特表 2024-519456 バッテリモジュールのためのバッテリモジュールハウジング、バッテリモジュール、及び電気エネルギ蓄積部

(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】2024-05-14

(54)【発明の名称】バッテリモジュールのためのバッテリモジュールハウジング、バッテリモジュール、及び電気エネルギ蓄積部

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20240507BHJP

   H01M 50/249 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20240507BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 E

H01M50/249

H01M50/211

H01M50/209

H01M50/293

H01M50/291

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023564104

(86)(22)【出願日】2022-09-22

(85)【翻訳文提出日】2023-10-19

(86)【国際出願番号】 EP2022076409

(87)【国際公開番号】W WO2023052241

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】102021004937.3

(32)【優先日】2021-10-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓ－Ｂｅｎｚ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｍｅｒｃｅｄｅｓｓｔｒａｓｓｅ １２０，７０３７２ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100090583

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 清

(74)【代理人】

【識別番号】100098110

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 みどり

(72)【発明者】

【氏名】アンセルム・ミュールベルガー

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA01

5H040AA06

5H040AS07

5H040AY03

5H040LL06

(57)【要約】

本発明は、バッテリモジュール（１４、１６）のためのバッテリモジュールハウジング（２２）に関し、少なくとも１つのバッテリセル（１８）は、セル状態に応じて体積変化が生じるものであり、バッテリモジュールハウジング（２２）は、少なくとも１つのモジュールフレーム（２４）を有し、モジュールフレーム（２４）は、バッテリセル（１８）のための少なくとも１つの第１の収容領域（２６）及び圧力調整装置（２０）のための第２の収容領域（２８）を形成するものであり、圧力調整装置（２０）は、バッテリセル（１８）に接触し、体積変化に応じて、バッテリセル（１８）に対する所定の値の圧力を調整するように形成されるものであり、圧力調整装置（２０）は、少なくとも１つの、チューブ状且つ可撓性の第１の加圧体（３０）及びチューブ状且つ可撓性の別個の第２の加圧体（３２）を有し、第１の加圧体（３０）と第２の加圧体（３２）との間には、第１の加圧体（３０）及び第２の加圧体（３２）と少なくとも部分的に接触する可動の中間加圧プレート（３４）が形成される。更に、本発明は、バッテリモジュール（１４、１６）及び電気エネルギ蓄積部（１２）に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気エネルギ蓄積部（１２）のバッテリモジュール（１４、１６）のためのバッテリモジュールハウジング（２２）であって、少なくとも１つのバッテリセル（１８）を有し、前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）は、セル状態に応じて体積変化が生じるものであり、少なくとも１つのモジュールフレーム（２４）を有し、前記少なくとも１つのモジュールフレーム（２４）は、前記バッテリモジュールハウジング（２２）の、前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）のための少なくとも１つの第１の収容領域（２６）及び圧力調整装置（２０）のための第２の収容領域（２８）を形成するものであり、
前記圧力調整装置（２０）は、前記バッテリモジュール（１４、１６）が組み立てられた状態では、少なくとも部分的に前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）に接触し、前記体積変化に応じて、前記バッテリセル（１８）に対する所定の値の圧力を調整するように形成されるものであり、
前記圧力調整装置（２０）は、少なくとも、チューブ状で可撓性の第１の加圧体（３０）と、チューブ状で可撓性の別個の第２の加圧体（３２）と、を有し、前記第１の加圧体（３０）と前記第２の加圧体（３２）との間には、前記第１の加圧体（３０）及び前記第２の加圧体（３２）と少なくとも部分的に接触する可動の中間加圧プレート（３４）が形成される、前記バッテリモジュールハウジング（２２）において、
前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）は、各縁部領域及び／又は各角領域（４８）において補強部（５０）を有することを特徴とする、前記バッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項2】

前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）は、ゴム状の材料から形成されることを特徴とする、請求項１記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項3】

少なくとも前記第１の加圧体（３０）及び前記第２の加圧体（３２）は、流体的に相互に接続されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項4】

少なくとも前記第１の加圧体（３０）及び前記第２の加圧体（３２）は、前記中間加圧プレート（４０）における空所（４４）を通って案内される流体接続部（４２）を介して、流体的に相互に接続されることを特徴とする、請求項３記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項5】

前記モジュールフレーム（２４）には、前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）を流体で充填するための充填弁（４６）が形成されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項6】

