JP2022008357A - 熱暴走の伝播防止と封じ込め機能を備えた静電容量低減電池サブモジュール - Google Patents

熱暴走の伝播防止と封じ込め機能を備えた静電容量低減電池サブモジュール Download PDF

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Abstract

Figure 2022008357000001
【課題】電池サブモジュールの信頼性および／または性能をさらに改善すること。
【解決手段】開口部を備えた缶と、缶に挿入された複数の層と、缶の前記開口部を覆うように構成された蓋とを備えるシステムが提供される。複数の層は、電池セルと、フィンを備えた熱伝導層とを備え、フィンは、複数の独立した隣接するセクションを有し、各セクションは、フィンのそのセクションを缶の内面に向かって独立して押すようになっている独立したバネ力を有する。
【選択図】図４Ｂ

Description

電池セルの圧縮および積み重ねられた（例えば、交互配置された）層、（例えば、熱的および／または電気的）絶縁体、および（例えば、電池サブモジュールの内部から熱を引き出すための）フィンを含む新しいタイプの電池サブモジュールが開発されている。
そのような電池サブモジュールの信頼性および／または性能をさらに改善するための追加の改善が望ましいであろう。
本発明の様々な実施形態が、以下の詳細な説明および添付の図面に開示されている。
缶の内面が陽極酸化されている電池サブモジュールの一実施形態を示す図である。 複数の組み立てられた電池サブモジュールを保持するために使用される導電性フレームの一実施形態を示す図である。 フランジを備えた缶の一実施形態の上面図を示す図である。 フランジを備えた缶の一実施形態の斜視図を示す図である。 フランジを備えた缶の一実施形態の側面図を示す図である。 フランジが蓋に巻き付けられた後のフランジを備えた缶の一実施形態の側面図を示す図である。 基本的なフィンを備えた熱伝導層の一例を示す図である。 羽毛状フィンを備えた熱伝導層の一実施形態を示す図である。 マルチフォールドフィンを備えた熱伝導層の一実施形態の斜視図を示す図である。 マルチフォールドフィンを備えた熱伝導層の一実施形態の側面図を示す図である。 電池セルとフィンとの間に配置された圧縮性コードの一実施形態の斜視図を示す図である。 電池セルとフィンとの間に配置された圧縮性コードの一実施形態の側面図を示す図である。 電池セルとフィンとの間に配置され、圧縮状態にある圧縮性コードの一実施形態の側面図を示す図である。 凹型および／またはより短いコネクタを備えた蓋の一実施形態を示す図である。 より古い蓋の一例を示す図である。 デュアルワイヤボンドおよびポッティングを備えたプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えたトッププレートの一実施形態を示す図である。
本発明は、プロセス、装置、システム、物質の組成、コンピュータ可読記憶媒体上に具現化されたコンピュータプログラム製品、および／またはプロセッサに結合されたメモリに格納されるおよび／またはメモリによって提供される命令を実行するように構成されたプロセッサなどのプロセッサとして含む多くの方法で実装することができる。本明細書では、これらの実装形態、または本発明がとり得る他の任意の形態は、技術と呼ばれ得る。一般的に、開示されたプロセスのステップの順序は、本発明の範囲内で変更することができる。特に明記しない限り、タスクを実行するように構成されていると説明されるプロセッサまたはメモリなどのコンポーネントは、所与の時間にタスクを実行するように一時的に構成される一般的なコンポーネント、またはタスクを実行するように製造される特定のコンポーネントとして実装され得る。本明細書で使用される場合、「プロセッサ」という用語は、コンピュータプログラム命令などのデータを処理するように構成された１つ以上の装置、回路、および／または処理コアを指す。
本発明の１つ以上の実施形態の詳細な説明が、本発明の原理を説明する添付の図と共に以下に提供される。本発明は、そのような実施形態に関連して説明されるが、本発明は、いかなる実施形態にも限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定され、本発明は、多数の代替物、修正、および均等物を包含する。本発明の完全な理解を提供するために、以下の説明には多くの特定の詳細が記載されている。これらの詳細は、例の目的のために提供されており、本発明は、これらの特定の詳細の一部または全部なしで、特許請求の範囲に従って実施することができる。明確にするために、本発明に関連する技術分野で知られている技術資料は、本発明が不必要に不明瞭にならないように、詳細には説明されていない。
