JP2023507074A - 電力供給装置およびその構成要素 - Google Patents

Abstract

対応する複数のバッテリレセプタクル内に保持された複数のバッテリユニットと、複数のバッテリユニットを相互接続する複数のバッテリ間コネクタと、複数のバッテリレセプタクルを備えるバッテリトレイと、電力入力および電力出力を容易にするための電力インターフェースとを備え、バッテリ間コネクタは、対応する複数のバッテリユニットを相互接続するために第１の複数のバッテリレセプタクルを通って延在する放熱部材として構成される、バッテリモジュール。【選択図】図１Ｅ

Description

本開示は、電力供給装置に関し、より詳細には、モバイル電力供給装置およびその構成要素に関する。

モバイル装置は、環境に優しいまたはより環境に優しいエネルギーと考えられる電気エネルギーによってますます電力を供給されるようになっている。電気自動車などのモバイル装置に電力を供給するために利用可能な電気エネルギーの量は、多くの場合制限され、装置に蓄積されたエネルギーに依存する。

モバイル装置が充電ステーションから離れている間に蓄積エネルギーが使い果たされると、状況が厄介になる可能性がある。蓄積された電気エネルギーによって電力を供給されるモバイル装置にエネルギーを供給することができる移動式電力供給装置が有用かつ望ましいであろう。

蓄積エネルギー源と、電力インターフェースと、装置の動作を制御するように構成された電子回路とを備える電力供給装置が開示される。蓄積エネルギー源は、電気エネルギーを蓄積するために充電され、蓄積されたエネルギーを放出するために放電され得る。装置は、例えば電気自動車などの負荷に電力を供給するための発電所、例えば移動式発電所として構成されてもよい。

ＭＯＢＯ－Ｉと呼ばれる装置は、主ハウジングと、移動性を提供するために主ハウジングを支持する車輪と、主ハウジングに収容されたバッテリアセンブリおよび電子回路のアセンブリとを備え、バッテリアセンブリは、直列および／または並列に接続された複数のバッテリモジュールを備え、各バッテリモジュールは、モジュールハウジングと、直列および／または並列に接続されたバッテリユニットの集合体と、バッテリモジュールに空気を出入りさせる換気手段とを備える。

本開示は、添付の図面を参照して例として説明される。

例示的な電力供給装置の正面斜視図である。 例示的な電力供給装置の背面斜視図である。 図１Ａの装置の底面図である。

正面パネルを取り外した装置の正面図である。 正面パネルを取り外した装置の正面斜視図である。 駆動装置が取り付けられた装置のシャーシを示す斜視図である。

外部電源に接続された装置を示す概略ブロック図である。

外部負荷に接続された装置を示す概略ブロック図である。

例示的なバッテリモジュールの斜視図である。 例示的なバッテリモジュールの斜視図である。

主長手方向軸Ｌ－Ｌ’に沿った図３Ａの電力供給装置の長手方向断面図である。

バッテリモジュールの例示的な区画レイアウトを示す概略図である。

上部モジュールハウジングが取り外された図３Ａのバッテリモジュールの代替の例示的なバッテリ構成の露出図である。 上部モジュールハウジングが取り外された図３Ａのバッテリモジュールの代替の例示的なバッテリ構成の露出図である。

バッテリモジュールの主要な構成要素の例を示す分解図である。

バッテリモジュールの露出斜視図である。

熱伝導トラックを示す例示的なベースプレートの斜視図である。

例示的なバッテリ間コネクタのアレイを備える例示的なバッテリ列間コネクタの斜視図である。 例示的なバッテリ間コネクタのアレイを備える例示的なバッテリ列間コネクタの正面図である。

図９Ａのバッテリ列間コネクタの丸で囲まれた部分（Ａ）の拡大図である。

例示的な列間コネクタによる２列のバッテリの相互接続を示す。

電力供給装置の例示的なバッテリトレイの斜視図である。 電力供給装置の例示的なバッテリトレイの斜視図である。

図８Ａのバッテリトレイの平面図である。

バッテリトレイの丸で囲まれた部分（Ｂ、Ｃ）の拡大図である。 バッテリトレイの丸で囲まれた部分（Ｂ、Ｃ）の拡大図である。

図８Ａの２つのバッテリトレイのラッチによって形成された結合バッテリトレイを示す。

２つのバッテリトレイ間のインターフェースを示す、図９の結合バッテリトレイの丸で囲まれた部分（Ｄ）の拡大図である。

例示的な電力供給装置１０００は、蓄積エネルギー源、電力インターフェース、および装置の動作を制御するための電子回路が取り付けられた主ハウジングを備える。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、装置１０００は移動式であり、複数の車輪上に支持された主ハウジング１１００を備える。車輪は、図１Ｃに示すように、主ハウジングのベースであるシャーシ１１２０に取り付けられている。

複数のバッテリモジュールを備えるバッテリアセンブリは、装置１０００の例示的な蓄積エネルギー源を形成する。バッテリアセンブリは、図１Ｄおよび図１Ｅに示すように、例示的な複数の４つのバッテリモジュール１２００Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備える。

電子回路は、電力回路、通信回路、および制御回路を備える。電力回路は、電力入力回路と電力出力回路とを備える。電力入力回路は、ＡＣ－ＤＣコンバータであってもよい第１の電力コンバータを備えてもよく、電力出力回路は、ＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい第２の電力コンバータを備えてもよい。ＡＣ－ＤＣコンバータは、装置の内部動作、例えばバッテリアセンブリの充電のために、商用ＡＣ電力（mains AC power, 主要交流電力）をＤＣ電力に変換するように構成されてもよい。ＤＣ－ＤＣコンバータは、バッテリ電圧アセンブリを出力用の別のＤＣ電圧に変換するように構成されてもよい。ＤＣ出力電圧は、バッテリアセンブリ電圧より高くても低くてもよい。電力回路は、電力入力ポートと、電力出力ポートと、電力入力ポートと電力出力ポートとを相互接続するＡＣ－ＤＣコンバータとを備える電力入力モジュールとして、および電力入力ポートと、電力出力ポートと、電力入力ポートと電力出力ポートとを相互接続するＤＣ－ＤＣコンバータとを備える電力出力モジュールとして構成されてもよい。

通信回路は、装置内のデータ通信を容易にするための内部通信回路と、装置と他の互換性のある電力供給装置などの外界との間のデータ通信を容易にするための外部通信回路とを備えることができる。通信回路は、データ通信フロントエンドを備えてもよく、通信モジュールまたは複数のモジュールとして構成されてもよい。

制御回路は、装置の動作を制御するように構成され、バッテリ充電およびバッテリ放電を含むバッテリ動作を制御するように構成されたバッテリ管理システム（「ＢＭＳ」）を備える。制御回路は、制御モジュールまたは複数の制御モジュールとして構成されてもよい。バッテリ管理システムは、バッテリアセンブリおよびバッテリアセンブリの個々のバッテリモジュールのパラメータを監視するように構成される。パラメータは、充電レート、放電レート、充電状態（ＳｏＣ）、ループ電流、および／または健全状態（ＳｏＨ）などの電気的パラメータを含むことができ、および／またはバッテリモジュールの温度、湿度、および／または内圧を含む物理的パラメータを含むことができる。

主ハウジング１１００は、上部パネル１１０２を有する上部と、底部パネル１１０４を有する底部と、上部と底部とを相互接続する外周壁１１０６とを備える。上部パネル、底部パネル、および外周壁は協働して、電子回路およびバッテリアセンブリを含む装置の構成要素が内部に収容される内部区画を有するキャビネットを形成する。例示的な主ハウジングは、バッテリモジュール１２００、電力モジュール１３００、制御モジュール１４００、および通信モジュールを収容するための複数の棚、区画、および／またはレセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ,容器）に編成（ｏｒｇａｎｉｚｅｄ）される。外周壁は、複数のサイドパネルを備えてもよい。サイドパネルの１つまたはいくつかは、モジュールが収容されている主ハウジングの内部への修理アクセスを可能にするために取り外し可能であってもよい。主ハウジングは、上部パネルおよび外周壁が取り付けられる剛性ラックフレームを含んでもよい。ラックフレームは、モジュールを取り付けるための、例えば取り外し可能に取り付けるためのスロット付き垂直柱を備えてもよい。

主ハウジングは、装置と周囲環境との間の空気交換、例えば強制空気交換による熱交換が行われ得るように、通気開口部を含むことができる。通気開口部を介して装置と周囲環境との間で空気を交換することにより、主ハウジングに流入または流出する空気による熱交換は、装置の内部温度を調整して、装置の最適または好ましい熱条件を維持することができる。本例のような例示的な実施形態では、通気グリルの形態の通気開口部が外周壁に形成されて、外周壁を横切る空気流による熱交換を可能にする。例示的な実施形態では、図１Ｂに示すように、通気開口部が主ハウジングの後部パネルに形成される。

例示的な装置は、図１Ｅに示すように、バッテリモジュールのスタックを形成するように配置された例示的な複数の４つのバッテリモジュールを備える。バッテリモジュールは、外周壁によって囲まれ、シャーシの上方にあるバッテリ区画内に保持される。電力モジュール、制御モジュール、および通信モジュールは、（バッテリモジュールと比較して）軽量であり、ユーザおよび／またはオペレータによるアクセスが容易であるために、バッテリ区画の上方に位置する区画内に保持される。例示的なバッテリモジュールは、定格電圧、定格電力および外形寸法を含む同じ仕様（誤解を避けるために実質的に同じものを含む）を有し、垂直に整列して配置される。

例示的な装置は、主ハウジングの底部の幅または長さであり得る、そのベース寸法よりも著しく大きい高さを有するタワーのフォームファクタを有し、それにより、主ハウジングの断面積を画定する単位ベース面積当たりでより多くのエネルギーを蓄積することができる。本明細書において著しく大きいという用語は、３０％、４０％、５０％、６０％、８０％、１００％、１５０％、２００％またはそれ以上を含む、少なくとも２０％大きいことを意味する。

タワー形態はまた、より多くのエネルギーを主ハウジングの単位体積当たりに蓄積することができるように、より高い蓄積エネルギー密度を容易にする。例示的な装置では、バッテリモジュールは、バッテリモジュールのバッテリユニットがバッテリ区画の断面積のかなりの部分を占めるように構成される。本明細書におけるかなりの部分は、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％またはそれ以上を含む、少なくとも５０％を意味する。

例示的な装置は、約１ｍ（９８８ｍｍ）の例示的な高さ、約０．５ｍ（４３０ｍｍ）の例示的な幅、約１ｍ（９００ｍｍ）の例示的な長さ、０．３８２ＣＢＭの例示的な容積、および１６ｋＷｈ／立方メートル（ＣＢＭ）を超える定格未満エネルギー蓄積容量に対応する８．０ｋＷｈ（それぞれ２ｋＷｈの４つのモジュール）の定格未満エネルギー蓄積容量を有する。

例示的な装置の主ハウジングは、約０．２７ＣＢＭ、すなわち０．３ＣＢＭ未満の内部区画容積、８ｋＷｈの定格未満エネルギー蓄積容量、およびＣＢＭ内部区画容積当たり２９．６ｋＷｈの定格未満蓄積エネルギー密度（＝８／０．２７）に対応する１５０ｋｇの重量を有する。ＣＢＭ内部区画容積あたり２０または２５ｋＷｈを超える定格未満蓄積エネルギー密度は、動作するためにより大きなエネルギー供給を必要とする負荷に対応するためのコンパクトな電力バンクを提供する。定格未満蓄積エネルギー密度は、追加のバッテリモジュールを追加することによって、ＣＢＭ内部区画容積あたり３０または３５ｋＷｈ超まで増加させることができる。ここで、定格未満エネルギーとは、最低電圧を超えて利用可能なバッテリセルまたはバッテリモジュールのエネルギーを意味する。

バッテリモジュールは、直列および／または並列に接続されてもよい。例示的な実施形態では、バッテリモジュールは、バッテリアセンブリがバッテリモジュールの公称電圧定格の４倍に等しい４０３．２Ｖの公称電圧定格を有するように直列に接続される。

例示的な装置は、人間のオペレータと機械との間のインターフェースを容易にするためのヒューマンマシンインターフェースを備える。ヒューマンマシンインターフェースは、ＬＣＤディスプレイパネルまたはＬＣＤタッチパネルなどのディスプレイと、場合によりコントロールスティックなどの手動制御デバイスとを備えることができる。例示的な実施形態では、ＬＣＤタッチパネルは、駆動機構の機械的制御を含む装置の動作制御を達成するために、ユーザと機械との間のインターフェースとして機能するように構成されてもよい。

装置は、移動式エネルギー源として構成されてもよく、移動を容易にするために車輪が設けられる。車輪は、フリーランニングおよび／または電力駆動であってもよい。図１Ｄおよび図１Ｅを参照すると、例示的な装置の主ハウジングは、内部に駆動装置が保持される駆動区画を備える。駆動装置は、一対の車輪１５２０を駆動するように構成された駆動機構１５１０を備える。駆動機構は、モータシャフトと、モータシャフトと被駆動車輪とを相互接続するように構成されたギアボックスなどの変速装置とを有するモータと、モータの動作を制御するための制御電子機器とを備えることができる。制御電子機器は、モータ駆動コントローラおよび周辺回路を備えることができる。例示的な装置の被駆動車輪は、駆動車輪の前方および後方にある中間フリーランニング車輪である。

駆動装置は、任意選択的に、駆動機構専用の電力装置を備える。駆動装置は、図１Ｆに示すように、駆動バッテリアセンブリ１５３０、ＤＣ－ＤＣコンバータ１５４０、およびＡＣ－ＤＣコンバータ１５５０を備えることができる。例示的な駆動バッテリアセンブリは、５０Ｖの例示的な定格電圧を有し、バッテリユニットの１４Ｓ３Ｐ構成を含み、ＡＣ－ＤＣコンバータは、駆動バッテリアセンブリを充電するために商用電力をＤＣ電力に変換するように考案されており、１６０Ｗの例示的な定格電力を有し、ＤＣ－ＤＣコンバータは、駆動装置に関連する電子機器のために駆動バッテリアセンブリのＤＣ電力を１２ＶのＤＣ出力に変換するための１２Ｖの例示的な定格電圧および３３０Ｗの例示的な定格電力を有する。例示的な実施形態では、駆動機構は、一般性を失うことなく、バッテリモジュール１２００を含む主バッテリアセンブリから電力を利用することができる。駆動区画は、バッテリ区画の下にあり、シャーシと主バッテリアセンブリとの中間にある最も低い区画である。電力源が駆動機構専用ではない実施形態では、最も低い区画は、一般性を失うことなくバッテリ区画として使用することができる。

装置は、手動制御および／または自動制御下で移動するように駆動されてもよい。自動制御は、ローカル制御であってもよいし、リモート制御であってもよい。手動制御を容易にするために、図１Ｅに示すように、駆動制御デバイス１５６０が主ハウジング上、例えば上部パネル上に設けられる。

駆動制御デバイス１５６０は、ユーザが装置の動きを制御するためのユーザインターフェースとして機能する駆動スティックとして構成されてもよい。例示的な駆動スティックは、主ハウジングの上部パネルから上方に突出し、駆動機構の電子制御回路に電気的に接続される。駆動スティックは、複数のモードに対応するために複数の所定の個別の操作位置を有することができる。モードは、例えば、車輪がロックされている再充電／駐車モード、車輪が解放されロックされていない移動モード、装置が蓄積された電力を外部負荷に出力する充電モード、および装置が停止しているオフモードを含むことができる。例示的な実施形態では、タッチパネルは駆動制御デバイスとして構成されてもよい。駆動制御デバイスは、装置の外部からのユーザの手動制御を容易にするために、主ハウジングの外側に考案されている。駆動制御デバイスは、平均的な身長のユーザが、モバイル装置の隣で立ったり歩いたりしながら、駆動制御デバイスを操作して装置が移動するように駆動することができる高さに構成されてもよい。例えば、駆動制御デバイスは、支持地面から１ｍ～１．６ｍの高さに配置されてもよい。

例示的な装置の制御回路は、上部レセプタクルに収容され、ＥＭＳ（「エネルギー管理システム」）モジュール、充電規格モジュール、データフロントエンドモジュール、一般制御モジュールをさらに備える。本明細書の上部レセプタクルは、主ハウジングの上部パネルに最も近位のレセプタクルである。充電標準モジュールは、ＣＨＡｄｅＭｏ Ｍａｎａｇｅｒモジュール、ＣＣＳ Ｃｏｍｂｏ Ｍａｎａｇｅｒモジュール、ＧＢモジュールを含むことができる。充電規格モジュールは、一般性を失うことなく、その時点で一般的な複数の充電規格に準拠するシステムと共に動作するように構成された別個のモジュールまたは一体化された管理モジュールであってもよい。例示的な実施形態では、レセプタクルは平行であり、モジュールは、装置が平地に配置されたときに実質的に水平である。

図２Ａを参照すると、ＡＣ－ＤＣコンバータの入力は電源に接続され、ＡＣ－ＤＣコンバータの出力は第１の切り替え可能なリンクによってＤＣ－ＤＣコンバータの入力に接続され、バッテリアセンブリの出力は第２の切り替え可能なリンクによってＤＣ－ＤＣコンバータの入力に接続され、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力は第３の切り替え可能なリンクによってバッテリアセンブリに接続される。第１の切り替え可能リンクは、第１の切り替え可能リンクを開閉するように動作可能な第１の電力スイッチＳＷ１を備える。第２の切り替え可能リンクは、第２の切り替え可能リンクを開閉するように動作可能な第２の電力スイッチＳＷ２を備える。第３の切り替え可能リンクは、第３の切り替え可能リンクを開閉するように動作可能な第３の電力スイッチＳＷ３を備える。第１、第２、および第３の電力スイッチの各々は、電子制御回路によってオン状態またはオフ状態で動作可能である。

