(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】
(54)【発明の名称】排気構造、バッテリ・パック、および車両
(51)【国際特許分類】
【FI】
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】
(86)(22)【出願日】
(85)【翻訳文提出日】
(86)【国際出願番号】
(87)【国際公開番号】
(87)【国際公開日】
(31)【優先権主張番号】202322692246.7
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510177809
【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】BYD Company Limited
【住所又は居所原語表記】No. 3009, BYD Road, Pingshan, Shenzhen, Guangdong 518118, P. R. China
(74)【代理人】
【識別番号】100118843
【氏名又は名称】赤岡 明
(72)【発明者】
【氏名】チャン、チョンチュン
(72)【発明者】
【氏名】チャン、メイシア
(72)【発明者】
【氏名】ホアン、フェイ
(72)【発明者】
【氏名】コン、シュイピン
(72)【発明者】
【氏名】チャン、チョンリン
【テーマコード(参考)】
【Fターム(参考)】
5H012AA01
5H012AA07
5H012BB08
5H012CC10
5H012EE05
5H031AA09
5H031CC01
5H031EE01
5H031EE03
5H031HH08
5H031KK02
5H031KK08
5H040AA33
5H040AA37
5H040AS07
5H040AT01
5H040AT02
5H040AT06
5H040AY04
5H040AY08
5H040CC05
5H040CC35
5H040JJ03
(57)【要約】
バッテリ・パックを有する車両が開示される。バッテリ・パックは、セル・グループの少なくとも1つの層を含み、セル・グループの各層は、少なくとも1つのサブセル・グループを含み、セルの各列は、複数のセルを含む。バッテリ・パックは、同じ層上の隣接するサブセル・グループ間に配置された排気構造を有し、排気構造は、絶縁部材、分割部材、および少なくとも2つの排気孔を含み、絶縁部材は、隣接するサブセル・グループを絶縁するよう構成される。分割部材は、絶縁部材の両端に配置されて、絶縁部材に接続され、絶縁部材および分割部材は、複数の排気通路を定義するように構成される。少なくとも2つの排気孔が絶縁部材に設けられ、対応する排気通路の上に位置し、対応する排気通路と連通する。
【特許請求の範囲】
【請求項】
バッテリ・パックにおいて使用される排気構造であって、前記バッテリ・パックが、セル・グループの少なくとも1つの層を備え、セル・グループの各層が少なくとも2つのサブセル・グループ(10)を備え、前記サブセル・グループ(10)が複数のセルを備え、前記サブセル・グループ内の前記複数のセルが、すべて第1の方向に延び、前記サブセル・グループ(10)内の前記複数のセルが第2の方向に配列され、前記排気構造が、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ間に配置され、前記排気構造が、
前記2つの隣接するサブセル・グループ(10)を絶縁するように構成された絶縁部材(30)と、
前記第2の方向における前記絶縁部材(30)の両端に配置され、前記絶縁部材(30)に接続された分割部材(72)であって、前記絶縁部材(30)および前記分割部材(72)が複数の排気通路(71)を定義するように構成され、前記排気通路(71)の各々が、前記絶縁部材(30)の前記両端に対向する第1および第2の開口部を有し、前記分割部材(72)が、前記第1および第2の開口部を密封し、前記絶縁部材(30)の両側にある前記サブセル・グループ(10)の各々が、前記排気通路(71)のうちの少なくとも1つに対応する、前記分割部材(72)と、
前記絶縁部材(30)に設けられ、対応する排気通路(71)の上に位置し、前記対応する排気通路(71)と連通する少なくとも2つの排気孔(73)であって、各排気通路(71)が少なくとも1つの排気孔(73)に対応する、前記少なくとも2つの排気孔とを備える、排気構造。
【請求項】
前記分割部材(72)が、バッフル・プレート(721)および断熱層を備え、前記断熱層が、前記バッフル・プレート(721)の排気通路(71)に面している表面に配置される、請求項1に記載の排気構造。
【請求項】
前記断熱層が雲母材料で作られている、請求項2に記載の排気構造。
【請求項】
第1の留め具部分(722)が前記バッフル・プレート(721)にさらに配置され、前記第1の留め具部分(722)に一致する第2の留め具部分(301)が前記絶縁部材(30)に配置され、前記バッフル・プレート(721)が、前記第1の留め具部分(722)および前記第2の留め具部分(301)を使用することによって前記絶縁部材(30)とかみ合う、請求項2または3に記載の排気構造。
【請求項】
制限部分がバッフル・プレート(721)にさらに配置され、前記制限部分に一致する一致部分が前記絶縁部材(30)に配置される、請求項2から4のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
前記分割部材(72)が、接着剤(723)を使用することによって前記絶縁部材(30)に接着される、請求項1から5のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
各排気通路(71)が空気入口(801)を有し、前記空気入口(801)が、各排気通路(71)に隣接するセルに面している、請求項1から6のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
前記絶縁部材(30)が、第1の側および前記第1の側と反対側の第2の側を備え、前記複数の排気通路(71)のうち少なくとも1つの排気通路(71)が前記第1の側に配置され、前記複数の排気通路(71)のうち少なくとも1つの排気通路(71)が前記第2の側に配置される、請求項1から7のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
前記絶縁部材(30)が、基板、前記基板から前記第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分(731)および第2の拡張部分(732)、ならびに前記基板から前記第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分(733)および第4の拡張部分を備え、前記第1の拡張部分(731)および前記第2の拡張部分(732)が間隔を空けられ、前記第1の拡張部分(731)、前記第2の拡張部分(732)、および前記分割部材(72)が、第1の排気通路を定義するように構成され、前記第3の拡張部分(733)および前記第4の拡張部分が、個別に間隔を空けられ、前記第3の拡張部分(733)、前記第4の拡張部分、および前記分割部材(72)が、第2の排気通路を定義するように構成される、請求項8に記載の排気構造。
【請求項】
前記絶縁部材(30)がトッププレートをさらに備え、前記基板は、第1のサイド・プレート(311)、前記第1のサイド・プレート(311)から間隔を空けられ、前記第1のサイド・プレート(311)と平行な第2のサイド・プレート(312)、および底部プレート(313)を備えてもよく、前記トッププレートは、前記第1のサイド・プレート(311)のトップおよび前記第2のサイド・プレート(312)のトップを接続し、前記底部プレート(313)は、前記第1のサイド・プレート(311)の底部および前記第2のサイド・プレート(312)の底部に接続され、前記トッププレートの、前記第1のサイド・プレート(311)の外側に延びる部分は、前記第1の拡張部分(731)として使用され、前記トッププレートの、前記第2のサイド・プレート(312)の外側に延びる部分は、前記第3の拡張部分(732)として使用される、請求項9に記載の排気構造。
【請求項】
第1のボルト穴が前記底部プレート(313)に設けられる、請求項10に記載の排気構造。
【請求項】
キャビネットと、
セル・グループの少なくとも1つの層であって、前記セル・グループの少なくとも1つの層が前記キャビネットに配置され、セル・グループの各層が、少なくとも2つのサブセル・グループ(10)を備え、前記サブセル・グループ(10)が複数のセルを備え、前記サブセル・グループ(10)内の前記複数のセルがすべて第1の方向に延び、前記サブセル・グループ(10)内の前記複数のセルが第2の方向に配列される、前記セル・グループの少なくとも1つの層と、
請求項1から11のいずれか一項に記載の少なくとも1つの排気構造であって、各排気構造が、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ(10)間に配置される、前記少なくとも1つの排気構造とを備える、バッテリ・パック。
【請求項】
前記キャビネットが、前記セル・グループの少なくとも1つの層を支えるように構成されたトレイ(110)を備え、前記排気構造は、前記トレイ(110)に接続される、請求項12に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
冷却プレートが前記セル・グループの少なくとも1つの層の下に配置され、前記排気構造は、コネクタ(112)を介して前記トレイ(110)に接続され、前記コネクタ(112)は、前記冷却プレートを貫通する、請求項13に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記バッテリ・パックがセル・グループの少なくとも2つの層を備え、前記冷却プレートが、セル・グループの任意の2つの隣接する層間に配置され、中間ビーム(111)が前記トレイ(110)に配置され、前記排気構造が前記中間ビーム(111)の上に位置し、前記排気構造が、前記コネクタ(112)を介して前記トレイ(110)の前記中間ビーム(111)に接続される、請求項14に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記中間ビーム(111)が、前記排気構造の下の2つの隣接するサブセル・グループ(10)間に配置され、前記中間ビーム(111)が、少なくとも2つのサブ空間を有し、隣接するサブ空間が互いに絶縁され、第2のボルト穴が前記中間ビーム(111)のトップに設けられ、前記第2のボルト穴が、最上層に位置するサブ空間と連通し、前記排気構造は、前記排気構造内の第1のボルト穴、前記第2のボルト穴、および前記コネクタ(112)を介して前記トレイ(110)の前記中間ビーム(111)に接続される、請求項15に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記コネクタ(112)が突起を備え、前記中間ビーム(111)および前記排気構造のうちの1つに前記突起が設けられ、他の1つに、前記突起に一致する溝が設けられ、前記突起が前記溝に配置される、請求項14から16のいずれか一項に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記バッテリ・パックが、
