JP6134999B2 - 電池アセンブリ - Google Patents

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Description

本発明は、電池アセンブリに関する。
近年、充放電可能な二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車両、ディーゼル車両などの大気汚染などを解決するための方案として提示されている電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)などの動力源としても注目されている。
自動車などのような中大型デバイスには、高出力大容量の必要性により、多数の電池セルを電気的に連絡した中大型電池モジュールが使用されており、中大型電池モジュールは、可能な限り小さい大きさ及び重量で製造されることが好ましいので、高い集積度で充積することができ、容量に比べて重量の小さい角形電池、パウチ型電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に用いられている。特に、アルミニウムラミネートシートなどを外装部材として用いるパウチ型電池は、重量が小さく、製造コストが低く、形態の変形が容易であるという利点により、最近多くの関心を集めている。
中大型電池モジュールが、所定の装置ないしデバイスで要求される出力及び容量を提供するためには、多数の電池セルを直列方式で電気的に連絡しなければならず、外力に対して安定した構造を維持できなければならない。
したがって、多数の電池セルを用いて中大型電池モジュールを構成する場合、これらの機械的締結及び電気的接続のために一般的に多くの部材が必要であるため、このような部材を組み立てる過程は非常に複雑である。さらに、機械的締結及び電気的接続のための多数の部材の結合、溶接、ソルダリングなどのための空間が要求され、それによって、システム全体の大きさが大きくなる。このような大きさの増加は、中大型電池モジュールが装着される装置ないしデバイスの空間上の限界の面で好ましくない。なお、車両などのように限定された内部空間に効率的に装着されるためには、よりコンパクトな構造の中大型電池モジュールが要求される。
また、中大型電池モジュールを構成する電池セルは、充放電可能な二次電池で構成されているので、作動過程で必然的に多くの熱が発生し、このような熱が効率的に除去されないと、電池セルの劣化を促進し、場合によっては、発火または爆発の危険性も存在する。したがって、電池セルの放熱が効率的に行われなければならないので、流路の確保が必要であり、このような流路は、電池モジュールの大きさの増加を誘発する要因の一つである。
したがって、本出願の発明者らは、製造が容易で且つ向上した熱放散構造を有する、改善された電池アセンブリに対する必要性を認識してきた。
本発明は、過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本発明の目的は、熱伝導性プレート(thermally conductive plate)内の外周エッジ(peripheral edges)を少なくとも部分的に取り囲むプラスチックフレーム部材(plastic frame member)を含んでいる電池フレームアセンブリ(battery frame assembly)を用いて、製造が容易であり、向上した熱放散構造を有する電池アセンブリを提供するものである。
本発明は、例示的な実施例に係る電池アセンブリを提供する。前記電池アセンブリは、第1プラスチックフレーム部材及び第1熱伝導性プレートを含んだ第1電池フレームアセンブリを含んでいる。前記第1プラスチックフレーム部材は、実質的に長方形のリング状の第1外周壁(peripheral wall)及び多数の第1クロス部材(cross−members)を含んでいる。実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、第1中央空間(central space)を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部(wall portions)を有している。多数の前記第1クロス部材は、第1及び第2壁部の間に延びており、第1中央空間を横切って延びている。多数の前記第1クロス部材は、前記第1中央空間内に多数の第1開放空間(open spaces)を設定している。実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、多数の前記第1開放空間に隣接する前記第1壁部内に延びた多数の第1チャネル(channels)、及び多数の前記第1開放空間に隣接する前記第2壁部内に延びた多数の第2チャネルをさらに含んでいる。前記第1熱伝導性プレートは、前記実質的に長方形のリング状の第1外周壁で取り囲まれた外周エッジを有している。前記第1熱伝導性プレートは、前記第1熱伝導性プレートから熱エネルギーを抽出するために、多数の前記第1チャネルを通り、第1熱伝導性プレートを経て多数の前記第2チャネルを通過する空気と接触するように構成された、多数の前記第1開放空間に位置する露出部(exposed portions)をさらに含んでいる。前記電池アセンブリは、第1熱伝導性プレートに接触するように構成された第1電池セルをさらに含んでいる。前記電池アセンブリは、前記第1電池セルが第1及び第2電池フレームアセンブリの間に位置するように、前記第1電池フレームアセンブリに連結されるように構成された前記第2電池フレームアセンブリをさらに含んでいる。
本発明の例示的な実施例に係る電池アセンブリの模式図である。 図1の電池アセンブリの側面図である。 図1の電池アセンブリの第1プラスチックフレーム部材、第2プラスチックフレーム部材、第1電池セル、及び第2電池セルの拡大図である。 図1の電池アセンブリの第3プラスチックフレーム部材、第4プラスチックフレーム部材、第3電池セル、及び第4電池セルの拡大図である。 図1の電池アセンブリにおいて用いられる第1プラスチックフレーム部材の第1側での模式図である。 図5の第1プラスチックフレーム部材の第2側での模式図である。 図5の第1プラスチックフレーム部材の側面図である。 図5の第1プラスチックフレーム部材の背面図である。 図5の第1プラスチックフレーム部材及び電池セルの断面図である。 図5の第1プラスチックフレーム部材及び電池セルの他の断面図である。 図5の第1プラスチックフレーム部材内に部分的に取り囲まれるバスバー(bus bar)の模式図である。 図1の電池アセンブリにおいて用いられる第2プラスチックフレーム部材の第1側での模式図である。 図12の第2プラスチックフレーム部材の第2側での模式図である。 図12の第2プラスチックフレーム部材の側面図である。 図12の第2プラスチックフレーム部材の背面図である。 図12の第2プラスチックフレーム部材及び電池セルの断面図である。 