JP2009193961A - 電気自動車、燃料電池自動車、またはハイブリッド自動車のパワートレイン・バッテリアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単に組み立てることができ、かつバッテリセルのかなり大きな直径公差を補うことができるハウジングを有する、乗客および／または貨物を輸送するための電気自動車、燃料電池自動車、またはハイブリッド自動車のパワートレイン・バッテリアセンブリを提供する。
【解決手段】 このパワートレイン・バッテリアセンブリは、複数の既製のバッテリセル（１２）であって、バッテリセルが、各々のバッテリセルを外部から隔離している個別のセルハウジング（１４）内に収容されているバッテリセル（１２）を有する。バッテリセル（１２）は、複数の壁（２〜８）によって半径方向にクランプされ、対応するクランプ部（２６）が、壁（２〜８）に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の既製のバッテリセルであって、それらを外部から隔離している個別のセルハウジング内に収容されているバッテリセルと、これらのバッテリセルを一緒に固定し、かつバッテリセルが列状に配置されているハウジングとを有する、乗客および／または貨物を輸送するための電気自動車、燃料電池自動車、またはハイブリッド自動車のパワートレイン・バッテリアセンブリに関する。本発明は、乗用車、貨物自動車、その他の自動車に適用することができる。

ＣＯ₂の削減が求められているため、少なくとも補助として、電気的に動力を供給される自動車の数が増加すると思われる。ニッケル水素（ＮｉＭＨ）イオンバッテリセル、またはリチウム（Ｌｉ）イオンバッテリセルを備えた大容量バッテリ（本発明により提供されるような）が、エネルギー源として用いられる。各々が、通常３．６ボルトの電圧を有する多数のバッテリセルから、大容量バッテリ、より正確には、大容量蓄電バッテリを形成するために、これらの既製のバッテリセルは、バッテリセルパケットに組み立てられ、電気的に直列に接続される。このバッテリセルパケットは、安定な金属ハウジング内に収容される。このようなバッテリアセンブリは、非常に大きな寸法を有するため、従来、エネルギー貯蔵のために想定されていなかった車両の位置に、例えば、車体の下側の後車軸の下に配置しなければならなかった。衝突の際、回路の短絡や発火が生じないように、ハウジングの安定性、および個々のバッテリセルの位置決めも、確実でなければならない。このような理由によって、安定なハウジングを用いることは重要である。

上記のようなパワートレイン・バッテリアセンブリにおいて、予め組み立てられ、外部から隔離されているバッテリセルが、ジョイントハウジング内で連結されて、高電圧（通例、いわゆる「マイルド」ハイブリッドにおいては１３０ボルト、「フル」ハイブリッドにおいては３６０ボルトの電圧）のバッテリを形成する。バッテリセルの温度は、バッテリセルの寿命を縮めるので、最大５５〜８０℃のセル温度を超過してはならない。バッテリセル間の不均一な温度分布も、バッテリセルの寿命、したがって、パワートレイン・バッテリアセンブリ全体の寿命を短くすることとなる。したがって、バッテリセル間の温度差が、±２〜５Ｋを超過しないこと、好ましくは、確実に±２〜３Ｋ以内になることが重要である。バッテリセルは、電気的に直列に接続されるから、１つでも欠陥のあるバッテリセルが存在すれば、パワートレイン・バッテリアセンブリ全体が完全に故障してしまうおそれがある。過去に、流体を用いた能動冷却システムによって、パワートレイン・バッテリアセンブリを一定温度に維持する方法に関する考察がなされている。

全開示が本明細書に組み込まれる、未公開の特許文献１に、各バッテリセルを、薄い金属フィンで囲むことが記載されている。次にこの金属フィンは、冷却流体を送る導管に熱的に結合され、ハウジング内へのバッテリセルの遊びのない取り付けを確実にするために、外側ハウジングの一部として、バッテリセル間に、弾性的なプラスチック製のタブを設けることが提案されている。

本発明は、簡単に組み立てることができ、しかもなお、バッテリセルが触れ合う、ガタガタいう音が出ず、かつバッテリセルが所定の取り付け位置に固定されるように、バッテリセルのかなり大きな直径公差を補うことができるハウジングを有するパワートレイン・バッテリアセンブリを創出することを目的としている。

さらに、個々の部品に避けられない誤差が存在していても、パワートレイン・バッテリアセンブリの能動冷却中に、各バッテリセルと冷却流体との間の確実な熱伝達を保証することをも目的としている。

