JPH1064599A - バッテリシステム、バッテリパック、及びバッテリシステムの製造方法 - Google Patents
バッテリシステム、バッテリパック、及びバッテリシステムの製造方法Info
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- JPH1064599A JPH1064599A JP12000997A JP12000997A JPH1064599A JP H1064599 A JPH1064599 A JP H1064599A JP 12000997 A JP12000997 A JP 12000997A JP 12000997 A JP12000997 A JP 12000997A JP H1064599 A JPH1064599 A JP H1064599A
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- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】バッテリセル及びバッテリパックとして共に支
持された多数バッテリセルに対する構造上の優れた支持
を得ることができるようにすること。 【解決手段】ハウジングサポート２６は、少なくとも２
つのスプリットシェルセグメント２６ａ，２６ｂからな
り、それぞれ、ヒートシンク端部５５を有する複数の熱
伝導性ファイバ４４を有する熱伝導性内部層４２と、熱
伝導性内部層４２の上に設けられた構造支持外部層４８
とを含む。構造接着剤層３６は、各スプリットシェルセ
グメントの個々の熱伝導性内部層４２を、バッテリセル
ハウジング２４に結合する。ヒートシンク５６は、スプ
リットシェルセグメントの各々のシンク端部と熱的に接
触しており、各構造支持外部層４８は構造基体６０に結
合されている。
持された多数バッテリセルに対する構造上の優れた支持
を得ることができるようにすること。 【解決手段】ハウジングサポート２６は、少なくとも２
つのスプリットシェルセグメント２６ａ，２６ｂからな
り、それぞれ、ヒートシンク端部５５を有する複数の熱
伝導性ファイバ４４を有する熱伝導性内部層４２と、熱
伝導性内部層４２の上に設けられた構造支持外部層４８
とを含む。構造接着剤層３６は、各スプリットシェルセ
グメントの個々の熱伝導性内部層４２を、バッテリセル
ハウジング２４に結合する。ヒートシンク５６は、スプ
リットシェルセグメントの各々のシンク端部と熱的に接
触しており、各構造支持外部層４８は構造基体６０に結
合されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は宇宙船内において使
用されるタイプのバッテリシステムに係わり、特に、円
筒形状のバッテリセル及びそのサーマル／構造支持に関
する。
用されるタイプのバッテリシステムに係わり、特に、円
筒形状のバッテリセル及びそのサーマル／構造支持に関
する。
【０００２】
【従来の技術】通信およびその他のタイプの衛星のよう
な宇宙船は、発電システムやピーク時の消費状態のため
に電力を格納しておく為や、この発電システムが出力を
減衰させた場合に使用する為の幾つかのバッテリを搭載
している。例えば、電力生成用のソラーセルを有する地
球軌道通信衛星は、このソラーセルが影に在るか又はこ
の衛星の運行に必要な電気的出力より低い状態のような
太陽に関連する状況のために、複数のバッテリを有して
いる。
な宇宙船は、発電システムやピーク時の消費状態のため
に電力を格納しておく為や、この発電システムが出力を
減衰させた場合に使用する為の幾つかのバッテリを搭載
している。例えば、電力生成用のソラーセルを有する地
球軌道通信衛星は、このソラーセルが影に在るか又はこ
の衛星の運行に必要な電気的出力より低い状態のような
太陽に関連する状況のために、複数のバッテリを有して
いる。
【０００３】多数の独立したバッテリセルから成るバッ
テリは、１つのバッテリシステムの一部であり、このシ
ステムは、構造支持部材および、そのバッテリのための
サーマル（即ち温度管理）部材を含んでいる。しかし、
それらのバッテリセルは、テストや運搬移動および発射
の期間において経験する振動や負荷を適宜にサポートさ
れねばならない。また、運用期間中にバッテリ内で発生
される内部圧力は構造的に含まれるものである。宇宙空
間においてバッテリが使用されるとき、充電／放電サイ
クルの期間中には化学的反応が生じる。よって、バッテ
リは構造的な負荷や振動によりダメージを受けないよう
にサポートされる必要がある。また、そのバッテリセル
内に発生された内部熱はヒートシンクに向かって導かれ
るので、セルは運用限界以上には加熱されない。
テリは、１つのバッテリシステムの一部であり、このシ
ステムは、構造支持部材および、そのバッテリのための
サーマル（即ち温度管理）部材を含んでいる。しかし、
それらのバッテリセルは、テストや運搬移動および発射
の期間において経験する振動や負荷を適宜にサポートさ
れねばならない。また、運用期間中にバッテリ内で発生
される内部圧力は構造的に含まれるものである。宇宙空
間においてバッテリが使用されるとき、充電／放電サイ
クルの期間中には化学的反応が生じる。よって、バッテ
リは構造的な負荷や振動によりダメージを受けないよう
にサポートされる必要がある。また、そのバッテリセル
内に発生された内部熱はヒートシンクに向かって導かれ
るので、セルは運用限界以上には加熱されない。
【０００４】バッテリの構造的支持および温度管理のた
めには幾つかの試みがなされた。最も一般的なものとし
ては、バッテリセルが衛星のラジエターに接続されたヒ
ートシンクとしてのアルミニュウム製サーマルフランジ
に接着されていることである。
めには幾つかの試みがなされた。最も一般的なものとし
ては、バッテリセルが衛星のラジエターに接続されたヒ
ートシンクとしてのアルミニュウム製サーマルフランジ
に接着されていることである。
【０００５】それらのセルおよびサーマルフランジは、
機構的にアルミニュウム製の棚状レイヤ( 層）の上に支
持されている。近時の開発においては、コンポジットマ
テリアル（複合材料）がそのサーマルフランジの成形に
用いられ、更にまた、バッテリを支えるための円筒状の
スプリットシェルにも使われている。アルミニュウムは
低密度の材料ではあるが、複合材料から成るサーマルフ
ランジの組立構造物は、その構造物自体の重量を著しく
軽減するものである。１ポンド当たり数千ドルを要する
発射費用に鑑みると、宇宙船の重量は考慮すべき重要な
要件である。その複合化の試みはあらかじめ重量軽減を
もたらすが、これにより最少な重量の達成はされず、温
度的および構造的な集約されたコンポーネントによって
機構上の性能を満足するものである。
機構的にアルミニュウム製の棚状レイヤ( 層）の上に支
持されている。近時の開発においては、コンポジットマ
テリアル（複合材料）がそのサーマルフランジの成形に
用いられ、更にまた、バッテリを支えるための円筒状の
スプリットシェルにも使われている。アルミニュウムは
低密度の材料ではあるが、複合材料から成るサーマルフ
ランジの組立構造物は、その構造物自体の重量を著しく
軽減するものである。１ポンド当たり数千ドルを要する
発射費用に鑑みると、宇宙船の重量は考慮すべき重要な
要件である。その複合化の試みはあらかじめ重量軽減を
もたらすが、これにより最少な重量の達成はされず、温
度的および構造的な集約されたコンポーネントによって
機構上の性能を満足するものである。
【０００６】そこで、バッテリセルのための満足できる
構造支持体を有し、かつ良好な放熱効果を有するバッテ
リシステムの必要性が生じる。このようなバッテリシス
テムは宇宙船での直接的用途のみならず、他のバッテリ
用途をも有している。
構造支持体を有し、かつ良好な放熱効果を有するバッテ
リシステムの必要性が生じる。このようなバッテリシス
テムは宇宙船での直接的用途のみならず、他のバッテリ
用途をも有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、バッテリセル及びバッテリパックとして共に支持さ
れた多数バッテリセルに対する構造上の優れた支持を得
ることができる複合バッテリセルハウジングサポートを
用いたバッテリシステムを提供することにある。
は、バッテリセル及びバッテリパックとして共に支持さ
れた多数バッテリセルに対する構造上の優れた支持を得
ることができる複合バッテリセルハウジングサポートを
用いたバッテリシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明はバッテリセル及
びバッテリパックとして共に支持された多数バッテリセ
ルに対する構造上の優れた支持を得ることができる複合
バッテリセルハウジング支持体を用いたバッテリシステ
ムを提供する。バッテリセルハウジング支持体はまた、
バッテリセルからの高い熱除去効率を得ることができ
る。これらの利点は従来の方法と比較して重量を大きく
減少させつつ実現される。構造支持及び熱管理パラメー
タは最適な個々の特性を得るために、最適なパフォーマ
ンスとなる特性上の妥協をすることなしに、選択可能で
ある。
びバッテリパックとして共に支持された多数バッテリセ
ルに対する構造上の優れた支持を得ることができる複合
バッテリセルハウジング支持体を用いたバッテリシステ