図12の第2プラスチックフレーム部材及び電池セルの他の断面図である。 図12の第2プラスチックフレーム部材内に部分的に取り囲まれる電流感知部材の模式図である。 図1の電池アセンブリにおいて用いられる第3プラスチックフレーム部材の第1側での模式図である。 図19の第3プラスチックフレーム部材の第2側での模式図である。 図19の第3プラスチックフレーム部材の側面図である。 図19の第3プラスチックフレーム部材の背面図である。 図19の第3プラスチックフレーム部材及び電池セルの断面図である。 図19の第3プラスチックフレーム部材及び電池セルの他の断面図である。 図1の電池アセンブリにおいて用いられる第4プラスチックフレーム部材の第1側での模式図である。 図25の第4プラスチックフレーム部材の第2側での模式図である。 図25の第4プラスチックフレーム部材の側面図である。 図25の第4プラスチックフレーム部材の背面図である。 図25の第4プラスチックフレーム部材及び電池セルの断面図である。 図25の第4プラスチックフレーム部材及び電池セルの他の断面図である。
図1乃至図4を参照すると、例示的な実施例に係る電池アセンブリ10が提供されている。電池アセンブリ10は、電池フレームアセンブリ20,22、電池セル30,32、電池フレームアセンブリ40,42、及び電池セル50,52を含んでいる。電池アセンブリ10の利点は、電池アセンブリ10が、熱伝導性プレート内の外周壁を少なくとも部分的に取り囲むプラスチックフレーム部材を含んでいる電池フレームアセンブリを用いるという点である。結果的に、電池アセンブリ10は、他のアセンブリよりも容易に製造され、熱伝導性プレートに対向して位置した電池セルを効果的に冷却させる。
電池フレームアセンブリ20,22は、電池セル30,32のそれぞれを固定し、これらを共に連結するように構成されている。
図5乃至図11を参照すると、電池フレームアセンブリ20は、プラスチックフレーム部材60、熱伝導性プレート62、及びバスバー64を含んでいる。プラスチックフレーム部材60は、実質的に長方形のリング状の外周壁70及び多数のクロス部材72を含んでいる。実質的に長方形のリング状の外周壁70は、第1側面80及び第2側面82を含んでいる。外周壁70は、その間に中央空間94を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部84,86,88,90をさらに含んでいる。第1壁部84は、第2壁部86と実質的に平行である。第3壁部88は、第4壁部90と実質的に平行であり、第1及び第2壁部84,86に実質的に垂直である。
多数のクロス部材72は、第1及び第2壁部84,86の間に延びており、中央空間94を横切って延びている。多数のクロス部材72はクロス部材150,152,154,156,158を含んでいる。多数のクロス部材72は、中央空間94内に多数の開放空間を設定している。具体的に、多数のクロス部材72は、それらの間に開放空間160,162,164,166,168,170を設定している。
第1壁部84は、第1側面80から第1壁部84内に延びた多数の第1チャネル100を含んでいる。具体的に、多数の第1チャネル100は、それぞれ開放空間160,162,164,166,168,170と流動的に連結されており、第1側面80から隣接する第1壁部84内に延びたチャネル102,104,106,108,110,112を含んでいる。
第2壁部86は、第1側面80から第2壁部86内に延びた多数の第2チャネル120を含んでいる。具体的に、多数の第2チャネル120は、それぞれ開放空間160,162,164,166,168,170と流動的に連結されており、第1側面80から隣接する第2壁部86内に延びたチャネル122,124,126,128,130,132を含んでいる。
図3、図9及び図10を参照すると、熱伝導性プレート62は、電池セル30を冷却させるために、熱伝導性プレート62に対向して位置する電池セル30から熱エネルギーを抽出するように構成されている。熱伝導性プレート62は、さらに、電池アセンブリ10から出る、熱伝導性プレート62に接触して流れる空気に熱エネルギーを伝達するように構成されている。一つの例示的な実施例において、熱伝導性プレート62は鉄で構成されている。更に他の例示的な実施例において、熱伝導性プレート62は、例えば、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼(stainless steel)のような他の熱伝導性物質によって構成されてもよい。熱伝導性プレート62は、第1側面176、第2側面178、及び外周エッジ180,182,184,186を含んでいる。
外周エッジ180,182,184,186は、実質的に長方形のリング状の外周壁70で取り囲まれている。具体的に、図9を参照すると、外周エッジ180は第3壁部88で取り囲まれており、外周エッジ182は第4壁部90で取り囲まれている。また、図10を参照すると、外周エッジ184は第1壁部84で取り囲まれており、外周エッジ186は第2壁部86で取り囲まれている。
図5及び図9を参照すると、熱伝導性プレート62は、それぞれの開放空間160,162,164,166,168,170に位置しており、熱伝導性プレート62から熱エネルギーを抽出するために、それぞれのチャネル102,104,106,108,110,112を通り、熱伝導性プレートを経てそれぞれのチャネル122,124,126,128,130,132を通過する空気と接触するように構成された露出部190,191,192,193,194,195をさらに含んでいる。
図1、図3、図5、及び図11を参照すると、バスバー64は、電池セル30の電気端子414に電気的に連絡されている。バスバー64は、タブ部198、タブ部200、及び中心体202を含んでいる。中心体202は、タブ部198,200の間に位置している。中心体202は、第1及び第3壁部84,88内に配置されている。タブ部198は、第3壁部88から外側に延びており、電池セル30の電気端子414に電気的に連絡されている。タブ部200は、第1壁部84から外側に延びており、電池フレームアセンブリ40内のバスバー464に溶接されるように構成されている。
図12乃至図17を参照すると、電池フレームアセンブリ22は、プラスチックフレーム部材260、熱伝導性プレート262、及びバスバー264を含んでいる。プラスチックフレーム部材260は、実質的に長方形のリング状の外周壁270及び多数のクロス部材272を含んでいる。実質的に長方形状の外周壁270は第1側面280及び第2側面282を含んでいる。外周壁270は、その間に中央空間294を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部284,286,288,290をさらに含んでいる。第1壁部284は、第2壁部286と実質的に平行である。第3壁部288は、第4壁部290と実質的に平行であり、第1及び第2壁部284,286と実質的に垂直である。
