JP2010527113A - バッテリケース及びバッテリ固定方法 - Google Patents

Abstract

バッテリ外囲体は、凸面を有する予応力底部シート（３４）と、この底部シート（３４）の周縁部の少なくとも一部に沿って配置された少なくとも１つの振動隔離装置（４０）と、少なくとも１つの振動隔離装置（４０）と接触して底部シート（３４）から隔離された側壁（３２）と、底部シート（３４）に取り付けられた少なくとも１つのストラップ（４８）とを含み、この少なくとも１つのストラップ（４８）により、バッテリ（１１）の外側ケーシング（３０）の底面を底部シート（３４）の凸面に当接させて担持し、内部バッテリセルを実質的に平面上に支持することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、概してバッテリに関し、特に、電気自動車及びハイブリッド自動車におけるバッテリケース及びバッテリの固定方法に関する。

電気自動車及びハイブリッド電気自動車及び自動車以外の用途（例えば、機関車、オフハイウェー採鉱車、海洋用途、バス及び自動推進車及びクレーン等）において、バッテリは、制動時に再生されるエネルギーの一部をその後の走行時に使用するために、及び／又は、生成されるエネルギーの一部をその後の要求量が低いときに使用するために蓄積するよう用いられる不可欠な構成要素である。

図１は、従来技術によるバッテリ１１の内側組立体１０の図であり、図２は、図１の内側組立体１０を有する従来技術によるバッテリ１１の断面図である。図示のように、従来技術によるバッテリ１１の内側組立体１０は、複数の母線（図示せず）により互いに電気的に接続される複数のセル１４を支持するよう構成される複数のボタン又は凸部１３を有するボタンシートとしても既知の底板１２を含む。冷却ヘッダ１８から空気の供給を受ける複数の冷却ダクト又は板１６により、グループ状のセル１４が分離されており、セル１４を所望の動作温度範囲内に維持するよう設計されている。当業者には明らかなように、図１は、本明細書において、単に従来技術によるバッテリ１１の構成要素を示すことを目的として、図示及び説明するその他の特徴をより明確にするために少数のセル１４のみを含んで示されており、本発明に係るその他の実施形態を制限するものではなく、また、市販品を例証するものでもない。例えば、図１に示すものとは異なる一部の従来技術によるバッテリにおいては、冷却板１６は、各列のセル１４間に設置される。

図２に示すように、マイカシート２０は、隣接するセル１４間において、セル１４を互いに、従来技術によるバッテリ１１の機械的パッケージングから絶縁するよう挿入される。従来技術によるバッテリ１１の機械的パッケージングは、更に、絶縁材料層２６により外側ケーシング２４から分離される、内側組立体１０を外囲する内側ケーシング２２を含む。一般に、内側ケーシング２２と外側ケーシング２４との間の空間は、真空排気されて、バッテリ１１へ且つ／又はバッテリ１１からの熱伝達が最小限に抑えられる。バッテリの温度を所望の動作レベルまで上昇させるために、発熱体２８が設置される。

当業者には明らかなように、多くの異なる種類のバッテリが存在することは周知であり、本発明の実施形態において使用可能なバッテリは、特定の種類に限定されないものの、ナトリウム塩化ニッケルバッテリ等の現行の高温バッテリは、構成要素が本質的に、可撓性、構造的及び／又は機械的一体性を欠くために故障し易い。従って、例えばバッテリ１１を搭載した自動車の運転を運転すると、静荷重及び／又は動的機械振動により、早期に損傷が生じる。例えば、内側ケーシング２２と外側ケーシング２４との間の真空領域により、これらの構成要素は、絶縁材料２６の柔軟な特性ゆえに、互いに向かって反り返り易くなる。その結果、表面が均一ではない状態でセル１４を支持することになり、バッテリが外側ケーシング２４の縁部においてのみ支持面に当接する。しかし、一般的な母線の引張強さを考慮すれば、セル同士がわずかに偏向するだけでセル間における電気的接触は切断される。この課題は、機械振動によりマイカシート２０とセル１４とを相対的に移動させる動荷重により更に悪化して、母線の破損、電気的クリープ、及び／又は、空間が狭いことによる打撃破損が原因のセル間の電気的接続の損失及びマイカシートの機械及び絶縁特性の損傷に繋がる。

