016】
好ましくは、支持体手段は可撓性基板を備える。
【0017】
好ましくは、基板は、ポリイミド膜を備える。
【0018】
任意で、基板は、ポリエステル（ＰＥＴ）膜を備える。
【0019】
任意で、基板は、ガラス繊維エポキシ積層体を備える。
【0020】
好ましくは、基板は、カプトン又はＦＲ－４を備える。
【0021】
好ましくは、基板は、基体を備える。
【0022】
任意で、基板は、ポリイミン基体を備える。
【0023】
好ましくは、基板は、少なくとも１つのカバー層を備える。
【0024】
任意で、基板は、少なくとも１つのポリイミンカバー層を備える。
【0025】
好ましくは、支持体手段は、強化手段を備える。有利には、強化手段は、例えば支持体手段が大きな力を受ける可能性がある特定の場所で、支持体手段に強度を加える。
【0026】
好ましくは、強化手段は、ポリイミド、ＦＲ－１、ＦＲ－２、ＦＲ－４、ＣＥＭ－１、ＣＥＭ－３、ＲＯ３０００又はＲＯ４０００を含む。
【0027】
好ましくは、支持体手段は、少なくとも１つの導電性パターン層を備える。
【0028】
好ましくは、上記導電性パターン層又は各導電性パターン層は、基体層とカバー層との間に設けられる。
【0029】
好ましくは、接着剤層は、基体層（複数可）と、導電性パターン層（複数可）と、カバー層（複数可）との間に設けられる。
【0030】
好ましくは、導電性パターン層は、１つ又は複数の導電性トレースを備える。
【0031】
好ましくは、導電性トレースは、０．０５～１ｍｍの幅である。
【0032】
理想的には、導電性トレースは、銅トレースである。
【0033】
好ましくは、導電性トレースは、１つ又は複数の信号線を含む。
【0034】
好ましくは、導電性トレースは、少なくとも１つの接地線を含む。
【0035】
理想的には、支持体手段は、共通の接地平面を備える。
【0036】
好ましくは、共通の接地平面は、導電性パターン層内の導電性トレースによってもたらされる。
【0037】
好ましくは、支持体手段は、組電池の１つ又は複数の状態を検知する少なくとも１つの検知手段の形態で電気要素を備える。
【0038】
理想的には、検知手段は、導電性パターン層を介して接続手段に動作可能に接続される。
【0039】
理想的には、検知手段は、導電性パターン層内の導電性トレースを介して接続手段に電気接続される。
【0040】
好ましくは、接続手段は、支持体手段の外周縁部に近接して配置される。
【0041】
好ましくは、接続手段は、１つ又は複数の導電性パッドを備える。
【0042】
好ましくは、上記導電性パッド又は各導電性パッドは、金めっきされている。
【0043】
好ましくは、接続手段は、１つ又は複数のエッジ・コネクタ、はんだパッド、基板－ワイヤ・コネクタ、メザニン・コネクタ、２ピン、４ピン、８ピン若しくは１６ピン・コネクタ、表面実装ピン、接続ブロック又は端子を含み得る。
【0044】
好ましくは、検知手段は、１つ又は複数のセンサを備える。
【0045】
好ましくは、検知手段は、２種以上のセンサを備える。
【0046】
好ましくは、検知手段は、センサのアレイを備える。
【0047】
好ましくは、検知手段は、規則的に離間するセンサのアレイを備える。
【0048】
好ましくは、１つ又は複数のセンサは、温度センサ、歪みセンサ、圧力センサ、揮発性有機物（ＶＯＣ）センサ、一酸化炭素（ＣＯ）センサ、二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、煙センサ、漏れ検出器、加速度センサ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ、健全状態（ＳｏＨ）センサ、又は充電状態（ＳｏＣ）センサのあらゆる組合せを含む。
【0049】
好ましくは、１つ又は複数のセンサは、表面実装センサ（複数可）である。
【0050】
好ましくは、上記センサ又は各センサは、導電性パターン層内の少なくとも１本の信号線に接続される。
【0051】
任意で、上記センサ又は各センサは、導電性パターン層内の接地線に接続される。
【0052】
任意で、複数のセンサは、導電性パターン層内の共通の接地線に接続される。
【0053】
好ましくは、支持体手段は、細長い支持体手段である。
【0054】
好ましくは、支持体手段は、２～２０ｍｍの幅である。
【0055】
好ましくは、支持体手段は、５～１０ｍｍの幅である。
【0056】
好ましくは、支持体手段は、０．０１～１ｍｍの厚さである。
【0057】
好ましくは、支持体手段は、長尺方向で延在する。
【0058】
理想的には、支持体手段は、組電池内に配置される。
【0059】
理想的には、支持体手段は、１つ又は複数の単電池に近接して配置される。
【0060】
好ましくは、支持体の長尺方向は、単電池の長軸に直交する。
【0061】
理想的には、支持体手段は、１つ又は複数の管に近接して配置される。
【0062】
好ましくは、支持体手段は、管に取り付け可能である。
【0063】
好ましくは、支持体手段は、熱管理管に動作可能に接続するように適合される。
【0064】
好ましくは、支持体手段は、熱管理管に熱接続する及び／又は機械的に接続するように適合される。
【0065】
好ましくは、支持体手段は、組電池内の管に取り付け可能である。
【0066】
好ましくは、管は、熱管理管である。
【0067】
任意で、組電池は、複数の管を備える。
【0068】
好ましくは、１つ又は複数の管は、蛇行管である。
【0069】
好ましくは、１つ又は複数の管は、マニホルド管である。
【0070】
任意で、組電池は、１つ又は複数の実質的に直線の管を備える。
【0071】
任意で、組電池は、１つ又は複数の平行な管を備える。
【0072】
好ましくは、上記管又は各管は、１つ又は複数の実質的に直線の区分を備える。
【0073】
好ましくは、上記管又は各管は、熱管理流体を運ぶように構成される。
【0074】
好ましくは、上記管又は各管は、空気、水、又は水－グリコール混合物を運ぶように構成される。
【0075】
理想的には、支持体手段の少なくとも一部は、支持体手段の長さ部の一部分に沿って管に取り付けられる。
【0076】
好ましくは、支持体手段は、支持体手段の長さ部の少なくとも一部分に沿って熱管理管に取り付けられる。
【0077】
好ましくは、支持体手段は、管の外面と１つ又は複数の単電池との間に配置可能である。
【0078】
理想的には、支持体手段は、管に熱溶接される。
【0079】
好ましくは、支持体手段は、接着剤により管に取り付けられる。
【0080】
好ましくは、支持体手段は、エポキシ等の接着剤を使用して管に接着取り付けされる。
【0081】
理想的には、管の表面及び／又は支持体手段は、コロナ放電プラズマ処理により処理される。有利には、管の表面及び／又は支持体をこのように処理すると、エポキシへの良好な接着を保証する。
【0082】
任意で、支持体手段は、機械的固定を介して管に取り付けられる。
【0083】
好ましくは、支持体手段は、機械的固定手段を備える。
【0084】
理想的には、機械的固定手段は、支持体内に１つ又は複数のバイア又は貫通孔を備える。
【0085】
好ましくは、管の少なくとも一部は、支持体を管に機械的に固定させるように、支持体内の少なくとも１つのバイア又は貫通孔を通過する。
【0086】
好ましくは、管の少なくとも一部は、支持体内の少なくとも１つのバイア又は貫通孔に通して融解させる。
【0087】
理想的には、管は、可撓性管である。
【0088】
好ましくは、管は、膨張性である。
【0089】
好ましくは、管は、膨張状態において、管が１つ又は複数の単電池の表面の少なくとも一部に少なくとも部分的に適合するように適合可能である。