前記セル・グループの少なくとも2つの層を備え、
前記キャビネットが、収容空洞および配電空洞を備え、前記配電空洞が前記収容空洞の片側に位置し、前記セル・グループの少なくとも2つの層が前記収容空洞に配置され、前記排気構造の上面と前記キャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられ、前記排気構造の排気孔から放出されたガスが、前記隙間を通って前記配電空洞に入る、請求項12から17のいずれか一項に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記バッテリ・パックが、前記セル・グループの少なくとも2つの層を備え、
前記キャビネットが、収容空洞の少なくとも2つの層および少なくとも2つの配電空洞を備え、前記少なくとも2つの配電空洞が前記収容空洞の少なくとも2つの層と1対1の対応関係にあり、各配電空洞が対応する収容空洞内に設けられ、前記セル・グループの少なくとも2つの層が前記収容空洞の少なくとも2つの層と1対1の対応関係にあり、セル・グループの各層が収容空洞の対応する1つの層に配置され、
前記排気構造の前記上面と前記キャビネットの前記カバー・プレートとの間に隙間が設けられ、前記排気構造の前記排気孔から放出されたガスが、前記隙間を通って前記配電空洞に入る、請求項12から18のいずれか一項に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
絶縁部材(30)が、基板、前記基板から第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分(731)、および前記基板から第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分(733)を備え、前記収容空洞の高さ方向では、前記基板の上面が前記第1の拡張部分(731)および前記第3の拡張部分(733)よりも高く、前記基板の前記上面が前記カバー・プレートに接し、前記第1の拡張部分(731)と前記キャビネットの前記カバー・プレートとの間、および前記第3の拡張部分(733)と前記キャビネットの前記カバー・プレートとの間に隙間が設けられ、前記収容空洞の前記高さ方向が前記第1の方向および前記第2の方向に対して直角である、請求項18または19に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
第1の排気ガイド・プレート(80)が前記配電空洞に配置され、前記配電空洞に入るガスが、前記第1の排気ガイド・プレート(80)を通って前記配電空洞の両端に向けられる、請求項18または19に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
排出ポートまたは防爆弁が前記キャビネットに配置され、第2の排気ガイド・プレートが前記配電空洞にさらに配置され、前記第2の排気ガイド・プレートが前記排出ポートまたは前記防爆弁を覆い、ガスが前記第2の排気ガイド・プレートを介して前記排出ポートまたは前記防爆弁に向けられる、請求項18または19に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
車体と、
前記車体に配置された請求項12から22のいずれか一項に記載の前記バッテリ・パックとを備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
関連出願の相互参照
2023年9月28日に出願された中国特許出願第202322692246.7号「EXHAUST STRUCTURE,BATTERY PACK,AND VEHICLE」に対する優先権を主張し、この中国特許出願は、あらゆる目的で、その全体が参照によって本明細書に組み込まれている。
【】
バッテリの分野に関し、より詳細には、排気構造、バッテリ・パック、および車両
【背景技術】
【】
パワー・バッテリ・パックは、エネルギー貯蔵装置として、ハイブリッド電気車両および電気車両の中核構成要素である。パワー・バッテリ・パックは、主に複数のバッテリ・セル、バッテリ・トレイ、およびカバー・プレートを含む。バッテリ・トレイは、車両の底部に設置される。カバー・プレートおよびバッテリ・トレイは、密封される方法で接続され、複数のセルを収容する密封された空間を一緒に形成する。爆発事故を防ぐために、通常はバッテリ・セルに防爆弁が配置される。パワー・バッテリ・パックの使用中に、密封された空間内の空気圧が特定のレベルに上昇した場合、防爆弁が開き、セル内の空気の流れが防爆弁を通って放出されることを可能にする。
【】
関連技術では、バッテリ・パックが2列以上のセルを有し、熱暴走が特定のセルにおいて発生する場合、熱暴走は、同じ列内の他のセルに広がり、隣接する列内のセルに影響を与え、パワー・バッテリ・パック全体にわたる熱暴走の連鎖反応につながることがあり、それによって、パワー・バッテリ・パックの使用安全性を低下させる。したがって、排ガスの収集および放出方法もバッテリ・パックにおける重要な技術である。
【発明の概要】
【】
本発明は、前述の問題のうちの少なくとも1つを解決するために提供される。本開示の第1の態様によれば、バッテリ・パックにおいて使用される排気構造が提供される。バッテリ・パックは、セル・グループの少なくとも1つの層を含み、セル・グループの各層は少なくとも2つのサブセル・グループを含み、サブセル・グループは複数のセルを含み、サブセル・グループ内の複数のセルは、すべて第1の方向に延び、サブセル・グループ内の複数のセルは第2の方向に配列され、排気構造は、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ間に配置される。排気構造は、
2つの隣接するサブセル・グループを絶縁するように構成された絶縁部材と、
第2の方向における絶縁部材の両端に配置され、絶縁部材に接続された分割部材であって、絶縁部材および分割部材が複数の排気通路を定義するように構成され、排気通路の各々が、絶縁部材の両端に対向する第1および第2の開口部を有し、分割部材が、第1および第2の開口部を密封し、絶縁部材の両側にあるサブセル・グループの各々が、排気通路のうちの少なくとも1つに対応する、分割部材と、
絶縁部材に設けられ、対応する排気通路の上に位置し、対応する排気通路と連通する少なくとも2つの排気孔であって、各排気通路が少なくとも1つの排気孔に対応する、少なくとも2つの排気孔とを含む。
【】
一部の実施形態では、分割部材は、バッフル・プレートおよび断熱層を含み、断熱層は、バッフル・プレートの排気通路に面している表面に配置される。
【】
一部の実施形態では、断熱層は、雲母材料で作られている。
【】
一部の実施形態では、第1の留め具部分がバッフル・プレートにさらに配置され、第1の留め具部分に一致する第2の留め具部分が絶縁部材に配置され、バッフル・プレートは、第1の留め具部分および第2の留め具部分を使用することによって絶縁部材とかみ合う。
【】
一部の実施形態では、制限部分がバッフル・プレートにさらに配置され、制限部分に一致する一致部分が絶縁部材に配置される。
【】
一部の実施形態では、接着剤を使用することによって分割部材が絶縁部材に接着される。
【】
一部の実施形態では、各排気通路は空気入口を有し、空気入口は、各排気通路に隣接するセルに面している。
【】
一部の実施形態では、絶縁部材は、第1の側および第1の側と反対側の第2の側を含み、複数の排気通路のうち少なくとも1つの排気通路が第1の側に配置され、複数の排気通路のうち少なくとも1つの排気通路が第2の側に配置される。
【】
一部の実施形態では、絶縁部材は、基板、基板から第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分および第2の拡張部分、ならびに基板から第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分および第4の拡張部分を含み、第1の拡張部分および第2の拡張部分は間隔を空けられ、第1の拡張部分、第2の拡張部分、および分割部材は、第1の排気通路を定義するように構成され、第3の拡張部分および第4の拡張部分は、個別に間隔を空けられ、第3の拡張部分、第4の拡張部分、および分割部材は、第2の排気通路を定義するように構成される。
【】
一部の実施形態では、絶縁部材はトッププレートをさらに含み、基板は、第1のサイド・プレート、第1のサイド・プレートから間隔を空けられ、第1のサイド・プレートと平行な第2のサイド・プレート、および底部プレートを含んでもよく、トッププレートは、第1のサイド・プレートのトップおよび第2のサイド・プレートのトップを接続し、底部プレートは、第1のサイド・プレートの底部および第2のサイド・プレートの底部に接続され、トッププレートの、第1のサイド・プレートの外側に延びる部分は、第1の拡張部分として使用され、トッププレートの、第2のサイド・プレートの外側に延びる部分は、第3の拡張部分として使用される。
【】
一部の実施形態では、第1のボルト穴が底部プレートに設けられる。
【】
本開示の第2の態様によれば、バッテリ・パックが提供される。バッテリ・パックは、
キャビネットと、
セル・グループの少なくとも1つの層であって、セル・グループの少なくとも1つの層がキャビネットに配置され、セル・グループの各層が、少なくとも2つのサブセル・グループを含み、サブセル・グループが複数のセルを含み、サブセル・グループ内の複数のセルがすべて第1の方向に延び、サブセル・グループ内の複数のセルが第2の方向に配列される、セル・グループの少なくとも1つの層と、