従来技術によるバッテリのその他の周知の技術的課題として、電気絶縁材料の剥離によるクリープ及び打撃破損、可撓性底板によるセルの高エネルギー低周波共振、セルの共振応答による大きなセル変位、底板と冷却ダクトとの間における接合部の機械破損、セル内部損傷（高温セル）、母線破断、バッテリケース内部損傷、大きなセル変位による発熱体シートの割れ及び破壊、バッテリケース内部損傷による真空の損失、発熱体シートの割れ及び破壊による発熱体の連続性の損失、発熱体の連続性の損失による適正なバッテリ温度維持能力の損失、セル導電性（及び／又は適正な動作）の損失、セル内部損傷によるセル間分離シールの損傷及びセル間分離シール損傷による液体ナトリウムの漏出などが挙げられるが、これらに制限されるわけではない。加えて、これらのバッテリは重く、動作に１０，０００Ｖ超の電圧を要することがあるので、バッテリの設置時及び整備時に、特殊な取扱設備が必要となるだけでなく、上記用途において、従来技術によるバッテリを接続及び接続解除する時に作業者が高電圧の危険にさらされる。

米国特許第１，４３８，１３０Ａ号 米国特許第５，０８６，８６０Ａ号 米国特許第５，１８７，０３１Ａ号 国際公開第２００７／０４７８０９Ａ号 米国特許出願公開第２００８／０６３９３４Ａ１号

従って、バッテリの静荷重及び動荷重の問題を解決することにより、機械的強度及び一体性と高め、機関車を含めた電気及び／又はハイブリッド輸送車両の高振動環境において用いられるバッテリの寿命を延長することができるバッテリケースが求められている。

本発明により、上述した１つ以上の課題又は当該技術分野において周知のその他の課題を解決する。本発明の一実施形態において、凸面を有する予応力底部シートと、底部シートの周縁部の少なくとも一部に沿って設置される少なくとも１つの振動絶縁装置と、この少なくとも１つの振動絶縁装置と接触して底部シートから絶縁される側壁と、底部シートに取り付けられる少なくとも１つのストラップであって、バッテリの外側ケーシングの底面を底部シートの凸面に当接し担持するよう構成される少なくとも１つのストラップとを含むバッテリ外囲体を開示する。

本発明の別の実施形態において、外囲体／バッテリ組合体は、複数のセルとこれらのセルを支持するボタンシートと外側ケーシングとを有するバッテリと、凸状の上面を有する予応力ボタンシートとこのボタンシートの対応する角に設置される振動隔離装置とこの振動隔離装置により底部シートから隔離される側壁と底部シートに取り付けられるストラップとこのストラップとバッテリとの間に設置される複数の複合シートと側壁の一部を形成するＬ形カバーとを含むバッテリ外囲体とを含み、バッテリの外側ケーシングの外面は、バッテリの複数のセルが実質的に平らに維持されるように、ストラップにより底部シートの凸面に対して圧接される。

本発明の更なる実施形態において、上記の組合体を搭載した自動車を開示する。これらの自動車は、バッテリ外囲体上に設けられる対応する凸部と嵌合する溝を有するラックマウント式ブラケットを含む。このラックマウント式ブラケットは、自動車の構造部材に接続される第１の部分を有する第１の水平方向に延在するフレーム部材と、該構造部材から離れて配置される該第１のフレーム部材の第２の端部において該フレーム部材に接続される第１の端部と該構造部材に接続される第２の端部とを有する第２の対角方向に延在するフレーム部材と、第１の部材の第２の端部に接続されて前記第２の端部から略下方に延在する第３のフレーム部材とを含む。

本発明の更に別の実施形態において、バッテリをバッテリ外囲体に固定する方法を開示する。これらの方法は、複合シートを用いてバッテリの少なくとも一部を覆うステップと、複合シートの上にストラップを設置するステップと、ストラップの端部をバッテリ外囲体の底部シートに取り付けるステップと、バッテリの底面をバッテリ外囲体の底部シートの予応力凸面に圧接して、バッテリの内部セルが実質的に平らに維持されるようにするステップとを含む。

以上、本発明に係る実施形態の特徴を簡単に例示したが、これらの特徴及び本発明の効果を、以下の詳細な説明において更に具体的に示す。勿論、以上に記載した以外の特徴も後述されており、これらも添付の特許請求の範囲に含まれているものとする。

本発明に係る実施形態のうち幾つかを例示するにあたり、本発明に含まれる実施形態は、以下に説明し添付図面に示されるこれらの実施形態の構造や構成要素の配置の細部に限定されないことを理解されたい。本発明を実施し利用するための形態は他にも様々存在する。なお、本願に記載の用語及び表現は、説明の便宜上用いられているものであり、本発明の実施形態を限定するものではない。

このように、当業者には明らかなように、本発明の実施形態には元来、本発明の企図を実現可能な、本明細書に記載した以外の構造、方法、及びシステムが含まれている。従って、添付の特許請求の範囲は、かかる等価の措置をも包含することに留意されたい。