装置は、待機モードおよび電力出力モードを含む複数のモードで動作することができる。

待機モードにあるとき、バッテリアセンブリの蓄積エネルギーレベルに応じて、バッテリアセンブリは充電されても充電されなくてもよい。バッテリアセンブリが良好なエネルギーレベルを有するとＢＭＳが判断すると、ＢＭＳコントローラは非充電モードで動作し、バッテリアセンブリを充電しない。バッテリアセンブリが良好なエネルギーレベルを有していないとＢＭＳが判断すると、ＢＭＳコントローラは、バッテリアセンブリを充電するために充電モードで動作する。良好な蓄積エネルギーレベルは、バッテリアセンブリの蓄積エネルギーレベルまたは電圧を参照して決定されてもよく、用途の要件に従って設定されてもよい。電力出力モードにあるとき、電力は装置から外部負荷に供給される。

充電モード中、装置は、バッテリアセンブリが外部電源によって充電され得るように外部電源に接続される。装置が例えばＡＣ商用電源である外部電源に接続されると、ＡＣ－ＤＣコンバータは、ＤＣ電圧を有するＤＣ電力を出力するように動作する。ＤＣ電力は、ＡＣ商用電源の整流バージョンであり、バッテリアセンブリを充電するのに十分高い電圧を有していない可能性がある。十分に高い充電電圧を有する充電電力を有するために、ＡＣ－ＤＣコンバータの出力は、ＤＣ－ＤＣコンバータに入力されるＤＣ電力を供給するためにＤＣ－ＤＣコンバータの入力に接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータは、ＤＣ電力入力をアップコンバートして、バッテリアセンブリを充電するのに適した十分に高い電圧を有するＤＣ電力出力を出力する。ＢＭＳは、ＤＣ電力出力によるバッテリアセンブリの充電を監視するように構成され、より長い動作寿命のために、バッテリアセンブリが最大電圧または最大電圧を下回るパーセンテージに達したときに充電を停止する。

充電モードにあるとき、スイッチＳＷ１およびＳＷ３は閉じられ、それにより、入力電力が電源からＡＣ－ＤＣコンバータに、次いでＤＣ－ＤＣコンバータに、最後にバッテリアセンブリに流れる。ＢＭＳは、バッテリアセンブリの状態を時々監視し、バッテリパラメータ読み取り値を繰り返し取得して記憶するように構成される。バッテリアセンブリの充電が開始される前に、ＢＭＳは、例えば、装置に搭載されたデータ記憶装置からデータを取り出す。取り出されるデータは、安全な充電およびより長いバッテリ寿命を促進するために実際の充電方式を決定するために、最大電圧、最小電圧、バッテリ充電方式、および記憶されたバッテリパラメータの一部またはすべてを含む、バッテリモジュールおよびバッテリアセンブリの電圧情報を含むことができる。ＢＭＳコントローラは、バッテリの種類に依存する所定の充電パターンに従うように構成される。

非充電モードのとき、ＢＭＳコントローラは、ＡＣ－ＤＣコンバータの動作を停止してもよいし、ＳＷ１を開いて第１の切り替え可能リンクを切断してもよい。

電力出力モードにあるとき、図２Ｂに示すように、ＢＭＳコントローラは、ＳＷ２を閉じてＳＷ３を開くように動作し、それによりバッテリエネルギーがバッテリアセンブリからＤＣ－ＤＣコンバータに流れ、次いで装置の出力に接続された負荷に流れる。電力出力モードにあるとき、ＳＷ１は開閉されてもよい。ＳＷ１が閉じているとき、装置が依然として外部電源に接続されている場合、出力電力は外部電源からの電力を含む。

出力モードの場合、例示的なバッテリアセンブリは、最大電流１００Ａを出力することができるが、実際の電流は、例えば、ＥＭＳコントローラと相手方のコントローラとの間の合意によって制御することができる。

また、充電モード時に、電力供給装置が外部電源に接続されている場合、スイッチＳＷ１、ＳＷ２の両方を閉じることによって、外部電源の電力を補助充電電力としてＤＣ－ＤＣコンバータに供給してもよい。第１の切り替え可能リンクは、一方向、すなわちＡＣ－ＤＣコンバータからＤＣ－ＤＣコンバータに、そしてこの逆方向ではないように電流の流れを制限するダイオードまたは他の一方向性デバイスを含むことができる。

現代のモバイル装置は、異なる電源システムおよび電圧定格を使用して動作され、装置は通常、電源装置に搭載されたＥＭＳコントローラなどの相手側コントローラとデータ通信し、データを交換するように構成された通信フロントエンドを有するインテリジェント中央コントローラを有するスマート装置である。

電力供給装置のコントローラは、電気自動車の中央コントローラなどの相手コントローラとデータ通信し、データを交換するように構成される。

負荷が充電カプラに接続されると、ＥＭＳコントローラは、モバイル装置に搭載されたコントローラとのデータ接続を確立し、通信するための正しいプロトコルを識別する。データの交換が成功すると、ＥＭＳコントローラは、その相手方コントローラから、充電規格、充電電流および電圧などの充電方式、ＳｏＣ（充電状態）、および通常はバッテリアセンブリである搭載エネルギー蓄積装置を充電するための他の有用なデータを学習する。充電データおよび基準が入力されると、ＥＭＳコントローラは、モバイル装置の搭載エネルギー蓄積装置を充電するように動作する。

例示的な実施形態では、外部電源は、図６Ａに示すように、単相、１３Ａ、５０Ｈｚ、２２０ＶのＡＣ電源である。バッテリアセンブリは、４０３．２Ｖの最大電圧および２００Ｖの最小電圧を有する。第２の電力コンバータは、２×１４ｋＷｈのＤＣ－ＤＣコンバータを備える。ＤＣ－Ｄｃコンバータは、バッテリアセンブリの充電電圧およびＣＨＡｄｅＭｏ、Ｃｏｍｂｏ＋、Ｔｅｓｌａなどの異なる充電規格に準拠する充電電圧を含む、異なる出力電圧に切り替え可能である。充電カプラは、異なる充電規格に合わせて構成された異なる充電コネクタ（または「ガン」）を備えてもよい。要求される充電規格および充電電圧を検出すると、ＥＭＳコントローラは、接続負荷の規格の要求に従って充電を開始する。

ＤＣ－ＤＣコンバータは、複数の切り替え可能な入力および／または複数の切り替え可能な出力を有するＭＩＭＯ（多入力多出力）ＤＣ－ＤＣコンバータであってもよい。ＤＣ－Ｄｃコンバータの入力および出力電圧は、制御可能であってもよく、例えば、ＥＭＳコントローラによってデジタル制御可能であってもよい。例示的な実施形態では複数の電力コンバータが示されているが、一般性を失うことなく、電力コンバータはＭＩＭＯ（多入力多出力）電力コンバータに統合されてもよい。

例えば、１００Ｖバッテリモジュールの場合、充電電圧を１１４．８Ｖに設定し、１１．４７５Ａ（０．５Ｃ）の定電流（ＣＣ）充電レートで８０％まで、次いで定電圧（ＣＶ）充電し、充電電流が４５０ｍＡに低下したときに充電を終了することができ、または、充電電圧を１１７．６Ｖに設定し、１１．４７５Ａ（０．５Ｃ）の定電流（ＣＣ）充電レートで９０％まで、次いで定電圧（ＣＶ）充電し、充電電流が４．５Ａに低下したときに充電を終了することができる。

例えば、５０Ｖバッテリモジュールの場合、充電電圧を５７．４Ｖに設定し、２２．９５Ａ（０．５Ｃ）の定電流（ＣＣ）充電レートで８０％まで、次いで定電圧（ＣＶ）充電し、充電電流が９００ｍＡに低下したときに充電を終了することができ、または、充電電圧を５８．８Ｖに設定し、２２．９５Ａ（０．５Ｃ）の定電流（ＣＣ）充電レートで９０％まで、次いで定電圧（ＣＶ）充電し、充電電流が９Ａに低下したときに充電を終了することができる。

例示的な実施形態では、電力供給装置は、ＡＣ電力出力または複数のＡＣ電力出力を備えてもよい。ＡＣ電力出力を提供するために、ＤＣ－ＡＣインバータまたは複数のＤＣ－ＡＣインバータが設けられる。例示的な電力供給装置は、１００～１２０Ｖａｃの５０Ｈｚ出力および２００～２４０Ｖａｃの５０Ｈｚ出力を含むことができる。

装置の例示的なバッテリモジュールは、バッテリユニットの集合体、監視および制御回路、換気手段、およびモジュールハウジングを備える。バッテリユニットの集合体は、典型的には、複数のバッテリユニットを備え、バッテリユニットは、設計された電圧および電流の要件を満たすために直列および並列に接続される。

例示的なモジュールハウジングは、ベースハウジング部分と、ベース部分と協働して長手方向軸によって画定される長手方向に沿って、バッテリモジュールに局所的な状態を制御および監視するように構成された電子回路が設置される電子機器区画である第１の区画と、バッテリユニットの集合体が収容されるバッテリ区画である第２の区画と、換気装置が設置される換気区画である第３の区画とを画定する上側ハウジング部分とを備える。例示的な換気装置は、複数の軸流ファンを備える。軸流ファンは、図３Ｅおよび図３Ｆ（上側ハウジング部分が除去されている）に示すように、モジュールハウジングの長手方向軸に直交する方向に沿って配置され、ファンの軸は長手方向軸に平行である。

ベースハウジング部分および上側ハウジング部分は協働して、流入端である第１の端部および流出端である第２の端部を有する空気チャネルを画定し、それにより、流入端を通って流入した空気は、チャネルの長さを横切った後に流出端を通って出る。電子機器区画は流入端に配置され、換気区画は流出端に配置される。

バッテリモジュールの電子回路は、センサ、検出回路、スイッチング回路、スイッチング制御回路、制御回路、および通信フロントエンドなどの周辺回路を含むことができる。センサおよび検出回路は、例えば、温度センサ、温度検出回路、電圧センサ、電圧検出回路、電流センサ、電流検出回路、圧力センサおよび圧力検出回路を含む。バッテリモジュールの制御回路は、バッテリモジュールに対してローカルな制御回路であり、装置全体の管理システムであるＢＭＳと区別するために、モジュール管理システムまたはパック管理システム（ＰＭＳ）と呼ばれる。

例示的な実施形態では、温度センサは、バッテリモジュールの上または内部、より具体的にはチャネルの内部に配置される。例示的な実施形態では、バッテリモジュールの制御回路は、バッテリモジュールの温度が閾値温度に達すると、センサからの温度信号を受信した制御回路が換気装置を作動させて空気をチャネルから出し、それによって高温空気がバッテリモジュールから出るように構成される。

バッテリモジュールは、換気区画が主ハウジングの通気面の近位かつ並置するように取り付けられる。

例示的なバッテリモジュールは、円筒形バッテリユニット、例えば寸法コード１８６５０を有する円筒形バッテリセルから組み立てられる。現在、リチウムイオン充電式１８６５０円筒形バッテリ（例えば、パナソニック（登録商標）モデルＵＲ１８６５０ＺＭ２）が広く使用されている。

例示的な実施形態では、バッテリモジュールのバッテリユニットはｎＳｍＰの構成に配置され、ｎは直列に接続されたセルの数であり、ｍは並列に接続されたセルの数である。

例示的なバッテリモジュールは、それぞれが２５５０ｍＡｈの電流定格、３．６Ｖの公称電圧Ｖ_{ｃｅｌｌ ｎｏｍｉｎａｌ}、２．５Ｖ（Ｖ_{ｃｅｌｌ ｍｉｎ}）～４．１Ｖ（Ｖ_{ｃｅｌｌ ｍａｘ}）の電圧範囲を有し、２．３ｋＷｈの定格蓄積エネルギー容量および２．０ｋＷｈの定格未満蓄積エネルギー容量に対応する、例示的な複数の２５２個の１８６５０個のリチウム充電式セルを備える。例示的なバッテリセルは、充電のために０℃～４５℃、放電のために－２０℃～６０℃の動作温度範囲を有する。

例示的な実施形態では、バッテリモジュールは、バッテリモジュールが１００．８Ｖの公称電圧ｎＶ_{ｃｅｌｌ－ｎｏｍｉｎａｌ}、７０Ｖ（ｎＶ_{ｃｅｌｌ ｍｉｎ}）～１１４．８Ｖ（ｎＶ_{ｃｅｌｌ ｍａｘ}）の電圧範囲、１００Ａの最大放電電流、および７ｋＷの連続出力定格を有するように、２８Ｓ９Ｐの構成に配置される。バッテリユニットは、各々が１４Ｓ９Ｐ構成を有し、列当たり１４列および９個のセルレセプタクル（ｃｅｌｌ ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ、セル容器）を備えるクレート上に保持される、２つの直列に接続されたグループに配置される。図３Ｅの実施形態では、バッテリクレートの列はモジュールハウジングの長手方向軸に平行であり、２つのグループは直列に接続されている。

例示的な実施形態では、バッテリモジュールは、バッテリモジュールが５０．４Ｖの公称電圧ｎＶ_{ｃｅｌｌ－ｎｏｍｉｎａｌ}、３５Ｖ～５７．４Ｖの電圧範囲、１００Ａの最大放電電流、および３．５ｋＷの連続出力定格を有するように、１４Ｓ１８Ｐの構成に配置される。バッテリユニットは、各々が１４Ｓ９Ｐ構成を有し、列当たり１４列および９個のセルレセプタクルを備えるクレート上に保持される、２つの並列に接続されたグループに配置される。図３Ｆの実施形態では、バッテリクレートの列はモジュールハウジングの長手方向軸に平行であり、２つのグループは並列に接続されている。

例示的なバッテリモジュールは、２．０ｋＷｈの定格未満蓄積エネルギー容量および１８．２５ｋｇの重量を有し、これは、０．１ｋＷｈ／ｋｇ（２ｋＷｈ／１８．２５ｋｇ）より高い定格未満エネルギー蓄積密度に対応する。

例示的なバッテリモジュールは、５８８ｍｍ×３１５ｍｍ×９４ｍｍ（長さ×幅×高さ）の寸法および０．０１７４ＣＢＭの体積を有し、ＣＢＭ当たり１１５ｋＷｈの定格未満エネルギー蓄積密度に対応する。バッテリモジュールは、ＣＭＢあたり１００ｋＷｈまたは１１０ｋＷｈを超える定格未満エネルギー蓄積密度を有し、これは道路脇での救助または毎日の充電のいずれの場合でも有利である。

例示的なバッテリモジュールは、０．１８５平方メートルの面積を有し、主ハウジングの内部区画の内部断面積（Ｌ×Ｗ）の８０％または９０％超に対応する。

例示的な実施形態では、バッテリモジュールの制御回路は、温度が摂氏４０度の閾値温度に達すると換気手段の動作を起動してチャネルを通る強制空気流を生じさせ、温度が摂氏４０度に低下すると換気手段の動作を停止するように構成される。

バッテリモジュールは、電力バンクを形成するように相互接続される。本明細書における電力バンクは、電力を節約または蓄積することができ、電力を取り出すまたは引き出すことができる電力蓄積装置である。本明細書における電力は、文脈上別段の要求がない限り、電力を意味する。バッテリモジュールは、直列および／または並列に接続されて、所定の定格電圧および電流のバッテリアセンブリを形成することができる。

例示的な実施形態では、バッテリモジュールのバッテリユニットは、複数のセル列に配置される。各セル列は、複数のバッテリユニットを備える。バッテリモジュールの隣接するバッテリユニットは離間しており、空隙によって分離されている。例えば、ｎＳｍＰバッテリセル構成を有するバッテリモジュールは、例示的な複数のｎ個のセル列または例示的な複数のｍ個のセル列に配置されてもよい。バッテリモジュールの隣接するセル列は離間しており、空隙によって分離されている。

バッテリユニットは、バッテリモジュールのバッテリユニットを実質的に固定された相対位置および実質的に固定された相対間隔に維持するために、バッテリホルダに保持される。例示的なホルダは、セルレセプタクルのグリッドを備え、各セルレセプタクルは、単一のバッテリセルを収容するように構成される。セルレセプタクルのグリッドは、複数のレセプタクル列を備える。各レセプタクル列は、複数のセルレセプタクルを備え、列軸を有する。各セルレセプタクル（略してレセプタクル）は、セル区画を画定し、収容されるバッテリセルのセル軸に平行、例えば同軸であるレセプタクル軸を有する。列軸は、レセプタクル軸を横切り、本例などの例示的な実施形態ではレセプタクル軸に直交する列方向を画定する。各レセプタクルは、列方向に測定され、かつレセプタクルの中心軸であるレセプタクル軸を含むレセプタクル幅を有する。各レセプタクル列は、レセプタクル列を形成するレセプタクルの数を乗算したレセプタクル幅に等しい列幅を有する。各レセプタクルは、レセプタクルの内部に収容されるバッテリセルを比較的固定された安定した位置に維持するように構成されたスペーサ装置を有する。