ムを提供する。バッテリセルハウジング支持体はまた、
バッテリセルからの高い熱除去効率を得ることができ
る。これらの利点は従来の方法と比較して重量を大きく
減少させつつ実現される。構造支持及び熱管理パラメー
タは最適な個々の特性を得るために、最適なパフォーマ
ンスとなる特性上の妥協をすることなしに、選択可能で
ある。
【０００９】本発明によれば、バッテリシステムは、バ
ッテリセルハウジングを有するバッテリセルと、バッテ
リセルハウジングに対して外部となるハウジング支持体
とを具備する。このハウジング支持体は少なくとも２つ
のスプリットシェルセグメントを具備する。各スプリッ
トシェルセグメントは、各々がシンク端部を有する複数
の熱伝導性ファイバと、熱伝導性内部層の上に設けられ
た構造支持層とを具備する。構造支持層はファイバ強化
複合材からなる。構造接着剤層は、各スプリットシェル
セグメントの各熱伝導性内部層を、前記バッテリセルハ
ウジングに結合する。サーマルシンクは前記スプリット
シェルセグメントの各々の複数の熱伝導性ファイバのシ
ンク端部と熱的に接触している。好ましくはサーマルシ
ンクは、バッテリセルの一端に設けられ、構造支持層が
結合される構造基体はバッテリセルの他端に設けられ
る。
ッテリセルハウジングを有するバッテリセルと、バッテ
リセルハウジングに対して外部となるハウジング支持体
とを具備する。このハウジング支持体は少なくとも２つ
のスプリットシェルセグメントを具備する。各スプリッ
トシェルセグメントは、各々がシンク端部を有する複数
の熱伝導性ファイバと、熱伝導性内部層の上に設けられ
た構造支持層とを具備する。構造支持層はファイバ強化
複合材からなる。構造接着剤層は、各スプリットシェル
セグメントの各熱伝導性内部層を、前記バッテリセルハ
ウジングに結合する。サーマルシンクは前記スプリット
シェルセグメントの各々の複数の熱伝導性ファイバのシ
ンク端部と熱的に接触している。好ましくはサーマルシ
ンクは、バッテリセルの一端に設けられ、構造支持層が
結合される構造基体はバッテリセルの他端に設けられ
る。
【００１０】熱伝導性ファイバは好ましくは高熱伝導性
グラファイトである。これらの熱伝導性ファイバは好ま
しくはバッテリセル内で発生した熱をヒートシンクに伝
導させる。それらはバッテリシステムに対してある程度
の縦方向の硬度を提供するが、主な構造上の支持ではな
い。構造支持層は好ましくは高強度のグラファイトファ
イバ強化のポリマーマトリックスからなり、特定の応用
に対して選択可能な強度に対して制御可能な周辺及び軸
上の部品を製造するオフアクシス巻き取りあいはレイア
ップ操作によって中間マンドレルに適用される。
グラファイトである。これらの熱伝導性ファイバは好ま
しくはバッテリセル内で発生した熱をヒートシンクに伝
導させる。それらはバッテリシステムに対してある程度
の縦方向の硬度を提供するが、主な構造上の支持ではな
い。構造支持層は好ましくは高強度のグラファイトファ
イバ強化のポリマーマトリックスからなり、特定の応用
に対して選択可能な強度に対して制御可能な周辺及び軸
上の部品を製造するオフアクシス巻き取りあいはレイア
ップ操作によって中間マンドレルに適用される。
【００１１】バッテリセルハウジングは好ましくは、ハ
ウジング内に電気光学的電極を有する延長するシリンダ
の形態を有する。本発明のこの側面に従えば、バッテリ
システムは円筒状軸と円筒状外部面とを有する略円筒状
バッテリセルを有するバッテリセルを具備する。円筒状
ハウジングに対して外部となるハウジング支持体があ
る。このハウジング支持体は少なくとも２つのスプリッ
トシェルセグメントを具備する。各セグメントはバッテ
リセルハウジングの円筒状軸に実質的に平行に配列され
た複数の熱伝導性ファイバを具備する熱伝導性内部層を
含む。各熱伝導性ファイバは高熱伝導性グラファイトか
らなり、シンク端部を有する。構造支持外部層は複数の
熱伝導性ファイブの上に設けられる。構造支持外部層は
不らファイトファイバ強化複合材からなる。構造接着剤
層は各スプリットシェルセグメントの熱伝導性内部層
を、バッテリセルハウジングを結合する。サーマルシン
クは複数の熱伝導性ファイバのシンク端部と熱的に接触
している。サーマルシンクはバッテリセルハウジングの
第１の端部に設けられている。
ウジング内に電気光学的電極を有する延長するシリンダ
の形態を有する。本発明のこの側面に従えば、バッテリ
システムは円筒状軸と円筒状外部面とを有する略円筒状
バッテリセルを有するバッテリセルを具備する。円筒状
ハウジングに対して外部となるハウジング支持体があ
る。このハウジング支持体は少なくとも２つのスプリッ
トシェルセグメントを具備する。各セグメントはバッテ
リセルハウジングの円筒状軸に実質的に平行に配列され
た複数の熱伝導性ファイバを具備する熱伝導性内部層を
含む。各熱伝導性ファイバは高熱伝導性グラファイトか
らなり、シンク端部を有する。構造支持外部層は複数の
熱伝導性ファイブの上に設けられる。構造支持外部層は
不らファイトファイバ強化複合材からなる。構造接着剤
層は各スプリットシェルセグメントの熱伝導性内部層
を、バッテリセルハウジングを結合する。サーマルシン
クは複数の熱伝導性ファイバのシンク端部と熱的に接触
している。サーマルシンクはバッテリセルハウジングの
第１の端部に設けられている。
【００１２】通信衛星が必要とするバッテリシステム出
力と蓄積容量を提供するために、現在の通信衛星内で、
多数のバッテリセル、例えば２４乃至６０のバッテリセ
ルを使用することは通常行われている。多数のバッテリ
セルは適当なサイズのバッテリパック内に共に配置され
る。例えば、１つの衛星システムは３２のバッテリセル
を必要とし、８つのバッテリセルごとに４つのバッテリ
パックに配置されている。本発明ではこのような構成に
よって、単一のバッテリセルに関して得られる構成より
も大きな利点が得られる。
力と蓄積容量を提供するために、現在の通信衛星内で、
多数のバッテリセル、例えば２４乃至６０のバッテリセ
ルを使用することは通常行われている。多数のバッテリ
セルは適当なサイズのバッテリパック内に共に配置され
る。例えば、１つの衛星システムは３２のバッテリセル
を必要とし、８つのバッテリセルごとに４つのバッテリ
パックに配置されている。本発明ではこのような構成に
よって、単一のバッテリセルに関して得られる構成より
も大きな利点が得られる。
【００１３】本発明のこの側面に従えば、バッテリシス
テムは、各々がバッテリセルハウジングを有する複数の
バッテリセルを具備する。各バッテリセルハウジングに
対して外部となり、各バッテリセルハウジングの上に配
置される各ハウジング支持体がある。各ハウジング支持
体は少なくとも２つのスプリットシェルセグメントを具
備する。各スプリットシェルセグメントは、各々がシン
ク端部を有する複数の熱伝導性ファイバを具備する。熱
伝導性内部層の上に配置される構造支持外部層があり、
構造支持層はファイバ強化複合材からなる。構造接着剤
層は各スプリットシェルセグメントの熱伝導性内部層
を、バッテリセルハウジングに結合する。サーマルシン
クは複数の熱伝導性ファイバのシンク端部に熱的に接触
しており、構造基体は構造支持外部層に結合されてい
る。
テムは、各々がバッテリセルハウジングを有する複数の
バッテリセルを具備する。各バッテリセルハウジングに
対して外部となり、各バッテリセルハウジングの上に配
置される各ハウジング支持体がある。各ハウジング支持
体は少なくとも２つのスプリットシェルセグメントを具
備する。各スプリットシェルセグメントは、各々がシン
ク端部を有する複数の熱伝導性ファイバを具備する。熱
伝導性内部層の上に配置される構造支持外部層があり、
構造支持層はファイバ強化複合材からなる。構造接着剤
層は各スプリットシェルセグメントの熱伝導性内部層
を、バッテリセルハウジングに結合する。サーマルシン
クは複数の熱伝導性ファイバのシンク端部に熱的に接触
しており、構造基体は構造支持外部層に結合されてい
る。
【００１４】複数のバッテリセルを有するバッテリパッ
クにおいては、個々の支持ハウジングとそれらの各バッ
テリセルハウジングとは、変形に抗する構造に対して高
い硬度を与えるために、サーマルシンクと構造基体との
間に延長している。したがって、サーマルシンクと構造
基体との間に延長する別個の負荷担持支持は、バッテリ
パックの全体支持構造において不要となり、これによっ
て、バッテリパックの支持構造の重量を減少させること
ができる。
クにおいては、個々の支持ハウジングとそれらの各バッ
テリセルハウジングとは、変形に抗する構造に対して高
い硬度を与えるために、サーマルシンクと構造基体との
間に延長している。したがって、サーマルシンクと構造
基体との間に延長する別個の負荷担持支持は、バッテリ
パックの全体支持構造において不要となり、これによっ
て、バッテリパックの支持構造の重量を減少させること
ができる。
【００１５】本発明の取り付け方法はバッテリパック内
のバッテリセルの傾きと、バッテリセル間に通じる相互
接続配線を選択するにあたって大きな柔軟性を提供す
る。取り付け構造の範囲でこれらの設計パラメータを選
択できる能力によれば、航空機の設計者がバッテリパッ
クの双極子モーメントと航空機の双極子モーメントをあ
る程度制御することを可能にする。
のバッテリセルの傾きと、バッテリセル間に通じる相互