前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）の形状は、少なくとも部分的に、前記第２の収容領域（２８）の形状に対応することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項7】

前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）の横断面は、楕円形又は円形に形成されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項8】

電気エネルギ蓄積部（１２）のためのバッテリモジュール（１４、１６）であって、少なくとも１つの請求項１から７のいずれか一項記載のバッテリモジュールハウジング（２２）を有し、及び少なくとも１つのバッテリセル（１４、１６）を有し、前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）は、セル状態に応じて体積変化が生じるものである、前記バッテリモジュール（１４、１６）。

【請求項9】

特に少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車（１０）のための電気エネルギ蓄積部（１２）であって、少なくとも１つの請求項８記載のバッテリモジュール（１４、１６）を有する、前記電気エネルギ蓄積部（１２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、少なくとも１つのバッテリセルを備えた電気エネルギ蓄積部のバッテリモジュールのためのバッテリモジュールハウジングに関する。更に、本発明は、バッテリモジュール、及び電気エネルギ蓄積部に関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術から、例えば自動車構造における電気エネルギ蓄積部のために形成されている、バッテリモジュールハウジングが既に公知である。バッテリモジュールハウジング内には、少なくとも１つのバッテリセル、特に複数のバッテリセルを実装することができ、従って、バッテリモジュールハウジングは、バッテリセルのためのフレームを形成する。バッテリセルは、例えば、パウチセルであってよく、このパウチセルは、セル状態に応じて、特に実際の充電状態に応じて、またバッテリセルの経年変化に応じて、体積変化が生じる可能性がある。この体積変化は、セル呼吸（Zellatmung）とも称される。この際、バッテリセルの体積変化をバッテリモジュールハウジング内で補償調整できることが重要である。更に、例えば角柱型のセルでは、バッテリセルに所定の値の圧力が加えられ、それによって、バッテリセルの向上された能力が引き出されるようにすることが必要になる。

【0003】

特許文献１によれば、それぞれが平行して積層された複数の電極を有する少なくとも１つのバッテリセルと、電極に圧力を加えることができる加圧装置と、を含むバッテリが開示されている。フレームは全面が閉じられている。加圧装置及び少なくとも１つのバッテリセルは、フレーム内で、このフレームの長手方向において、加圧装置が圧力を加えた際に、加圧装置の加圧領域が長手方向において電極を押圧し、また、加圧領域に対向する、加圧手段の支持領域が、前述の長手方向とは反対の長手方向においてフレームの第１のフレーム壁によって支持されているように配置されている。

【特許文献1】ＤＥ １０ ２０１８ ２０４ ２２０ Ａ１

【0004】

特許文献２は、バッテリセルのためのクランプ装置に関し、このクランプ装置では、容積が可変の空間を含む容器が流体を収容するように形成されており、また容器は、１つ又は複数のバッテリセルをクランプできるように形成されている。

【特許文献2】ＥＰ ３ １８９ ５５２ Ａ２

【0005】

特許文献３は、少なくとも１つの電極スタックを備えた電気エネルギ蓄積部に関し、この電極スタックは、積層方向において相前後して配置されている電極の複数の層と、電極間に配置されているセパレータと、を含む。積層方向に対して作用する圧力を電極スタックに加えるために、少なくとも１つの加圧プレートが設けられている。加圧プレートに力を加えるために、少なくとも１つのアクチュエータが設けられている。電極スタック及び加圧プレートは、電気エネルギ蓄積部のハウジング内に配置されている。電気エネルギ蓄積部は、少なくとも１つのアクチュエータを駆動制御するための制御装置を有する。制御装置は、少なくとも１つの電極スタックの各厚さに応じて、アクチュエータを用いて実質的に一定の力を加圧プレートに加えるように形成されている。

【特許文献3】ＤＥ １０ ２０１９ ００７ ７４８ Ａ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、バッテリセルの改善された動作を実現することができる、バッテリモジュールハウジング、バッテリモジュール、及び電気エネルギ蓄積部を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、独立請求項に記載の、バッテリモジュールハウジング、バッテリモジュール、及び電気エネルギ蓄積部によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