【0090】
好ましくは、可撓性管は、ポリマーベースの材料から形成される。
【0091】
好ましくは、可撓性管は、膨張性プラスチック材料から形成される。膨張性プラスチック材料は、固有に絶縁性で軽量であり、腐食しないか、又はグリコール水混合物等の熱管理流体と化学的に相互作用しないため、有利である。
【0092】
好ましくは、膨張性プラスチック材料は、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、又は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である。
【0093】
理想的には、可撓性管の壁は、１０μｍから１５０μｍの厚さの間である。有利には、膨張性プラスチック材料は、かなり薄く作製してよく、これにより、上記管又は各管と単電池との間の良好な熱伝達特性を可能にする。
【0094】
任意で、管は、剛性管である。
【0095】
任意で、管は、アルミニウム又は銅管等の金属管である。有利には、金属管は、管と単電池との間に良好な熱伝導をもたらす。
【0096】
好ましくは、管は、一重管腔管である。
【0097】
任意で、管は、多重管腔管である。多重管腔管は、一重管腔管では均等な温度分配の促進が可能ではない大型組電池内で使用し得る。
【0098】
理想的には、多重管腔管は、２つ以上の管腔を備え、熱管理流体は、これらの管腔に沿って流し得る。
【0099】
好ましくは、支持体手段は、組電池内に配置される。
【0100】
理想的には、組電池は、１つ又は複数の単電池を備える。
【0101】
好ましくは、上記単電池又は各単電池は、円筒形単電池である。
【0102】
好ましくは、管は、外面を有する。
【0103】
好ましくは、管の外面の少なくとも一部は、１つ又は複数の単電池と熱接触する。有利には、管と単電池との間の熱接触により、熱管理の目的で熱を単電池間で伝達することを可能にする。
【0104】
好ましくは、管の外面の少なくとも一部は、１つ又は複数の単電池と物理的に接触する。
【0105】
好ましくは、上記管又は各管は、膨張性である。
【0106】
好ましくは、管には、熱管理流体が充填される。
【0107】
好ましくは、上記管又は各管は、熱管理流体によって膨張状態まで加圧される。
【0108】
好ましくは、熱管理流体は、空気、水、又は水－グリコール混合物である。
【0109】
任意で、管には、熱膨張性発泡体又はポリウレタン発泡体等の拡張性発泡体が充填される。
【0110】
好ましくは、上記管又は各管は、拡張性発泡体によって膨張状態まで加圧される。
【0111】
好ましくは、上記管又は各管は、膨張状態において、１つ又は複数の単電池の表面に適合する。
【0112】
好ましくは、上記管又は各管の形状は、１つ又は複数の単電池の表面の少なくとも一部に少なくとも部分的に適合する。
【0113】
理想的には、支持体手段は、管の外面上に配置される。
【0114】
理想的には、支持体手段は、管の外面と１つ又は複数の単電池との間に配置される。
【0115】
好ましくは、上記センサ又は各センサは、測定すべき少なくとも１つのそれぞれの構成要素に隣接して配置される。
【0116】
好ましくは、測定すべき構成要素（複数可）は、少なくとも１つの管を含む。
【0117】
好ましくは、測定すべき構成要素（複数可）は、少なくとも１つの単電池を含む。
【0118】
好ましくは、支持体手段は、管上の歪みを測定する１つ又は複数の歪みセンサを備える。有利には、歪みセンサは、例えば管を加圧した際の管の拡張又は屈曲を指し示し得る。有益には、歪みセンサは、管内の圧力レベルを指し示すために使用し得る。
【0119】
好ましくは、支持体手段は、いくつかの位置及び／又は方向で管上の歪みを測定する複数の歪みセンサを備える。
【0120】
好ましくは、歪みセンサは、管に隣接して支持体手段の表面上に実装される。
【0121】
好ましくは、支持体手段は、管と少なくとも１つの単電池との間の接触圧力を測定する１つ又は複数の圧力センサを備える。有利には、圧力センサは、管と単電池との間に接触圧力がどれくらいあるかを定量化し、管と単電池との間の熱結合量を特性決定するために使用し得る。
【0122】
好ましくは、検知手段は、管の長さ部に沿って管と複数の単電池との間の接触圧力を測定する複数の圧力センサを備える。
【0123】
好ましくは、単電池に対する管の接触圧力を測定する１つ又は複数の圧力センサは、単電池と管との間に配置される。
【0124】
好ましくは、圧力センサは、圧電抵抗式圧力センサである。
【0125】
好ましくは、圧力センサは、ＭＥＭＳ圧力センサである。
【0126】
理想的には、支持体手段は、１つ又は複数の温度センサを備える。有利には、温度センサは、管及び／若しくは１つ若しくは複数の単電池上の温度、又はこれらの周囲の温度を指し示すことが可能である。
【0127】
理想的には、支持体手段は、少なくとも１つの単電池の温度を測定する１つ又は複数の温度センサを備える。
【0128】
好ましくは、検知手段は、複数の単電池の温度を測定する複数の温度センサを備える。
【0129】
理想的には、支持体手段は、管の温度を測定する１つ又は複数の温度センサを備える。
【0130】
理想的には、支持体手段は、管と単電池との間に配置される少なくとも１つの温度センサを備える。有利には、膨張状態において、管は、管と単電池との間の良好な熱接触を保証するように、温度センサを単電池に対して押圧する。
【0131】
理想的には、支持体手段は、単電池に隣接して支持体手段の表面上に配置される少なくとも１つの温度センサを備える。
【0132】
理想的には、支持体手段は、熱障壁手段を備える。
【0133】
好ましくは、熱障壁手段は、管と検知手段との間に配置される。
【0134】
理想的には、熱障壁手段は、支持体手段の、温度センサとは反対の側に配置される。有利には、熱障壁手段は、温度センサを使用して単電池を測定する際、温度センサと、測定が意図されない構成要素、例えば管との間の熱接触を制限するために使用し得る。
【0135】
好ましくは、熱障壁手段の物理的範囲は、検知手段の領域と実質的に等しいか、又はこれを超える。
【0136】
好ましくは、熱障壁手段は、少なくとも１つの温度センサと管との間に配置される。
【0137】
理想的には、支持体手段は、管の外面上で熱管理流体の存在を測定する１つ又は複数の漏れセンサを備える。有利には、漏れセンサは、管内からの熱管理流体の漏れを指し示し得る。
【0138】
好ましくは、１つ又は複数のセンサは、個々に対処可能である。有利には、センサを個々に対処可能であることにより、組電池内で測定されるパラメータの分布を解決できる。
【0139】
好ましくは、支持体手段は、１つ又は複数の単電池からエネルギーを放散させる少なくとも１つのエネルギー放散手段の形態で電気要素を備える。
【0140】
好ましくは、支持体手段は、単電池平衡手段を備える。
【0141】
好ましくは、エネルギー放散手段は、単電池平衡手段を備える。有利には、エネルギー放散手段は、組電池内の単電池の電圧を平衡にするため、単電池内の過剰な電荷を放散させるために使用し得る。
【0142】
好ましくは、単電池平衡手段は、１つ又は複数の平衡抵抗器を備える。
【0143】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、導電性トレースである。
【0144】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、銅トレースである。
【0145】
