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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】2024-01-30
(54)【発明の名称】モジュール式バッテリーパック
(51)【国際特許分類】
   H01M 50/204 20210101AFI20240123BHJP
   H01M 10/613 20140101ALI20240123BHJP
   H01M 10/6557 20140101ALI20240123BHJP
   H01M 10/6568 20140101ALI20240123BHJP
   H01M 50/293 20210101ALI20240123BHJP
   H01M 50/289 20210101ALI20240123BHJP
   H01M 50/291 20210101ALI20240123BHJP
   H01M 50/213 20210101ALI20240123BHJP
   H01M 50/249 20210101ALI20240123BHJP
   H01M 50/251 20210101ALI20240123BHJP
【FI】
H01M50/204 401H
H01M10/613
H01M10/6557
H01M10/6568
H01M50/293
H01M50/289 101
H01M50/291
H01M50/213
H01M50/249
H01M50/251
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023545840
(86)(22)【出願日】2022-01-27
(85)【翻訳文提出日】2023-09-11
(86)【国際出願番号】 EP2022051957
(87)【国際公開番号】W WO2022162096
(87)【国際公開日】2022-08-04
(31)【優先権主張番号】2101121.8
(32)【優先日】2021-01-27
(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】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(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】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
(72)【発明者】
【氏名】マクファデン、ショーン
(72)【発明者】
【氏名】コリンズ、メーガン
(72)【発明者】
【氏名】クイン、ニール
【テーマコード(参考)】
5H031
5H040
【Fターム(参考)】
5H031AA09
5H031CC01
5H031EE04
5H031KK02
5H031KK08
5H040AA01
5H040AA27
5H040AS01
5H040AS04
5H040AS06
5H040AT01
5H040AY04
5H040AY10
5H040CC05
5H040CC13
5H040CC33
5H040DD03
5H040DD06
5H040DD07
5H040JJ03
5H040JJ06
5H040LL06
5H040NN03
(57)【要約】
バッテリーパック(1)は、1つまたは複数のバッテリーモジュール(10)を備える。バッテリーモジュール(10)は、1つまたは複数のセル(120)および1つまたは複数のセル(120)を熱管理するための熱管理機構(140)を備える。熱管理機構(140)は、少なくとも1つの熱管理ダクト(141)、取込側流体送達機構(200c)および出口側流体送達機構(200d)を備える。入口側流体送達機構(200c)は、少なくとも1つの熱管理ダクト(141)を介して出口側流体送達機構(200d)と流体連通している。各流体送達機構(200)は、熱管理流体が熱管理機構(140)へと進入および/または退出することを可能にするための第1および第2の流体接続機構を備える。
【選択図】図10
【特許請求の範囲】
【請求項1】
1つまたは複数のセル、および前記1つまたは複数のセルを熱管理するための熱管理手段を備えるバッテリーモジュールであって、前記熱管理手段は、少なくとも1つの熱管理ダクト、取込側流体送達手段、および出口側流体送達手段を備え、入口側流体送達手段は、前記少なくとも1つの熱管理ダクトを介して前記出口側流体送達手段と流体連通しており、各流体送達手段は、熱管理流体が前記熱管理手段に進入および/または退出することを可能にするための第1および第2の流体接続手段を備えることを特徴とする、バッテリーモジュール。
【請求項2】
各流体送達手段は、少なくとも1つの分配導管を備えることを特徴とする、請求項1に記載のバッテリーモジュール。
【請求項3】
各流体送達手段は、複数の分配導管を備えることを特徴とする、請求項2に記載のバッテリーモジュール。
【請求項4】
前記分配導管または各分配導管は、熱管理ダクトに取り付けられていることを特徴とする、請求項2または請求項3に記載のバッテリーモジュール。
【請求項5】
前記分配導管または各分配導管は、流体密封様式で熱管理ダクトに取り付けられていることを特徴とする、請求項4に記載のバッテリーモジュール。
【請求項6】
前記分配導管または各分配導管は、溶接により熱管理ダクトに取り付けられていることを特徴とする、請求項4または請求項5に記載のバッテリーモジュール。
【請求項7】
前記少なくとも1つの流体送達手段は、一次導管を備えることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項8】
第1の流体接続手段は、前記一次導管の第1の端部に設けられていることを特徴とする、請求項7に記載のバッテリーモジュール。
【請求項9】
第2の流体接続手段は、前記一次導管の第2の端部に設けられていることを特徴とする、請求項8に記載のバッテリーモジュール。
【請求項10】
前記一次導管の前記第1の端部は、前記一次導管の前記第2の端部の反対側に存在することを特徴とする、請求項9に記載のバッテリーモジュール。
【請求項11】
前記一次導管は、軸に沿って延在することを特徴とする、請求項7~10のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項12】
前記第1の流体接続手段および/または前記第2の流体接続手段は、取付手段を備えることを特徴とする、請求項1~11のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項13】
前記取付手段または各取付手段はフランジを備えることを特徴とする、請求項12に記載のバッテリーモジュール。
【請求項14】
前記取付手段または各取付手段は、封止材を受け入れるためのチャネルを備えることを特徴とする、請求項12または請求項13に記載のバッテリーモジュール。
【請求項15】
各流体送達手段は主チャンバを備えることを特徴とする、請求項1~14のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項16】
各主チャンバは、一次導管と流体連通していることを特徴とする、請求項15に記載のバッテリーモジュール。
【請求項17】
各主チャンバは、分配導管と流体連通していることを特徴とする、請求項2~6のいずれか一項に従属する場合の請求項15または請求項16に記載のバッテリーモジュール。
【請求項18】
前記入口側流体送達手段および前記出口側流体送達手段は実質的に同一であることを特徴とする、請求項1~17のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項19】
前記熱管理手段は、複数の熱管理ダクトを備えることを特徴とする、請求項1~18のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項20】
前記熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは可撓性および/または可膨張性であることを特徴とする、請求項1~19のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項21】
前記熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、可膨張性プラスチック材料で作られていることを特徴とする、請求項1~20のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項22】
前記熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、前記バッテリーモジュールのセルに隣接しておよび/またはそれらの間に位置決めされていることを特徴とする、請求項1~21のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項23】
前記熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、前記熱管理ダクトが1つまたは複数のセルの表面形状に追従する形状を有するように、拡張状態にあることを特徴とする、請求項22に記載のバッテリーモジュール。
【請求項24】
ポッティング手段を備えることを特徴とする、請求項1~23のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項25】
前記ポッティング手段は、膨張性ポリウレタン発泡体などの断熱性ポッティング材料を含むことを特徴とする、請求項24に記載のバッテリーモジュール。
【請求項26】
1つまたは複数の離間手段を備えることを特徴とする、請求項1~25のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項27】
前記離間手段または各離間手段はトレイであることを特徴とする、請求項26に記載のバッテリーモジュール。
【請求項28】
前記離間手段または各離間手段は、バッテリーモジュール内に自由体積を提供するように構成されていることを特徴とする、請求項26または請求項27に記載のバッテリーモジュール。
【請求項29】
前記離間手段または各離間手段は、流体送達手段に機械的に結合されていることを特徴とする、請求項26~28のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項30】
前記バッテリーモジュールは複数のセルを備えることを特徴とする、請求項1~29のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項31】
1つまたは複数の円筒形セルを備えることを特徴とする、請求項1~30のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項32】
円筒形セルの最密六方アレイを備えることを特徴とする、請求項1~31のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項33】
少なくとも1つのセル配置手段を備えることを特徴とする、請求項1~32のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項34】
前記セル配置手段または各セル配置手段は、複数のセルをアレイ状に支持および配置するためのプレートであることを特徴とする、請求項33に記載のバッテリーモジュール。
【請求項35】
前記セル配置手段または各セル配置手段は、複数の受入形成部を備えることを特徴とする、請求項34に記載のバッテリーモジュール。
【請求項36】
前記バッテリーモジュールは、バッテリーモジュール筐体を備えることを特徴とする、請求項1~35のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項37】
前記バッテリーモジュール筐体は、上部筐体部材および下部筐体部材を備えることを特徴とする、請求項36に記載のバッテリーモジュール。
【請求項38】
前記上部筐体部材および前記下部筐体部材は実質的に同一であることを特徴とする、請求項37に記載のバッテリーモジュール。
【請求項39】
前記バッテリーモジュール筐体は、2つの相対する側壁を備えることを特徴とする、請求項36~38のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項40】
前記バッテリーモジュールと、さらなるバッテリーモジュール、バスバー、相互接続具、および/または外部負荷などのさらなる電気部品との間に電気接続を提供するためのバッテリーモジュール電気接続手段を備えることを特徴とする、請求項1~39のいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項41】
前記バッテリーモジュール電気接続手段は、正極端子および負極端子を備えることを特徴とする、請求項40に記載のバッテリーモジュール。
【請求項42】
前記正極端子および前記負極端子は、前記バッテリーモジュール筐体の前記相対する側壁に配置されていることを特徴とする、請求項39に従属する場合の請求項41に記載のバッテリーモジュール。
【請求項43】
請求項1~42のいずれか一項に記載の1つまたは複数のバッテリーモジュールを備えるバッテリーパック。
【請求項44】
前記バッテリーパックは、複数のバッテリーモジュールを備えることを特徴とする、請求項43に記載のバッテリーパック。
【請求項45】
少なくとも3つのバッテリーモジュールを備えることを特徴とする、請求項43または請求項44に記載のバッテリーパック。
【請求項46】
移動式装置または産業用装置などの装置内の所定の体積内に配置されることを特徴とする、請求項43~45のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項47】
前記バッテリーパックを外部熱管理流体の外部供給源に接続するためのバッテリーパック流体接続手段を備えることを特徴とする、請求項43~46のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項48】
前記バッテリーパック流体接続手段は、バッテリーパック流体入口およびバッテリーパック流体出口を備えることを特徴とする、請求項47に記載のバッテリーパック。
【請求項49】
前記バッテリーパックの前記バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールの前記熱管理手段は、前記バッテリーパック流体接続手段と流体連通していることを特徴とする、請求項47または請求項48に記載のバッテリーパック。
【請求項50】
各バッテリーモジュールの前記入口側流体送達手段は、少なくとも1つの他のバッテリーモジュールの前記入口側流体送達手段と流体連通していることを特徴とする、請求項43~49のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項51】
各バッテリーモジュールの前記出口側流体送達手段は、少なくとも1つの他のバッテリーモジュールの前記出口側流体送達手段と流体連通していることを特徴とする、請求項43~49のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項52】
前記バッテリーパックは、バッテリーモジュールサブアセンブリを備え、前記バッテリーモジュールサブアセンブリは、複数のバッテリーモジュールを備え、前記バッテリーモジュールサブアセンブリの前記バッテリーモジュールは、互いに機械的に接続されていることを特徴とする、請求項43~51のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項53】
前記バッテリーモジュールサブアセンブリは支持手段を備え、前記サブアセンブリの前記バッテリーモジュールは、前記支持手段を介して互いに機械的に結合されていることを特徴とする、請求項52に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モジュール式バッテリーパック、特に電気自動車などの移動応用に使用するためのモジュール式バッテリーパックに関する。
【背景技術】
【0002】
毎年大気中に排出される温室効果ガスの量を低減させるために、多数の政府は、炭素排出量の少ない技術の導入を積極的に奨励している。例えば、自動車産業は、石油ベース動力源を段階的に廃止し、電力動力源へと移行するため急激な変化を経験している。消費者向け自動車業界の変化のスピードは特に速く、熱管理されたリチウムイオン電池をベースとした新しいバッテリー技術の爆発的な普及に結び付いている。気候変動削減目標を満たすために、こうした変化をさらにより広範囲に再現する必要があることが明らかになりつつあり、目標の達成には、産業用車両および機械も「電気に移行する」必要があるだろう。
【0003】
産業および移動に適用するための環境に優しい動力ソリューションの開発は、費用および時間のかかる技術的な課題である。例えば産業用車両のディーゼルエンジンをバッテリーパックに置き換えようと試みる場合、必要な動力プロファイルを提供し、必要な体積に完全に収まる既製品バッテリーソリューションが見つかることは稀である。このような変換には、通常、既製品バッテリーソリューションを搭載できるように機械または車両の構造を再設計すること、既存の構造内に収まるオーダーメイドのバッテリーソリューションを設計すること、またはその両方が必要である。さらに、バッテリーの安全性および熱管理の要件は、石油ベース技術の要件とは根本的に異なるため、既製のソリューションを既存の設計に組み込むことはさらに困難になる。
【0004】
特別仕様のバッテリーパックおよび/または収納構造の開発は、大量生産の消費者向け車両では費用対効果が良い可能性があるが、少量生産の現場ではこのレベルのコストは法外に高いことが多い。少量生産のクレーン、工場設備機械、および鉱山設備では、全電化のコストに見合うと考えられる規模の経済を享受できない。多種多様な機械に組込み可能であり、一連の動力、熱管理、及び体積要件を満たすように容易に構成可能な電力ソリューションに対する需要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、上記で概説した問題を回避または軽減することである。特に、本発明の目的は、多種多様な機械に組込み可能な電力ソリューションを提供することである。
【0006】
本発明のさらなる目的は、一連の設計、動力、および体積要件を満たすように容易に構成可能な電力ソリューションを提供することである。
【0007】
本発明のさらなる目的は、一連の安全性および熱管理要件を満たすように容易に構成可能な電力ソリューションを提供することである。
【0008】
本発明のさらなる目的は、既存の車両設計に組み込むために構成可能な電力ソリューションを提供することである。
【0009】
本発明のさらなる目的は、既存の車両または機械に後付け可能な電力ソリューションを提供することである。
【0010】
本発明のさらなる目的は、従来技術のバッテリーパックよりも調整し易いバッテリーパックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の第1の態様によると、1つまたは複数のセル、および1つまたは複数のセルを熱管理するための熱管理手段を備えるバッテリーモジュールであって、熱管理手段は、少なくとも1つの熱管理ダクト、取込側流体送達手段、および出口側流体送達手段を備え、入口側流体送達手段は、少なくとも1つの熱管理ダクトを介して出口側流体送達手段と流体連通しており、各流体送達手段は、熱管理流体が熱管理手段へと進入および/または退出することを可能にするための第1および第2の流体接続手段を備えることを特徴とするバッテリーモジュールが提供される。有利なことに、任意の特定の体積要件および/または電気要件を満たすことができるように、調整可能な数のそのようなバッテリーモジュールをバッテリーパックに組込み可能である。本発明のさらなる態様によると、バッテリーモジュール筐体、バッテリーモジュール筐体内に配置された1つまたは複数のセル、1つまたは複数のセルを熱管理するための熱管理手段、およびバッテリーモジュールとさらなるバッテリーモジュールおよび/または外部負荷との間に電気接続を提供するためのバッテリーモジュール電気接続手段を備えるバッテリーモジュールが提供される。有利なことに、任意の特定の体積要件および/または電気要件を満たすことができるように、1つまたは複数のバッテリーモジュールを様々な向きおよび位置でバッテリーパックに組込み可能である。
【0012】
本発明の別の態様によると、1つまたは複数のバッテリーモジュールを備えるバッテリーパックが提供される。
【0013】
好ましくは、バッテリーモジュールは、バッテリーパック内に配置可能である。
【0014】
好ましくは、バッテリーパックは、少なくとも1つのバッテリーモジュールを備える。
【0015】
好ましくは、バッテリーパックは、複数のバッテリーモジュールを備える。
【0016】
好ましくは、バッテリーパックは、少なくとも3つのバッテリーモジュールを備える。
【0017】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数のさらなる同一のバッテリーモジュールに接続可能である。
【0018】
理想的には、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュール筐体を備える。
【0019】
理想的には、バッテリーモジュール筐体は、上部筐体部材を備える。
【0020】
好ましくは、バッテリーモジュール筐体は、下部筐体部材を備える。
【0021】
好ましくは、上部筐体部材および下部筐体部材は、実質的に同一である。
【0022】
好ましくは、上部筐体部材および下部筐体部材の各々は、実質的に平面状の底部を備える。
【0023】
好ましくは、上部筐体部材および下部筐体部材の各々は、2つの側壁を備える。
【0024】
好ましくは、上部筐体部材および下部筐体部材の各々は、2つの端壁を備える。
【0025】
好ましくは、対応する側壁および端壁は、各底部に対して実質的に垂直な方向に延在する。
【0026】
好ましくは、上部筐体部材および下部筐体部材の側壁は、1つまたは複数の凹部を備える。
【0027】
好ましくは、上部筐体部材および下部筐体部材の端壁は、1つまたは複数の凹部を備える。
【0028】
好ましくは、バッテリーモジュール筐体は、2つの相対する側壁を備える。
【0029】
理想的には、側壁凹部は、バッテリーモジュール筐体の側壁に開口部を形成する。
【0030】
理想的には、側壁凹部/開口部を介してバッテリーモジュール端子との電気接続を作製できる。
【0031】
好ましくは、端壁凹部は、バッテリーモジュール筐体の端壁に開口部を形成する。
【0032】
好ましくは、端壁凹部/開口部を介してバッテリーモジュールとの電気接続および/または流体接続を作製できる。
【0033】
好ましくは、バッテリーモジュールは上部表面および下部表面を備える。
【0034】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数の側面を備える。
【0035】
好ましくは、バッテリーモジュールは1つまたは複数の端面を備える。
【0036】
好ましくは、上部表面は、上部筐体部材の底部により形成される。
【0037】
好ましくは、下部表面は、下部筐体部材の底部により形成される。
【0038】
好ましくは、側面は、上部筐体部材および下部筐体部材の側壁およびバッテリーモジュールの端子バスバーにより形成される。
【0039】
理想的には、端面は、上部筐体部材および下部筐体部材の端壁、バッテリーモジュールのバスバー、ならびに流体送達手段により形成される。
【0040】