例示的な実施形態では、セルレセプタクルは、例示的なスペーサ構成として、軸方向に延在する複数のリブが形成された外周壁を備える。レセプタクルのリブは、軸方向に延び、レセプタクル軸に向かって半径方向に突出する。ここで、リブは、連続リブであってもよいし、破断リブであってもよい。リブの半径方向範囲は、レセプタクルの内側に収容されたバッテリセルを取り囲む空隙を維持するように構成される。リブ、したがって空隙は、バッテリセルの直径の０．５ｍｍ～１．５ｍｍまたは２．５％～８．５％の半径方向範囲を有することができる。例示的な実施形態では、レセプタクルの外周壁は、六角形の断面形状を有し、リブは、六角形の断面形状を画定する六角形の角から突出する。例示的な実施形態では、レセプタクルの外周壁は、約１ｍｍ、例えば０．８～１．５ｍｍ、またはバッテリセルの直径の４％～８．５％の壁厚を有する。セル間コネクタの一部が、例えばレセプタクルの上部と底部との間のレベルでレセプタクルを通過することができるように、列の方向に平行な通路が外周壁に形成される。通路は、列軸およびレセプタクル軸からオフセットされ、列軸およびレセプタクル軸に平行であり、２つの直接隣接するレセプタクル列を横断または貫通する。言い換えれば、各通路は、２つの直接隣接するレセプタクル列間で共有される。例示的なレセプタクルは、協働して通路を画定する第１のスロットおよび第２のスロットを備える。第１のスロットおよび第２のスロットの各々は、隣接する列に共有され、かつレセプタクル軸と平行な外周壁に形成されたスロットである。第１のスロットはまた、その隣接する列上の第１のレセプタクル上のスロットであり、第２のスロットはまた、隣接する列上の第２のレセプタクル上のスロットであり、第２のレセプタクルは、第１のレセプタクルと当接している。

例示的な実施形態では、レセプタクルの外周壁は、３～７個のレセプタクルによって共有される。より具体的には、最終列のレセプタクルの外周壁は３つまたは４つのレセプタクルによって共有され、中間列の最初のレセプタクルまたは最後のレセプタクルの外周壁は４つまたは５つのレセプタクルによって共有され、中間レセプタクルの外周壁は６つのレセプタクルによって共有される。中間レセプタクルは、最終列にないもの、または列の最初または最後のレセプタクルではないものである。中間列は、最初の列でも最後の列でもない列である。言い換えると、中間レセプタクルの外周壁は、中間レセプタクルを含む中間列に直接隣接する２つのレセプタクル列によって共有される。例示的な実施形態では、直接隣接するレセプタクル列は、１つの列のレセプタクル部分が別の列のレセプタクル部分でもあるように、列方向にオフセットされている。言い換えれば、レセプタクルの一部は、２つの直接隣接するレセプタクル列によって共有される、またはそれらの間にある。

例示的な六角形のレセプタクルは、６つの側壁を有する外周壁を備え、２つの対向する平行な側壁は、レセプタクル幅を画定するように協働する。レセプタクル軸は、２つの平行な側壁の中間にあり、２つの平行な側壁を画定する平行な側面は、列軸に直交する。平行な側壁を相互接続する例示的な実施形態の六角形のレセプタクルの２つの隣接する側壁は、直接隣接するレセプタクル列の２つの直接隣接するレセプタクルによって共有される。２つの隣接する側壁は、六角形のレセプタクルの頂点で接合されてＶ字形の外周壁部分を形成し、六角形のレセプタクルの頂点はまた、隣接する列の六角形のレセプタクルの頂点でもある。より具体的には、頂点は、隣接する列の六角形のレセプタクルの平行な壁の端部でもある。

例示的なレセプタクルは、協働して通路を画定する第１のスロットおよび第２のスロットを備える。第１のスロットおよび第２のスロットの各々は、隣接する列に共有され、かつレセプタクル軸と平行な外周壁に形成されたスロットである。第１のスロットはまた、その隣接する列上の第１のレセプタクル上のスロットであり、第２のスロットはまた、隣接する列上の第２のレセプタクル上のスロットであり、第２のレセプタクルは、第１のレセプタクルと当接している。

本例のような例示的な実施形態では、直接隣接するレセプタクル列は、列方向にレセプタクル幅の半分だけオフセットまたは変位される。行方向のオフセットまたは変位は、バッテリセル密度を高めるためにバッテリモジュールのコンパクトさを高めるのに役立つ。複数の断熱リブによって画定された各バッテリセルを囲む空隙は、高セル密度環境におけるバッテリセルの加熱を緩和する。

バッテリモジュールのレセプタクルは、バッテリクレートまたは複数のバッテリクレート上に形成されてもよい。バッテリクレートは、ＡＢＳまたはＰＣ（ポリカーボネート）などの硬質プラスチックで一体成形されてもよい。各バッテリクレートは、各々が複数のｊ個の一体成形レセプタクルを備える複数のｉ個のレセプタクル列を備えるｉ、ｊ構成を有することができ、ｉ、ｊは自然数である。例示的な複数のｉ×ｊ×ｋ個のセルを備える例示的なバッテリモジュールは、組み立てるためにｋ個のクレートを必要とする。複数のクレートは、バッターモジュールを形成するために、並んで、および／またはエンドツーエンドで、直列または並列に接続されてもよい。

例示的なバッテリクレートは、例示的な複数のｉ＝１４個の列を有し、各列は、例示的な複数のｊ＝９個のレセプタクルを有する。２５２個のバッテリユニットの例示的なバッテリモジュールは、２つのバッテリクレートから組み立てることができる。

クレートがｉ＝ｎ、ｊ＝ｍ構成を有する場合、列内のセルは並列に接続され、隣接する行は直列に接続されてｎＳｍＰ構成を形成することができる。このような配置では、第１の極性のバッテリユニットのセル端子は、第１の列間コネクタに接続され、第１の極性とは反対の第２の極性のバッテリユニットのセル端子は、第２の列間コネクタに接続される。

モジュールのバッテリユニットは、複数の一体的に形成されたコネクタによって相互接続されてｎＳｍＰ構成を形成し、ｎ、ｍは自然数である。

例示的なコネクタは、２つのセル列を直列に接続するように構成された列間コネクタである。列間コネクタは、１つの列のバッテリユニットの第１の極性のセル端子の第１のグループを別の列のバッテリユニットの第２の極性のセル端子に接続するように構成された複数の一体的に形成された端子接点を備える一体型コネクタである。端子接点は、１つの列のバッテリユニットの第１の極性のセル端子を並列に接続するように構成された第１のグループの接点と、別の列のバッテリユニットの第２の極性のセル端子を並列に接続するように構成された第２のグループの接点とを備える。例示的な複数のｎ－１個の列間コネクタは、ｎ個のセル列の集合体を形成するために必要とされる。

例示的な列間コネクタは、主要部分と、主要部分に接合された複数の分岐部分とを備える。複数の分岐部分は、１つの列のバッテリユニットの第１の極性のセル端子（「第１のセル端子群」）を接続するように構成された第１のグループの分岐部分と、別の列のバッテリユニットの第２の極性のセル端子（「第２のセル端子群」）を接続するように構成された第２のグループの分岐部分とを備える。

主要部分は、第１のグループの分岐部分と第２のグループの分岐部分とを相互接続するために列方向に沿って延在する。第１のグループの分岐部分は、主要部分の軸方向一方側にあり、第２のグループの分岐部分は、主要部分が第１のグループの分岐部分と第２のグループの分岐部分との中間にあるように、主要部分の軸方向他方側にある。各グループの分岐部分（すなわち、第１のグループまたは第２のグループ）における分岐部分の数は、１つの列または「別の」列のセルの数に等しい。列内にｍ個のセルが存在する場合、その列に接続するための分岐部分のグループは、通常、ｍ個の分岐部分を有する。

各分岐部分は、セル接触端子およびフィンガ部分を備える。フィンガ部分は、主要部分に接合された近位端である第１の端部と、セル接触端子に接合された遠位端である第２の端部とを備える。セル接触端子は、セル端子と物理的および電気的に接触するように構成され、接触は通常、永久接触であり、セル端子の露出領域に匹敵する接触表面積を有する。セル接触端子は、フィンガ部から離れて突出し、フィンガ部に対してある角度で延在して、接触するセル端子に到達する。本例などの例示的な実施形態では、セル接触端子は、そのフィンガ部分に対して９０度である。セル接触端子は、一般性を失うことなく、スポット溶接または他の接合技術によってセル端子に溶接することができる。

例示的な列間コネクタの主要部分は、列方向に延在し、かつセル列の通路を通って延在する細長い列導体を備える。第１のグループの分岐部分を形成する第１の複数のフィンガ部分は、主要部から離れて突出し、第１のレセプタクルの第１の軸方向端部に向かって延在して第１のグループのセル端子に到達する。第２のグループの分岐部分を形成する第２の複数のフィンガ部分は、主要部から離れて突出し、第１のレセプタクルの第２の軸方向端部に向かって延在して第２のグループのセル端子に到達する。第１の複数および第２の複数は、通常、等しい複数であるが、等しくなくてもよい。第１のグループの分岐部分のフィンガ部分は、第１のグループの分岐部分を形成する複数のフィンガ部分が協働して第１のグループのセル端子に向かって延在するフィンガ部分のグリッドを形成するように、列導体に対して第１の角度で突出してもよい。第２のグループの分岐部分のフィンガ部分は、第２のグループの分岐部分を形成する複数のフィンガ部分が協働して第２のグループのセル端子に向かって延在するフィンガ部分のグリッドを形成するように、列導体に対して第２の角度で突出してもよい。本例のような例示的な実施形態では、第１の角度と第２の角度の両方は９０度に等しく、その結果、フィンガ部分は列方向に直交する。

第１のグループの分岐部分のフィンガ部分は、フィンガ部分が平行または実質的に平行になるように、列導体に対して同じ角度で突出してもよい。

第２のグループの分岐部分のフィンガ部分は、フィンガ部分が平行または実質的に平行になるように、列導体に対して同じ角度で突出してもよい。

フィンガ部分は、列方向に平行でレセプタクル軸に平行な主面を有する。

例示的な実施形態では、分岐部分の同じグループに属するフィンガ部分は、列導体に対して同じ角度にあり、その結果、同じグループの２つの直接隣接するフィンガ部分の間に空気間隔が存在する。第１のグループの分岐部分のセル接触端子は、第１の方向に突出し、第２のグループの分岐部分のセル接触端子は、第１の方向とは反対の第２の方向に突出する。

第１のグループの分岐部分のセル接触端子は第１の軸方向レベルにあり、第２のグループの分岐部分のセル接触端子は第２の軸方向レベルにあり、第１のグループの分岐部分のセル接触端子と第２のグループの分岐部分のセル接触端子とは、バッテリセルの軸方向長さに等しい軸方向距離だけ離れている。

第１のグループの分岐部分のセル接触端子および第２のグループの分岐部分のセル接触端子は、隣接するセル列の逆極性のセル端子に接触するためのものである。本明細書における接触は、文脈上別段の要求がない限り、電気的および物理的接触の両方を意味する。

列間コネクタは、列導体が、第１のセル列と、第１の列に当接している第２のセル列とによって画定される通路内に収容されるように取り付けられ、それにより、第１のグループの分岐部分のフィンガ部分は、第１の列の１つまたは任意のレセプタクルである第１のレセプタクル内にあり、第２のグループの分岐部分のフィンガ部分は、第１のレセプタクルに当接している第２の列の１つまたは任意のレセプタクルである第２のレセプタクル内にある。

列間コネクタの分岐部分の第１のグループのフィンガ部分は、第１のセル列のレセプタクルの内側にあり、第１の極性を有する第１のバッテリセルの第１のセル端子が位置するレセプタクルの第１の軸方向端部に達するように第１の軸方向に延在する。列間コネクタの分岐部分の第２のグループのフィンガ部分は、第２のセル列のレセプタクルの内側にあり、第２の極性を有する第２のバッテリセルの第２のセル端子が位置するレセプタクルの第２の軸方向端部に達するように第２の軸方向に延在する。

例示的な実施形態では、複数のフィンガ部分は、１つの列のバッテリユニットの第１の極性のセル端子と接続するように構成された第１のグループのフィンガ部分と、別の列のバッテリユニットの第２の極性のセル端子と接続するように構成された第２のグループのフィンガ部分とを備える。第１のグループのフィンガ部分は、第１の軸方向に突出し、第２のグループは、第１の軸方向とは反対の第２の軸方向に突出する。

例示的な実施形態では、列導体は、軸方向に平行な主面を有する金属ストリップであり、フィンガ部分は、金属ストリップと実質的に同一平面上にあり、その結果、列導体およびフィンガ部分は協働して平面部分を画定する。例示的な実施形態では、フィンガ部分の主面は、列導体の主面と平行または同一平面上にある。列コネクタは、通路の内側に収容され、通路の幅と同等またはそれより小さい厚さを有し、通路の幅は、列方向およびレセプタクル軸に直交する方向に測定される。本例などの例示的な実施形態では、通路は約１ｍｍの幅を有し、０．８ｍｍ～１．２ｍｍの範囲であってもよい。

列導体は、通路を画定するスロットの長さよりもわずかに小さい幅を有する。例示的な列導体は、０．１ｍｍ～０．２ｍｍの厚さを有し、０．１ｍｍ～０．６ｍｍの厚さ範囲を有することができる。例示的な列導体は、約０．８ｍｍの幅を有し、０．５ｃｍ～１．５ｃｍの幅範囲を有することができる。例示的なフィンガ部分は、約０．７ｍｍの幅を有し、０．５ｃｍ～１ｃｍの幅範囲を有することができる。フィンガ部分は、列方向に沿って分散し、フィンガ部分のグレーチングまたはグリッドの形態で配置される。

例示的な列間コネクタ、または少なくとも列導体およびフィンガ部分は、単一の金属シート、例えば、銅シート、銅合金シート、または鋼板から一体的に形成される。

列導体およびフィンガ部分は協働して、列間コネクタの中間部分を画定する。例示的な列間コネクタの中間部分は、フィッシュボーンの形状に似た構成を有し、離間したフィンガ部分のグリッドを画定する。中間部分は、シートのフォームファクタを有し、隣接するセル列間の狭い列間空間に嵌合するように構成された薄い厚さを有する。

例示的な中間部分は、横方向に延在する列導体と軸方向に延在するフィンガ部分とを備えるコネクタのネットワークを画定し、直接隣接するフィンガ部分は、櫛形間隔を画定するために空隙によって分離される。コネクタのネットワークは、列間コネクタの中間部分を画定するコネクタ部分のグリッドを画定する。中間部分は、軸方向に延在し、バッテリモジュールのバッテリセルの軸方向と同程度の軸方向範囲を有する。セルバッテリが、円筒軸であるバッテリ軸を有し、かつバッテリ本体上の対向する軸方向端部に反対極性のバッテリ端子を有する円筒形バッテリである例示的な実施形態では、中間部分は、バッテリ本体またはバッテリセルの軸方向長さと同程度かまたはそれより大きい軸方向範囲を有し、軸方向長さは、バッテリ軸および／またはレセプタクル軸に平行である。

中間部分がバッテリセルの軸方向長さと同程度の軸方向範囲を有する場合でも、列コネクタと離間したフィンガ部分との一体型ネットワークを含む中間部分のネットワーク化された構成は、フィンガ部分の並列接続のおかげで、非常に低い列間抵抗を有する列間コネクタを画定する。

隣接する当接セル列間の直列抵抗である列間電気抵抗が非常に低いことは、非常に有利である。例えば、直接隣接または当接するセル列に属する同極性のバッテリユニットのセル端子は、同じ軸方向レベルにあり得、列間コネクタの長さを短くするために、一部のバッテリユニットを他のセルに対して上下逆さまに配置する必要はなく、これは、バッテリユニットの信頼性および耐久性を向上させるだけでなく、他の利点を提供する。

中間部分の列間電気抵抗が非常に低いことは、熱抵抗が非常に低いことも意味する。熱抵抗が非常に低いということは、バッテリユニットからの熱を、放熱のためにバッテリユニットから中間部分に効率的に輸送することができることを意味する。グレーチングの形態で構成された中間部分は、過熱リスクを軽減するための熱の迅速な放散のためのヒートシンクおよび効果的な放熱器として機能する。言い換えれば、例示的な中間部分は、狭い列間空間内にヒートシンクの隔壁を形成する。このような中間部分の構成により、バッテリモジュールの小型化を図ると共に、バッテリモジュールの信頼性および耐久性を高めることができる。

図３Ａ～図９Ａを参照すると、バッテリモジュール１２２０は、バッテリアセンブリ１００と、管理回路と、バッテリアセンブリ１００および管理回路３００が内部に収容される主モジュールハウジング２００とを備える。バッテリアセンブリ１００は、通常は複数のバッテリグループに編成された充電式バッテリである複数のバッテリ１０２を備える。

ハウジング２００は、図３に示すように、複数の区画、例えば主区画およびファン区画を含む。主区画は、内部にバッテリアセンブリ１００が収容されるバッテリ区画１０６と、管理回路が収容される回路区画１０４と、空気区画４００と、有用または有益であり得る機能区画とに仕切られる。ファン区画５００は、ハウジング２００の長手方向端部に形成され、換気装置がファン区画内に設置される。

ハウジング２００は、金属部品、強いプラスチックの部品、または金属と強いプラスチック部品の両方の組み合わせから形成されてもよい。ハウジングは、複数のハウジング部分を備えてもよい。例えば、ハウジングは、主区画ハウジング部分とファン区画ハウジング部分とを備えてもよい。主区画ハウジングは、複数の機能区画に仕切られてもよい。