多数のクロス部材272は、第1及び第2壁部284,286の間に延びており、中央空間294を横切って延びている。多数のクロス部材272はクロス部材350,352,354,356,358を含んでいる。多数のクロス部材272は、中央空間294内に多数の開放空間を設定している。具体的に、多数のクロス部材272は、それらの間に開放空間360,362,364,366,368,370を設定している。
第1壁部284は、第1側面280から第1壁部284内に延びた多数の第1チャネル300を含んでいる。具体的に、多数の第1チャネル300は、それぞれ開放空間360,362,364,366,368,370と流動的に連結されており、第1側面280から隣接する第1壁部284内に延びたチャネル302,304,306,308,310,312を含んでいる。
第2壁部286は、第1側面280から第2壁部286内に延びた多数の第2チャネル320を含んでいる。具体的に、多数の第2チャネル320は、それぞれ開放空間360,362,364,366,368,370と流動的に連結されており、第1側面280から隣接する第2壁部286内に延びたチャネル322,324,326,328,330,332を含んでいる。
図3、図16及び図17を参照すると、熱伝導性プレート262は、電池セル32を冷却させるために、熱伝導性プレート262に対向して位置する電池セル32から熱エネルギーを抽出するように構成されている。熱伝導性プレート262は、さらに、電池アセンブリ10から出る、熱伝導性プレート262に接触して流れる空気に熱エネルギーを伝達するように構成されている。一つの例示的な実施例において、熱伝導性プレート262は鉄で構成されている。更に他の実施例において、熱伝導性プレート262は、例えば、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼のような他の熱伝導性物質によって構成されてもよい。熱伝導性プレート262は、第1側面376、第2側面378、及び外周エッジ380,382,384,386を含んでいる。
外周エッジ380,382,384,386は、実質的に長方形のリング状の外周壁270で取り囲まれている。具体的に、図16を参照すると、外周エッジ380は第3壁部288で取り囲まれており、外周エッジ382は第4壁部290で取り囲まれている。また、図17を参照すると、外周エッジ384は第1壁部284で取り囲まれており、外周エッジ386は第2壁部286で取り囲まれている。
図12及び図16を参照すると、熱伝導性プレート262は、それぞれの開放空間360,362,364,366,368,370に位置しており、熱伝導性プレート262から熱エネルギーを抽出するために、それぞれのチャネル302,304,306,308,310,312を通り、熱伝導性プレートを経てそれぞれのチャネル322,324,326,328,330,332を通過する空気と接触するように構成された露出部390,391,392,393,394,395をさらに含んでいる。
図3及び図12を参照すると、バスバー264は、電池セル32の電気端子424に電気的に連絡されている。バスバー264は、上述したバスバー64の構造と同一の構造を有している。バスバー264のタブ部は、他の電池フレームアセンブリ内の他のバスバー(図示せず)に溶接されるように構成されている。
図3及び図18を参照すると、電流感知部材266は、電池セル32の電気端子426に電気的に連絡されている。電流感知部材266は、電流感知リード396、中心体398、及び電流感知リード400を含んでいる。中心体398は、電流感知リード396,400の間に位置している。中心体398は第1及び第4壁部284,290内に配置されている。電流感知リード400は、第4壁部290から外側に延びており、電池セル32の電気端子426に電気的に連絡されている。また、電流感知リード396は、第1壁部284から外側に延びており、他の電流感知リード(図示せず)に溶接されるように構成されている。
図3及び図6を参照すると、電池セル30は、プラスチックフレーム部材60の実質的に長方形のリング構造の外周壁70の第2側面82に対向して配置されている。電池セル30は、ボディー部(body portion)410、外周リップ部(peripheral lip portion)412、及び電気端子414,416を含む。外周リップ部412は、ボディー部410の周りに延びている。電気端子414は、外周リップ部412の第1末端(end)から外側に延びており、ボディー部410内の能動素子(active element)に電気的に連絡されている。電気端子414は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ20,22内に形成された隣接するチャネル140,340によって形成された開口を通して延びている。電気端子416は、外周リップ部412の第2末端から外側に延びており、ボディー部410内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子416は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ20,22内に形成された隣接するチャネルによって形成された開口を通して延びている。電気端子414は、バスバー64に電気的に連絡されている。電気端子416は、電池セル32の電気端子426に電気的に連絡されている。作動中には、電池セル30は、電気端子414,416の間に電圧を形成する。また、作動中には、ボディー部410は、電池セル30を冷却させるために、電池セル30のボディー部410から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート62に接触する。一つの例示的な実施例において、電池セル30は、リチウムイオンパウチタイプ(lithium−ion pouch−type)の電池セルである。もちろん、更に他の実施例において、電池セル30は、例えば、ニッケル金属水酸化物(nickel metal hydride)電池セルのような他のタイプの電池セルであってもよい。