好ましくは、バッテリーモジュールは、少なくとも1つのセルを備える。
【0041】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数のセルを備える。
【0042】
好ましくは、バッテリーパックは、複数のセルを備える。
【0043】
好ましくは、セルまたは各セルは、バスバーと電気的に接続されている。
【0044】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数の円筒形セルを備える。
【0045】
好ましくは、バッテリーモジュールは、円筒形セルのアレイを備える。好ましくは、バッテリーモジュールは、規則的なアレイに配置された所定数のセルを備える。
【0046】
好ましくは、バッテリーモジュールは、6または12の倍数のセルを備える。
【0047】
好ましくは、セルは、最密六方アレイである。
【0048】
好ましくは、バッテリーモジュールは、円筒形セルの最密六方アレイを備える。
【0049】
好ましくは、セル間の最小間隔は、2mmである。
【0050】
好ましくは、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュール筐体内に配置された1つまたは複数のセルを備える。
【0051】
好ましくは、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュール電気接続手段を備える。
【0052】
好ましくは、バッテリーモジュールは、バッテリーモジュールと、さらなるバッテリーモジュール、バスバー、相互接続具、および/または外部負荷などの部品との間に電気接続を提供するためのバッテリーモジュール電気接続手段を備える。
【0053】
好ましくは、バッテリーモジュール電気接続手段は、1つまたは複数のバスバーを備える。
【0054】
好ましくは、バッテリーモジュール電気接続手段は、正極端子および負極端子を備える。
【0055】
好ましくは、正極端子および負極端子は、筐体の相対する側壁に配置されている。
【0056】
好ましくは、バッテリーモジュールは熱管理手段を備える。
【0057】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数のセルを熱管理するための熱管理手段を備える。
【0058】
好ましくは、熱管理手段は、流体接続を複数の位置および/または向きでバッテリーモジュールに作製可能なように構成されている。
【0059】
理想的には、熱管理手段または各熱管理手段は、セルを熱管理するように構成されている。
【0060】
理想的には、熱管理手段または各熱管理手段は、セルを加熱および/または冷却するように構成されている。好ましくは、熱管理手段は、入口側流体送達手段を備える。好ましくは、熱管理手段は、出口側流体送達手段を備える。
【0061】
好ましくは、入口側流体送達手段及び出口側流体送達手段は実質的に同一である。
【0062】
好ましくは、熱管理手段は、1つまたは複数の熱管理ダクトを備える。
【0063】
好ましくは、熱管理手段は、複数の熱管理ダクトを備える。
【0064】
好ましくは、熱管理手段は、1つまたは複数の実質的に平行な熱管理ダクトを備える。
【0065】
好ましくは、熱管理手段は、1つまたは複数のマニホールドダクトを備える。
【0066】
好ましくは、熱管理手段は、1つまたは複数の蛇行ダクトを備える。
【0067】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、可撓性ダクトである。
【0068】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、可撓性および/または可膨張性である。
【0069】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、可膨張性プラスチック材料で作られている。可膨張性プラスチック材料は、本来的に電気絶縁性であり、軽量であり、腐食したり、グリコール水混合物などの冷却剤と化学的に相互作用したりしないため、有利である。
【0070】
理想的には、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、ポリエチレン(PE)で作られている。
【0071】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、または高密度ポリエチレン(HDPE)で作られている。
【0072】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、1つまたは複数の熱伝導性添加剤を含む。熱伝導性添加剤は、ダクト材料の熱伝導率を向上できるという利点を提供する。
【0073】
好ましくは、熱伝導性添加剤は、熱伝導性充填材料を含んでいてもよい。
【0074】
好ましくは、熱伝導性添加剤は、熱伝導性充填材料の粒子を含んでいてもよい。
【0075】
好ましくは、粒子は、1~10nmの直径を有する。好ましくは、粒子は、<5μmの直径を有する。
【0076】
好ましくは、熱伝導性充填材料は、可膨張性プラスチック材料に組み込まれている。
【0077】
理想的には、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、マトリックス材料および熱伝導性充填材料を含む。
【0078】
好ましくは、マトリックス材料は、ポリエチレン(PE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、または高密度ポリエチレン(HDPE)などの可膨張性プラスチック材料を含む。
【0079】
好ましくは、熱伝導性充填材料は、炭素ベース充填材料を含む。
【0080】
好ましくは、熱伝導性充填材は、炭素、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、多層カーボンナノチューブ、または単層カーボンナノチューブを含む。
【0081】
任意選択で、熱伝導性充填材は、無機充填材料を含む。
【0082】
任意選択で、熱伝導性充填材は、セラミック充填材料を含む。
【0083】
任意選択で、熱伝導性充填材は、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、または酸化亜鉛を含む。
【0084】
好ましくは、熱伝導性充填材は、異なるタイプの粒子の混合物を含む。
【0085】
好ましくは、熱伝導性充填材は、少なくとも2つの異なるタイプの粒子の混合物を含む。
【0086】
理想的には、ダクトまたは各ダクトは、ポリエチレン、炭素ベース充填材料、およびセラミックベース充填材料を含む。
【0087】
好ましくは、ダクトまたは各ダクトは、ポリエチレン、グラファイト粒子、および窒化ホウ素粒子を含む。
【0088】
好ましくは、ダクトまたは各ダクトは、最大30%の添加剤を含む。
【0089】
好ましくは、炭素ベース充填材料対セラミックベース充填材料の比は、1:0~0:1である。
【0090】
理想的には、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトの熱伝導率は、>≒0.8W/m・Kである。
【0091】
理想的には、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトの熱伝導率は、およそ1W/m・Kである。
【0092】
好ましくは、可撓性ダクトまたは各可撓性ダクトの壁は、50μm~150μmの厚さである。有利なことに、この壁の厚さは、ダクトまたは各ダクトとセルとの間の良好な熱伝達特性を可能にする。
【0093】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、単一管腔ダクトである。
【0094】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、多管腔ダクトである。
【0095】
任意選択で、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、例えばアルミニウムまたは銅で作られた剛性ダクトである。
【0096】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、バッテリーモジュールのセルに隣接および/またはそれらの間に位置決めされている。
【0097】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、実質的に膨張状態にある。
【0098】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、膨張している。
【0099】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは拡張して、1つまたは複数のセルの側壁と接触する。
【0100】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、熱管理ダクトが1つまたは複数のセルの表面形状に追従した形状を有するような拡張状態にある。
【0101】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、1つまたは複数のセルと直接接触している。
【0102】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、1つまたは複数のセルと間接的に接触している。
【0103】
任意選択で、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、界面領域または界面材料を介して1つまたは複数のセルと間接的に接触している。
【0104】
任意選択で、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、セルを取り囲むケーシングシースなどの界面領域または界面材料を介して、1つまたは複数のセルと間接的に接触している。
【0105】
好ましくは、熱管理ダクトまたは各熱管理ダクトは、導電性ペーストまたは接着剤などの熱伝導性充填材料を介して、1つまたは複数のセルと間接的に接触している。
【0106】
好ましくは、バッテリーモジュールは、ポッティング手段を含む。
【0107】
好ましくは、ポッティング手段は、液体状態でバッテリーモジュールに注入され、固化、硬化、または硬質化される。
【0108】
好ましくは、その固化、硬化、または硬質化状態では、ポッティング手段は、実質的に剛性であり、セルおよび熱管理ダクトをバッテリーモジュール内の所定の位置に固定する。
【0109】
好ましくは、ポッティング手段は、ダクトまたは各ダクトに接着剤で取り付けられている。
【0110】
好ましくは、ポッティング手段は、ダクトまたは各ダクトに対して全体的な外部支持を提供する。
【0111】
好ましくは、ポッティング手段は、ダクトまたは各ダクトの過剰な拡張および/または破裂を防止する。
【0112】
好ましくは、ポッティング手段は、冷却剤がダクトまたは各ダクトを通って容易に流動できるように各ダクトを開構成に維持する。
【0113】
理想的には、ポッティング手段は、可拡張性ポッティング手段である。
【0114】
好ましくは、ポッティング手段は、膨張性ポリウレタン発泡体などの断熱性ポッティング材料を含む。有利なことに、ポリウレタン発泡体は、他のポッティング材料よりも軽いため、全体的重量が軽いバッテリーモジュールを提供する。
【0115】
好ましくは、ポッティング手段は、拡張状態になると、モジュール内または各モジュール内の隙間を実質的に埋める。
【0116】
任意選択で、ポッティング手段は、熱硬化性プラスチック、シリコーンゴムゲル、またはエポキシ樹脂を含む。
【0117】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数の感知手段を備える。
【0118】
好ましくは、感知手段は、セルの温度を測定するために使用される。
【0119】
好ましくは、感知手段は、可撓性キャリアに配置されている。
【0120】
好ましくは、可撓性キャリアは、可撓性PCBである。
【0121】
好ましくは、可撓性キャリアは、ダクトに取り付け可能である。
【0122】
好ましくは、感知手段は、熱管理ダクトと1つまたは複数のセルとの間に配置されている。
【0123】
好ましくは、感知手段は、1つまたは複数のセンサを備える。
【0124】
好ましくは、センサは、圧力センサ、温度センサ、電圧センサ、および/または液体/水分センサを含む。
【0125】
好ましくは、センサは、アレイ状に設置されている。
【0126】
好ましくは、センサは、可撓性キャリアにアレイ状に設置されている。有利なことに、センサがアレイ状に設置されていることにより、バッテリーパックの性能および物理的特徴がマッピングできると共に、パック全体にわたる量的差異が決定できる。例えば、流体流速および温度変化率を推測/予測できる。
【0127】
好ましくは、センサは、直線アレイ状に設置されている。
【0128】
任意選択で、センサは、極性アレイ状に設置されている。
【0129】
好ましくは、キャリアは導電性トレースを含む。有利なことに、導電性トレースを使用することにより、キャリアにあるセンサを、例えばバッテリーモジュールのスレーブ基板に動作可能に接続して、セルの温度を、例えばバッテリーパック管理手段に送信および分析できるようにすることが可能になる。
【0130】
本発明のさらなる態様によると、流体送達手段を備えるバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパックが提供される。
【0131】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック内に配置可能な1つまたは複数の熱管理ダクトに熱管理流体を送達するための流体送達手段であって、流体送達手段は、流体送達手段への、および/または流体送達手段からの流体の経路を提供するように構成された一次導管、並びに流体送達手段へのおよび/またはからの流体の経路を提供するように構成された1つまたは複数の分配導管を備え、各分配導管は一次導管と流体連通している、流体送達手段が提供される。有利なことに、流体送達手段は、複数のセルを熱管理するためにバッテリーパック内に流体を分配できる手段を提供する。
【0132】
好ましくは、バッテリーモジュールは、少なくとも1つの流体送達手段を備える。
【0133】
好ましくは、バッテリーモジュールは、2つの流体送達手段を備える。
【0134】
好ましくは、ダクトまたは各ダクトは、少なくとも1つの流体送達手段に動作可能に接続されている。
【0135】
理想的には、ダクトまたは各ダクトは、2つの流体送達手段に動作可能に接続されている。
【0136】
好ましくは、ダクトまたは各ダクトは、少なくとも1つの流体送達手段に封止可能に接続されている。
【0137】
好ましくは、ダクトまたは各ダクトは、少なくとも1つの流体送達手段に溶接されている。
【0138】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック内に配置可能な1つまたは複数の熱管理ダクトに熱管理流体を送達するように構成されている。
【0139】
好ましくは、少なくとも1つの流体送達手段は一次導管を備える。
【0140】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、少なくとも1つの一次導管を備える。
【0141】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、流体送達手段への、および/または流体送達手段からの流体の経路を提供するように構成された少なくとも1つの一次導管を備える。
【0142】
好ましくは、流体送達手段は本体を備える。
【0143】
好ましくは、流体送達手段は、表側部材および裏側部材で形成された本体を備える。
【0144】
好ましくは、一次導管は、表側部材の一部を形成する。
【0145】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は主チャンバを備える。
【0146】
好ましくは、表側部材は、主チャンバを部分的に包囲している。
【0147】
好ましくは、各分配導管は、本体の裏側部材に取り付け可能である。
【0148】
好ましくは、裏側部材は、主チャンバを部分的に包囲している。
【0149】
好ましくは、主チャンバは本体内に配置される。
【0150】
好ましくは、主チャンバは、表側部材および裏側部材により完全に包囲されている。
【0151】
好ましくは、表側部材および裏側部材は、互いに封止可能に取り付けられている。
【0152】
理想的には、流体送達手段または各流体送達手段は、ヘッダータンクである。
【0153】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、使用時には、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック内の1つまたは複数の熱管理ダクトに動作可能に接続される。
【0154】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、使用時には、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック内の複数の熱管理ダクトに動作可能に接続される。
【0155】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、使用時には、1つまたは複数のさらなるバッテリーモジュールの1つまたは複数のさらなる流体送達手段に動作可能に接続される。
【0156】
好ましくは、一次導管は、流体送達手段への、および/または流体送達手段からの流体経路を提供する。
【0157】
好ましくは、一次導管または各一次導管は、主チャンバへの、および/または主チャンバからの流体経路を提供する。
【0158】
好ましくは、一次導管または各一次導管は、第1の流体接続手段を備える。
【0159】
好ましくは、第1の流体接続手段または各第1の流体接続手段は流体入口である。
【0160】
好ましくは、一次導管または各一次導管は、第2の流体接続手段を備える。
【0161】
好ましくは、第2の流体接続手段または各第2の流体接続手段は流体出口である。
【0162】
好ましくは、一次導管の第1の流体接続手段は、流体送達手段への流体経路を提供する。
【0163】
好ましくは、一次導管の第1の流体接続手段は、熱管理流体の供給源に接続可能である。
【0164】
好ましくは、一次導管の第2の流体接続手段は、流体送達手段からの流体経路を提供する。
【0165】
好ましくは、第1の流体接続手段は、一次導管の第1の端部に設けられている。
【0166】
好ましくは、第2の流体接続手段は、一次導管の第2の端部に設けられている。
【0167】
好ましくは、一次導管の第1の端部は、一次導管の第2の端部の反対側にある。
【0168】
理想的には、一次導管は一次導管壁を備える。
【0169】
好ましくは、一次導管壁は、規則的な断面を有する。
【0170】
好ましくは、一次導管は、軸に沿って延在する。
【0171】
好ましくは、一次導管は、主軸または長軸を有する。
【0172】
好ましくは、一次導管の主軸または長軸は、一次導管の長さに沿って延在する。
【0173】
好ましくは、一次導管の主軸または長軸は、一次導管を通る、その第1の流体接続手段から第2の流体接続手段への流体流動の方向と実質的に平行である。
【0174】
好ましくは、一次導管の主軸または長軸は、隣り合う流体送達手段の一次導管の主軸または長軸と実質的に平行である。
【0175】
好ましくは、流体送達手段は、流体を主チャンバへと/主チャンバから輸送するために一次導管が使用される第1の構成を備える。
【0176】
好ましくは、第1の構成では、一次導管の第1の流体接続手段および第2の流体接続手段は、流体が一次導管を通って主チャンバへと/主チャンバから通過できるように開いている。
【0177】
好ましくは、第1の構成では、穿孔可能領域は穿孔されていない。
【0178】
好ましくは、第1の構成では、流体は、穿孔可能領域を通って主チャンバへと通過できない。
【0179】
好ましくは、一次導管の第1の流体接続手段は、さらなる流体送達手段の第1および/または第2の流体接続手段に接続可能である。
【0180】
好ましくは、一次導管の第2の流体接続手段は、さらなる流体送達手段の第1および/または第2の流体接続手段に接続可能である。
【0181】
好ましくは、第1の流体接続手段および/または第2の流体接続手段は、取付手段を備える。
【0182】
好ましくは、取付手段または各取付手段はフランジを備える。
【0183】
好ましくは、取付手段または各取付手段は、封止材を受け入れるためのチャネルを備える。
【0184】
好ましくは、各フランジは2つの傾斜表面を備える。
【0185】
好ましくは、フランジまたは各フランジはチャネルを備える。
【0186】
理想的には、傾斜表面は、チャネルが形成されている各フランジの表面の実質的に反対側に存在する。
【0187】
好ましくは、チャネルまたは各チャネルは、封止手段の一部を受入および保持するように構成されている。
【0188】
好ましくは、チャネルまたは各チャネルは、所定の深さを有する。
【0189】
好ましくは、チャネルまたは各チャネルは、封止手段の少なくとも一部を受け入れるのに好適な所定の深さを有する。
【0190】
本発明のさらなる態様によると、封止手段を備えるバッテリーパックが提供される。
【0191】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーパックに流体密封封止を提供するための封止手段であって、第1および第2の細長側部を含む変形可能な環状本体を備え、バッテリーパックの2つの保持手段間に配置可能である封止手段が提供される。有利なことに、封止手段は、バッテリーパック内の隣り合う一次導管/ヘッダータンク間の接合部を封止できる。
【0192】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーパックまたはバッテリーモジュールの流体導管間に封止材を提供するための封止手段であって、封止手段は変形可能な本体を備え、変形可能な本体は、2つの保持可能部分間に位置する中央部分を備え、使用時には、保持可能部分は、保持チャネルに配置可能であり、変形状態では,中央部分は幅が増加する、封止手段が提供される。有利なことに、封止手段は、バッテリーパック内の一次導管/ヘッダータンクの導管の対応する端部間の位置公差に対応できる。
【0193】
好ましくは、封止手段は、バッテリーパックの流体導管間に封止材を提供するためのものである。
【0194】
好ましくは、封止手段はOリングである。
【0195】
好ましくは、封止手段は、変形可能な本体を備える。
【0196】
好ましくは、封止手段は、軟質シリコーンまたは他の好適な弾性材料を含む。
【0197】
好ましくは、封止手段はゴムを含む。
【0198】
好ましくは、封止手段は、一体型本体を有する。
【0199】
好ましくは、封止手段は、50未満のショアA硬度を有する。
【0200】
好ましくは、封止手段は、15未満のショアA硬度を有する。
【0201】
好ましくは、封止手段は、30~40のショアA硬度を有する。
【0202】
好ましくは、封止手段は、33~37のショアA硬度を有する。
【0203】
好ましくは、封止手段は、35のショアA硬度を有する。
【0204】
理想的には、封止手段は環状である。
【0205】
好ましくは、本体は、中央部分を備える。
【0206】
好ましくは、本体の断面形状は、第1の保持可能部分と第2の保持可能部分との間に位置する中央部分を備える。
【0207】
好ましくは、本体は、2つの保持可能部分を備える。
【0208】