接続配線を選択するにあたって大きな柔軟性を提供す
る。取り付け構造の範囲でこれらの設計パラメータを選
択できる能力によれば、航空機の設計者がバッテリパッ
クの双極子モーメントと航空機の双極子モーメントをあ
る程度制御することを可能にする。
【００１６】本発明のバッテリシステムは、重量を減少
しつつ、要求された構造支持と航空機内で要求される熱
発散とを得る上で大きな改善を提供する。本発明の他の
特徴と利点は添付の図面を参照して本発明の原理を示す
好ましい実施形態の説明から明らかになる。しかしなが
ら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。
しつつ、要求された構造支持と航空機内で要求される熱
発散とを得る上で大きな改善を提供する。本発明の他の
特徴と利点は添付の図面を参照して本発明の原理を示す
好ましい実施形態の説明から明らかになる。しかしなが
ら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１および図２は、１つのバッテ
リセル２２を含む１つのバッテリシステムを示し、この
バッテリセルは好ましくはニッケルハイドロジェン・バ
ッテリセルである。またこのバッテリセル２２は、ニッ
ケルベースのアロイ・インコネル等の材料から成る１つ
のバッテリセルハウジング２４を有し、このバッテリセ
ルハウジング２４に対して１つのハウジング支持体２６
が設けられている。このバッテリセルハウジング２４
は、円筒軸３０を有する概して円筒状表面２８と、直行
円周方向３１と、この円筒状表面２８に接続され反対側
に配置されたドーム型端部３２とを有している。この円
筒状の配置構造は好適なものではあるが、本発明はその
ような形状に限定されず、さらに広く適用することも可
能である。電気端子３４はその２つのドーム型端部３２
からそれぞれ反対側に延長され設けられている。バッテ
リセル２２の外部的および内部的な構造（但し支持体２
６のものではない）は、この技術分野で公知であり、例
えば、米国特許 4,683,178; 4,369,212; 4,283,844;
4,262,061; 4,250,235; 4,000,350;および 3,669,
744;に記載されている。これらの開示内容はそれらの参
照によって具体化される。本発明はそのバッテリセル２
２の内部的構造の細部または、そのオペレーションに関
してのものではない。
リセル２２を含む１つのバッテリシステムを示し、この
バッテリセルは好ましくはニッケルハイドロジェン・バ
ッテリセルである。またこのバッテリセル２２は、ニッ
ケルベースのアロイ・インコネル等の材料から成る１つ
のバッテリセルハウジング２４を有し、このバッテリセ
ルハウジング２４に対して１つのハウジング支持体２６
が設けられている。このバッテリセルハウジング２４
は、円筒軸３０を有する概して円筒状表面２８と、直行
円周方向３１と、この円筒状表面２８に接続され反対側
に配置されたドーム型端部３２とを有している。この円
筒状の配置構造は好適なものではあるが、本発明はその
ような形状に限定されず、さらに広く適用することも可
能である。電気端子３４はその２つのドーム型端部３２
からそれぞれ反対側に延長され設けられている。バッテ
リセル２２の外部的および内部的な構造（但し支持体２
６のものではない）は、この技術分野で公知であり、例
えば、米国特許 4,683,178; 4,369,212; 4,283,844;
4,262,061; 4,250,235; 4,000,350;および 3,669,
744;に記載されている。これらの開示内容はそれらの参
照によって具体化される。本発明はそのバッテリセル２
２の内部的構造の細部または、そのオペレーションに関
してのものではない。
【００１８】支持体２６は少なくとも２つから形成さ
れ、好ましくは丁度２つから構成され、これらはスプリ
ットシェルセグメント２６ａと２６ｂである。このスプ
リットシェルセグメント２６ａ，２６ｂは、円筒軸３０
が在る一平面を有する概して円筒形状の支持体２６をス
ライスすることで形成されるように表わされてもよい。
バッテリセル２２の円筒面２８に取付けられたとき、そ
れら２つのスプリットシェルセグメント２６ａ，２６ｂ
は共にその支持体２６としてはたらく。
れ、好ましくは丁度２つから構成され、これらはスプリ
ットシェルセグメント２６ａと２６ｂである。このスプ
リットシェルセグメント２６ａ，２６ｂは、円筒軸３０
が在る一平面を有する概して円筒形状の支持体２６をス
ライスすることで形成されるように表わされてもよい。
バッテリセル２２の円筒面２８に取付けられたとき、そ
れら２つのスプリットシェルセグメント２６ａ，２６ｂ
は共にその支持体２６としてはたらく。
【００１９】図３および図４はバッテリシステム２０を
通る断面を示し、図３はその円筒軸３０に直交する断面
を示し、図４は円周方向３１に直交する断面を示してい
る。なお、これら図３および図4 は尺度を合わせて描か
れてはいない。
通る断面を示し、図３はその円筒軸３０に直交する断面
を示し、図４は円周方向３１に直交する断面を示してい
る。なお、これら図３および図4 は尺度を合わせて描か
れてはいない。
【００２０】支持体２６（およびそれを形成する２つの
スプリットシェルセグメント２６ａ，２６ｂ）は、バッ
テリセル２２の外側上の円筒面２８に重畳して接してい
る。バッテリセルハウジング２４のこの円筒面２８に隣
接して層状に設けられるものは構造接着層３６である。
この構造接着層３６の主な機能は、バッテリセルハウジ
ング２４に対し支持体２６の重畳した構造を接着するた
めのものである。またこの構造接着層３６は粘着性をも
つ層３６であり、電気的な絶縁体としてもはたらく。バ
ッテリセル２２の内部の電極および電気的端子は、その
バッテリセルハウジング２４の隔壁からは隔絶されてい
るが、その粘着性の層３６は、組立、テストおよび発射
される期間においてそのバッテリセル２２がショートし
ないようにそのバッテリセルハウジング２４を外部的に
隔絶するために設けられている。
スプリットシェルセグメント２６ａ，２６ｂ）は、バッ
テリセル２２の外側上の円筒面２８に重畳して接してい
る。バッテリセルハウジング２４のこの円筒面２８に隣
接して層状に設けられるものは構造接着層３６である。
この構造接着層３６の主な機能は、バッテリセルハウジ
ング２４に対し支持体２６の重畳した構造を接着するた
めのものである。またこの構造接着層３６は粘着性をも
つ層３６であり、電気的な絶縁体としてもはたらく。バ
ッテリセル２２の内部の電極および電気的端子は、その
バッテリセルハウジング２４の隔壁からは隔絶されてい
るが、その粘着性の層３６は、組立、テストおよび発射
される期間においてそのバッテリセル２２がショートし
ないようにそのバッテリセルハウジング２４を外部的に
隔絶するために設けられている。
【００２１】この粘着性の層３６は、好ましくは３つの
サブレイヤ（二次的層）構造に作られ、両側に粘着フィ
ルム４０が付いて成る１つのスクリム幕３８から構成さ
れている。このスクリム幕３８は、好ましくはウーベン
(woven )グラスファイバで成り、またこの粘着材は好ま
しくはエポキシである。適切なる粘着性を有する層構造
３６は、Ablestik，Rancho Dominguez Hills ，CA,
から商品化されたアルベフィルム("Ablefilm")とい
う、３ＭタイプのＥＣ２２１６エポキシを使用した部材
でもよい。このアルベフィルム材は凍った状態で供給さ
れ、使用および適用時に解凍される。またこの粘着性の
層３６の厚さは通常約0.007 〜0.015 インチである。
サブレイヤ（二次的層）構造に作られ、両側に粘着フィ
ルム４０が付いて成る１つのスクリム幕３８から構成さ
れている。このスクリム幕３８は、好ましくはウーベン
(woven )グラスファイバで成り、またこの粘着材は好ま
しくはエポキシである。適切なる粘着性を有する層構造
３６は、Ablestik，Rancho Dominguez Hills ，CA,
から商品化されたアルベフィルム("Ablefilm")とい
う、３ＭタイプのＥＣ２２１６エポキシを使用した部材
でもよい。このアルベフィルム材は凍った状態で供給さ
れ、使用および適用時に解凍される。またこの粘着性の
層３６の厚さは通常約0.007 〜0.015 インチである。
【００２２】熱伝導性内部層４２は、電気的に絶縁され
た構造接着層３６上に横になって接触する。熱伝導性内
部層４２は、円筒形軸３０とほぼ平行に配置された熱伝
導性ファイバ４４を備えている。前記熱伝導性ファイバ
４４は、熱伝導性機能を十分に達成するまで円筒形軸３
０からおよそ１０度以上傾けることができる。しかしな
がら、最良の熱伝導性能を得るためには、好ましくはお
よそ１０度よりも小さい傾きである。前記熱伝導性ファ
イバ４４は、好ましくは技術上周知のタイプの高熱伝導
性グラファイト材料で作成される。ここで使用されるよ
うに、“高熱伝導性ファイバ”は、１６０ワット／メー
タ−°Ｋより大きい熱伝導性を有していなければならな
い。この定義は、高熱伝導性ファイバの熱伝導性が航空
宇宙応用に使用される従来のアルミニウム合金のそれよ
りも大きくなるので選択されるもので、それはおよそ１
６０ワット／メータ−°Ｋである。このような高熱伝導
性グラファイト材料は、Ｎｉｐｐｏｎ Ｇｒａｐｈｉｔ