図3及び図13を参照すると、電池セル32は、プラスチックフレーム部材260の実質的に長方形のリング構造の外周壁270の第2側面282に対向して配置されている。電池セル32は、ボディー部420、外周リップ部422、及び電気端子424,426を含む。外周リップ部422は、ボディー部420の周りに延びている。電気端子424は、外周リップ部422の第1末端から外側に延びており、ボディー部420内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子424は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ20,22内に形成された隣接するチャネル140,340によって形成された開口を通して延びている。電気端子426は、外周リップ部422の第2末端から外側に延びており、ボディー部420内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子426は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ20,22内に形成された隣接するチャネルによって形成された開口を通して延びている。電気端子424は、バスバー264に電気的に連絡されている。電気端子426は、電池セル30の電気端子416に電気的に連絡されている。作動中には、電池セル32は、電気端子424,426の間に電圧を形成する。また、作動中には、ボディー部420は、電池セル32を冷却させるために、電池セル32のボディー部420から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート262に接触する。一つの例示的な実施例において、電池セル32は、リチウムイオンパウチタイプの電池セルである。もちろん、更に他の実施例において、電池セル32は、例えば、ニッケル金属水酸化物電池セルのような他のタイプの電池セルであってもよい。
電池フレームアセンブリ40,42は、電池セル50,52のそれぞれを固定し、これらを共に連結するように構成されている。
図4及び図19乃至図24を参照すると、電池フレームアセンブリ40は、プラスチックフレーム部材460、熱伝導性プレート462、及びバスバー464を含んでいる。プラスチックフレーム部材460は、実質的に長方形のリング状の外周壁470及び多数のクロス部材472を含んでいる。実質的に長方形のリング状の外周壁470は、第1側面480及び第2側面482を含んでいる。外周壁470は、その間に中央空間494を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部484,486,488,490をさらに含んでいる。第1壁部484は、第2壁部486と実質的に平行である。第3壁部488は、第4壁部490と実質的に平行であり、第1及び第2壁部484,486に実質的に垂直である。
多数のクロス部材472は、第1及び第2壁部484,486の間に延びており、中央空間494を横切って延びている。多数のクロス部材472はクロス部材550,552,554,556,558を含んでいる。多数のクロス部材472は、中央空間494内に多数の開放空間を設定している。具体的に、多数のクロス部材472は、それらの間に開放空間560,562,564,566,568,570を設定している。
第1壁部484は、第1側面480から第1壁部484内に延びた多数の第1チャネル500を含んでいる。具体的に、多数の第1チャネル500は、それぞれ開放空間560,562,564,566,568,570と流動的に連結されており、第1側面480から隣接する第1壁部484内に延びたチャネル502,504,506,508,510,512を含んでいる。
第2壁部486は、第1側面480から第2壁部486内に延びた多数の第2チャネル520を含んでいる。具体的に、多数の第2チャネル520は、それぞれ開放空間560,562,564,566,568,570と流動的に連結されており、第1側面480から隣接する第2壁部486内に延びたチャネル522,524,526,528,530,532を含んでいる。
図4、図23及び図24を参照すると、熱伝導性プレート462は、電池セル50を冷却させるために、熱伝導性プレート462に対向して位置する電池セル50から熱エネルギーを抽出するように構成されている。熱伝導性プレート462は、さらに、電池アセンブリ10から出る、熱伝導性プレート462に接触して流れる空気に熱エネルギーを伝達するように構成されている。一つの例示的な実施例において、熱伝導性プレート462は鉄で構成されている。更に他の実施例において、熱伝導性プレート462は、例えば、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼のような他の熱伝導性物質によって構成されてもよい。熱伝導性プレート462は、第1側面576、第2側面578、及び外周エッジ580,582,584,586を含んでいる。
外周エッジ580,582,584,586は、実質的に長方形のリング状の外周壁470で取り囲まれている。具体的に、図23を参照すると、外周エッジ580は第3壁部488で取り囲まれており、外周エッジ582は第4壁部490で取り囲まれている。また、図24を参照すると、外周エッジ584は第1壁部484で取り囲まれており、外周エッジ586は第2壁部486で取り囲まれている。
図19及び図23を参照すると、熱伝導性プレート462は、それぞれの開放空間560,562,564,566,568,570に位置しており、熱伝導性プレート462から熱エネルギーを抽出するために、それぞれのチャネル502,504,506,508,510,512を通り、熱伝導性プレート462を経てそれぞれのチャネル522,524,526,528,530,532を通過する空気と接触するように構成された露出部590,591,592,593,594,595をさらに含んでいる。
図1、図4及び図19を参照すると、バスバー464は、電池セル50の電気端子814に電気的に連絡されている。バスバー464は、上述したバスバー64の構造と同一の構造を有している。バスバー464のタブ部は、電池フレームアセンブリ20内のバスバー64に溶接されるように構成されている。
図4を参照すると、電流感知部材466は、電池セル50の電気端子816に電気的に連絡されている。電流感知部材466の構造は、上述した電流感知部材266の構造と同一である。
図1、図2、図4、及び図5を参照すると、電池フレームアセンブリ20,40は、熱伝導性プレート62,462から熱エネルギーを抽出するために、流路を通して流れる空気を受け入れる流路600,602,604,606,608,610を設定する。
流路600は、チャネル102、開放空間160内の露出部190、電池フレームアセンブリ20のチャネル122によって設定される。流路600は、さらに、チャネル502、開放空間560内の露出部590、電池フレームアセンブリ40のチャネル522によって設定される。
流路602は、チャネル104、開放空間162内の露出部191、電池フレームアセンブリ20のチャネル124によって設定される。流路602は、さらに、チャネル504、開放空間562内の露出部591、電池フレームアセンブリ40のチャネル524によって設定される。
流路604は、チャネル106、開放空間164内の露出部192、電池フレームアセンブリ20のチャネル126によって設定される。流路604は、さらに、チャネル506、開放空間564内の露出部592、電池フレームアセンブリ40のチャネル526によって設定される。