好ましくは、本体の断面形状は、第1の保持可能部分と第2の保持可能部分との間に位置する中央部分を含む。
【0209】
好ましくは、保持可能部分は、中央部分から突出している。
【0210】
好ましくは、保持可能部分は、中央部分の相対側から突出している。
【0211】
好ましくは、本体は、2つの細長保持可能部分を備える。
【0212】
好ましくは、各保持可能部分の断面形状は、第1および第2の実質的に直線状の縁端部分を含む。
【0213】
好ましくは、第1および第2の実質的に直線状の縁端部分は、湾曲縁端部分により接合されている。
【0214】
好ましくは、第1および第2の実質的に直線状の縁端部分は、半円形縁端部分により接合されている。
【0215】
好ましくは、中央部分は、2つの保持可能部分間に位置する。
【0216】
好ましくは、中央部分は、保持可能部分よりも幅広である。
【0217】
好ましくは、中央部分の断面幅は、各保持可能部分の断面幅よりも大きい。
【0218】
好ましくは、中央部分は、第1および第2の湾曲縁端部分を含む。
【0219】
好ましくは、中央部分は、第1および第2の半円形縁端部分を含む。
【0220】
好ましくは、各保持可能部分の第1および第2の実質的に直線状の縁端部分間の最大距離は、中央部分の第1および第2の湾曲縁端部分間の最大距離よりも小さい。
【0221】
好ましくは、保持可能部分は、保持手段内に配置および保持されるように構成されている。
【0222】
好ましくは、保持可能部分は、流体送達手段のフランジのチャネル内に配置および保持されるように構成されている。
【0223】
好ましくは、封止手段は実質的に長方形である。
【0224】
好ましくは、封止手段は、変形可能な環状本体を備える。
【0225】
好ましくは、封止手段は、第1および第2の細長側部を備える。
【0226】
好ましくは、第1および第2の細長側部は実質的に直線状である。
【0227】
好ましくは、第1および第2の細長側部は、実質的に平行である。
【0228】
好ましくは、第1および第2の細長側部は長さが等しい。
【0229】
好ましくは、本体は、第1および第2の短縮側部を備える。
【0230】
好ましくは、第1および第2の短縮側部は実質的に直線状である。
【0231】
好ましくは、第1および第2の短縮側部は実質的に平行である。
【0232】
好ましくは、第1および第2の短縮側部は長さが等しい。
【0233】
好ましくは、封止手段は、1つまたは複数の湾曲部分を備える。
【0234】
好ましくは、隣り合う側部の端部は、少なくとも1つの湾曲部分により接合されている。
【0235】
好ましくは、第1および第2の細長側部は、第1および第2の短縮側部よりも長い。
【0236】
好ましくは、封止手段は、4つの実質的に直線状の側部を備える。
【0237】
好ましくは、各側部は、隅部区画により隣り合う側部に接合されている。
【0238】
好ましくは、封止手段は、2つの細長側部および2つの短縮側部を備える。
【0239】
好ましくは、封止手段は、未変形状態を有する。
【0240】
好ましくは、未変形状態では、中央部分の断面幅は10mm未満である。
【0241】
好ましくは、未変形状態では、中央部分の断面幅は2.8mmである。
【0242】
好ましくは、未変形状態では、各保持可能部分の断面幅は10mm未満である。
【0243】
好ましくは、未変形状態では、各保持可能部分の断面幅は1.8mmである。
【0244】
好ましくは、未変形状態では、封止手段の断面高さは18mmである。
【0245】
好ましくは、封止手段は、変形状態を有する。
【0246】
理想的には、封止手段は、隣り合う流体送達手段の2つのチャネル内に配置され、その間で圧迫されると、変形状態になる。
【0247】
好ましくは、変形状態では、中央部分の断面幅は2.8mmよりも大きい。
【0248】
好ましくは、変形状態では、中央部分の断面幅は4.4mmである。
【0249】
好ましくは、変形状態では、各保持可能部分の断面幅は1.8mmである。
【0250】
好ましくは、変形状態では、封止手段の断面高さは18mm未満である。
【0251】
好ましくは、変形状態では、封止手段の断面高さは14.4mmである。
【0252】
好ましくは、変形状態では、中央部分は、増加した断面幅を有する。有利なことに、変形状態では中央部分の幅が増加することにより、封止部材は、その間に封止部材が保持されている流体送達手段の対応する各チャネル/各フランジのサイズ/寸法のあらゆるわずかな差異に対処できる。
【0253】
好ましくは、変形状態における中央部分の幅は、未変形状態における中央部分の幅よりも大きい。
【0254】
好ましくは、変形状態における保持可能部分の幅は、未変形状態における保持可能部分の幅と実質的に同じである。
【0255】
本発明のさらなる態様によると、封止手段のための保持手段であって、保持手段は、少なくとも1つの受入体に形成された少なくとも1つのチャネルを備え、少なくとも1つのチャネルは、封止手段を受入および保持するように構成されている、保持手段が提供される。
【0256】
好ましくは、保持手段は、少なくとも1つの受入体に形成された少なくとも1つのチャネルを備え、少なくとも1つのチャネルは、封止手段を受入および保持するように構成されている。
【0257】
好ましくは、チャネルは、所定の深さを有する。
【0258】
好ましくは、チャネルは、封止手段の少なくとも一部を受け入れるのに好適な所定の深さを有する。
【0259】
好ましくは、チャネルは、封止手段の保持可能部分を受け入れるのに好適な所定の深さを有する。
【0260】
好ましくは、受入体は、流体導管を備える。
【0261】
好ましくは、受入体は、バッテリーパックの少なくとも一部を形成する。
【0262】
好ましくは、受入体は、バッテリーパック熱管理システムの一部を形成する。
【0263】
好ましくは、受入体は流体送達手段である。
【0264】
好ましくは、受入体はヘッダータンクである。
【0265】
本発明のさらなる態様によると、第1の保持手段、第2の保持手段、および封止手段を備える封止構造が提供される。
【0266】
好ましくは、封止手段は、第1の保持手段のチャネルおよび第2の保持手段のチャネルに受入および保持されている。
【0267】
好ましくは、封止構造は、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック内に配置されている。
【0268】
好ましくは、封止構造は、2つの流体送達手段により形成されている。
【0269】
好ましくは、封止構造は、2つの一次導管により形成されている。
【0270】
好ましくは、流体送達手段は主チャンバを備える。
【0271】
好ましくは、流体送達手段の主チャンバは、熱管理流体が流体送達手段を通って流動する際に、熱管理流体を収容し閉じ込めるように構成されている。
【0272】
理想的には、主チャンバまたは各主チャンバは、一次導管と流体連通している。
【0273】
好ましくは、主チャンバまたは各主チャンバは、分配導管と流体連通している。
【0274】
好ましくは、主チャンバまたは各主チャンバは、複数の分配導管と流体連通している。
【0275】
好ましくは、主チャンバは、主チャンバ壁により少なくとも部分的に画成される。
【0276】
好ましくは、主チャンバは、主チャンバ壁により画成された空間内に配置されている。
【0277】
好ましくは、流体送達手段は、少なくとも1つの穿孔可能領域を備える。
【0278】
好ましくは、流体送達手段は、熱管理流体が流体送達手段へとおよび/または流体送達手段から通過するための代替的流体経路を提供するための少なくとも1つの穿孔可能領域を備える。
【0279】
好ましくは、主チャンバ壁は、1つまたは複数の穿孔可能領域を備える。
【0280】
好ましくは、主チャンバ壁は、2つの穿孔可能領域を備える。
【0281】
理想的には、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は、一次導管の流体接続手段への追加または代替として、流体送達手段の主チャンバへのおよび/または主チャンバからの流体のさらなるおよび/または代替的な経路を提供するように構成されている。
【0282】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は実質的に平面状である。
【0283】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は末梢領域を含む。
【0284】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は、実質的に円形の末梢領域を含む。
【0285】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は、補強部材により取り囲まれている。
【0286】
好ましくは、補強部材または各補強部材は管状区画である。
【0287】
好ましくは、管状区画または各管状区画は主軸または長軸を有する。
【0288】
好ましくは、管状区画または各管状区画は、穿孔可能領域の平面に対して実質的に垂直な主軸または長軸を有する。
【0289】
好ましくは、管状区画または各管状区画は、一次導管の主軸に垂直な主軸または長軸を有する。
【0290】
好ましくは、分配導管または各分配導管の主軸は、管状区画または各管状区画の主軸と実質的に平行である。
【0291】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域の平面は、一次導管の入口および/または出口の平面に対して実質的に垂直である。
【0292】
理想的には、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は穿孔可能である。
【0293】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は穿孔状態を有する。
【0294】
好ましくは、穿孔可能領域または各穿孔可能領域は、未穿孔状態を有する。
【0295】
好ましくは、未穿孔状態では、穿孔可能領域は管状区画を封止可能に覆っている。
【0296】
好ましくは、未穿孔状態では、穿孔可能領域は、流体が主チャンバへとおよび/または主チャンバから通過することを防止する。
【0297】
好ましくは、未穿孔状態では、穿孔可能領域は、流体が管状区画を通過することを防止する。
【0298】
好ましくは、穿孔状態では、穿孔可能領域は1つまたは複数の開口部を備える。
【0299】
好ましくは、穿孔状態では、穿孔可能領域は、流体が主チャンバへとおよび/または主チャンバから通過することを可能にする。
【0300】
好ましくは、穿孔状態では、穿孔可能領域は、流体が管状区画を通過することを可能にする。
【0301】
好ましくは、二次導管または各二次導管は、1つまたは複数の流体コネクタを備える。
【0302】
好ましくは、流体コネクタまたは各流体コネクタは、管状区画に取り付け可能である。
【0303】
好ましくは、コネクタの少なくとも1つの端部にはネジが切られている。
【0304】
好ましくは、流体送達手段は、流体を主チャンバへと/主チャンバから輸送するために二次導管または各二次導管が使用される第2の構成を備える。
【0305】
理想的には、第2の構成では、一次導管の流体入口および流体出口は閉鎖されている。
【0306】
好ましくは、第2の構成では、一次導管の流体入口および流体出口は、1つまたは複数の閉鎖手段により閉鎖されている。
【0307】
好ましくは、閉鎖手段はブランキングプレートを備える。
【0308】
好ましくは、第2の構成では、流体は、一次導管を介して主チャンバへとおよび/または主チャンバから通過できない。
【0309】
好ましくは、第2の構成では、穿孔可能領域は穿孔されている。
【0310】
好ましくは、第2の構成では、流体は、穿孔可能領域を介して主チャンバへと通過できる。
【0311】
好ましくは、二次導管または各二次導管は、流体入口および流体出口を備える。
【0312】
好ましくは、二次導管または各二次導管の流体入口は、二次導管の第1の端部に配置されている。
【0313】
好ましくは、二次導管または各二次導管の流体入口は、流体送達手段への流体経路を提供する。
【0314】
好ましくは、二次導管または各二次導管の流体出口は、二次導管の第2の端部に位置する。
【0315】
理想的には、二次導管または各二次導管の流体出口は、流体送達手段からの流体経路を提供する。
【0316】
理想的には、二次導管または各二次導管の流体入口および/または流体出口は、熱管理流体の供給源または排出先に接続可能である。
【0317】
好ましくは、二次導管または各二次導管は二次導管壁を備える。
【0318】
好ましくは、二次導管または各二次導管は主軸を備える。
【0319】
好ましくは、二次導管または各二次導管は、規則的な断面を有する。
【0320】
好ましくは、二次導管または各二次導管は、円形断面を有する。
【0321】
好ましくは、二次導管または各二次導管の主軸は、二次導管の長さに沿って延在する。
【0322】
好ましくは、二次導管または各二次導管の主軸は、二次導管を通る、その入口から出口への流体流動の方向と実質的に平行である。
【0323】
好ましくは、二次導管または各二次導管は、主チャンバと流体連通している。
【0324】
理想的には、二次導管または各二次導管は、一次導管に対して実質的に垂直な方向に延在する。
【0325】
理想的には、一次導管の主軸は、二次導管または各二次導管の主軸に対して実質的に垂直である。
【0326】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、少なくとも1つの分配導管を備える。
【0327】
好ましくは、流体送達手段または各流体送達手段は、流体送達手段からのおよび/または流体送達手段への、ならびに熱管理ダクトへのおよび/または熱管理ダクトからの流体の経路を提供するように構成された複数の分配導管を備える。
【0328】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、主チャンバを介して一次導管と流体連通している。
【0329】
好ましくは、流体送達手段は、複数の分配導管を備える。
【0330】
好ましくは、分配導管または各分配導管は本体を備える。
【0331】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、主チャンバの壁に取り付けられている。
【0332】
好ましくは、流体送達手段の裏側部材は、複数の位置合わせされた分配開口部を備える。
【0333】
好ましくは、流体送達手段の裏側部材は、流体が主チャンバと分配導管との間を流動できる複数の位置合わせされた分配開口部を備える。
【0334】
理想的には、流体送達手段は、8つの分配開口部を備える。
【0335】
理想的には、流体送達手段は、8つの分配導管を備える。
【0336】
理想的には、分配導管または各分配導管は、流体が前記分配導管を通って対応するダクトへとおよび/またはダクトから通過できるように構成されている。
【0337】
好ましくは、分配導管または各分配導管は流体入口を備える。
【0338】
好ましくは、分配導管または各分配導管は流体出口を備える。
【0339】
好ましくは、使用時には、各流体入口および流体出口は、流体送達手段の主チャンバと流体連通している。
【0340】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、取付部分を備える。
【0341】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、溶接可能な取付部分を備える。
【0342】
好ましくは、取付部分または各取付部分は、主チャンバの壁に取り付け可能である。
【0343】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、熱管理ダクトに取り付けられている。
【0344】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、流体密封様式で熱管理ダクトに取り付けられている。
【0345】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、溶接により熱管理ダクトに取り付けられている。
【0346】
好ましくは、分配導管または各分配導管は、ダクト取付部分を備える。
【0347】
好ましくは、ダクト取付部分または各ダクト取付部分は、ダクトに封止可能に取り付け可能である。
【0348】
好ましくは、ダクト取付部分または各ダクト取付部分は、溶接によりダクトに取り付け可能である。
【0349】
理想的には、取付部分または各取付部分は、1つまたは複数のフィンを備える。
【0350】
理想的には、取付部分または各取付部分は、ダクトの開口端でダクトに溶接してダクトに対して流体封止を提供できる複数のフィンを備える。
【0351】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーモジュール内に自由体積を提供するように構成された離間手段が提供される。
【0352】
本発明のさらなる態様によると、離間手段を備えるバッテリーモジュールが提供される。
【0353】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数の離間手段を備える。
【0354】
好ましくは、離間手段または各離間手段は、流体送達手段に機械的に結合されている。
【0355】
好ましくは、離間手段または各離間手段は、バッテリーモジュール内に自由体積を提供するように構成されている。有利なことに、自由体積は、電気キャリアなどの部品のバッテリーモジュール内への配置および容易なアクセスを可能にし、流体送達手段とバッテリーモジュール内の他の部品、特にセルとの間の離間を確保する。
【0356】
理想的には、離間手段はトレイである。
【0357】
好ましくは、離間手段は、セルバッテリーモジュールのセルを支持するように構成されている。
【0358】
好ましくは、離間手段は、複数の凹部を備える。
【0359】
好ましくは、離間手段は、セルを収納するサイズの複数の凹部を備える。
【0360】
好ましくは、離間手段には、1つまたは複数の感知手段が取り付けられている。有利なことに、離間手段は、センサ、例えば温度センサをセル壁に対して所定の位置に保持するために使用できる。
【0361】
好ましくは、少なくとも1つの感知手段が少なくとも1つの凹部に配置されている。
【0362】
理想的には、少なくとも1つの感知手段は、少なくとも1つの凹部においてセルに隣接して配置されている。
【0363】
本発明のさらなる態様によると、少なくとも1つのバスバーを備えるバッテリーモジュールが提供される。
【0364】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック用のバスバーであって、バスバーは、セル接続部分および一次外部接続部分を備え、セル接続部分は、一次外部接続部分に対して角度を付けて配置されている、バスバーが提供される。有利なことに、この構造のバスバーは、バッテリーパックまたはモジュール内の1つまたは複数のセルと外部部品との間の電気的接触の作製を可能にする。
【0365】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック用のバスバーであって、バスバーは、平面状セル接続部分、平面状一次外部接続部分、および少なくとも1つの平面状二次外部接続部分を備え、セル接続部分は、複数の列に配置された複数のセル接続開口部を備え、セル接続部分は、一次外部接続部分に対して実質的に垂直であり、二次外部接続部分は、セル接続部分および一次外部接続部分に対して実質的に垂直である、バスバーが提供される。有利なことに、この構造のバスバーは、複数の位置および/または向きで、バッテリーパックまたはモジュール内の1つまたは複数のセルと外部部品との間の電気的接触の作製を可能にする。
【0366】
好ましくは、バスバーは、1つまたは複数のセルを電気的に相互接続するために使用される。
【0367】
好ましくは、バスバーは、バッテリーモジュール端子を電気的に相互接続するために使用される。
【0368】
好ましくは、バスバーは、一体型部材である。
【0369】
好ましくは、バスバーは一体型構造である。
【0370】
好ましくは、バスバーは、導電性材料で形成されている。
【0371】
好ましくは、バスバーは、アルミニウムまたは鋼で形成されている。
【0372】
好ましくは、バスバーは、単一の金属シートで形成されている。
【0373】
好ましくは、バスバーは、アルミニウムシートまたは鋼シートなどの単一の金属のシートで形成されている。
【0374】
好ましくは、バスバーは、所定の形状に成形されたシート状金属で形成されている。
【0375】
好ましくは、バッテリーモジュールは、少なくとも1つのバスバーを備える。
【0376】
好ましくは、バッテリーモジュールは、2つまたはそれよりも多くのバスバーを備える。
【0377】
好ましくは、バスバーは、概ね非平面状である。
【0378】
好ましくは、バスバーは、シート状金属から切断またはプレス加工され、所望の最終形状に曲げられている。
【0379】
好ましくは、バスバーは本体を備える。
【0380】
好ましくは、バスバーは、複数の部分で構成される本体を備える。
【0381】
好ましくは、バスバーは、複数の垂直部分で構成される本体を備える。
【0382】
理想的には、バスバーをバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパックに使用して、バッテリーパックおよび/またはバッテリーモジュール内のセルに対して電気接続を提供できる。
【0383】
好ましくは、バスバーは、バッテリーモジュールの端子である。
【0384】
好ましくは、バスバーは、バッテリーモジュールの正極端子または負極端子である。
【0385】
理想的には、バスバーは、セルのアレイの縁端部を受け入れるように構成されている。
【0386】
好ましくは、バスバーは、セル接続部分を備える。
【0387】
好ましくは、バスバーは、例えばワイヤボンディングにより1つまたは複数のセルの端子と電気接続するように構成されたセル接続部分を備える。
【0388】
好ましくは、セル接続部分は、一次外部接続部分に対して実質的に垂直である。
【0389】
好ましくは、セル接続部分は、1つまたは複数のセルの端子および/またはケーシングに接続可能なように構成されている。
【0390】
好ましくは、セル接続部分は、概ね平面状である。
【0391】
理想的には、セル接続部分は、1つまたは複数のセル接続開口部を備える。
【0392】
理想的には、セル接続部分は、複数のセル接続開口部を備える。
【0393】
好ましくは、セル接続部分は、少なくとも2列のセル接続開口部を備える。
【0394】
好ましくは、接続開口部または各接続開口部は、概ね長方形である。
【0395】
好ましくは、接続開口部または各接続開口部は、ワイヤボンドがそこを完全に通過可能なように構成されている。
【0396】
好ましくは、接続開口部または各接続開口部は、最密六方パターンまたはハニカムパターンに配置されている。
【0397】
好ましくは、バスバーは、1つまたは複数の固定開口部を備える。有利なことに、固定開口部または各固定開口部は、バスバーをバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーパック内の所定の位置に固定することを可能にする。
【0398】
好ましくは、固定開口部または各固定開口部は、バスバーのセル接続部分に配置されている。
【0399】
好ましくは、バスバーは、少なくとも1つの一次外部接続部分を備える。
【0400】
好ましくは、一次外部接続部分は、外部負荷との接続用に構成された端子部分である。
【0401】