ドイツ国特許出願第１０ ２００７ ０２１ ３０９.５号

本発明の上述の目的は、ハウジングが、バッテリセルの１列当たり、少なくとも２つのグリップ壁を有し、これらのグリップ壁が、バッテリセルの外周の外側の対向し合うエリアに配置され、グリップ壁の間に、バッテリセルが、バッテリセルの半径方向にクランプされるように、グリップ壁同士が、保持手段によって、半径方向に支え合わされ、各グリップ壁が、各バッテリセルに対するクランプ部を有するような、上述のタイプのパワートレイン・バッテリアセンブリによって達成される。

本発明によるパワートレイン・バッテリアセンブリは、組み立ての際に相互に再配置可能な、複数の壁を有するハウジングを備えている。この設計によって、公差を補償するように、壁の間にバッテリセルをクランプすることができる。

上記の壁は、各バッテリセルの公差に適応することができるように、可撓性であり、したがって、バッテリセル毎に異なった曲がり方をすることができることが好ましい。

好適な一実施形態によれば、壁は、当初、保持手段によって連結されている、組み立て式の個別の部品である。さらに、例えばプラスチック製のブリッジ部を介して、壁を連結することも可能である。この場合には、壁を、互いに近づくようにしか動かすことができなくするプラスチック製のブリッジ部のまわりで曲がる連結部品として、製造することができる。

バッテリセルの保持は、バッテリセルの外周に適合するクランプ部、特に半殻状のクランプ部を有する壁によって改善される。

好適な一実施形態によれば、クランプ部は、半径が公差範囲内にあるバッテリセル間の最大半径よりも大きい半径を有する。これは、用いるバッテリセルの半径が、公差の全範囲にわたっていたとしても、それらのバッテリセルを、クランプ部に確実に保持することができるようにするためである。

クランプ部は、バッテリセルの軸方向端部、すなわち、バッテリセルの上下端部に位置することが好ましい。そのようにすると、例えば、能動冷却システムのために利用可能な空間が、上下端部の間に残される。

能動冷却システムは、バッテリセルから熱エネルギーを放出させるために、ハウジングに巡らされた、少なくとも１つの冷却流体の導管を備えている。より具体的には、導管は、良好な熱伝達のために、できるだけ大きな表面を有するように、蛇行構造または波形構造でハウジングに巡らされている。

導管は、具体的には、直線部分と湾曲部分とを有し、壁の支持部は、精密公差部である直線部分とのみ当接するように作られている。これらの支持部は、ハウジング中の導管の位置を確定し、冷却フィンが導管に密着することを確実にする。支持部は、壁から突き出るように、壁と一体に形成されており、かつクランプ部から隔たっている。導管の湾曲部分は、その製造プロセスに由来する大きな公差を必然的に有しており、バッテリセルの公差を補うように作られていないから、この隔たりは非常に重要である。もしクランプ部が、導管の支持部も形成していれば、導管の湾曲部分を、バッテリセルの公差を補うように作らなければならない。

壁全体を可撓性とし、かつ支持部を形成する壁部分と、クランプ部とを、それらが保持する部品（どちらがどちらを保持するにしても、導管とバッテリセル）に、個別に適合させることができるように、支持部をクランプ部から離すと、特に有利である。もちろん、支持部および／またはクランプ部が、壁の可撓性の延長部であることも有利なことである。

前述したように、パワートレイン・バッテリアセンブリは、冷却フィンを介して、導管に向かって、バッテリセルの熱エネルギーを放出させることができる。このことを達成するために、導管は、バッテリセルに当接する冷却フィンに密着させられる。

冷却フィンは、大きな熱交換面を提供するために、導管およびバッテリセルと十分に当接することが、なにより重要である。そのために、冷却フィンを圧迫する部分（フィン圧迫部）が、壁から突き出るように壁上に設けられており、冷却フィンを、バッテリセルの外周上にぴったりと押し付けている。

さらに、確実に圧縮応力を働かせるために、フィン圧迫部は、弾性的な壁部分を形成していることが、特に好ましい。

一様な圧迫を確実にするために、フィン圧迫部は、バッテリセルの形状に適合する形状を有するのがよい。

壁の製造を単純化するために、フィン圧迫部が、支持部から発し、かつ支持部から十分に突き出るように、フィン圧迫部を、支持部と一体に設計することが有利である場合もある。しかしながら、フィン圧迫部と支持部とが、当接する部品（それぞれ、バッテリセル上の冷却フィンと導管）に圧縮応力を働かせて、それらの当接する部品が確実に密着するように、フィン圧迫部および支持部の位置が確定されるようにするために、フィン圧迫部と支持部とは、それらの間の連結を機械的に緩めることができるようなものとするべきである。