流路606は、チャネル108、開放空間166内の露出部193、電池フレームアセンブリ20のチャネル128によって設定される。流路606は、さらに、チャネル508、開放空間566内の露出部593、電池フレームアセンブリ40のチャネル528によって設定される。
流路608は、チャネル110、開放空間168内の露出部194、電池フレームアセンブリ20のチャネル130によって設定される。流路608は、さらに、チャネル510、開放空間568内の露出部594、電池フレームアセンブリ40のチャネル530によって設定される。
流路610は、チャネル112、開放空間170内の露出部195、電池フレームアセンブリ20のチャネル132によって設定される。流路610は、さらに、チャネル512、開放空間570内の露出部595、電池フレームアセンブリ40のチャネル532によって設定される。
図1、図4及び図25乃至図30を参照すると、電池フレームアセンブリ42は、プラスチックフレーム部材660、熱伝導性プレート662、及びバスバー664を含んでいる。プラスチックフレーム部材660は、実質的に長方形のリング状の外周壁670及び多数のクロス部材672を含んでいる。実質的に長方形状の外周壁670は第1側面680及び第2側面682を含んでいる。外周壁670は、その間に中央空間694を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部684,686,688,690をさらに含んでいる。第1壁部684は、第2壁部686と実質的に平行である。第3壁部688は、第4壁部690と実質的に平行であり、第1及び第2壁部684,686と実質的に垂直である。
多数のクロス部材672は、第1及び第2壁部684,686の間に延びており、中央空間694を横切って延びている。多数のクロス部材672はクロス部材750,752,754,756,758を含んでいる。多数のクロス部材672は、中央空間694内に多数の開放空間を設定している。具体的に、多数のクロス部材672は、それらの間に開放空間760,762,764,766,768,770を設定している。
第1壁部684は、第1側面680から第1壁部684内に延びた多数の第1チャネル700を含んでいる。具体的に、多数の第1チャネル700は、それぞれ開放空間760,762,764,766,768,770と流動的に連結されており、第1側面680から隣接する第1壁部684内に延びたチャネル702,704,706,708,710,712を含んでいる。
第2壁部686は、第1側面680から第2壁部686内に延びた多数の第2チャネル720を含んでいる。具体的に、多数の第2チャネル720は、それぞれ開放空間760,762,764,766,768,770と流動的に連結されており、第1側面680から隣接する第2壁部686内に延びたチャネル722,724,726,728,730,732を含んでいる。
図4、図29及び図30を参照すると、熱伝導性プレート662は、電池セル52を冷却させるために、熱伝導性プレート662に対向して位置する電池セル52から熱エネルギーを抽出するように構成されている。熱伝導性プレート662は、さらに、電池アセンブリ10から出る、熱伝導性プレート662に接触して流れる空気に熱エネルギーを伝達するように構成されている。一つの例示的な実施例において、熱伝導性プレート662は鉄で構成されている。更に他の実施例において、熱伝導性プレート662は、例えば、銅、アルミニウムまたはステンレス鋼のような他の熱伝導性物質によって構成されてもよい。熱伝導性プレート662は、第1側面776、第2側面778、及び外周エッジ780,782,784,786を含んでいる。
外周エッジ780,782,784,786は、実質的に長方形のリング状の外周壁670で取り囲まれている。具体的に、図29を参照すると、外周エッジ780は第3壁部688で取り囲まれており、外周エッジ782は第4壁部690で取り囲まれている。また、図30を参照すると、外周エッジ784は第1壁部684で取り囲まれており、外周エッジ786は第2壁部686で取り囲まれている。
図25及び図29を参照すると、熱伝導性プレート662は、それぞれの開放空間760,762,764,766,768,770に位置しており、熱伝導性プレート662から熱エネルギーを抽出するために、それぞれのチャネル702,704,706,708,710,712を通り、熱伝導性プレート662を経てそれぞれのチャネル722,724,726,728,730,732を通過する空気と接触するように構成された露出部790,791,792,793,794,795をさらに含んでいる。
図1及び図4を参照すると、バスバー664は、電池セル52の電気端子824に電気的に連絡されている。バスバー664は、上述したバスバー64の構造と同一の構造を有している。バスバー664のタブ部は、他の電池フレームアセンブリ内の他のバスバーに溶接されるように構成されている。
図4及び図20を参照すると、電池セル50は、プラスチックフレーム部材460の実質的に長方形のリング構造の外周壁470の第2側面482に対向して配置されている。電池セル50は、ボディー部810、外周リップ部812、及び電気端子814,816を含む。外周リップ部812は、ボディー部810の周りに延びている。電気端子814は、外周リップ部812の第1末端から外側に延びており、ボディー部810内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子814は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ40,42内に形成された隣接するチャネル540,740によって形成された開口を通して延びている。電気端子816は、外周リップ部812の第2末端から外側に延びており、ボディー部810内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子816は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ40,42内に形成された隣接するチャネルによって形成された開口を通して延びている。電気端子814は、バスバー464に電気的に連絡されている。電気端子816は、電池セル52の電気端子826に電気的に連絡されている。作動中には、電池セル50は、電気端子814,816の間に電圧を形成する。また、作動中には、ボディー部810は、電池セル50を冷却させるために、電池セル50のボディー部810から熱エネルギーを抽出するプレート462に接触する。一つの例示的な実施例において、電池セル50は、リチウムイオンパウチタイプの電池セルである。もちろん、更に他の実施例において、電池セル50は、例えば、ニッケル金属水酸化物電池セルのような他のタイプの電池セルであってもよい。
