JP2013532348A - 冷却板を備えたバッテリ、及び、対応するバッテリを備えた車両 - Google Patents

Abstract

下側を有する少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）と、上側（２０）を有する冷却板（１０）と、冷却板（１０）の上側（２０）に配置された、少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）のための固定システムと、を備えたバッテリが記載される。固定システムは、互いに間隔を置いて伸びる少なくとも２つのレール（１２、１２’）を有し、レール（１２、１２’）によって、少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）は、当該バッテリモジュール（１６）の下側が冷却板（１０）の上側（２０）と直接接触するように、冷却板（１０）上に固定される。さらに、上記バッテリを備えた車両が提案される。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却板を備えたバッテリ、及び、当該バッテリを備えた車両に関し、バッテリは、固定システムの形成により、特に効率の良い組み立て及び冷却を可能とする。

冷却板の上側の上にバッテリモジュールの下側を配置することが公知である。その際に、冷却板には孔が配置され、バッテリモジュールは、捻じ込みによって冷却板と接合される。この場合の欠点は、冷却板の下側からねじの取り付けを行う必要があることであり、これによって組立行程が複雑になる。さらに、冷却板に対するバッテリモジュールの所定の接触圧力は、捻じ込んだ際のねじの回しモーメントの算定を介して、比較的コストを掛けて実現される。接触圧力は、バッテリモジュールと冷却板との間の接触熱抵抗が可能な限り小さいことで、所定の大きさに達する。

レールを用いた基板上のアキュムレータバッテリハウジングの構成も公知である。独国実用新案公開第７６１８３２３号明細書には、並置された複数のハウジングから成るアキュムレータバッテリを基板上で支えるための装置が記載されている。このために、各アキュムレータバッテリハウジングの底部のその中央の領域内には、バッテリの中心面に対して垂直に方向付けられたレールが固定され、このレールは、レールに対して平行に方向付けられた鉤状の張出し部を有し、この張出し部は、自身とレールとの間に、張出し部の長さ及び強度に対応する間隙を形成する。基板上には、ハウジング上に固定された上記レールとは反対に方向付けられた張出し部を有する同一のレールが固定され、基板上に固定された各２つのレールの間隔は、アキュムレータバッテリを形成する個々のハウジングが横方向に互いに支え合うように量定される。

本発明に基づいて、下側を有する少なくとも１つのバッテリモジュールと、上側を有する冷却板と、冷却板の上側に配置された、少なくとも１つのバッテリモジュールのための固定システムと、を備えたバッテリが提供され、固定システムは、互いに間隔を置いて伸びる少なくとも２つのレールを有し、レールによって、少なくとも１つのバッテリモジュールは、当該バッテリモジュールの下側が冷却板の上側と直接接触するように、冷却板上に固定される。バッテリは、好適にリチウムイオンバッテリである。

これにより有利に、冷却板の下側に作業の手が届き易いことが必要となることなく、冷却板上にバッテリモジュールを配置することが可能となる。本発明に係るバッテリの組立ての間には、もはや冷却板をひっくり返す必要はなく、これにより組み立て工程が簡略化される。さらに、レールによって、好適に、バッテリモジュールの嵌め込みが可能となり、これにより、バッテリモジュールは案内されて、自身の設けられた位置に到達しうる。従って、組み立ての間には、コストが掛かる再位置決めが省略される。従って、本発明に係るバッテリは、より簡単でより迅速に組み立てられ又は整備される。