【0008】

本発明の第１の独立した態様は、電気エネルギ蓄積部のバッテリモジュールのためのバッテリモジュールハウジングに関し、少なくとも１つのバッテリセルを有し、少なくとも１つのバッテリセルは、セル状態に応じて体積変化が生じるものであり、少なくとも１つのモジュールフレームを有し、少なくとも１つのモジュールフレームは、バッテリモジュールハウジングの、少なくとも１つのバッテリセルのための少なくとも１つの第１の収容領域及び圧力調整装置のための第２の収容領域を形成するものであり、圧力調整装置は、バッテリモジュールが組み立てられた状態では、少なくとも部分的に少なくとも１つのバッテリセルに接触し、体積変化に応じて、バッテリセルに対する所定の値の圧力を調整するように形成される。

【0009】

ここで、圧力調整装置は、少なくとも、チューブ状で可撓性の第１の加圧体と、チューブ状で可撓性の別個の第２の加圧体と、を有し、第１の加圧体と第２の加圧体との間には、それらの第１の加圧体及び第２の加圧体と少なくとも部分的に接触する可動の中間加圧プレートが形成される。

【0010】

従って、特に圧力調整装置の連続的且つ簡潔な構造を提供することができるので、特に、少なくとも１つのバッテリセルの改善された動作を実現することができる。特に、チューブ状で可撓性の加圧体に基づいて、少なくとも１つのバッテリセルに対して、確実且つ一定に分散された圧力を加えることができる。従って、第１の加圧体及び第２の加圧体によって、加圧体内の僅かな体積変化を実現することができるが、それにもかかわらず、少なくとも２つの加圧体に基づいて、相応の値の圧力を確実に加えることができる。中間加圧プレートは、特に、例えば第１の加圧体の圧力を第２の加圧体に一定且つ規則的に分散させて加えるように形成されており、この際、第２の加圧体は、例えば、加圧プレートを介して少なくとも１つのバッテリセルに接触している。特に、前述の実施例では、第１の加圧体を例えばモジュールフレームにおいて支持することができ、それによって、モジュールフレームの反対側において支持されている少なくとも１つのバッテリセルに対して相応の値の圧力を加えることができる。

【0011】

複数の加圧体又は多数の加圧体を使用することによって、更に省スペースで、体積が変化するセルの大きな体積補償を行うことができる。

【0012】

ここで、中間加圧プレートが可動であるというのは、特に、その中間加圧プレートの位置が体積変化又は圧力調整に応じて、モジュールフレーム内で変化できること、特にモジュールフレーム内で中間加圧プレートが移動できることと解される。

【0013】

従って特に、中間加圧プレート及び加圧プレートにおける加圧体の全面にわたる当接を実現することができ、ひいては各プレートにおける正確な力の決定を、チューブ圧力を介して実現することができる。このために、特にセンサは必要とされず、このことはコストの削減をもたらす。更に、加圧プレートの撓みを発見する必要もない。更に、例えばエアベローズに比べて、チューブ内の低い圧力レベルを、同じセル圧力において実現することができる。更に、エアベローズを用いる解決手段に比べて、ブロック長が非常に短いので、構造空間を縮小させることができる。更に、特にチューブ状の加圧体を、相応のエアベローズ又はシリンダよりも良好に、バッテリモジュールハウジング又はバッテリモジュールの方形で多くの場合は平坦な構造空間に組み入れることができるので、構造空間の高い柔軟性が与えられている。更に、相応のチューブ状の加圧体は非常に薄くて軽いので、軽量化も実現することができる。加圧プレート又は中間加圧プレートも同様に非常に細く形成することができ、また厚さが薄い材料から形成することができる。特に、これによって、バッテリセル表面に対する非常に均一な圧力分散を実現することができる。

【0014】

それと共に、特に本発明は、少なくとも１つのバッテリセル、特に複数のバッテリセルをバッテリモジュール内に、ここではバッテリモジュールハウジング内にクランプしなければならないという課題を解決する。特に、バッテリセルは、いわゆるパウチセル又は角柱型のセルであり、これらのセルは例えば増強されたセル呼吸を示す。ここで、セル呼吸は、体積変化又は充電状態、いわゆるＳｏＣ（State of Charge）を表す。従って、体積変化を補償するシステムが必要になる。更には、多くのバッテリセルは、相応に機能できるように、いわゆるクランプ力、即ちバッテリセル表面に対して直交する方向における圧力を必要とする。例えば、表面接触を最適化し、且つセル抵抗を低減するために、圧力を介して層が相互に押し付けられる固体セルでは、その種のクランプ力が必要になる。更に、例えば、充電過程では層が発生し、放電過程ではその層が消失する、いわゆるリチウム金属アノードでは、相応のクランプ力が必要になる。従って、特に、いわゆるセル呼吸が生じる。更には、析出過程又は堆積過程を実現して、平坦な層の発生及び消失を可能にするために、その種のバッテリセルをクランプすることが必要になる。このために、特に、バッテリセルに対する圧力が常に与えられていることが必要になり、これによって、特に圧力付与部材とも称することができる圧力調整部材は、バッテリセルの体積変化にもかかわらず、いかなる時点においてもセルに接触して力を伝達させなければならない。