排気構造であって、各排気構造が、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ間に配置される、排気構造とを含む。
【】
一部の実施形態では、キャビネットは、セル・グループの少なくとも1つの層を支えるように構成されたトレイを含み、排気構造は、このトレイに接続される。
【】
一部の実施形態では、冷却プレートがセル・グループの少なくとも1つの層の下に配置され、排気構造は、コネクタを介してトレイに接続され、このコネクタは、冷却プレートを貫通する。
【】
一部の実施形態では、バッテリ・パックはセル・グループの少なくとも2つの層を含み、冷却プレートは、セル・グループの任意の2つの隣接する層間に配置され、中間ビームがトレイに配置され、排気構造は中間ビームの上に位置し、排気構造は、コネクタを介してトレイの中間ビームに接続される。
【】
一部の実施形態では、中間ビームは、排気構造の下の2つの隣接するサブセル・グループ間に配置され、中間ビームは、少なくとも2つのサブ空間を有し、隣接するサブ空間は互いに絶縁され、第2のボルト穴が中間ビームのトップに設けられ、第2のボルト穴は、最上層に位置するサブ空間と連通し、排気構造は、排気構造内の第1のボルト穴、第2のボルト穴、およびコネクタを介してトレイの中間ビームに接続される。
【】
一部の実施形態では、コネクタは突起を含み、中間ビームおよび排気構造のうちの1つは突起を備え、他の1つは、突起に一致する溝を備え、突起は溝に配置される。
【】
一部の実施形態では、バッテリ・パックは、
セル・グループの少なくとも2つの層を含み、
キャビネットは、収容空洞および配電空洞(power distribution cavity)を含み、配電空洞は収容空洞の片側に位置し、セル・グループの少なくとも2つの層は収容空洞に配置され、排気構造の上面とキャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられ、排気構造の排気孔から放出されたガスが、隙間を通って配電空洞に入る。
【】
一部の実施形態では、バッテリ・パックは、セル・グループの少なくとも2つの層を含み、
キャビネットは、収容空洞の少なくとも2つの層および少なくとも2つの配電空洞を含み、少なくとも2つの配電空洞は収容空洞の少なくとも2つの層と1対1の対応関係にあり、各配電空洞は対応する収容空洞内に設けられ、セル・グループの少なくとも2つの層は収容空洞の少なくとも2つの層と1対1の対応関係にあり、セル・グループの各層は収容空洞の対応する1つの層に配置され、
排気構造の上面とキャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられ、排気構造の排気孔から放出されたガスが、この隙間を通って配電空洞に入る。
【】
一部の実施形態では、絶縁部材は、基板、基板から第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分、および基板から第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分を含み、収容空洞の高さ方向では、基板の上面が第1の拡張部分および第3の拡張部分よりも高く、基板の上面はカバー・プレートに接し、第1の拡張部分とキャビネットのカバー・プレートとの間、および第3の拡張部分とキャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられ、収容空洞の高さ方向は第1の方向および第2の方向に対して直角である。
【】
一部の実施形態では、第1の排気ガイド・プレートが配電空洞に配置され、配電空洞に入るガスは、第1の排気ガイド・プレートを通って配電空洞の両端に向けられる。
【】
一部の実施形態では、排出ポートまたは防爆弁がキャビネットに配置され、第2の排気ガイド・プレートが配電空洞にさらに配置され、第2の排気ガイド・プレートは排出ポートまたは防爆弁を覆い、ガスが第2の排気ガイド・プレートを介して排出ポートまたは防爆弁に向けられる。
【】
本開示の第3の態様によれば、車両が提供される。この車両は、車体および車体に配置されるバッテリ・パックのうちの任意の1つを含む。
【】
本開示の実施形態において提供される排気構造、バッテリ・パック、および車両によれば、絶縁部材は、隣接するサブセル・グループを絶縁するために、同じ層上の隣接するサブセル・グループ間に配置され、絶縁部材および分割部材は、セルによって生成されたガスが排気通路に直接放出されることができ、排気通路内のガスが排気通路の上の排気孔を通って排出されるように方向付けられてもよいように、複数の排気通路を定義するように構成され、隣接するサブセル・グループは、セルから放出されたガスが反対側の位置で隣接するサブセル・グループに噴霧するのを防ぎ、それによって、セルから放出されたガスが同じ列の他のセルに広がって他のセルに損傷を与えるのを防ぐために、絶縁部材を使用することによって絶縁される。これによって、熱暴走のリスクを軽減し、バッテリ・パックの安全性を改善する。
【】
本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下では、実施形態を説明するために必要とされる添付の図面について簡単に説明する。以下の説明における添付の図面は、単に本発明の一部の実施形態を示しており、当業者が創造的な努力を行うことなくこれらの添付の図面からさらに他の図面を導き出すことができるということは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【】
【図】本発明の実施形態による、セル・グループの1つの層内のサブセル・グループの構造の図である。
【図】本発明の実施形態による、排気構造の図である。
【図】本発明の実施形態による、セル・グループの2つの層を有するバッテリ・パックの断面図である。
【図】本発明の実施形態による、セル・グループの2つの層を有するバッテリ・パックの断面図である。
【図】図3Bの領域Gの構造の拡大図である。
【図】本発明の実施形態による、図2の排気構造の側面図である。
【図】本発明の実施形態による、図4の断面線AAに沿った断面図である。
【図】本発明の実施形態による、図5の領域Bの構造の部分的に拡大された図である。
【図】本発明の実施形態による、排気流の方向の上面図である。
【図】本発明の実施形態による、バッテリ・パックの部分図である。
【図】図8の領域Hの構造の拡大図である。
【図】車両の構造の図である。
【発明を実施するための形態】
【】
本発明の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、以下では、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。説明される実施形態が、本発明のすべての実施形態ではなく、一部にすぎないということは明らかである。本発明が本明細書に記載された例示的な実施形態に限定されないということが、理解されるべきである。本発明の実施形態に基づいて、創造的な努力を行うことなく当業者によって取得された他のすべての本発明の保護の範囲に含まれるものとする。
【】
以下の説明では、本発明をより深く理解するために、多くの具体的な詳細が示される。しかし、これらの詳細のうちの1つまたは複数がなくても本発明が実施され得るということは、当業者にとって明らかであろう。他の例では、本発明との混同を避けるために、当技術分野で公知の一部の技術的特徴は説明されない。
【】
本発明はさまざまな形態で実施されることができ、本明細書に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきでないということが、理解されるべきである。反対に、これらの本開示が徹底的かつ完全になり、本発明の範囲が当業者に十分に伝えられるように提供されている。
【】
本発明の完全な理解のために、本発明において提供される技術的解決策を説明するための詳細な構造が、以下の説明において提供される。以下では、本発明の任意選択的な実施形態が詳細に説明される。しかし、これらの詳細な説明に加えて、本発明は、他の実装を有することができる。
【】
以下では、本発明の実装が、添付の図面を参照して詳細に説明される。競合が発生しない場合、以下の実施形態およびそれらの実施形態における特徴は、相互に組み合わせられ得る。
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バッテリ・パックを提供する。図1に示されているように、バッテリ・パックは、キャビネット、セル・グループの少なくとも1つの層、および少なくとも1つの排気構造3を含んでいる。セル・グループ10の少なくとも1つの層は、キャビネットに配置される。セル・グループ10の各層は、少なくとも2つのサブセル・グループ10を含み、各サブセル・グループ10は、複数のセルを含む。サブセル・グループ内の複数のセルは、すべて第1の方向、すなわちセルの長さ方向に延びる。サブセル・グループ内の複数のセルは、第2の方向に配列される。第2の方向は、第1の方向とは異なる。セル・グループの少なくとも2つの層が存在する場合、セル・グループの少なくとも2つの層は、第3の方向に積み重ねられる。第1の方向、第2の方向、および第3の方向は、互いに直角である。第3の方向は、キャビネットの収容空洞の高さ方向でもある。バッテリ・パックの既存のセル配列方法と比較して、本出願では、バッテリ・パックは、セル・グループの少なくとも2つの層を含み、セルが、バッテリ・パックの高さ空間を十分に利用して、バッテリ・パック内でよりコンパクトに配列され得るように、セル・グループの少なくとも1つの層内の各サブセル・グループは、モジュールフリーの形態で組み立てられる。
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排気構造3は、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ間に配置されてもよい。例えば、1つの排気構造3は、2つの隣接するサブセル・グループ10間に配置される。