電池サブモジュールの改良の様々な実施形態（電池サブモジュールは、電池セルの積み重ねられた層、（例えば、熱的および／または電気的な）絶縁体、および蓋を備えた缶内のフィンを備えた熱伝導層を含む）が、本明細書に記載されている。説明を単純化および容易にするために、少なくともいくつかの構成および／または改良を別々にまたは個別に以下に説明する。当然、様々な電池サブモジュールの実施形態は、構成および／または改良の特定の組み合わせが必ずしも本明細書に具体的に記載され得なくても、構成および／または改良の様々な組み合わせを含むことができる。
いくつかの実施形態では、システム（例えば、電池サブモジュール）は、開口部の周りにリップを備えた缶を含む。缶の少なくとも内面は陽極酸化されており、缶のリップは長辺および短辺を含み、缶はリップの長辺にフランジをさらに含む。システムは、缶に挿入された複数の（例えば、積み重ねられた）層をさらに含み、複数の層は、電池セルと、フィンを備えた熱伝導層とを含む。フィンは、缶の陽極酸化された内面に向かってフィンを押すバネ力を有する。システムは、缶の開口部を覆うように構成された蓋をさらに含み、蓋が缶の開口部を覆うときにフランジが蓋を包むように構成される。
いくつかの実施形態では、システム（例えば、電池サブモジュール）は、開口部を備えた缶と、缶に挿入された複数の層とを含む。複数の層は、電池セルと、フィンを備えた熱伝導層とを含む。フィンは、複数の独立したセクションを含み、それぞれのセクションは、フィンのそのセクションを缶の内面に向かって独立して押す独立したバネ力を有する。システムは、缶の開口部を覆うように構成された蓋をさらに含む。
いくつかの実施形態では、システム（例えば、電池サブモジュール）は、開口部を備えた缶と、缶に挿入された複数の層とを含む。複数の層は、電池セルと、複数の折り目を備えたマルチフォールドフィンを備えた熱伝導層とを含む。マルチフォールドフィンは、缶の内面に向かってマルチフォールドフィンを押すバネ力を有する。システムは、缶の開口部を覆うように構成された蓋をさらに含む。
いくつかの実施形態では、システム（例えば、電池サブモジュール）は、開口部を備えた缶と、缶に挿入された複数の層とを含む。複数の層は、電池セルと、複数の折り目を備えたマルチフォールドフィンを備えた熱伝導層とを含む。フィンは、缶の内面に向かってマルチフォールドフィンを押すバネ力を有する。圧縮性材料は、フィンと複数の層との間に配置され、圧縮性材料は、缶の内面に向かってマルチフォールドフィンを押す追加のバネ力を提供する。システムは、缶の開口部を覆うように構成された蓋をさらに含む。
図１は、缶（または、より一般的には、容器またはケース）の内面が陽極酸化されている電池サブモジュールの一実施形態を示す図である。図示の例では、蓋をしていない電池サブモジュールの上面図が示されている。缶の内容物には、（電池）セル（１００）、絶縁体（１０２）、およびフィン（１０４）を備えた熱伝導層（本明細書では、より簡単にフィンと呼ばれることもある）の積み重ねられた層が含まれる。いくつかの実施形態における絶縁体（１０２）の層は、（例えば、１つの電池セルから他の電池セルへの熱の拡散を防ぐための）断熱層である。
この例では、セルはポーチセルである。ポーチセルは、圧力（例えば、約３～５ＰＳＩ（０．０２０６８４３～０．０３４４７３８ＭＰａ））が加えられるとパフォーマンスが向上する。より具体的には、ポーチセルのサイクル寿命は、ポーチセルに圧力を加えることによって延ばすことができる。このため、ここに示されている積み重ねられた層は、缶によって（例えば、ポーチセルの最大表面に垂直に）圧縮される。
この例では、（積み重ねられたすべての層のように）絶縁体が圧縮されるので、絶縁体は、圧縮された缶からの予想される圧力に（例えば、崩壊することなく）耐えることができる材料で構成される。例えば、対象のメトリックとして材料のバネ定数を使用する場合、絶縁体のバネ定数は無視できないものにする必要がある。いくつかの実施形態では、絶縁体は、良好な断熱材であり、無視できないバネ定数を有するエアロゲルでできている。
熱的に、絶縁体の層は、熱が１つのセルから別のセルに広がるのを防ぐ（または少なくとも減速および／または軽減する）。例えば、１つのセルが壊滅的に故障し、その過程で大量の熱を放出すると仮定する。絶縁体がないと、その熱はすべて隣接するセルに伝播し、そのセルも壊滅的に故障する。最終的には、すべてのセルがドミノのような効果で壊滅的に故障する。この正のフィードバックサイクル、ドミノのような（例えば、セルまたは電池レベルでの）効果は、熱暴走と呼ばれることもある。絶縁体の層は、熱暴走が（少なくともセルレベルで）発生するのを防ぐ（または少なくとも減速するおよび／または軽減する）。