【0015】

更に、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体が、各縁部領域及び／又は各角領域において補強部を有する。例えば、バッテリモジュールハウジングが実質的に直方体形状で提供される場合、相応の角に補強部を提供することができ、その結果、第１の加圧体及び第２の加圧体の長期の耐用年数を実現することができる。

【0016】

有利な実施形態によれば、第１の加圧体及び第２の加圧体がゴム状の材料から形成される。従って、特に、第１の加圧体及び第２の加圧体を、一種の自転車用チューブとして提供することができる。これによって、簡単なやり方で、バッテリモジュールハウジング内で圧力調整を実施することができる。特に、ゴム状の材料は非常に軽量で廉価な材料なので、高い柔軟性でもって第１の加圧体及び第２の加圧体をバッテリモジュールハウジング内に提供することができる。

【0017】

同様に、少なくとも第１の加圧体及び第２の加圧体が、流体的に相互に接続されている場合には有利である。従って、第１の加圧体においても、また第２の加圧体においても圧力を調整するためには、圧力調整装置のみが必要となる。これによって、構造空間を縮小させることができ、また構成部品を削減することができる。

【0018】

更に有利な実施形態では、少なくとも第１の加圧体及び第２の加圧体が、中間加圧プレートにおける空所を通って案内される流体接続部を介して、流体的に相互に接続される。これによって、第１の加圧体と第２の加圧体との間の流体接続部を省スペースで実現することができる。空所は、例えば、孔又は円筒の形態で提供することができ、この場合、同様にゴム状又はチューブ状の接続部を介して、第１の加圧体を第２の加圧体に接続又は溶接することができる。これによって、圧力調整装置内での、簡単であるにもかかわらず確実な圧力調整を提供することができる。

【0019】

更に、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体を流体により充填するために、充填弁がモジュールフレームに形成される場合には有利であると分かった。特に、モジュールフレームは充填弁を１つだけ有し、この場合、第１の加圧体及び第２の加圧体がそれぞれ相互に流体的に同様に接続される。従って、モジュールフレーム外で、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体を流体的に充填することができる。

【0020】

更に、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体の形状が、少なくとも部分的に、実質的に第２の収容領域の形状に対応する場合には有利であると分かった。特に、可撓性の第１の加圧体及び／又は第２の加圧体、特にチューブ状且つゴム状の第１の加圧体及び／又は第２の加圧体によって、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体を収容領域の形状に適合させることができる。更に、改善された圧力分散を第１の加圧体及び／又は第２の加圧体によって実現できるように、第１の加圧体及び第２の加圧体が、実質的に事前製造された形状、例えば実質的に直方体の形状を既に有することができる。

【0021】

更に、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体の横断面が実質的に楕円形又は実質的に円形に形成される場合には有利であると分かった。特に、これによって、第１の加圧体及び第２の加圧体の簡単な製造方式が実現される。特に、第１の加圧体及び／又は第２の加圧体は、圧力供給後に、楕円形又は円形の形状を少なくとも第２の収容領域の相応の形状に適合させることができるように可撓性である。従って、確実且つ簡単なやり方で、バッテリモジュールハウジング内での圧力調節を実現することができる。

【0022】

本発明の別の態様は、電気エネルギ蓄積部のためのバッテリモジュールに関し、前述の態様に従う少なくとも１つのバッテリモジュールハウジングを有し、及び少なくとも１つのバッテリセルを有し、少なくとも１つのバッテリセルは、セル状態に応じて体積変化が生じるものである。