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前述の解決策では、排気構造3は、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ10間に配置され、隣接するサブセル・グループ10は、排気構造3に含まれる絶縁部材30を使用することによって絶縁される。図2~図6に示されているように、電極が、セルの排気構造3に近い1つの端部に配置され、排気構造3は、絶縁部材30および分割部材72を含む。絶縁部材30および分割部材は、複数の排気通路71を定義するように構成される。排気通路71の各々は、絶縁部材30の両端に対向する第1および第2の開口部を有する。排気通路71の第1および第2の開口部は、図2の矢印によって示されているように、セルによって生成されたガスが排気通路71に直接放出され得るように、絶縁部材30の両端に配置され、絶縁部材30に接続されている分割部材72によって密封される。加えて、分割部材72が第1および第2の開口部を密封するため、互いに向かい合って配置されたセルからの熱暴走ガスが排出されるように方向付けられるように、絶縁部材30および分割部材72の一致によって効果的な排気通路71が形成される。さらに、絶縁部材30は、隣接するサブセル・グループ10を絶縁して、セルから放出されたガスが反対側の位置にある隣接するサブセル・グループ10内のセルに噴霧するのを防ぎ、それによって、セルから放出されたガスが他のセルに損傷を与えるのを防ぐ。これによって、熱暴走のリスクを軽減する。以下では、添付の図面を参照して、前述の構造について詳細に説明する。
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各セルの種類が決定される場合、例えば各セルは、ショート・セルまたはロング・セルであってもよい。この分野ではショート・セルおよびロング・セルが明確に定義されているということが、説明されるべきである。ショート・セルは、長さが第1の予め設定された値を超えないセルであり、ロング・セルは、長さが第2の予め設定された値を超えるセルである。第1の予め設定された値および第2の予め設定された値は、等しくても等しくなくてもよく、第1の予め設定された値は、第2の予め設定された値より大きくてもよい。例えば、ショート・セルの長さは400mm~900mmの範囲にわたることがあり、ロング・セルの長さは600mm~1200mmの範囲にわたることがある。図1を参照する。セルの形状は、特に、薄い厚さを有するショート・セルまたはロング・セルであってもよい。一部の実装では、セルは、代替としてわずかに厚い厚さを有する長方形ブロック・セルであってもよい。例えば、長方形ブロック・セルは、正方形のアルミニウムケース・セルまたは円筒形のセルであってもよい。
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一部の実装では、セルの電極は、セルの両端に第1の方向に配置され、詳細には、セルの正極および負極であってもよい。セルの正極および負極は、それぞれセルの両端に第1の方向に配置されてもよい。すなわち、1つの電極がセルの各端部に第1の方向に配置され、この電極は、正極または負極であってもよい。確実に、セルの正極および負極は、代替として、セルの1つの端部のみに第1の方向に配置されるか、またはセルの表面に第3の方向に配置されてもよい。図1に示されているように、各サブセル・グループ10は、複数のセルを含み、各サブセル・グループ10内の複数のセルは、第2の方向に連続して配列される。各サブセル・グループ10内の複数のセルは、同じ第2の方向に一直線に連続して配列される。各サブセル・グループ10の配列方向が第1の方向とは異なるということが、学ばれ得る。例えば、各サブセル・グループ10の正極および負極がそれぞれサブセル・グループ10の両側に位置し、それによって、異なる電極間の間隔を広げ、高電圧アーク破壊(high-voltage arc breakdown)のリスクを回避するように、第2の方向は、第1の方向に対して実質的に直角な方向であってもよい。例えば、薄い厚さを有するセルがセルに使用される場合、より多くのセルが各サブセル・グループ10に配列され、セルの密度を増やし、それによって、バッテリ・パックのエネルギー密度を増やすことができるように、第2の方向は、セルの厚さ方向であってもよい。
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バッテリ・パック内のセル・グループの層の数が決定される場合、バッテリ・パックに含まれ得るセル・グループの層の数は、2つ、3つ、4つ、5つなどであってもよい。バッテリ・パックは、バッテリ・パックの空間が十分に利用され、バッテリ・パックのエネルギー密度を増やすことができるように、セル・グループの少なくとも2つの層の配列方法を採用する。セル・グループの各層内のセルの列数が決定される場合、例えば、セル・グループの少なくとも1つの層は、1列のセル、2列のセル、3列のセル、4列のセル、またはさらに多くの列のセルを含んでもよい。セルの各列は、1つのサブセル・グループ10として使用されてもよい。すなわち、セル・グループの各層内の複数のセルは、単一の列、2列、3列などに配列されてもよい。少なくとも2列のセルがセル・グループの各層に配列される場合、セルの配列密度が増やされることができ、バッテリ・パック内の空間が十分に利用され、それによって、バッテリ・パックのエネルギー密度を増やす。セル・グループの少なくとも2つの層の積み重ね方向は第3の方向であり、第3の方向は、第1の方向および第2の方向の両方に対して実質的に直角であり、すなわち、第1の方向、第2の方向、および第3の方向は、互いに直角である。例えば、薄い厚さを有するロング・セルがセルに使用される場合、第3の方向は、セルの幅方向であってもよい。前述の説明は、セル・グループの異なる層の積み重ね方向のみを示しているということが理解されるべきである。
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加えて、セル・グループの少なくとも2つの層では、バッテリ・モジュールとして組み立てるために、セルの少なくとも一部が1つのモジュール筐体に最初に配置されてもよい。詳細には、バッテリ・モジュールに組み立てるために、セルの一部がモジュール筐体に配置されてもよく、またはバッテリ・モジュールに組み立てるために、すべてのセルがモジュール筐体に配置されてもよい。一部の実施形態では、セル・グループの少なくとも2つの層内のセル・グループの最上層が少なくとも1つのモジュール筐体に配置され、少なくとも1つのサブセル・グループが各モジュール筐体に配置される。1列のセルは、1つのモジュール筐体に配置される。
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任意に、少なくともセル・グループの上層は、1つのバッテリ・モジュールである。例えば、セル・グループの最上層が1つのサブセル・グループを含むか、または複数のサブセル・グループを含むかにかかわらず、セル・グループの上層内のすべてのセルは、1つのバッテリ・モジュールに組み立てるために、1つのモジュール筐体に配置されてもよい。すなわち、バッテリ・パックのセルでは、サブセル・グループ10の一部における個々のセルがバッテリ・パックに直接配列されてもよく、または複数のセルを含んでいるサブセル・グループ10が1つのバッテリ・モジュールに最初に組み立てられてもよく、その後、バッテリ・モジュールは、1列のセルとしてバッテリ・パックに配置される。図1を参照する。例えば、セル・グループの少なくとも2つの層のセル・グループの最上層の各サブセル・グループ10は、1つのバッテリ・モジュールに組み立てられてもよく、このバッテリ・モジュールは、バッテリ・モジュールの組み立ての容易さを利用して組立可能性を改善するために、つり上げによってバッテリ・パックに組み立てられ、バッテリ・パックの全体的な組み立ての難易度を軽減することができる。この場合、セル・グループの少なくとも2つの層内のセル・グループの最下層内のすべてのサブセル・グループは、CTPに組み立てられてもよい。CTPがモジュールフリーの配列方法であるということが、説明されるべきである。すなわち、セル・グループの最下層内のすべてのセルは、バッテリ・パックに直接配列されて、セルの配列密度を増やすことができる。確実に、セル・グループの最下層は、セル・グループの最上層によって使用されるモジュール配列形態に類似するモジュール配列形態、または別のセル配列形態も使用してもよい。本明細書では、これは限定されない。加えて、バッテリ・モジュールとしての特定のサブセル・グループの選択は、最上層内のすべてのサブセル・グループ10がバッテリ・モジュールとして使用される前述の方法に限定されない。加えて、別の配置方法が使用されてもよい。
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バッテリ・パック内のセル・グループの層の数が決定される場合、バッテリ・パック内のセル・グループの層の数は、少なくとも2つであってもよい。詳細には、バッテリ・パック内のセル・グループの層の数は、2つ、3つ、4つ、またはそれ以上であってもよい。バッテリ・パックは、バッテリ・パックの空間が十分に利用され、バッテリ・パックのエネルギー密度を増やすことができるように、セル・グループの少なくとも2つの層の配列方法を採用する。セル・グループの各層内のサブセル・グループの数が決定される場合、例えば、セル・グループの各層は、2つのサブセル・グループ10、3つのサブセル・グループ10、4つのサブセル・グループ10、またはさらに多くのサブセル・グループ10を含んでもよい。少なくとも2つのサブセル・グループ10がセル・グループの各層に配列される場合、セルの配列密度が増やされることができ、バッテリ・パック内の空間が十分に利用され、それによって、バッテリ・パックのエネルギー密度を増やす。セル・グループの少なくとも2つの層の積み重ね方向は第3の方向であり、すなわち、セル・グループの少なくとも2つの層の積み重ね方向は、各サブセル・グループ内の複数のセルの配列方向(すなわち、第2の方向)および第1の方向と異なる。詳細には、第1の方向、第2の方向、および第3の方向は、互いに直角である。例えば、ロング・セルがセルに使用される場合、第3の方向は、セルの幅方向であってもよい。前述の説明は、セル・グループの異なる層の積み重ね方向のみを示しているということが理解されるべきである。
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加えて、バッテリ・パックはキャビネットをさらに含んでもよく、セル・グループの少なくとも2つの層はキャビネットに配置される。キャビネットは、複数の方法で配置されてもよい。例えば、キャビネットは、セル・グループの少なくとも2つの層を支えるように構成されたトレイ(図示されていない)を含んでもよく、セル・グループの少なくとも2つ層を覆うカバー・プレートをさらに含んでもよく、カバー・プレートとトレイとの間に接続された側方ビームをさらに含んでもよい。側方ビームはトレイに配置されてもよく、特定の配置方法は、例えば、はんだ付け、ねじ接続、締め付け、または統合であってもよいが、これらに限定されない。