ｅのＸＮ７０ＡまたはＡｍｏｃｏのＰ１００材料として
商業上利用可能なものである。このようなファイバの熱
導電性はおよそ１９３ワット／メータ−°Ｋ、アルミニ
ウム合金のそれより十分高い。前記ファイバ４４は例え
ばエポキシ等の重合体マトリクス４６填め込まれるが、
該重合体マトリクスはこの材料に限定されない。前記フ
ァイバ４４は前記層を介して流れる高熱に到達するため
に、熱伝導性内部層４２のボリュームフラクションで高
くなるように好ましくは与えられる。好ましい実施の形
態に於いて、前記ファイバ４４は熱伝導性内部層４２の
６０ボリュームパーセントのボリュームフラクションで
表される。熱伝導性内部層４２は好ましくは最小で０．
１０ｃｍ（０．０４０インチ）の厚さであるが、厚くす
ることもできる。過度の厚さは不必要な重量となる。実
際的な方法として、熱伝導性内部層４２の好ましい最大
の厚さは、およそ０．１５ｃｍ（０．０６０インチ）で
ある。
た構造接着層３６上に横になって接触する。熱伝導性内
部層４２は、円筒形軸３０とほぼ平行に配置された熱伝
導性ファイバ４４を備えている。前記熱伝導性ファイバ
４４は、熱伝導性機能を十分に達成するまで円筒形軸３
０からおよそ１０度以上傾けることができる。しかしな
がら、最良の熱伝導性能を得るためには、好ましくはお
よそ１０度よりも小さい傾きである。前記熱伝導性ファ
イバ４４は、好ましくは技術上周知のタイプの高熱伝導
性グラファイト材料で作成される。ここで使用されるよ
うに、“高熱伝導性ファイバ”は、１６０ワット／メー
タ−°Ｋより大きい熱伝導性を有していなければならな
い。この定義は、高熱伝導性ファイバの熱伝導性が航空
宇宙応用に使用される従来のアルミニウム合金のそれよ
りも大きくなるので選択されるもので、それはおよそ１
６０ワット／メータ−°Ｋである。このような高熱伝導
性グラファイト材料は、Ｎｉｐｐｏｎ Ｇｒａｐｈｉｔ
ｅのＸＮ７０ＡまたはＡｍｏｃｏのＰ１００材料として
商業上利用可能なものである。このようなファイバの熱
導電性はおよそ１９３ワット／メータ−°Ｋ、アルミニ
ウム合金のそれより十分高い。前記ファイバ４４は例え
ばエポキシ等の重合体マトリクス４６填め込まれるが、
該重合体マトリクスはこの材料に限定されない。前記フ
ァイバ４４は前記層を介して流れる高熱に到達するため
に、熱伝導性内部層４２のボリュームフラクションで高
くなるように好ましくは与えられる。好ましい実施の形
態に於いて、前記ファイバ４４は熱伝導性内部層４２の
６０ボリュームパーセントのボリュームフラクションで
表される。熱伝導性内部層４２は好ましくは最小で０．
１０ｃｍ（０．０４０インチ）の厚さであるが、厚くす
ることもできる。過度の厚さは不必要な重量となる。実
際的な方法として、熱伝導性内部層４２の好ましい最大
の厚さは、およそ０．１５ｃｍ（０．０６０インチ）で
ある。
【００２３】構造支持外部層４８は前記熱伝導性内部層
４２上に横になって接触する。構造支持外部層４８は複
合材料であり、好ましくは重合体マトリクス５２に填め
込まれた構造ファイバ５０を具備している。前記構造フ
ァイバ５０は、必ずしも必要ではないが、好ましくは強
力なグラファイト材料で作成される。（前記構造ファイ
バ５０は熱伝導性ファイバ４４と同じ材料とすることも
できるが、それらは強力で高い熱伝導性のものであ
る。）このような強力なグラファイト材料は、Ｔｏｋｙ
ｏ，ＪａｐａｎのＴｏｒａｙのＭ４０Ｊファイバまたは
ＨｅｒｃｕｌｅｓのＩＭ７ファイバとして商業上利用可
能なものである。前記重合体マトリクス５２は好ましく
はエポキシであるが、重合体マトリクスはこの材料に限
定されるものではない。前記マトリクス５２内のファイ
バ５０のボリュームフラクションは、特定のバッテリシ
ステムに所望の機械的特性を生成するために選択され
る。現在の好ましいアプローチに於いて、前記ファイバ
５０はおよそ６０ボリュームパーセントの量のマトリク
ス５２で表される。前記構造支持外部層４８は、好まし
くは最小０．０５ｃｍ（０．０２０インチ）の厚さであ
るが、厚くすることもできる。過度の厚さは不必要な重
量になる。特定の方法として、前記構造支持外部層４８
の好ましい最大の厚さはおよそ０．１０ｃｍ（０．０４
０インチ）である。
４２上に横になって接触する。構造支持外部層４８は複
合材料であり、好ましくは重合体マトリクス５２に填め
込まれた構造ファイバ５０を具備している。前記構造フ
ァイバ５０は、必ずしも必要ではないが、好ましくは強
力なグラファイト材料で作成される。（前記構造ファイ
バ５０は熱伝導性ファイバ４４と同じ材料とすることも
できるが、それらは強力で高い熱伝導性のものであ
る。）このような強力なグラファイト材料は、Ｔｏｋｙ
ｏ，ＪａｐａｎのＴｏｒａｙのＭ４０Ｊファイバまたは
ＨｅｒｃｕｌｅｓのＩＭ７ファイバとして商業上利用可
能なものである。前記重合体マトリクス５２は好ましく
はエポキシであるが、重合体マトリクスはこの材料に限
定されるものではない。前記マトリクス５２内のファイ
バ５０のボリュームフラクションは、特定のバッテリシ
ステムに所望の機械的特性を生成するために選択され
る。現在の好ましいアプローチに於いて、前記ファイバ
５０はおよそ６０ボリュームパーセントの量のマトリク
ス５２で表される。前記構造支持外部層４８は、好まし
くは最小０．０５ｃｍ（０．０２０インチ）の厚さであ
るが、厚くすることもできる。過度の厚さは不必要な重
量になる。特定の方法として、前記構造支持外部層４８
の好ましい最大の厚さはおよそ０．１０ｃｍ（０．０４
０インチ）である。
【００２４】前記構造ファイバ５０は図３及び図４に示
されるもので、好ましいアプローチで、構造支持外部層
４８に高いフープ力を提供するように円周方向３１とほ
ぼ平行に延出される。前記構造ファイバ５０は、円筒形
軸３０に対しておよそ±４５度等の、ハウジング支持体
２６のための力特性及び選択された硬さを生成するため
に要求されるように、円周方向３１と軸方向３０との中
間の角度で方向付けても良い。好ましい製造アプローチ
に於いて、前記構造ファイバ５０はフィラメント巻線に
より得られるもので、それらは前記円周方向３１と軸方
向３０との中間の方向とされる。
されるもので、好ましいアプローチで、構造支持外部層
４８に高いフープ力を提供するように円周方向３１とほ
ぼ平行に延出される。前記構造ファイバ５０は、円筒形
軸３０に対しておよそ±４５度等の、ハウジング支持体
２６のための力特性及び選択された硬さを生成するため
に要求されるように、円周方向３１と軸方向３０との中
間の角度で方向付けても良い。好ましい製造アプローチ
に於いて、前記構造ファイバ５０はフィラメント巻線に
より得られるもので、それらは前記円周方向３１と軸方
向３０との中間の方向とされる。
【００２５】前記熱伝導性内部層４２の熱伝導性ファイ
バ４４は、図４の熱の流れの矢印５４で示されるよう
に、前記バッテリセルハウジング２４の壁から円筒形軸
３０と平行に熱を伝える。前記熱は熱伝導性ファイバ４
４のヒートシンク先端５５の方へ流れ、それはサーマル
シンク５６に接合され、バッテリセルハウジング２４及
び支持体２６の一端に好ましくは配置される。前記サー
マルシンク５６は熱伝導性ファイバ４４から遠い側の放
射面５７を有しており、そのため、サーマルシンク５６
に流れる熱は放射矢印５８で示されるように、空間中に
放射される。好ましくは、前記バッテリセル及び他の宇
宙船成分を取り囲んでいるファラデーシールドの部分と
して供するために、金属層５９はその放射面５７でサー
マルリンク５６上に位置付けられる。
バ４４は、図４の熱の流れの矢印５４で示されるよう
に、前記バッテリセルハウジング２４の壁から円筒形軸
３０と平行に熱を伝える。前記熱は熱伝導性ファイバ４
４のヒートシンク先端５５の方へ流れ、それはサーマル
シンク５６に接合され、バッテリセルハウジング２４及
び支持体２６の一端に好ましくは配置される。前記サー
マルシンク５６は熱伝導性ファイバ４４から遠い側の放
射面５７を有しており、そのため、サーマルシンク５６
に流れる熱は放射矢印５８で示されるように、空間中に
放射される。好ましくは、前記バッテリセル及び他の宇
宙船成分を取り囲んでいるファラデーシールドの部分と
して供するために、金属層５９はその放射面５７でサー
マルリンク５６上に位置付けられる。
【００２６】前記サーマルシンク５６は、どのような適
当な材料でも作成することができる。熱伝導性内部層４
２のファイバ複合材料ファイバ等のファイバ複合材料の
他のタイプを作成することができるが、構造支持外部層
４８のように同じタイプのファイバ複合材料を好ましく
作成する。熱伝導性ファイバ４４のヒートシンク先端５
５は大いに整形され、相対的に低いサーマルインピーダ
ンスを持ついずれかの適切な技術によってサーマルシン
ク５６に接合される。好ましいアプローチは高い熱導電
性、低い電気的な伝導性材料を作るサーマルシム５３で
ある。好ましいサーマルシム５３は、Ｃｈｏｍｅｒｉｃ
ｓ，Ｉｎｃ．により製造されたＣＨＯ−ＹＨＥＲＭと称
されるファイバ補強された弾性物質で作成される。も
し、高い熱伝導性のみが要求されたならば（低い電気的
伝導性ではなく）、前記サーマルシム５３はＵｎｉｏｎ
Ｃａｒｂｉｄｅ， Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， Ｏｈｉｏ