この位置において、クランプ部からの影響を受けない、位置の固定および密着を確実にするために、フィン圧迫部は、クランプ部から隔たっており、冷却フィンは、クランプ部から隔たって配置されるのがよい。

冷却フィンが、クランプ部とバッテリセルとの間に位置するようになれば、それは不利なことである。すなわちこの場合には、冷却フィンの公差に、バッテリセルの公差およびクランプ部の公差が合算されることとなる。

前述したように、バッテリセルの半径方向のクランプ、バッテリセルと冷却フィンとの密着、および冷却フィンと導管との密着は、それぞれ壁の種々の部分を介して圧縮応力を与えることによって実行される。

本発明の好適な一実施形態においては、壁が十分な可撓性を得るために、壁はプラスチックから成っている。

より具体的には、壁は、保持手段に加えて、壁のさらなる固定を可能にする蓋によって連結されている。

バッテリセルに軸方向に張力を加えて、バッテリセルを、蓋の下の所定の位置に、軸方向に、遊びなしに固定することができる。

具体的には、蓋は、壁にねじ止めされる。

蓋のねじ止めの際に、任意選択に、保持手段まで突き抜けさせたねじで、保持手段を適切な位置に固定することもできる。

保持手段は、具体的には、壁に設けられた突起であり、これらの突起は、対向する壁の対応するリセスに挿入される。このように、保持手段とリセスとは一直線に並んでおり、保持手段は、バッテリセルの直径の全公差範囲をカバーするように、種々の深さで、リセス内に進入することができる。

本発明の好適な一実施形態によれば、保持手段は、外面に歯状部を有し、この歯状部は、対応するリセスの表面に形状嵌合式に噛み合うようになっている。

リセスが歯状部受け部を有している場合には、係合連結が形成される。したがって、さらなる別個のねじ止めなどを必要とすることなく、２つの壁を単純に接近させて、いくつかの位置において、それらの間に係止連結をつくり出すことができる。

具体的には、少なくとも１つの保持手段が、隣接し合う２つのバッテリセル間に配置される。その結果、圧縮応力の印加、および各バッテリセルに対する壁の適合が、ともに可能になる。

保持手段は、さらにクランプ部に対する力の直接伝達を確実にするために、軸方向に関して、クランプ部と同じエリア内に位置するように作られている。

力が、クランプ部の長さ方向の大部分を介して、バッテリセルに伝達されるように、保持手段の軸方向長さは、対応するクランプ部の軸方向長さの少なくとも０．８倍に等しいことが好ましい。

ハウジングを、バッテリセル列を層状に積み上げることができる複数の壁に分割することによって、さらなる利点を得ることができる。第一に、そのようにして製造されたハウジングは、非常に費用効率が高く、頑丈で、かつ軽量であり、第二に、モジュール式のハウジングを製造することが可能である。パワートレイン・バッテリアセンブリの構築に用いられるバッテリセル数は様々であるから、複数の全く同じ壁部品を、単純に、順に重ねることによって、種々の容量を有するパワートレイン・バッテリアセンブリを得ることができる。

添付図面を参照しながら、以下の説明を読むことによって、本発明のさらなる特徴および利点が明白になると思う。

本発明によるパワートレイン・バッテリアセンブリの分解斜視図である。 互いに隣接して配置された複数の壁、および導管と冷却フィンとから成るユニットの拡大斜視図である。 壁、導管、冷却フィンから成るユニット、およびその中に配置されるバッテリセルの斜視図である。 完全には組み立てられていないパワートレイン・バッテリアセンブリの斜視図である。 蓋を取り付ける直前のパワートレイン・バッテリアセンブリの斜視図である。 完全に組み立てられた、本発明によるパワートレイン・バッテリアセンブリの斜視図である。 １つのバッテリセルの領域におけるパワートレイン・バッテリアセンブリの略縦断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う、パワートレイン・バッテリアセンブリの横断面図である。 図７のＩＸ−ＩＸ線に沿う、パワートレイン・バッテリアセンブリの拡大横断面図である。 本発明によるパワートレイン・バッテリアセンブリに用いられる壁の略斜視図である。 本発明によるパワートレイン・バッテリアセンブリに用いることができる、対向し合う２つの壁の略斜視図である。 一実施形態による保持手段の領域のパワートレイン・バッテリアセンブリの拡大横断面図である。 別の一実施形態による保持手段の斜視図である。 係止連結の発現の直前における、一実施形態による保持手段の領域のパワートレイン・バッテリアセンブリの拡大横断面図である。 本発明の別の一実施形態によるパワートレイン・バッテリアセンブリ中のバッテリセルの略縦断面図である。 図１５のパワートレイン・バッテリアセンブリの、バッテリセル挿入前の分解斜視図である。 図１５のパワートレイン・バッテリアセンブリの部分平面図である。 バッテリセル挿入前の、図１５のパワートレイン・バッテリアセンブリの斜視図である。 保持手段の一代替実施形態の略横断面図である。