好ましくは、一次外部接続部分は、さらなるバスバー、端子、相互接続具、または外部負荷などのさらなる部品との電気接続を提供するように構成されている。
【0402】
好ましくは、セル接続部分は、一次外部接続部分に対して実質的に垂直である。
【0403】
好ましくは、一次外部接続部分は、主平面部分を含む。
【0404】
好ましくは、主平面部分は、概ね平面状である。
【0405】
好ましくは、一次外部接続部分は、1つまたは複数の隆起部分を含む。
【0406】
理想的には、一次外部接続部分は、複数の隆起部分を備える。
【0407】
理想的には、一次外部接続部分は、4つの隆起部分を備える。
【0408】
好ましくは、概ね平面状の部分は、1つまたは複数の隆起部分を含む。
【0409】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、さらなるバスバー、端子、相互接続具、または外部負荷などのさらなる部品との電気接続を提供するように構成されている。
【0410】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、概ね平面状である。
【0411】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、一次外部接続部分の主平面よりも上方に隆起している。
【0412】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、バッテリーモジュールの筐体を通してアクセス可能なように構成されている。
【0413】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、バッテリーモジュールの筐体の開口部を通過するように構成されている。
【0414】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、一次外部接続部分に一体的に形成されている。
【0415】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は、プレス加工により形成されている。
【0416】
理想的には、隆起部分または各隆起部分は、湾曲周縁部分により取り囲まれた平面状部分を備える。
【0417】
好ましくは、隆起部分または各隆起部分は保持手段を備える。
【0418】
好ましくは、保持手段または各保持手段は、ネジ穴を備える。
【0419】
好ましくは、保持手段または各保持手段は、ボルトなどの固定手段を保持するように構成されている。有利なことに、保持手段が存在すると、例えば、モジュール間バスバーを、バスバーの接続表面に強固に取り付けることが可能になる。
【0420】
好ましくは、バスバーは、少なくとも1つの二次外部接続部分を備える。
【0421】
好ましくは、バスバーは、複数の二次外部接続部分を備える。
【0422】
好ましくは、バスバーは、2つの二次外部接続部分を備える。
【0423】
好ましくは、二次外部接続部分または各二次外部接続部分は、さらなるバスバー、端子、相互接続具、または外部負荷などのさらなる部品との電気接続を提供するように構成されている。
【0424】
好ましくは、二次外部接続部分または各二次外部接続部分は、実質的に平面状である。
【0425】
好ましくは、二次外部接続部分または各二次外部接続部分は、一次外部接続部分の端部に配置されている。
【0426】
好ましくは、バスバーは、固定手段のための少なくとも1つの保持手段を備える。
【0427】
好ましくは、少なくとも1つの保持手段は、セル接続部分に配置されている。
【0428】
好ましくは、少なくとも1つの保持手段は、一次外部接続部分および/または二次外部接続部分に配置されている。
【0429】
好ましくは、保持手段または各保持手段は、少なくとも1つの開口部を備える。
【0430】
好ましくは、保持手段または各保持手段は、少なくとも1つのネジ穴を備える。
【0431】
好ましくは、保持手段または各保持手段は、ボルトなどの固定手段を保持するように構成されている。有利なことに、保持手段が存在すると、例えば、C字形状のモジュール間バスバーを、バスバーの接続表面に強固に取り付けることが可能になる。
【0432】
好ましくは、二次電気接続部分または各二次電気接続部分は、一次外部接続部分に対して実質的に垂直である。
【0433】
好ましくは、二次電気接続部分または各二次電気接続部分は、セル接続部分に対して実質的に垂直である。
【0434】
好ましくは、二次外部接続部分または各二次外部接続部分は、セル接続部分および一次外部接続部分に対して実質的に垂直である。
【0435】
好ましくは、一次および二次電気接続部分は、バッテリーモジュールの外部からアクセス可能である。有利なことに、一次および二次電気接続部分にアクセスできることにより、バッテリーモジュールを複数の位置および/または向きで他の部品と電気的に接続することが可能になる。
【0436】
好ましくは、バッテリーモジュールのセルまたは各セルは、少なくとも1つのバスバーに電気的に接続されている。
【0437】
好ましくは、バッテリーモジュールのセルまたは各セルは、1つまたは複数のワイヤボンドを介して少なくとも1つのバスバーと電気的に接続されている。
【0438】
好ましくは、バッテリーモジュールのセルまたは各セルは、可融性および/または脆弱な電気接続であるワイヤボンドを介して少なくとも1つのバスバーと電気的に接続されている。
【0439】
好ましくは、バスバーとのワイヤボンド電気接続または各ワイヤボンド電気接続は、超音波ボンディング、レーザー溶接、超音波溶接、または抵抗溶接を使用して作製される。
【0440】
好ましくは、ワイヤボンドまたは各ワイヤボンドは、アルミニウムワイヤボンドである。
【0441】
好ましくは、バスバーは、バッテリーモジュールの端子である。
【0442】
好ましくは、バスバーは、バッテリーモジュールの正極端子または負極端子である。
【0443】
好ましくは、バッテリーモジュールは筐体を備え、バスバーの一次外部接続部分は、筐体の側壁を通してアクセス可能である。
【0444】
好ましくは、バスバーの一次外部接続部分は隆起部分を備え、隆起部分は筐体の側壁を貫通している。
【0445】
好ましくは、バスバーは少なくとも1つの二次外部接続部分を備え、一次および二次電気接続部分はバッテリーモジュールの外部からアクセス可能である。
【0446】
好ましくは、バッテリーモジュールは、1つまたは複数のさらなるバスバーを備える。
【0447】
好ましくは、バスバーは、バッテリーモジュールに構造完全性を提供するように構成されている。
【0448】
好ましくは、バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールは、少なくとも1つの相互接続バスバーを備える。
【0449】
好ましくは、バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールは、複数の相互接続バスバーを備える。
【0450】
理想的には、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、概ね平面状である。
【0451】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、シート状金属から切断またはプレス加工されている。
【0452】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは本体を備える。
【0453】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、1つまたは複数の縁端部分を備える。
【0454】
好ましくは、縁端部分または各縁端部分は、1つまたは複数の凹部を備える。
【0455】
好ましくは、凹部または各凹部は、ポッティング材料をバッテリーモジュール内にそこから挿入できる隙間を提供する。
【0456】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、1つまたは複数のポッティング開口部を備える。
【0457】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、縁端部分から分離された1つまたは複数のポッティング開口部を本体に備える。
【0458】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、平面状セル接続部分を備える。
【0459】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、ワイヤボンドを介して1つまたは複数のセルの端子/ケーシングに接続可能なように構成された平面状セル接続部分を備える。
【0460】
好ましくは、相互接続バスバーまたは各相互接続バスバーは、1つまたは複数の固定開口部を備える。有利なことに、固定開口部の提供は、バスバーをバッテリーモジュール内の所定の位置に固定することを可能にする。
【0461】
本発明の別の態様によると、1つまたは複数のセル配置手段を備えるバッテリーモジュールが提供される。
【0462】
本発明のさらなる態様によると、複数のセルをバッテリーモジュールまたはバッテリーパック内に支持および配置するためのセル配置手段であって、セル配置手段は、概ね平面状の本体、平面状の本体に形成された複数の受入手段を備え、各受入手段は、セルを受入および配置するように構成されている、セル配置手段が提供される。有利なことに、セル配置手段は、セルの群を、規則的なアレイなど、適切な配置で確実に保持することを可能にする。
【0463】
好ましくは、バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールは、少なくとも1つのセル配置手段を備える。
【0464】
好ましくは、セル配置手段はプレートである。
【0465】
理想的には、セル配置手段は、複数のセルを支持および配置するためのものである。
【0466】
好ましくは、セル配置手段は、複数のセルをアレイ状に支持および配置するためのものである。
【0467】
好ましくは、セル配置手段は、実質的に平面状の本体を備える。
【0468】
理想的には、セル配置手段は、1つまたは複数の受入形成部を備える。
【0469】
好ましくは、セル配置手段は、複数の受入形成部を備える。
【0470】
理想的には、受入形成部または各受入形成部は、本体に形成されている。
【0471】
好ましくは、受入形成部または各受入形成部は、セルの端部を受入および配置するように構成されている。
【0472】
好ましくは、受入形成部は、最密六方パターンまたはハニカムパターンに配置されている。
【0473】
好ましくは、受入形成部は、セルを最密六方パターンまたはハニカムパターンでバッテリーモジュール内に保持するように構成されている。
【0474】
好ましくは、受入形成部または各受入形成部は、貫通孔部分を備える。
【0475】
好ましくは、受入形成部または各受入形成部はリム部分を備える。
【0476】
好ましくは、リム部分または各リム部分は、止め穴により形成されている。
【0477】
好ましくは、リム部分または各リム部分は、部材の本体を途中まで通過する止め穴により形成されている。
【0478】
好ましくは、リム部分または各リム部分は円形である。
【0479】
好ましくは、リム部分または各リム部分は、貫通孔部分と同じ中心を有する。
【0480】
好ましくは、リム部分または各リム部分は、貫通孔部分よりも大きな半径を有する。
【0481】
好ましくは、セルまたは各セルの端部は、リム部分で止まる。
【0482】
理想的には、リム部分または各リム部分は、セルが部材の本体を貫通することを防止する。
【0483】
好ましくは、貫通孔部分または各貫通孔部分は、本体を完全に貫通している。
【0484】
好ましくは、貫通孔部分または各貫通孔部分は、ワイヤボンドが通過できる経路を提供する。
【0485】
好ましくは、セル配置手段は、2つの直線状縁端を備える。
【0486】
好ましくは、セル配置手段は、2つの湾曲縁端を備える。
【0487】
好ましくは、湾曲縁端は本体の反対側に存在する。
【0488】
好ましくは、湾曲縁端は、直線状縁端により接合されている。
【0489】
理想的には、湾曲縁端は、凸部および凹部の繰返しパターンで形成されている。
【0490】
理想的には、第1の湾曲縁端の各凸部は、第2の湾曲縁端の凹部の真向かいに存在する。
【0491】
好ましくは、湾曲縁端は、第1のセル配置手段の第1の湾曲縁端が、第2のセル配置部材の第2の湾曲縁端に嵌合するように、およびその逆になるように形成されている。
【0492】
好ましくは、湾曲縁端は、第1のセル配置手段の第1の湾曲縁端が、第2のセル配置部材の第2の湾曲縁端に嵌合するように、およびその逆になるように形成されており、隣り合うセル配置手段の直線状縁端が実質的に位置合わせされている。
【0493】
好ましくは、セル配置手段は、6の倍数の受入形成部を備える。
【0494】
好ましくは、セル配置手段は、幅が受入形成部6つ分である。
【0495】
好ましくは、使用時には、セル配置手段または各セル配置手段は、複数のセルの端部とバスバーのセル接続部分との間に配置される。
【0496】
好ましくは、セル配置手段は電気絶縁性である。
【0497】
好ましくは、セル配置手段は、バスバーをセルのアレイから電気的に絶縁する。
【0498】
好ましくは、バッテリーモジュールは、複数のセル配置手段を備える。
【0499】
好ましくは、セルまたは各セルは、2つのセル配置手段間のバッテリーモジュール内に保持されている。
【0500】
好ましくは、セル配置手段は、1つまたは複数のセルとバスバーとの間に配置されている。
【0501】
本発明の別の態様によると、1つまたは複数のバッテリーモジュール、バッテリーパックの動作を監視および/または制御するためのバッテリーパック管理手段、バッテリーパックを熱管理流体の供給源に接続するためのバッテリーパック流体接続手段、およびバッテリーパックを外部負荷に電気的に接続するためのバッテリーパック電気接続手段を備えるバッテリーパックが提供される。有利なことに、バッテリーパックは、バッテリーパック内のバッテリーモジュールの数、位置、および/または向きを調整することにより、特定のセットの設計要件に適合するように構成できる。
【0502】
理想的には、バッテリーパックはバッテリーパック筐体を備える。
【0503】
好ましくは、バッテリーパック筐体は、下部ケース部材を備える。
【0504】
好ましくは、バッテリーパック筐体は、カバー部材を備える。
【0505】
好ましくは、バッテリーパック筐体は、端部エンクロージャを備える。
【0506】
好ましくは、下部ケース部材は、1つまたは複数の開口部を備える。
【0507】
好ましくは、下側ケース部材は、空洞を備える。
【0508】
好ましくは、下部ケース部材は、1つまたは複数のバッテリーモジュールを受け入れるための空洞を備える。
【0509】
好ましくは、下部ケース部材は、複数のバッテリーモジュールを受け入れるための空洞を備える。
【0510】
好ましくは、下部ケース部材は、バッテリーモジュールサブアセンブリを受け入れるための空洞を備える。
【0511】
好ましくは、カバー部材は、下部ケース部材の開口部を覆うように構成されている。
【0512】
理想的には、バッテリーパック筐体は、2つの側壁を備える。
【0513】
好ましくは、バッテリーパックは、2つの端壁を備える。
【0514】
好ましくは、バッテリーパックは、底部壁を備える。
【0515】
好ましくは、バッテリーパックは、上部壁を備える。
【0516】
好ましくは、バッテリーパックは、端部エンクロージャを備える。
【0517】
好ましくは、端部エンクロージャは、バッテリーパックの端壁に取り付け可能である。
【0518】
好ましくは、バッテリーパックは、所定の体積内に配置可能である。
【0519】
好ましくは、バッテリーパックは、移動式装置または産業用装置などの装置内の所定の体積内に配置可能である。
【0520】
好ましくは、バッテリーパックは、乗用車、トラック、貨物自動車、道路清掃車、牽引車、または掘削車などの道路走行車両の所定の体積内に配置可能である。
【0521】
好ましくは、バッテリーパックは、工場設備などの産業用装置の所定の体積内に配置可能である。
【0522】
好ましくは、バッテリーパックは、ディーゼルエンジンなどの代替動力源を収納するように元々設計された所定の体積内に収まるように構成されている。
【0523】
理想的には、バッテリーパックは、バッテリーパック管理手段を備える。
【0524】
理想的には、バッテリーパックは、バッテリーパックの動作を監視および/または制御するためのバッテリーパック管理手段を備える。
【0525】
好ましくは、バッテリーパックは、バッテリーパック流体接続手段を備える。
【0526】
好ましくは、バッテリーパック流体接続手段は、バッテリーパック流体入口およびバッテリーパック流体出口を備える。
【0527】
好ましくは、バッテリーパックのバッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールの熱管理手段は、バッテリーパック流体接続手段と流体連通している。
【0528】
好ましくは、バッテリーパックは、バッテリーパックを熱管理流体の供給源に接続するためのバッテリーパック流体接続手段を備える。
【0529】
好ましくは、各バッテリーモジュールの入口側流体送達手段は、少なくとも1つの他のバッテリーモジュールの入口側流体送達手段と流体連通している。
【0530】
好ましくは、各バッテリーモジュールの出口側流体送達手段は、少なくとも1つの他のバッテリーモジュールの出口側流体送達手段と流体連通している。
【0531】
好ましくは、バッテリーパックは、バッテリーパックを熱管理流体の外部供給源に接続するためのバッテリーパック流体接続手段を備える。
【0532】
好ましくは、熱管理流体は、水および/または水-グリコール混合物である。
【0533】
好ましくは、バッテリーパック流体接続手段は、バッテリーパックを熱管理システムに動作可能に接続することが可能なように構成されている。
【0534】
好ましくは、熱管理システムは、熱管理流体の供給源を備える。
【0535】
好ましくは、熱管理システムは、熱管理流体を収容するためのリザーバを備える。
【0536】
理想的には、熱管理システムは、熱交換器およびポンプを備える。
【0537】
好ましくは、熱管理システムは冷却剤ループを備える。
【0538】
好ましくは、熱管理システムは圧力センサを備える。
【0539】
理想的には、圧力センサは、熱管理システム、特に冷却剤ループの圧力を監視するように構成されている。
【0540】
好ましくは、バッテリーパック流体接続手段は、バッテリーパック流体入口を備える。
【0541】
好ましくは、バッテリーパック流体入口は、流体取入手段、つまり流体がバッテリーパックに進入するために経路を提供する。
【0542】
好ましくは、バッテリーパック流体入口は、入口アダプタを備える。
【0543】
好ましくは、バッテリーパック流体入口は、入口導管を備える。
【0544】
好ましくは、流体は、入口アダプタおよび入口導管を介してバッテリーパックに進入できる。
【0545】
好ましくは、流体は、バッテリーパック筐体の端壁の開口部を通ってバッテリーパックに進入できる。
【0546】
好ましくは、バッテリーパック流体接続手段は、バッテリーパック流体出口を備える。
【0547】
好ましくは、バッテリーパックの流体出口は、流体排出手段、つまり流体がバッテリーパックから退出するために経路を提供する。
【0548】
理想的には、バッテリーパック流体出口は、出口アダプタを備える。
【0549】
好ましくは、バッテリーパック流体出口は、出口導管を備える。
【0550】
好ましくは、流体は、出口アダプタおよび出口導管を介してバッテリーパックから退出できる。
【0551】
好ましくは、流体は、バッテリーパック筐体の端壁の開口部を通ってバッテリーパックから退出できる。
【0552】
好ましくは、バッテリーパック流体入口およびバッテリーパック流体出口は、互いに流体連通している。
【0553】
理想的には、バッテリーパック流体入口およびバッテリーパック流体出口は、バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールを介して互いに流体連通している。
【0554】
理想的には、バッテリーパック流体入口およびバッテリーパック流体出口は、バッテリーモジュールサブアセンブリを介して互いに流体連通している。
【0555】
理想的には、入口導管および/または出口導管は湾曲している。
【0556】
好ましくは、入口導管は、第1の端部および第2の端部を備える。
【0557】
好ましくは、出口導管は、第1の端部および第2の端部を備える。
【0558】
好ましくは、入口導管の第1の端部および/または出口導管の第1の端部は、1つまたは複数のバッテリーモジュールに接続可能である。
【0559】
好ましくは、入口導管の第2の端部および/または出口導管の第2の端部は、実質的に平坦である。
【0560】
好ましくは、入口導管の第2の端部および/または出口導管の第2の端部は、概ね正方形の位置決め部材を備える。
【0561】
好ましくは、位置決め部材は、保持手段内に配置可能である。
【0562】
好ましくは、保持手段は、バッテリーパック筐体の内部に配置されている。有利なことに、位置決め手段は、バッテリーパックの製造中、確実におよび正確に位置決めできる。
【0563】
好ましくは、保持手段は、下部ケース部材の空洞内に配置されている。
【0564】
好ましくは、保持手段は、下部ケース部材の端壁または側壁に取り付け可能である。
【0565】
理想的には、入口導管は、1つまたは複数のバッテリーモジュールの主流体入口に動作可能に接続されている。
【0566】
好ましくは、出口導管は、1つまたは複数のバッテリーモジュールの主流体出口に動作可能に接続されている。
【0567】
好ましくは、バッテリーパックは、電気接続手段を備える。
【0568】
好ましくは、バッテリーパックは、バッテリーパックを外部負荷に電気的に接続するための電気接続手段を備える。
【0569】
好ましくは、バッテリーパック電気接続手段は、バッテリーパックを、車両、機械、または産業装置のモータまたは他の電気部品などの外部負荷に電気的に接続できるように構成されている。
【0570】
好ましくは、電気接続手段は、正極バッテリーパック端子および負極バッテリーパック端子を備える。
【0571】
好ましくは、電気接続手段は、電気アダプタを備える。
【0572】
好ましくは、正極端子および負極端子は、電気アダプタにより提供される。
【0573】
好ましくは、アダプタは、端部エンクロージャに位置する。
【0574】
好ましくは、アダプタは、端部エンクロージャの壁を貫通している。
【0575】
好ましくは、バッテリーパックはバスバーを備える。
【0576】
好ましくは、バッテリーパックは複数のバスバーを備える。
【0577】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーモジュールサブアセンブリを備えるバッテリーパックが提供される。
【0578】
本発明のさらなる態様によると、1つまたは複数のバッテリーモジュールを備えるバッテリーモジュールサブアセンブリが提供される。有利なことに、バッテリーモジュールサブアセンブリは、複数のバッテリーモジュールを、バッテリーパックに組み込み、バッテリーパックの単一の交換可能なユニットとして保持することを可能にする。
【0579】
理想的には、バッテリーパックは、バッテリーモジュールサブアセンブリを備える。
【0580】
理想的には、バッテリーモジュールサブアセンブリは、1つまたは複数のバッテリーモジュールを備える。
【0581】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、複数のバッテリーモジュールを備える。