図4及び図26を参照すると、電池セル52は、プラスチックフレーム部材660の実質的に長方形のリング構造の外周壁670の第2側面682に対向して配置されている。電池セル52は、ボディー部820、外周リップ部822、及び電気端子824,826を含む。外周リップ部822は、ボディー部820の周りに延びている。電気端子824は、外周リップ部822の第1末端から外側に延びており、ボディー部820内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子824は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ40,42内に形成された隣接するチャネル540,740によって形成された開口を通して延びている。電気端子826は、外周リップ部822の第2末端から外側に延びており、ボディー部820内の能動素子に電気的に連絡されている。電気端子826は、さらに、それぞれの電池フレームアセンブリ40,42内に形成された隣接するチャネルによって形成された開口を通して延びている。電気端子824は、バスバー664に電気的に連絡されている。電気端子826は、電池セル50の電気端子816に電気的に連絡されている。作動中には、電池セル52は、電気端子824,826の間に電圧を形成する。また、作動中には、ボディー部820は、電池セル52を冷却させるために、電池セル52のボディー部820から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート662に接触する。一つの例示的な実施例において、電池セル52は、リチウムイオンパウチタイプの電池セルである。もちろん、更に他の実施例において、電池セル52は、例えば、ニッケル金属水酸化物電池セルのような他のタイプの電池セルであってもよい。
電池アセンブリは、他の電池アセンブリに比べて相当な利点を提供する。具体的に、前記電池アセンブリは、熱伝導性プレート内の外周エッジを少なくとも部分的に取り囲むプラスチックフレーム部材を含んでいる電池フレームアセンブリを用いる。結果的に、他のアセンブリよりも容易に製造され、熱伝導性プレートに対向して位置した電池セルを効果的に冷却させる。
たとえ、本発明は、単に限定された数の実施例との関係において具体的に記述されたが、本発明が、上記に表現された実施例にのみ制限されるものではないという点は自明である。また、本発明は、ここに記載されていないが、本発明の思想と範囲に相応する変形、改造、置換、または均等の配列を組み合わせて改良することができる。さらに、本発明の様々な実施例が記載されている反面、本発明の様相は、単に一部の記載された実施例を含んでいるものに過ぎないと理解しなければならない。したがって、本発明は前述した説明によって制限されてはならない。
本発明に係る電池アセンブリは、熱伝導性プレート内の外周エッジを少なくとも部分的に取り囲むプラスチックフレーム部材を含んでいる電池フレームアセンブリを用いることによって、他のアセンブリよりも容易に製造され、熱伝導性プレートに対向して位置した電池セルを効率的に冷却させるという効果がある。
10 電池アセンブリ
20 電池フレームアセンブリ
22 電池フレームアセンブリ
30 電池セル
32 電池セル
40 電池フレームアセンブリ
42 電池フレームアセンブリ
50 電池セル
52 電池セル
60 プラスチックフレーム部材
62 熱伝導性プレート
70 外周壁
72 クロス部材
84 第1壁部
86 第2壁部
88 第3壁部
90 第4壁部
100 第1チャネル
120 第2チャネル
150 クロス部材
152 クロス部材
154 クロス部材
156 クロス部材
158 クロス部材
190 露出部
191 露出部
192 露出部
193 露出部
194 露出部
195 露出部
260 プラスチックフレーム部材
262 熱伝導性プレート
270 外周壁
272 クロス部材
284 第1壁部
286 第2壁部
288 第3壁部
290 第4壁部
300 第1チャネル
320 第2チャネル
350 クロス部材
352 クロス部材
354 クロス部材
356 クロス部材
358 クロス部材
390 露出部
391 露出部
392 露出部
393 露出部
394 露出部
395 露出部
460 プラスチックフレーム部材
462 熱伝導性プレート
470 外周壁
472 クロス部材
484 第1壁部
486 第2壁部
488 第3壁部
490 第4壁部
500 第1チャネル
520 第2チャネル
550 クロス部材
552 クロス部材
554 クロス部材
556 クロス部材
558 クロス部材
590 露出部
591 露出部
592 露出部
593 露出部
594 露出部
595 露出部
660 プラスチックフレーム部材
662 熱伝導性プレート
670 外周壁
672 クロス部材
684 第1壁部
686 第2壁部
688 第3壁部
690 第4壁部
700 第1チャネル
720 第2チャネル
750 クロス部材
752 クロス部材
754 クロス部材
756 クロス部材
758 クロス部材
790 露出部
791 露出部
792 露出部
793 露出部
794 露出部
795 露出部

Claims (8)

  1. 下記の第1プラスチックフレーム部材(plastic frame member)及び下記の第1熱伝導性プレート(thermally conductive plate)を含んでいる第1電池フレームアセンブリ(battery frame assembly)と、
    実質的に長方形のリング状の第1外周壁(peripheral wall)及び多数の第1クロス部材(cross−members)を含んでいる第1プラスチックフレーム部材であって、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、第1中央空間(central space)を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部(wall portions)を有しており、多数の前記第1クロス部材は、第1及び第2壁部の間に延びており、第1中央空間を横切って延びており、また、多数の前記第1クロス部材は、前記第1中央空間内に多数の第1開放空間(open spaces)を設定しており、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、多数の前記第1開放空間に隣接する前記第1壁部内に延びた多数の第1チャネル(channels)、及び多数の前記第1開放空間に隣接する前記第2壁部内に延びた多数の第2チャネルをさらに含んでいる構造の実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁と、
    実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁で取り囲まれた外周エッジ(peripheral edges)を有している第1熱伝導性プレートであって、前記第1熱伝導性プレートから熱エネルギーを抽出するために、多数の前記第1チャネルを通り、第1熱伝導性プレートを経て多数の前記第2チャネルを通過する空気と接触するように構成された、多数の前記第1開放空間に位置する露出部(exposed portions)をさらに含む構造の第1熱伝導性プレートと、