【0023】

本発明の更に別の態様は、特に少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車のための電気エネルギ蓄積部に関し、少なくとも１つの前述の態様に従うバッテリモジュールを有する。特に、例えば、電気エネルギ蓄積部は、前述の態様に従う第２のバッテリモジュールを更に有することができる。更に、電気エネルギ蓄積部は、更に別のバッテリモジュールを有することができる。更に、電気エネルギ蓄積部は、例えば、バッテリモジュールの圧力調整並びに相応の充電状態を監視するために、相応の管理システムを有することができる。電気エネルギ蓄積部は、例えば、少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車の電気車両用バッテリとして形成することができる。

【0024】

更に、本発明の更に別の態様は、前述の態様に従う電気エネルギ蓄積部を少なくとも１つ備えた自動車に関する。自動車は、特に、少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車、特に完全に電気的に駆動される自動車として形成することができる。

【0025】

本発明の独立した第２の態様は、電気エネルギ蓄積部のバッテリモジュールのためのバッテリモジュールハウジングに関し、少なくとも１つのバッテリセルを有し、少なくとも１つのバッテリセルは、セル状態に応じて体積変化が生じるものであり、少なくとも１つのモジュールフレームを有し、少なくとも１つのモジュールフレームは、バッテリモジュールハウジングの、少なくとも１つのバッテリセルのための少なくとも１つの第１の収容領域及び圧力調整装置のための第２の収容領域を形成するものであり、圧力調整装置は、バッテリモジュールが組み立てられた状態では、少なくとも部分的に少なくとも１つのバッテリセルに接触し、体積変化に応じて、バッテリセルに対する所定の値の圧力を調整するように形成される。ここで、圧力調整装置は、チューブ状で可撓性の少なくとも１つの第１の加圧体を有し、この少なくとも１つの加圧体は、ゴム状の材料から形成されている。

【0026】

更に、本発明の更に独立した第３の態様は、電気エネルギ蓄積部のバッテリモジュールのためのバッテリモジュールハウジングに関し、少なくとも１つのバッテリセルを有し、少なくとも１つのバッテリセルは、セル状態に応じて体積変化が生じるものであり、少なくとも１つのモジュールフレームを有し、少なくとも１つのモジュールフレームは、バッテリモジュールハウジングの、少なくとも１つのバッテリセルのための少なくとも１つの第１の収容領域及び圧力調整装置のための第２の収容領域を形成するものであり、圧力調整装置は、バッテリモジュールが組み立てられた状態では、少なくとも部分的に少なくとも１つのバッテリセルに接触し、体積変化に応じて、バッテリセルに対する所定の圧力値を調整するように形成される。ここで、圧力調整装置は、少なくとも１つのチューブ状で可撓性の加圧体を有し、この少なくとも１つの加圧体は、各縁部領域及び／又は角領域において補強部を有する。

【0027】

本発明の第１の態様の有利な実施形態は、バッテリモジュール並びに電気エネルギ蓄積部及び自動車の有利な実施形態とみなすことができる。更に同様に、本発明の第１の態様の有利な実施形態は、２つの独立した第２及び第３の態様の有利な実施形態、即ち、チューブ状で可撓性の加圧体を備えた圧力調整装置の有利な実施形態とみなすことができ、加圧体は、ゴム状の材料から成る、及び／又は加圧体は、各縁部領域及び／又は角領域において補強部を有する。第１の独立した態様の特徴は、第２の独立した態様の特徴並びに第３の独立した特徴と自由に組み合わせることができる。

【0028】

本発明の更なる利点、特徴、及び詳細は、好適な実施例並びに図面に基づく以下の説明より明らかになる。上記の説明において挙げた特徴及び特徴の組み合わせ、並びに以下の各図に関する説明において挙げられる特徴及び特徴の組み合わせ、並びに／又は各図においてのみ示される特徴及び特徴の組み合わせは、それぞれ提示した組み合わせにおいてのみ使用されるのではなく、本発明の範囲から逸脱することなく他の組み合わせで使用することもできるし、単独で使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】電気エネルギ蓄積部の一実施形態を備えた、自動車の一実施形態の概略的な側面図を示す。

【図2】バッテリモジュールの一実施形態の概略図を示す。

【図3】図２に示したバッテリモジュールの別の概略的な平面図を示す。

【図4】バッテリモジュールハウジングの一実施形態の加圧体の一実施形態による概略的な斜視図を示す。

【図5】バッテリモジュールの一実施形態の概略的な斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図中、同一の要素又は機能的に同一の要素には、同一の参照符号を付している。