図１は、電気自動車、燃料電池自動車、またはハイブリッド自動車の、能動冷却手段を装備したパワートレイン・バッテリアセンブリを示している。外側ハウジングは、プラスチック製の複数の壁２、４、６、８を有している。壁２および８は、外壁を成しており、壁４および６は、内壁を成している。外側ハウジングは、さらに、ねじで取り付けることができる蓋１０を有している。壁２〜８および蓋１０は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニリンサルファイド（ＰＰＳ）、またはポリフタルアミド（ＰＰＡ）の射出成形によって製造されている。

多数のバッテリセル１２が、ハウジング内に収容されて、直列に接続され、それによって、高電圧のバッテリ、より正確には、高電圧の蓄電バッテリが形成されている。各バッテリセル１２は、ニッケル水素イオンバッテリセル、またはリチウムイオンバッテリセルであり、各セルハウジング１４によって外部から隔離されている、独立したユニットである。バッテリセル１２は、外側ハウジング内で組み立てられる前にも、さらには外側ハウジング内に単に置かれる前にも、パケットを形成するように組み合わされている。

図１に見られるように、バッテリセル１２は、平行な複数の列を形成するように配置される。図１の実施形態においては、バッテリセルの３つの平行な列がある。

各バッテリセル１２は、それぞれのセルハウジングを通して、外側を、金属から成る冷却フィン１６によって包まれる。

図１、および、特に図２に見られるように、冷却フィン１６は、薄いシート金属でできており、バッテリセル１２の形状に適合し、かつバッテリセル列に最良に密着するように、波状の形状を有するように形成されている。各冷却フィン１６は、１つのバッテリセル列の外周のほぼ半分を包んでいる。したがって、２つの冷却フィン１６の各１つが、１つのバッテリセル列の各バッテリセル１２の片側半分に作用することになる。それぞれのバッテリセル１２は、２つの冷却フィン１６内に十分に「パック」される。

十分に良好な熱放出を確実にするために、冷却流体を導き、対応する冷却フィン１６に直接に接し、かつ上下しながら、冷却フィン１６の長さ方向に沿って延びる蛇行構造を有する、複数の導管１８が設けられている。各導管１８は、冷却フィン１６の各半殻部分の最外端に沿って直線状に延びる直線部分２０と、隣接し合う２つの直線部分２０をつなぐ、ほぼ半円形状の湾曲部分２２とを有している。湾曲部分２２および直線部分２０は、対応する冷却フィンに接している。図２から容易にわかるように、導管１８は、冷却フィン１６の１つの半殻部分の一方の側部に沿って下向きに延びる直線部分２０から、湾曲部分２２を経由して、他方の側部（隣りの半殻部分の一方の側部）に沿って上向きに延びる、反対側の直線部分２０に至り、次いで、次の湾曲部分２２によって、隣りの半殻部分を跨ぎ、そして、隣りの半殻部分の他方の側部に沿って下向きに延びる直線部分２０に至るというように、直線部分２０と湾曲部分２２とを交互に連続して形成されている。

そのために、導管１８は、冷却フィン１６から熱を良好に放出させる。導管１８は、冷却回路に通じている冷却流体接続手段２４につながっている。

冷却フィン１６と導管１８とは、溶接やはんだ付けはされておらず、初期位置において、かなりゆるやかに接するように並置されている。冷却フィン１６と導管１８とから成るパケットが、図１および図２に示されているように、対応する壁２と４、４と６、６と８の間に配置される。壁２〜８は、最初、互いにかなり明確に隔てられている。その後、複数のバッテリセル１２から成るパケット、または個々のバッテリセル１２が、上方から、対応する壁２〜８および冷却フィン１６によって形成される各チャンバ内に挿入される（図３を参照）。この段階では、壁２〜８の圧締めはなされておらず、そのために、バッテリセル１２を極めて容易に挿入することができる。