理想的には、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、導電性パターン層内の導電性トレースである。
【0146】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、０．０５～０．２ｍｍの幅の導電性トレースである。
【0147】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、０．１～０．２ｍｍの厚さの導電性トレースである。
【0148】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、１００～１００００ｍｍの長さの導電性トレースである。
【0149】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、ラビリンス経路を辿る導電性トレースである。
【0150】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、１つ又は複数の直線区分と、１つ若しくは複数の屈曲部又はコーナとを備える経路を辿る導電性トレースである。
【0151】
代替的に、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、表面実装抵抗器である。
【0152】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、１～１００Ωの抵抗を有する。
【0153】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、約１０Ωの抵抗を有する。
【0154】
好ましくは、エネルギー放散手段は、切替え手段に動作可能に接続される。
【0155】
好ましくは、切替え手段は、接続手段を介してエネルギー放散手段に接続される。
【0156】
任意で、切替え手段は、支持体手段に一体に接続される。
【0157】
好ましくは、切替え手段は、１つ又は複数のソリッドステート切替え手段を備える。
【0158】
好ましくは、切替え手段は、１つ又は複数のトランジスタを備える。
【0159】
理想的には、切替え手段は、１つ又は複数の平衡抵抗器を通じて単電池からのエネルギー放出を制御するために使用される。
【0160】
好ましくは、エネルギー放散手段は、管と熱接触する。有利には、管は、エネルギー放散手段内で生成された熱があれば放散するために使用し得る。
【0161】
好ましくは、測定手段は、電気接続手段を介して検知手段に動作可能に結合される。
【0162】
好ましくは、測定手段は、１つ又は複数の測定回路を備える。
【0163】
好ましくは、測定手段は、１つ又は複数のホイートストン・ブリッジ回路を備える。
【0164】
好ましくは、測定手段は、測定コンピュータを備える。
【0165】
好ましくは、測定コンピュータは、１つ又は複数のセンサを監視するために使用される。
【0166】
好ましくは、測定コンピュータは、少なくとも１つのセンサの測定値が閾値を上回る場合に信号を出力するように動作可能である。
【0167】
好ましくは、測定コンピュータは、少なくとも１つのセンサの測定値が閾値を下回る場合に信号を出力するように動作可能である。
【0168】
好ましくは、測定コンピュータは、少なくとも１つのセンサの測定値が閾値を上回る場合に信号を出力するように動作可能である。
【0169】
好ましくは、測定コンピュータは、少なくとも１つのセンサの測定値が所定範囲内である場合に信号を出力するように動作可能である。
【0170】
好ましくは、測定手段は、組電池の制御回路に結合される。
【0171】
好ましくは、組電池の動作は、測定手段の出力及び／又は１つ若しくは複数のセンサの出力に基づく。
【0172】
好ましくは、制御回路は、１つ又は複数の歪みセンサによって測定した際に管内の圧力が閾値を下回る場合、管内の圧力を増大させるように動作可能である。
【0173】
好ましくは、制御回路は、１つ又は複数の温度センサによって測定した際に１つ又は複数の単電池の温度が閾値を超えた場合、管内の熱管理流体の流量を増大させるように動作可能である。
【0174】
好ましくは、制御回路は、１つ又は複数の圧力センサによって測定した際に管と１つ又は複数の単電池との間の接触圧力が所定範囲外にある場合、管内の圧力を増大させるように動作可能である。
【0175】
本発明の第２の態様によれば、組電池内に１つ又は複数のエネルギー放散手段を保持、配置する支持体手段が提供され、組電池は、１つ又は複数の単電池と、熱管理管とを備え、支持体手段は、１つ又は複数の単電池からエネルギーを放散するエネルギー放散手段を備え、エネルギー放散手段は、熱管理管と熱接触する。有利には、エネルギー放散手段は、組電池内の単電池の電圧を平衡にするため、電池から過剰なエネルギーを放散させるために使用し得る。
【0176】
好ましくは、エネルギー放散手段は、電池平衡手段を備える。
【0177】
好ましくは、電池平衡手段は、１つ又は複数の平衡抵抗器を備える。
【0178】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、導電性トレースである。
【0179】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、銅トレースである。
【0180】
理想的には、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、導電性パターン層内の導電性トレースである。
【0181】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、０．０５～０．２ｍｍの幅の導電性トレースである。
【0182】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、０．１～０．２ｍｍの厚さの導電性トレースである。
【0183】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、１００～１００００ｍｍの長さの導電性トレースである。
【0184】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、ラビリンス経路を辿る導電性トレースである。
【0185】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、１つ又は複数の直線区分と、１つ又は複数の屈曲部とを備える経路を辿る導電性トレースである。
【0186】
代替的に、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、表面実装抵抗器である。
【0187】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、１～１００Ωの抵抗を有する。
【0188】
好ましくは、上記平衡抵抗器又は各平衡抵抗器は、約１０Ωの抵抗を有する。
【0189】
好ましくは、エネルギー放散手段は、切替え手段に動作可能に接続される。
【0190】
好ましくは、切替え手段は、接続手段を介してエネルギー放散手段に接続される。
【0191】
任意で、切替え手段は、支持体手段に一体に接続される。
【0192】
好ましくは、切替え手段は、１つ又は複数のソリッドステート切替え手段を備える。
【0193】
好ましくは、切替え手段は、１つ又は複数のトランジスタを備える。
【0194】