【0031】

図１は、電気エネルギ蓄積部１２の一実施形態を備えた、自動車１０の一実施形態の概略的な側面図を示す。自動車１０は、特に、少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車、特に完全に電気的に駆動される自動車として形成することができる。電気エネルギ蓄積部１２は、例えば、少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車１０の電気的な駆動装置を駆動させるための電気車両用バッテリとして形成することができる。更に、電気エネルギ蓄積部１２は、自動車１０の搭載電源網を作動させるように形成することができる。ここでは特に、電気エネルギ蓄積部１２は、第１のバッテリモジュール１４及び第２のバッテリモジュール１６を有する。

【0032】

図２は、バッテリモジュール１４、１６の一実施形態による概略的な平面図を示すが、以下では、第１のバッテリモジュール１４についてのみ相応の特徴を説明する。しかしながら、それらの特徴は、第２のバッテリモジュール１６にも転用可能である。従って、特に図２は、第１のバッテリモジュール１４を示す。バッテリモジュール１４は、少なくとも１つのバッテリセル１８、ここでは特に４つのバッテリセル１８を有する。バッテリセル１８は、特にいわゆる固体セルであり、この固体セルはセル呼吸を行い、またその際、バッテリセル１８の経年変化状態並びに充電状態に応じて体積変化が生じる。これに関して、セル呼吸を生じさせることができるようにするために、本発明によれば、圧力調整装置２０が設けられている。圧力調整装置２０自体は、バッテリモジュールハウジング２２の一部である。

【0033】

バッテリモジュールハウジング２２は、特に、電気エネルギ蓄積部１２のために形成されており、少なくとも１つのバッテリセル１８は、その都度のセル状態に応じて体積変化が生じる。これに関して、バッテリモジュールハウジング２２は、特に、モジュールフレーム２４を有し、このモジュールフレーム２４は、少なくとも１つのバッテリセル１８のための第１の収容領域２６と、圧力調整装置２０のための第２の収容領域２８と、を少なくとも形成し、圧力調整装置２０は、バッテリモジュール１４が組み立てられた状態では、少なくとも部分的に少なくとも１つのバッテリセル１８に接触し、体積変化に応じて、バッテリセル１８に対する所定の値の圧力を調整するために形成されている。

【0034】

ここでは、圧力調整装置２０が、少なくとも、チューブ状で可撓性の第１の加圧体３０と、チューブ状で可撓性の別個の第２の加圧体３２と、を有し、第１の加圧体３０と第２の加圧体３２との間には、それらの第１の加圧体３０及び第２の加圧体３２と少なくとも部分的に接触する可動の中間加圧プレート３４が形成されている。特に、ここでは、圧力調整装置２０が第３の加圧体３６も有することができ、この場合、第２の加圧体３２と第３の加圧体３６との間には別の中間プレート３８が形成されている。更に、この実施例では、第３の加圧体３６とバッテリセル１８の内の１つとの間に加圧プレート４０が形成されていることが見て取れる。例えば、バッテリモジュールハウジング２２が２つの加圧体３０、３２のみを有する場合、加圧プレート４０を、第２の加圧体３２とバッテリセル１８との間に形成することができる。圧力調整装置２０は、３つの加圧体３０、３２、３６よりも多くの加圧体を有することもできる。

【0035】

図３は、図２に示した実施例による別の概略的な平面図を示す。図３では、例えばバッテリセル１８のセル呼吸が行われていることから、圧力調整装置２０が加圧体３０、３２及び３６を相応に「膨張」させており、従って圧力値を適合させていることが見て取れる。特に、ここでは加圧体３０、３２、３６がモジュールフレーム２４に支持されていることが見て取れる。更に、バッテリセル１８もモジュールフレーム２４に支持されている。

【0036】

特に、第１の加圧体３０及び／又は第２の加圧体３２を、またここでは第３の加圧体３６も、ゴム状の材料から形成することができる。この態様もまた、本発明の独立した態様とみなすことができる。

【0037】

更に、図３は、少なくとも第１の加圧体３０及び第２の加圧体３２が、流体接続部４２を介して相互に接続されていることを示している。更には、この実施例において、第２の加圧体３２は、流体接続部４２を介して第３の加圧体３６と流体的に接続されている。特に、ここでは、中間加圧プレート３４における空所４４を通して流体接続部４４を案内することができる。