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一部の実施形態では、バッテリ・パックはセル・グループの少なくとも2つの層を含み、キャビネットは収容空洞および配電空洞を含み、配電空洞は収容空洞の片側に位置し、セル・グループの少なくとも2つの層は収容空洞に配置され、セル・グループの少なくとも2つの層は同じ配電空洞に対応してもよい。複数のモジュールが配電空洞に配置されてもよい。バッテリ・エネルギー分配ユニットが配電空洞に配置されてもよく、バッテリ情報収集器などのモジュールが配置されてもよい。任意に、セル・グループの少なくとも2つの層は、同じ配電空洞に対応してもよく、配電空洞内の複数のモジュールを共有してもよい。
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一部の他の実施形態では、キャビネットは、収容空洞の少なくとも2つの層および少なくとも2つの配電空洞を含み、少なくとも2つの配電空洞は収容空洞の少なくとも2つの層と1対1の対応関係にあり、各配電空洞は対応する収容空洞内に設けられ、セル・グループの少なくとも2つの層は収容空洞の少なくとも2つの層と1対1の対応関係にあり、セル・グループの各層は収容空洞の対応する1つの層に配置される。例えば、キャビネットは、第2の方向に互いに向かい合った第1の端部および第2の端部を有し、すなわち、セルの各列内の複数のセルは、キャビネットの第1の端部からキャビネットの第2の端部まで連続して配列される。配電空洞は、配電空洞がセルの各列の非電極端の真向かいにあるように、キャビネットの第1の端部に配置されてもよく、それによって、熱暴走時に、セルからのガスが、モジュール(例えば、配電空洞内のバッテリ・エネルギー分配ユニット51、ただしこれに限定されない)に直接噴霧するリスクを低減する。加えて、これは、配電空洞10内のモジュールとセルの各列との間の電気的接続も容易にし、それによって、バッテリ・パック内の配線長を短縮し、高電圧ループ破壊(high-voltage loop breakdown)のリスクを低減する。
【】
複数のモジュールが配電空洞に配置されてもよい。バッテリ・エネルギー分配ユニットが配電空洞に配置されてもよく、バッテリ情報収集器などのモジュールが配置されてもよい。バッテリ・エネルギー分配ユニットがセル・グループの2つの層に電気的に接続される場合、バッテリ・エネルギー分配ユニットは、セル・グループの2つの層内の少なくとも1つの正極および少なくとも1つの負極に電気的に接続されてもよい。例えば、バッテリ・エネルギー分配ユニットは、1つの正端子および1つの負端子のみを有してもよい。正端子は、セル・グループの少なくとも2つの層内の1つの正極に電気的に接続される。電気的接続を実装する特定の方法は、例えば、バスバーまたはフレキシブル・ワイヤであってもよいが、これらに限定されない。確実に、バッテリ・エネルギー分配ユニットとセル・グループの2つの層との間の電気的接続の方法は、前述の方法に限定されない。加えて、別の方法が使用されてもよい。例えば、セル・グループの2つの層のうちのセル・グループの同じ層内のすべてのセルが直列に接続されてもよく、セル・グループの各層は、第2のバスバーを介してバッテリ・エネルギー分配ユニットに電気的に接続される。すなわち、セル・グループの上層内の複数のセルは直列に接続され、セル・グループの下層内の複数のセルは直列に接続され、次に、セル・グループの上層およびセル・グループの下層は、配電空洞内の第2のバスバーを介して直列に接続され、1つの配電空洞のみが配置される必要があるようにする。
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セル・グループの同じ層内の2つの隣接するサブセル・グループ10は、第2のバスバーを介して電気的に接続されてもよく、すなわち、セル・グループ10の同じ層内の異なるサブセル・グループ10は、第2のバスバーを介して電気的に接続される。これによって、バッテリ・エネルギー分配ユニットがサブセル・グループ10と電気的に接続されるインターフェイスの数を減らし、バッテリ・エネルギー分配ユニットとセル・グループの2つの層との間のワイヤの数を減らし、それによって、高電圧破壊のリスクを低減することができる。第2のバスバーの材料は、例えば、導電性銅バーであってもよいが、これに限定されない。第2のバスバーは、第2のバスバーがセル・グループの少なくとも2つの層と干渉するのを防ぐために、キャビネットの第1の端部または第2の端部に配置されてもよい。
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1つの電気エネルギー出力インターフェイスが配電空洞に配置されてもよく、電気エネルギー出力インターフェイスは、配電空洞内のバッテリ・エネルギー分配ユニットに直接電気的に接続され、電気エネルギーを外部に出力してもよい。電気エネルギー出力インターフェイスは、プラグ・コネクタを介して配電空洞内で組み立てられてもよい。確実に、電気エネルギー出力インターフェイスは、キャビネットの第2の端部にも配置されてもよく、すなわち、2つの電気エネルギー出力インターフェイスがバッテリ・パックに配置される。電気エネルギー出力インターフェイスは、プラグ・コネクタを介してキャビネットの第2の端部で組み立てられてもよい。キャビネットの第2の端部にある電気エネルギー出力インターフェイスは、複数の方法でバッテリ・エネルギー分配ユニットに電気的に接続されてもよい。例えば、電気エネルギー出力インターフェイスは、第1のバスバーを介してバッテリ・エネルギー分配ユニットに電気的に接続されてもよい。第1のバスバーは、詳細には、例えば導電性銅バーであってもよいが、これに限定されない。代替として、第1のバスバーは、セル・グループの2つの層の上に位置し、第1のバスバーがセルの配列構造に影響を与えるのを防ぐことができる。前述したように、第1のバスバーは、第1の絶縁膜を使用することによってセル・グループの上層から絶縁され、第1のバスバーとセル・グループの上層との間で開回路および短絡などの故障が発生するのを防ぐ。
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以下では、図1~図9を参照して、排気構造3の一部の詳細について説明する。排気構造3は、2つの隣接するサブセル・グループ間に配置され、キャビネットにも位置し、セルによって生成されたガスをバッテリ・パックから外へ放出するように構成される。排気構造3は、詳細には、複数の方法で配置されてもよい。例えば、配置方法が以下で説明される。
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まず、以下で説明される排気構造3は、セル・グループ10の少なくとも1つの層を含むバッテリ・パックにおいて使用されてもよく、すなわち、セル・グループ10の少なくとも1つの層がバッテリ・パックのキャビネットに配置されるということに注意するべきである。例えば、バッテリ・パック内のセル・グループの層の数は、1つ、2つ、またはそれ以上であってもよい。セル・グループ10の少なくとも1つの層は、少なくとも2つのサブセル・グループ10を含む。一部の実施形態では、セル・グループの各層は、少なくとも2つのサブセル・グループを含み、セル・グループの各層に含まれるサブセル・グループの数は、2つ、3つ、4つなどあってもよい。各サブセル・グループ10は、複数のセルを含んでもよい。電極は、各セルの2つの向かい合った端部に第1の方向にそれぞれ配置され、同じサブセル・グループ10内の複数のセルは、第2の方向に連続して配列される。第1の方向、第2の方向、および第3の方向は、前述したように設定されてもよい。詳細は、ここでは再度説明されない。
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セル・グループの同じ層において、セルの積み重ね方向が排気構造3の伸長方向と同じであることは、言及する価値がある。セルの2つの隣接する列間に間隔があり、排気構造3は、この間隔内に配置される。
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図1を参照する。排気構造3は、絶縁部材30を含む。1つの絶縁部材30は、セル・グループ10の同じ層内の任意の隣接するサブセル・グループ10間に配置され、すなわち、絶縁部材30は、同じ層上の隣接するサブセル・グループ10間に配置され、同じ層上の異なるサブセル・グループ内のセルを2つの独立した空間に絶縁する。これによって、セルの異なる列によって生成されたガスがセルの隣接する列に噴霧し、セルの隣接する列に損傷を与えるのを防ぐ。絶縁部材30の数が、詳細には、セル・グループの層の数およびセル・グループの各層に含まれる列の数に関連しているということが、学ばれ得る。
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任意に、絶縁部材30は、引き抜き成形によって形成された複合材料構造であってもよい。引き抜き成形複合材料は、金属材料およびプラスチック材料を上回る高温耐性および高温での絶縁性能を有する。
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一部の実施形態では、排気構造3は複数の排気通路71を含み、排気通路71の各々は、両端に(すなわち、絶縁部材30の2つの端部に対応する)第1および第2の開口部を有し、これら2つの端部は、第2の方向(すなわち、セルの各列の配列方向)の2つの端部である。排気通路71の気流方向は、排気通路71が、対応するサブセル・グループ10内のすべてのセルのすべての電極の位置と向かい合うように、第2の方向と実質的に平行である。これによって、セルの同じ列の片側にある電極から噴霧されたガスの、排気通路71への放出を容易にする。任意に、各排気通路71は空気入口を有し、この空気入口は、各排気通路71に隣接するセルに面しており、すなわち、隣接するセルの電極に面しており、各セルによって生成されたガスが空気入口を通って排気通路71に流れ込むようにする。1つの空気入口または複数の空気入口が存在してもよい。1つの空気入口が1列のセルに対応してもよく、または複数の空気入口が排気通路71に配置されてもよく、各空気入口は1つのセルに対応する。