からの有効な、グラフォイルＧＴＡグラファイトを含む
複合材料を作ることができるが、銅またはアルミニウム
等の他の材料で作成することができる。ボルト（図示せ
ず）は、前記サーマルシム５３によって、熱伝導性内部
層４２とサーマルシンク５６に対する構造支持外部層４
８を保持する。
当な材料でも作成することができる。熱伝導性内部層４
２のファイバ複合材料ファイバ等のファイバ複合材料の
他のタイプを作成することができるが、構造支持外部層
４８のように同じタイプのファイバ複合材料を好ましく
作成する。熱伝導性ファイバ４４のヒートシンク先端５
５は大いに整形され、相対的に低いサーマルインピーダ
ンスを持ついずれかの適切な技術によってサーマルシン
ク５６に接合される。好ましいアプローチは高い熱導電
性、低い電気的な伝導性材料を作るサーマルシム５３で
ある。好ましいサーマルシム５３は、Ｃｈｏｍｅｒｉｃ
ｓ，Ｉｎｃ．により製造されたＣＨＯ−ＹＨＥＲＭと称
されるファイバ補強された弾性物質で作成される。も
し、高い熱伝導性のみが要求されたならば（低い電気的
伝導性ではなく）、前記サーマルシム５３はＵｎｉｏｎ
Ｃａｒｂｉｄｅ， Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ， Ｏｈｉｏ
からの有効な、グラフォイルＧＴＡグラファイトを含む
複合材料を作ることができるが、銅またはアルミニウム
等の他の材料で作成することができる。ボルト（図示せ
ず）は、前記サーマルシム５３によって、熱伝導性内部
層４２とサーマルシンク５６に対する構造支持外部層４
８を保持する。
【００２７】変形パネルとして与えられている構造基体
６０は、サーマルシンク５６からバッテリセル２２及び
支持対２６の対向する端部に位置付けられる。前記構造
支持外部層４８は、前記構造基体６０に接合される。前
記構造基体６０はどのような動作可能な材料を作成する
ことができるが、強力で低重量を達成するために、前記
構造支持外部層４８として同じ複合材料等の好ましくは
複合材料で作成することができる。前記構造支持外部層
４８はどのような動作可能なアプローチでも構造基体６
０に接合されるが、好ましくはボルトにより接合され
る。
６０は、サーマルシンク５６からバッテリセル２２及び
支持対２６の対向する端部に位置付けられる。前記構造
支持外部層４８は、前記構造基体６０に接合される。前
記構造基体６０はどのような動作可能な材料を作成する
ことができるが、強力で低重量を達成するために、前記
構造支持外部層４８として同じ複合材料等の好ましくは
複合材料で作成することができる。前記構造支持外部層
４８はどのような動作可能なアプローチでも構造基体６
０に接合されるが、好ましくはボルトにより接合され
る。
【００２８】前記構造基体６０はバッテリシステム２０
の重量、ねじれ、及び振動の力を実行するために主とし
て設計された構造要素である。これに対し、前記サーマ
ルシンク５６は遠くに熱を伝えて放射するために主とし
て設計されたものである。それにもかかわらず、前記構
造基体６０はいくつかの熱を発散させるために与えるこ
とができ、サーマルシンク５６は構造的負荷を持つ。従
って、（図４に示すように）熱伝導性内部層４２は構造
基体６０または構造基体６０から遠い構造支持外部層４
８の側に整形されて取り付けられる。同様に、構造支持
外部層４８は熱伝導性内部層４２が固着されたものにサ
ーマルシンク５６の同じ側に整形されて固着される。
の重量、ねじれ、及び振動の力を実行するために主とし
て設計された構造要素である。これに対し、前記サーマ
ルシンク５６は遠くに熱を伝えて放射するために主とし
て設計されたものである。それにもかかわらず、前記構
造基体６０はいくつかの熱を発散させるために与えるこ
とができ、サーマルシンク５６は構造的負荷を持つ。従
って、（図４に示すように）熱伝導性内部層４２は構造
基体６０または構造基体６０から遠い構造支持外部層４
８の側に整形されて取り付けられる。同様に、構造支持
外部層４８は熱伝導性内部層４２が固着されたものにサ
ーマルシンク５６の同じ側に整形されて固着される。
【００２９】熱伝導の相対的な度合と前記構造基体及び
サーマルシンク中の負荷伝送は、図４に示した方法で前
記層に固着した端部の性質を帯びて変化することによっ
て製造する間選択的に確立することができる。例えば、
図４の右側に示したアプローチは構造基体６０に大きな
負荷と僅かな熱を伝えるが、それは構造支持外部層４８
の固着するモードが熱伝導性内武装４２を構造基体６０
から部分的に絶縁するからである。図４の左側に示した
アプローチはサーマルシンク５６僅かな負荷と大きな熱
を伝えるが、これは熱伝導性内部層４２がサーマルシン
ク５６に延びて、それらが構造支持外部層４８がサーマ
ルシンク５６に固着した相対的に小さいシェアエリアで
あるからである。これらの固着された接続の特定のジオ
メトリは、設計上の選択に於ける大きなフレキシビリテ
ィにより宇宙船設計者を提供する構造基体及びサーマル
シンク中に伝えられた相対的な熱の流れと構造負荷を制
御するために変化させることができる。
サーマルシンク中の負荷伝送は、図４に示した方法で前
記層に固着した端部の性質を帯びて変化することによっ
て製造する間選択的に確立することができる。例えば、
図４の右側に示したアプローチは構造基体６０に大きな
負荷と僅かな熱を伝えるが、それは構造支持外部層４８
の固着するモードが熱伝導性内武装４２を構造基体６０
から部分的に絶縁するからである。図４の左側に示した
アプローチはサーマルシンク５６僅かな負荷と大きな熱
を伝えるが、これは熱伝導性内部層４２がサーマルシン
ク５６に延びて、それらが構造支持外部層４８がサーマ
ルシンク５６に固着した相対的に小さいシェアエリアで
あるからである。これらの固着された接続の特定のジオ
メトリは、設計上の選択に於ける大きなフレキシビリテ
ィにより宇宙船設計者を提供する構造基体及びサーマル
シンク中に伝えられた相対的な熱の流れと構造負荷を制
御するために変化させることができる。
【００３０】熱伝導性内部層４２及び構造支持外部層４
８の機能を分けることによって、これらの層は別々に最
適化することができる。バッテリ用のいくつかの重要な
複合支持に於いて、熱伝導及び構造支持機能は１つの素
子に組み合わされたもので、その素子の設計は構造強度
と熱伝導性の折衷を表している。現在のアプローチに於
いて、このような折衷は要求されず、前記層４２と４８
の機能が別々に最適化される。
８の機能を分けることによって、これらの層は別々に最
適化することができる。バッテリ用のいくつかの重要な
複合支持に於いて、熱伝導及び構造支持機能は１つの素
子に組み合わされたもので、その素子の設計は構造強度
と熱伝導性の折衷を表している。現在のアプローチに於
いて、このような折衷は要求されず、前記層４２と４８
の機能が別々に最適化される。
【００３１】前記構造基体６０及びサーマルシンク５６
は、１つのバッテリセル２２を使用するためのもので図
１乃至図４に示される。図５に示すように、大抵の応用
にて、多数のバッテリセル２２は１つの構造基体と１つ
のサーマルシンクの間に支持される。図５のバッテリパ
ック６２にて、８つのバッテリセル２２とそれぞれの支
持体２６が構造基体６０とサーマルシンク５６の間に延
出している。前記素子及びそれらの付属物の構造は前述
した図１乃至図４に関連して述べられる。
は、１つのバッテリセル２２を使用するためのもので図
１乃至図４に示される。図５に示すように、大抵の応用
にて、多数のバッテリセル２２は１つの構造基体と１つ
のサーマルシンクの間に支持される。図５のバッテリパ
ック６２にて、８つのバッテリセル２２とそれぞれの支
持体２６が構造基体６０とサーマルシンク５６の間に延
出している。前記素子及びそれらの付属物の構造は前述
した図１乃至図４に関連して述べられる。
【００３２】８つのバッテリセル２２及びこれらの支持
体２６は、バッテリパック６２の構造基体６０とサーマ
ルシンク５６を内部接続している密接に正確な構造素子
として与えられる。前記バッテリセル２２及びこれらの
支持体２６は、前記軸方向３０に変形抵抗を提供する。
これらが二方向でお互いから横に配置される限りは、こ
れらはまたバッテリパック６２に剪断力も分け与える。
故に、前記バッテリセル２２の壁は該バッテリセル内の
内圧を含むために与えられる。バッテリセル２２及び支
持体２６はまた、バッテリパックに剪断力を加える。い
くつかの応用のために、構造基体及びサーマルシンクの
内部接続を実行して、前記構造の剪断抵抗を提供する別
々の構造部材は要求されず、そのためバッテリパックの
重量は他の場合よりも十分に軽い。バッテリパック６２
の横方向側に提供された側壁６４は、構造素子よりむし
ろバッテリパック６２の内部からの残骸を除外するため
にカーテンのように主として与えられる。他の応用に於
いて、前記側壁は構造的機能を実行して、取り付けられ
たクロスストラップ等の補強部材を持っても良い。前記
側壁またはバッテリパックの端部はスイッチ、リレー、
巻線、センサ等の補助装置を取り付けるために使用する
ことができる。
体２６は、バッテリパック６２の構造基体６０とサーマ
ルシンク５６を内部接続している密接に正確な構造素子
として与えられる。前記バッテリセル２２及びこれらの
支持体２６は、前記軸方向３０に変形抵抗を提供する。