【0582】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、1つまたは複数の同一のバッテリーモジュールを備える。
【0583】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、13個の同一のバッテリーモジュールを備える。
【0584】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュールの2つまたはそれよりも多くは、流体的に相互接続されている。
【0585】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュール間には流体接続が提供されている。
【0586】
好ましくは、冷却剤流体は、バッテリーモジュールサブアセンブリを通って流動できる。
【0587】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、主流体入口を備える。
【0588】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、主流体出口を備える。
【0589】
好ましくは、冷却剤流体は、主流体入口、バッテリーモジュール、および主流体出口を介してバッテリーモジュールサブアセンブリを通って流動できる。
【0590】
好ましくは、バッテリーモジュール間の流体接続の少なくとも一部または全部は、並列流体接続である。
【0591】
好ましくは、流体は、バッテリーモジュールの各々を通って並列に流動できる。
【0592】
任意選択で、流体接続の少なくとも一部または全部は、直列流体接続である。
【0593】
好ましくは、流体は、2つまたはそれよりも多くのバッテリーモジュールを連続して流動できる。
【0594】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュールの2つまたはそれよりも多くは電気的に相互接続されている。
【0595】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュールの2つまたはそれよりも多くは、電気的に並列に接続されている。
【0596】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュールの2つまたはそれよりも多くは、電気的に直列に接続されている。
【0597】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュール間には電気接続が提供されている。
【0598】
理想的には、電流は、バッテリーモジュールサブアセンブリを流れることが可能である。
【0599】
好ましくは、電流は、負極端子バスバー、バッテリーモジュール、および正極端子バスバーを介してバッテリーモジュールサブアセンブリを流れることが可能である。
【0600】
好ましくは、バッテリーモジュールは、直列に接続されている。
【0601】
好ましくは、使用時には、バッテリーモジュールは、直列に放電する。
【0602】
任意選択で、バッテリーモジュールは、並列に接続されている。
【0603】
任意選択で、使用時には、バッテリーモジュールは、並列に放電する。
【0604】
好ましくは、少なくとも1つのバッテリーモジュールの正極側は、隣り合うバッテリーモジュールの負極側に接続可能である。
【0605】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、1つまたは複数のモジュール間バスバーを備える。
【0606】
好ましくは、2つまたはそれよりも多くのバッテリーモジュールは、モジュール間バスバーを介して接続されている。
【0607】
理想的には、少なくとも1つのバッテリーモジュールの正極側は、1つまたは複数のモジュール間バスバーを介して、隣り合うバッテリーモジュールの負極側に接続可能である。
【0608】
好ましくは、モジュール間バスバーまたは各モジュール間バスバーは、平面状導電性部材である。
【0609】
好ましくは、モジュール間バスバーまたは各モジュール間バスバーは、2つの隣り合うかまたは隣接するバッテリーモジュール間に電気接続を提供するように構成されている。
【0610】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、1つまたは複数の末梢バッテリーモジュールを備える。
【0611】
理想的には、バッテリーパックは、2つの末梢バッテリーモジュールを備える。
【0612】
理想的には、各末梢バッテリーモジュールは、バッテリーモジュールサブアセンブリの外側末梢縁端に位置する。
【0613】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、端子バスバーを備える。
【0614】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、正極端子バスバーおよび負極端子バスバーを備える。
【0615】
好ましくは、末梢バッテリーモジュールは、正極バッテリーパック端子および負極バッテリーパック端子に接続可能である。
【0616】
好ましくは、末梢バッテリーモジュールは、正極端子バスバーおよび負極端子バスバーを介して正極バッテリーパック端子および負極バッテリーパック端子に接続可能である。
【0617】
好ましくは、バッテリーパックの正極端子は、正極端子バスバーを介して第1の末梢バッテリーモジュールに電気的に接続されている。
【0618】
好ましくは、正極端子バスバーは、第1の末梢バッテリーモジュールの正極側に電気的に接続されている。
【0619】
好ましくは、バッテリーパックの負極端子は、負極端子バスバーを介して末梢バッテリーモジュールに電気的に接続されている。
【0620】
好ましくは、負極端子バスバーは、第2の末梢バッテリーモジュールの負極側に電気的に接続されている。
【0621】
好ましくは、バッテリーパックは、手動断路手段を備える。
【0622】
理想的には、手動断路手段は、手動サービス断路器である。
【0623】
理想的には、手動断路手段は、スイッチを備える。
【0624】
好ましくは、スイッチは、端部エンクロージャ内に配置されている。
【0625】
好ましくは、スイッチは、中央バッテリーモジュールに動作可能に接続されている。
【0626】
好ましくは、手動断路手段は、バッテリーパック内の2つの群のバッテリーモジュールを電気的に断路するように構成されている。
【0627】
好ましくは、バッテリーモジュールの群は、同じ数のまたは別の数のバッテリーモジュールを備える。
【0628】
好ましくは、手動断路手段は、バッテリーパックの端子を機能停止させるように構成されている。
【0629】
好ましくは、手動断路手段を作動させると、第1および第2の群のバッテリーモジュールの電気的断路が引き起こされる。
【0630】
好ましくは、スイッチを開くと、第1および第2の群のバッテリーモジュールが断路される。
【0631】
好ましくは、手動断路手段は、1つまたは複数の中央バッテリーモジュールに動作可能に接続されている。
【0632】
好ましくは、手動断路手段は、断路バスバーを介して1つまたは複数の中央バッテリーモジュールに動作可能に接続されている。
【0633】
理想的には、バッテリーモジュールサブアセンブリは、少なくとも1つの中央バッテリーモジュールを備える。
【0634】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、2つの中央バッテリーモジュールを備える。
【0635】
好ましくは、中央バッテリーモジュールは、断路バスバーを介して手動断路手段に接続されている。
【0636】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、支持手段を備える。
【0637】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリは、1つまたは複数のバッテリーモジュールを支持および/または機械的に結合するための支持手段を備える。
【0638】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュールの2つまたはそれよりも多くは、互いに機械的に接続されている。
【0639】
理想的には、バッテリーモジュールサブアセンブリのバッテリーモジュールは、支持手段を介して互いに機械的に結合されている。
【0640】
好ましくは、支持手段は1つまたは複数の端面支持部材を備える。
【0641】
好ましくは、支持手段は、バッテリーモジュールサブアセンブリの末梢端部に配置された2つの端面支持部材を備える。
【0642】
理想的には、支持手段は、細長隅部支持部材を備える。
【0643】
理想的には、支持手段は、4つの細長隅部支持部材を備える。
【0644】
好ましくは、隅部支持部材または各隅部支持部材は、L字形断面である。
【0645】
好ましくは、隅部支持部材または各隅部支持部材は、複数のバッテリーモジュールの隅部を受け入れるように構成されている。
【0646】
好ましくは、細長隅部支持部材または各細長隅部支持部材は、バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールに取り付け可能である。
【0647】
好ましくは、端面支持部材または各端面支持部材は、Xフレームである。
【0648】
好ましくは、端面支持部材または各端面支持部材は、隅部支持部材または各隅支持部材に接続されている。
【0649】
本発明のさらなる態様によると、1つまたは複数の留置手段を備えるバッテリーパックが提供される。
【0650】
本発明のさらなる態様によると、1つまたは複数のバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーモジュールサブアセンブリを筐体内に留置するための留置手段であって、少なくとも1つのバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーモジュールサブアセンブリの筐体内での移動を制限する留置手段が提供される。
【0651】
本発明のさらなる態様によると、1つまたは複数のバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーモジュールサブアセンブリを筐体内に留置するための留置手段であって、留置手段は、少なくとも1つのバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーモジュールサブアセンブリに動作可能に接続可能なベアリング手段、ベアリング手段に動作可能に接続可能な可動性パッドアセンブリを含み、ベアリング手段に加えられる力は、可動性パッドアセンブリが、少なくとも1つのバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーモジュールサブアセンブリにさらなる力を加え、それにより少なくとも1つのバッテリーモジュールおよび/またはバッテリーモジュールサブアセンブリの筐体内での移動制限を引き起こす、留置手段が提供される。有利なことに、留置手段により、バッテリーモジュールまたはバッテリーモジュールの集合体が、バッテリーパック筐体または他の収納体積内で有害な動きをしないことが保証されることになる。
【0652】
好ましくは、バッテリーパックは、1つまたは複数の留置手段を備える。
【0653】
好ましくは、バッテリーパックは、複数の留置手段を備える。
【0654】
理想的には、バッテリーパックは、8つの留置手段を備える。
【0655】
理想的には、留置手段は、バッテリーモジュールサブアセンブリをバッテリーパック筐体内の所定の位置に留置するように構成されている。
【0656】
理想的には、留置手段は、バッテリーモジュールサブアセンブリを下部ケース部材内の所定の位置に留置するように構成されている。
【0657】
好ましくは、留置手段は、バッテリーパック筐体とバッテリーモジュールサブアセンブリとの間の分離を画成する。
【0658】
好ましくは、留置手段は、ケース部材の内部表面とバッテリーモジュールサブアセンブリとの間の分離を画成する。
【0659】
好ましくは、留置手段または各留置手段は、ベアリング要素を含む。
【0660】
理想的には、ベアリング要素または各ベアリング要素は、バッテリーモジュールサブアセンブリに取り付け可能である。
【0661】
理想的には、ベアリング要素または各ベアリング要素は、支持手段に取り付け可能である。
【0662】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、バッテリーモジュールに取り付け可能である。
【0663】
好ましくは、各ベアリング要素は、一体型構造を有する。
【0664】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、取付部分を備える。
【0665】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、平面状取付部分を備える。
【0666】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、フランジを備える。
【0667】
好ましくは、フランジまたは各フランジは、取付部分に対して垂直である。
【0668】
好ましくは、フランジまたは各フランジは、取付部分に強固に取り付けられている。
【0669】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、バッテリーモジュールサブアセンブリに強固に取り付け可能である。
【0670】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、バッテリーモジュールサブアセンブリが重力下で移動する際にベアリング要素が同じ方向に移動するように、バッテリーモジュールサブアセンブリに強固に取り付けられている。
【0671】
好ましくは、ベアリング要素または各ベアリング要素は、バッテリーモジュールサブアセンブリが重力下で移動する際にフランジが同じ方向に移動するように、バッテリーモジュールサブアセンブリに強固に取り付けられている。
【0672】
好ましくは、ベアリング要素は、バッテリーパック筐体の底部壁に向かって移動可能である。
【0673】
理想的には、フランジは、バッテリーパック筐体の底部壁に向かって移動可能である。
【0674】
理想的には、留置手段または各留置手段は、バネ要素を含む。
【0675】
好ましくは、バネ要素または各バネ要素は、チャネル内に配置可能である。
【0676】
好ましくは、バネ要素または各バネ要素は、外側ケーシング内に形成されたチャネル内に配置可能である。
【0677】
好ましくは、バネ要素は本体を備える。
【0678】
好ましくは、バネ要素は、上部部分、中央部分、および下部部分を備える。
【0679】
好ましくは、バネ要素は、平面状中央部分を備える。
【0680】
好ましくは、上部部分は湾曲している。
【0681】
好ましくは、上部部分は、使用時には、フランジが止まり得る表面を提供する。
【0682】
好ましくは、下部部分は、傾斜区画を備える。
【0683】
好ましくは、傾斜区画は、中央部分に対して角度が付けられている。
【0684】
好ましくは、中央部分と傾斜区画との間の角度は10度未満である。
【0685】
好ましくは、中央部分と傾斜区画との間の角度は1~5度である。
【0686】
好ましくは、中央部分と傾斜区画との間の角度はおよそ3度である。
【0687】
好ましくは、留置手段または各留置手段は、可動性パッドアセンブリを備える。
【0688】
好ましくは、可動性パッドアセンブリは、1つまたは複数のパッドを備える。
【0689】
好ましくは、可動性パッドアセンブリは、直立パッドを備える。
【0690】
理想的には、可動性パッドアセンブリは、底部パッドを備える。
【0691】
理想的には、可動性パッドアセンブリは、チャネル区画を備える。
【0692】
好ましくは、パッドまたは各パッドは、チャネル区画内に配置および保持されている。
【0693】
好ましくは、チャネル区画は弾性部材である。
【0694】
好ましくは、チャネル区画は、使用時にはたわむように構成されている。
【0695】
好ましくは、チャネル区画の内側隅部は可撓性である。有利なことに、チャネル区画が可撓性であることにより、直立パッドおよび底部パッドの枢動可能な動きが可能になる。
【0696】
好ましくは、使用時には、チャネル区画は、L字形外側ケーシングの内側下隅部に位置する。
【0697】
好ましくは、可動性パッドアセンブリは、直立パッドの内側表面と底部パッドの内側表面との間の角度が90度未満である構成となるように付勢されている。
【0698】
好ましくは、留置手段または各留置手段は、外側ケーシングを備える。
【0699】
好ましくは、留置手段の外側ケーシングは、L字形部材である。
【0700】
好ましくは、留置手段の外側ケーシングは、底部部材を備える。
【0701】
好ましくは、留置手段の外側ケーシングは直立部材を備える。
【0702】
好ましくは、留置手段の外側ケーシングは、チャネルを備える。
【0703】
好ましくは、チャネルは、直立部材に配置されている。
【0704】
好ましくは、使用時には、バッテリーモジュールに作用する重力は、ベアリング要素によりバネ要素に伝達される。
【0705】
好ましくは、使用時には、ベアリング要素は、バネ要素と接触し、そこで止まる。
【0706】
好ましくは、使用時には、ベアリング要素のフランジは、バネ要素の上部と接触し、そこで止まる。
【0707】
好ましくは、傾斜区画は、留置手段の外側ケーシングとチャネル区画の裏面との間に配置可能である。
【0708】
好ましくは、傾斜区画は、チャネル区画の裏面を押すように構成されている。
【0709】
好ましくは、使用時には、傾斜区画は、チャネル区画の裏面を押す。
【0710】
理想的には、使用時には、傾斜区画は、直立パッドを平面状部分に向かって押す。
【0711】
理想的には、使用時には、直立パッドは、バッテリーモジュールサブアセンブリの重量によりバッテリーモジュールサブアセンブリに向かって押される。
【0712】
好ましくは、バッテリーパックは、バッテリーパック管理手段を備える。
【0713】
好ましくは、バッテリーパック管理手段は、端部エンクロージャ内に配置されている。
【0714】
好ましくは、バッテリーパック管理手段は、バッテリー管理コンピュータを備える。
【0715】
好ましくは、バッテリー管理コンピュータは、バッテリーモジュールもしくは各バッテリーモジュール、バッテリーモジュールサブアセンブリ、および/またはバッテリーパックの動作を制御するように構成されている。
【0716】
好ましくは、バッテリー管理コンピュータは、マスタ基板である。
【0717】
好ましくは、バッテリーパック管理手段は、バッテリーモジュールまたは各バッテリーモジュールのスレーブ基板に動作可能に接続可能である。
【0718】
好ましくは、バッテリーパック管理手段は、バッテリーパック全体にわたるセンサに動作可能に接続可能である。
【0719】
理想的には、バッテリーパック管理手段は、手動断路手段に動作可能に接続可能である。
【0720】
本発明のさらなる態様によると、バッテリーパックを製造するための方法であって、1つまたは複数のバッテリーモジュールをバッテリーパック筐体に配置するステップを含む方法が提供される。有利なことに、筐体は、バッテリーパックを形成するバッテリーモジュールに対して追加の保護および好適な収容手段を提供する。
【0721】
好ましくは、この方法は、バッテリーモジュールサブアセンブリを形成するステップを含む。
【0722】
好ましくは、バッテリーモジュールサブアセンブリを形成するステップは、2つまたはそれよりも多くのバッテリーモジュールを相互接続することを含む。
【0723】
好ましくは、この方法は、2つまたはそれよりも多くのバッテリーモジュール間に、機械的、電気的、および/または流体的な接続を提供するステップを含む。
【0724】
好ましくは、この方法は、バッテリーモジュールサブアセンブリをバッテリーパック筐体内に配置するステップを含む。
【0725】
本発明の一態様に適用可能な任意選択の特徴は、任意の組合せおよび任意の数で使用できることが理解されるだろう。さらに、本発明の一態様に適用可能な任意選択の特徴は、本発明の他の態様のいずれかと共に、任意の組合せおよび任意の数で使用できる。それには、本出願の特許請求の範囲における任意の他の請求項の従属請求項として使用されている任意の請求項の従属請求項が挙げられるが、それらに限定されない。
【0726】
これから、本発明による実施形態を単なる例として示す添付の図面を参照して本発明を説明するものとする。
【図面の簡単な説明】
【0727】
図1】本発明の一態様によるバッテリーパックの分解斜視図である。
図2a】本発明の一態様によるバッテリーパックの斜視図である。
図2b図2aのバッテリーパックの別の斜視図である。
図3】熱管理システムを含むバッテリーパックの概略図である。
図4】本発明の一態様によるバッテリーモジュールサブアセンブリの側面図および詳細図である。
図5a】本発明の一態様によるバッテリーモジュールサブアセンブリの斜視図である。
図5b】本発明の一態様によるバッテリーモジュールサブアセンブリの別の斜視図である。
図6】本発明の一態様によるバッテリーモジュールサブアセンブリの分解斜視図である。
図7】本発明の一態様による留置機構の斜視図である。
図8】本発明の一態様による留置機構の正面断面図および側面断面図を示す図である。
図9】バッテリーパック管理システムの概略図である。
図10】本発明の一態様によるバッテリーモジュールの分解斜視図である。
図11a】本発明の一態様によるバッテリーモジュールの斜視図である。
図11b】本発明の一態様による代替的バッテリーモジュールの斜視図である。
図12a】セルの配置および未膨張ダクトの平面図である。
図12b】セル、膨張ダクト、およびポッティング材料の配置の平面図である。
図13a】2列のセルおよびダクトの斜視図である。
図13b】ダクトおよびセンサキャリアの斜視図である。
図14a】本発明の一態様による流体送達機構の正面斜視図である。
図14b】本発明の一態様による流体送達機構の後面斜視図である。
図14c】離間機構の詳細な斜視図である。
図15】本発明の一態様による流体送達機構の断面図である。
図16】本発明の一態様による流体送達機構の分解斜視図である。
図17a】3つの相互接続流体送達機構の断面図である。
図17b】本発明の一態様によるさらなる流体送達機構の斜視図である。
図17c】3つの相互接続されたさらなる流体送達機構の端面図である。
図17d図17bの流体送達機構の上面図である。
図17e図17bの流体送達機構の断面図である。
図17f図17bの流体送達機構のさらなる断面図である。
図17g】3つの相互接続されたさらなる流体送達機構の断面図である。
図18a】本発明の一態様による封止部材の斜視図である。
図18b】本発明の一態様による封止部材の斜視図である。
図19a】本発明の一態様による封止部材の多視点図である。
図19b】本発明の一態様による封止部材の多視点図である。
図20a】2つの相互接続された流体送達機構サブコンポーネントの斜視図である。
図20b】2つの相互接続された一次導管の断面図である。
図20c】2つの相互接続された一次導管のさらなる断面図である。
図21a】本発明の一態様による流体送達機構の分解斜視図である。
図21b】本発明の一態様による流体送達機構の上面図である。
図22a】「フラットパック」配置に相互接続されたバッテリーモジュールの上面図である。
図22b】「フラットパック」配置に相互接続されたバッテリーモジュールの分解斜視図である。