理想的には、切替え手段は、１つ又は複数の平衡抵抗器を通じて電池からのエネルギー放出を制御するために使用される。
【0195】
本発明の第３の態様によれば、１つ又は複数の機能要素を組電池内に保持、配置する支持体手段が提供され、組電池は、１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの単電池と熱接触する熱管理管とを備え、支持体手段は、組電池内で少なくとも１つの機能を実施する少なくとも１つの機能要素と、支持体手段に通信接続をもたらす接続手段とを備え、機能要素は、接続手段に動作可能に接続される。
【0196】
機能要素とは、組電池内での機能の実施に使用し得るあらゆる光学構成要素及び／又は電気／電子構成要素、例えばファイバ・ブラッグ・グレーティングを意味する。
【0197】
好ましくは、接続手段は、光ファイバである。
【0198】
本発明の第４の態様によれば、１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの可撓性管と、支持体手段とを備える組電池の製造方法が提供され、方法は、支持体手段を管に動作可能に結合することと、管を膨張させることと、検知手段の出力を監視することとを含む。有利には、支持体手段は、管が正確に膨張されていることを保証するように、リアルタイム・フィードバックを提供し得る。
【0199】
本発明の第５の態様によれば、１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの可撓性管とを備える組電池の製造方法が提供され、方法は、少なくとも１つのセンサを管に動作可能に結合することと、管を膨張させることと、センサの出力を監視することとを含む。有利には、センサの監視は、管が正確に膨張されていることを保証するように、リアルタイム・フィードバックを提供し得る。
【0200】
好ましくは、方法は、複数のセンサを管に動作可能に接続することを含む。
【0201】
好ましくは、方法は、支持体手段を管に動作可能に接続することを含み、支持体手段は、電気要素と接続手段とを備える。
【0202】
好ましくは、方法は、支持体手段を管に動作可能に接続することを含み、支持体手段は、検知手段と接続手段とを備える。
【0203】
好ましくは、方法は、１つ又は複数の歪みセンサを管に動作可能に接続することを含む。
【0204】
好ましくは、方法は、１つ又は複数の温度センサを管に動作可能に接続することを含む。
【0205】
好ましくは、方法は、１つ又は複数の圧力センサを管に動作可能に接続することを含む。
【0206】
好ましくは、方法は、管が１つ又は複数の単電池に隣接して配置される際、又は管を１つ又は複数の単電池の間に配置される際、管を膨張させることを更に含む。
【0207】
好ましくは、方法は、空気、水又は水－グリコール混合物等の熱管理流体を使用して管を膨張させることを含む。
【0208】
好ましくは、方法は、ポリウレタン発泡体又は他の熱膨張性発泡体等の拡張性発泡体を使用して管を膨張させることを含む。
【0209】
好ましくは、方法は、歪みセンサを使用して管の表面上の歪みを測定することを含む。
【0210】
好ましくは、方法は、圧力センサを使用して管と単電池との間の接触圧力を測定することを含む。
【0211】
好ましくは、方法は、少なくとも１つのセンサの出力が閾値を下回る間、管を膨張させることを含む。
【0212】
好ましくは、方法は、少なくとも１つの歪みセンサによって測定した際に管の表面上の歪みが閾値を下回る間、管を膨張させることを含む。
【0213】
好ましくは、方法は、少なくとも１つのセンサの出力が閾値を上回るまで、管を膨張させることを含む。
【0214】
好ましくは、方法は、少なくとも１つのセンサの出力が所定範囲内になるまで、管を膨張させることを含む。
【0215】
好ましくは、方法は、少なくとも１つの圧力センサによって測定した際に管と単電池との間の接触圧力が所定範囲外にある間、管を膨張させることを含む。
【0216】
好ましくは、方法は、管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを含む。有利には、充填手段は、組電池を強化し、構成要素を組電池内に確実に保持するために使用される。
【0217】
好ましくは、方法は、管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを含み、充填手段は、拡張性発泡体、ポリウレタン発泡体又はシリコーン充填材料を含む。
【0218】
好ましくは、方法は、少なくとも１つのセンサの出力が閾値を上回る場合、管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを含む。
【0219】
好ましくは、方法は、少なくとも１つの歪みセンサによって測定した際に管の表面上の歪みが閾値を上回る場合、管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを含む。
【0220】
好ましくは、方法は、少なくとも１つの圧力センサによって測定した際に管と単電池との間の接触圧力が閾値を上回る場合、管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを含む。
【0221】
本発明の一態様に適用可能な任意の特徴は、あらゆる組合せで、あらゆる数で使用し得ることは了解されよう。更に、任意の特徴は、本発明の他の態様のいずれかと共に、あらゆる組合せで、あらゆる数で使用し得る。このことは、限定はしないが、本明細書の特許請求の範囲内のあらゆる他の請求項に対する従属請求項として使用される、任意の請求項からの従属請求項を含む。
【0222】
次に、本発明を添付の図面を参照しながら説明する。図面は、単に例として、本発明による装置の１つ又は複数の好ましい実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【0223】
【図1】本発明による支持体の斜視図である。
【図3】熱管理管に取り付けられた、本発明による支持体の斜視図である。
【図4b】測定回路及び制御コンピュータに接続された支持体を備える組電池の概略図である。
【図5】管と熱接触する複数の単電池の斜視図であり、複数の単電池は、本発明による支持体を備える。
【図6】管及び支持体と熱接触する複数の単電池の斜視図である。
【図7】管及び支持体と熱接触し、底板上に実装された複数の単電池の斜視図である。
【図8a】本発明の一態様による支持体を備える蛇行管の斜視図である。
【図9a】本発明の一態様による、熱伝達材料を含むマニホルド管の斜視図である。
【図10】本発明による蛇行管及び複数の支持体の上面図である。
【図11a】本発明の一態様による支持体の更なる斜視図である。
【図12】本発明の一態様による組電池の製造方法の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0224】
図１では、全体的に数字１によって示される支持体が示される。支持体１は、それぞれ電気接続パッド４に接続される第１のセンサ２と第２のセンサ３とを備える。支持体１は、可撓性印刷回路板（ＰＣＢ）の形態の可撓性基板５を備える。可撓性基板５は、ポリイミン基層とポリイミンカバー層との間に導電性パターン層を備える。可撓性基板５の複数の層は、接着剤を介して取り付けられる。
【0225】
導電性パターン層は、複数の導電性銅トレース６を含み、複数の導電性銅トレース６は、０．０５～１ｍｍの幅であり、センサ２、３とそれぞれの電気接続パッド４との間に電気接続をもたらす。センサ２、３は、あらゆる適切な配線方式に従って、例えば、各センサに対して２本のトレースを使用して電気接続パッド４に接続し得る。単一の接地線又は共通の接地面は、いくつかのセンサの間で共有してよいが、各センサは、それ自体独自の信号線を有する。