いくつかのバッテリセル１２が、ほとんど完全に挿入された状態で、図４に示されている。

壁２〜８および冷却フィン１６によって形成される円筒チャンバの全てに、バッテリセル１２を搭載した後、壁２〜８を、それらの長手方向に直交する方向に、互いに近づき合うようにスライドさせる（図４の矢印を参照）。

図４、図７、および図８から容易にわかるように、壁の上端および下端には、半殻形状のクランプ部２６が設けられている。これらのクランプ部は、バッテリセル１２の軸方向の両端を包んで、それらに直接当接する。円柱形状のバッテリセル１２を用いた場合には、クランプ部２６の直径は、最大バッテリセル１２の最大直径よりもごくわずか大きい。最大バッテリセル１２の最大直径は、公差の上限を有する直径である。

さらに、各壁２〜８の一体の成分であるクランプ部は、バッテリセル列の「軸」Ｍ（図８を参照）まで達しない範囲で、外側に向かって、半径方向に突き出ている。したがって、２つの壁のクランプ部２６の対向し合う突起間には、常に空隙２８が残る。この空隙２８の存在によって、最も小さなバッテリセル１２を伴う場合でさえ、対向し合う２つの壁２と４、４と６、６と８間には、常にクランプ力が確実に働く。対向し合う２つの壁は、バッテリセル１２の互いに反対側の外周エリア３０（図８を参照）に、このクランプ力を作用させる。

さらに、図８に示すように、壁２〜６から突き出るように、壁２〜６と一体に形成されており、対向する壁４〜８に設けられたリセスと係合し、それによって、壁２〜８をつなげ合う働きをする保持手段３２が設けられている。これらの保持手段３２によって、壁２〜８は、１つのジョイントハウジングにまとめられている。保持手段３２に関するさらなる詳細については、図１１〜１４を参照して、後に言及する。

さらに、図７に示すように、壁２〜８の下端には、バッテリセル１２をその軸方向に支える、半リング形状のソケット部３４が設けられている。各バッテリセル１２は、対応する壁から、軸方向に、上方に若干突き出ている。

さらに、バッテリセル１２の前面壁３８および電極４０が、図７に示されている。

最後に、導管１８の湾曲部分２２（以後、導管湾曲部分とも呼ばれる）を横断する平面内にある冷却フィン１６および導管１８が、図７に示されている。導管湾曲部分が、冷却フィン１６の高さの範囲内でシフトした場合には、湾曲部分２２に隣接するバッテリセル列が、バッテリセル軸に平行な方向にずれて配置される。

この配置が、導管１８の、上部と下部との上下対の配置として、図７に示されている。上部と下部との上下対は、それぞれ、上部と下部との導管湾曲部分（シフト前とシフト後の）に対応している。導管湾曲部分を高さ方向にずらすことによって、導管１８同士が、湾曲部分２２の領域で互いに邪魔になることを避け、バッテリセルの外周間の最小間隔が、冷却フィン１６の厚さの２倍と導管直径との和に確実に等しくなるようにすることができる。

図１５〜図１８に示すように、導管湾曲部分を、冷却フィン１６およびバッテリセルの軸方向範囲の外側にシフトさせることによって、バッテリセル同士を、より接近して位置させることができる。この場合には、バッテリセルの外周間の最小間隔は、冷却フィン１６の厚さの２倍にすぎない。

図７は、個々の部品を、互いに幾分離して示している。例えば冷却フィン１６を、セルハウジング１４から離して、同様にクランプ部２６を、バッテリセル１２から離して示している。しかしながら、これは、各部品の区別を明確にするためだけのものであって、実際にはこれらの部品は、最終組立状態では互いに密着するように作られている。

それでも冷却フィン１６は、上下２つのクランプ部２６の間に位置し、クランプ部２６と、クランプ部２６が直接当接する、バッテリセル１２の該当箇所との間の領域に位置するようになってはいないということは容易に認識される。したがって、さらに上下２つのクランプ部２６間の距離Ｌ２は、それらの間に位置する冷却フィン１６の軸方向の高さＬ１よりも大きいことも容易に認識される。

図９は、導管１８および冷却フィン１６の位置を、よりよく示している。可撓性で、リブ状の支持体が、壁２〜８に一体に形成されており、冷却フィン１６および導管１８を位置決めする働きをする。支持部４２が、壁２〜８のそれぞれの長手方向に沿って、上下のクランプ部２６の間に、軸方向に延在しており、かつ導管１８を良好に支持するように、導管１８に適合する外形を有している。支持部４２から、２つのフィン圧迫部４４が、互いにほぼ９０°の角度をなして突き出ており、隣接するバッテリセル１２に対する圧迫部として働く。