図23a】外側筐体部材が取り外されたバッテリーモジュールの側面図、上面図、および底面図を示す図である。
図23b】本発明の一態様によるバッテリーモジュールの内部部品を示す切り欠き図である。
図24a】平面状バスバーの斜視図である。
図24b】平面状バスバーの平面図である。
図24c】代替的な平面状バスバーの斜視図である。
図25a】本発明の一態様によるバスバーの斜視図である。
図25b】本発明の一態様によるバスバーの側面図である。
図26】本発明の一態様によるバスバーの端面図である。
図27a】セル配置部材および複数のセルを示す斜視図である。
図27b】本発明の一態様によるセル配置部材の斜視図である。
図28a】本発明の一態様による幾つかのバッテリーモジュールの平面図である。
図28b】本発明の態様によるバッテリーモジュールで使用するための幾つかのバスバーの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0728】
図1には、本発明の一態様によるバッテリーパック1の分解図が示されている。バッテリーパック1は、バッテリーパック筐体2、バッテリーモジュールサブアセンブリ3、複数の留置機構4、バッテリーパック1の動作を監視および/または制御するためのバッテリーパック管理システム5、バッテリーパックを熱管理流体の供給源に接続するためのバッテリーパック流体接続機構6、ならびにバッテリーパック1を外部負荷に電気的に接続するための電気接続機構7を備える。
【0729】
バッテリーパック1は、移動式装置または産業用装置などの装置内の所定の体積内に配置可能である。例えば、バッテリーパック1は、乗用車、トラック、貨物自動車、道路清掃車、もしくは掘削車などの道路走行車両、または工場設備などの産業用装置内の所定の体積内に配置可能である。既存の石油ベース設計を電気動力設計へと変換するためにバッテリーパック1を使用する場合、例えばディーゼルエンジンを収納するために元々設計された所定の体積内にバッテリーパック1を収めることが可能である。
【0730】
バッテリーパック筐体2は、下部ケース部材21、カバー部材22、および端部エンクロージャ23を備える。カバー部材22は、下部ケース部材21の開口部24を覆う。下部ケース部材21は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3が配置可能な空洞25を画成する。図2aおよび図2bに示されているように、バッテリーパック筐体2は、2つの側壁26a、26b、2つの端壁27a、27b、底部壁28a、および上部壁28bを備える。端部エンクロージャ23は、バッテリーパック1の端壁27aに取り付けられている。
【0731】
バッテリーパック1は、バッテリーパック電気接続構成7を備える。バッテリーパック電気接続構成7は、バッテリーパック1と、車両または産業用装置のモータまたは他の電気部品などの外部負荷1100との電気接続を可能にするように構成されている。バッテリーパック電気接続構成7は、正極バッテリーパック端子および負極バッテリーパック端子71および72を備える。図1および図2に開示されている実施形態では、正極バッテリーパック端子および負極バッテリーパック端子71、72は、端部エンクロージャ23の壁を貫通する電気アダプタ73により提供されている。
【0732】
バッテリーパック1は、バッテリーパック流体接続機構6を備える。バッテリーパック流体接続機構6は、バッテリーパック1が、好ましくは水および/または水-グリコール混合物である熱管理流体の供給源を提供する熱管理システム1000に動作可能に接続可能なように構成されている。図3に示されている熱管理システム1000は、冷却剤流体を収容するためのリザーバ1001、熱交換器1002、および冷却剤ループ1004のバッテリーパック1に接続されたポンプ1003を備える。リザーバ1001は、冷却剤ループ1004の冷却剤流体1006に静水圧を提供し、ポンプ1003が、冷却剤1006をリザーバ1001から冷却剤ループ1004へと圧送し、冷却剤ループ1004を加圧するように構成されている。圧力センサ1005は、冷却剤ループ1004において目標動作圧力が維持されるように、冷却剤1006の圧力を監視するために使用される。
【0733】
バッテリーパック流体接続機構6は、流体入口機構61および流体出口機構62を備える。流体入口機構61は、流体取込み、つまり流体がバッテリーパック1に進入するための経路を提供する。流体入口機構61は、入口アダプタ63および入口導管65を備える。
流体1006は、入口アダプタ63および入口導管65を介し、バッテリーパック筐体2の端壁27aの開口部29aを通ってバッテリーパック1に進入できる。流体出口機構62は、流体排出、つまり流体がバッテリーパック1を退出するための経路を提供する。流体出口機構62は、出口アダプタ64および出口導管66を備える。流体1006は、出口アダプタ64および出口導管66を介し、バッテリーパック筐体2の端壁27aの開口部29bを通ってバッテリーパック1を退出できる。
【0734】
流体入口機構61および流体出口機構62は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3を介して互いに流体連通している。流体入口機構61および流体出口機構62は、流体がこうした機構ならびにバッテリーモジュールサブアセンブリ3および/またはバッテリーモジュール10を、必要に応じていずれかの方向に通過できるという点で交換可能であることが理解されるだろう。
【0735】
バッテリーパック1の構築/製造中、およびバッテリーモジュールサブアセンブリ3をバッテリーパック筐体2内に配置する前に、バッテリーパック流体接続機構6の入口導管および出口導管65、66を、バッテリーモジュールサブアセンブリ3の主流体入口31および主流体出口32に動作可能に接続する。図4には、主流体入口31および流体入口機構61との間の接続が詳細に示されている。バッテリーモジュールサブアセンブリ3の主流体出口32も同様に流体出口機構62に接続する。
【0736】
バッテリーモジュールサブアセンブリ3を筐体2に挿入する準備が整ったら、バッテリーモジュールサブアセンブリ3を、入口導管および出口導管65、66が、端壁27aの開口部29a、29bと位置合わせされるまで、開口部24から底部壁28aに向かって筐体2内を移動させる。導管65、66および開口部29が好適に位置合わせされたら、入口アダプタおよび出口アダプタ63、64を、導管65、66および端壁27aに留置する。アダプタ63、64はネジ切りされていてもよく、部品間の接合部を流体密封されるまで締め付ける。
【0737】
例えば、図1に示されているように、バッテリーパック流体接続機構6の入口導管および出口導管65、66は、そこを通る流体の滑らかな流動を可能にするように湾曲している。入口導管および出口導管65、66の第1の端部は、封止部材60を介してバッテリーモジュールサブアセンブリ3に流体接続されている。入口導管および出口導管の第2の端部は、実質的に平坦であり、概ね正方形の位置決め部材69を備える。位置決め部材69は、バッテリーパック筐体2の内部に位置する保持手段に配置可能であり、位置決め部材は、製造中に保持部材へと滑動可能である。導管の端部が平坦であるという事実により、バッテリーパックを筐体2内へとさらに容易に移動させることが可能である。これは、導管をパックの内部から溶接し、その後バッテリーモジュールサブアセンブリ3に取り付ける必要がある従来技術の解決策に比べて利点を提供する。
【0738】
図5aおよび図5bは、バッテリーモジュールサブアセンブリ3の図を提供する。バッテリーモジュールサブアセンブリ3は、複数の同一のバッテリーモジュール10を備える。本例では、バッテリーモジュールサブアセンブリ3は、13個の同一のバッテリーモジュール10を備えるが、バッテリーモジュール10の数および相互の向きは、特定の設計要件に応じて変更できることが理解されるだろう。バッテリーモジュール10は、特定の応用に必要な電気的および熱的管理特徴を提供するように、互いに流体的におよび電気的に相互接続されている。また、バッテリーモジュール10は、支持機構33を介して互いに機械的に結合されている。
【0739】
バッテリーモジュールサブアセンブリ3のバッテリーモジュール10間には、熱管理流体が主流体入口31、バッテリーモジュール10、および主流体出口32を介してバッテリーモジュールサブアセンブリ3を流動するように動作可能なように流体接続が提供される。この例では、バッテリーモジュール10間の流体接続は並列流体接続であり、つまり流体は、バッテリーモジュール10の各々を並列に流動するように動作可能である。しかしながら、代替的な実施形態では、流体接続の一部または全部が、直列流体接続であってもよく、つまり流体は、2つまたはそれよりも多くのバッテリーモジュール10を連続して流動してもよいことが理解されるだろう。
【0740】
バッテリーモジュールサブアセンブリ3のバッテリーモジュール10間には、電流が、負極端子バスバー35、バッテリーモジュール10、および正極端子バスバー34を介してバッテリーモジュールサブアセンブリ3を流れるように動作可能なように、電気接続が提供されている。この例では、バッテリーモジュール10は直列に接続されており、使用時には、バッテリーモジュール10は直列に放電する。しかしながら、代替的な実施形態では、必要に応じて、1つまたは複数の並列電気接続を使用してもよいことが理解されるだろう。
【0741】
末梢バッテリーモジュール10a、10d、および2つの中央バッテリーモジュール10b、10cを除いて、各バッテリーモジュール10の正極側は、モジュール間バスバー36を介して隣り合うバッテリーモジュール10の負極側に接続されている。この例では、各モジュール間バスバー36は、2つの隣り合うバッテリーモジュール10間に電気接続を提供するように構成された平面状導電性部材である。
【0742】
末梢バッテリーモジュール10a、10dは、正極端子バスバーおよび負極端子バスバー34、35を介して正極バッテリーパック端子および負極バッテリーパック端子71、72に接続されている。正極端子71は、正極端子バスバー34を介して第1の末梢バッテリーモジュール10aと電気的に接続されており、負極端子72は、負極端子バスバー35を介して第2の末梢バッテリーモジュール10dと電気的に接続されている。正極端子バスバー34は第1の末梢バッテリーモジュール10aの正極側に電気的に接続されており、負極端子バスバー35は第2の末梢バッテリーモジュール10dの負極側と電気的に接続されている。
【0743】
中央バッテリーモジュール10b、10cは、断路バスバー37aおよび37bを介して手動断路機構8に接続されている。手動断路機構8は、手動サービス断路器である。手動断路機構8は、端部エンクロージャ23内に配置されたスイッチ81を備える。手動サービス断路器には、バッテリー管理システムにより監視される単純なリンクコネクタが組み込まれている。接続が見出されない場合、バッテリー管理システムは、主コンタクタ/リレーへの電力を除去し、それにより高電圧バッテリーの残部からすべての電位を遮断することになる。手動サービス断路器は、あらゆる電位を除去する。バッテリーパック内で他のショートが起こる可能性のある事故/衝撃事象が生じた場合、この機能は別のレベルの安全性を追加する。スイッチ81は、断路バスバー37a、37bを介してバッテリーパック1の中央バッテリーモジュール10b、10cに作動可能に接続されている。
【0744】
手動断路機構8は、バッテリーパック1内の2群のバッテリーモジュール10を電気的に断路し、それによりバッテリーパック1の端子71、72を機能停止にするように構成されている。この例では、第1の群のバッテリーモジュールは、7つのバッテリーモジュール10a~10bを備え、第2の群のバッテリーモジュールは、6つのバッテリーモジュール10c~10dを備える。スイッチ81を開くと、第1および第2の群のバッテリーモジュール10は互いに切り離され、それらの間には電流が流れ得ない。断路器8が動作するバッテリーモジュールサブアセンブリ3内の位置は、別の数のバッテリーモジュール10が各群に含まれるように変更できる。
【0745】
バッテリーモジュールサブアセンブリ3のバッテリーモジュール10は、支持機構33により機械的に接続され、一緒に保持される。支持機構33は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3の末梢端部に配置された2つの端面支持部材331を備える。また、バッテリーモジュール支持機構33は、4つの細長隅部支持部材332を備える。各隅部支持部材332は、複数のバッテリーモジュール10の隅部を収納するL字形断面である。各細長隅部支持部材332は、隅部取付部材333、ならびにネジおよび/またはボルトなどの締結具によりバッテリーモジュール10に取り付けられている。各端面支持部材331は、取付部材333および端部キャップ334を介して各隅部支持部材32a~32dに接続されたXフレームである。ネジおよび/またはボルトなどの締結具は、支持機構33の部品を互いに取り付けるために使用される。
【0746】
図1に戻ると、バッテリーパック1は8つの留置機構4を備える。留置機構4は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3をバッテリーパック筐体2内の、特に下部ケース部材21内の所定の位置に留置するように構成されている。留置機構4は、バッテリーパック筐体2、特にケース部材21の内部表面と、バッテリーモジュールサブアセンブリ3との間の分離を画成する。より多くのまたはより少数の留置機構4を使用してもよく、それらを筐体2内の別の位置に配置できることが理解されるだろう。
【0747】
図7は、本発明の一態様による留置機構4の分解図を示す。留置機構4は、ベアリング要素41、バネ要素42、可動性パッドアセンブリ43、および外側ケーシング44を備える。
【0748】
ベアリング要素41は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3、特に支持機構30、および/またはその個々のバッテリーモジュール10に取り付け可能である。ベアリング要素41は、平面状取付部分411およびフランジ412を備える一体型構造を有する。取付部分は、例えばネジにより隣り合う細長隅部支持部材333に取付けるのに十分な幅を有する。フランジ412は、取付部分411に対して垂直である。フランジ412は、取付部分411に強固に取り付けられている。ベアリング要素41は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3が底部壁28aに向かって引っ張られると共に、ベアリング要素41、および特にフランジ412が底部壁28aに向かって同じ方向に移動するように、バッテリーモジュールサブアセンブリ3に強固に取り付けられている。
【0749】
図8に示されているように、バネ要素42は、外側ケーシング44内に形成されたチャネル441内に配置可能である。バネ要素42は、上部部分421、平面状中央部分422、および下部部分423を有する本体420を備える。上部部分421は、使用時には、フランジ412がそこで止まることが可能な表面を提供するように湾曲しており、下部部分423は、傾斜区画424を備える。傾斜区画424は、中央部分に対して角度が付けられており、中央部分と傾斜区画424との間の角度はおよそ3度である。
【0750】
可動性パッドアセンブリ43は、直立パッド432および底部パッド433を備え、これらは両方ともチャネル区画431内に配置および保持される。チャネル区画431は弾性部材である。チャネル区画431の内側隅部はたわむことが可能であり、直立パッド432および底部パッド433の旋回運動を可能にする。使用時には、チャネル区画431は、L字形外側ケーシング44の内側下隅部に位置する。チャネル区画431の弾性は、直立パッド432の内側表面と底部パッド433の内側表面との間の角度が90度よりわずかに小さい構成になるように可動性パッドアセンブリを付勢する。
【0751】
使用時には、ベアリング要素41のフランジ412は、バネ要素42の湾曲上部部分421と接触し、そこで止まる。ベアリング要素41が重いバッテリーモジュールサブアセンブリ3に取り付けられているため、バネ要素42は、外側ケーシング44のチャネル441を通って押し下げられ、傾斜区画424が可動性パッドアセンブリ43で止まり、可動性パッドアセンブリ43を押すようになる。特に、傾斜区画424は、外側ケーシング44とチャネル区画431の裏面との間に位置する。傾斜区画424は、直立パッド432が、平面状部分411の下部区画に向かって内側に押されるように、チャネル区画431の裏面を押すように作用する。このようにして、直立パッド432は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3に押し付けられる。実際には、バッテリーモジュールサブアセンブリ3の重量が保持力として使用される。
【0752】
留置機構4は、バッテリーモジュールサブアセンブリ3の重量が、対応する直立パッド432のバッテリーモジュールサブアセンブリ3に向かう移動を引き起こし、バッテリーモジュールサブアセンブリ3が「圧迫」されることになる、バッテリーパック1内の任意の位置に配置できることが理解されるだろう。代替的な実施形態では、圧迫作用は、サブアセンブリ3に作用する重力ではなく、パック1の構造に起因することになる。例えば、カバー部材22にあるスペーサを使用して、バッテリーモジュールサブアセンブリ3を底部壁28aに向かって押すことが可能である。
【0753】
図9は、バッテリーパック1の端部エンクロージャ23内に少なくとも部分的に配置されるバッテリーパック管理システム5の概略図である。バッテリーパック管理システム5は、バッテリー管理コンピュータ50を備える。バッテリー管理コンピュータ50は、各バッテリーモジュール10の動作、ならびにより一般的にはバッテリーパック1の動作を制御するように構成されている。バッテリー管理コンピュータ50は、各バッテリーモジュール10のスレーブ基板51およびバッテリーパック1全体にわたるセンサに動作可能に接続されたマスタ基板である。バッテリー管理コンピュータ50は、手動断路機構8、特にスイッチ81に動作可能に接続されている。
【0754】
図10は、本発明の一態様によるバッテリーモジュール10の分解図である。バッテリーモジュール10は、1つまたは複数のセル120(明瞭性のために、図10にはそのサブセットのみが示されている)、および1つまたは複数のセル120を熱管理するための熱管理機構140を備える。熱管理機構140は、少なくとも1つの熱管理ダクト141および2つの流体送達機構200を備える。特に、熱管理機構140は、取込側流体送達機構200cおよび出口側流体送達機構200dを備える。入口側流体送達機構200cは、少なくとも1つの熱管理ダクト141を介して出口側流体送達機構200dと流体連通している。各流体送達機構200は、熱管理流体が熱管理機構140へと進入および/または退出することを可能にするための第1および第2の流体接続機構を備える。
【0755】
バッテリーモジュール10は、バッテリーモジュール10と、さらなるバッテリーモジュール10、バスバー、および/または外部負荷1100などの部品との間に電気接続を提供するためのバッテリーモジュール電気接続機構160をさらに備える。バッテリーモジュールは、バッテリーモジュール筐体100をさらに備え、セル120は、バッテリーモジュール筐体100内に配置されている。
【0756】
バッテリーモジュール10は、バッテリーパック1内に配置可能であり、これもバッテリーパック1内に配置された1つまたは複数のさらなる同一のバッテリーモジュール10に接続されていてもよい。下記でより詳細に説明することになるように、バッテリーモジュール10は、バッテリーモジュール10との電気接続を複数の位置で作製することが可能なように構成された電気接続機構160を備える。バッテリーモジュール10がそれに対して作製された電気接続を有することが可能な位置が複数あると、バッテリーモジュール10を種々のバッテリーパック設計に使用することが可能になる。さらに、バッテリーモジュールの熱管理機構140は、バッテリーモジュール10に対する流体接続を複数の位置で作製することを可能にする。バッテリーモジュール10がそれに対する電気接続および流体接続を有することが可能な位置が複数あると、バッテリーモジュール10を種々のバッテリーパック設計に使用することが可能になり、従来技術の解決策よりも適応性がより高い。
【0757】
バッテリーモジュール筐体100は、上部筐体部材101および下部筐体部材102を備える。上部筐体部材および下部筐体部材101、102の各々は、実質的に平坦な底部103、2つの側壁104a、104b、および2つの端壁105a、105bを備える。対応する側壁104a、104bおよび端壁105a、105bは、各底部103に対して実質的に垂直な方向に延在する。
【0758】
上部筐体部材および下部筐体部材101、102の側壁104は、複数の凹部106を備える。上部筐体部材および下部筐体部材26、27の端面も複数の凹部107を備える。図11aに示されているように、上部筐体部材および下部筐体部材が一緒になると、側壁凹部106は、筐体の側壁に開口部108を形成し、それを通してバッテリーモジュール端子との電気接続を作製できる。さらに、端壁凹部107は、バッテリーモジュール筐体の端壁に開口部109を形成し、それを通してバッテリーモジュールとの電気接続および流体接続を作製できる。
【0759】
バッテリーモジュール10は、上部表面110、下部表面111、2つの側面112、および端部キャップ114を備える2つの端面113を備える。上部表面111は、上部筐体部材101の底部103により形成される。下部表面112は、下部筐体部材102の底部103により形成される。側面112は、上部筐体部材および下部筐体部材の側壁104a、104bならびにバッテリーモジュール10のバスバー400により形成される。端面113は、上部筐体部材および下部筐体部材101、102の端壁105a、105b、流体送達機構200、および一部の実施形態ではバスバー400により形成される。
【0760】
バッテリーモジュール10は、2170個のセルおよび/または18650個のセルであってもよい円筒形セル120のアレイを備える。バッテリーモジュール10は、規則的なアレイ状に配置された所定数のセル120を備える。バッテリーモジュール10は、長さが6個セルの倍数である。バッテリーモジュール10は、長さが24個セルである(各々の長さが6個セルである4つのセパレータプレート180)。図12aおよび図12bに示されているように、セル120は、最密六方アレイで提供される。セル間の最小間隔は、2mmである。
【0761】
バッテリーモジュール10は、セル120を熱管理(つまり、加熱および/または冷却)するように構成された熱管理機構140を備える。この実施形態では、熱管理機構140は、流体送達機構200を介して接続された複数の実質的に平行なダクト141を備える。好ましい実施形態では、各ダクト141は、ポリエチレン(PE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、または高密度ポリエチレン(HDPE)などの可膨張性プラスチック材料で形成された可撓性ダクトである。可膨張性プラスチック材料の使用は、この材料が、本来的に電気絶縁性であり、軽量であり、腐食したり、グリコール水混合物などの冷却剤と化学的に相互作用したりしないため、有利である。
【0762】