【0038】

更に、図３は、第１の加圧体３０及び／又は第２の加圧体３２を流体で充填するための充填弁４６がモジュールフレーム２４に形成されていることを示している。

【0039】

更に、第１の加圧体３０及び／又は第２の加圧体３２の形状を、少なくとも部分的に、第２の収容領域２８の形状に実質的に対応させることができ、この場合には更に、第１の加圧体３０及び／又は第２の加圧体３２の横断面を実質的に楕円形に形成することができるか、又は実質的に円形に形成することができる。

【0040】

従って特に、図２及び図３は、弾性のチューブ又は加圧体３０、３２、３６に流体をポンピングできることを示しており、この場合、流体は圧縮性の流体、例えば空気であってもよいし、非圧縮性の流体、例えば液体であってもよい。ここで、加圧体３０、３２、３６は特にチューブであるが、他の形態、例えばゴムバルーン又は蛇腹状の部材であってもよい。チューブの場合、例えば、横断面を円形に構成することもできるし、楕円形に構成することもできる。チューブの場合、開かれた各端部を、例えば溶接により閉じることができる。

【0041】

チューブ自体は自立型ではなく、モジュールフレーム２４に支持されており、これによって、チューブを非常に薄く且つ可撓性に形成することができるので、チューブは非常に高い変形性を有する。そのように支持されることによって、例えば被覆部無しで実現できる圧力よりも遥かに高い圧力までチューブを膨張させることができる。ここでは、１６バールを上回る値の圧力を達成することができ、特に自転車の分野において使用される同等の材料を利用することができる。薄いチューブが膨張すると、このチューブは、通常の場合は矩形であるモジュール構造形態の空洞部を埋める。この材料は、チューブがモジュールの幾何学形状に適合するように可撓性である。モジュールの空洞部は、チューブの先鋭な縁部による損傷が生じないように設計されている。チューブが良好に当接できるようにアールが設定されている。相応の間隙は最小限にとどまる。別の可能性は、チューブが最初の膨張時に可塑性に変形し、モジュールの空洞部の形状を取ることである。チューブの形状は、上述したように、通常は楕円形であるが、しかしながら空洞部内ではチューブがむしろ正方形に広がるように、チューブの形状を設計することも考えられる。更に、チューブ材料は、例えば、湾曲部／アールを保護するために、特定の箇所において補強することができる。

【0042】

より大きなストロークを実現できるようにするために、複数のチューブを相前後して挿入し、薄いプレートによって仕切ることも可能である。それらのプレートは、特に中間加圧プレート３４と称され、機械的に自立する役割を果たすのではなく、単にエアチューブ間の当接面として用いられ、その結果、エアチューブの形状に変化は生じない。複数のチューブが相前後して接続されている場合、チューブは特に、チューブ間の流体圧力を等しくする相応の空気接続部、例えば弁又はロック装置を介して接続されている。複数のチューブの内の一つ、とりわけモジュール縁部に位置するチューブ、とりわけここでは第１の加圧体３０に流体が供給される。この弁は圧力調整弁であり、チューブ内の圧力を測定及び調整する。弁及び空気接続部は、とりわけ中間加圧プレート３４及び加圧体３０、３２、３６の中央に取り付けられている。圧力弁によって、チューブ内の圧力を制御することができる。本発明を限定することなく、使用される流体に応じて、他の弁及び接続部品を使用することもできる。

【0043】

チューブは、常に全面にわたり、中間加圧プレート３４並びにバッテリセル１８への移行部を表す加圧プレート４０に当接しているので、チューブ内の圧力を介して、いかなる時点においても、バッテリセル１８に対する圧力を決定することができる。このことは、チューブが最小圧力において完全に空洞部を埋めて、空洞部の形状を取るように、チューブが薄く且つ可撓性であることでのみ実現される。材料が最初のポンピング後に、既に塑性変形し、空洞部の幾何学形状を取っている場合には、この形状は、非常に低い圧力下でも同様に維持される。

【0044】

図４は、加圧体３０、３２、３６の一実施形態による概略的な斜視図を示す。この実施形態は特に、加圧体３０、３２、３６が実質的に矩形の形状であり、バッテリモジュールハウジング２２の形状に適合されていることを示している。更には、特に、相応の角領域４８には補強部５０が形成されていることが示されており、これによって、加圧体３０、３２、３６の損傷が防止される。この実施形態もまた、２つの加圧体３０、３２との組み合わせであっても、単独であっても考察することができる本発明の独立した態様である。