これらが二方向でお互いから横に配置される限りは、こ
れらはまたバッテリパック６２に剪断力も分け与える。
故に、前記バッテリセル２２の壁は該バッテリセル内の
内圧を含むために与えられる。バッテリセル２２及び支
持体２６はまた、バッテリパックに剪断力を加える。い
くつかの応用のために、構造基体及びサーマルシンクの
内部接続を実行して、前記構造の剪断抵抗を提供する別
々の構造部材は要求されず、そのためバッテリパックの
重量は他の場合よりも十分に軽い。バッテリパック６２
の横方向側に提供された側壁６４は、構造素子よりむし
ろバッテリパック６２の内部からの残骸を除外するため
にカーテンのように主として与えられる。他の応用に於
いて、前記側壁は構造的機能を実行して、取り付けられ
たクロスストラップ等の補強部材を持っても良い。前記
側壁またはバッテリパックの端部はスイッチ、リレー、
巻線、センサ等の補助装置を取り付けるために使用する
ことができる。
【００３３】図６は、本実施の形態のバッテリシステム
の製造方法の例を示している。即ち、まず、円筒表面２
８とほぼ同一の円筒直径を持つ円筒状心棒がもたらされ
る（ステップ７０）。
の製造方法の例を示している。即ち、まず、円筒表面２
８とほぼ同一の円筒直径を持つ円筒状心棒がもたらされ
る（ステップ７０）。
【００３４】次に、上記心棒の円筒表面に熱伝導性内部
層４２が形成される（ステップ７２）。ハウジング２４
からファイバ４４の長手方向に沿ってサーマルシンク５
６まで熱を伝導することがこの熱伝導性内部層４２の主
要な機能であるので、上記ファイバ４４は、上記心棒の
円筒軸に対してできるだけ平行になるように向けられ、
これによって、ファイバ４４が円筒軸３０に対してでき
るだけ平行になる。しかしながら、上記ファイバ４４
は、円筒軸と完全に整列される必要はなく、約１０度以
上のずれも許容される（しかし、好ましくはない）。レ
イアップまたはウェットな硬化していない状態のフィラ
メントワインディングによって、上記好ましい高熱伝導
性グラファイトファイバ及び高分子マトリックスが形成
されるのが好ましい。
層４２が形成される（ステップ７２）。ハウジング２４
からファイバ４４の長手方向に沿ってサーマルシンク５
６まで熱を伝導することがこの熱伝導性内部層４２の主
要な機能であるので、上記ファイバ４４は、上記心棒の
円筒軸に対してできるだけ平行になるように向けられ、
これによって、ファイバ４４が円筒軸３０に対してでき
るだけ平行になる。しかしながら、上記ファイバ４４
は、円筒軸と完全に整列される必要はなく、約１０度以
上のずれも許容される（しかし、好ましくはない）。レ
イアップまたはウェットな硬化していない状態のフィラ
メントワインディングによって、上記好ましい高熱伝導
性グラファイトファイバ及び高分子マトリックスが形成
されるのが好ましい。
【００３５】次に、熱伝導性内部層４２の上に、構造支
持外部層４８が形成される（ステップ７４）。この構造
支持外部層４８中でのファイバの向きの詳細は、特定の
バッテリセル設計に特定のものである。しかしながら、
一般に、ファイバは、環強度を提供するためには、その
実体が周方向３１に平行になるように配置されるもので
あるが、本実施の形態では、周方向に平行になるように
配置されてはいない。一般に、バランスのとれた荷重を
成し遂げるために、交差した層が使用されて構造支持外
部層４８が形成される。この構造支持外部層４８は、フ
ィラメントワインディング技術かウェットレイアップ技
術かのいずれかによって形成されることができる。
持外部層４８が形成される（ステップ７４）。この構造
支持外部層４８中でのファイバの向きの詳細は、特定の
バッテリセル設計に特定のものである。しかしながら、
一般に、ファイバは、環強度を提供するためには、その
実体が周方向３１に平行になるように配置されるもので
あるが、本実施の形態では、周方向に平行になるように
配置されてはいない。一般に、バランスのとれた荷重を
成し遂げるために、交差した層が使用されて構造支持外
部層４８が形成される。この構造支持外部層４８は、フ
ィラメントワインディング技術かウェットレイアップ技
術かのいずれかによって形成されることができる。
【００３６】次に、上記熱伝導性内部層４２及び構造支
持外部層４８のレイドアップ構造が上記心棒上で硬化さ
れる（ステップ７６）。好ましいアプローチでは、この
硬化は、少なくとも約２時間の間、約１２１℃（華氏２
５０度）の温度で行われる。層４２と４８のマトリック
スは、そのような共通の硬化手続きと互換性があるよう
に選択されるものであり、この選択は、前述した構造の
好ましい物質に反映される。この硬化動作で、上記構造
支持外部層４８が熱伝導性内部層４２に接着される。そ
して、以下の製造工程に必要とされるように、この硬化
された構造体が機械削りされる（ステップ７８）。
持外部層４８のレイドアップ構造が上記心棒上で硬化さ
れる（ステップ７６）。好ましいアプローチでは、この
硬化は、少なくとも約２時間の間、約１２１℃（華氏２
５０度）の温度で行われる。層４２と４８のマトリック
スは、そのような共通の硬化手続きと互換性があるよう
に選択されるものであり、この選択は、前述した構造の
好ましい物質に反映される。この硬化動作で、上記構造
支持外部層４８が熱伝導性内部層４２に接着される。そ
して、以下の製造工程に必要とされるように、この硬化
された構造体が機械削りされる（ステップ７８）。
【００３７】次に、心棒の円筒軸を通るスライスによっ
て、上記熱伝導性内部層４２及び構造支持外部層４８を
含むシェルが長手方向に裂かれ、これによって、心棒か
ら取り外されることができる（ステップ８０）。その結
果として得られるのが、２つのスプリットシェルセグメ
ント２６ａ及び２６ｂである。これらのスプリットシェ
ルセグメント２６ａ及び２６ｂは、この心棒から取り除
かれた後、必要に応じて軽く機械削りされ、またまくれ
を取り除かれる。
て、上記熱伝導性内部層４２及び構造支持外部層４８を
含むシェルが長手方向に裂かれ、これによって、心棒か
ら取り外されることができる（ステップ８０）。その結
果として得られるのが、２つのスプリットシェルセグメ
ント２６ａ及び２６ｂである。これらのスプリットシェ
ルセグメント２６ａ及び２６ｂは、この心棒から取り除
かれた後、必要に応じて軽く機械削りされ、またまくれ
を取り除かれる。
【００３８】また、バッテリセル２２が周知技術を使用
して準備されて、もたらされる（ステップ８２）。次
に、接着層４０のために使用される接着剤がもたらされ
て、使用されて、上記２つのスプリットシェルセグメン
ト２６ａ及び２６ｂのそれぞれがバッテリセル２２の外
部表面に接着される（ステップ８４）。この接着層４０
は、一般に、２４時間の間、環境温度で硬化される。
して準備されて、もたらされる（ステップ８２）。次
に、接着層４０のために使用される接着剤がもたらされ
て、使用されて、上記２つのスプリットシェルセグメン
ト２６ａ及び２６ｂのそれぞれがバッテリセル２２の外
部表面に接着される（ステップ８４）。この接着層４０
は、一般に、２４時間の間、環境温度で硬化される。
【００３９】図５の例に示すようなマルチ・セルのバッ
テリパックが製造される場合には、上記ステップ７０，
７２，７４，７６，７８，８０，８２，及び８４が、バ
ッテリセル２２及びハウジング支持体２６のそれぞれの
ために行われる。
テリパックが製造される場合には、上記ステップ７０，
７２，７４，７６，７８，８０，８２，及び８４が、バ
ッテリセル２２及びハウジング支持体２６のそれぞれの
ために行われる。
【００４０】そして、サーマルシンク５６が供給され
て、上記熱伝導性層に張り付けられる（ステップＳ８
６）。最後に、構造基体６０が供給されて、この構造支
持外部層４８に張り付けられる（ステップＳ８８）。
て、上記熱伝導性層に張り付けられる（ステップＳ８
６）。最後に、構造基体６０が供給されて、この構造支
持外部層４８に張り付けられる（ステップＳ８８）。
【００４１】バッテリセル２２及びハウジング支持体２
６は、ここで述べたアプローチを使用してうまく準備さ
れる。結果の構造体に基づいて、最良の従来のアプロー
チと比較して、本アプローチを使用する図５のような８
本のバッテリパック設計で、約８．１６Ｋｇ（１８ポン
ド）の重さが減じられるということが見積もられる。
６は、ここで述べたアプローチを使用してうまく準備さ
れる。結果の構造体に基づいて、最良の従来のアプロー
チと比較して、本アプローチを使用する図５のような８
本のバッテリパック設計で、約８．１６Ｋｇ（１８ポン
ド）の重さが減じられるということが見積もられる。
【００４２】以上、図面を参照して、本発明の実施の形
態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、種々の変形変更が可能なことは勿論である。
態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、種々の変形変更が可能なことは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
バッテリセル及びバッテリパックとして共に支持された
多数バッテリセルに対する構造上の優れた支持を得るこ
とができる複合バッテリセルハウジング支持体を用いた
バッテリシステムを提供することができる。