【0226】
電気接続パッド４は、金めっきされた導電性パッドであり、可撓性基板４のポリイミンカバー層の上にあり、導電性パターン層内のトレースに電気接続をもたらすことを可能にする。電気接続パッド４は、測定回路又はコンピュータ等の外部構成要素に支持体１を接続する道筋をもたらす。電気接続パッド４は、組電池内に据え付ける際のアクセスしやすさを容易にするように、支持体１の外周縁部に近接して配置される。
【0227】
当業者は、あらゆる適切な電気接続器を電気接続パッド５の代わりに、又は電気接続パッド４に加えて設け得ることを了解するであろう。支持体１は、エッジ・コネクタ、はんだパッド、基板－ワイヤ・コネクタ、メザニン・コネクタ、２－４－８－若しくは１６－ピン・コネクタ、表面実装ピン、接続ブロック又は端子を含み得る。
【0228】
支持体１上のセンサ２、３は、図２に詳細に示す。第１のセンサ２及び第２のセンサ３は、導電性パターン層内のトレース６に電気接続される表面実装センサである。第１のセンサ２及び第２のセンサ３は、歪み及び温度をそれぞれ測定するために使用される。
【0229】
センサ２、３、及び接続器等の他の構成要素は、適切な手段を使用して、例えば、エポキシ等の接着剤を使用して支持体１に取り付け得る。代替的に、センサ及び／又は接続器は、導電性エポキシ、表面実装技術、手はんだ付け、ＴＩＧ溶接、レーザー溶接等のあらゆる適切な固定手段を使用して、及び／又はＰＣＢ等の別の構成要素を介して支持体１に取り付け得る。
【0230】
図３は、管１０の外面上で、管１０に部分的に取り付けられる支持体１を示す。支持体１の一方の端部、特に、接続パッド４が位置する支持体１の外周端部は、管に取り付けられておらず、接続パッド４を測定回路又は他の電気機器に取り付け可能にする。
【0231】
好ましい実施形態では、支持体１は、管１０に熱溶接されるが、他の実施形態では、代わりに、支持体１は、エポキシ等の接着剤を使用して管１０に接着取り付けし得る。管１０及び／又は支持体１の表面は、エポキシを塗布する前にコロナ放電プラズマ処理で処理され、エポキシへの良好な接着を保証する。
【0232】
また更なる実施形態では、支持体１は、機械的固定を介して管１０に取り付け得る。一例では、支持体１は、管１０又は管１０に取り付けられた他の固定部材の一部が中を通過し得る１つ若しくは複数のバイア又は貫通孔を含み、支持体１を管１０上で適切な場所に保持する。管１０は、部分的に融解させてよく、これにより、管１０が支持体１内のそのようなバイア又は貫通孔を通過し、バイア又は貫通孔の縁部にわたり「キノコ状になる」ようにし、支持体１を管１０上で適切な場所に保持する。代替的に、支持体１は、導電性エポキシ、表面実装技術、手はんだ付け、ＴＩＧ溶接、レーザー溶接の使用等のあらゆる適切な固定手段を使用して、及び／又はＰＣＢ等の別の構成要素を介して管１０に取り付け得る。
【0233】
図３に示す例では、管は、可撓性管であるが、支持体１は、組電池内のあらゆる管、例えば、剛性金属管に取り付け得る。
【0234】
支持体１は、管１０上の歪みを測定するために使用される歪みセンサ２を含む。歪みセンサ２の出力は、管が膨張状態にある間、管１０の屈曲及び／又は拡張を指し示し、管内の圧力レベルを推測するために使用し得る。熱管理システムのユーザは、この情報を使用し、管の過圧／過膨張を回避し、これにより、管１０が破裂する危険性を低減し得る。好ましい実施形態では、歪みセンサ２は、抵抗箔歪みゲージ又は静電容量式歪みゲージである。
【0235】
支持体１は、いくつかの位置及び／又は方向で管１０上の歪みを測定する複数の歪みセンサ２を備える。位置に反応する歪み測定値は、例えば、管の入口側の圧力が管の出口側の圧力よりも高い場合、閉塞が管１０内に生じていることを推測するために使用し得る。管に沿った複数の歪みセンサ２は、ユーザが、管１０内の閉塞部位、例えば、屈曲部又はコーナを識別することを可能にする。
【0236】
支持体１は、管１０と単電池２０との間の接触圧力を測定するように、少なくとも１つの圧力センサを含み得る。圧力センサは、そのような単電池２０と管１０との間に配置し得る。適切な圧力センサは、圧電抵抗式圧力センサ及び／又はＭＥＭＳ圧力センサを含む。管２０が膨張すると、圧力センサは、単電池２０の筐体に対して押され、センサの出力は、接触圧力量に比例する。管と単電池との間の熱結合は、接触圧力レベルに部分的に依存するため、圧力センサは、管２０と単電池２０との間の熱結合レベルを推測するために使用し得る。
【0237】
支持体１は、組電池内の温度、例えば、少なくとも１つの単電池２０の表面上の温度を測定するために使用される温度センサ３を含む。使用に際して、温度センサ３は、単電池２０に隣接する支持体１の表面上に配置される。膨張状態では、管１０は、単電池に対して温度センサ３を押し、単電池との熱接触を改善する。
【0238】
支持体１は、熱障壁部分を含み、熱障壁部分は、温度センサ３と管１０との間の熱結合を制限するために使用され、熱障壁部分の温度は、測定されることを意図しない。熱障壁は、支持体１の、温度センサ３とは反対の側で、管と温度センサ３との間に配置される。熱障壁の物理的な範囲は、温度センサ３の領域に実質的に等しい。
【0239】
支持体１は、管、特に管の表面の温度を測定する複数の温度センサと、組電池内の個々の単電池又は単電池群を測定するためにそれぞれ使用される複数の温度センサとを含み得る。
【0240】
支持体１が複数のセンサを含む場合、管に沿った物理特性の地図を描くことが可能である。例えば、組電池全体を通して同じ種類の複数の歪みセンサ又は複数の温度センサ（例えば、複数の歪みセンサ又は複数の温度センサ）を使用することが可能である。各センサは、個々に対処可能であり、制御コンピュータが、組電池内の測定パラメータの分布を解決することを可能にする。例えば、制御コンピュータは、組電池内に昇温がある場合、個々の組電池又は単位電池を識別し得る。
【0241】
図４ａに示すように、１つ又は複数の測定回路３１０（例えば、ホイートストン・ブリッジ回路３１０）は、電気接続パッド４を介してセンサ２、３に動作可能に結合し得る。測定回路３１０の出力は、例えば、組電池３００の測定コンピュータ３２０及び／又は制御回路３３０によって監視し得る。代替的に、測定コンピュータ又は制御回路３２０は、１つ又は複数のセンサ２、３に直接接続し得る。測定コンピュータ３２０は、少なくとも１つのセンサ２、３の測定値が閾値を上回る、閾値を下回る、及び／又は所定範囲内である場合に、信号を出力するように動作可能とし得る。例えば、測定コンピュータは、１つ又は複数の温度センサ（例えば、単電池の温度を監視する温度センサ）の値が閾値を上回る場合に信号を出力するように動作可能とし得る。測定コンピュータ３２０は、１つ又は複数の歪みセンサ（例えば、管１０内の圧力を推測するために使用される歪みセンサ）の値が閾値を下回る場合に信号を出力するように動作可能とし得る。
【0242】
組電池３００の動作は、支持体１上のセンサの出力に基づき得る。例えば、組電池の制御回路３３０は、１つ又は複数の歪みセンサによって測定された圧力が閾値を下回った際、圧力管１０内の圧力を増大させるように動作可能とし得る。この場合、制御回路３３０は、管内の圧力を増大させ得る。代替又は追加として、制御回路３３０は、１つ又は複数の圧力センサによって測定した際に管１０と１つ又は複数の単電池２０との間の接触圧力が所定範囲外になった場合、管１０内の圧力を増加又は低減させるように動作可能とし得る。制御回路は、例えば、１つ又は複数の温度センサによって測定した際に１つ又は複数の単電池の温度が閾値を超える場合、管内の熱管理流体の流量を増大させ得る。