添付の要約書は、特許審査官や一般の人々、特に、特許又は法律に関する用語や表現に不慣れな当該技術分野に従事する科学者、技術者、作業員に対して、本発明の企図をわかり易いように簡潔に説明するためのものである。従って、添付の要約書は、本発明又は本願の教示内容を明示したり、その内容を限定したりするものではない。本発明又は本願の教示内容は、添付の特許請求の範囲に基づいてのみ解釈されるべきである。

これより、以下に簡単な説明を記載した添付図面に対応する詳細な説明により、本明細書に記載の実施形態を詳述し、本発明による利点を明示する。

従来技術によるバッテリの内側組立体の斜視図である。 図１の内側組立体を有する従来技術によるバッテリの断面図である。 バッテリを内蔵するバッテリケースの実施形態の斜視背面図である。 図３のバッテリケースの斜視正面図である。 バッテリを有さない図３のバッテリケースの断面図である。 図３のバッテリケースの底面図である。 図６の線６Ａ−６Ａに沿った断面図である。 本発明の実施形態に従ったバッテリ外囲体の入出力応答の定性図である。 ラックマウント式ブラケットの側面図である。 ラックマウント式ブラケットの正面図である。 ２つのラックマウント式ブラケットにより支持されるバッテリの正面図である。 ラックマウント式ブラケットの別の実施形態である。 ラックマウント式ブラケットのまた別の実施形態である。

本明細書の開示内容は、概してバッテリに関し、特に、電気自動車及びハイブリッド自動車におけるバッテリケースとバッテリの固定方法とに関する。このようなバッテリケースは、優れた構造的及び機械的一体性を有しており、バッテリを搭載した電気自動車又はハイブリッド自動車からの静及び動荷重によって早期にバッテリが損傷することを予防すること又は最小限に抑えることによって、バッテリ寿命を延長することができる。加えて、改良型ラックマウント式ブラケットを更に用いることにより、これらの改良型バッテリ外囲体を自動車に搭載したり取り外したりし易くなる。次に、全図面を通じて同一又は対応する部分には同様の参照符号が付与された図面を参照しながら、本発明の実施形態をいくつか取り上げて説明する。

図３及び図４に、本発明に係るバッテリケース３０の斜視背面及び正面図を示す。これらの２つの図に示す実例では、様々な部分の構造的な関係をわかり易く示すために、バッテリ１１はバッテリケース３０の内側に配置されている。バッテリケース３０は、側壁３２と、ストラット３６の上において薄板金により構成される底部シート３４と、カバー３８と、様々な振動隔離装置４０と、様々なブラケットとを含む。底部シート３４は軽量とされてよい一方で、ストラット３６は、軽量シートを剛性にするとともに、底部シート３４の上面に凸状の形状を与えるために、底部シート３４の下において、パターンなし（例えば、単純な凸面シート）を含む何らかの所望のパターン、例えばＸパターンをなして予め応力を与えられてよい。本明細書全体を通して用いられる場合、「底部シート」という表現は、説明したようにバッテリ外側ケーシングの底部をなすように構成されるその他の構造を包含して広義に用いられる。例えば、底部シート３４は、穴あき部材又は多孔シート、凸面を形成してバッテリの外側ケーシングの底面を支持するような構造部材の集合体等からなってよい。更に、底部シート３４の角（図示せず）を持ち上げて、側壁３２を底部シート３４から隔離するようバッテリケース３０の角に沿って設置される振動隔離装置４０のための空間を得ることができる。予応力底部シート３４は、バッテリ１１が載置される剛性面となって、バッテリの内部構成要素の撓みを減じることができるようになる。底部シート３４の上面の凸形状は、上記のように内側ケーシングと外側ケーシングとの間において適用される真空により内側ケーシング２２が外側ケーシング２４の方へと撓むことによって生じるセル１４の偏向を解消するか、又は最小限に抑えるような形状である。

側壁３２は、底部シート３４に直接接触することなく、底部において角度をなして底部シート３４に振動隔離装置４０を介して係合するような形状とされる。振動隔離装置４０は、バッテリケース３０の周縁部に沿って、又は単に四隅のまわりに設置されてよい。加えて、１つの実施形態では、２つの側壁３２は、外囲体カバー３８により長手方向にわたって支持される１本の山形金属材、例えば鉄材（図示せず）を用いて前部を横切る方向に接続されてよい。更に、外囲体カバー３８は、一方の脚部がバッテリ外囲体３０の上部を形成するとともに他方の脚部がバッテリ外囲体３０の前部を形成するＬ形金属片であってよい。このＬ形外囲体カバー３８の上部の縁部は、側壁３２の上部に沿って形成される凹状の溝４２内に摺動可能に挿入される。加えて、Ｌ形外囲体カバー３８の上部は、更に剛性を得るために、浅い溝（例えばＸ形の溝）を型押しされてよい。Ｌ形外囲体カバー３８の前部は、バッテリ外囲体３０の底部において山形金属材のまわりに巻きつけられるとともに、該山形金属材に締結される。