図９に示すように、しなやかで、非常に弾性的なフィン圧迫部４４が、冷却フィン１６を、バッテリセル１２に押し付ける。そのために、冷却フィン１６は、バッテリセル１２の表面をほぼ完全に覆う。同時に支持部４２は、隣接し合う２つのバッテリセル１２間に位置し、かつこのエリアにおいて、導管１８を包み込むために、導管１８に適合するように湾曲している冷却フィンの一部分４６に、導管１８を押し付ける。

支持部４２およびフィン圧迫部４４は、クランプ部２６から隔たっており、バッテリセル１２を所定の位置に固定する働きをするのではなくて、対応する部品、すなわち導管１８および冷却フィン１６を正しい位置に配置する働きをする。

バッテリセル１２の半径方向のクランプ、バッテリセル１２と冷却フィン１６との密着、および冷却フィン１６と導管１８との密着は、それぞれ、壁２〜８の各部分を介して、すなわちクランプ部２６、フィン圧迫部４４、および支持部４２という形態の、互いに機能的に異なる部分を介して、圧縮応力を印加することによって行われる。

非常に大きな公差が存在するにもかかわらず、壁２〜８、および連続的に形成されているクランプ部２６、支持部４２、フィン圧迫部４４の可撓性によって、全部品間に圧縮応力が確実に及ぼされる。

図１０には、ソケット部３４（この場合には、壁８と一体に形成されている）、クランプ部２６、および、保持手段３２（この場合には、ピンとして作られている）が示されている。バッテリセル１２も、破線によって示されている。壁２〜８の重量を減らすために、窓状のリセス４８が、上下のクランプ部２６間に、軸方向に設けられている。その結果、リンクバー５０が形成されている。これらのリンクバー５０は、図１０では単純化されている。実際には、リンクバー５０は、図９に断面で示されている、支持部４２およびフィン圧迫部４４の形態の、リブ状の構造を有している。

バッテリセル１２、冷却フィン１６、および導管１８の挿入および半径方向のクランプの後、蓋１０（図１および図５を参照）が、壁２〜８上に上方から被せられ、壁２〜８にねじ止めされる。蓋１０には、電極４０を通すことができる多数の孔５２が形成されている。蓋１０は、それ自体とソケット部３４との間に、軸方向にバッテリセル１２を固定している。その結果、さらに遊びのない軸方向の位置決めが確保される。

さらに、蓋１０は、プラスチックでできており、かつバッテリセル１２の長さの公差に適応するために、ある程度たわむことができるように作られている。

蓋１０の取り付け後、パワートレイン・バッテリアセンブリは、図６のような、非常にコンパクトな形状を保つ。

ピン状の保持手段３２に代えて、図１１におけるように、軸方向に広い、ウェッジ形状を有する保持手段を用いることもできる。

保持手段３２は、対応するクランプ部２６の軸方向長さの少なくとも０．８倍に等しい軸方向長さ、すなわち高さを有する。図１１に示されている例においては、保持手段３２は、クランプ部２６よりも相当に高い。

反対側の壁６に形成されている相補的なリセス５４は、保持手段３２に対応して、スリット状の形状を有している。

図１２に示すように、保持手段３２は、外側に歯状部５６を有しており、対応するリセス５４内に挿入されたときに、歯状部受け部５８と噛み合うから、係止連結を形成する。したがって、隣接し合う２つの歯の間隔は、０．１〜１ｍｍの範囲にあるべきである。この係止連結によって、壁２から壁８までに至る形状嵌合式連結が実現する。この形状嵌合式連結によって、また圧縮応力が、加圧されるべき部品に同時に及ぼされる。

軸方向から見た保持手段３２の厚さｚ（図１２を参照）は、隣接し合う２つのバッテリセル１２間の間隙の０．５〜１．０倍に等しい。

保持手段３２を、図１３に示すように、個別に突き出た複数の保持手段６０、６２として分散させることもできる。突起全体の高さｈは、クランプ部２６の高さと一致している。さらに、これらの保持手段のうちの１つに、プリセット保持手段として、ストップカラー６４を設けることができる。このストップカラーによって、保持手段３２が、対応するリセス５４内に進入可能な最大進入深さがセットされる。

保持手段３２の係合に代えて、またはそれに加えて、壁２〜８の相互の固定を確実にする別の一手法は、蓋１０を壁２〜８に取り付けるために用いるねじを、保持手段３２まで突き抜けさせて、保持手段３２を対向する壁に固定することである。