【0243】
図５に示すように、管１０は、円筒形単電池２０のアレイの中で組電池内に配置される蛇行熱管理管である。管１０は、単電池２０を熱管理するために使用される。使用に際し、支持体１は、単電池２０及び／又は管１０に隣接する適切な位置でセンサ２、３を組電池内に保持、配置する。
【0244】
管１０は、熱を単電池２０間に伝達する空気、水又は水－グリコール混合物等の熱管理流体を含む（図示せず）。使用に際し、管は、熱管理システムに動作可能に接続され、熱管理システムは、熱管理流体を収容する槽と、冷却剤ループと、ポンプと、熱交換器とを備える。熱管理システムは、加圧サイクルを稼働させることによって加圧でき、加圧サイクルにおいて、槽からの熱管理流体は、冷却剤ループ及び管１０内の圧力を増大させるように冷却剤ループに引き込まれる。
【0245】
管１０が膨張性可撓性管である実施形態では、管１０内の熱管理流体の圧力により、可撓性管を拡張させる。可撓性管１０が拡張するにつれて、可撓性管１０は、円筒形単電池２０の形状によって表される波形面に一致し、これにより、円筒形単電池２０のそれぞれと接触する可撓性管の表面積を増大させる。このことは、単電池２０と可撓性管との間の熱接触面積及び接触圧力を増大し、可撓性管と個々の単電池との間の熱エネルギーの伝達を改善するため、有利である。更に有利には、管１０は、単電池２０の壁に対して押されるため、支持体に対しても押される。管１０の力は、支持体１上に実装されたセンサと単電池２０との間の接触圧力、したがって結合を増大し得る。
【0246】
管１０は、膨張性プラスチック又はポリマーベースの材料から形成し得る。膨張性プラスチック又はポリマーベースの材料は、有利である。というのは、材料は、固有に絶縁性で軽量であり、腐食しないか、又はグリコール水混合物等の熱管理流体と化学的に相互作用しない。好ましくは、膨張性プラスチック又はポリマーベースの材料は、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、又は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）である。可撓性管１０の壁は、１０μｍから１５０μｍの厚さの間であり、上記管又は各管と単電池との間に良好な熱伝達特性をもたらす。管１０が剛性である実施形態では、管１０は、管と単電池との間に良好な熱伝導をもたらすアルミニウム又は銅等の金属から形成される。
【0247】
支持体１は、組電池内の特定の場所で管及び／又は単電池に対してよりきめ細かい測定値をもたらすように、特定の位置で１つ又は複数の追加のセンサを含み得る。例えば、管１０が（例えば、蛇行管内の）屈曲部の周囲を通過する領域において、支持体１は、管１０の崩壊及び／又はねじれの可能性を検出するように、追加の歪みセンサを含み得る。別の例では、支持体１は、組電池内で高温の危険性が高い領域内に、レベルを増大させた温度センサを含み得る。
【0248】
管１０は、一重管腔管であるか、又は一重管腔管では均等な温度分配を促進可能ではない大型組電池内で使用される場合、管１０は、多重管腔管とし得る。多重管腔管は、２つ以上の管腔を備え、熱管理流体は、これらの管腔に沿って流し得る。
【0249】
図６及び図７は、管１０が、単電池２０の長軸に概ね直交する長尺方向で延在することを示す。支持体１（図示せず）の長軸は、管１０の方向に平行な方向にある。支持体１（図示せず）は、管１０と単電池２０との間で管１０の表面上に配置される。管１０は、単電池と熱接触し、単電池２０を加熱及び／又は冷却する目的で、単電池と管との間で熱を伝達することを可能にする。支持体１（図示せず）は、管の高さ部／単電池の側壁の一部分に沿って延在する。
【0250】
支持体１は、細長く、１０ｍｍの幅及び０．１ｍｍの厚さである。任意の実施形態では、支持体１は、２～２０ｍｍ又は５～１０ｍｍの幅であり、適切な可撓性をもたらすような適切な厚さ、例えば、０．０１～１ｍｍの範囲の厚さを有し得る。単電池２０が１８６５０又は２１７０単電池である場合、（使用時の）管の高さは、単電池２０の全長に実質的に等しいか、又は単電池２０の全長よりもわずかに小さい。支持体１は、管１０の高さの一部分のみを覆い、したがって、単電池（複数可）の側壁（複数可）の一部分のみと接触する。
【0251】
図７は、下側クラムシェル３０を示し、下側クラムシェル３０を使用して、単電池２０を配置、保持する。下側クラムシェルは、稠密構成で単電池を保持する凹部３１と、開口３２とを含み、開口３２は、下側クラムシェル３０の一方の側の単電池と、クラムシェルの反対側（即ち、組電池の外側）の母線との間に電気接続をもたらす。組電池は、完全に構成されると、（下側クラムシェル３０と同様の）上側クラムシェルと、単電池２０のアレイの外周縁部で上側クラムシェルと下側クラムシェルとを接続する側壁とを含む。
【0252】
【0253】
図９に示す代替実施形態では、組電池は、膨張性管から形成される少なくとも１つの測定管１５と、測定管１５の表面に取り付けられる支持体１とを含む。測定管１５は、単電池の列の間に置かれ、ポリウレタン又は熱膨張性発泡体等の膨張性発泡体が充填される。発泡体が拡張すると、管１は、単電池１０の表面形状に一致する。管１５の拡張により、支持体１が単電池の表面に対して押される。支持体１が例えば温度センサを含む場合、センサは、センサと単電池の表面との間の良好な熱接触を保証するように、単電池の側壁に対して押される。
【0254】
図９の例では、測定管１５は、１つおきの単電池の列の間に配置され、蛇行熱管理管１３は、測定管１５を含まない列の単電池（即ち、１つおきの単電池の列）の間に配置される。
【0255】
図１１ａは、全体的に数字２０１によって示される更なる支持体を示す。支持体２０１は、第１の実施形態と概ね同様であり、差は、支持体２０１が、それぞれの電気接続パッド２０４に接続される平衡抵抗器２０２の形態の導電性トレース２０６を備えることである。支持体２００は、可撓性印刷回路板（ＰＣＢ）の形態の可撓性基板２０５を備える。可撓性基板２０５は、ポリイミン基体とポリイミンカバー層との間に導電性パターン層を備える。可撓性基板２０５の複数の層は、接着剤を介して取り付けられる。支持体２０５は、管２１０又は管２１０に取り付けられた他の固定部材の一部が中を通過し得る１つ又は複数のバイア又は貫通孔２０７を含み、支持体２０５を管２１０上で正確な位置に保持する。
【0256】
支持体２００は、１つ又は複数の単電池２２０からエネルギーを放散するために使用されるエネルギー放散装置を備える。エネルギー放散装置は、組電池内の単電池の平衡を保つ目的で、１つ又は複数の単電池２２０からエネルギーを放散するために使用される。エネルギー放散装置は、支持体２００の導電性パターン層内に、導電性銅トレース２０６の形態で少なくとも１つの単電池平衡抵抗器２０２を含む。平衡抵抗器として使用される導電性トレース２０６は、０．０５～０．２ｍｍの幅、０．１～０．２ｍｍの厚さ、及び１００～１００００ｍｍの長さであり、屈曲部／コーナによって接続される複数の直線区分を含むラビリンス経路を辿る。代替形態では、単電池平衡抵抗器は、支持体１上に配置される表面実装抵抗器とし得る。平衡抵抗器は、１～１００Ωの抵抗、場合によっては約１０Ωの抵抗を有する。
【0257】