追加の振動隔離装置４０が、更に、垂直側壁３２とバッテリ１１との間において、薄い複合シート４６、例えば薄いガラス繊維材料のシートに取り付けられるブラケット４４上に配置されてよい。これらの複合シート４６により、バッテリ１１を損傷させることなく、緊張状態のストラップ４８を用いてバッテリ１１の周縁部を引き下ろして底部シート３４に締結することができる。本明細書において、「ストラップ」という表現は、広義に用いられており、バッテリ３０を押し下げておくあらゆるその他の装置を含む。これらの装置は、ボルト及びロッド等を含む何らかの周知の手段により底部シート３４に取り付けられるシート、フレーム部材、溝形部材を含むが、これらに制限されるわけではない。様々なブラケット５０を用いて、単位バッテリインタフェース等のバッテリ管理装置５２を支持し、且つ／又はバッテリ１１の冷却ファン５４等のその他の構成要素を取り付けることができ、底部シート３４及び／又は垂直壁３２を介して手段を講じて、配線とバッテリ冷却装置からの熱空気の排気とのためのコンジット終端部を収容することができる。追加の振動隔離装置４０により、横方向の振動を隔離し、自身の質量によりバッテリ上部を支持することができる。振動隔離装置４０は、１つの複合材料片に取り付けられ、複合シート４６に締結されてよい。更に、ストラップ４８は、バッテリ１１と複合シート４６とを押し下げておくために、底部シート３４に底部において締結されてよい。バッテリ１１は、常温よりも高温で動作することがあるので、バッテリへの／バッテリからの熱伝達を最小限に抑えるために、複合シート４６の材料は、熱的性質に基づいて選択されてよい。加えて、ストラップ４８が取り付け時に歪まないように、ストラップ４８の表面積と同様の表面積を有する座金（図示せず）を用いてストラップ４８を押止してもよい。例えば、底部シート３４に取り付けられるねじ付きナットを用いることによっても、ストラップ４８を底部シート３４へ取り付けることができる。

当業者には明らかなように、振動隔離装置４０は、バッテリ外囲体３０の角だけに配置され、バッテリ１１を搭載した自動車が生じる特定の周波数を減衰させるように選択されてよい。バッテリ外囲体３０の角に配置されると、振動隔離装置４０は、３つの全ての方向の隔離を達成する。１つの実施形態において、振動隔離装置４０は、バッテリ外囲体３０とこの外囲体に内蔵するバッテリ１１と、この外囲体／バッテリ組合体を搭載した自動車との動的応答に基づいて選択されるばね定数及び動的応答等であるがこれらに制限されない当該の物理的特性を有するエラストマー材料である。

バッテリ外囲体３０の様々な構成要素の構造的特徴は、外囲体／バッテリ組合体の所望の周波数応答が達成されるように選択される。例えば、平らな底部シートは、バッテリ１１を内蔵する自動車の周波数スペクトルにおいて有意なエネルギー量が見られることがある低い、例えば１０Ｈｚの固有振動数を有してよい。図５及び６に、それぞれバッテリ外囲体３０の断面図と底面図とを示す。図示のように、この実施形態では、底部シート３４は、互いにＸパターンをなして組み合わされて、その結果として得られる組立体を軽量かつ堅固にする１対のＣ溝形ストラット３６の上に配置される。充填ストリップ５８は、図６に示すように、底部シート組立体の周縁部の残りの部分のまわりに配置される。角において、Ｃ形ストラット３６は切り欠かれて、この切り欠かれた隙間を完全に埋めるためにＳ形部材５８が収容されて、Ｓ形部材５８からＣ形ストラット３６への滑らかな遷移部が形成される。このため、ストラット３６の形状、底部シート３４上における該ストラットの配置及び／又は取り付けは、バッテリ外囲体３０の周波数応答を変化させるように選択される。例えば、図５及び６に示す実施形態においては、説明したように底部シート３４に接続されるストラット３６は、バッテリ外囲体３０の固有振動数を例えば２００Ｈｚに高めて、自動車のエネルギースペクトルの低共振振動数を回避する。加えて、上述のように、振動隔離装置４０も、自動車の運転中に生じるその他の周知の共振振動数に基づいて選択されてよい。本発明の様々な実施形態により、セルの移動を防止し、共振振動からバッテリを保護することができる。

当業者には明らかなように、このバッテリ外囲体３０の有利な特徴の１つは、バッテリ１１を搭載した自動車の運転中に生じる力による振動を解消又は低減するよう構成可能である点である。非限定的な例として、車両が機関車である場合は、バッテリ外囲体３０は、機関車をその他の鉄道車両と連結するときに生じる大きな力と、機関車そのもの及び機関車と軌道との相互作用によるその他の偶発的な振動プロファイルとにさらされることがある。