バッテリセル及びバッテリパックとして共に支持された
多数バッテリセルに対する構造上の優れた支持を得るこ
とができる複合バッテリセルハウジング支持体を用いた
バッテリシステムを提供することができる。
【図１】図１は、バッテリセル及びそのサーマル／構造
支持体の斜視図。
支持体の斜視図。
【図２】図２は図１に類する斜視図であり、バッテリセ
ルを部分的に切欠してそのサーマル／構造支持体の一終
端部を示す図。
ルを部分的に切欠してそのサーマル／構造支持体の一終
端部を示す図。
【図３】図３は、図１中の線３−３に沿ったバッテリシ
ステムの拡大断面図。
ステムの拡大断面図。
【図４】図４は、図１中の線４−４に沿ったバッテリシ
ステムの拡大断面図。
ステムの拡大断面図。
【図５】図５は、構造基体を成す部分とこのバッテリシ
ステムの内部構造を示す為に取り除かれた側壁を有して
成るマルチバッテリセルを用いたバッテリパックの斜視
図。
ステムの内部構造を示す為に取り除かれた側壁を有して
成るマルチバッテリセルを用いたバッテリパックの斜視
図。
【図６】図６は、バッテリシステムを準備する為のプロ
セスを示すプロセスフローダイアグラム。
セスを示すプロセスフローダイアグラム。
２０ バッテリシステム ２２ バッテリセル ２４ バッテリセルハウジング ２６ ハウジング支持体 ２６ａ，２６ｂ スプリットシェルセグメント ３６ 構造接着層 ４２ 熱伝導性内部層 ４４ 熱伝導性ファイバ ４８ 構造支持外部層 ５５ ヒートシンク先端 ５６ サーマルシンク ６０ 構造基体 ６２ バッテリパック
フロントページの続き (72)発明者 ウォルター・アール・オズワールド アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92648、ハンティングトン・ビーチ、ナイ ンス・ストリート・ナンバー８ 214 (72)発明者 スーザン・ケー・フェラー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90275、ランチョ・パロス・バーデス、コ ーチ・ロード ４ (72)発明者 マット・エイチ・ラッセル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91741、グレンドラ、サウス・ローン・ヒ ル・アベニュー 309 (72)発明者 パトリック・ビー・クック アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90713、レイクウッド、ヤーリング・スト リート 5802 (72)発明者 マイケル・ジェイ・ラングマック アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92047、ハンティングトン・ビーチ、フロ ンティア・サークル 5902 (72)発明者 ロバート・ケー・タエナカ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91344、グラナダ・ヒルズ、デボンシャ ー・ストリート 16318
Claims (12)
- 【請求項１】 バッテリセルハウジングを有するバッテ
リセルと、 それぞれシンク端部を有する複数の熱伝導ファイバから
なる熱導体内部層及び前記熱導体内部層を積層するもの
でファイバ強化複合材から形成される支持体外部層とを
含む少なくとも二つのスプリットシェルセグメントから
なり、前記バッテリセルハウジングに外付けされる支持
体と、 前記各スプリットシェルセグメントの前記各熱導体内部
層を前記バッテリセルハウジングにボンディングする構
造接着層と、 前記各スプリットシェルセグメントの前記複数の熱伝導
ファイバの前記シンク端部と熱接触するサーマルシンク
と、 を具備するバッテリシステム。 - 【請求項２】 前記各スプリットシェルセグメントの前
記支持体外部層と結合される構造基体をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリシステム。 - 【請求項３】 前記複数の熱伝導ファイバは熱伝導性グ
ラファイトから形成されることを特徴とする請求項１に
記載のバッテリシステム。 - 【請求項４】 前記各スプリットシェルセグメントの前
記支持体外部層はグラファイトファイバ強化非金属マト
リクスからなる層を具備することを特徴とする請求項１
に記載のバッテリシステム。 - 【請求項５】 前記バッテリセルは円筒軸を持った円筒
状ハウジングを有し、前記複数の熱伝導ファイバは前記
円筒軸に対して実質的に平行に向けられ、前記サーマル
シンクは前記バッテリセルの円筒状ハウジングの一端に
位置付けられることを特徴とする請求項１に記載のバッ
テリシステム。 - 【請求項６】 前記バッテリセルの円筒状ハウジングの
他端に配置されるもので、前記支持体外部層と結合され
る構造基体をさらに具備することを特徴とする請求項５
に記載のバッテリシステム。 - 【請求項７】 それぞれバッテリセルハウジングを有す
る複数のバッテリセルと、 それぞれシンク端部を有する複数の熱伝導ファイバから
なる熱導体内部層及び前記熱導体内部層を積層するもの
でファイバ強化複合材から形成される支持体外部層とを
含む少なくとも二つのスプリットシェルセグメントから
なり、前記各バッテリセルハウジングを外付けで積層す
る支持体と、 前記各スプリットシェルセグメントの前記各熱導体内部
層をそれの前記バッテリセルハウジングにボンディング
する構造接着層と、 前記各支持体の前記複数の熱伝導ファイバの前記シンク
端部と熱接触するサーマルシンクと、 前記各支持体の支持体外部層と結合される構造基体と、 を具備するバッテリパック。 - 【請求項８】 前記複数の熱伝導ファイバは熱伝導性グ
ラファイトから形成されることを特徴とする請求項７に
記載のバッテリパック。 - 【請求項９】 前記支持体外部層はグラファイトファイ
バ強化非金属マトリクスからなる層を具備することを特
徴とする請求項７に記載のバッテリパック。 - 【請求項１０】 前記各バッテリセルは円筒軸を持った
円筒状であり、前記複数の熱伝導ファイバは前記円筒軸
に対して実質的に平行に向けられ、前記サーマルシンク
は前記バッテリセルハウジングの一端に位置付けられる
ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリパック。 - 【請求項１１】 円筒軸及び円筒外表面を持った円筒状
バッテリセルハウジングを有するバッテリセルを供給す
るステップと、 心棒円筒軸及び前記バッテリセルハウジングと実質的に
同一直径の円筒状心棒表面を有する心棒を供給するステ
ップと、 前記心棒円筒軸に略平行にアラインされるもので、それ
ぞれ高熱伝導性グラファイトから形成されると共にシン
ク端部を有する複数の熱伝導ファイバからなり、前記円
筒状心棒表面を積層する熱導体内部層を供給するステッ
プと、前記熱導体内部層を積層するものでファイバ強化
複合材から形成されるもので複数の熱伝導ファイバを積
層する支持体外部層を供給するステップ及び前記心棒上
に置かれる前記熱導体内部層及び前記支持体外部層とを
矯正するステップとを含み、前記心棒を覆うハウジング
シェルをアセンブリングするステップと、 二つのスプリットシェルセグメントを形成するために円
周上の二つの位置において前記心棒円筒軸に平行に前記
ハウジングシェルをスプリットすると共に、前記心棒か
ら前記スプリットされたシェルセグメントを取り外すス
テップと、 構造接着層を供給するステップと、 前記スプリットされたシェルセグメントを前記バッテリ
セルハウジングに、前記構造接着層を用いて取り付ける
ステップと、 前記バッテリセルハウジングの一端に配置されたサーマ
ルシンクに、前記スプリットされた各シェルセグメント
の複数の熱伝導ファイバのシンク端部を取り付けるステ
ップと、 を具備するバッテリシステムの製造方法。 - 【請求項１２】 前記スプリットされたシェルセグメン
トを前記バッテリセルハウジングに前記構造接着層を用
いて取り付けるステップの後で、前記スプリットされた
各シェルセグメントの前記支持体外部層を構造基体に取
り付けるステップさらに具備することを特徴とする請求
項１１に記載のバッテリシステムの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US644013 | 1996-05-09 | ||
| US08/644,013 US5763118A (en) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | Battery system with a high-thermal-conductivity split shell structural support |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064599A true JPH1064599A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3054380B2 JP3054380B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=24583081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12000997A Expired - Lifetime JP3054380B2 (ja) | 1996-05-09 | 1997-05-09 | バッテリシステム、バッテリパック、及びバッテリシステムの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5763118A (ja) |