本発明の好適な実施形態において、固定システムによって、少なくとも１つのバッテリモジュールは、予め定められた接触圧力により、好適に少なくとも３バールの接触圧力により、より好適には少なくとも５バールの接触圧力により冷却板上に固定されることが構想される。所定の接触圧力によって、有利に、バッテリモジュールの下側と冷却板との間に可能な限り僅かな接触熱抵抗が形成される。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、バッテリモジュールの下側と、冷却板の上側と、の直接的な接触は熱伝導により（ｗａｅｒｍｅｌｅｉｔｅｎｄ）形成されることが構想される。これにより有利に、バッテリモジュールの効率の良い放熱が可能となる。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、レールはＴ字型プロファイル又はＬ字型プロファイルを有することが構想される。これにより、予め作成され容易に使える製造プロファイルが利用され、有利に材料費が節約される。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、バッテリモジュールの下側と固定システムのレールとによって、さねはぎシステムが形成されることが構想される。これにより有利に、冷却板上でのバッテリモジュールの正確で迅速な位置決めが保障される。さらに、溝とサネ（Ｎｕｔ ｕｎｄ Ｆｅｄｅｒ）も同様に熱伝導により互いに接合可能であり、これにより、冷却のために利用可能な表面が拡大され、より高い冷却出力が有利に可能となる。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、バッテリモジュールの下側は、固定システムのレールに係合するように形成された少なくとも１つの張出し部を有することが構想される。バッテリモジュールの下側の張出し部によって、有利に、バッテリモジュールと冷却板との間の、特に容易に実現される安価な接合の可能性が創出される。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、バッテリモジュールの下側全体が、冷却板の上側に直接的に接触することが構想される。これにより、バッテリモジュールは、その下側の可能な限り大きな面が冷却板と接合され、これにより好適に冷却効果が強化される。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、レールがねじによって冷却板の上側から固定可能であるように、レールはその上側に、ねじ収容のための孔を有することが構想される。これにより有利に、簡単な手段による、追加的な高い接触圧力を用いた、堅牢で持続的なレール固定が可能となる。

本発明の更なる別の好適な実施形態において、冷却板は冷却材管を有することが構想される。冷却材管によって、有利に、冷却媒体が冷却板を貫流し、向上した冷却出力が達成されうる。

さらに本発明に基づいて、以前に挙げた実施形態によるバッテリを備えた車両が提供され、その際に、バッテリは車両の駆動システムと接続される。構成要素としての本発明に係るバッテリの利点は、組み立てモジュールとしての車両のためにも役立つ。

本発明の好適な発展形態は、従属請求項及び以下の明細書において記載される。

バッテリという概念は、本願では、バッテリシステム、アキュムレータバッテリ、アキュムレータ、アキュムレータシステム、特に、リチウムイオンシステム又はリチウムポリマーイオンシステムを包含する。

本発明は、図面及び以下の明細書の記載によって詳細に解説される。
本発明に係る冷却板を示す。

図１には、本発明に係る冷却板１０の一例が示されている。その上側２０上には、ここでは２つのレール、即ち、中央レール１２と外レール１２’とが配置されている。中央レール１２と外レール１２’との間に、図ではバッテリモジュール１６が位置付けられている。バッテリモジュール１６は、有利に、一列に配置された複数のバッテリセル１８から形成される。

冷却板１０は、少なくとも１つのバッテリモジュール１６の温度調整に役立つ。このために、冷却板１０は好適に金属で制作される。というのは、金属は高い熱伝導係数を有するからである。組み立て後に、バッテリモジュール１６は、冷却板１０と直接的に接触する。好適に、バッテリモジュール１６の下側が、冷却板１０の上側２０に直接的に接触する。その際に、バッテリモジュール１６の下側、好適にバッテリモジュール１６の下側全体が、冷却板１０の上側２０と熱伝導により接合される。熱抵抗に相当する空隙が、バッテリモジュール１６の下側と、冷却板１０の上側２０と、の間に存在しない。熱抵抗をさらに下げるために、バッテリモジュール１６の下側又は冷却板１０の上側２０が、熱伝導糊を用いて形成されるということも可能である。

本発明によれば、冷却板１０は、液体の冷却媒体が貫流する冷却材管を有することも可能であり、このようにして追加的な冷却出力が生成される。

レール１２、１２’は、冷却板１０の上側２０に互いに間隔を取って、好適に互いに平行に配置される。本発明によれば、レール１２、１２’は、合成物質、又は、金属、又は、合成物質及び金属により実現される。その際に、上記レールは、Ｔ字型プロファイル（Ｔ−Ｐｒｏｆｉｌ）として又はＬ字型プロファイル（Ｌ−Ｐｒｏｆｉｌ）として形成可能であり、その際に、上記プロファイルの各ウェブ（Ｓｔｅｇ）は上側２０と接合される。Ｔ字型プロファイル又はＬ字型プロファイルとしてのレール１２、１２’の形成により、上記プロファイルのベルト部（Ｇｕｒｔ）と上側２０との間にアンダーカットが作られ、このアンダーカットに、バッテリモジュール１６の下側の対応する形成部（Ａｕｓｆｏｒｍｕｎｇ）が係合しうる。その際に、バッテリモジュール１６の下側の形成部は、冷却板１０の上側２０に対して直角の方向に形状結合が形成されバッテリモジュール１６が所定の接触圧力により冷却板１０上で位置決めされるように、アンダーカットと対応する。好適に、形成部は、バッテリモジュール１６の下側の突出部として形成される。バッテリモジュール１６の下側はさらに、残りのバッテリモジュールの横寸法を上回っており従ってレールの溝又は凹部に係合する基板を有しうる。バッテリモジュール１６の側部が、上記プロファイルのベルト部が係合する対応するノッチ又は凹部を有することも可能である。一実施例において、バッテリモジュール１６の下側とレール１２、１２’とは、さねはぎシステムとしても形成されうる。