    前記第1熱伝導性プレートに接触するように構成された第1電池セルと、
    前記第1電池セルが第1及び第2電池フレームアセンブリの間に位置するように、前記第1電池フレームアセンブリに連結されるように構成された前記第2電池フレームアセンブリと、
    を含み、
    前記第2電池フレームアセンブリは、第2プラスチックフレーム部材及び第2熱伝導性プレートを含んでおり、前記第2熱伝導性プレートは、第2プラスチックフレーム部材で取り囲まれた外周エッジを有しており、
    電池アセンブリは、第2電池セルをさらに含んでおり、前記第2電池セルは、第1及び第2電池セルが前記第1電池フレームアセンブリと第2電池フレームアセンブリとの間に位置するように、前記第2熱伝導性プレートに接触するように構成されており、前記第1プラスチックフレーム部材は前記第2プラスチックフレーム部材に連結され、
    前記第1熱伝導性プレートは、第1表面(surface)及び第2表面を有しており、前記第1熱伝導性プレートの第1表面は、多数の前記第1クロス部材に対向して位置し、前記第1熱伝導性プレートの第2表面は、前記第1電池セルに対向して位置し、
    前記第2プラスチックフレーム部材は、実質的に長方形のリング状の第2外周壁及び多数の第2クロス部材を有しており、実質的に長方形のリング状の前記第2外周壁は、第2中央空間を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部を有しており、多数の前記第2クロス部材は、実質的に長方形のリング状の第2外周壁の第1及び第2壁部の間に延びており、第2中央空間を横切って延びており、また、多数の前記第2クロス部材は、前記第2中央空間内に多数の第2開放空間を設定しており、実質的に長方形のリング状の第2外周壁は、多数の前記第2開放空間に隣接する第1壁部内に延びた多数の第1チャネル(channels)、及び多数の前記第2開放空間に隣接する第2壁部内に延びた多数の第2チャネルをさらに含んでおり、
    第1タブ部(tab portion)、第2タブ部、及び第1中心体(central body)を含む第1バスバー(bus bar)であって、第1バスバーの前記第1中心体が、第1バスバーの前記第1及び第2タブ部の間に位置する構造の第1バスバーと、
    第1タブ部、第2タブ部、及び第1中心体を含む第2バスバーであって、第2バスバーの前記第1中心体が、第2バスバーの第1及び第2タブ部の間に位置する構造の第2バスバーと、
    をさらに含んでおり、
    前記第1バスバーの第1中心体は、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁内に配置されており、前記第1バスバーの第1タブ部は、第1方向において実質的に長方形のリング状の第1外周壁から外側に延びており、前記第1バスバーの第2タブ部は、前記第1方向に垂直な第2方向において実質的に長方形のリング状の第1外周壁から外側に延びており、前記第1バスバーの第1タブ部は、前記第1電池セルの第1電気端子に電気的に連絡されており、
    前記第2バスバーの第1中心体は、実質的に長方形のリング状の前記第2外周壁内に配置されており、前記第2バスバーの第1タブ部は、第1方向において実質的に長方形のリング状の第2外周壁から外側に延びており、前記第2バスバーの第2タブ部は、前記第2方向と反対の第3方向において実質的に長方形のリング状の第2外周壁から外側に延びており、前記第2バスバーの第1タブ部は、前記第2電池セルの第2電気端子に電気的に連絡されていることを特徴とする、電池アセンブリ。
  2. 下記の第1プラスチックフレーム部材(plastic frame member)及び下記の第1熱伝導性プレート(thermally conductive plate)を含んでいる第1電池フレームアセンブリ(battery frame assembly)と、
    実質的に長方形のリング状の第1外周壁(peripheral wall)及び多数の第1クロス部材(cross−members)を含んでいる第1プラスチックフレーム部材であって、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、第1中央空間(central space)を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部(wall portions)を有しており、多数の前記第1クロス部材は、第1及び第2壁部の間に延びており、第1中央空間を横切って延びており、また、多数の前記第1クロス部材は、前記第1中央空間内に多数の第1開放空間(open spaces)を設定しており、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、多数の前記第1開放空間に隣接する前記第1壁部内に延びた多数の第1チャネル(channels)、及び多数の前記第1開放空間に隣接する前記第2壁部内に延びた多数の第2チャネルをさらに含んでいる構造の実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁と、
    実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁で取り囲まれた外周エッジ(peripheral edges)を有している第1熱伝導性プレートであって、前記第1熱伝導性プレートから熱エネルギーを抽出するために、多数の前記第1チャネルを通り、第1熱伝導性プレートを経て多数の前記第2チャネルを通過する空気と接触するように構成された、多数の前記第1開放空間に位置する露出部(exposed portions)をさらに含む構造の第1熱伝導性プレートと、
    前記第1熱伝導性プレートに接触するように構成された第1電池セルと、
    前記第1電池セルが第1及び第2電池フレームアセンブリの間に位置するように、前記第1電池フレームアセンブリに連結されるように構成された前記第2電池フレームアセンブリと、
    を含み、
    第1タブ部、第2タブ部、及び第1中心体を含んでいる第1バスバーであって、前記第1中心体が前記第1タブ部と第2タブ部との間に位置する構造の第1バスバーをさらに含んでおり、
    前記第1中心体は、第1壁部と第3壁部との間に配置されており、前記第1タブ部は、第1壁部から外側に延びており、前記第2タブ部は、第1壁部から外側に延びており、前記第1タブ部は、前記第1電池セルの第1電気端子に電気的に連絡されていることを特徴とする、電池アセンブリ。