この例のフィンは、熱伝導性材料でできており、セルのためのヒートシンクとして機能し、セルによって生成された熱を（例えば、通常の動作中および／または壊滅的な故障中に）積み重ねられた層の内部から外部へ除去する。熱的に、フィンは熱伝導性の材料でできているため、フィンはセルから熱を逃がすことができる。構造的には、フィンはバネのように機能し、圧力がかかると押し戻される。このバネのような効果は、フィンの周りにいくらかの（空気などの）隙間があっても、缶の内部との物理的接触が保証されるので便利である。例えば、層の縁部が整列されていない、および／または層が異なる幅を有する場合、フィンは、缶の内部とセルの側面との間で「押しつぶされ」ない可能性がある。熱伝導層は、フィンが缶に物理的に接触しているときに熱を良好に伝導することができるので、フィンをバネのように機能させることで、フィンが常に缶に接触し、フィンの曲がった部分の周りに隙間があっても良好な熱特性を有する。いくつかの実施形態では、金属は良好な熱伝導体であり、フィンがバネのように機能することを可能にするため、フィンは金属（例えば、１２３５シリーズのＡｌ）で作られる。
電池サブモジュールの初期のプロトタイプに関する１つの問題は、フィンと缶の内面との間の接触が、電池サブモジュールの性能に望ましくない影響を与える静電容量を時々意図せずに作り出すことである。この例では、フィンが缶の内面に接触することによって形成される静電容量を防止する（または少なくとも軽減する）ために、缶の内面は陽極酸化されている（１１０）。これは、陽極酸化により陽極酸化表面の電気抵抗および／または絶縁性が増加し、陽極酸化された内面がコンデンサのように機能しないようにするためである。ここに示す図では、缶の内側だけが陽極酸化されている（１１０）。缶（１１２）の外側および上部は、薄壁のアルミ缶の特性をよりよく保持するために陽極酸化されないままにされている。いくつかの実施形態では、缶は１０６０－Ｏアルミニウムでできている。様々な実施形態において、缶の外面は、陽極酸化されていても、陽極酸化されていなくてもよい。
電池サブモジュールの初期のバージョンに関する別の問題は、層が時々互いにずれることである。これに対処するために、いくつかの実施形態では、２つ以上の層が、テープまたは他の接着剤を使用して互いに取り付けられている。例えば、電池セルとフィンの表面は滑らかで滑りやすいのに対し、絶縁体の表面は粗く「滑りにくい」ため、電池セルをその隣接するフィンにテープで固定することができる。これにより、例えば、組み立てプロセス中に層が滑ってずれることを防ぐことができる。
いくつかの実施形態では、（例えば、缶の内面に加えて、またはその代わりとして）缶の他の部分が陽極酸化される。次の図は、この例を示している。
図２は、複数の組み立てられた電池サブモジュールを保持するために使用される導電性フレームの一実施形態を示す図である。図示の例では、フレームまたはラック（２００）が、組み立てられた電池サブモジュール（図示せず）を所定の位置に保持するために使用されている。フレームは、ここに示されている表面に６つの電池サブモジュールが挿入され、反対側の表面（図示せず）にさらに６つ挿入されるように設計されている。当然、ここに示されているフレームによって保持されている電池サブモジュールの数は単なる例示であり、限定することを意図するものではない。
フレーム内の切り欠き（２０２）は、組み立てられた電池サブモジュールのそれぞれがフレームに挿入される場所を示している。電池サブモジュール（図示せず）の缶は、缶が缶のリップまで挿入されるように、（例えば、缶の（側）壁に垂直な）リップを有する。電池サブモジュールをフレームに固定するために、２つのネジ穴（２０４）がフレームに穿孔されるか、または他の方法で形成される。電池サブモジュールの缶は、同様に位置合わせされた穴を有し、ネジが缶の穴を通り、次にフレームの対応する穴を通り、電池サブモジュールをフレームに固定する。文脈のために、破線の輪郭２０６は、ネジによって固定されたときに缶がフレームの表面に対して置かれる場所を示している。
初期のプロトタイプは、電池サブモジュールが挿入されたフレームが意図せずに（例えば、大きな）静電容量を生成し、それが次に意図せずに高電圧でエネルギーを蓄積する可能性があることを明らかにした。これは、電池サブモジュールが挿入された状態で作業者がフレームに触れ、放電によって怪我をする（または少なくとも不快な感電を受ける）可能性があるため、危険である。
この例では、これを軽減するために、フレームと接触する缶の部分が陽極酸化され、これは、意図しない電荷の蓄積を軽減する。例えば、これは、缶のネジ穴の内側、缶のリップの下側、および／または缶の外面の上部を陽極酸化することを含むことができる。
いくつかの実施形態では、缶は、蓋を缶に固定するのを助けるためのフランジを含む。次の図は、そのような１つの例を示している。