保持手段３２と、対応するリセス５４との間の最大のずれＱ、したがって、対向し合う壁２と４、４と６、６と８の間の最大のずれＱが、図１４に示されている。保持手段３２が弾性的であり、バッテリセル１２の断面が円形であり、かつ保持手段３２の先端が錐形であるから、リセス５４の軸６６と保持手段３２の軸６８との間隔は、最大で、隣接し合う２つのバッテリセル１２の間の間隙のほぼ半分に等しい。リセス５４は、隣接し合う２つのバッテリセル１２の間の間隙とほぼ等しい幅を有する。

各バッテリセル１２に対して、十分なクランプ効果を及ぼすことができるためには、常に少なくとも１つの保持手段３２が、隣接し合う２つのバッテリセル１２の間に位置する必要がある。具体的には、これは、２つの保持手段３２が存在する、すなわち、各クランプ部２６の軸方向の高さに１つの保持手段３２が存在することによって、明白である。特に、電極面上にソケット部３４を配置する場合（図１５〜図１８を参照）には、バッテリセル間（図１２を参照）ではなくて、バッテリセルの長手方向軸の上端、および／または下端上に、保持手段３２を被せることもできる。図１９に示すように、保持手段３２を、電極の横に、例えば２つの電極４０の間に被せることが可能である。

両側面に歯状部受け部５８を形成されている開口を通じて係合が行われる図１２と対照的に、図１９の場合には、弾性クリップ１００に係合受け部が形成されている。この構成は、加圧力を小さくすることができるという長所を有する。

ハウジングは、モジュールとして設計されており、かつ中央壁を構成することもできる側壁だけから成っている。そのために、より多くのバッテリセル列を収容するように、ハウジングを拡張することが可能である。

図１および図１０に示す実施形態においては、ソケット部３４は、軸方向にバッテリセルの底面を保持している（すなわち、軸方向におけるストップカラーである）。また、蓋１０は、両電極４０の側に配置されている。図１６〜図１８に示すように、両電極４０の側で、プラスチック製の壁２〜８上に被せられたソケット部３４によって、バッテリセル１２を、軸方向に固定することも可能である。この実施形態においては、蓋１０は、バッテリセル１２の、電極４０のある側と反対の側（いわゆるラプチャーディスクの側）にねじ止めされる。

この構成の利点は、バッテリセル１２を、非対称に配置された電極４０の、対応するレセプタクルを介して、ソケット部３４内に挿入する際に、正極と負極との逆配置を防止する係止デバイスが形成されるということである。

この実施形態においても、導管１８の湾曲部分２２は、バッテリセル１２の上方および下方に配置される。

２、４、６、８ 壁
１０ 蓋
１２ バッテリセル
１４ セルハウジング
１６ 冷却フィン
１８ 導管
２０ 直線部分
２２ 湾曲部分
２４ 冷却流体接続手段
２６ クランプ部
２８ 空隙
３０ 外周エリア
３２、６０、６２ 保持手段
３４ ソケット部
３８ 前面壁
４０ 電極
４２ 支持部
４４ フィン圧迫部
４６ 冷却フィンの一部分
４８、５４ リセス
５０ リンクバー
５２ 孔
５６ 歯状部
５８ 歯状部受け部
６４ ストップカラー
６６、６８、Ｍ 軸
１００ 弾性クリップ
ｈ、Ｌ１ 高さ
Ｌ２ 距離
Ｑ 最大のずれ
ｚ 厚さ

Claims (26)