好ましい実施形態では、各ダクト141は、1つまたは複数の熱伝導性添加剤を含む。熱伝導性添加剤は、ダクト材料の熱伝導率を向上させることが可能であるという利点を提供する。理想的には、各可撓性ダクト141は、熱伝導性充填剤(例えば、グラファイト、多層カーボンナノチューブ、および/または窒化ホウ素などのカーボンベースおよび/またはセラミックベース材料の粒子)がマトリックス全体に分散されているマトリックス(例えば、LDPEなどの可撓性ポリマー材料)を含む。粒子は、1~10nm、最も好ましくは<5μmの直径を有する。最も好ましい実施形態では、ダクト材料は、最大30%の添加剤を含む。充填材料は、任意の好適な比、例えば1:1による、グラファイト粒子および窒化ホウ素粒子の配合物であってもよい。この配合物は、PEマトリックスに組み込むと、>≒0.8W/m・K、任意選択でおよそ1W/m・Kの熱伝導率を有するダクト材料をもたらす。
【0763】
各可撓性ダクト141の壁は、50μm~150μmの厚さである。この厚さは、ダクトまたは各ダクトとセルとの間の良好な熱伝達特性を可能にする。好ましい実施形態では、各ダクト141は、単一管腔ダクトであるが、例えば、単一管腔ダクトでは均一な温度分布を促進できない大型バッテリーパックでは多管腔ダクトを使用できることが理解されるだろう。任意選択の実施形態では、ダクト141は剛性であってもよく、例えばアルミニウムまたは銅で作られていてもよい。提供されている例では、各ダクト141は、水-グリコール混合物などの冷却剤流体を運搬するように構成された実質的に直線状のマニホールドダクトであるが、各ダクトは、セル120のアレイ内で異なる経路をたどってもよく、例えば蛇行していてもよい。バッテリーモジュール10または各バッテリーモジュール10は、任意の数のダクト141、例えば、1つのダクト141を含んでもよい。バッテリーモジュール10の各流体送達機構200の分配導管の数は、ダクト141の数と一致するように選択してもよい。
【0764】
図12aおよび図12bに示されているように、各可撓性ダクト141は、バッテリーモジュール10のセル120に隣接しておよびその間に位置決めされている。バッテリーモジュール10の製造中、各ダクト141は、実質的に未膨張の状態でセルのアレイ内に配置される(図12a)。好適に配置したら、冷却剤流体を使用して各ダクト141を膨張させ、それによりダクトが拡張してセル120の側壁との接触が引き起こされる。各ダクト141は、膨張状態にある場合、1つまたは複数のセル120の表面と密接な物理的接触をなす。その形状がセル120の形状に追従するように各可撓性ダクト141を膨張させることにより、ダクト-セル熱接触が向上し、冷却剤流体が冷却剤流体とセル120との間で熱エネルギーをより効率的に伝達できるようになる。
【0765】
各ダクト141は、隣接するセル120の側面と直接接触してもよく、またはセル120を取り囲むケーシングシースなどの界面領域もしくは界面材料を介して1つまたは複数のセルの側面と間接的に接触してもよい。その代わりにまたはそれに加えて、各ダクト141は、導電性ペーストまたは接着剤などの熱伝導性充填材料を介して、1つまたは複数のセル120の側面と間接的に接触してもよい。
【0766】
ダクト141が膨張状態になり、十分な圧力になったら、ポッティング材料130をバッテリーモジュール10へと挿入する。ポッティング材料130は、液体状態でバッテリーモジュール10に注入され、固化、硬化、または硬質化される。その固化、硬化、または硬質化状態では、ポッティング材料130は、実質的に剛性であり、セル120および熱管理ダクト141をバッテリーモジュール10内の所定の位置に留置する。これは、バッテリーモジュール10内の部品に対する振動の影響を低減するので有利である。硬化および/または硬質化させたら、ポッティング材料130を、各ダクト141に接着的に取り付け、全体的な外部支持を提供し、ならびに各ダクト141の過度な膨張および/または破裂を防止する。さらに、ポッティング材料130は、熱管理流体が各ダクト141を通って容易に流動できるように、各ダクト141を開構成に維持する。
【0767】
好ましい実施形態では、ポッティング材料130は、膨張性/ポリウレタン発泡体などの断熱性ポッティング材料である。ポリウレタン発泡体は、他のポッティング材料よりも軽いため、全体的重量が軽いバッテリーモジュール10を提供する。バッテリーモジュール10内に断熱性ポッティング材料130が存在すると、バッテリーモジュール10に対する外部温度変動の影響が低減され、ダクト141がバッテリーモジュール10内の熱エネルギーの一次制御器であることの保証を支援し、高エネルギー熱事象がバッテリーモジュール10を伝播することを防止できる。ポッティング材料130は、拡張状態にある場合、バッテリーモジュール10内の隙間を実質的に埋める。任意選択の実施形態では、ポッティング材料130は、熱硬化性プラスチック、シリコーンゴムゲル、またはエポキシ樹脂を含む。
【0768】
図13aには、その間にダクト141が存在する2列のセル120の詳細が示されている。好ましい実施形態では、センサを使用して、セル120の温度を測定する。温度センサなどのセンサ126は、可撓性PCBである可撓性キャリア125に配置可能であり、可撓性キャリアは、図13bに示されているようにダクト141に取付け可能である。キャリア125のセンサ126は、使用時には、センサが例えばセルの温度を測定できるようにダクト141と細胞120との間に配置されている。膨張状態では、ダクトは、温度センサをセルに押し付けて、ダクトとセルとの間の良好な熱接触を確保する。キャリア125は、センサ126と、例えばバッテリーモジュール10のスレーブ基板51との動作可能な接続を可能にする導電性トレースを備え、セルの温度を、例えばバッテリー管理コンピュータ50に送信して分析することが可能になる。
【0769】
図14aおよび図14bには、本発明の一態様による流体送達機構200の正面および後面斜視図が開示されている。各バッテリーモジュール10は、2つの流体送達機構200を備える(例えば、図10の流体送達機構200cおよび200dを参照)。バッテリーモジュール10の各ダクト141は、バッテリーモジュール10の各流体送達機構200に接続されている。流体送達機構200は、バッテリーモジュール10およびバッテリーパック1内に配置可能な熱管理ダクト141に熱管理流体1006を送達するように構成されている。
【0770】
流体送達機構200は、流体送達機構200へのおよび/またはからの流体の経路を提供するように構成された一次導管210、ならびに流体送達機構200からのおよび/またはへの、および熱管理ダクト141へのおよび/またはからの流体の経路を提供するように構成された複数の分配導管220を備える。各分配導管220は、図15の断面図に示されているように、主チャンバ230を介して一次導管210と流体連通している。
【0771】
流体送達機構200は、表側部材202および裏側部材203で形成された本体201を備える。一次導管210は、表側部材202の一部を形成する。表側部材202は、主チャンバ230を部分的に包囲する。各分配導管220は、本体201の裏側部材203に取り付け可能である。裏側部材203も、主チャンバ230を部分的に包囲する。主チャンバ230は、本体201内に配置されており、互いに封止可能に取り付けられた表側部材および裏側部材202、203により完全に包囲されている。
【0772】
バッテリーパック1内に使用される場合、流体送達機構200は、セル120を熱管理するために、熱管理流体1006をバッテリーパック1内に、特に各バッテリーモジュール10へと分配できる手段を提供する。各流体送達機構200はヘッダータンクであり、使用時には、バッテリーモジュール10内の複数のダクト141に動作可能に接続され、バッテリーパック1内の他のバッテリーモジュール10の1つまたは複数のさらなる流体送達機構200にも動作可能に接続される。
【0773】
図15を参照すると、流体送達機構200の一次導管210は、熱管理機構140へのおよび/またはからの複数の流体経路を提供する。特に、一次導管210は、主チャンバ230へのおよび/またはからの2つの流体経路を提供する。一次導管210は、第1の流体接続機構(流体入口)211および第2の流体接続機構(流体出口)212を備える。使用時には、一次導管210の第1の流体接続機構211は、流体送達機構200への流体経路を提供する。一次導管210の第1の流体接続機構211は、熱管理流体1006の供給源、例えば冷却剤ループ1005のリザーバ1001に接続可能である。使用時には、一次導管210の第2の流体接続機構212は、流体送達機構200からの流体経路を提供する。第1の流体接続機構211および第2の流体接続機構212は、実質的に同一である。
【0774】
第1の流体接続機構211は、一次導管210の第1の端部213に設けられている。第2の流体接続機構212は、第1の端部213の反対側の、一次導管の第2の端部214に設けられている。流体入口および/または流体出口は、一次導管210のいずれの端部に設けてもよいことが理解されるだろう。
【0775】
一次導管210は、規則的な断面を有する一次導管壁215を備える。つまり、一次導管210の断面は、一次導管210の主軸または長軸Aに沿って実質的に一定である。一次導管210の主軸Aは、一次導管210の長さに沿って延在し、第1の流体接続機構211から第2の流体接続機構212へと一次導管210を通る流体流動の方向と実質的に平行である。
【0776】
一次導管210の第1の流体接続機構211および第2の流体接続機構212は、両方ともフランジ216を備える。各フランジ216は、封止材60の保持機構である。各フランジ216は、チャネル217を備える封止材受入本体である。各チャネル217は、封止機構60、つまりOリング60の一部を受入および保持するように構成されている。各チャネル217は、Oリング60の保持可能部分603の受入に好適な所定の深さを有する。
【0777】
流体送達機構200の主チャンバ230は、熱管理流体が流体送達機構200を流動する際に、熱管理流体を収容し閉じ込めるように構成されている。主チャンバ230は、一次導管210および各分配導管220と流体連通している。主チャンバ230は、主チャンバ壁231により画成される空間内に配置されている。
【0778】
流体送達機構200は、熱管理流体が、流体送達機構200へとおよび/またはから通過するための代替的流体経路を提供するための少なくとも1つの穿孔可能領域240、250を備える。図14bに示されているように、穿孔可能領域240、250は、主チャンバ230の壁231に配置されている。この例では、壁230は、2つの穿孔可能領域240、250を備える。各穿孔可能領域240、250は、一次導管210への追加または代替としての、流体送達機構200の主チャンバ230へのおよび/またはからのさらなるおよび/または代替的な流体経路を提供するように構成されている。
【0779】
本開示の実施形態では、各穿孔可能領域240、250は実質的に平面状であり、実質的に円形の周囲領域241、251を備える。各周囲領域241、251の周りには、管状区画242、252である補強部材が設けられている。各管状区画は、穿孔可能領域240、250の平面に対して実質的に垂直であり、一次導管210の主軸Aに対して垂直である主軸または長軸C、Dを有する。各分配導管54の主軸Bは、管状区画242、252の主軸C、Dと実質的に平行である。各穿孔可能領域240、250の平面は、一次導管210の第1の流体接続機構211および第2の流体接続機構212の平面に対して実質的に垂直である。
【0780】
未穿孔状態では、穿孔可能領域240、250は、対応する管状区画242、252を封止可能に覆い、主チャンバ230内の流体が、主チャンバ230へとおよび/またはから通過することを防止する。例えば、孔開け操作を実施することにより、穿孔可能領域240、250のいずれかが穿孔されると、流体は、穿孔可能領域240、250に形成された開口部243、253を通って主チャンバ230から流出できる。穿孔可能領域250の主チャンバの壁231は、各穿孔可能領域240、250を穿孔し易くするように、周辺領域、特に補強部材242、252と比較してより薄くてもよいことが理解されるだろう。各補強部材242、252は、穿孔可能領域240、250の穿孔が、対応する穿孔可能領域240、250よりも大きくなる可能性を防止または低減するために、主チャンバの囲壁231よりも厚い。
【0781】
流体送達機構200は、複数の分配導管220を備える。各分配導管220は、流体送達機構200、特に主チャンバ230の壁231に取り付けられた本体221を備える。
【0782】
流体送達機構200の裏側部材203は、複数の位置合わせされた分配開口部204を備え、流体は、この開口部を通って主チャンバ230と分配導管220との間を流動できる。図14aおよび図14bに示されている例では、裏側部材203は、裏側部材203に取り付けられた8つの分配開口部204および8つの分配導管220を備える。各分配導管220は、流体が、分配導管220を通って対応するダクト141へとおよび/またはから通過できるように構成されている。
【0783】
各分配導管220は、熱流体が分配導管220を通過可能なように、流体入口222および流体出口223を備える。使用時には、各流体入口222および流体出口223は、流体送達機構200の主チャンバ230と流体連通している。
【0784】
各分配導管220は、プラスチック溶接により主チャンバ230の壁231に取り付けられた取付部分224を備える。各分配導管220は、ダクト141に封止可能に取り付け可能なダクト取付部分225を備える。各取付部分225は、ダクト141の開口端でダクト141に可塑性に溶接して、それに流体密封封止を提供できる複数のフィン226を備える。好ましい実施形態では、各分配導管220は、溶接により流体密封様式で熱管理ダクト141に取り付けられている。
【0785】
図14aには、流体送達機構200に付随する離間機構280が示されている。離間機構280は、バッテリーモジュール10内に自由体積、つまりポッティング材料130のない体積を提供するように構成されている。自由体積は、電気キャリアなどの部品のバッテリーモジュール10内への配置および容易なアクセスを可能にする。また、離間機構280は、流体送達機構200と、バッテリーモジュール10の他の部品、特にセル120との間に間隔が存在することになることを保証する。
【0786】
離間機構280は、バッテリーモジュール10のセル120を支持するように構成されたトレイとして形成されている。離間機構280は、流体送達機構200に取り付け可能である。離間機構280は、セル120を収納するサイズの複数の凹部281を備える。離間機構280は、センサ126、例えば温度センサをセル壁121に対して所定の位置に保持するために使用できる。図14cに示されているように、温度センサ126は、凹部281の中心に配置されている。温度センサ126は、可撓性キャリア125に接続されており、可撓性キャリア125は、次いでバッテリーモジュール10のスレーブ基板51に接続可能である。図14bに示されているように、スレーブ基板51は、流体送達機構本体201の表側部材202に取り付けられている。
【0787】
図16は、流体を主チャンバ230へとおよび/またはから輸送するために一次導管210が使用される第1の構成における流体送達機構200の分解図である。この構成では、一次導管210の第1の流体接続機構211および第2の流体接続機構212は、流体が一次導管210を介して主チャンバ230へとおよびから通過できるように開いている。この構成では、穿孔可能領域240、250は穿孔されていないため、流体は、こうした経路を通って主チャンバ230へと通過できない。
【0788】
図16の構成で使用される場合、一次導管210の第1の流体接続機構211または第2の流体接続機構212は、例えば、図17aに示されているように、さらなる流体送達機構の流体出口に接続されていてもよい。この場合、第1の流体送達機構200の一次導管210は、さらなる流体送達機構200aの一次導管210aに接続可能であり、さらなる流体送達機構200aの一次導管210aは、次いでまたさらなる流体送達機構200bのまたさらなる一次導管210bに接続可能である。このように接続すると、各流体送達機構200、200a、200bの主チャンバ230、230a、230bは、互いに流体連通する。熱管理流体は、各分配機構の主チャンバを連続して通過できる。封止部材60は、隣り合う一次導管210、210a、210bの流体接続機構間の界面を封止するために使用される。封止部材60は、第1の流体送達機構200の第2の流体接続機構212とさらなる流体送達機構200aの第1の流体接続機構211aとの間の隙間を封止する。さらなる封止部材60は、さらなる流体送達機構200aの第2の流体接続機構212aと、またさらなる流体送達機構200bの第1の流体接続機構211aとの間の隙間を封止する。接合された一次導管210、210a、210b、および封止材60は共に、熱管理流体をバッテリーパック内にて輸送するための封止構造を提供する。
【0789】
図17b~図17gには、本発明の一態様による代替的な流体送達機構1200が開示されている。図中、類似の数字(例えば、200、1200)は類似の部品を示す。特に、流体送達機構1200は、流体送達機構1200へのおよび/またはからの流体の経路を提供するように構成された一次導管1210、ならびに流体送達機構1200からのおよび/またはへの、ならびに熱管理ダクト141へのおよび/またはからの流体の経路を提供するように構成された複数の分配導管1220を備える。各分配導管1220は、主チャンバ1230を介して一次導管1210と流体連通している。
【0790】
流体送達機構1200は、第1の実施形態と同様に使用でき、複数の構成を可能にする穿孔可能領域1240、1250を有する。流体送達機構1200の第2の実施形態の際立った特徴は、分配導管1220である。さらに、第2の実施形態は、フランジ1216/傾斜表面1218を含み、それらの機能は、図20a~図20cを参照して下記でさらに詳細に説明されている。
【0791】
各分配導管1220は、プラスチック溶接により主チャンバ1230の壁1231に取り付けられた取付部分1224、およびダクト141に封止可能に取り付け可能なダクト取付部分1225を備える。各ダクト取付部分1225は、ダクト141の開口端でダクト141に可塑性に溶接して、それに流体封止を提供できる複数のフィン1226を備える。第2の実施形態の取付部分1224は、第1の実施形態の取付部分(224、図15)よりも短く、その結果、各分配導管1200が軸Bに沿って短くなる。この短縮は、バッテリーモジュール内のセル用の空間がより広くなることを可能にする。
【0792】
図18aには、バッテリーパック1の流体導管間および/またはバッテリーモジュール10間に封止を提供するための封止部材60が詳細に示されている。封止部材60は、変形可能な環状本体601を備える。本体601は、第1および第2の細長側部604a、604b、ならびに第1および第2の短縮側部605a、605bを備える。本体601の断面形状は、第1の保持可能部分603aと第2の保持可能部分603bとの間に位置する中央部分602を備える。断面形状とは、断面を見たときの本体601の形状、特にX-Z平面で本体を切断した場合の断面を意味する(図19aおよび図19b、中央パネルを参照)。本体601の断面形状は、本体全体にわたって、特に各側部604a、604b、605a、605bの全長に沿って一定である。中央部分602の断面幅(X軸方向に沿った、細長側部604a、604bの断面幅に相当する)は、各保持可能部分603a、603bの断面幅よりも大きい。
【0793】
封止部材60はOリングである。一体型本体601は、軟質シリコーンまたはゴムなどの他の好適な弾性材料で作られている。封止部材60の目的は、バッテリーパック1内の相互接続流体輸送導管間の界面を封止し、流体の漏れを防止することである。本出願では、封止部材60は、適切な硬度を有することが必要である。ショアA硬度の読取値が低い、より軟質の封止材料は、嵌合部品(フランジ216)間の隙間、溝、不完全部へとより容易に流れ込むことになり、そのような隙間から押出または吐出されて、封止不良をもたらす可能性がある。より高いショアA硬度評価を有するより硬い材料は、押出に対するより大きな抵抗性を提供することになるが、封止にはより大きな圧縮力も必要になるだろう。変形可能本体601は、理想的には、50未満であるが15よりも大きなショアA硬度を有するべきであることが見出された。一部の好ましい実施形態では、変形可能本体601は、30~40のショアA硬度を有する。最も好ましい実施形態では、変形可能本体は、33~37、特に35のショアA硬度を有する。
【0794】
図19a、19b(上段パネル)の側面図に示されているように、本体601は、2つの保持可能部分603a、603bの間に位置する中央部分602を備える。保持可能部分603a、603bは、保持部材内に、例えば、流体送達機構200のフランジ216に形成されたチャネル217内に配置および保持されるように構成されている。中央部分602は、圧縮力下で拡張または幅広化して、それにより例えば2つの保持部材間の隙間または空間を封止するように構成されている。
【0795】
図19a、19bの断面図(中段パネル)に示されているように、各保持可能部分603a、603bの断面形状は、湾曲および/または半円形縁端部分623により接合された2つの実質的に直線状の縁端部分613を備える。中央部分602は、2つの湾曲および/または半円形縁端部分623を備える。圧縮力下で(Z軸に沿って作用する)圧迫されるかまたはそうでなければ変形すると、縁端部分612、622は、弓なりに曲がり、各々から離れるように移動し、中央部分602の幅が増加する。
【0796】
図19a、19bの上面図(下段パネル)に示されているように、隅部部分606a~606dにより接合された4つの実質的に直線状の側部604a、604b、605a、605bを備える封止部材本体601は、実質的に長方形である。相対する側部、例えば、細長側部604a、604bは、実質的に平行であり、同じ長さである。各側部604a、604b、605a、605bは、滑らかな隅部部分606a~606dにより隣り合う側部に接合されている。実質的に長方形の本体601は、2つの細長側部604a、604b(Y軸方向に沿って延在する)、2つの短い側部605a、605b(X軸方向に沿って延在する)、および4つの隅部606a~606dを備える。本体601の実質的に長方形の形状は、フランジ216の保持チャネル217の形状に対応する。
【0797】
図18aには、未変形状態60aの封止部材60が示されている。図18aに示されている未変形状態は、封止部材60の初期設定状態であり、圧縮力などの力が封止部材60に加えられていない際の封止部材60がとる形状を表している。
【0798】
図18bには、その使用時の変形状態60bの封止部材60が示されている。図18bに示されている変形状態は、封止部材60に長手方向の圧縮力が加わった際に封止部材60がとる形状を表している。長手方向の圧縮力は、保持可能部分603a、603b間の方向に平行な方向、つまり、図19a、19b(中段パネル)に示されている軸Zに平行な方向に沿って加えられる。
【0799】
使用時には、封止部材60は封止材として使用され、封止部材60には圧縮力が加わる。保持可能部分603a、603bは、保持部材内、例えば流体送達機構200のフランジ216のチャネル217内に配置および保持される。圧縮力が封止部材60に加えられる。この力は、図19aおよび図19b(中段パネル)に示されている軸Zに平行な方向に沿って、保持可能部分603a、603bを一緒に押すように作用する。封止部材60は、第1の保持機構および第2の保持機構内に、例えば、隣り合う流体送達機構200のチャネル217内に配置され、それらの間で圧迫されると、変形状態に移行する。図18bおよび図19bに示されている変形状態では、中央部分602は、断面幅の増加を示す。変形状態60bにおける中央部分602の断面幅は、未変形状態60aにおける中央部分602の断面幅よりも大きい。変形状態の保持可能部分603a、603bの断面幅は、こうした部分がチャネル217内に保持されており、拡張または幅広化が同様に防止されるという事実のため、未変形状態の保持可能部分603a、603bの断面幅と実質的に同じである。変形状態における中央部分602の幅の増加により、封止部材60は、封止部材60がそれらの間に保持されている流体送達機構200の対応するチャネル/フランジのサイズ/寸法のあらゆるわずかな差異に対処できる。