当業者には明らかなように、本開示のバッテリ外囲体３０の様々な実施形態は、バッテリ１１の支持／取扱いと構造的機能性とを達成する。バッテリ外囲体３０は、バッテリ１１を全側面において取り巻いて、高振動と不利な天候条件と異物による衝撃の可能性とを含む物理的に苛酷な環境において構造的一体性を与えるとともに保護を達成する堅固なケースである。加えて、この外囲体により、バッテリケース又は外囲体３０への取り付け用固定具を含む場合も含まない場合もあるフォークトラック、クレーン及び／又はその他の昇降／移動装置にも、バッテリ１１を搭載することができるようになる。更に、バッテリ外囲体３０を、例えば自動車及び自動車の発電機等に関連あるその他の任意のバッテリシステムへの取り付け及び／又は位置決めインタフェースとすることができる。

バッテリ外囲体３０の入力／出力周波数応答の定性図を図７に示す。図示のように、周波数応答は、基本的に、１０Ｈｚ未満の周波数の低周波領域と、１０〜１００Ｈｚの範囲内の周波数の中間領域と、１００Ｈｚを超える周波数の高周波領域との３つの一般的な定性領域に分けられる。縦線５９は、バッテリ外囲体３０の固有振動数を表す。当業者には明らかなように、図７に示す曲線は、バッテリ外囲体３０の一般的な定性を表す。バッテリ外囲体３０の固有振動数を下回る周波数では、振動隔離装置を介した出力は、入力周波数と整合しない低周波応答を有して、以って本来的に有意なエネルギー量を有する入力部分の周波数でのバッテリ外囲体３０の励起を防ぐことができる。加えて、バッテリ外囲体３０の固有振動数を超える周波数（縦線５９より高い周波数）では、隔離装置が実質的に全ての入力を減衰させる。

上述のように、バッテリ１１は基本的に重く、何百ポンドもの重さ又は更には千ポンド超の重さを有するので、クレーン又はフォークリフトトラックによってのみ取り扱うことができた。従って、本開示の主題の有利な特徴として、例えば、バッテリ１１の取り扱いが容易になり、これらのバッテリの相対的な配置が容易になる方法を含む。バッテリ外囲体３０の取り付けは、この外囲体を搭載した自動車に当該技術分野において周知の何らかの態様で可能である。設置及び取り外しと高圧自動車配線との接続とを更に容易にするために、改良型のブラケットを用いて、バッテリ１１を内蔵したバッテリ外囲体３０を自動車の構造部材から懸吊してもよい。その重さを考慮すると、自動車の構造部材に取り付けることが好ましいが、本発明の実施形態では、バッテリの取り付け場所は自動車内とは限らない。図８に、重いバッテリを電気又はハイブリッド自動車内に容易に配置できるよう構成されたラックマウント式ブラケット６０の実施形態をいくつか示す。図８には、ラックマウント式ブラケット６０の側面図（図８Ａ）及び正面図（図８Ｂ）と、２つのラックマウント式ブラケット６０により支持されるバッテリ１１を有するバッテリ外囲体３０の正面図（図８Ｃ）とが含まれる。

図８Ａに示すように、ラックマウント式ブラケット６０は、電気又はハイブリッド自動車（図示せず）の構造部材６２に接続されるとともに、複数のフレーム部材６４、６６及び６８を含む。例えば、機関車において、構造部材は多数の外囲体を支持し、基本的に長尺であるが、フォークリフトトラックで容易に届く長さである。本実施形態において、バッテリ外囲体３０とラックマウント式ブラケット６０とは、新しい電気及び／又はハイブリッド自動車もしくは電気又はハイブリッド自動車として改造される既存の自動車において使用可能であるが、上述のような電気自動車又はハイブリッド自動車への改造に使用すると、必要なバッテリの取り付けと輸送とが容易になるので、特に好適である。図８Ｂに示すように、ラックマウント式ブラケット６０は、更に、切欠部又は溝７０を含む。使用時、図８Ｃに示すように、バッテリ外囲体３０の補完的凸部７２、７４は、ラックマウント式装置６０の切欠部又は溝７０と噛合し、バッテリ１１を有するバッテリ外囲体３０を電気自動車又はハイブリッド自動車に容易に搭載及び／又は取り外しが可能である。本明細書において「切欠部又は溝」という表現は、図の実施形態だけではなしに、補完的な形状の凸部７２、７４を収容するＶ形のくぼみ、スリット、丸いくぼみ及び／又は長尺の幅狭溝又は凹部も包含する。図８Ｃに示すように、凸部７２、７４により、バッテリケース／外囲体３０の設置及び／又は整備／取り外し時に、支持力とある程度の操作性と裕度とが生じる。