  3. 下記の第1プラスチックフレーム部材(plastic frame member)及び下記の第1熱伝導性プレート(thermally conductive plate)を含んでいる第1電池フレームアセンブリ(battery frame assembly)と、
    実質的に長方形のリング状の第1外周壁(peripheral wall)及び多数の第1クロス部材(cross−members)を含んでいる第1プラスチックフレーム部材であって、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、第1中央空間(central space)を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部(wall portions)を有しており、多数の前記第1クロス部材は、第1及び第2壁部の間に延びており、第1中央空間を横切って延びており、また、多数の前記第1クロス部材は、前記第1中央空間内に多数の第1開放空間(open spaces)を設定しており、実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁は、多数の前記第1開放空間に隣接する前記第1壁部内に延びた多数の第1チャネル(channels)、及び多数の前記第1開放空間に隣接する前記第2壁部内に延びた多数の第2チャネルをさらに含んでいる構造の実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁と、
    実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁で取り囲まれた外周エッジ(peripheral edges)を有している第1熱伝導性プレートであって、前記第1熱伝導性プレートから熱エネルギーを抽出するために、多数の前記第1チャネルを通り、第1熱伝導性プレートを経て多数の前記第2チャネルを通過する空気と接触するように構成された、多数の前記第1開放空間に位置する露出部(exposed portions)をさらに含む構造の第1熱伝導性プレートと、
    前記第1熱伝導性プレートに接触するように構成された第1電池セルと、
    前記第1電池セルが第1及び第2電池フレームアセンブリの間に位置するように、前記第1電池フレームアセンブリに連結されるように構成された前記第2電池フレームアセンブリと、
    を含み、
    第1電流感知リード(current sense lead)、第2電流感知リード、及び中心体を含んでいる第1電流感知部材(current sense member)であって、前記第1電流感知部材の中心体が、前記第1電流感知リードと第2電流感知リードとの間に位置する構造の第1電流感知部材をさらに含んでおり、
    前記第1電流感知部材の中心体は、前記第1及び第4壁部内に配置されており、前記第1電流感知リードは、第1壁部から外側に延びており、前記第2電流感知リードは、第4壁部から外側に延びていることを特徴とする、電池アセンブリ。
  4. 前記第2熱伝導性プレートは、実質的に長方形のリング状の前記第2外周壁で取り囲まれた外周エッジを有しており、前記第2熱伝導性プレートは、第2熱伝導性プレートから熱エネルギーを抽出するために、実質的に長方形のリング状の第2外周壁の前記第1壁部内にある多数の前記第1チャネルを通り、第2熱伝導性プレートを経て実質的に長方形のリング状の第2外周壁の前記第2壁部内にある多数の前記第2チャネルを通過する空気と接触するように構成された、多数の前記第2開放空間に位置する露出部をさらに含むことを特徴とする、請求項に記載の電池アセンブリ。
  5. 第3プラスチックフレーム部材及び第3熱伝導性プレートを含んでいる第3電池フレームアセンブリと、
    第4プラスチックフレーム部材で取り囲まれた外周エッジを有している第4熱伝導性プレートであって、第4プラスチックフレーム部材及び第4熱伝導性プレートを含んでいる第4電池フレームアセンブリと、
    前記第3プラスチックフレーム部材が前記第1及び第4プラスチックフレーム部材の間に連結されており、前記第3熱伝導性プレートが第3電池セルと接触し、前記第4熱伝導性プレートが第4電池セルと接触するように、第3電池フレームアセンブリと第4電池フレームアセンブリとの間に位置する第3及び第4電池セルと、
    を含んでおり、
    前記第3プラスチックフレーム部材は、実質的に長方形のリング状の第3外周壁及び多数のクロス部材を含んでおり、実質的に長方形のリング状の前記第3外周壁は、中央空間を設定する第1、第2、第3、及び第4壁部(wall portions)を有しており、第3プラスチックフレーム部材の多数の前記クロス部材は、実質的に長方形のリング状の第3外周壁の第1及び第2壁部の間に延びており、前記中央空間を横切って延びており、また、第3プラスチックフレーム部材の多数の前記クロス部材は、実質的に長方形のリング状の第3外周壁の中央空間内に多数の開放空間を設定しており、
    実質的に長方形のリング状の前記第3外周壁は、第3プラスチックフレーム部材の多数の前記クロス部材によって設定された多数の前記開放空間に隣接する第1壁部内に延びた多数の第3チャネル、及び第3プラスチックフレーム部材の多数の前記クロス部材によって設定された多数の前記開放空間に隣接する第2壁部内に延びた多数の第4チャネルをさらに含んでおり、
    前記第3熱伝導性プレートは、実質的に長方形のリング状の前記第3外周壁で取り囲まれた外周エッジを有していることを特徴とする、請求項に記載の電池アセンブリ。
  6. 多数の前記第1チャネルの各チャネルが、多数の前記第3チャネルのそれぞれのチャネルに隣接するように位置し、多数の前記第2チャネルの各チャネルが、多数の前記第4チャネルのそれぞれのチャネルに隣接するように位置し、多数の第1チャネルのうちの1つのチャネル、多数の第2チャネルのうちの1つのチャネル、多数の第3チャネルのうちのチャネル及び多数の第4チャネルのうちのチャネルのそれぞれの組み合わせが流路(flow path)を設定することを特徴とする、請求項に記載の電池アセンブリ。
  7. 前記第1及び第2プラスチックフレーム部材は、第1及び第2電池セルのそれぞれの第1及び第2電気端子のそれぞれが、第1及び第2チャネルによって形成された開口(aperture)を通して延びるように、互いに隣接して位置するそれぞれの第1及び第2プラスチックフレーム部材内に延びている第1及び第2チャネルを有することを特徴とする、請求項に記載の電池アセンブリ。
  8. 実質的に長方形のリング状の前記第1外周壁の前記第1壁部及び第2壁部が実質的に互いに平行であり、実質的に長方形のリング状の第1外周壁の前記第3壁部及び第4壁部が、実質的に互いに平行であり、第1及び第2壁部に実質的に垂直であることを特徴とする、請求項1に記載の電池アセンブリ。
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