【0800】
最も好ましい実施形態では、未変形状態では、中央部分の断面幅は2.8mmであり、各保持可能部分の断面幅は1.8mmである。未変形状態では、封止手段の断面高さは18mmである。変形状態では、中央部分の断面幅は2.8mmよりも大きく、最も好ましくは4.4mmであり、各保持可能部分の断面幅は1.8mmである。変形状態では、封止手段の断面高さは18mm未満であり、最も好ましくは14.4mmである。
【0801】
図20aには、本発明による流体送達機構200の2つの表側部材202a、202bの斜視図が示されている。図20aに示されている表側部材202a、202bは、上記で開示の裏側部材203と適合性である。表側部材202a、202bの一次導管210a、210bは、互いに動作可能に接続されており、封止部材60は、対応するフランジ216a、216bの間に配置され、それら内に保持される。
【0802】
各フランジ216a、216bは、2つの傾斜表面218a、218bを有し、フランジ216a、216bの中心から縁端への傾斜が3度になるように形成されている。傾斜表面は、チャネル217a、217bが形成されている各フランジ216a、216bの表面の実質的に反対側に存在する。
【0803】
隣り合うフランジ216a、216bが互いに一緒になり、それらの間に封止部材60が保持されると、2つのクランプ部材219a、219bが、フランジを覆うように配置され、傾斜表面218a、218bに対して向き合う。クランプ部材219a、219bは、ケーブルタイなどの締結ループ232を使用して互いに結び付けられる。締結ループ232を締め付けると、クランプ部材は、傾斜表面218a、218bを、したがってフランジ216a、216bを一緒に押し込む。これにより、封止部材60に作用する力が増加し、したがって一次導管210、210a間の封止が増強される。クランプ部材219a、219bの内部表面は、傾斜表面218a、218bと同じ角度で外向きにテーパ状になっている。
【0804】
図21aには、各穿孔可能領域240、250に開口部243、253が形成された流体送達機構200の代替的構成が開示されている。この構成では、流体送達機構は、主チャンバへの代替的流体経路を備える。二次導管260、270(第1および第2の流体接続機構)である代替的流体経路は、管状区画242、252、開口部243、253、および対応する管状区画242、252に取り付け可能な流体コネクタ244、254により提供される。各コネクタ244、254の端部は、理想的には、対応する管状区画242、252とコネクタ244、254との間の緊密な流体接続を保証するようにプラスチック溶接されている。
【0805】
図21aに示されている構成では、流体は、一次導管210を介して主チャンバ230へと通過できず、流体は、二次導管260、270を介してのみ主チャンバへと通過できる。図21の実施形態では、一次導管210の第1の流体接続機構211および第2の流体接続機構212は、ブランキングプレート233により閉鎖されている。ブランキングプレート233は、流体が一次導管210へとおよび/またはから通過することを防止する。ブランキングプレートは、封止部材60を使用して、第1の流体接続機構211および第2の流体接続機構212に封止可能に取り付けられていてもよい。
【0806】
流体送達機構200は、主チャンバ230への流体経路を複数設けることが可能であるという事実のため、従来技術の設計よりも柔軟性および適応性が高い。バッテリーパック1の設計者は、各モジュール10が、数多くの位置および向きに流体接続を有するように構成できる。例えば、図1に示されているモジュール10の「積層」配置では、設計者は、一次導管210を使用して冷却剤流体をセル120に輸送することになることが想定される。二次導管260、270を使用して主チャンバ230への代替的垂直流体経路を提供できるということは、同じバッテリーモジュール10を、図22aに示されているような代替的「フラットパック」配置で使用できることを意味する。積層配置およびフラットパック配置は、バッテリーパックのバッテリーモジュールの考え得る配置の単なる例であり、さらにより多くの配置が可能であることが理解されるだろう。
【0807】
図21aおよび図21bに戻ると、各二次導管260、270は、流体入口261、271および流体出口262、272を備える。各二次導管260、270の流体入口261、271は、二次導管260、270の第1の端部263、273に配置されており、流体送達機構200への流体経路を提供する。各二次導管260、270の流体出口262、272は、二次導管260、270の第2の端部264、265に配置されており、流体送達機構200からの流体経路を提供する。各二次導管260、270の流体入口261、271は、熱管理流体の供給源、例えば、冷却剤ループ1005のリザーバ1001に接続可能である。
【0808】
二次導管の流体入口261、271および流体出口262、272は交換可能であり、対応する二次導管260、270のいずれの端部に配置されていてもよいことが理解されるだろう。所与の応用では、1つまたは2つの二次導管260、270を使用できる。1つの二次導管のみが使用される場合では、他の二次導管は閉鎖されていてもよく、例えば、対応する穿孔可能領域には開口部が存在しなくてもよい。換言すれば、穿孔可能領域240、250の1つのみが穿孔されていてもよい。さらに、二次導管の1つまたは複数も、ブランキングプレート233により閉鎖されていてもよい。
【0809】
各二次導管260、270は、二次導管壁265、275を備える。各二次導管260、270は、主軸E、Fを有する。各二次導管260、270は、その主軸E、Fに沿って、規則的な、好ましくは円形の断面を有する。各二次導管260、270の主軸E、Fは、二次導管260、270の長さに沿って延在する。各二次導管260、270の主軸E、Fは、二次導管260、270を通る、入口261、271から出口262、272への流体流動の方向と実質的に平行である。使用時には、各二次導管260、270は、主チャンバ230と流体連通し、一次導管210に対して実質的に垂直な方向に延在する。一次導管210の主軸Aは、二次導管260、270の主軸E、Fに対して実質的に垂直である。
【0810】
各バッテリーモジュール10は、バッテリーモジュール10と、さらなるバッテリーモジュール10、バスバー、相互接続具、および/または外部負荷などの部品との間に電気接続を提供するためのバッテリーモジュール電気接続機構160を備える。バッテリーモジュール電気接続機構は、セル120とバッテリーモジュール端子171、172とを電気的に相互接続するために使用されるバッテリーモジュールバスバー170の集合体を含む。バッテリーモジュールバスバー170は、所定の形状に成形されたアルミニウムシートまたは鋼シートなどの単一の金属シートで形成されている。バッテリーモジュールバスバー170はそれら自体が、ワイヤボンド173および/またはセル120を介して電気的に相互接続されている。
【0811】
図23aには、筐体部材が取り外されたバッテリーモジュール10が示されている。バッテリーモジュール10は、複数の相互接続バスバー300および2つの非平面状バスバー400を備える。図23bに示されているように、バッテリーモジュール10の各セル120は、可融性および/または脆弱な電気接続であるワイヤボンド173を介してバッテリーモジュールバスバー170と電気的に接続されている。バスバー170/セルとのワイヤボンドは、超音波ボンディング、レーザー溶接、超音波溶接、または抵抗溶接を使用して作製される。好ましい実施形態では、各ワイヤボンド173は、アルミニウムワイヤボンドまたは鋼ワイヤボンドであり、各バッテリーモジュールバスバー170は、アルミニウムまたは鋼で作られている。
【0812】
図24aには、バッテリーモジュール10に使用するための相互接続バスバー300が示されている。各相互接続バスバー300は、概ね平面状であり、シート状金属から切断またはプレス加工される。相互接続バスバー300は、縁端部分302を有する本体301を備える。図24bに示されているように、各縁端部分302は、1つまたは複数の凹部303を備える。凹部303は、バッテリーモジュール内の原位置にある場合、そこからポッティング材料130をバッテリーモジュール10へと挿入できる隙間を提供する。単一の幅広相互接続バスバー300を使用してバッテリーモジュールのセルのすべてを接続する場合、凹部303は、縁端部分302から離して配置された本体301のポッティング開口部304に置き換えることができる(図24cのより大型のバスバー300aを参照)。
【0813】
本体301は、ワイヤボンド173を介して1つまたは複数のセル120の端子/ケーシングに接続可能なように構成された平面状セル接続部分310を備える。セル接続部分310は、複数のセル接続開口部311を備える。セル接続開口部311は概ね長方形であるが、任意の好適な形状を使用できる。セル接続開口部311は、ワイヤボンド173がそこを完全に通過可能なように構成されている。セル接続開口部311は、バッテリーモジュール10内のセル120の配置を反映する最密六方パターンまたはハニカムパターンに配置されている。相互接続バスバー300は、バスバー300をバッテリーモジュール内の所定の位置に固定することを可能にする固定開口部312も備える。固定開口部312は、セル接続部分310に配置されている。ネジなどの締結機構は、固定開口部312を通過できる。
【0814】
図25aは、本発明の一態様によるバスバー400の斜視図を提供する。バスバー400は一体型構造を有し、概ね非平面状であり、シート状金属から切断またはプレス加工され、所望の最終形状に湾曲される。非平面状バスバー400は、本体401を備える。本体401は、多数の部分420、430、440を備える。バスバー400は、バッテリーモジュール10およびバッテリーパック1に使用され、バッテリーパック1および/またはバッテリーモジュール10内のセルに電気接続を提供する。非平面状バスバー400は、バッテリーモジュール10の細長正極および負極端子171、172を形成するために使用される。バスバー400は、バッテリーパック1に使用される他のバスバーと同様に、アルミニウムまたは鋼などの導電性材料で形成されている。
【0815】
図25aに示されているバスバー400は、セル接続部分410および一次外部接続部分420を備える。セル接続部分410は、1つまたは複数のセルの端子を接続するように構成されている。一次外部接続部分420は、さらなるバスバー、端子、相互接続具、および/または外部負荷などのさらなる部品との電気接続を提供するように構成されている。セル接続部分410は、一次外部接続部分420に対して角度を付けて配置されている。本実施形態では、セル接続部分410は、一次外部接続部分420に対して実質的に垂直である。こうした部分間の角度は、バスバーがセルのアレイの縁端、特にセルケーシングの隅部を受け入れるように構成されていることを意味する。使用時には、バスバー400は、バッテリーモジュール10のセルのアレイの縁端に配置される。
【0816】
バスバー400の本体401は、ワイヤボンド173を介して1つまたは複数のセル120の端子および/またはケーシングに接続可能なように構成された概ね平面状のセル接続部分410を備える。セル接続部分410は、複数のセル接続開口部411を備える。セル接続開口部411は概ね長方形であるが、任意の好適な形状を使用できる。セル接続開口部411は、ワイヤボンド173がそこを完全に通過可能なように構成されている。セル接続開口部411は、バッテリーモジュール10内のセル120の配置を反映する、最密六方パターンまたはハニカムパターンに配置されている。セル接続部分410は、セル接続開口部411の第1および第2の列411a、411bを備えるが、任意選択の実施形態では、より多くのまたはより少数の列を使用してもよい。また、バスバー400は、バスバー400を、バッテリーパック10内の所定の位置に固定可能にする固定開口部412を備える。固定開口部412は、セル接続部分410に配置されている。ネジなどの締結機構は、固定開口部412を通過できる。
【0817】
本体401は、一次外部接続部分420をさらに備える。一次外部接続部分420は、外部負荷に接続するために構成された端子部分である。一次外部接続部分420は、概ね平面状の主平面部分422および複数の隆起部分421を備える。隆起部分421は、さらなるバスバー、端子、相互接続具、または外部負荷などのさらなる部品との電気接続を提供するように構成されている。隆起部分421は、概ね平面状であり、一次外部接続部分420の主平面422の上方にわずかに隆起している。各隆起部分421は、バッテリーモジュール10の筐体壁を通して、つまり開口部108を通してアクセス可能なように形成されている。
【0818】
各隆起部分421は、一次外部接続部分420に一体的に形成されており、プレス加工により形成されている。各隆起部分421は、湾曲周縁部分423により取り囲まれた平面状部分422を備える。各隆起部分421は、ネジ穴の形態の保持機構424をさらに備える。各保持機構424は、ボルトなどの固定部材を保持するように構成されており、例えば、モジュール間バスバー36をバスバー400に強固に取り付けることを可能にする。
【0819】
本体部分401は、二次外部接続部分430、440をさらに備える。二次外部接続部分430、440は、さらなるバスバー、端子、相互接続具、および/または外部負荷などのさらなる部品との電気接続を提供するように構成されている。二次外部接続部分430、440は両方とも概ね平面状であり、一次外部接続部分420のいずれかの端部に配置されている。二次外部接続部分430、440の各々は、ネジ穴の形態の保持機構433、443を備える。各保持機構433、443は、ボルトなどの固定手段を保持するように構成されており、例えば、C字形モジュール間バスバー38をバスバー400に強固に取り付けることを可能にする。二次電気接続部分430、440は両方とも、一次外部接続部分420およびセル接続部分に対して角度をつけて配置されている。本実施形態では、二次電気接続部分430、440は両方とも、一次外部接続部分420およびセル接続部分に対して垂直である。
【0820】
使用時には、バスバー400は、バッテリーモジュール10内に配置されている。バッテリーモジュール10内のセル120のアレイは、バスバー400の部分間の体積内に配置されている。セル接続部分と一次電気接続部分420との間のバスバー40の内部隅部は、セルまたはセルのアレイの隅部を収納するように角度が付けられている。一次および二次電気接続部分420、430、および440は、バッテリーモジュール10の外部からのアクセスを可能にできるため、例えば外部負荷とバスバー400との電気接続を作製できる。これにより、バッテリーモジュール10を、複数の位置および向きで他の部品と電気接続することが可能になる。バスバー400が使用されるバッテリーモジュール10は筐体を備え、バスバーの少なくとも一次外部接続部分は、筐体の側壁を通してアクセス可能である。特に、一次外部接続部分の隆起部分は、バッテリーモジュール筐体の側壁の開口部を通過する。任意選択の実施形態では、各バッテリーモジュールには、一次および二次電気接続部分がバッテリーモジュール10の外部からアクセス可能なように好適な開口部が設けられる。バスバー400の非平面状形状は、バッテリーモジュール10に追加の構造的完全性を提供し、構造支持体をバスバー400に固定できる。バッテリーモジュール10は、バッテリーモジュール筐体の反対側にある、バッテリーモジュール筐体を通してアクセス可能な2つの非平面状バスバー400を備える。
【0821】
バッテリーパック1の設計者は、各バッテリーモジュール10が、数多くの位置および向きで電気接続を有するように構成できる。例えば図1に示されているモジュールの「積層」配置では、設計者は、一次電気接続部分420に接続されたモジュール間バスバー36を使用して隣り合うバッテリーモジュールを接続することになることが想定される。代替的位置で電気接続を提供する能力(つまり、C字形モジュール間バスバー38が使用される二次電気接続部分430、440)は、同じバッテリーモジュール10を、図22aに示されているような代替的「フラットパック」配置で使用できることを意味する。積層配置およびフラットパック配置は、バッテリーパック1のバッテリーモジュールの考え得る配置の単なる例であり、さらにより多くが可能であることが理解されるだろう。
【0822】
セル配置部材180は、複数のセル120を支持および配置するためにバッテリーモジュール10内で使用される。図27aには、実質的に平面状の本体181、および本体181に形成された複数の受入形成部182を備える例示的なセル配置部材180が開示されている。各受入形成部182は、バッテリーモジュール10内のセル120の端部を受入および配置するように構成されている。
【0823】
受入形成部182は、最密六方パターンまたはハニカムパターンに配置されている。受入形成部191は、セル120をバッテリーモジュール10内で最密六方パターンまたはハニカムパターンに保持するように構成されている。各受入形成部182は、貫通孔部分183およびリム部分184を備える。各リム部分184は、部材180の本体181を途中まで通過する止め穴により形成されている。各リム部分184は、貫通孔部分183と同じ中心を有するが、それよりも大きな半径を有する円形である。セル120の端部122は、リム部分184で止まる。リム部分184は、セル120が部材180の本体181を通過することを防止する。貫通孔部分183は本体181を完全部に通過している。貫通孔部分183は、ワイヤボンド173が、部材180の一方の側にあるバスバーと、部材180の他方の側にあるセル120とを電気的に接続できるようにワイヤボンド173が通過できる経路を提供する。セル配置部材180の平面状本体181は、2つの直線状縁端185a、185bおよび2つの湾曲縁端186a、186bを備える。湾曲縁端186a、186bは本体181の反対側にあり、湾曲縁端186a、186bは、直線状縁端185a、185bにより接合されている。湾曲縁端は、凸部187および凹部188の繰返しパターンで形成されている。第1の湾曲縁端185の各凸部187は、第2の湾曲縁端の凹部188の真向かいにある。湾曲縁端185、186は、第1のセル配置部材180の第1の湾曲縁端186aが第2のセル配置部材180aの第2の湾曲縁端186bに嵌合するように、またその逆になるように形成されており、隣り合う部材180、180aの直線状縁端185a、185bは実質的に位置合わせされている。
【0824】
受入形成部181は、ダクト141および/またはポッティング材料130をセル120間に配置可能なように、セル120間に十分な間隙が存在することを保証することになるような配置に離間されている。セル配置部材180は、バッテリーモジュール10の幅および長さに適合する任意のサイズに製作できる。セル配置部材180は、6の倍数の受入形成部182を備える。セル配置部材180は、幅が受入形成部182の6つ分である。
【0825】
使用時には、各セル配置部材180は、複数のセル120の端部122とバスバー300、400のセル接続部分310、410との間に配置される。各セル配置部材180は電気絶縁性であり、それによりバスバー300、400をセル120のアレイから電気的に絶縁する。各バッテリーモジュール10は、セル120を所定の位置に保持するための複数のセル配置部材180を備える。各セル120は、2つのセル配置部材180間でバッテリーモジュール10内に保持される。図27aには、セル配置部材180に付随する複数のセル120の例が示されている。
【0826】
当業者であれば理解することになるように、上記で提示した例示的な実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく多数の様式で改変できる。例えば、バッテリーモジュール10は、任意の好適な長さ、幅、高さ、および/またはセル120の数を有することが可能であり、バッテリーモジュールサブアセンブリ3は、必要とされる特定の応用のために特別に設計された任意の適切な数のバッテリーモジュール10を含むことが可能である。バスバーまたは各バスバーは、アルミニウムまたは鋼などの任意の好適な材料で作られていてもよい。
【0827】
バッテリーモジュール10のサイズを調整する場合、異なる長さおよびセル数を有するパックを可能にするために、部品のサブセットのみを特別に設計する必要がある。例えば、図28aには、代替的バッテリーモジュール510が開示されている。代替的バッテリーモジュール510は、バッテリーモジュール10と同じ幅および高さを有するが、異なる長さおよびより多くのセルを有する。代替的バッテリーモジュール510の流体送達機構200は、バッテリーモジュール10のものと同一であるが、筐体部材、バスバー、およびダクトはすべて長さが長くなっている。バッテリーモジュール610は、一定の幅および高さを維持しながら、筐体部材、バスバー(例えば、530、300、620 - 図28bを参照)、およびダクトのサイズを調整することにより、任意の長さを有するように構築できる。
【0828】
バッテリーパック筐体2は、例えばバッテリーモジュールサブアセンブリ3を所定の位置に保持し、ならびに/またはバッテリー筐体2内に部品を支持および配置するポッティング材料130を含んでもよい。バッテリーモジュール10は、特定のセットの設計要件を満たすために、複数の構成で接続できる。例えば、バッテリーモジュール10の一部または全部を直列に電気接続してもよく、および/または流体接続を直列に行ってもよい。
【0829】
各バッテリーモジュールは、温度センサ、ひずみセンサ、圧力センサ、揮発性有機化合物(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、電圧、熱、および水分検出センサの任意の組合せなど、任意の好適な数のセンサを含んでいてもよい。
【0830】
本発明の前述の考察では、矛盾する記載がない限り、パラメータの許容範囲の上限または下限の代替値の開示は、一方の値が他方よりもより高度に好ましいという指示を加味すると、代替値のより好ましい値とあまり好ましくない値との間にある、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く、また、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記載するものとして解釈されるべきである。
【0831】
上述の記載または以下の図面で開示された特徴は、それらの特定の形態で、または開示機能を実施するための手段もしくは開示結果を達成するための方法若しくはプロセスの観点で表されており、本発明をその多様な形態で実現するために、必要に応じて別々にまたはそのような特徴の任意の組合せで使用できる。
図1
図2a
図2b
図3
図4
図5a
図5b
図6
図7
図8
図9
図10
図11a
図11b
図12a
図12b
図13a
図13b
図14a
図14b
図14c
図15
図16
図17a
図17b
図17c
図17d
図17e
図17f
図17g
図18a
図18b
図19a
図19b
図20a
図20b
図20c
図21a
図21b
図22a
図22b
図23a
図23b
図24a
図24b
図24c
図25a
図25b
図26
図27a
図27b
図28a
図28b
【国際調査報告】