更に図８に示すように、第１のフレーム部材６４は、構造部材６２に第１の端部において接続され、そこから略水平方向に延在する。第２のフレーム部材６６の端部は、第１のフレーム部材６４に構造部材６２から離れた部材の第２の端部において接続される。第２のフレーム部材６６の第２の端部は、対角方向に延在するとともに、構造部材６２に当接して維持されるか、又は構造部材に溶接される。ラックマウント式ブラケット６０の第３の部材６８も第１の部材６４の第２の端部に接続される、そこから略下方に延在する。ラックマウント式ブラケット６０の３個のフレーム部材６２、６４及び６６は、第２の部材６４の対角方向の傾斜がラックマウント式ブラケット６０の構造的一体性を高めるように選択可能である二力構造支持体を形成する。概して、二力支持体が加えるトルクはごく僅か又は皆無であるため、伴われる力は、主に圧縮及び／又は伸長／伸張性の種類の力となる。

使用時、第１の部材６４の切欠部又は溝７０と第２の部材６６とが共に、構造部材６２からのバッテリ外囲体３０とバッテリ１１との総合重量を支持する。第３の部材６８により、（１）電気自動車又はハイブリッド自動車へのバッテリ１１の搭載時又は取り外し時に、バッテリ外囲体３０を案内し位置合わせすることができ、（２）バッテリの搭載後、第３の部材６８がバッテリ外囲体３０の締結接続面となって、運転中の位置ずれを防ぐことができる。当業者には明らかなように、場合によっては、切欠部又は溝７０を、第１の部材６４ではなく第３の部材６８に設けてもよい。このような実施形態においては、ラックマウント式ブラケット６０又は構造部材６２のいずれかが、追加の切欠部又は溝を有して、バッテリ外囲体３０の後部を支持し、前部は第３の部材６８に配置される切欠部又は溝７０によって支持される。このように、本発明の実施形態として、切欠部又は溝７０を第３の部材６８上に設けてもよいが、切欠部又は溝７０を第１の部材６４上に設けることが好ましい。

図８のラックマウント式ブラケット６０のまた別の実施形態を図９及び図１０に示す。図９の実施形態では、追加の水平方向に延在する第４の部材７６が設けられ、第１の部材６４及び第４の部材７６の両方が、更に大きく傾斜した第２の部材６６によって接続されている。その結果、２つのバッテリ外囲体３０を、第１の部材６４及び第４の部材７６のそれぞれの切欠部又は溝７０により、互いに上下に積み重ねることができる。加えて、図９のラックマウント式ブラケット６０と構造部材６２とは、図示のように、第１の部材６４及び第４の部材７６の端部に接続される垂直方向に延在する部材８０の後部に接続されたＣ溝形支持体７８を用いることによって、接続される。当業者には明らかなように、Ｃ溝形支持体７８と自動車の構造部材６２との間に形成される空間を、バッテリ１１に接続されるワイヤと、冷却用の空気又はその他の流体を運ぶ管又はパイプ等を含むその他の要素との収容に用いてもよい。

図８及び図９のブラケットの実施形態はいずれも、例えば溶接により互いに接続される任意の断面形状の管等の個別の要素から成る。図１０の実施形態において、ラックマウント式ブラケット６０は、任意の形状に切断された１枚の金属板から成っているので構造的に一体性が高く、ラックマウント式ブラケット６０全体の重さが軽減され、更にブラケットの製造工程が簡略化される。図示において、図１０のラックマウント式ブラケット６０は、無垢の金属板から３つの部分８２、８４及び８６を切り取って作製されている。部分８２及び８４を除去することにより、第１、第２及び第３の部材６４、６６及び６８に対応する部分を含むラックマウント式ブラケット６０全体の形状を形成し、第３の部分８６を除去することにより、上述したように、配線及びその他の接続のための切取部を形成する。図９のラックマウント式ブラケット６０は、レーザー切断されてよい。バッテリ外囲体３０を搭載後に正位置に担持する締結接続面８２は、例えば溶接により、構造部材６２から遠位側のラックマウント式ブラケット６０の端部において接続されてよい。

本発明の一実施形態として、バッテリをバッテリ外囲体に固定する方法を開示する。かかる方法は、複合シートを用いてバッテリの少なくとも一部を覆うステップと、複合シートの上にストラップを設置するステップと、ストラップの端部をバッテリ外囲体の底部シートに取り付けるステップと、バッテリの内部セルを実質的に平らに維持するよう、バッテリの底面をバッテリ外囲体の底部シートの予応力凸面に圧接するステップとを含む。かかる方法は、更に、外囲体の側壁と底部シートとの間にエラストマー振動隔離装置を設置することにより、バッテリを搭載した自動車の振動からバッテリを保護するステップを含む。加えて、かかる方法は、バッテリ外囲体の固有振動数、バッテリの固有振動数、バッテリ外囲体とバッテリとを搭載する自動車から伝達される振動の周波数スペクトル又はこれらの組み合わせに基づいて、ばね定数と動的応答とこれらの組み合わせから成る群から選択されたエラストマー振動隔離装置の物理的特性を選択するステップを含む。