図３Ａは、フランジを備えた缶の一実施形態の上面図を示す図である。図示の例では、缶（３００ａ）の上面図が示され、缶のリップは、缶のより長い縁部にフランジ（３０２ａ）を含む。フランジは、蓋（図示せず）を缶の上部によりしっかりと固定するために使用される。例えば、缶の上部に蓋を付けるとき、フランジを蓋の周りに巻き付けて、蓋を缶の上部によりしっかりと固定する。フランジは缶の長辺またはより長い長さに配置され、これは短辺またはより短い長さよりも構造的に弱く、缶の本体内の高温ガスがより逃げる可能性が高いことに留意されたい。
いくつかの実施形態では、ガスは、短辺の蓋と缶との間で逃げる可能性が低い。なぜなら、（例えば、図２に示されるフレーム（２００）に電池サブモジュールを固定するために使用される）これらの辺のネジは、蓋と缶をそれらの（短）辺で互いに固定するのに効果的であるからである。例えば、図３Ａのネジ穴３０６ａおよび図３Ｂのネジ穴３０６ｂを参照すると、これらは、缶のリップの短辺にあり、これらをネジが通過する。ネジがあると、フランジがそれらの（短）辺の蓋の周りに巻き付くのが困難になる、および／またはガスがそれらの辺で逃げる可能性が低くなるため、それらの（短）辺のフランジが不要になる。
図３Ｂは、フランジを備えた缶の一実施形態の斜視図を示す図である。ここに示す図から、缶（３００ｂ）の他の構成を見ることができ、（例えば、熱暴走中に電池セルの故障によって放出される）高温ガスが電池サブモジュールの内部から逃げることができる切り欠きまたは通気口（３０４）が含まれる。いくつかの実施形態では、切り欠きは、高温ガスの熱から溶融し、ガスを逃がすことができるテープまたは他の材料（図示せず）で覆われている。通常の操作中、テープまたはその他の覆いは、破片が電池サブモジュールに入るのを防ぐ。
電池サブモジュールの以前のプロトタイプでは、熱暴走中に電池セルが故障して高温ガスが放出されたときに問題が発生した。図示の切り欠きから逃げる代わりに、ガスは、蓋が缶に接続されている場所に代わりに圧力を掛け、缶と蓋の間から逃げる。例えば、以前の設計では、蓋を缶に固定するために両面接着剤のみを使用していた。
簡単に図２に戻ると、電池サブモジュールが図２に示されているフレームに挿入されるとき、逃げるガスが胴体に入る可能性があるので、高温および／または有毒ガスを電池サブモジュールの上部（例えば、蓋と缶の間）を通って逃がすのは望ましくない。対照的に、図２に示すフレームの内部には、高温および／または有毒ガスが安全に逃げるための通気口が含まれているため、ガスが缶の切り欠きから逃げることは望ましい。別の言い方をすれば、航空機および／またはフレームの設計では、高温および／または有毒ガスが、蓋と缶の間の隙間からではなく、切り欠きから排出されることを想定している。
図３Ａおよび図３Ｂに戻ると、フランジ（３０２ａおよび３０２ｂ）は、蓋の周りを包むことによって、蓋を缶の上部によりしっかりと固定する。これにより、高温および／または有毒ガスが蓋と缶の間の隙間を介して逃げるのを良好に防ぐ。次の図は、これを側面視から示している。
図３Ｃは、フランジを備えた缶の一実施形態の側面図を示す図である。この例では、蓋（３１０ｃ）が缶（３００ｃ）のリップに載っているため、蓋が缶の開口部を覆っている。フランジ（３０２ｃ）はまだ蓋の周りに巻き付けられていない。明確に簡潔にするために、この例では缶の内容物は示されていないが、通常、すべての内容物（例えば、積み重ねられた層）が缶に挿入された後、蓋を使用して缶の開口部を閉じる。ここに示した状態では、リップの長辺のフランジ（３０２ｃ）は、まだ蓋の周りに巻き付けられていない。文脈のために、点線（３１２）は、（例えば、缶の角に向かって）フランジがないリップの縁部を示している。
図３Ｄは、フランジが蓋の周りに巻き付けられた後のフランジを備えた缶の一実施形態の側面図を示す図である。ここに示す状態では、フランジ（３０２ｄ）が蓋（３１０ｄ）、特に缶（３００ｄ）のリップと接触する底面の縁部の周りに巻き付けられている。これは、（例えば、リップと蓋の底部との間ののりまたは接着剤など、蓋を缶に取り付ける他の装置および／または技術に加えて）蓋を缶に良好に固定して、高温ガスが蓋と缶との間で逃げるのを防ぐ。その代わりに、ガスは他の好ましいルート（例えば、図３Ｂの通気口３０４）を通って逃げる可能性がより高くなる。
いくつかの実施形態では、缶は陽極酸化されており、缶はフランジを含む。陽極酸化は、（缶の材料である）アルミニウムを脆くする可能性がある。アルミニウムがフランジで脆すぎると、フランジが蓋の周りに巻き付けられるときに破損する可能性がある。組み立て中にフランジが破損するのを防ぐために、いくつかの実施形態では、（例えば、缶の他の部分が陽極酸化される場合でも）フランジは陽極酸化されない。例えば、陽極酸化プロセスの前に、テープまたは他の保護材料をフランジに貼って、フランジが陽極酸化されるのを防ぐことができる。缶を選択的に陽極酸化するための任意の適切な技術を使用してもよい。