ハウジングは、第１のハウジング部分（略して「第１の部分」）と、第２のハウジング部分（略して「第２の部分」）と、第１の部分と第２の部分とを相互接続する周辺ハウジング部分（略して「周辺部分」）とを備える。第１の部分は、第１の軸方向端部にあり、内向きの主面（ｉｎｗａｒｄ－ｆａｃｉｎｇ ｍａｊｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ、「第１の主面」）を有する。第２の部分は、第２の軸方向端部にあり、第１の主面の向きと正反対の向きを有する内向きの主面（「第２の主面」）を有する。例示的なハウジング２００は、例示的な第１の部分としての上部２０２と、例示的な第２の部分としての底部２０４と、上部と底部とを相互接続する周辺部分２０６とを備え、これらは協働して主区画ハウジングを画定する。周辺部分は、底部と上部との間で軸方向Ｚに延在し、主区画を取り囲んで画定する。周辺部分は、この例では第１の長手方向端部２１０である第１の端部と、この例では第２の長手方向端部２２０である第２の端部とを有する。第１の長手方向端部２１０および第２の長手方向端部２２０はそれぞれ、主区画の第１の長手方向端部および第２の長手方向端部を画定する。

第１の長手方向端部２１０および第２の長手方向端部２２０は、ハウジング２００の対向する長手方向端部であり、ハウジングの主長手方向軸Ｌ－Ｌ’（ｍａｉｎ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｘｉｓ Ｌ－Ｌ’）上にあり、これはまた、主区画の長手方向軸であり、装置の主長手方向Ｙを画定する。周辺部分の軸方向Ｚは、主長手方向Ｌと直交する装置の主軸方向を画定する。

ファン区画ハウジング部分は、主区画から離れて突出し、かつファン区画を画定するように主長手方向軸Ｌ－Ｌ’の主長手方向に延在する長手方向ハウジング部分である。

回路区画は、ハウジングの第１の長手方向端部２１０にあり、ファン区画は、ハウジングの第２の長手方向端部２２０にあり、バッテリ区画は、回路区画とファン区画との中間にある。

複数の周辺装置が、ハウジングの第１の長手方向端部２１０の正面パネルに配置されている。周辺装置は、電力入力、電力出力、データインターフェース、およびユーザインターフェースを含む入力、出力、および制御インターフェースを備えることができる。

装置は、電源モジュールとして構成され、電源モジュールは、独立型電源として、またはより大規模な電源を形成する複数の電源モジュールのモジュール構成要素として動作することができる。

管理回路は、バッテリ管理回路および周辺回路を備える。バッテリ管理回路は、バッテリ充電制御回路、バッテリ放電制御回路、バッテリ状態監視回路、バッテリ安全制御回路、および／または他の有用な回路を備えることができる。周辺回路は、計測回路、データ通信フロントエンドを含む電気通信回路、スイッチング制御回路、リモートセンシング回路、および他の有用な回路を備えることができる。

例示的なハウジング２００は、協働してハウジングを形成する第１のハウジング部分および第２のハウジング部分を備える。例示的な第１のハウジング部分は、上部および周辺部分を備える上側ハウジング部分２３０であり、例示的な第２のハウジング部分は、底部を備える下側ハウジング部分２４０である。

本例などの例示的な実施形態では、上側ハウジング部分２３０は、バッテリ区画を画定するように成形され構成され、硬質エンジニアリングプラスチックなどの断熱材料から形成される。例示的な上側ハウジング部分は、ＡＢＳなどの強力なエンジニアリングプラスチック材料から一体的に形成され、バッテリ区画は、通気開口部２３２が設けられている場所を除いて閉じた区画である。いくつかの実施形態では、上側ハウジング部分は、熱伝導性材料、例えば鋼、アルミニウムまたは他の金属であってもよい。上側ハウジングは、迅速な組み立てを容易にするために、下側ハウジング部分の周辺フランジと相補的な周辺フランジを備える。

例示的な下側ハウジング部分２４０は、金属ケーシング部分として形成される。金属ケーシング部分は、金属板部分２４２と、長手方向端部にあるファンパネル２４４と、その側面に沿って延在する周辺フランジ２４６とを備える。金属プレート部分は、ハウジングの底部ならびにハウジングの床２０８を画定する。ファンパネルは、金属板部分に直交して延在し、上側ハウジング部分に形成されたファン取り付けフレームに取り付けられたファンと位置合わせされて、ファン区画に取り付けられたファンを通る空気の移動を可能にする複数のファン開口部を画定する。

ハウジングの底部を形成する金属ケーシング部分２４２の部分は、上側ハウジング部分２３０と協働して主区画と、空気区画に隣接して空気区画と流体連通するファン区画とを形成するステンレス鋼板である。

バッテリアセンブリ１００は、ハウジングに取り付けられ、ハウジングの上部と空気区画との間に保持される。

バッテリアセンブリ１００は、電気的に相互接続された複数のバッテリを備える。バッテリアセンブリのバッテリは、複数の並列接続バッテリおよび／または複数の直列接続バッテリを形成するように相互接続されてもよい。バッテリアセンブリは、１つのバッテリ集合体または複数のバッテリ集合体に配置されてもよく、各バッテリ集合体はバッテリグループと呼ばれる。バッテリ集合体は、並列接続の複数のバッテリおよび／または直列接続の複数のバッテリを備えることができる。バッテリアセンブリのバッテリは、複数のバッテリ間コネクタによって電気的に相互接続される。複数のバッテリ間コネクタを直列に接続して、バッテリ集合体の隣接する対を接続するための集合体間コネクタを形成することができる。

バッテリ集合体は、１つのバッテリモジュールとして構成されていてもよいし、複数のバッテリモジュールとして構成されていてもよい。各バッテリモジュールは、並列接続の複数のバッテリグループおよび／または直列接続の複数のバッテリグループを備える。

例示的なバッテリモジュールは、第１のモジュール端部を画定する第１のモジュール表面を有する第１のモジュール部分と、第２のモジュール端部を画定する第２のモジュール表面を有する第２のモジュール部分とを備える。例示的なバッテリモジュールは、例示的な第１のモジュール部分としての上部と、バッテリモジュールの例示的な第１の端部としての上端部を画定する例示的な第１のモジュール表面としての上面とを有する。例示的なバッテリモジュールは、例示的な第２のモジュール面としての底部と、バッテリモジュールの底端部を画定する例示的な第２のモジュール面としての底面と、上端部と底端部との間で軸方向に延在する周辺部分とを有する。上部および底部は、バッテリモジュールの軸方向両端である。例示的なバッテリモジュールの軸方向は、バッテリモジュールのバッテリのバッテリ軸と平行である。例示的なバッテリモジュールの軸方向は、例示的なハウジングの主軸方向に平行であるが、いくつかの実施形態では、ハウジングの主軸方向に対してある角度であってもよく、または直交してもよい。

バッテリモジュールは、露出した第１のモジュール表面を形成するためにバッテリモジュールの第１の部分に分散された複数の第１のバッテリ端子接触タブ１１２と、露出した第２のモジュール表面を形成するためにバッテリモジュールの第２の部分に分散された対応する複数の第２のバッテリ端子接触タブ１１４とを備える。第１のバッテリ端子接触タブは、例えばスポット溶接またはレーザ溶接によって、バッテリの第１のバッテリ端子に物理的に接続される。バッテリの第１のバッテリ端子は、第１の電気的極性と、第１のバッテリ端子またはその近くに形成された安全通気口とを有する。第１のバッテリ端子接触タブ１１２は、スリットまたは開口部を有し、バッテリモジュールとハウジングの第１の部分との中間にある放電区画に露出している。バッテリは、その安全通気口が第１のモジュール面の近位にあり、第１のモジュール面によって遮断されないように保持され、それにより、バッテリから発せられる高温のガス状放電は、第１のバッテリ端子から第１のモジュール面に、そしてその後ハウジングの通気開口部２３２に自由に移動することができる。従来のバッテリの安全通気口は、典型的には、バッテリの正端子の近位に形成され、この場合、第１のバッテリ端子はバッテリの正端子であり、第２のバッテリ端子はバッテリの負端子である。安全通気口が負のバッテリ端子の近位にある場合、一般性を失うことなく、第１のバッテリ端子は負端子になり、第２のバッテリ端子は正端子になる。

第２のバッテリ端子接触タブ１１４は、例えばスポット溶接またはレーザ溶接によって、バッテリの第２のバッテリ端子に物理的に接続される。第２のバッテリ端子は、第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性を有する。第１のバッテリ端子が正端子であり、第２のバッテリ端子が負端子であり、逆もまた同様である場合、第２のモジュール面は、熱交換デバイスとの物理的および熱的接続を容易にするための露出モジュール面である。

バッテリモジュールの周辺部分は、バッテリモジュールのバッテリを取り囲む外周壁を備える。外周壁は、軸方向に延在してバッテリモジュールの第１の部分および第２の部分を画定する周面を備える。

バッテリモジュールは、その第１の表面がハウジングの第１の部分に近位かつ第２の部分から遠位にあり、その第２の表面がハウジングの第２の部分の近位かつ第１の部分から遠位にあるように、ハウジングに取り付けられる。例示的なバッテリモジュールは、その上面がハウジングの底部の上部に近位かつ底部から遠位にあり、その底面がハウジングの底部に近位かつ上部から遠位にあるように、例示的なハウジングに取り付けられる。

バッテリモジュールは、バッテリモジュールの第１の表面とハウジングの第１の表面との間の軸方向分離が維持されるように、ハウジングの第１の表面に対して軸方向レベルに維持される。この軸方向分離は、放電チャンバを画定し、それにより、バッテリモジュールのバッテリから発するガス状放電は、放電チャンバを通って移動した後にハウジングの第１の表面の通気開口部２３２を通ってモジュールから出ることができる。この軸方向分離は、極端なバッテリ状態の効果的な監視を容易にするために比較的小さくなるように選択される。軸方向分離距離は、例示的なバッテリ配置では約０．２ｃｍ～２ｃｍであってもよく、これは１８６５０個のバッテリのバッテリモジュールの軸方向範囲の３％～３０％である。一般に、軸方向範囲は、経験則として、バッテリモジュールの軸方向範囲の３％、５％、７％、９％、１１％以上および２０％、２５％、３０％未満であるように選択される。

通気開口部は、放電チャンバと流体連通しており、通気開口部の数は、バッテリアセンブリのバッテリの数よりも著しく少ない。例示的なバッテリアセンブリは、２５０個を超えるバッテリを有するが、４つの通気開口部のみを有する。各通気開口部には熱センサが装備され、熱センサは、バッテリアセンブリのガス状放電の温度を監視するためのバッテリ管理回路の温度監視回路に接続される。バッテリアセンブリのバッテリから放出される高温ガス状放電の温度が熱センサに到達する前に著しく低下しないように、放電チャンバ、より具体的にはハウジングの上部は、正確な温度監視を容易にするために周囲から断熱される。この例では、第１のモジュール面は、マンハウジングの天井に近位で直接面しており、複数の通気開口部はハウジングの上部に分散されており、バッテリモジュールは、バッテリモジュールの上面とハウジングの天井との間に軸方向分離が維持されるように、ハウジングの天井の下の軸方向レベルに維持される。いくつかの実施形態では、第１のモジュール面は、マンハウジングの床に近位で直接面しており、複数の通気開口部はハウジングの底部に分散されており、バッテリモジュールは、バッテリモジュールの底面とハウジングの床との間の軸方向分離が維持されるように、ハウジングの床の上の軸方向レベルに維持される。上側および下側、上部および底部、上および下などの用語は、使用中にモジュールがどのように構成されるかの言及によって参照を容易にするために使用されるものであり、限定的であることを意味しない。例えば、モジュールは、モジュール軸を画定するバッテリ軸が水平であるかまたは垂直に対してある角度であり、上側および下側、上部および底部、上および下という用語が、一般性を失うことなく、それに応じて、かつ必要な変更を加えて解釈されるように構成されてもよい。

例示的なバッテリアセンブリは、例示的な複数の２つのバッテリモジュール１０１Ａ、１０１Ｂを備え、これらは、最大限のコンパクトさのために並んで当接して取り付けられる。バッテリモジュールは、コンパクトさが必要とされない場合、離間して取り付けられてもよい。例示的なバッテリモジュールは、構成要素バッテリモジュールの上面が同じ軸方向レベルに整列され、ハウジングの天井に面するように取り付けられ、バッテリモジュールの底面が同じ軸方向レベルに整列され、ハウジングの底部に面するように取り付けられ、周辺部分がバッテリアセンブリがほぼ長方形の輪郭を有するように横方向に整列されるように取り付けられる。

バッテリアセンブリ１００は、バッテリモジュールの底端部を形成するようにバッテリモジュールの底端部に取り付けられる（またはバッテリアセンブリが単一のバッテリモジュールを有するバッテリモジュールの底端部に取り付けられる）ベースプレート１２０を備える。ベースプレート１２０は、ハウジングの一部を、バッテリ区画を画定する上側部分と、空気区画を画定する下側部分とに仕切る。ベースプレートは、ハウジングの周辺フランジ上に締結されて、通気開口部を除いて実質的に気密なバッテリ区画を形成する。周辺フランジは、ハウジングの内周に沿って延在し、内側に突出して天井フランジを形成し、それにより、ベースプレートと、周辺フランジに沿って分配された締結具と協働する場合は、実質的に気密なバッテリ区画を形成する。ベースプレートは、バッテリモジュールの底端部のバッテリ端子タブと物理的かつ熱的に接触しているが、バッテリ端子タブから電気的に絶縁されている。

バッテリアセンブリは、ハウジングに取り付けられ、ハウジングの床の上の軸方向レベルに維持される。ハウジングの床は、ハウジングの底部における内向面である。

ハウジングの床の上のバッテリアセンブリの軸方向高さは、空気区画の軸方向範囲を画定する。空気区画の軸方向範囲は、放電区画の軸方向範囲よりも、例えば、２５％、３０％、３５％、４０％以上大きい。

ベースプレート１２０は、バッテリモジュールの底端部を形成し、バッテリモジュールとは反対側を向く主面を有し、バッテリアセンブリの底面を形成する。空気区画は、ベースプレートの底面とハウジングの床との間に画定される。

バッテリアセンブリ１００は、バッテリアセンブリと空気区画内の空気または周囲空気との間の熱交換を容易にするための熱交換装置を備える。熱交換装置は、バッテリモジュールと熱的に接続され、かつ空気区画、または熱交換が周囲空気との間で行われるようにハウジングが空気区画を有さない実施形態では周囲空気に熱的に露出される熱交換面を有する熱交換デバイスを備える。

本例の例示的な熱交換デバイスは、熱伝達ネットワークによってバッテリアセンブリのバッテリ端子に熱的に接続される熱接触面１２２を有する熱伝導性プレートを備え、熱伝導性プレートは、空気、例えば、空気区画内の空気または空気区画がない場合は周囲空気に露出される熱交換面１２４を有する。熱接触面および熱交換面は、熱伝導板の対向する主面である。

例示的なバッテリアセンブリのベースプレート１２０は、この例では熱交換デバイスとして機能する熱伝導性プレートである。バッテリ端子とベースプレートとの間の効率的な熱的接続を確立するために、バッテリモジュールの底部に露出したバッテリ接触タブは、熱伝導性接着剤または好ましくはエラストマー熱伝導性シートまたは熱伝導性ストリップ１３０などの電気絶縁性熱伝導性媒体によってベースプレートの上面に接合され、それにより、ベースプレートおよびバッテリ接触タブは熱的接続に維持されるが、互いに電気的に絶縁される。熱交換装置がバッテリアセンブリのバッテリの過熱を防止するためである場合の動作について、ベースプレートの上面は、バッテリアセンブリのバッテリから熱を収集するためのものであり、したがって集熱面であり、ベースプレートの下面は、熱を空気区画内に放散するための排熱面である。熱交換装置がバッテリアセンブリのバッテリをそれらの動作温度範囲に温めるためである場合の動作について、動作は逆転し、ベースプレートの下面は、空気区画から熱を収集するための集熱面となり、ベースプレートの上面は、バッテリに熱を放散するための排熱面となる。

空気区画は、一方の長手方向端部でファン区画と流体連通し、かつファン区画の遠位にある他方の長手方向端部で周囲空気と流体連通する空気区画である。周囲空気を熱交換のために空気区画内に自由に引き込むことができるように、回路区画は、ハウジングの第１の長手方向端部と空気区画への入口との間に貫通空気通路を形成するようにベースプレートと実質的に同一平面である下面２５０を有する。