図１１ｂに示すように、単電池平衡抵抗器２０２は、切替え装置２１０に動作可能に接続され、切替え装置２１０は、切り替えられると、高電圧を有する１つ又は複数の単電池２２０から平衡抵抗器２２０を通じて電流を流すように動作可能である。切替え装置２１０は、トランジスタ２１０等の１つ又は複数のソリッドステート・スイッチを備え得る。切替え装置２１０は、支持体２０５に直接接続されるか、又は制御回路の一部とし得る。
【0258】
単電池２２０から平衡抵抗器２０２を通じて電流を通すと、電池内のエネルギーを放散し、単電池の電圧を下げる効果を有する。単電池２２０からのエネルギーは、単電池の電圧が組電池内の他の単電池の電圧に実質的に等しくなるまで、抵抗器２０２内で放散される。単電池平衡抵抗器は、抵抗器２０２によって生成される熱があれば管２１０内の熱管理流体に伝達されるように、管２１０と熱接触し、平衡抵抗器２０２の過剰な加熱を防止する。
【0259】
図１２は、１つ又は複数の単電池と少なくとも１つの可撓性管とを備える組電池を製造する方法１００を示す。方法１００は、１つ又は複数のセンサを管に動作可能に結合すること（ステップ１０１）と、管を膨張させること（ステップ１０２）と、センサの出力を監視すること（ステップ１０３）とを備える。管に結合されるセンサは、歪みセンサ、温度センサ又は圧力センサとし得る。方法は、ステップ１０３において、管に結合された複数のセンサを監視することを含み得る。
【0260】
ステップ１０１において、１つ又は複数のセンサは、管に結合される。管１０への支持体１の取付けは、上記した接着剤又は熱溶接を介し得る。管は、上記で概説し、例えば図３～図１０に示される可撓性蛇行管又は直管等のあらゆる適切な管とし得る。
【0261】
ステップ１０２において、管を膨張させる一方で、管は、組電池内の１つ又は複数の単電池に隣接して配置されるか又は１つ又は複数の電池の間に配置される。空気、水又は水－グリコール混合物等の熱管理流体は、管を膨張させるのに使用される。代替形態において、管は、液状で管に挿入される拡張性発泡体を使用して膨張させる。
【0262】
ステップ１０３において、センサは、管を測定するために使用される。理想的には、ステップ１０２及び１０３は、センサ測定により管の正確な膨張を通知するように、同時に実行される。センサが歪みセンサであるケースでは、ステップ１０３において、膨張中の管上の歪みを測定する。ステップ１０３は、管を膨張させる間、圧力センサを使用して、管と単電池との間の接触圧力を測定することも含み得る。
【0263】
方法１００は、少なくとも１つのセンサの出力が閾値を下回っている間に管を膨張させることを含む。例えば、方法１００は、少なくとも１つの歪みセンサによって測定した際に管の表面上の歪みが閾値を下回る間、又は少なくとも１つの圧力センサによって測定した際に管と電池との間の接触圧力が閾値を下回る間、管を膨張させることを含む。管は、少なくとも１つのセンサの出力が所定範囲内に入るまで膨張させる。
【0264】
方法１００は、少なくとも１つのセンサの出力が閾値を上回るまで管を膨張させることを含む。例えば、管は、センサの出力が例えば１５℃の温度閾値を上回る間、膨張させる。このことにより、管が、拡張がより困難である低温で十分に可撓性であることを保証する。
【0265】
管を十分に膨張させた後、方法１００は、ステップ１０４において、充填材料で管を少なくとも部分的に囲むことを含む。ステップ１０４において、充填手段で管の少なくとも一部を囲むことは、少なくとも１つのセンサの出力が閾値を上回る際、例えば、少なくとも１つの歪みセンサによって測定した際に管の表面上の歪みが閾値を上回る場合に実行される。代替又は追加として、ステップ１０４において充填手段で管の少なくとも一部を囲むことは、少なくとも１つの圧力センサによって測定した際に管と単電池との間の接触圧力が閾値を上回る際に実行し得る。
【0266】
好ましい実施形態では、管を十分に膨張させる際、ポリウレタン又は熱膨張性発泡体等の拡張性充填材料を組電池に注入し、拡張性充填材料は、拡張しながら管を囲む。充填材料は、エポキシ、又は熱膨張性ポリウレタン発泡体等の拡張性発泡体等のあらゆる適切な充填材料とし得る。
【0267】
ステップ１０５において、充填材料を硬化又は固化させる。充填材料を組電池に注入する間、及び充填材料を拡張又は硬化させる間、少なくとも１つのセンサの出力は、連続的に監視し得る。
【0268】
当業者に理解されるように、上記に提示した例示的実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく、いくつかの様式で修正し得る。例えば、基板６は、あらゆる適切な可撓性材料、例えば、ポリイミド膜、ポリエステル（ＰＥＴ）膜、ガラス繊維エポキシ積層体若しくはＦＲ－４を含み得る、及び／又はポリイミド、ＦＲ－１、ＦＲ－２、ＦＲ－４、ＣＥＭ－１、ＣＥＭ－３、ＲＯ３０００若しくはＲＯ４０００の１つ等の強化部材を含み得る。強化部材は、例えば、電気接続パッド４の位置に配置し、この位置で支持体１に強度を追加し得る。
【0269】
当業者は、あらゆる適切なセンサを支持体１に組み込み得ることは了解するであろう。適切なセンサは、温度センサ、歪みセンサ、圧力センサ、揮発性有機物（ＶＯＣ）センサ、一酸化炭素（ＣＯ）センサ、二酸化炭素（ＣＯ２）センサ、煙センサ、漏れ検出器、加速度センサ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ、健全状態（ＳｏＨ）センサ、又は充電状態（ＳｏＣ）センサのあらゆる組合せを含む。漏れ検出器は、例えば、組電池内の管からの熱管理流体の漏れを測定するために使用し得る。
【0270】
センサは、支持体上にあらゆる適切なアレイ又はパターンで配置してよく、支持体１の長さ部に沿って不規則に離間しても、例えば、等間隔に離間する構成で規則的に離間してもよい。同様のセンサ（例えば、温度センサ）の間の距離は、管の方向に沿った組電池内の単電池の間の距離と実質的に等しいものとし得る。
【0271】
支持体１は、あらゆる適切な組電池、例えば、１８６５０若しくは２１７０サイズの１つ又は複数の柱形単電池又は円筒形単電池を備える組電池内で利用し得る。組電池は、あらゆるハイブリッド車両又は電気車両内で使用し得る。
【0272】
本発明の上述の説明は、センサに照会するのに電気通信技術の使用を説明しているが、当業者は、光通信方法等のあらゆる適切な通信技術を使用し得ることを了解されよう。例えば、支持体は、複数の光ファイバを含み得、複数の光ファイバは、１つ若しくは複数の単電池又は管に隣接するファイバ・ブラッグ・グレーティング温度センサ又は歪みセンサ等のセンサに照会するために使用し得る。
【0273】
本発明の上記の説明において、別段に記載されていない限り、パラメータの許容範囲の上限又は下限に対する代替値の開示は、複数の値のうち一方の値が他方の値よりもかなり好ましいことを示すことと相まった場合、より好ましい代替値とあまり好ましくない代替値との間にあるパラメータの各中間値が、それ自体、あまり好ましくない値よりも好ましい値であり、あまり好ましくない値と中間値との間にある各値よりも好ましいことを暗示的に述べるものとして解釈されたい。
【0274】
上述の説明又は以下の図面で開示される特徴は、特定の形態で表現されるか、又は開示される結果を適宜に達成するように開示される機能若しくは方法若しくは工程を実施する手段の観点から表現され、個別に、又はそのような特徴のあらゆる組合せで、多様な形態で本発明を実現するために利用し得る。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9a】
【図9b】
【図10】
【図11a】