いくつかの実施形態では、缶全体（例えば、内面、フランジなど）は、陽極酸化が所望の電気的絶縁を提供するが、フランジが蓋の周りに巻き付けたときに壊れてしまうほどフランジを脆くするのに十分に陽極酸化の比較的薄い層が厚くならないように、軽くおよび／または表面的に陽極酸化される。例えば、フランジの高さ（厚さ）が０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）であると仮定する。０．０００２～０．０００５インチ（５．０８～１２．７μｍ）の厚さの範囲内の陽極酸化層が作成されるようにフランジが陽極酸化される場合、フランジは十分に柔軟であり、曲げても破損しない。いくつかの実施形態では、陽極酸化は、ＭＩＬ－Ａ－８６２５タイプ２、クラス２によって指定されるものである。缶全体の比較的薄い層のみを陽極酸化することは、（例えば、テープを貼る必要がなく、缶の一部を陽極酸化液に注意深く入れないようにする代わりに、缶全体を沈めることができるなど）製造プロセスを単純化および／またはスピードアップするので、いくつかの用途において望ましい場合がある。
簡単に図１に戻ると、電池サブモジュールの（ポーチ）セル（１００）は、効果的に機能するために冷却する必要がある。しかしながら、缶の内面が不均一であるため、フィン（１０４）の縁部は必ずしも良好に接触するとは限らない。これに対処し、電池サブモジュールの熱を引き出す能力を向上させるために、フィンにさまざまな改良を加えることができる。次の図は、いくつかの実施形態を示している。
図４Ａは、基本的なフィンを備えた熱伝導層の一例を示す図である。この例では、熱伝導層の初期のプロトタイプが示されている。このバージョンは、３つの平面部分：隣接する層が着座するか、そうでなければ位置する中央部分（４００）と、側部に２つのフィン（４０２および４０４）とを有する。２つのフィンは、熱伝導層を曲げ、平面部分の間に折り目を作成することによって作成される。これにより、フィンにバネ力が加わり、（積み重ねられたアレイ内の）熱伝導層が缶に挿入されるときに、フィンが缶の内面に押し付けられる。しかしながら、壁が屈曲または湾曲しているため、フィンが缶の内面に触れない場合がある。
これに対処するために、いくつかの実施形態では、フィンは、互いに独立して屈曲するか、または曲がることができるセクションに切断されるか、またはさもなければ分割される。次の図は、この例を示している。
図４Ｂは、羽毛状フィンを備えた熱伝導層の一実施形態を示す図である。この例では、フィン（４１０および４１２）を切断して、羽毛状フィンを作成する。これらの切断は、他のセクションとは独立して屈曲するか、または曲げることができる（例えば、それぞれが独自のバネ力および／または独立した位置を備えた）独立したセクションを作成する。そうすれば、セクション４１４に隣接する缶（図示せず）のセクションが羽毛状部４１４に向かって膨れ出て、セクション４１６に隣接する缶（図示せず）のセクションが羽毛状部４１６から引き離されたとしても、両方のセクションは、缶と接触するために独立して動くことができる。いくつかの実施形態では、羽毛状セクションの縁部は、組み立てプロセスを改善するために丸みを帯びている。あるいはまた、いくつかの実施形態では、羽毛状切断部は、一方向へのより容易な挿入を可能にするために角度が付けられている。
この問題に対する別のアプローチは、フィンのバネ力を増加させることである。次の図は、このアプローチを採用する一実施形態を示している。
図５Ａは、マルチフォールドフィンを備えた熱伝導層の一実施形態の斜視図を示す図である。この例では、フィン（５００ａおよび５０２ａ）は、熱伝導層を複数回折り畳むか、または屈曲することによって作成される。ここに示されているフィンには２つの屈曲部が（それぞれ）あり、１つの屈曲部のみを使用して形成されたフィン（例えば、図４Ａに示されているもの）よりも大きなバネ力を有する。次の図は側面図を示しており、フィンを形成するために使用される複数の屈曲部をより明確に示している。
図５Ｂは、マルチフォールドフィンを備えた熱伝導層の一実施形態の側面図を示す図である。この図のフィン５００ｂとおよび５０２ｂは、それぞれ図５Ａのフィン５００ａとおよび５０２ａに対応している。ここでより明確に示されているように、それぞれのマルチフォールドフィンには、２つの折り畳み部：熱伝導層の鋭い屈曲部または折り目（５１０）と、フィンの縁部により近い丸い屈曲部（５１２）とが含まれている。ここに示される形状および／または幾何学的形状は単なる例示であり、限定することを意図するものではないことに留意されたい（例えば、第１の屈曲部（５１０）は、必ずしも鋭い必要はなく、および／または方向が９０°変化する必要はなく、第２の屈曲部（５１２）は、必ずしも丸みを帯びている必要はない、および／または方向が１８０°変化する必要はない。