本例などの例示的な実施形態では、ベースプレート１２０は、バッテリモジュールとベースプレートとの間の良好な熱接触および良好な熱接続を確実にするために、バッテリモジュールの底面のバッテリ接触タブに物理的および熱的に接続される。例示的なベースプレート１２０は、複数の接触トラック１２６を有する金属プレートである。接触トラックは金属プレートの一体部分であり、隣接する接触トラックは分離され絶縁される。各トラックは、対応する成形された熱コネクタストリップ１３０によってバッテリの列に熱的に接続される。例示的なベースプレートは、ベース基板が絶縁体基板上に形成された金属層ではなく金属基板上に形成された絶縁層を有することを除いて、プリント回路基板を形成するための複合基板の構造と同様の複合構造を有する複合ベース基板から形成される。例示的なベースプレートは、アルミニウムプレート基板と、プレート基板上の電気絶縁コーティングとを有する。接触トラックは、上部の絶縁層のマスク除去後に接触トラックが金属基板上に残って印刷された金属トラックとして現れるように、マスクされたインプリントおよびエッチングによって形成されてもよい。熱接触トラックは、互いに分離され、互いに絶縁されたトラックである。隣接する接触トラックは、絶縁間隙を形成する絶縁トラックによって分離され、および／または絶縁トラックによって囲まれている。各トラックは細長いものであり、その長い縁部の各々にジグザグ外形を有し、バッテリレセプタクル列を形成するバッテリ区画のジグザグ輪郭に従う。例示的な接触トラックの長辺上の例示的なジグザグ外形は、接触トラックの中心軸でもある接触トラックの長手方向軸に関して対称である。ベースプレートは、バッテリアセンブリに蓄積または発生する熱を吸収するヒートシンクとして機能し、熱を空気区画に放散する放熱器として機能する。放熱率を高めるために、フィンまたは分散突起などの放熱突起をベースプレートの下面に形成することができる。ベースプレートの下面は、ベースプレートの熱交換面であり、ベースプレートは、空気区画に露出し、空気区画内の空気または周囲空気と熱的に接触する。熱交換面は、バッテリ区画から熱を放散させるように配置されたとき、放熱面として機能する。

ハウジングの底部を形成する金属板は、放熱速度を高めるのにさらに役立つ。

例示的な熱コネクタストリップは、エラストマー熱コネクタ、例えば、非シリコーン熱インターフェース材料で作られたエラストマー熱コネクタであってもよい。Ｆｕｒｕｋａｗａから入手可能なＦ－ＣＯ ＴＭシリーズの製品は、この目的に適した熱伝導媒体の一例である。

本実施例では、バッテリアセンブリの上面を形成するバッテリ接触タブは、バッテリアセンブリのバッテリの正のバッテリ端子に物理的に接合された接触タブであり、バッテリアセンブリの下面を形成するバッテリ接触タブは、バッテリアセンブリのバッテリの負のバッテリ端子に物理的に接合された接触タブである。バッテリ接触タブは、スポット溶接、レーザ溶接、または他の金属接合技術によって物理的に接合されてもよい。

ベースプレートは、バッテリからベースプレートへのより良好な放熱を向上させるために、（正のバッテリ端子の端面面積と比較して）円筒形バッテリの負のバッテリ端子のより大きい端面面積を利用するために、バッテリモジュールの底面のバッテリ接触タブを介して負のバッテリ端子に熱的に取り付けられ、これは例示的な実施形態ではヒートシンクまたは放熱面として機能する。

例示的なモジュールでは、ハウジングの上部および周辺部分はベースプレートと協働してバッテリ区画を画定し、ハウジングの底部はベースプレートと協働して空気区画を画定する。バッテリ区画は、唯一の空気出口として通気開口部を有する閉鎖区画であり、そのため、バッテリアセンブリからのガス状放電は、ハウジングの上部にある通気開口部からのみ出ることができる。空気区画は、好ましくは、一方の長手方向端部に空気入口を有し、他方の長手方向端部に空気出口を有する閉鎖チャンバであり、それにより、空気区画に引き込まれる周囲空気は、良好な熱交換のために空気区画の全スパンに沿って移動しなければならない。

例示的な空気移動構成を形成するために、電気ファンのアレイがファン区画ハウジングに取り付けられている。ファンのアレイは、長手方向軸に対して横方向に延在し、例示的な複数の３軸ファンを備え、ファン軸は、ハウジングの長手方向軸に平行である。ファンは、軸流ファンを介して空気区画から空気を出し、周囲空気を空気区画に引き込むように構成される。例示的な実施形態では、周囲空気入口は、ファン区画の遠位にあるハウジングの長手方向端部に形成され、それにより、入ってくる周囲がファン区画に到達して出る前にベースプレートの全長を横切るようになっている。いくつかの実施形態では、周囲空気入口は、空気区画を画定するハウジングの側面に形成されてもよい。

換気装置の動作中、ファン区画内の空気は、ファン区画から引き出され、ファンを通ってモジュールから出る。その結果、ファン区画内に低圧領域が形成され、空気区画内の空気は圧力差によってファン区画に引き込まれる。空気区画からファン区画への空気の移動の結果として、空気区画の内部に低圧領域が形成され、周囲空気がモジュールの外部から空気区画に引き込まれて、空気区画からの空気の損失を補填する。

ベースプレートと空気区画内の空気との間の接触は、ベースプレートと空気区画内の空気との間の熱交換をもたらし、空気区画を横切る空気の周囲への移動は、空気区画の空気に存在する熱のモジュールの外側への移送をもたらす。

熱を運ぶ空気が空気区画を横切って移動され、続いてモジュールから出されると、空気区画には、例えば周囲空気温度のより低い温度の新たに引き込まれた空気が補充され、換気装置の動作による熱交換および除去プロセスの継続動作は、バッテリアセンブリを迅速に冷却して、バッテリアセンブリ内部の有害で接触性の熱の蓄積を防止し、壊滅的なバッテリの溶融を防止することが望ましい。

熱交換装置は、バッテリアセンブリのバッテリから、より具体的にはバッテリの内部から熱を収集するように構成される。バッテリの内部からの熱の収集を容易にするために、バッテリの電極と熱交換装置とを熱的に相互接続する熱収集および伝達ネットワーク（略して熱伝達ネットワーク）が設けられる。例示的な熱伝達ネットワークは、バッテリの第１のバッテリ端子に一体的に接続された集熱端子を備える。バッテリの第１のバッテリ端子は常に、抵抗を最小限に抑えるためにバッテリ電極と直接または一体的に接合される熱および電気の両方の良好な導電体であるため、バッテリ端子との良好な熱的接続状態にある集熱端子を有する熱伝達ネットワークは、熱伝達ネットワークが例えば熱交換装置によって周囲に熱的に接続されているときに、周囲に放散するためにバッテリの内部から熱を効率的かつ迅速に抽出することを容易にする。

例示的な熱伝達ネットワークは、バッテリアセンブリの複数のバッテリ間コネクタを備える。例示的なバッテリ間コネクタは、第１のバッテリ端子接触タブ１１２（略して「第１の接触タブ」）と、第２のバッテリ端子接触タブ１１４（略して「第２の接触タブ」）と、第１の接触タブと第２の接触タブとを相互接続する端子間タブ１１６とを備える。第１の接触タブは、バッテリの第１の端子に接続するためのものであり、第２の接触タブは、隣接する別のバッテリの第２の端子に接続するためのものであり、端子間タブは、一対の隣接するバッテリを相互接続するバッテリ間リンクである。

例示的なバッテリ間リンクは、第１のリンク部分１１６ａと、第２のリンク部分１１６ｂと、第１のリンク部分と第２のリンク部分とを相互接続する中間リンク部分１１６ｃとを備える。各リンク部分は、タップの形状を有するタブ部分である。タブは、フラップ面である主面１１６ｄを有し、タブの主面は、その主面の小面１１６ｅの面積よりも著しく大きい（例えば、好都合な例として、５倍、１０倍、１５倍、２０倍以上の）面積を有する。タブおよびフラップという用語は、本明細書では同じ技術的意味を有し、互換的に使用される。

第１のリンク部分（または第１のバッテリユニットコネクタ）は、第１の接触タブと中間金属フラップ部分とを一体的に相互接続する第１の金属フラップ部分を備え、第１の接触タブは、第１の突出方向に第１の金属フラップ部分から離れて突出する。第２のリンク部分（または第２のバッテリユニットコネクタ）は、第２の接触タブと中間金属フラップ部分とを一体的に相互接続する第２の金属フラップ部分を備え、第２の接触タブは、第１の突出方向とは反対の第２の突出方向に第２の金属フラップ部分から離れて突出する。第１の接触タブおよび第２の接触タブは平行であり、接続されているバッテリのうちの１つの軸方向高さに等しい軸方向分離距離だけ分離される。第１の金属フラップ部分および中間金属フラップ部分は、一体的に接合され、同一平面上にある主要フラップ表面を有する。第２の金属フラップ部分および中間金属フラップ部分は、一体的に接合され、同一平面上にある主要フラップ表面を有する。好都合な例として、融着溶接によって互いに接合される場合、または単一の材料片から形成される場合、これらの部分は一体的に接合されるか、または一体的に接続される。

本例などの例示的な実施形態では、バッテリモジュールまたはバッテリアセンブリのバッテリは、複数のバッテリグループに編成され、隣接するバッテリグループの対は、バッテリグループ間コネクタによって直列に相互接続される。

本例などの例示的な実施形態では、バッテリモジュールは、複数のバッテリ列に配置された複数のバッテリグループを備える。各バッテリ列は、並列接続された複数のバッテリを備え、バッテリ列は直列接続されている。

バッテリモジュールの一対のバッテリ列を構成するバッテリ列および隣接するバッテリ列は、バッテリ列間コネクタ１１０（略して「列間コネクタ」または「グループ間コネクタ」）によって接続される。列間コネクタは、バッテリ間コネクタのアレイを備え、アレイを形成するバッテリ間コネクタは、列方向に分散して、一連のバッテリ間コネクタを形成する。

列間コネクタは、第１のコネクタ部分と、第２のコネクタ部分と、第３のコネクタ部分とを備える。第１のコネクタは第１の接触タブのアレイを備え、第２のコネクタ部分は第２の接触タブのアレイを備え、第３のコネクタ部分は端子間タブのアレイを備える。第１の接触タブのアレイを形成する第１の接触タブは、行方向に沿って分散し、隣接する第１の接触タブは、空隙によって分離される。第２の接触タブのアレイを形成する第２の接触タブは、行方向に沿って分散し、隣接する第２の接触タブは、空隙によって分離される。端子間タブのアレイを形成する端子間タブは、それらの中間リンク部分において相互接続されて、第１の接触タブのアレイと第２の接触タブのアレイと端子間タブのアレイとを相互接続する端子間リンクを形成する。第１のタブおよび第２のタブは、反対の突出方向に突出しており、行方向に直交する接触面を有する。

列間コネクタは、列方向に沿って分散して第１の金属フラップ部分の列を形成する複数の第１の金属フラップ部分と、列方向に沿って分散して第２の金属フラップ部分の列を形成する複数の第２の金属フラップ部分と、列方向に沿って分散して中間金属フラップ部分の列を形成する複数の中間金属フラップ部分とを備える。第１の金属フラップ部分および第２の金属フラップ部分は、この例ではそれぞれ第１のリンク部分および第２のリンク部分である。

例示的な列間コネクタの第１の金属フラップ部分は列方向に沿って分散し、中間金属フラップ部分と第１の接触タブとの間に列方向に直交して延在する複数の金属フラップを形成する。

例示的な列間コネクタの第２の金属フラップ部分は列方向に沿って分散し、中間金属フラップ部分と第２の接触タブとの間に列方向に直交して延在する複数の金属フラップを形成する。

第１の金属フラップ部分および第２の金属フラップは、第１の金属フラップ部分が一対の隣接する第２の金属フラップ部分の中間にあり、第２の金属フラップ部分が一対の隣接する第１の金属フラップ部分の中間にあるように、行方向に交互に配置される。

列間コネクタの隣接する第１の金属フラップ部分は、櫛形分離距離だけ分離され、列間コネクタの直接隣接する第１の金属フラップ部分間の櫛形分離距離は均一であり、第１の金属フラップ部分の幅は均一である。列間コネクタの第１の金属フラップ部分の櫛形分離距離は、第２の金属フラップ部分の幅に依存し、列方向におけるバッテリの寸法と同等またはそれより大きくてもよい。

列間コネクタの隣接する第２の金属フラップ部分は、櫛形分離距離だけ分離され、列間コネクタの直接隣接する第２の金属フラップ部分間の櫛形分離距離は、隣接するバッテリの分離距離に依存し、均一であり、第２の金属フラップ部分の幅は均一である。列間コネクタの第２の金属フラップ部分の櫛形分離距離は、第２の金属フラップ部分の幅に依存し、列方向におけるバッテリの寸法と同等またはそれより大きくてもよい。

第１の金属フラップ部分および中間金属フラップ部分は協働して第１の金属グレーチングを形成する。第２の金属フラップ部分および中間金属フラップ部分は協働して第２の金属グレーチングを形成する。第１の金属フラップ部分、第２の金属フラップ部分、および中間金属フラップ部分は協働して主金属グレーチングを形成する。金属グレーチングの各々は可撓性であってもよく、その主面が非熱的に絶縁され、非電気的に絶縁されるように露出されてもよい。列間コネクタの中間金属フラップ部は、列方向に沿って延在するように一体的に接続されて、列方向における列間コネクタの寸法を規定する。

例示的な列間コネクタは、列間コネクタを形成するバッテリ間コネクタの第１の金属フラップ部分および第２の金属フラップ部分を相互接続するために列方向に延在する列リンクである細長い列タブ１１８を備える。

金属フラップ部分は、行方向に平行な主フラップ表面を有する。

例示的な列間コネクタは、単一の可撓性金属シートから形成され、複数の可撓性タブ部分を備える。

別の例示的な列間コネクタが図７に示されている。２列のバッテリからなる隣接する対のバッテリの列は、列間コネクタにより直列に接続されている。各列間コネクタは、複数のＮ個のバッテリ間コネクタを備え、各バッテリ間コネクタは、第１のバッテリ端子接触タブ１１１２と、第２のバッテリ端子接触タブ１１１４と、第１のバッテリ端子接触タブ１１１２と第２のバッテリ端子接触タブ１１１４とを相互接続する端子間タブ１１１６とを備える。端子間タブ１１１６には、バッテリ間コネクタの軸方向長さのかなりの部分にわたって延在する窓または開口部が形成される。

バッテリのバッテリ列を並列に組み立てるために、バッテリ列を形成する複数のバッテリに列間バッテリコネクタが取り付けられ、モジュール部材が互いに嵌合されてサブアセンブリを形成する。バッテリ列が組み立てられると、第１のバッテリ端子接触タブ１１１２は、バッテリレセプタクルの第１の軸方向端部にあり、第１のバッテリ端子と物理的かつ電気的に接触し、第２のバッテリ端子接触タブ１１１４は、バッテリレセプタクルの第２の端部から突出し、別の列のバッテリの第２のバッテリ端子と物理的かつ電気的に接触するために別の列内に延在し、端子間タブ１１１６は、第１のバッテリ端子接触タブ１１１２に第１の端子が接続されたバッテリのバッテリレセプタクルの第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との間で、バッテリレセプタクルの軸方向内側に延在する。

例示的なバッテリモジュールは、バッテリトレイ１４０（または略してトレイ）と、バッテリトレイ上に保持された複数のバッテリ１６０と、バッテリを相互接続する複数の列間コネクタとを備える。列間コネクタは、１つのレセプタクル列のバッテリのバッテリ端子と、当接し隣接するレセプタクル列のバッテリのバッテリ端子とを接続するためのものである。例示的な実施形態では、バッテリモジュールが複数のＭ個のレセプタクル列を有する場合、対応する複数のＭ個の列間コネクタが存在する。

バッテリモジュールのレセプタクル列の隣接する対が複数のＮ個のバッテリレセプタクルを有する場合、列間コネクタは、列リンクによって相互接続される複数のＮ個のバッテリ間コネクタを備える。各バッテリ間コネクタは、第１の接触タブと、第２の接触タブと、第１の接触タブと第２の接触タブとを相互接続する中間リンクとを備える。第１の接触タブおよび第２の接触タブは、異なるバッテリに接続するための端子接触タブであるため、中間リンクもバッテリ間リンクである。本明細書における接触タブは、文脈上別段の要求がない限り、バッテリ端子接触タブである。例示的な第１の接触タブは、レセプタクル列のバッテリの第１の端子に接続するためのものであり、例示的な第２の接触タブは、隣接するレセプタクル列上の対応するバッテリの第２の端子に接続するためのものである。例示的な第１の接触タブは、中間リンクから離れて突出し、隣接するレセプタクル列から離れて、例えば直交して延在する。例示的な第２の端子は、例えば、中間リンクから直角に離れて突出し、第１の接触タブから離れて延在する。第１の接触タブおよび第２の接触タブは平行であり、円筒形バッテリの長さ、軸方向範囲、または高さに等しいかまたは同等の軸方向分離（１８６５０サイズのバッテリの場合は６５ｍｍ）を有する。例示的な中間リンクは、レセプタクル列の列方向に平行であり、かつバッテリ間コネクタが接続する対応するバッテリのバッテリ軸に平行な主面を有する細長い金属フラップである。中間リンクを形成する金属フラップは、対応するバッテリの第１の端子と第２の端子との間の空隙内に延在する。接触タブは、対応するバッテリのバッテリ端子と物理的かつ電気的に接続されているため、バッテリ内で蓄積された熱は、列間コネクタに伝達され、次いでベースプレートに伝達される。列間コネクタは、高い表面積対体積比を有するように構成され、ベースプレートへの熱伝達および良好な放熱を向上させるために良好な熱および導電体で作られる。ベースプレートおよび列間コネクタは、バッテリモジュールのバッテリによって発生した熱が列間コネクタを介してベースプレートに伝達される熱伝達ネットワークを形成するように構成される。熱伝達ネットワークは、ベースプレートと熱的に接合された熱伝導フラップの列を備える熱伝達マトリックスを備える。熱伝導フラップは、バッテリの長さに沿って軸方向に延在する。