以上、本発明を、いくつかの実施形態を例示しながら、添付図面に図解し、詳細且つ具体的に説明した。当業者には明らかなように、かかる実施形態を様々に修正、改変、及び省略しても、添付の特許請求の範囲の意図及び開示内容から逸脱することなく、本発明の企図を実現することができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて広義に解釈されるべきであり、また、特許請求の範囲は、かかる修正、改変、及び省略の全てを包含するものとして、広義に解釈されるべきである。更に、本発明の代替的実施形態として、プロセス又は方法ステップも、様々に修正、再構築することができる。特許請求の範囲に記載の請求項は全て、文言に記載のものと等価の機能及び構成を包含し、文言通りの機能及び構成に限定されないものとする。

Claims (21)

1. 凸状の上面を有する予応力底部シートと、
   前記底部シートの周縁部の少なくとも一部に沿って配置される少なくとも１つの振動隔離装置と、
   前記振動隔離装置と接触する底部を有する側壁であって、前記振動隔離装置により前記底部シートから隔離される側壁と、
   前記底部シートに取り付けられた２つの各端部を有する少なくとも１つのストラップであって、バッテリの外側ケーシングの底面を前記底部シートの前記上面に当接させて担持するよう構成された少なくとも１つのストラップとから成るバッテリ外囲体。
2. 前記少なくとも１つの振動隔離装置は、前記底部シートの各角に配置される４つの振動隔離装置から成り、前記少なくとも１つのストラップは、４つのストラップから成り、
   前記４つのストラップと前記バッテリの外面との間に配置される複合シートと、
   前記複合シートと前記側壁との間に配置される複数の振動隔離装置とを更に含む、請求項１に記載のバッテリ外囲体。
3. 前記側壁は、Ｌ形であり、前記少なくとも１つの振動隔離装置は、前記Ｌ形側壁の内側の角に配置される、請求項１または２に記載のバッテリ外囲体。
4. 前記底部シートの底面に接続されるストラットを更に含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ外囲体。
5. 前記側壁は、Ｌ形であり、前記ストラットの断面は、Ｃ形であり、前記ストラットは、前記底部シートの前記底面にＸパターンをなして配置され、前記底部シートは、該底部シートの前記周縁部に沿って配置されるＳ形部材を含み、前記少なくとも１つの振動隔離装置は、前記Ｓ形部材と前記Ｌ形側壁の内側の角との間に配置され、前記Ｓ形部材の端部は、前記Ｃ形ストラットの底部と実質的に面一になる、請求項４に記載のバッテリ外囲体。
6. 第１の部分が前記側壁の一部をなし、該第１の部分に対して垂直をなす第２の部分がバッテリ外囲体を覆うように構成されるＬ形のカバーであって、該カバーの前記第２の部分は、前記側壁の上部に配置される軌道上にバッテリ外囲体に対して摺動的に挿脱されるＬ形カバーを更に含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバッテリ外囲体。
7. 前記底部シートに取り付けられて前記バッテリの外部構成要素を支持する複数のブラケットを更に含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバッテリ外囲体。
8. 前記少なくとも１つの振動隔離装置は、エラストマー材料である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバッテリ外囲体。
9. ばね定数と動的応答とその組み合わせから成る群から選択される前記エラストマー材料の物理的特性は、バッテリ外囲体の固有振動数、前記バッテリの固有振動数、バッテリ外囲体と前記バッテリとを搭載した自動車から伝達される振動の周波数スペクトル又はこれらの組み合わせに基づいて選択される、請求項８に記載のバッテリ外囲体。
10. 複数の母線によって相互接続される複数のセルと前記複数のセルを支持するボタンシートと前記ボタンシートと前記複数のセルとを取り巻く外側ケーシングとを含むバッテリと、凸状の上面を有する予応力底部シートと前記底部シートの対応する角に配置される少なくとも４つの振動隔離装置と前記少なくとも４つの振動隔離装置により前記底部シートから隔離される側壁と前記底部シートに取り付けられる２つの端部を有する４つの各ストラップと複数の複合シートと複数の振動隔離装置とＬ形カバーとを含むバッテリ外囲体とから成り、