バネ力を増加させる別の方法は、フィンと隣接する電池セルとの間に圧縮性材料を挿入することである。次の図は、この一例を示している。
図６Ａは、電池セルとフィンとの間に配置された圧縮性コードの一実施形態の斜視図を示す図である。この例では、２つのコード（６００ａ）が、フィン（６０２ａ）と、フィン（６０２ａ）を備えた熱伝導層によって支えられている電池セル（６０４ａ）の側部との間に（１つは左側に、もう１つは右側に）配置されている（より一般的には、圧縮性材料は、積み重ねられた層（の側部）とフィンとの間に設置または配置される）。コードは、シリコーンフォームなどの圧縮性材料でできている。（ここに示されているコンポーネントを含む）積み重ねられた層が缶に挿入されると、圧縮性コードがフィンのバネ力を増加させるので、フィンが缶の内壁とより良好に接触する。これにより次いで、電池サブモジュールの熱放散が改善される。次の図は、側面視からのこの例を示している。
図６Ｂは、電池セルとフィンとの間に配置された圧縮性コードの一実施形態の側面図を示す図である。ここに示す状態では、（圧縮性コード（６００ｂ）、フィン（６０２ｂ）を備えた熱伝導層（６１０）、および電池セル（６０４ｂ）を含む）積み重ねられた層はまだ缶に挿入されていない。したがって、圧縮性コード（６００ｂ）は非圧縮状態にある。次の図は、積み重ねられた層が缶に挿入されたときの圧縮状態のコードを示している。
図６Ｃは、電池セルとフィンとの間に配置され、圧縮状態にある圧縮性コードの一実施形態の側面図を示す図である。この例では、積み重ねられた層が缶（６２０）に挿入されている。ここで圧縮状態にある圧縮性コード（６００ｃ）は、フィン（６０２ｃ）のバネ力を増加させるのに十分なサイズであるので、フィンは缶の内壁とより良好に接触する（例えば、非接触に対して接触する、接触面積が小さいのに対して接触面積が大きいなど）。圧縮性コード（６００ｃ）はまた、熱が（例えば、電池セル（６０４ｃ）から圧縮性コード（６００ｃ）、フィン（６０２ｃ）、缶（６２０）へと）電池サブモジュールを出るための新しい経路を作り出す。全体として、圧縮性コードは、圧縮性コードが使用されていない場合と比較して、電池サブモジュールの熱放散を改善する。
この例は、それぞれの側部に単一のロープまたはコードを示しているが、他のいくつかの実施形態は、それぞれの側部に分散された複数のより短い圧縮性材料部品を使用することができる。例えば、圧縮性材料で作られた複数のボールまたは球をそれぞれの側部に配置してもよい。または、それぞれの側部に圧縮性材料の複数の円筒形部品を有してもよい。例えば、いくつかの用途では、これは、材料の重量および／またはコストを低減するので、望ましい場合がある。
いくつかの実施形態では、接着剤（例えば、テープ、のりなど）を使用して、圧縮性材料を所定の位置に保持する。例えば、これは、圧縮性材料が電池セルとフィンとの間のポケットまたは空間から滑り落ちるのを防ぐことができる。
次の図は、蓋の改良の例を説明している。以下でより詳細に説明するように、これらの改良により、信頼性が向上し、および／または組み立てが容易になる。
図７は、凹型および／またはより短いコネクタを備えた蓋の一実施形態を示す図である。図示の例では、蓋には、タブカバー（７００）とトッププレート（７０２）との２つの部分が含まれている。この例では、電池サブモジュールに１２個のセルがある。上部プレートは開口部（７０４）を含み、それを介して１２個の電池セルからの１２個の正のタブおよび１２個の負のタブ（図示せず）が上部プレートを通過し、上部プレートの銅タブ（７０６）に取り付けられる。電気的には、これにより、（それぞれのグループに３つの電池セルが含まれる）電気的に接続されたセルの４つのグループが生成される。
電池サブモジュールによって出力される電源は、１２個のセルすべての組み合わせであるが、電池サブモジュールの監視および／または管理を支援するために、４つのグループの電圧が電気コネクタ（７０８）を介して報告される。例えば、第１のグループの３つの電圧、第２のグループの３つの電圧などが報告される。電気コネクタ（７０８）は、タブカバーがトッププレート（７０２）に固定されたときにアクセス可能となるように、タブカバー（７００）の窪んだ開口部（７１０）に嵌合する。
図８は、より古い蓋の一例を示す図である。この例では、タブカバー（８００）とトッププレート（８０２）の両方が取り付けられているより古いバージョンの蓋が示されている。電気コネクタ（８０４）は、タブカバーから突出して示されている。