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一部の実施形態では、絶縁部材30は、第1の側および第1の側と反対側の第2の側を含み、複数の排気通路71のうち少なくとも1つの排気通路71が第1の側に配置され、複数の排気通路71のうち少なくとも1つの排気通路71が第2の側に配置される。第1の側にある排気通路71は、隣接するセルから放出された熱暴走ガス(例えば、高温ガス)を収集するように構成される。第2の側にある排気通路71は、隣接するセルから放出された熱暴走ガス(例えば、高温ガス)を収集するように構成される。
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一部の実施形態では、図1~図6に示されているように、排気構造3は分割部材72をさらに含んでいる。分割部材72は、絶縁部材30の両端に配置され、絶縁部材30に接続され、第1および第2の開口部を覆うように構成され、絶縁部材30および分割部材72の一致によって有効な排気通路71が形成されるようにする。さらに、分割部材72、絶縁部材30、および隣接するサブセル・グループ10は、排気通路を定義するように構成され、互いに向かい合って配置されたセルからの熱暴走ガスが、放出されるように方向付けられるようにする。一部の実施形態では、分割部材72の絶縁部材30に接続された表面は、分割部材72の両側にあるセルの外側壁にさらに部分的に取り付けられ、隣接するサブセル・グループ間の間隔をよりコンパクトに密封してもよい。
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任意に、分割部材72は、任意の適切な部材であってもよい。例えば、分割部材72は、バッフル・プレート721を含む。バッフル・プレート721は、平板構造または別の適切な構造であってもよく、射出成形工程を使用することによって形成されてもよく、または別の適切なプラスチック材料で作られてもよい。
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さらに、分割部材72の高温耐性を改善するために、本開示の分割部材72は、断熱層(図示されていない)をさらに含む。断熱層は、バッフル・プレート721の排気通路71に面している表面に配置される。断熱層は、バッフル・プレート721が高温ガスに直接接触し、バッフル・プレート721に悪影響を与えるのを防ぐことができ、それによって、分割部材72の高温耐性を改善する。
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任意に、断熱層は、任意の適切な耐高温材料で作られてもよく、例えば、断熱層は、雲母材料で作られ、接着または別の適切な方法によってバッフル・プレート721に配置されてもよい。
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代替として、分割部材72は、任意の適切な接続方法、例えば、かん合、接合、またはねじ込みのうちの1つまたは複数で、絶縁部材30に接続されてもよい。
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一部の実施形態では、図6に示されているように、第1の留め具部分722がバッフル・プレート721にさらに配置され、第1の留め具部分722に一致する第2の留め具部分301が絶縁部材30に配置され、バッフル・プレート721は、第1の留め具部分722および第2の留め具部分301を使用することによって絶縁部材30とかみ合う。第2の留め具部分301は、絶縁部材30に囲まれた空間内に配置されたフランジまたは別の適切な構造であってもよい。第1の留め具部分722の1つの端部は、バッフル・プレート721の絶縁部材30に面している表面に接続される。第1の留め具部分722の他の端部は、第2の留め具部分301とかみ合う突起部分を有する。第1の留め具部分722と第2の留め具部分301との間のかん合は、接続機能として役立ち、分割構造を絶縁部材30上の設置位置に配置するための配置機能を提供する。
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一部の他の実施形態では、接続の信頼性および気密性を改善するために、分割部材72は、接着剤723を使用することによって絶縁部材30に接着される。接着剤723は、構造用接着剤、フォーム接着剤、または他の適切な接着剤723であってもよい。分割部材72を絶縁部材30に接合することに加えて、接着剤723は、密封機能としても役立つ。
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分割部材72は、2つの方法、すなわち、かん合および接合で絶縁部材30に固定されてもよく、分割部材72が、より安定して絶縁部材30に配置され得るようにし、それによって、接続の信頼性および気密性を改善する。
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一部の実施形態では、組み立て時に分割部材72を絶縁部材30と正確に整列させるために、制限部分がバッフル・プレート721にさらに配置され、制限部分に一致する一致部分が絶縁部材30に配置される。任意に、制限部分および一致部分のうちの1つが突起構造であってもよく、他の1つが溝構造であってもよい。突起構造は、溝構造に配置され、制限部分が選択的に配置され得る制限機能を実装してもよい。
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実施形態では、2つの隣接するサブセル・グループ10間の2つの排気通路71は、第3の方向に積み重ねられてもよい。前述したように、第3の方向は、第1の方向および第2の方向の両方に対して直角にであってもよい。これによって、2つの排気通路71によって占有されるバッテリ・パックの幅空間を縮小し、空間利用率を改善することができる。確実に、2つの排気通路71は、第1の方向に並んで配置されてもよい。加えて、排気通路71を固定するために、2つの隣接するサブセル・グループ10間の2つの排気通路71は、両方とも、やはり2つの隣接するサブセル・グループ10間に位置する絶縁部材30に配置されてもよい。より好ましい方法では、2つの排気通路71は、絶縁部材30と統合されてもよく、それによって、構造的統合を改善し、組み立てを容易にする。
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一部の実施形態では、絶縁部材30は、基板、基板から第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分731および第2の拡張部分732、ならびに基板から第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分733および第4の拡張部分を含んでもよく、第1の拡張部分731および第2の拡張部分732は間隔を空けられ、第1の拡張部分731、第2の拡張部分732、および分割部材72は、第1の排気通路を定義するように構成され、第1の拡張部分731は、第1の拡張部分731に隣接するセルにさらに接してもよく、例えば、隣接するセルの端面または上面で接してもよく、第3の拡張部分733および第4の拡張部分は間隔を空けられ、第3の拡張部分733、第4の拡張部分、および分割部材72は、第2の排気通路を定義するように構成され、第3の拡張部分733は、第3の拡張部分733に隣接するセルでさらに接してもよく、例えば、隣接するセルの端面または上面に接してもよい。絶縁部材30は、トッププレートをさらに含む。基板は、第1のサイド・プレート311、第1のサイド・プレート311から間隔を空けられ、第1のサイド・プレート311と平行な第2のサイド・プレート312、および底部プレート313を含んでもよい。トッププレートは、第1のサイド・プレート311のトップおよび第2のサイド・プレート312のトップを接続する。底部プレート313は、第1のサイド・プレート311の底部および第2のサイド・プレート312の底部に接続される。第1のサイド・プレート311、第2のサイド・プレート312、トッププレート、および底部プレート313は、空洞を取り囲む。トッププレートの、第1のサイド・プレート311の外側に延びる部分は、第1の拡張部分731として使用される。トッププレートの、第2のサイド・プレート312の外側に延びる部分は、第3の拡張部分733として使用される。
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例えば、排気構造をトレイ110に接続するために、第1のボルト穴が底部プレート313に設けられ、排気構造をトレイ110、例えば、トレイ110上の中間ビーム111に固定するために使用される。一部の実施形態では、基板は、内部に空洞(例えば、底部プレート313の上にある空洞)を有する。これによって、排気構造の重量を減らし、第1のボルト穴を通るボルトのための十分な取り付けスペースを確保し、組み立てを容易にすることができる。さらに、排気構造3は、絶縁部材30に設けられた、対応する排気通路71の上に位置し、対応する排気通路71と連通する少なくとも2つの排気孔73をさらに含み、各排気通路71は、少なくとも1つの排気孔73に対応する。例えば、第1の拡張部分731が第2の拡張部分732の上に位置する場合、排気孔73は、第1の拡張部分731に設けられ、第1の拡張部分731を通り、排気通路71と連通する。1つの排気孔または複数の排気孔73が存在してもよい。複数の排気孔73が存在する場合、複数の排気孔73は、例えば等間隔で、または不等間隔で、第2の方向に間隔を空けられてもよい。一部の実施形態では、第3の拡張部分733は、第4の拡張部分の上に配置され、排気孔73が、やはり第3の拡張部分733に設けられ、排気孔73は、第3の拡張部分733の下の排気通路71と連通する。
【】