【0045】

図５は、バッテリモジュール１４の一実施形態の概略的な斜視図を示す。ここでは、特に、モジュールフレーム２４が示されている。更に、３つの加圧体３０、３２、３６が示されている。加圧体３０、３２、３６はそれぞれ、中間加圧プレート３４、３８を介して相互に隔てられている。第３の加圧体３６とバッテリセル１８との間には、やはり加圧プレート１８が配置されている。この実施形態では、バッテリモジュール１４が複数のバッテリセル１８を有する。特にこの実施形態では、例えば、バッテリセル１８がカセットガイド５２内に配置されているので、このカセットガイド５２は、セル呼吸時に、モジュールフレーム２４内で移動することができる。換言すれば、バッテリセル１８は、対応するレール５４に可動に懸架されており、またセル呼吸及び圧力調整に応じて、相応に膨張することができる。特に、図５は、バッテリセル１８が特にモジュールフレーム２４の第１の側壁５６に支持されており、また第１の加圧体３０が第１の側壁５６とは反対側に位置する第２の側壁５８に支持されていることも示している。この支持によって、やはり、バッテリセル１８の圧力制御及び伸長を介して、相応の値の圧力をバッテリモジュール１４内で調整することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-20

【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】

電気エネルギ蓄積部（１２）のバッテリモジュール（１４、１６）のためのバッテリモジュールハウジング（２２）であって、少なくとも１つのバッテリセル（１８）を有し、前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）は、セル状態に応じて体積変化が生じるものであり、少なくとも１つのモジュールフレーム（２４）を有し、前記少なくとも１つのモジュールフレーム（２４）は、前記バッテリモジュールハウジング（２２）の、前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）のための少なくとも１つの第１の収容領域（２６）及び圧力調整装置（２０）のための第２の収容領域（２８）を形成するものであり、
前記圧力調整装置（２０）は、前記バッテリモジュール（１４、１６）が組み立てられた状態では、少なくとも部分的に前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）に接触し、前記体積変化に応じて、前記バッテリセル（１８）に対する所定の値の圧力を調整するように形成されるものであり、
前記圧力調整装置（２０）は、少なくとも、チューブ状で可撓性の第１の加圧体（３０）と、チューブ状で可撓性の別個の第２の加圧体（３２）と、を有し、前記第１の加圧体（３０）と前記第２の加圧体（３２）との間には、前記第１の加圧体（３０）及び前記第２の加圧体（３２）と少なくとも部分的に接触する可動の中間加圧プレート（３４）が形成される、前記バッテリモジュールハウジング（２２）において、
前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）は、各縁部領域及び／又は各角領域（４８）において補強部（５０）を有することを特徴とする、前記バッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項2】

前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）は、ゴム状の材料から形成されることを特徴とする、請求項１記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項3】

少なくとも前記第１の加圧体（３０）及び前記第２の加圧体（３２）は、流体的に相互に接続されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項4】

少なくとも前記第１の加圧体（３０）及び前記第２の加圧体（３２）は、前記中間加圧プレート（３４）における空所（４４）を通って案内される流体接続部（４２）を介して、流体的に相互に接続されることを特徴とする、請求項３記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項5】

前記モジュールフレーム（２４）には、前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）を流体で充填するための充填弁（４６）が形成されることを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項6】

前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）の形状は、少なくとも部分的に、前記第２の収容領域（２８）の形状に対応することを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項7】

前記第１の加圧体（３０）及び／又は前記第２の加圧体（３２）の横断面は、楕円形又は円形に形成されることを特徴とする、請求項１又は２記載のバッテリモジュールハウジング（２２）。

【請求項8】

電気エネルギ蓄積部（１２）のためのバッテリモジュール（１４、１６）であって、少なくとも１つの請求項１又は２記載のバッテリモジュールハウジング（２２）を有し、及び少なくとも１つのバッテリセル（１８）を有し、前記少なくとも１つのバッテリセル（１８）は、セル状態に応じて体積変化が生じるものである、前記バッテリモジュール（１４、１６）。

【請求項9】

特に少なくとも部分的に電気的に駆動される自動車（１０）のための電気エネルギ蓄積部（１２）であって、少なくとも１つの請求項８記載のバッテリモジュール（１４、１６）を有する、前記電気エネルギ蓄積部（１２）。

【国際調査報告】