図７に示される新しい蓋は、図８に示されるより古いバージョンと比較して多くの違いを有する。１つの変更は、新しい電気コネクタ（７０８）がより短く（例えば、トッププレートの表面により近く）かつより小さく、コネクタを所定の位置に固定するためのタング（ｔａｎｇ）（例えば、クリップ）をコネクタの側部に有さない。例えば、新しいコネクタ（７０８）の寸法は０．１インチ（２．５４ｍｍ）×０．３インチ（７．６２ｍｍ）のオーダーとすることができるのに対し、より古いコネクタ（８０４）の寸法は０．２インチ（５．０８ｍｍ）×０．５インチ（１２．７ｍｍ）のオーダーである。このより目立たないコネクタは、より短いおよび／またはより小さなコネクタがトッププレートの多くを塞がず、プリント回路基板（７１２）および／またはトッププレート（７０２）へのアクセスをより容易にするので、組み立てを容易にすることができる。（例えば、コネクタが蓋の最も高い部分にならないように）新しいコネクタ（７０８）を凹ませる、および／またはタブカバーによって保護することはまた、コネクタを保護するか、さもなければシールドするのに役立つ可能性がある。ここに図示されるように、いくつかの実施形態では、蓋は、タングの無い凹んだ電気コネクタを含む。
新しいタブカバー（図７の７００）はまた、古いタブカバー（図８の８０２）よりも背が高い。例えば、より古くより短いタブカバーでは、古いタブカバーの高さが短いため、缶内部の電池セルのタブの一部をトリミングする必要がある。このトリミングプロセスは時間がかかり、（例えば、トリミング中に溶接または配線が断線するため）部分的に組み立てられた電池サブモジュールを損傷する可能性がある。組み立てプロセスをスピードアップし、組み立てプロセス中の損失を低減するために、新しいタブカバー（図７の７００）は背が高く、電池セルから延在するタブをトリミングする必要性を排除する。例えば、新しいタブカバーの高さは０．３５インチ（８．８９ｍｍ）のオーダーであるが、古いタブカバーの高さは０．２５インチ（６．３５ｍｍ）のオーダーである。
新しい蓋に対する他の改善には、いくつかの電気的接続がどのように行われるかが含まれる。次の図は、この一例を示している。
図９は、デュアルワイヤボンドおよびポッティングを備えたプリント回路基板（ＰＣＢ）を備えたトッププレートの一実施形態を示す図である。図示の例では、トッププレート（９００）の上面図が示されている。上記のように、コネクタ（９０２）は、電池サブモジュール内のグループ化された電池セルの電圧を報告する。これを行うために、電池セルのタブが接続されている銅タブ（９０４）は、デュアルワイヤボンド（９０８）およびポッティング（９１０）を使用してＰＣＢ（９０６）に接続される。これにより、良好な（例えば、堅牢な）電気的および物理的接続が保証される。例えば、電池サブモジュールは航空機で使用される場合があり、リフトファン／プロペラからのかなりの振動があり、堅牢性の低い接続が切断される可能性がある。ここに図示するように、いくつかの実施形態では、蓋は、複数の電池セルの電圧を報告する電気コネクタを含み、複数の電池セルの電圧を報告することに関連する蓋内の電気接続は、デュアルワイヤボンドおよびポッティングを含む。
この例では、デュアルワイヤボンドは、０．００１～０．０１０インチ（２５．４μｍ～２５４μｍ）の範囲の直径を有する。様々な実施形態では、デュアルワイヤボンドは、アルミニウム、銅、金、メッキワイヤなどで作られている。この例では、ポッティングは、電気機器に安全な（例えば、脱酢酸）シリコンＲＴＶで作られている。
いくつかの実施形態では、缶の底部は、セラミックペーパー（あるいはまた、セラミックブランケット）などの高温断熱材の層を含む。いくつかの実施形態では、そのようなコトロニクスは、（例えば、切断および／または成形されたとき）ほこりがなく、容易に成形または切断されるため、魅力的である。いくつかの実施形態では、コトロニクスは以下の特性を有する：
融点： ３２００°Ｆ（１７６０℃）
連続使用温度： ２３００°Ｆ（１２６０℃）
構造： マット
密度： １２＃／ｆｔ３（０．１９ｇ／ｃｍ３）
絶縁耐力： １００ボルト／ミル（３．９３７０１ＭＶ／ｍ）
誘電率： １．６１＠１０８ｃｐｓ
損失係数： ０．０１７
比熱： ０．２５ＢＴＵ／＃°Ｆ（１０４６．７Ｊ／ｋｇ℃）
熱伝導率：
ＢＴＵ ｉｎ／ｈｒ．°Ｆ ｆｔ．２
＠５００°Ｆ（２６０℃）＝０．３８（０．００５５１１７３Ｗ／ｍＫ）
＠１０００°Ｆ（５３８℃）＝０．６０（０．０８７０２７２Ｗ／ｍＫ）
＠１５００°Ｆ（８１６℃）＝０．９０（０．１３０５４１Ｗ／ｍＫ）
＠２０００°Ｆ（１０９３℃）＝１．３３（０．１９２９１Ｗ／ｍＫ）
前述の実施形態は、理解を明確にする目的でいくらか詳細に説明されてきたが、本発明は、提供された詳細に限定されない。本発明を実施する多くの代替方法が存在する。開示された実施形態は例示的なものであり、限定的なものではない。

Claims (20)

  1. 開口部を備えた缶と、