バッテリアセンブリのバッテリの内部からベースプレートへの熱の効率的な伝達を促進して、その後に空気区画内に放散させるために、熱伝達インターフェース媒体によってベースプレートに恒久的に接合される第２の接触タブは、接触しているバッテリの第２の端子と同等か、それに等しいか、またはそれよりわずかに大きい寸法を有する。

本開示の例示的な列間コネクタは、良好な放熱器として機能するために高い表面積対体積比を有するように構成される。

本開示のバッテリトレイ１４０は、各バッテリがそれ自体のバッテリレセプタクルを有するように、対応する複数のバッテリを保持するための複数のバッテリレセプタクル１４２を備える。バッテリトレイのバッテリレセプタクルは、複数のＭ個のレセプタクル列に編成される。各レセプタクル列（または略して列）は、複数のＮ個のバッテリレセプタクルを備え、レセプタクル列方向Ｘを画定するレセプタクル列軸に沿って延在する。各バッテリレセプタクルは、レセプタクルの軸方向を画定するバッテリレセプタクルの中心軸であるレセプタクル軸を有する。レセプタクル列のレセプタクル列軸は、そのレセプタクル列のバッテリレセプタクルのレセプタクル軸を接合することによって形成される。レセプタクル列を形成するバッテリレセプタクルは、第１の列端部と第２の列端部との間でレセプタクル列のレセプタクル列軸に沿って分散される。第１の列端部は、第１の端部レセプタクル（または最初のレセプタクル）が位置する第１の側端部であり、第２の列端部は、第２の端部レセプタクル（または最後のレセプタクル）が位置するレセプタクル列の第２の側端部である。

バッテリトレイは、複数の直接当接するレセプタクル列を備え、直接当接するレセプタクル列は互いに平行である。バッテリトレイを構成するレセプタクル列は、分散方向Ｙに分散されている。分散方向は、レセプタクル列方向Ｘと直交していてもよいが、レセプタクル列方向と角度をなしていてもよい。レセプタクル列は、隣接するレセプタクル列に当接する直接隣接するレセプタクル列間の間隔が同じまたは均一になるように分散されてもよい。バッテリトレイを形成するレセプタクル列は、同じ数または異なる数のバッテリレセプタクルを有してもよい。

図８Ａおよび図８Ｂの例示的なバッテリトレイは、例示的な複数の１４個のレセプタクル列（Ｍ＝１４）を備える。例示的なバッテリトレイを形成する例示的な複数のレセプタクル列は、第１のレセプタクル列１４２＿０１、最後のレセプタクル列１４２＿１４、および例示的な複数の１２個の中間レセプタクル列１４２＿０２、．．．、１４２＿１３を備え、これらは第１のレセプタクル列と最後のレセプタクル列との間に均一に分散している。第１のレセプタクル列はバッテリトレイの第１の端部列であり、最後のレセプタクル列は第２の端部列である。第１の端部列および第２の端部列は協働して、分散方向Ｙにおけるバッテリトレイの長手方向端部を画定する。バッテリトレイの各レセプタクル列は、例示的な複数の９個のバッテリレセプタクル（Ｎ＝９）を備える。レセプタクル列内のバッテリレセプタクルは、参照を容易にするために番号体系によって識別される。この番号体系では、バッテリレセプタクルの位置番号は第１の端部（または第１の列端部）に対するものであり、したがって、第１のレセプタクルは第１の端部にあるものであり、第２のレセプタクルは第１のレセプタクルの隣にあるものであり、第３のレセプタクルは第２のレセプタクルの隣にあるものであり、．．．、最後のレセプタクル（またはこの例では第９のレセプタクル）は第２の端部（または第２の列端部）にあるものである。

レセプタクル列は、直接隣接するレセプタクル列が平行であるが横方向にオフセットされ、交互のレセプタクル列が横方向に整列するように編成される。この横方向オフセット構成により、バッテリトレイの横方向境界の各々は、ジグザグ外形または鋸歯状外形を有する。第１の側面１４６ａの鋸歯状外形は、第１の端部レセプタクルの端部壁によって形成され、第２の側面１４６ｂの鋸歯状外形は、第２の端部レセプタクルの端部壁によって形成される。隣接するレセプタクル列間の横方向オフセットの範囲は、この例示的なバッテリトレイでは同じであり、その結果、各横方向境界は、均一な横方向範囲の複数のくぼみおよび隆起を備える。横方向オフセットの例示的な範囲は、３つの連続する隣接するレセプタクル列が協働して第１の側面に半バッテリレセプタクル１４８ａを画定するように、バッテリレセプタクルの横方向の範囲（または幅）のほぼ半分の幅である。レセプタクル列が同じ数のバッテリレセプタクルを有する場合、３つの連続する隣接するレセプタクル列は協働して、第２の側面に別の半バッテリレセプタクル１４８ｂを画定する。ジグザグ境界にもかかわらず、例示的なバッテリトレイは、第１および最後のレセプタクル列と、横方向境界上の横方向突出部とによって協働して画定されるほぼ長方形の形状を有する。

例示的なバッテリトレイは、奇数列が奇数列と横方向に整列し、偶数列が偶数列と横方向に整列し、奇数列と偶数列とが互いに横方向にオフセットするように編成される。レセプタクル列が整列または横方向に整列されると、整列された列上の対応するバッテリレセプタクルは、分散方向Ｙに平行な方向に整列されたバッテリレセプタクル軸を有する。本明細書における対応するバッテリレセプタクルは、列端部に対して同じレセプタクル位置番号を有するバッテリレセプタクルを意味する。

例示的なバッテリトレイは、第１のレセプタクル列および最後のレセプタクル列が横方向にオフセットされ、第１のレセプタクル列および最後から２番目のレセプタクル列が横方向に整列されるように、３列以上の偶数列を有する。レセプタクル列が整列されると、整列されたレセプタクル列の第１の端部レセプタクルは、分散方向Ｙに平行な線上にそれらのレセプタクル軸を有する。レセプタクル列が同じ数のバッテリレセプタクルを有する場合、レセプタクル列の第２の端部レセプタクルは、分散方向Ｙに平行な線上にそれらのレセプタクル軸を有する。バッテリトレイが３列を超える奇数個の列を有する場合、第１のレセプタクル列および最後のレセプタクル列は、一般性を失うことなく横方向に整列される。

中間レセプタクル列の各々は、複数の列通路を備える。各列通路は、２つの隣接するレセプタクル列を通過し、２つの隣接するレセプタクル列のすべてのバッテリレセプタクルにまたがって、列チャネルを画定する。列チャネルは、細長く、列軸に平行な方向に延在する。バッテリトレイの中間列は、列軸が第１および第２の列チャネルに平行でそれらの中間にあるように、列軸の第１の側にある第１の列チャネルと、列軸の第２の側にある第２の列チャネルとを備える。例示的な第１および第２の列チャネルは、列軸に対して対称に配置され、中間列の列軸から等距離にある。端部レセプタクル列（第１のレセプタクル列、最後のレセプタクル列）は、端部レセプタクル列および端部レセプタクル列（または、略して端部列）に当接する中間列の両方を通過するように延在する単一の列通路を有する。

各通路は、通路を通過するコネクタ間の外部電気的接触を容易にするために、第１の列端部に端部開口部、および／または第２の列端部に端部開口部を有する。

例示的なバッテリトレイは、角柱状バッテリ、例えば円筒形充電式バッテリを保持するように設計されている。例示的なバッテリレセプタクルは、電気自動車の動作に広く使用され、約３．６ボルトの定格電圧を有する円筒形充電式バッテリである１８６５０個のリチウムイオン充電式バッテリを保持するようにカスタマイズされている。１８６５０個のバッテリは、公称直径１８ｍｍおよび公称長さ６５ｍｍを有する単一セルバッテリである。バッテリトレイが単一タイプのバッテリを保持するように適合されている場合、バッテリレセプタクルは、バッテリを保持するためのバッテリ区画が同じ（実質的に同じを含む）区画寸法を有するように設計される。規則的な設計のために、レセプタクル列を形成するバッテリレセプタクルは、隣接するレセプタクル軸間の分離距離が列全体にわたって均一であり、同じ寸法を有するように、列方向に沿って均一に分散される。バッテリレセプタクルが形成するレセプタクル列は同じ寸法を有し、均一な分離距離を有するため、同じ数のバッテリレセプタクルを有するレセプタクル列は同じ長さを有する。バッテリアセンブリのバッテリが単一セルバッテリである場合、バッテリ間コネクタは、一般性を失うことなくセル間コネクタと呼ばれる。

バッテリレセプタクル１４２（または略して「レセプタクル」）は、第１の軸方向端部と、第１の軸方向端部と軸方向に整列した第２の軸方向端部と、第１の軸方向端部と第２の軸方向端部とを相互接続する中間部分とを備える。第１の軸方向端部は、バッテリ端子が外部接触のために露出するのに十分な大きさであるが、バッテリが離れるのに十分な大きさではない端部開口部を有する開放端部である。第２の軸方向端部は、バッテリの軸方向進入に十分な大きさの進入開口部を有する開放端部である。バッテリレセプタクルの第１の軸方向端部はトレイの上面を画定し、バッテリレセプタクルの第２の端部はトレイの底面を画定する。中間部分は、バッテリセル区画を取り囲む内面を有する外周壁を備える。外周壁の内面には、複数のスペーサフィンが形成されている。各スペーサフィンは、外周壁から突出し、内側に延在し、スペーサフィンは協働してバッテリセル区画の外周を画定する。バッテリセル区画、またはバッテリセル区画の外周は、バッテリがバッテリセルレセプタクルの内側に密に嵌合するように、またはバッテリとバッテリセル区画の外周との間の間隔が非常に小さくなるように、バッテリの外周の輪郭に一致するように計算される。スペーサフィンは、円筒形区画を画定し、かつバッテリが熱を生成するときにモジュールの動作中の放熱を容易にするためにバッテリと外周壁との間に空隙を画定するために、外周壁の内面の周りに分散される。バッテリセル区画は、１８ｍｍよりわずかに大きい直径、例えば１８．２～１８．５ｍｍの断面寸法を有する。一般に、両側で約０．５％以下の空隙で十分である。空隙寸法は、バッテリのサイズおよび／または容量に依存するように適合される。１８６５０個のバッテリの場合、空隙フィンは約１ｍｍになるように選択されるが、０．５～１．５ｍｍの範囲が使用されてもよい。

バッテリトレイは、第１の表面（または第１のトレイ表面）と、第２の表面（または第２の表面表面）と、第１の表面と第２の表面とを相互接続する外周壁（またはトレイ外周壁）とを有する。各バッテリレセプタクルは、レセプタクル軸に平行または同軸の区画軸を有するバッテリセル区画を画定する。バッテリトレイの複数のバッテリレセプタクルによって画定された対応する複数のバッテリセル区画は、バッテリトレイの外周壁内に分散される。外周壁は、鋸歯状の側壁を有するにもかかわらず、ほぼ長方形の輪郭を有する。第１のトレイ表面は、バッテリレセプタクルの第１の軸方向端部によって画定され、より具体的には、バッテリレセプタクルの第１の軸方向端部の集合体によって形成され、バッテリレセプタクルのレセプタクル軸に直交する。第２のトレイ表面は、バッテリレセプタクルの第２の軸方向端部によって画定され、より具体的には、バッテリレセプタクルの第２の軸方向端部の集合体によって形成され、バッテリレセプタクルのレセプタクル軸に直交する。トレイ外周壁は、バッテリレセプタクルのレセプタクル軸に平行である。例示的な実施形態では、バッテリトレイは、予想される過酷な動作条件に耐えるように、例えばポリカーボネートまたはＡＢＳなどの強力なエンジニアリングプラスチックで形成される。

バッテリレセプタクル１４２は、協働してバッテリ区画を取り囲む中間部分の外周壁を形成する第１の側壁部分１４２ａ、第２の側壁部分１４２ｂ、第３の側壁部分および第４の側壁部分を備える。

第１の側壁部分および第２の側壁部分は、バッテリレセプタクルを収容するレセプタクル列の列軸上およびレセプタクル軸の両側の対向する側壁部分である。第１の側壁部分はバッテリレセプタクルの第１の横方向境界を画定し、第２の側壁部分はバッテリレセプタクルの第２の横方向境界を画定し、第１の側壁部分および第２の側壁部分は協働してバッテリレセプタクルの横方向範囲（または幅）を画定する。ここで、横方向範囲とは、列軸方向の範囲である。

バッテリレセプタクルが、同じレセプタクル列の２つの隣接するバッテリレセプタクルに当接する中間バッテリレセプタクルであるものである場合、第１の側壁部分および第２の側壁部分の各々は、中間バッテリレセプタクルと同じレセプタクル列の当接する隣接するバッテリレセプタクルのうちの１つとによって共有される中間バッテリレセプタクルのレセプタクル壁部分である。言い換えれば、中間バッテリレセプタクルの第１の側壁部分および第２の側壁部分は、レセプタクル列上の３つの連続するバッテリレセプタクルによって共有される対向するレセプタクル側壁部分である。第１の側壁部分および第２の側壁部分はまた、レセプタクル列上の３つの連続するバッテリレセプタクル区画間の仕切りを提供する仕切り壁部分である。バッテリレセプタクルが端部レセプタクルである、すなわち列端部にあるものである場合、第１の側壁部分および第２の側壁部分の一方は、当接する隣接するバッテリレセプタクルと共有される。

第３の側壁部分および第４の側壁部分は、バッテリレセプタクルのレセプタクル軸とバッテリレセプタクルを収容するレセプタクル列の列軸とが第３の側壁部分と第４の側壁部分との中間となるように、列軸の両側およびレセプタクル軸の両側の側壁部分である。第３の側壁部分および第４の側壁部分の各々は、第１の側壁部分および第２の側壁部分を相互接続する側壁部分である。

例示的なバッテリトレイは、トレイの第１の端部である第１のトレイ端部１４４ａと、トレイの第２の端部である第２のトレイ端部１４４ｂと、トレイの第１の側面１４６ａである第１のトレイ側面と、トレイの第２の側面１４６ｂである第２のトレイ側面とを備える。バッテリレセプタブル１４２の第１の側壁部分１４２ａは、トレイの第１の側面に近位（かつ第２の側面に遠位）の側壁部分である。バッテリレセプタブルの第２の側壁部分１４２ｂは、トレイの第２の側面１４６ｂに近位（かつ第１の側面に遠位）の側壁部分である。バッテリレセプタブルの第３の側壁部分は、第１のトレイ端部１４４ａに近位（かつ第２のトレイ端部に遠位）の側壁部分である。バッテリレセプタブルの第４の側壁部分は、第２のトレイ端部１４４ｂに近位（かつ第１のトレイ端部に遠位）の側壁部分である。

レセプタクル列は、第１のトレイ端部と第２のトレイ端部との間に平行にかつ当接して分散しており、第１の端部列と、最後の端部列と、第１の端部列と最後の端部列との間の複数の中間列とを備える。第１の端部列は、第１のトレイ端部のレセプタクル列であり、最後の端部列は、第２のトレイ端部のレセプタクル列である。

バッテリトレイは、第１のトレイ端部の外周壁である第１の端部壁と、第２のトレイ端部の外周壁である第２の端部壁とを有する。第１の端部壁は、第１の端部列上のレセプタクルの側壁部分（またはより具体的には第３の側壁部分）によって画定される。第２の端部壁は、最後の端部列上のレセプタクルの側壁部分（またはより具体的には第４の側壁部分）によって画定される。第１のトレイ端部は、第１の端部壁から離れて突出するフランジ部分を備える。第２のトレイ端部にはフランジ部分が形成されていないため、第１の端部と第２の端部とをより容易に識別することができる。いくつかの実施形態では、第２の端部壁から離れて突出するフランジ部分を形成することができる。フランジ部分は、組み立て時にハウジングに形成された対応するフランジ上に着座することになる。

バッテリトレイは、第１のトレイ側の外周壁である第１の側壁と、第２のトレイ側の外周壁である第２の側壁とを有する。第１の側壁は、レセプタクル列の第１のレセプタクルの側壁部分（より具体的には第１の側壁部分）によって形成される。第２の側壁は、レセプタクル列の最後のレセプタクルの側壁部分（またはより具体的には第２の側壁部分）によって形成される。

第１のトレイ側および／または第２のトレイ側の外周壁には、複数の導体出口が形成される。導体出口は、トレイの側壁の一部を画定するレセプタクルの側壁部分に軸方向に延在するスリット部分として形成される。スリット部分は、列間コネクタの一部、例えばタブ部分が突出または通過することを可能にするためのレセプタクル列上の導体通路の連続である。必要とされるスリット部分の数は、列の数－１に等しい列間コネクタの数に等しい。

複数の窓および対応する複数の突出部が、第１のトレイ側および／または第２のトレイ側の外周壁上の選択された位置に形成される。窓は、トレイの側壁の一部を画定するレセプタクルの側壁部分に軸方向に延在するスロットとして形成される。突出部は、トレイの側壁の一部を画定するレセプタクルの側壁部分から離れるように突出する軸方向に延在するバーとして形成される。隣接するトレイの窓および対応する突出部は、図９に示すように、組み合わされたバッテリトレイを形成するために隣接するバッテリトレイの相補的な係合およびラッチを容易にするために相補的である。窓および突出部は、組み合わされたときに構成要素トレイの第１の端部および第２の端部がトレイの両端にあるように配置される。これは、トレイを結合して、単一のトレイと同じ数の列を有するが、レセプタクル列ごとにより多くの数のバッテリレセプタクル、またはレセプタクル列ごとにより少ない数のバッテリレセプタクルを有するバッテリアセンブリを形成することができるように、トレイの組み合わせの柔軟性を提供する。