1. 複数の既製のバッテリセル（１２）であって、バッテリセル（１２）を外部から隔離している個別のセルハウジング（１４）内に収容されているバッテリセル（１２）と、
   前記バッテリセル（１２）を一緒に固定するハウジングであって、前記バッテリセル（１２）が列状に配置されるハウジングとを有する、
   乗客および／または貨物を輸送するための電気自動車、燃料電池自動車、またはハイブリッド自動車のパワートレイン・バッテリアセンブリであって、
   前記ハウジングは、前記バッテリセル（１２）の１列当たり、少なくとも２つのグリップ壁（２と４、４と６、６と８）を有し、前記グリップ壁は、前記バッテリセル（１２）の外周の外側の対向し合うエリアに配置され、前記グリップ壁の間に、前記バッテリセル（１２）が、バッテリセル（１２）の半径方向にクランプされるように、前記グリップ壁同士は、保持手段（３２、６０、６２）によって、前記半径方向に支え合わされ、そして、各グリップ壁は、各バッテリセル（１２）に対するクランプ部（２６）を有することを特徴とするパワートレイン・バッテリアセンブリ。
2. 前記グリップ壁（２〜８）は、前記保持手段（３２、６０、６２）によって連結されている、個別の部品であることを特徴とする、請求項１に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
3. 前記グリップ壁（２〜８）は、前記バッテリセル（１２）の外周に適合するクランプ部（２６）、特に、半殻状のクランプ部を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
4. 前記クランプ部（２６）は、最大で、前記バッテリセル（１２）の列の中心軸（Ｍ）まで達するか、または、中心軸（Ｍ）に達する前に終端していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
5. 前記クランプ部（２６）は、前記バッテリセル（１２）の軸方向端部に当接していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
6. 前記バッテリセル（１２）から熱エネルギーを放出させるために、冷却流体を導く少なくとも１つの導管（１８）が、前記ハウジングに巡らされていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
7. 前記導管（１８）は、直線部分（２０）と湾曲部分（２２）とを有し、かつ、該直線部分（２０）においてのみ、支持部（４２）によって所定の位置に固定され、該支持部（４２）は、前記グリップ壁（２〜８）から突き出るように、前記グリップ壁（２〜８）と一体に形成されており、かつ、前記クランプ部（２６）から隔たっていることを特徴とする、請求項６に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
8. 前記導管（１８）は、前記バッテリセル（１２）に当接する冷却フィン（１６）に密着させられていることを特徴とする、請求項６または７に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
9. フィン圧迫部（４４）が、前記グリップ壁から突き出ており、前記冷却フィン（１６）を、前記バッテリセルの外周に、ぴったりと押し付けていることを特徴とする、請求項８に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
10. 前記フィン圧迫部（４４）は、前記バッテリセルの形状に適合する形状を有していることを特徴とする、請求項９に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
11. 前記フィン圧迫部（４４）は、前記半径方向に弾性的であるように設計されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
12. フィン圧迫部（４４）が、前記支持部（４２）から発しており、かつ、前記支持部（４２）から十分に突き出ていることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
13. 前記フィン圧迫部（４４）は、前記クランプ部（２６）から隔たっており、前記冷却フィン（１６）は、前記クランプ部（２６）から隔たって配置されることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
14. 前記バッテリセル（１２）の半径方向のクランプ、前記バッテリセル（１２）と冷却フィン（１６）との密着、および前記冷却フィン（１６）と導管（１８）との密着は、それぞれ、前記グリップ壁（２〜８）の種々の部分を介して圧縮応力を与えることによって実行されていることを特徴とする、請求項８〜１３のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
15. 前記グリップ壁（２〜８）は、プラスチックから成っていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
16. 前記グリップ壁（２〜８）は、少なくとも１つの蓋（１０）によって連結されていることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
17. 前記蓋（１０）は、前記バッテリセル（１２）を軸方向に支え、かつ前記バッテリセル（１２）を、軸方向に、遊びなしに所定の位置に固定していることを特徴とする、請求項１６に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
18. 前記蓋（１０）は、前記グリップ壁（２〜８）にねじ止めされていることを特徴とする、請求項１６または１７に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
19. 前記保持手段（３２、６０、６２）は、前記グリップ壁（２〜８）に設けられた突起であり、この突起は、対向するグリップ壁（２〜８）の対応するリセス（５４）に挿入されていることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
20. 前記保持手段（３２、６０、６２）は、それらの外面に歯状部（５６）を有し、該歯状部（５６）は、対応するリセス（５４）の表面に形状嵌合式に噛み合っていることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
21. 前記リセスは、係合連結を行うための歯状部受け部（５８）を有することを特徴とする、請求項２０に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
22. 前記歯状部受け部（５８）は、弾性クリップであることを特徴とする、請求項２１に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
23. 少なくとも１つの保持手段（３２、６０、６２）が、隣接し合う２つのバッテリセル（１２）間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
24. 前記保持手段（３２）は、前記バッテリセル（１２）の長手方向に関して、前記バッテリセル（１２）の上端および／または下端に配置されていることを特徴とする、請求項１〜２２のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
25. 前記保持手段（３２、６０、６２）は、軸方向に関して、前記クランプ部（２６）と同じエリア内に位置していることを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか１つに記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。
26. 前記保持手段（３２、６０、６２）は、対応するクランプ部（２６）の軸方向長さの少なくとも０．８倍に等しい軸方向長さを有することを特徴とする、請求項２５に記載のパワートレイン・バッテリアセンブリ。

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