図１に対応して、Ｔ字型プロファイルが配置されている。これにより、レール１２又は１２’の両側にバッテリモジュール１６を配置する可能性が提供される。

その際に、バッテリモジュール１６の下側の形成部は、バッテリモジュール１６の下側が冷却板１０の上側２０に平らに載るように、形成される。組立てのために、少なくとも１つのバッテリモジュール１６は、横にレール１２、１２’の縦方向に当該レール１２、１２’の間をずらされ、又は、レール１２、１２’は、バッテリモジュール１６が配置された後に位置決めされる。

図１では、レール１２、１２’は孔１４を有する。冷却板１０の上側２０内への孔１４を通した捻じ込みによって、レール１２、１２’とバッテリモジュール１６とが固定される。本発明によれば、レール１２、１２’を固定するための他の接合の可能性、例えば、鋲接、スタンピング（Ｓｔａｎｚｅｎ）、接着、又は、溶接も構想される。さらに、上側２０からレール１２、１２’が形成される本発明に係る冷却板１０の構成も構想される。

バッテリモジュール１６が配置され、レール１２、１２‘が固定されている場合には、レール１２、１２’を介して、弾性的な変形によって、継続的な力が基本的に垂直に上側２０の方向に、バッテリモジュール１６の下側の形成部に対して作用する。これにより、バッテリモジュール１６は、所定の接触圧力により冷却板１０上に配置される。所定の接触圧力は、バッテリモジュール１６と冷却板１０との間の可能な限り小さな熱接触抵抗を保障する。接触圧力は、本発明によれば少なくとも３バール、より好適には５バールである。

Claims (10)

1. 下側を有する少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）と、上側（２０）を有する冷却板（１０）と、前記冷却板（１０）の前記上側（２０）に配置された、前記少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）のための固定システムと、を備えたバッテリにおいて、前記固定システムは、互いに間隔を置いて伸びる少なくとも２つのレール（１２、１２’）を有し、前記レール（１２、１２’）によって、前記少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）は、前記バッテリモジュール（１６）の前記下側が前記冷却板（１０）の前記上側（２０）と直接接触するように、前記冷却板（１０）上に固定されることを特徴とする、バッテリ。
2. 前記固定システムによって、前記少なくとも１つのバッテリモジュール（１６）は、予め定められた接触圧力により、好適に少なくとも３バールの接触圧力により、より好適には少なくとも５バールの接触圧力により、前記冷却板（１０）上に固定される、請求項１に記載のバッテリ。
3. 前記バッテリモジュール（１６）の前記下側と、前記冷却板（１０）の前記上側（２０）と、の前記直接的な接触は、熱伝導により形成される、請求項１又は２に記載バッテリ。
4. 前記レール（１２、１２’）は、Ｔ字型プロファイル又はＬ字型プロファイルを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバッテリ。
5. 前記バッテリモジュール（１６）の前記下側と前記固定システムの前記レール（１２、１２’）とによって、さねはぎシステムが形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ。
6. 前記バッテリモジュール（１６）の前記下側は、前記固定システムの前記レール（１２、１２’）に係合するように形成された少なくとも１つの張出し部を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバッテリ。
7. 前記バッテリモジュール（１６）の前記下側全体が、前記冷却板（１０）の前記上側（２０）に直接的に接触する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバッテリ。
8. 前記レール（１２、１２’）がねじによって前記冷却板（１０）の前記上側から固定可能であるように、前記レール（１２、１２’）はその上側に、ねじ収容のための孔（１４）を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバッテリ。
9. 前記冷却板（１０）は冷却材管を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のバッテリ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のバッテリを備えた車両であって、前記バッテリは前記車両の駆動システムと接続される、車両。
    

Images