レセプタクル列ごとに同じ数のバッテリレセプタクルを有するが、より多くの数のバッテリ列、例えば、レセプタクル列の数の倍数を有する結合バッテリトレイであるが、構成要素トレイは依然として並んで係合またはラッチされている。

誤解を避けるために、第１、第２、第３、第４などの序数の使用は、参照および説明の便宜のためにすぎず、文脈上他に必要とされない限り、重要性もしくは有意性の程度、または必要な順番もしくは順序を示すことを意味しない。

バッテリレセプタクルが中間列上の中間バッテリレセプタクルである場合、第３の側壁部分および第４の側壁部分の各々は、当接する隣接するレセプタクル列の２つの当接するバッテリレセプタクルと共有される共有側壁部分である。より具体的には、１つの中間列上の第３の側壁部分はまた、第１の当接する隣接するバッテリレセプタクルの第４の側壁部分の一部であり、第１の当接する隣接するレセプタクル列の第２の当接する隣接するバッテリレセプタクルの第４の側壁部分の一部であり、その中間列上の第４の側壁部分はまた、第１の当接する隣接するバッテリレセプタクルの第３の側壁部分の一部であり、第２の当接する隣接するバッテリレセプタクル列の第２の当接する隣接するバッテリレセプタクルの第３の側壁部分の一部である。

例示的なバッテリレセプタクルの中間部分の外周壁は、レセプタクル軸を中心軸または角柱状軸として有する角柱状六角形の形状を有する。第１の側壁部分および第２の側壁部分の各々は、列軸に直交する角柱状六角形の壁を形成し、第１の側壁部分および第２の側壁部分は、直接対向している。第３の側壁部分および第４の側壁部分の各々は、角柱状六角形の２つの当接する側壁を備える。例示的なバッテリレセプタクルは、六角形の側壁が同じ長さを有するように正六角形の形状を有する。バッテリレセプタクルは、典型的なバッテリレセプタクルが周囲の６つのバッテリレセプタクルによって当接して取り囲まれ、典型的なバッテリレセプタクルの側壁が周囲の６つのバッテリレセプタクルと共有されるように、蜂の巣のセルの分散に似て分散している。

中間列の典型的なバッテリレセプタクルは、第３の側壁部分に形成された第１の通路部分と、第４の側壁部分に形成された第２の通路部分とを備える。各通路部分は、列軸に平行であり、第１のスリット部分および第２のスリット部分によって画定される。スリット部分１４３は、第３の側壁部分の一部または第４の側壁部分の一部のための六角形バッテリレセプタクルの側壁に形成される。各スリット部分は、レセプタクル軸と平行でかつ列軸と直交するスリット軸に沿って延在している。中間列上の中間バッテリレセプタクルは、本文脈における典型的なバッテリレセプタクルである。

中間レセプタクル列上のバッテリレセプタクルの第３の側壁部分上のスリット部分は、スリット部分の集合体を形成する。スリット部分の集合体は、レセプタクル列上のすべてのバッテリレセプタクルにわたって延在してバッテリ列間導体のための貫通路を提供する第１の通路を画定する。

中間レセプタクル列上のバッテリレセプタクルの第４の側壁部分上のスリット部分は、スリット部分の集合体を形成する。スリット部分の集合体は、レセプタクル列上のすべてのバッテリレセプタクルにわたって延在してバッテリ列間導体のための貫通路を提供する第２の通路を画定する。

端部列上のバッテリレセプタクルは、スリット第３の側壁部分またはスリット第４の側壁のいずれかを有し、これは通路を通る通路部分を形成する。フランジは、端部列の１つに形成され、分散軸に平行な方向にバッテリレセプタクルから離れて突出する。

各通路部分のスリット部分は、トレイの第２の軸方向端部から始まり、軸方向深さにわたって第１の軸方向端部に向かって軸方向に延在する。各通路部分は、列リンクの一部が通路部分に入ることを可能にするためにスリット部分によって画定された入口開口部を有する。

複数の窓および対応する複数の突出部は協働して複数のトレイ位置合わせデバイスを形成する。位置合わせデバイスは、端部バッテリレセプタクルのいくつかに形成される。位置合わせデバイスは、別のバッテリレセプタクルと共有されない端部側壁部分に形成された軸方向突出部および軸方向スロットを備える。端部側壁部分は、第１の側壁部分または第２の側壁部分とすることができる。軸方向突出部は、列軸方向に沿って端部側壁部分から離れて突出し、列軸上にあってレセプタブル軸と平行な軸方向に延在する。軸方向スロットは、列軸と交わり、かつレセプタブル軸と平行な軸方向に延在するスロット軸を有する。軸方向突出部および軸方向スロットは、側壁部分の高さの半分以下にわたって延在する。側壁部分の高さは、レセプタクル軸に平行な方向に測定されたその寸法である。軸方向貫通穴が軸方向突出部に形成されて、バッテリアセンブリがバッテリの２つ以上のバッテリトレイを含む場合に、ピンが貫通して別のバッテリトレイの穿孔突出部に入ることを可能にする。

バッテリモジュールを組み立てるために、列間コネクタの第１の接触タブは、第２の軸方向端部からレセプタクル列に挿入され、第１の接触タブがバッテリレセプタクルの第１の軸方向端部に到達するまで第１の軸方向端部に向かって移動される。

第１の接触タブがその指定された位置に到達すると、列間コネクタの列タブ１１８は所定の位置にあり、通路内に着座し、その主面は相互接続してバッテリに面し、バッテリ軸に平行である。列タブは、通路によって画定された経路に沿ってバッテリレセプタクルの列を貫通し、バッテリトレイから突出する端部タブ部分１１８ａを有する。列タブが所定の位置にあるとき、第１の接触タブは、１つのレセプタクル列のレセプタクル内にあり、第２の接触タブは、列タブ通路をレセプタクル列と共有する別のレセプタクル列のレセプタクル内にある。

第１の接触タブが第１の軸方向端部に到達すると、第２の接触タブは、バッテリレセプタクルの第２の軸方向端部上にある。

すべての列間コネクタが所定の位置に配置された後、バッテリはバッテリレセプタクルに挿入され、バッテリ端子は、例えば、レーザ溶接またはスポット溶接などの融接によって対応する接触タブと電気的に接続されて、バッテリ端子と対応する接触タブとを一体的に接続する。

バッテリが複数のバッテリモジュールを備える場合、対応する複数のバッテリモジュールの複数のバッテリトレイは並んで配置され、バッテリモジュールを通過するのに十分な長さの列タブを有する列間コネクタはバッテリトレイの内側に配置され、同様のステップが実行される。

いくつかの実施形態では、個々のバッテリモジュールは、別個に組み立てられ、ハウジングに取り付けられ、次いで列間コネクタが互いに電気的に接合されてもよい。

１つまたは複数のバッテリモジュールが組み立てられた後、熱伝達ネットワークとベースプレートとの間の効果的な熱交換を容易にするために、ベースプレートは、電気絶縁熱接触媒体によってバッテリモジュールの底面に取り付けられて、モジュールの熱交換アセンブリの構築を完了する。熱伝達アセンブリは、熱交換デバイスの一例としてバッテリアセンブリの列間コネクタとベースプレートとを備える。バッテリが列間コネクタによって接続されていない場合、熱伝達アセンブリは、一般性を失うことなく、個々のバッテリ間コネクタおよび熱交換デバイスの集合体によって形成される。この例では、第２のバッテリ端子はバッテリの負端子であり、バッテリアセンブリのバッテリの負端子は、ベースプレートと熱的に接合される第２の接触タブと溶接される。バッテリモジュールが組み立てられると、バッテリは、例えば、そのバッテリ軸がレセプタクル軸と位置合わせされた状態でバッテリレセプタクルの内部に収容され、第１の接触タブは、第１のモジュール表面に近位に露出し、第１のバッテリ端子と物理的かつ電気的に接合され、第２の接触タブは、第２のモジュール表面に近位に露出し、第２のバッテリ端子と物理的かつ電気的に接合され、バッテリ間コネクタのバッテリ間リンクは、バッテリレセプタクルの内側にあり、第１の接触タブと第２の接触タブとの間に延在する。バッテリ間リンクは、２つの隣接するレセプタクル列の間および隣接するレセプタクル列上の隣接するレセプタクルの間に延在する。バッテリ間コネクタの第１のリンク部分は、一方のバッテリのレセプタクルの内側にあり、バッテリ間コネクタの第２のリンク部分は、他方のバッテリのレセプタクルの内側にある。中間リンク部分または列リンクは、両方のレセプタクル内にある。列リンク部分は、バッテリレセプタクルに形成された通路によって定位置に保持され、バッテリレセプタクルのスリット部分によって軸方向端部よりも上の軸方向レベルに保持される。バッテリレセプタクル上の通路部分を画定する例示的なスリット部分の軸方向範囲は、例示的なトレイの典型的なバッテリレセプタクルの軸方向範囲の約１／３である２２ｍｍの例示的な長さを有する。一般に、バッテリの軸方向長さの２０％、２５％、３０％を超え、３５％、４０％未満の軸方向範囲を有するスリット部分は、良好なバランスを提供する。バッテリ間コネクタのリンク部分は、スペーサフィンおよびバッテリによって画定されるバッテリレセプタクルの空隙部分の内側に延在するように構成される。第１のリンク部分および第２のリンク部分は、当接するレセプタクル列上の当接するレセプタクルが横方向に変位することで横方向に変位する。

本例などの例示的な実施形態では、第１のリンク部分は、バッテリレセプタクルの内側で軸方向に延在し、第２のリンク部分は、隣接するレセプタクル列上の隣接するバッテリレセプタクルの内側で軸方向に延在する。例示的な第１のリンク部分は延在し、列リンクは互いに直交し、バッテリレセプタクルの内側にＴ字断面を画定する。例示的な第２のリンク部分は延在し、列リンクは互いに直交し、バッテリレセプタクルの内側に別のＴ字断面を画定する。互いに直交する２つのタブ部分によって形成されたＴ字断面は、バッテリレセプタクルの内側により安定したコネクタ構造を形成する。各バッテリレセプタクルは、第１のリンク部分または第２のリンク部分のいずれかを有するが、両方を有するわけではない。

隣接する列の間の空間を最小限に抑えながら、隣接するバッテリ端子接触タブが隣接するレセプタクル列に電気的に接触するリスクを軽減するために、接触タブの隣接する列を電気的に部分的に絶縁することができる。例えば、バッテリ間コネクタの中間リンク部分と当接する第２のタブの部分に電気絶縁媒体を適用することができる。例示的な実施形態では、電気絶縁性（好ましくは非熱絶縁性）テープを第２の接触タブの列にわたって適用して、中間リンク部分の近位にある第２の接触タブの部分を覆い、当接するレセプタクル列の第２の接触タブ間の電気的接触の潜在的なリスクを軽減することができる。第１の接触タブは、通常、第２の接触タブよりも小さい表面寸法を有するため、第１の接触タブの隣接する列には電気絶縁が不要であり得る。

図９を参照すると、例示的なバッテリトレイは、例示的な複数のＭ＝１４個のレセプタクル列と、列ごとに例示的な複数のＮ＝９個のバッテリレセプタクルとを備える。例示的なバッテリアセンブリを形成する２つのバッテリモジュールは、バッテリアセンブリの各行がＮ＝１８個のバッテリを備えるように位置合わせされた列で並んで取り付けられる。列間コネクタは、Ｎ個の第１の端子タブとＮ個の第２の端子タブとを有する。バッテリ間コネクタは、隣接するバッテリ間コネクタがほぼ均一な分離距離を有するように行方向に分散しているが、２つの隣接するバッテリトレイ上の２つの直接隣接するバッテリ間コネクタ間の分離距離は、同じバッテリトレイ上の２つの直接隣接するバッテリ間コネクタ間の分離距離よりも大きい。Ｍ個の列のバッテリが直列に接続された状態で、バッテリアセンブリはＭＶ_ｂに等しい出力電圧を有し、Ｖ_ｂは各バッテリ列の電圧である。１８６５０個のバッテリの場合、Ｖ_ｂは３．６Ｖとみなされ、バッテリアセンブリは約５０．４Ｖの電圧を有する。

列間コネクタおよびバッテリがトレイおよび組み立てられたバッテリ内の所定の位置に配置されると、レセプタクル列のバッテリは並列電気接続にあり、バッテリ列または隣接するバッテリ列は直列接続される。そのように組み立てられると、一列のバッテリの第１のバッテリ端子は、１つの列間コネクタの第１の接触タブに接続され、一列のすべてのバッテリの第２のバッテリ端子は、別の列間コネクタの第２の接触タブに接続される。一列のバッテリの第１のバッテリ端子は、１つの列間コネクタの列タブによる第１のバッテリ端子の電気的相互接続に起因して同じ電位にある。一列のバッテリの第２のバッテリ端子は、別の列間コネクタの列タブによる第２のバッテリ端子の電気的相互接続に起因して同じ電位にある。

バッテリモジュールを組み立てた後、ベースプレート１２０をバッテリモジュールに取り付けてバッテリアセンブリ１００を形成する。バッテリアセンブリは、ハウジングに取り付けられ、バッテリ管理回路に電気的に接続される。バッテリアセンブリが取り付けられると、その上面は近位にあり、放電チャンバの天井に面する。例示的なバッテリモジュールの例示的なバッテリは、第１のバッテリ端子である正端子に隣接する安全通気口を有する。バッテリアセンブリが適切に取り付けられると、バッテリの第１のバッテリ端子は、バッテリトレイの上面に位置合わせされ、空気チャンバに露出され、空気チャンバの天井に対向する。

バッテリアセンブリが上側ハウジング部分に取り付けられる前に、バッテリ区画内の温度の検出を容易にするために、熱センサが放電チャンバに取り付けられる。この例では、通気開口部は、ハウジングの上壁に形成され、ハウジングの長手方向中心軸の両側に対称に分散している。通気開口部２３２は、上側ハウジング部分の上壁の中間部分付近に分散している。上壁の内面は、放電チャンバの天井を画定し、放電チャンバは、この例ではバッテリ区画の一部であるため、バッテリ区画の天井でもある。熱センサが通気開口部に取り付けられ、それにより、バッテリ区画内の温度を監視することができ、通気開口部を通ってバッテリ区画を出るガス状放電の温度を検出することができる。いくつかの実施形態では、熱センサは、代替的にまたは追加として、バッテリ区画１０６または放電区画１０８の他の位置に取り付けられてもよい。バッテリ区画は、バッテリモジュールのバッテリから発するガス状放電が通気開口部を通ってのみ出ることができるように構成される。例示的な実施形態では、ハウジングの上側ハウジング部分は、非通気性材料（硬質プラスチック）から一体的に形成され、通気開口部は一体的に成形される。上側ハウジング部分およびバッテリアセンブリが適切に組み立てられると、ベースプレートおよび上側ハウジング部分は協働して、通気開口部を除いて気密バッテリ区画を形成する。

バッテリ区画、より具体的には、バッテリアセンブリとハウジングとの中間のバッテリ区画の部分である放電区画の内部の温度のより正確な検出を容易にするために、上側ハウジング部分は、放電チャンバが周囲空気から熱的に分離されて、放電チャンバの内部の空気と上側ハウジング部分を通る周囲空気との間の熱交換による異常な高温が検出されないことを軽減するように、硬質プラスチックなどの断熱材料で作られ、そのような熱交換は、バッテリ区画の内部の温度の低下を引き起こし、有害なバッテリ状態の正確な検出および対抗措置の作動のタイミングに悪影響を及ぼす可能性がある。

バッテリアセンブリが所定の位置にあるとき、バッテリの安全通気口は近位にあり、バッテリアセンブリの上面および放電チャンバに露出している。故障したバッテリの安全通気口がバッテリから高温ガスを放出するように動作すると、不良バッテリ内の高温ガスは、高温ガス状放電としてバッテリの上部または上部部分から出て、放電チャンバに直接移動する。

バッテリは、例えば経年劣化および風化により劣化し、徐々に不良バッテリになる可能性がある。バッテリが不良バッテリになると、それはより高い温度を有し始め、高温ガスがバッテリから放出される可能性がある。ガス放出速度の初期レートは通常比較的低く、初期高温ガス温度も比較的低く、例えば摂氏１００～１２０度（℃）である。バッテリの温度がさらに臨界温度、例えばバッテリの電極セパレータの溶融温度まで上昇すると、セパレータの溶融はバッテリ損傷を促進および悪化させ、不良バッテリによって放出される高温ガスの温度は急速に摂氏５００度または６５０度、さらには８００度または１０００度に達する可能性がある。不良バッテリの高温は、バッテリモジュールの隣接するバッテリに広がる可能性があり、熱暴走を引き起こす可能性があり、爆発の可能性もある。電極セパレータは、典型的には、溶融温度が１３３℃のポリエチレン、または溶融温度が１５９℃のポリプロピレンで作られる。セパレータの溶融温度は、バッテリ状態監視のための臨界温度とすることができる。

いくつかの実施形態では、第１の活性化温度が検出されたときに第１の冷却力を印加することができ、バッテリアセンブリを冷却するための冷却力の活性化後の所定時間後に第２のより高い活性化温度が検出されたときに第２のより高い冷却力を印加することができる。