| EP (1) | EP0806806B1 (ja) |
| JP (1) | JP3054380B2 (ja) |
| DE (1) | DE69709980T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002264739A (ja) * | 2001-03-13 | 2002-09-18 | Yazaki Corp | 自動車用箱型部材 |
| DE10114960C1 (de) * | 2001-03-27 | 2002-08-14 | Knuerr Mechanik Ag | Gehäuse zur Aufnahme mindestens einer Energiespeichereinrichtung |
| US7150938B2 (en) * | 2001-03-30 | 2006-12-19 | Lithium Power Technologies, Inc. | Structurally embedded intelligent power unit |
| US6586912B1 (en) | 2002-01-09 | 2003-07-01 | Quallion Llc | Method and apparatus for amplitude limiting battery temperature spikes |
| US6894456B2 (en) * | 2001-11-07 | 2005-05-17 | Quallion Llc | Implantable medical power module |
| US6891353B2 (en) | 2001-11-07 | 2005-05-10 | Quallion Llc | Safety method, device and system for an energy storage device |
| US7592776B2 (en) * | 2001-11-07 | 2009-09-22 | Quallion Llc | Energy storage device configured to discharge energy in response to unsafe conditions |
| US7443136B2 (en) * | 2002-01-09 | 2008-10-28 | Quallion Llc | Method and device employing heat absorber for limiting battery temperature spikes |
| US7003356B2 (en) | 2002-03-08 | 2006-02-21 | Quallion Llc | Battery terminal sealing and supporting device and method |
| US6660928B1 (en) | 2002-04-02 | 2003-12-09 | Essential Research, Inc. | Multi-junction photovoltaic cell |
| DE112004000385T5 (de) * | 2003-03-06 | 2006-02-16 | Fisher-Rosemount Systems Inc. | Wärmefluss-regulierende Abdeckung für eine elektrische Speicherzelle |
| US7512521B2 (en) | 2003-04-30 | 2009-03-31 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Intrinsically safe field maintenance tool with power islands |
| US20070063105A1 (en) * | 2004-02-10 | 2007-03-22 | Mann Alfred E | Apparatus for controlling temperature in satellites |
| US8704078B2 (en) * | 2006-06-02 | 2014-04-22 | The Boeing Company | Integrated solar cell and battery device including conductive electrical and thermal paths |
| JP5211022B2 (ja) * | 2009-11-30 | 2013-06-12 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン二次電池 |
| US9780418B2 (en) | 2013-10-28 | 2017-10-03 | Johnson Controls Technology Company | System and method for battery cell thermal management using carbon-based thermal films |
| US10651432B2 (en) | 2015-04-13 | 2020-05-12 | Cps Technology Holdings Llc | Systems and methods for a reinforcement column within a module body |
| US10727462B2 (en) * | 2016-09-28 | 2020-07-28 | KULR Technology Corporation | Thermal runaway shield |
Family Cites Families (11)
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|---|---|---|---|---|
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| US4000350A (en) * | 1975-03-17 | 1976-12-28 | Hughes Aircraft Company | Battery design |
| US4262061A (en) * | 1978-06-12 | 1981-04-14 | Hughes Aircraft Company | High energy alkaline storage cell separator and process for making same |
| US4283844A (en) * | 1979-08-16 | 1981-08-18 | Hughes Aircraft Company | Method of making battery electrode structure |
| US4250235A (en) * | 1979-08-16 | 1981-02-10 | Hughes Aircraft Company | Battery electrode structure |
| US4369212A (en) * | 1980-10-20 | 1983-01-18 | Hughes Aircraft Company | Process for removing residues from gas electrodes |
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-
1996
- 1996-05-09 US US08/644,013 patent/US5763118A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-05-09 DE DE1997609980 patent/DE69709980T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-09 EP EP19970107664 patent/EP0806806B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-09 JP JP12000997A patent/JP3054380B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| JP3054380B2 (ja) | 2000-06-19 |
| DE69709980D1 (de) | 2002-03-14 |
| EP0806806A1 (en) | 1997-11-12 |
| EP0806806B1 (en) | 2002-01-23 |
| US5763118A (en) | 1998-06-09 |
| DE69709980T2 (de) | 2002-11-21 |
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