加えて、一部の実施形態では、排出ポートがバッテリ・パックのキャビネットにさらに配置され、各排気通路71は、排気孔73を使用することによってキャビネット上の排出ポートと連通し、排気通路71から放出されたガスをキャビネットから外へ放出してもよい。絶縁部材30は、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ10間に配置され、2つの隣接するサブセル・グループ10を絶縁する。1つの排気通路71は、各サブセル・グループ10の2つの向かい合った端部に第1の方向に配置され、各排気通路71は、キャビネット上の排出ポートと連通し、セルによって生成されたガスが排気通路71に直接放出されることができ、排気通路71に対応する排気孔73を通って排出されことができるようにする。さらに、絶縁部材30は、2つの隣接するサブセル・グループ10を絶縁して、セルから放出されたガスが反対側の位置にある隣接するサブセル・グループ10に噴霧するのを防ぎ、それによって、各サブセル・グループ10から放出されたガスが他のセルに損傷を与えるのを防ぐ。これによって、熱暴走のリスクを軽減する。
【】
図1を参照する。セル・グループの少なくとも2つの層が存在する場合、セル・グループの少なくとも2つの層は、第3の方向に積み重ねられてもよい。詳細な積み重ね方法については、前述の説明を参照する。詳細は、ここでは再度説明されない。セル・グループの少なくとも2つの層が存在する場合、絶縁部材30および排気通路71がセル・グループの少なくとも2つの層の各々に配置されてもよいということに注意するべきである。すなわち、絶縁部材30は、セル・グループの各層に配置され、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ10を絶縁し、隣接するサブセル・グループ10によって生成されたガスが互いに噴霧するのを防ぐ。加えて、これは、セル・グループの各層によって生成されたガスを、セル・グループの層に配置された排気通路71を介して放出するのに役立ち、セル・グループの異なる層によって生成されたガスが互いに干渉するのを防ぐ。一部の実施形態では、セル・グループの少なくとも2つの層が存在する場合、排気構造3は、最上層に位置する2つの隣接するサブセル・グループ10間に配置されてもよい。
【】
一部の実施形態では、冷却プレートが、セル・グループの少なくとも2つの層のうちのセル・グループの任意の2つの隣接する層間に配置され、セルの冷却プレートの熱放散の効率および効果を改善することができる。セル・グループの異なる層は、セルが格子状に配列されるように、冷却プレートによって絶縁される。冷却プレートは、詳細には、直接冷却プレートまたは水冷却プレートであってもよい。前述の方法では、冷却プレートとセルとの間の熱放射面積が拡大されることができ、冷却および熱放散の効果が改善され得る。加えて、冷却プレートは、セル・グループの異なる層間に配列され、セル・グループの異なる層が効果的に絶縁されるようにし、それによって、セル・グループの異なる層が互いに干渉するのを防ぎ、熱暴走および高圧を軽減する。すなわち、冷却プレートは、完全な構造であり、セル・グループの同じ層内のすべてのサブセル・グループ10の表面を完全に覆うことができる。セル・グループの2つの隣接する層は、冷却プレートによって絶縁され、セル・グループの異なる層によって放出されたガスが互いに干渉するのを防ぐ。
【】
一部の実施形態では、図3A~図3Cに示されているように、キャビネットは、セル・グループの少なくとも1つの層を支えるように構成されたトレイ110を含み、排気構造3は、排気構造3がセル間で安定して固定されるように、トレイ110に接続される。排気構造3は、任意の適切な方法でトレイ110に接続されてもよい。例えば、冷却プレートは、セル・グループの少なくとも1つの層の下に配置され、排気構造3は、中間ビーム111の上に位置し、排気構造3は、コネクタ112を介してトレイ110に接続され、コネクタ112は、冷却プレートを貫通する。詳細には、例えば、バッテリのキャビネットは、中間ビーム111をさらに含む。中間ビーム111は、トレイ110に接続される。例えば、中間ビーム111は、トレイ110と統合される。排気構造3の下端は、冷却プレートを通り、中間ビーム111に接続され、トレイ110に固定される。一部の特定の実施形態では、コネクタ112も突起であってもよく、排気構造3および中間ビーム111のうちの1つは突起を備えており、他の1つは、突起に一致する溝を備えている。突起は、冷却プレートを通ってもよく、少なくとも部分的に溝に配置されてもよい。この場合、排気構造3は中間ビーム111に接続され、すなわち、排気構造3はトレイ110に接続される。任意に、突起は、溝と締まり嵌めされ、より確実な接続を可能にすることができる。代替として、別の実施形態では、排気構造3は、ボルトなどの留め具を介して中間ビーム111に接続されてもよい。例えば、第1のボルト穴は、排気構造3の絶縁部材30の底部(例えば、底部プレート313)に設けられ、第2のボルト穴は、中間ビーム111のトップに設けられる。排気構造3は、第1のボルト穴、第2のボルト穴、およびボルトを介して中間ビーム111に接続される。
【】
中間ビーム111は、排気構造3の下層内のサブセル・グループ間に配置され、中間ビーム111は、内部に少なくとも2つのサブ空洞を有してもよく、空気取入れ口穴が、中間ビーム111に隣接するセルの2つの側壁に設けられる。セルから放出されたガスは、空気取入れ口穴を通って1つまたは複数のサブ空洞に入ってもよい。例えば、中間ビーム111の両側のセルから放出されたガスは、1つのサブ空洞に入るか、または異なるサブ空洞に別々に入る。サブ空洞は、排気通路として使用され、ガスを両側の側方ビームに向け、その後、側方ビームを介して放出されるようにガスを方向付けてもよい。任意に、排気構造3および中間ビーム111は、独立して配置される。中間ビーム111は、トレイ110と統合されてもよく、それによって、バッテリ・パック全体のモーダル(modal)を改善する。加えて、排出ポートおよび排気通路が中間ビーム111にさらに配置される。中間ビーム111の最上部サブ空洞は、中間ビーム111の下部サブ空洞から絶縁されてもよく、中間ビーム111に設けられた第2のねじ穴は、最上部サブ空洞と連通する。中間ビーム111のすべてのサブ空洞は、互いに絶縁され、ガスが、排気通路として使用される別のサブ空間へ漏れるのを防ぐ。本開示における排気構造3は、セルによって生成されたガスが互いに噴霧するのを防ぐことができ、排気通路として機能する。
【】
バッテリ・パックがセル・グループの少なくとも2つの層を含む場合、排気構造3は、セル・グループの最下層の上に位置するセル・グループの各層内の隣接するサブセル・グループ間に配置されてもよいが、セル・グループの最下層に位置する隣接するサブセル・グループ間には配置されなくてもよいということに注意するべきである。
【】
一部の実施形態では、図7、図8、および図9に示されているように、排気構造3の上面とキャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられている。例えば、排気構造3の絶縁部材30は、基板、基板から第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分731、および基板から第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分733を含む。収容空洞の高さ方向(すなわち、第3の方向)では、基板の上面は、第1の拡張部分731および第3の拡張部分733より高く、基板の上面は、キャビネットのカバー・プレートに接しており、第1の拡張部分731とキャビネットのカバー・プレートとの間、および第3の拡張部分733とキャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられ、キャビネットの収容空洞の高さ方向は、第1の方向および第2の方向に対して直角である。この隙間は、排気通路として使用される。排気構造3の排気孔から放出されたガスは、隙間を通って配電空洞に入る。第1の排気ガイド・プレートが配電空洞に配置され、配電空洞に入るガスは、排気ガイド・プレートを通って配電空洞の両端に向けられる。第2の排気ガイド・プレート80が配電空洞にさらに配置され、例えば、第2の排気ガイド・プレート80は、配電空洞の両端に配置され、ガスは、第2の排気ガイド・プレート80を介してキャビネット上の対応する排出ポートに向けられる。1つの排出ポートがキャビネットの任意の位置に配置されてもよく、または1つもしくは複数の排出ポートがキャビネットに配置されてもよい。例えば、防爆弁が排出ポートにさらに配置されて、バッテリ・パック内で生成されるガスの圧力解放を容易にし、それによって、バッテリ・パックの爆発の可能性を減らすことができる。防爆弁がキャビネットに配置される場合、ガスは、第2の排気ガイド・プレート80を通ってキャビネット上の対応する防爆弁に向けられる。一部の他の実施形態では、排気構造3の上面とキャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられる。この隙間は排気通路として使用され、排気構造3の排気孔から放出されたガスは、隙間を通って側方ビームに向けられ、次に、側方ビームを通って放出されるように方向付けられる。
【】
分割部材72が、セルの配列方向に、排気通路の第1および第2の開口部を密封するため、高温ガスは、キャビネットの収容空洞に放出されず、高温ガスが、排気孔を通って、排気構造3の上面とキャビネットのカバー・プレートとの間の隙間にのみ放出され得るようにする。この場合、排気方向が変更され、高温ガスは、配電空洞などの既定の位置に向けられる。
【】
例えば、第1の排気ガイド・プレートは、カバー・プレートに接続された側方ビームによって形成されてもよく、側方ビームが、カバー・プレートから特定の長さだけ下に延び、または第1の排気ガイド・プレートは、排気構造3の長さ伸長方向に対して直角であってもよく、例えば、第1の排気ガイド・プレートは、第1の方向に特定の長さだけ延びる。
【】
一部の実施形態では、第2の排気ガイド・プレート80は、排出ポートまたは防爆弁を覆い、排出ポートまたは防爆弁でガスがバッテリ・パックの別の位置に入るのを防ぐことができ、配電空洞に入るガスが、排出ポートまたは防爆弁を通ってより速く放出され得るようにする。第2の排気ガイド・プレート80は、空気入口801を有する。ガスは、空気入口801を通って第2の排気ガイド・プレート80とキャビネットとの間の空間に入り、次に、排出ポートまたは防爆弁を通って放出される。
【】
加えて、車両1000を提供する。図10に示されているように、車両1000は、車体および車体に配置されるバッテリ・パックのうちの任意の1つを含んでいる。車両1000は、詳細には、例えば乗用車、トラック、または特殊目的の土木工事車両であってもよいが、これらに限定されない。車体は、フレーム、車輪、変速機、およびハンドルなどの構造、ならびに車体に配置されるバッテリ・パックのうちの任意の1つを含む。