    前記Ｌ形カバーの第１の部分は、前記側壁の一部を形成し、前記第１の部分に対して垂直をなす前記Ｌ形カバーの第２の部分は、前記バッテリ外囲体を覆うように構成され、前記カバーの前記第２の部分は、前記側壁の上部に配置される軌道上において前記バッテリ外囲体に対して摺動的に挿脱されるように構成され、前記複数の隔離装置は、前記複合シート上に配置され、前記側壁は、前記複数の振動隔離装置により前記複合シートから分離され、前記バッテリの前記外側ケーシングの外面は、前記バッテリの前記複数のセルが実質的に平らになるように、前記ストラップにより前記底部シートの前記上面に圧接され、前記複合シートは、前記ストラップと前記バッテリとの間に配置される組合体。
11. 前記底部シートは、自身の底面に配置されるストラットを含み、前記側壁は、Ｌ形であり、前記ストラットの断面は、Ｃ形であり、前記ストラットは、前記底部シートの前記底面上においてＸパターンをなして配置され、前記底部シートは、該底部シートの前記周縁部に沿って配置されるＳ形部材を含み、前記少なくとも４つの振動隔離装置は、前記Ｓ形部材と前記Ｌ形側壁の内側の角との間に配置され、前記Ｓ形部材の端部は、前記Ｃ形ストラットの底部と実質的に面一になる、請求項１０に記載の組合体。
12. 前記少なくとも４つの振動隔離装置は、エラストマー材料製であり、ばね定数と動的応答とその組み合わせから成る群から選択される前記エラストマー材料の物理的特性は、前記バッテリ外囲体の固有振動数、前記バッテリの固有振動数、前記バッテリ外囲体と前記バッテリとを搭載する自動車から伝達される振動の周波数スペクトル又はこれらの組み合わせに基づいて選択される、請求項１０または１１に記載の組合体。
13. 自動車を更に含み、前記バッテリを自身内に有する前記バッテリ外囲体は、前記自動車内に配置される、請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の組合体。
14. 前記バッテリ外囲体は、前記自動車の構造部材に接続される少なくとも１つのラックマウント式ブラケット上の対応する溝と噛み合う少なくとも１つの凸部を更に含み、前記少なくとも１つのラックマウント式ブラケットは、
    前記自動車の構造部材に接続される第１の部分を有する第１のフレーム部材であって、前記構造部材から略水平方向に延在する第１のフレーム部材と、
    前記構造部材から離れて配置される前記第１の部材の第２の部分において前記第１のフレーム部材に接続される第１の端部と、前記構造部材に接続される、対角方向に延在する第２の端部とを有する第２のフレーム部材と、
    前記第１の部材の前記第２の端部に接続されて前記第２の端部から略下方に延在する第３のフレーム部材とから成る、請求項１３に記載の組合体。
15. 前記少なくとも１つのラックマウント式ブラケットは、前記第１の部材に対して実質的に平行に延在する第４のフレーム部材と、前記第１及び第４のフレーム部材に接続されるＣ溝形支持体とを更に含み、前記Ｃ溝形支持体は、バッテリ配線及び冷却用通路を形成するよう、前記構造部材に接続されており、前記少なくとも１つのラックマウント式ブラケットは、２つのバッテリ外囲体を上下に積み重ねて担持するよう構成される、請求項１４に記載の組合体。
16. 前記少なくとも１つのラックマウント式ブラケットは、単一のレーザー切断金属板から成り、前記少なくとも１つのラックマウント式ブラケットは、切取部を含んで、バッテリ配線及び冷却用通路を形成する、請求項１４に記載の組合体。
17. 前記自動車は、機関車とオフハイウェー採鉱車と海洋ビークルとクレーンとバスと自動車とから成る群から選択される、請求項１３に記載の組合体。
18. 前記自動車は、改造された自動車である、請求項１７に記載の組合体。
19. バッテリをバッテリ外囲体に固定する方法であって、
    複合シートを用いて前記バッテリの少なくとも一部を覆うステップと、
    前記複合シートの上にストラップを配置するステップと、
    前記ストラップの端部を前記バッテリ外囲体の底部シートに取り付けるステップと、
    前記バッテリの底面を前記バッテリ外囲体の前記底部シートの予応力凸面に圧接して、前記バッテリの内部セルが実質的に平らに維持されるようにするステップとを含む方法。
20. 前記外囲体と前記底部シートとの間にエラストマー振動隔離装置を配置することにより、前記バッテリを、前記バッテリを搭載する自動車からの振動から隔離するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
21. ばね定数と動的応答とその組み合わせから成る群から選択される前記エラストマー振動隔離装置の物理的特性を、前記バッテリ外囲体の固有振動数、前記バッテリの固有振動数、前記バッテリ外囲体と前記バッテリとを搭載した自動車から伝達される振動の周波数スペクトル又はその組み合わせに基づいて選択するステップを更に含む、請求項１９または２０に記載の方法。

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