バッテリごとに熱センサを備えずにバッテリ区画内の温度を検出できるように、バッテリの数よりも実質的に少ない数の熱センサを分散させて放電チャンバ内の温度を検出する。本例における熱センサは、放電チャンバ内に分散され、バッテリの安全通気口に近接し、かつ放電チャンバを画定するバッテリ区画の部分である放電区画の温度を検出するように構成される。

バッテリから放出される高温ガス状放電と放電チャンバ内の空気との混合を軽減するために、放電チャンバは、ガス状放電が短い距離で通気開口部に流れることができるように構成される。例えば、通気開口部および熱センサは、放電チャンバの天井に分散され、それにより、バッテリから発する高温ガスは、天井まで上方に移動し、次いで、熱センサが配置されている場所またはその近くの排気開口部まで移動することができる。

高温ガス状放電が熱センサまたは通気開口部に到達するために移動しなければならない距離を最小にするために、放電チャンバの軸方向範囲は、バッテリ区画の軸方向範囲よりも実質的に小さくなるように構成される。例えば、空気チャンバの軸方向範囲は、バッテリ区画の軸方向範囲の５％、１０％、または１５％を超えてもよく、２０％、２５％、または３０％未満でもよい。放電チャンバの軸方向範囲は、バッテリアセンブリの軸方向範囲の２０％、２５％、３０％または４０％未満、および５％、１０％または１５％を超えてもよい。

高温ガス状放電が、放電バッテリに最も近い、最も近い熱センサまたは最も近い通気開口部に到達する前に、放電チャンバ内の短い距離を通ってのみ移動するように案内され得るように、複数の流体移動ガイドが、通気開口部を取り囲むように天井に形成される。各流体移動ガイドは、通気開口部に対して半径方向に延在するガイドトラックを画定し、複数の流体移動ガイドによって形成されたガイドトラックは、各々が通気開口部に向かって延在すると先細になる複数のテーパ付きチャネルを画定する。ガイドトラックは、バッテリの軸方向でもあるバッテリアセンブリの軸方向に直交して延在し、高温ガス状放電がバッテリの安全通気口から通気開口部２３２に短距離で移動し、高温ガス状放電の温度が温度センサとしても知られる熱センサに到達したときに実質的に維持されるように、高温ガス状放電と空気チャンバの空気との混合を最小限に抑えるためのガイドを提供する。

バッテリアセンブリの端部列の列間コネクタの端部タブ部分１１８ａは、モジュールの電力入力および電力出力端子に接続される。中間列の列間コネクタの端部タブ部分は、各バッテリ列におけるバッテリ電圧の管理を容易にするためにバッテリ管理回路に接続される。

例示的な実施形態では、制御回路は、例えば熱センサによって複数の通気開口部の温度を監視することによってバッテリの温度を監視するように構成される。通気開口部で検出された温度が所定の閾値を超えると、制御回路によって安全対策が起動され得る。安全対策は、バッテリモジュールのシャットダウン、例えばヒューズによるバッテリまたはバッテリグループの分離、またはファンの動作による冷却対策の起動を含むことができる。警告温度を検出する短時間内にバッテリ冷却手段が作動されると、望ましくは損傷したバッテリまたは損傷した複数のバッテリを臨界温度未満まで急速に冷却する、空気区画を通る冷却空気の移動が起こり、臨界温度を超えると、熱暴走によるバッテリの溶融のリスクが実質的に増加する可能性がある。

いくつかの実施形態では、例えばペルチェデバイスなどの熱電冷却デバイスの使用による能動的な冷却手段は、冷却プロセスをさらに促進することができる。好都合な例として、能動的な冷却要素を熱交換デバイスおよび／またはハウジングの底部に取り付けることができる。

バッテリ間コネクタは、バッテリ端子、特にバッテリ安全通気口が配置されるときにバッテリ端子に直接接続されるため、バッテリ間コネクタのネットワークは、バッテリの内部から熱交換デバイスに熱を伝達するための熱伝達ネットワークとして機能する。さらに、バッテリ間コネクタの構成、特に露出した金属フラップを備えるような中間リンク部分の構成はまた、バッテリアセンブリの通常動作中に熱を放散するのに役立ち、バッテリを好ましいまたは望ましい動作温度で動作するように維持するのに役立つ。

動作中、作動温度が熱センサによって検出された場合、制御回路は、熱暴走および起こり得るメルトダウンのリスクを防止または緩和するために、バッテリアセンブリを冷却するための対策を作動させる。例示的な実施形態では、臨界温度、例えば８０℃または９０℃が熱センサによって検出されると、ファンが作動して、バッテリモジュールと空気区画内の空気との間の熱交換を加速し、プロセスはバッテリアセンブリを冷却するのに役立つ。いくつかの実施形態では、能動的熱冷却を追加的にまたは代替的に使用することができる。いくつかの実施形態では、外部ファンを使用することができ、冷気を外部供給源によって供給することができる。バッテリグループはまた、例えば臨界温度の検出時にヒュージブルリンクによってシャットダウンされてもよい。いくつかの実施形態では、制御回路は、温度が第２のより高い温度、例えば１００℃に達すると、バッテリモジュールまたはバッテリアセンブリをシャットダウンするように動作することができる。バッテリモジュールは、例えば、半導体スイッチまたはヒューズなどの電子スイッチによる絶縁によってシャットダウンすることができる。さらに、制御回路は、臨界温度に達したときに警告信号を生成することができる。警告信号は、例えば、モジュールの電気通信フロントエンドを介した電気通信ネットワーク経由の、モジュール上のローカル警告および／またはモジュールから送出されるリモート警告を含むことができる。

本開示の熱交換アセンブリは、ヒートシンク、より具体的には、バッテリ間コネクタによって形成された分散熱伝達ネットワークを備える分散ヒートシンクとして構成される。分散ヒートシンクとしての熱交換アセンブリは、バッテリモジュールまたはバッテリアセンブリを形成するバッテリの温度を均等化する固有の能力を有する。均温化能力は、強制空気移動による能動的な冷却、または熱交換アセンブリとの熱交換を促進するための熱電冷却によって高めることができる。

バッテリは、典型的には、最小動作温度と最大動作温度との間に規定される特定の動作温度範囲を有する。ほとんどのＬｉイオンセルは、約６０～６５℃の最高温度未満で動作可能に製造される。最大温度より十分に低い動作温度は、一般に、より長いバッテリ寿命およびより長期間の安全性のために好ましい。

例示的なモジュールは、バッテリが、最高温度と最低温度との間で選択された中間温度範囲である好ましい動作温度範囲で動作するように構成されてもよい。例えば、モジュールは、バッテリの動作温度が上限温度、例えば４０℃または４２℃以下に維持されるように動作するように構成されてもよい。バッテリが上限温度に達すると、制御回路は冷却装置を作動させて、バッテリ温度を中間温度範囲の下限に向かって下げ、例えば上限温度、またはそれより数度、例えば１、２、または３度下げ、プロセスは継続して繰り返される。一般に、２５℃～４２℃の中間温度範囲が好ましいことが分かった。

最高温度と最低温度との間で選択される中間温度範囲でのバッテリ動作温度の制御は、より広範で正確なバッテリ温度監視を必要とする。より広範で正確なバッテリ温度監視を容易にするために、バッテリ温度を監視し、制御回路によって冷却装置の動作を制御するために、温度プローブなどの複数の温度センサがバッテリレセプタブルの内部に配置される。

温度センサを利用して、バッテリアセンブリまたはモジュールのバッテリ間の温度不均衡を制御することができる。例えば、不均衡閾値を超える温度不均衡が検出されると、制御回路は冷却装置を動作させてバッテリ温度を低下させ、温度不均衡が緩和される。例示的な不均衡閾値は、好都合な例として３～５℃の間として選択することができる。

熱伝達ネットワークは、バッテリアセンブリに物理的に接続され、かつバッテリアセンブリのバッテリレセプタクルを通って延在する熱伝達部材のマトリックスを備える。熱伝達部材は、一方のバッテリの第１のバッテリ端子に物理的に接続された第１の端部と、他方のバッテリの第２のバッテリ端子に接続された第２の端部とを有する。熱伝達部材の第２の端部はまた、バッテリアセンブリの軸方向端部に物理的に接続された主熱交換デバイスに接続される。主熱デバイスは、熱伝達ネットワークと物理的に接触しているが、そこから電気的に絶縁されている熱接触面を有する。主熱交換デバイスは、効率的な熱伝達のために熱接触面と物理的に接続された熱交換面を有する。例示的な実施形態では、熱交換面および熱接触面は、熱交換面および熱接触面が熱および導電性材料によって一体的に接続されるように、導電性プレートの対向する主面である。いくつかの実施形態では、熱接触面は、複数の絶縁または分離された導電性領域に描写され、各導電性領域は、伝熱部材のアレイのような伝熱部材のグループと熱的であるが電気的ではない接触を行うためのものである。熱伝達部材は、熱伝達ネットワークと主熱交換デバイスとの間の電気的接触を遮断するように電気絶縁性の熱伝導媒体によって熱接触面に接続される。熱伝達部材は、アレイまたは列に配置され、熱伝達部材のアレイまたは列は、３次元熱伝達アセンブリを形成するために熱接触面にほぼ直交する軸方向に延在する。例示的な熱伝達部材はまた、第１のバッテリ端子と物理的かつ電気的に接触する第１のバッテリ端子タブと、バッテリレセプタクルの内側を通って延在して熱接触面に達するバッテリ間リンクとを備えるバッテリ間コネクタである。

本開示は、例および実施形態を参照して書かれているが、例および実施形態は限定することを意図するものではない。

Claims (22)

1. バッテリモジュールであって、対応する複数のバッテリレセプタクル内に保持された複数のバッテリユニットと、複数のバッテリユニットを相互接続する複数のバッテリ間コネクタと、複数のバッテリレセプタクルを備えるバッテリトレイと、電力入力および電力出力を容易にするための電力インターフェースとを備え、
   －前記バッテリ間コネクタは、対応する複数のバッテリユニットを相互接続するために第１の複数のバッテリレセプタクルを通って延在する放熱部材として構成される、バッテリモジュール。
2. －前記バッテリモジュールは、直列に接続された第１のグループのバッテリユニットと第２のグループのバッテリユニットとを備え、
   －前記第１のグループのバッテリユニットは、第１のグループのバッテリレセプタクルに収容された第１の複数のバッテリユニットを備え、前記第２のグループのバッテリユニットは、第２のグループのバッテリレセプタクルに収容された第２の複数のバッテリユニットを備え、
   －前記複数のバッテリ間コネクタは、複数のグループ間コネクタおよび前記第１のグループのバッテリユニットを備え、
   －前記第２のグループのバッテリユニットは、グループ間コネクタによって直列に接続され、
   －前記グループ間コネクタは、前記第１のグループのバッテリレセプタクルおよび前記第２のグループのバッテリレセプタクルを貫通して延在する、
   請求項１に記載のバッテリモジュール。
3. －前記グループ間コネクタは、前記第１のグループのバッテリユニットから第３のコネクタ部分まで延在する第１のコネクタ部分と、前記第３のコネクタ部分から前記第２のグループのバッテリユニットまで延在する第２のコネクタ部分とを備え、および
   －前記第１のコネクタ部分は、前記第１のグループのバッテリレセプタクルの内側に延在し、前記第２のコネクタ部分は、前記第２のグループのバッテリレセプタクルの内側に延在し、前記第３のコネクタ部分は、前記第１のグループのバッテリレセプタクルおよび前記第２のグループのバッテリレセプタクルを貫通して延在する、
   請求項２に記載のバッテリモジュール。
4. 前記第１のコネクタ部分は、前記第１のグループのバッテリユニットと前記第３のコネクタ部分とを相互接続する第１の複数の離間した第１のバッテリユニットコネクタを備え、前記第１のバッテリユニットコネクタは、前記第１のグループのバッテリレセプタクルのバッテリレセプタクルの内側に延在する第１のシートコネクタを備える、請求項３に記載のバッテリモジュール。
5. 前記第１のシートコネクタは、前記第３のコネクタ部分に達するように、前記第１のグループのバッテリレセプタクルのバッテリレセプタクルの内側に第１の軸方向範囲にわたって延在し、前記第１のシートコネクタは、前記バッテリレセプタクルの内側に保持された前記バッテリユニットに対向する主面を有する、請求項４に記載のバッテリモジュール。
6. 前記第２のコネクタ部分は、前記第２のグループのバッテリユニットと前記第３のコネクタ部分とを相互接続する第２の複数の離間した第２のバッテリユニットコネクタを備え、前記第２のバッテリユニットコネクタは、前記第１のグループのバッテリレセプタクルのバッテリレセプタクルの内側に延在する第２のシートコネクタを備える、請求項３から５のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
7. 前記第２のシートコネクタは、前記第２のグループのバッテリレセプタクルのバッテリレセプタクルの内側に第２の軸方向範囲にわたって延在し、前記第３のコネクタ部分から離れて延在し、前記第２のシートコネクタは、前記バッテリレセプタクルの内側に保持された前記バッテリユニットに対向する主面を有する、請求項６に記載のバッテリモジュール。
8. 前記第１のシートコネクタおよび前記第２のシートコネクタの前記主面は平行である、請求項７に記載のバッテリモジュール。
9. 前記第３のコネクタ部分は、前記第１のコネクタ部分と前記第２のコネクタ部分とを相互接続する第３のシートコネクタまたは複数の第３のシートコネクタ部分を備える、請求項３から８のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
10. 前記第１のコネクタ部分は、前記第１のグループのバッテリユニットの第１の極性のバッテリ端子を前記第３のコネクタ部分に物理的かつ電気的に接続するように延在し、前記第２のコネクタ部分は、前記第３のコネクタ部分を前記第２のグループのバッテリユニットの第２の極性のバッテリ端子に物理的かつ電気的に接続するように延在し、前記第１および前記第２の極性は反対の電気的極性である、請求項３から９のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
11. バッテリユニットは、第１の電気的極性の第１の電気端子と、前記第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性の第２の電気端子と、軸方向に延在し、前記第１の電気端子と前記第２の電気端子とを物理的に相互接続するバッテリ本体とを備え、前記グループ間コネクタは、前記第１のグループのバッテリユニットの前記複数のバッテリユニットおよび前記第２のグループのバッテリユニットの前記複数のバッテリユニットの前記バッテリ本体と熱的に接続されている、請求項３から１０のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
12. 前記第１のコネクタ部分は、前記第１のグループのバッテリユニットの前記複数のバッテリユニットの前記バッテリ本体と熱的に接続され、前記第２のコネクタ部分は、前記第２グループのバッテリユニットの前記複数のバッテリユニットの前記バッテリ本体と熱的に接続され、および／または、前記第３のコネクタ部分は、前記第１のグループのバッテリユニットおよび前記第２のグループのバッテリユニットの前記複数のバッテリユニットの前記バッテリ本体と熱的に接続される、請求項１１に記載のバッテリモジュール。
13. 前記第１のグループのバッテリユニットおよび前記第１のグループのバッテリユニットは、仕切り壁によって分離され、前記仕切り壁は、前記第１のグループのバッテリレセプタクルおよび前記第２のグループのバッテリレセプタクルによって共有される共通壁である、請求項３から１２のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
14. 前記共通壁は、絶縁ジグザグ壁である、請求項３から１３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
15. －前記第１のコネクタ部分は、第１の列方向に延在する第１のアレイに配置されたＮ個の離間したシート導体を備え、前記グループ間コネクタの前記コネクタ部分は、前記第１の列方向に平行な列方向である第２の列方向に延在する第２のアレイに配置されたＭ個の離間したシート導体を備え、Ｎ、Ｍは１より大きい自然数であり、および
    －前記Ｎ個の離間したシート導体および前記Ｍ個の離間したシート導体は、前記第１の列方向に沿って交互に配置されている、
    請求項３から１４のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
16. 前記第１のグループのバッテリレセプタクルおよび前記第２のグループのバッテリレセプタクルは当接し、前記バッテリ間コネクタは、前記第１のグループのバッテリレセプタクルおよび前記第２のグループのバッテリレセプタクルの両方を通って延在するグループ間コネクタである、請求項１から１５のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
17. 前記バッテリレセプタクルは、レセプタクルセルとして構成され、前記レセプタクルセル内に保持されたバッテリユニットを取り囲む外周壁を備え、前記外周壁は、複数のレセプタクルセル間で共有される共有壁部分を備え、前記バッテリ間コネクタは、前記共有壁部分を通って延在する、請求項１から１６のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
18. 前記外周壁は、３～７個のレセプタクルセルによって共有される、請求項１７に記載のバッテリモジュール。
19. 前記共用壁部分には、開口部端部を有するスリットが形成され、前記バッテリ間コネクタは、前記スリットを貫通して一方のレセプタクルセルから他方のレセプタクルセルまで当接して延在している、請求項１７または１８に記載のバッテリモジュール。
20. 前記第１のグループのバッテリユニットは、前記グループ間コネクタに接続された第１の極性のバッテリ端子を有し、前記第２のグループのバッテリユニットは、前記グループ間コネクタに接続された第２の極性のバッテリ端子を有し、前記第１の極性および前記第２の極性は、反対の電気的極性である、請求項１から１９のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
21. 前記第１のグループのバッテリレセプタクルは、第１のレセプタクル列を形成し、前記第２のグループのバッテリレセプタクルは、前記第１のバッテリレセプタクル列と平行な第２のレセプタクル列を形成する、請求項１から２０のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
22. 電気的に相互接続されたバッテリモジュールまたは複数のバッテリモジュールを備え、前記バッテリモジュールまたは複数のバッテリモジュールは、主ハウジングに保持されている、電源装置。

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