【図11b】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2021-08-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
組電池であって、前記組電池は、１つ又は複数の単電池と、少なくとも１つの単電池と熱接触する膨張性熱管理管と、１つ又は複数の電気要素を前記組電池内に保持、配置する支持体手段とを備え、
前記支持体手段は、可撓性基板と、少なくとも１つの組電池機能を実施する少なくとも１つの電気要素と、前記支持体手段に通信接続をもたらす接続手段とを備え、
前記電気要素は、前記接続手段に動作可能に接続され、
前記支持体手段の少なくとも一部は、前記熱管理管に取り付けられることを特徴とする、
組電池。
【請求項2】
前記支持体手段は、前記組電池の１つ又は複数の状態を検知する少なくとも１つの検知手段の形態で電気要素を備えることを特徴とする、請求項１に記載の組電池。
【請求項3】
前記検知手段は、１つ又は複数のセンサを備えることを特徴とする、請求項２に記載の組電池。
【請求項4】
前記検知手段は、２種以上のセンサを備えることを特徴とする、請求項３に記載の組電池。
【請求項5】
前記検知手段は、センサのアレイを備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載の組電池。
【請求項6】
前記検知手段は、前記管上の歪みを測定する１つ又は複数の歪みセンサを備えることを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項7】
前記検知手段は、いくつかの位置及び／又は方向で前記管上の歪みを測定する複数の歪みセンサを備えることを特徴とする、請求項６に記載の組電池。
【請求項8】
前記検知手段は、前記管と少なくとも１つの単電池との間の接触圧力を測定する１つ又は複数の圧力センサを備えることを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項9】
前記検知手段は、前記管の長さ部に沿って前記管と複数の単電池との間の接触圧力を測定する複数の圧力センサを備えることを特徴とする、請求項８に記載の組電池。
【請求項10】
前記検知手段は、少なくとも１つの単電池の温度を測定する１つ又は複数の温度センサを備えることを特徴とする、請求項２～９のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項11】
前記検知手段は、複数の単電池の温度を測定する複数の温度センサを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の組電池。
【請求項12】
前記支持体手段は、前記少なくとも１つの温度センサと、前記管との間に配置可能な熱障壁手段を備えることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の組電池。
【請求項13】
前記支持体手段は、１つ又は複数の単電池からエネルギーを放散させる少なくとも１つのエネルギー放散手段の形態で電気要素を備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項14】
前記エネルギー放散手段は、電池平衡手段を備え、前記電池平衡手段は、１つ又は複数の平衡抵抗器を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の組電池。
【請求項15】
前記平衡抵抗器又は各前記平衡抵抗器は、導電性パターン層内の導電性トレースであることを特徴とする、請求項１４に記載の組電池。
【請求項16】
前記導電性トレース又は各前記導電性トレースは、１つ又は複数の直線区分と１つ又は複数の屈曲部若しくはコーナとを備える経路を辿ることを特徴とする、請求項１５に記載の組電池。
【請求項17】
前記エネルギー放散手段は、前記接続手段を介して切替え手段に動作可能に接続され、前記切替え手段は、前記１つ又は複数の平衡抵抗器を通じて単電池からのエネルギーの排出を制御するために使用されることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項18】
前記支持体手段は、前記管の外面と１つ又は複数の単電池との間に配置可能であることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項19】
前記管は、膨張状態において、前記管が１つ又は複数の単電池の表面の少なくとも一部に少なくとも部分的に適合するように適合可能であることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項20】
前記管は、ポリマーベースの材料から形成されることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項21】
前記管は、膨張性プラスチック材料から形成されることを特徴とする、請求項２０に記載の組電池。
【請求項22】
前記膨張性プラスチック材料は、ポリエステル、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、又は高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）であることを特徴とする、請求項２１に記載の組電池。
【請求項23】
前記支持体手段は、可撓性であることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項24】
前記支持体手段は、可撓性印刷回路板であることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項25】
前記基板は、少なくとも１つの導電性パターン層を備えることを特徴とする、請求項１から２４のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項26】
前記電気要素は、前記導電性パターン層内の前記導電性トレースを介して前記接続手段に電気接続されることを特徴とする、請求項２５に記載の組電池。
【請求項27】
前記導電性トレースは、１つ又は複数の信号線と、少なくとも１つの接地線とを含むことを特徴とする、請求項２６又は２７に記載の組電池。
【請求項28】
前記接続手段は、前記支持体手段の外周縁部に近接して配置されることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載の組電池。
【請求項29】
請求項２から９のいずれか一項に記載の組電池の製造方法であって、前記支持体手段の少なくとも一部を前記熱管理管に取り付けることと、
前記管を膨張させることと、
前記検知手段の出力を監視することと、を含む、
方法。
【請求項30】
前記方法は、前記管が１つ又は複数の単電池に隣接して配置された際又は１つ又は複数の単電池の間に配置された際、前記管を膨張させることを更に含むことを特徴とする、請求項２９に記載の組電池の製造方法。
【請求項31】
前記方法は、前記少なくとも１つのセンサの出力が所定範囲内になるまで、前記管を膨張させることを更に含むことを特徴とする、請求項２９又は３０に記載の組電池の製造方法。
【請求項32】
前記方法は、前記管の表面上の歪みが、少なくとも１つの歪みセンサによって測定した際に閾値を上回る場合、前記管の少なくとも一部を充填手段で少なくとも部分的に囲むことを更に含み、前記充填手段は、拡張性発泡体、ポリウレタン又はシリコーン充填材料を含むことを特徴とする、請求項２９から３１のいずれか一項に記載の組電池の製造方法。【国際調査報告】