    前記缶に挿入された複数の層であって、
    前記複数の層は、電池セルと、フィンを備えた熱伝導層とを備え、
    前記フィンは、複数の独立した隣接するセクションを有し、各セクションは、前記フィンのそのセクションを前記缶の内面に向かって独立して押すようになっている独立したバネ力を有する、前記複数の層と、
    前記缶の前記開口部を覆うように構成された蓋と
    を備える、システム。
  2. 前記蓋は、タングのない凹型の電気コネクタを備える、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記電池セルは、前記缶に挿入された複数の電池セルのうちの１つであり、
    前記蓋は、
    前記複数の電池セルの電圧を伝える電気コネクタと、
    前記複数の電池セルの電圧を伝えることに関連する、前記蓋内の電気接続部であって、デュアルワイヤボンドおよびポッティングを含む前記電気接続部と
    を含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記フィンの前記複数の独立した隣接するセクションのうちの第１のセクションが第２のセクションに隣接し、
    前記第１のセクションと前記第２のセクションとが前記缶の内面に物理的に接触するように、前記第１のセクションが前記第２のセクションとは独立して屈曲するか曲がるようになっている、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記フィンの前記複数の独立した隣接するセクションの縁部が丸みを帯びている、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記熱伝導層が、第１の側に沿って前記フィンを有し、前記第１の側とは反対側の第２の側に沿って、前記複数の独立した隣接するセクションを含む他のフィンを有する、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記複数の独立した隣接するセクションは、前記電池セルに向かって前記フィンの下方に傾いているか、前記電池セルに向かって前記フィンの上方に傾いている、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記缶の内面の少なくとも一部が陽極酸化されている、請求項１に記載のシステム。
  9. 開口部を備えた缶と、
    前記缶に挿入された複数の層であって、
    前記複数の層は、電池セルと、フィンを備えた熱伝導層とを備え、
    圧縮性材料が、前記フィンと前記電池セルとの間に配置され、前記圧縮性材料は、前記缶の内面に向かって前記フィンを押すバネ力を提供する、前記複数の層と、
    前記缶の前記開口部を覆うように構成された蓋と
    を備える、システム。
  10. 前記複数の層は、断熱層をさらに備える、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記電池セルはポーチセルを含み、
    前記缶は、３～５ＰＳＩ（０．０２０６８４３～０．０３４４７３８ＭＰａ）の範囲内の圧力を前記複数の層に加えるようになっている、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記蓋は、凹んだ電気コネクタを備える、請求項９に記載のシステム。
  13. 前記熱伝導層が、第１の側に沿って前記フィンを有し、前記第１の側とは反対側の第２の側に沿って他のフィンを有し、前記圧縮性材料は、前記フィンと前記電池セルの第１の側との間に位置し、他の圧縮性材料が、前記フィンと前記電池セルの第２の側との間に位置する、請求項９に記載のシステム。
  14. 前記電池セルは、前記フィンおよび前記他のフィンを有する前記熱伝導層によって支えられている、請求項１３に記載のシステム。
  15. 前記圧縮性材料は、シリコーンフォームからなる圧縮性コードである、請求項９に記載のシステム。
  16. 前記缶の内面の少なくとも一部が陽極酸化されている、請求項９に記載のシステム。
  17. 前記圧縮性材料は、前記フィンと前記電池セルとの間に延在する複数の圧縮性材料セグメントを含む、請求項９に記載のシステム。
  18. 前記複数の圧縮性材料セグメントは球状又は円筒形状である、請求項１７に記載のシステム。
  19. 接着剤が、前記熱伝導層と前記フィンとの間、または前記電池セルと前記熱伝導層との間に提供される、請求項９に記載のシステム。
  20. 前記熱伝導層は、前記電池セルから前記フィンを通って前記缶まで熱を伝達するようになっている、請求項９に記載のシステム。
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