【】
本発明は、前述の実施形態を使用して説明されたが、前述の実施形態が、単に例示および説明を目的としており、本発明を記載された実施形態の範囲に限定するよう意図されていないということが理解されるべきである。加えて、当業者は、本発明が前述の実施形態に限定されず、本発明の教示に従ってさらなる変形および変更が行われてもよいということ、およびこれらすべての変形および変更が本発明において主張される保護の範囲に含まれるということを、理解することができる。本発明の保護の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらと同等のものによって定義される。
【符号の説明】
【】
10 サブセル・グループ
30 絶縁部材
71 排気通路
72 分割部材
73 排気孔
80 第2の排気ガイド・プレート
110 トレイ
111 中間ビーム
112 コネクタ
301 第2の留め具部分
311 第1のサイド・プレート
312 第2のサイド・プレート
313 底部プレート
721 バッフル・プレート
722 第1の留め具部分
723 接着剤
731 第1の拡張部分
732 第2の拡張部分
733 第3の拡張部分
801 空気入口
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【手続補正書】
【提出日】
【手続補正】
【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】
バッテリ・パックにおいて使用される排気構造であって、前記バッテリ・パックが、セル・グループの少なくとも1つの層を備え、セル・グループの各層が少なくとも2つのサブセル・グループ(10)を備え、前記サブセル・グループ(10)が複数のセルを備え、前記サブセル・グループ内の前記複数のセルが、すべて第1の方向に延び、前記サブセル・グループ(10)内の前記複数のセルが第2の方向に配列され、前記排気構造が、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ間に配置され、前記排気構造が、
前記2つの隣接するサブセル・グループ(10)を絶縁するように構成された絶縁部材(30)と、
前記第2の方向における前記絶縁部材(30)の両端に配置され、前記絶縁部材(30)に接続された分割部材(72)であって、前記絶縁部材(30)および前記分割部材(72)が複数の排気通路(71)を定義するように構成され、前記排気通路(71)の各々が、前記絶縁部材(30)の前記両端に対向する第1および第2の開口部を有し、前記分割部材(72)が、前記第1および第2の開口部を密封し、前記絶縁部材(30)の両側にある前記サブセル・グループ(10)の各々が、前記排気通路(71)のうちの少なくとも1つに対応する、前記分割部材(72)と、
前記絶縁部材(30)に設けられ、対応する排気通路(71)の上に位置し、前記対応する排気通路(71)と連通する少なくとも2つの排気孔(73)であって、各排気通路(71)が少なくとも1つの排気孔(73)に対応する、前記少なくとも2つの排気孔とを備える、排気構造。
【請求項】
前記分割部材(72)が、バッフル・プレート(721)および断熱層を備え、前記断熱層が、前記バッフル・プレート(721)の排気通路(71)に面している表面に配置される、請求項1に記載の排気構造。
【請求項】
前記断熱層が雲母材料で作られている、請求項2に記載の排気構造。
【請求項】
第1の留め具部分(722)が前記バッフル・プレート(721)にさらに配置され、前記第1の留め具部分(722)に一致する第2の留め具部分(301)が前記絶縁部材(30)に配置され、前記バッフル・プレート(721)が、前記第1の留め具部分(722)および前記第2の留め具部分(301)を使用することによって前記絶縁部材(30)とかみ合う、請求項2または3に記載の排気構造。
【請求項】
制限部分がバッフル・プレート(721)にさらに配置され、前記制限部分に一致する一致部分が前記絶縁部材(30)に配置される、請求項2
または3に記載の排気構造。
【請求項】
前記分割部材(72)が、接着剤(723)を使用することによって前記絶縁部材(30)に接着される、請求項1から
3のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
各排気通路(71)が空気入口(801)を有し、前記空気入口(801)が、各排気通路(71)に隣接するセルに面している、請求項1から
3のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
前記絶縁部材(30)が、第1の側および前記第1の側と反対側の第2の側を備え、前記複数の排気通路(71)のうち少なくとも1つの排気通路(71)が前記第1の側に配置され、前記複数の排気通路(71)のうち少なくとも1つの排気通路(71)が前記第2の側に配置される、請求項1から
3のいずれか一項に記載の排気構造。
【請求項】
前記絶縁部材(30)が、基板、前記基板から前記第1の側にあるセルに向かって延びる第1の拡張部分(731)および第2の拡張部分(732)、ならびに前記基板から前記第2の側にあるセルに向かって延びる第3の拡張部分(733)および第4の拡張部分を備え、前記第1の拡張部分(731)および前記第2の拡張部分(732)が間隔を空けられ、前記第1の拡張部分(731)、前記第2の拡張部分(732)、および前記分割部材(72)が、第1の排気通路を定義するように構成され、前記第3の拡張部分(733)および前記第4の拡張部分が、個別に間隔を空けられ、前記第3の拡張部分(733)、前記第4の拡張部分、および前記分割部材(72)が、第2の排気通路を定義するように構成される、請求項8に記載の排気構造。
【請求項】
前記絶縁部材(30)がトッププレートをさらに備え、前記基板は、第1のサイド・プレート(311)、前記第1のサイド・プレート(311)から間隔を空けられ、前記第1のサイド・プレート(311)と平行な第2のサイド・プレート(312)、および底部プレート(313)を備えてもよく、前記トッププレートは、前記第1のサイド・プレート(311)のトップおよび前記第2のサイド・プレート(312)のトップを接続し、前記底部プレート(313)は、前記第1のサイド・プレート(311)の底部および前記第2のサイド・プレート(312)の底部に接続され、前記トッププレートの、前記第1のサイド・プレート(311)の外側に延びる部分は、前記第1の拡張部分(731)として使用され、前記トッププレートの、前記第2のサイド・プレート(312)の外側に延びる部分は、前記第3の拡張部分(732)として使用される、請求項9に記載の排気構造。
【請求項】
第1のボルト穴が前記底部プレート(313)に設けられる、請求項10に記載の排気構造。
【請求項】
キャビネットと、
セル・グループの少なくとも1つの層であって、前記セル・グループの少なくとも1つの層が前記キャビネットに配置され、セル・グループの各層が、少なくとも2つのサブセル・グループ(10)を備え、前記サブセル・グループ(10)が複数のセルを備え、前記サブセル・グループ(10)内の前記複数のセルがすべて第1の方向に延び、前記サブセル・グループ(10)内の前記複数のセルが第2の方向に配列される、前記セル・グループの少なくとも1つの層と、
請求項1から
3のいずれか一項に記載の少なくとも1つの排気構造であって、各排気構造が、同じ層上の2つの隣接するサブセル・グループ(10)間に配置される、前記少なくとも1つの排気構造とを備える、バッテリ・パック。
【請求項】
前記キャビネットが、前記セル・グループの少なくとも1つの層を支えるように構成されたトレイ(110)を備え、前記排気構造は、前記トレイ(110)に接続される、請求項12に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
冷却プレートが前記セル・グループの少なくとも1つの層の下に配置され、前記排気構造は、コネクタ(112)を介して前記トレイ(110)に接続され、前記コネクタ(112)は、前記冷却プレートを貫通する、請求項13に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記バッテリ・パックがセル・グループの少なくとも2つの層を備え、前記冷却プレートが、セル・グループの任意の2つの隣接する層間に配置され、中間ビーム(111)が前記トレイ(110)に配置され、前記排気構造が前記中間ビーム(111)の上に位置し、前記排気構造が、前記コネクタ(112)を介して前記トレイ(110)の前記中間ビーム(111)に接続される、請求項14に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記中間ビーム(111)が、前記排気構造の下の2つの隣接するサブセル・グループ(10)間に配置され、前記中間ビーム(111)が、少なくとも2つのサブ空間を有し、隣接するサブ空間が互いに絶縁され、第2のボルト穴が前記中間ビーム(111)のトップに設けられ、前記第2のボルト穴が、最上層に位置するサブ空間と連通し、前記排気構造は、前記排気構造内の第1のボルト穴、前記第2のボルト穴、および前記コネクタ(112)を介して前記トレイ(110)の前記中間ビーム(111)に接続される、請求項15に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記コネクタ(112)が突起を備え、前記中間ビーム(111)および前記排気構造のうちの1つに前記突起が設けられ、他の1つに、前記突起に一致する溝が設けられ、前記突起が前記溝に配置される、請求項
15に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
前記バッテリ・パックが、
前記セル・グループの少なくとも2つの層を備え、
前記キャビネットが、収容空洞および配電空洞を備え、前記配電空洞が前記収容空洞の片側に位置し、前記セル・グループの少なくとも2つの層が前記収容空洞に配置され、前記排気構造の上面と前記キャビネットのカバー・プレートとの間に隙間が設けられ、前記排気構造の排気孔から放出されたガスが、前記隙間を通って前記配電空洞に入る、請求項
12に記載のバッテリ・パック。
【請求項】
車体と、
前記車体に配置された請求項
12に記載の前記バッテリ・パックとを備える、車両。
【国際調査報告】