(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールシステム（１００；３００）用モジュール支持体であって、複数のエネルギー貯蔵モジュール（１０４）を少なくとも１つのモジュール支持体によって保持することができ、その際、前記エネルギー貯蔵モジュールの各々が２つのモジュール側冷却流体接続部（４１２）、１つのモジュール側電気接点（６０２）および１つのモジュール側連結要素（４１０；８１０）を有し、前記モジュール支持体が以下の特徴、すなわち、
２つの互いに対向する側壁を備えた支持体ハウジング（１０６）、
冷却流体を案内するための冷却通路であって、前記支持体ハウジング内に配置されて前記側壁間に延在する冷却通路（２０２）、
前記モジュール側冷却流体接続部に接続できるように構成された２つの支持体側冷却流体接続部であって、前記支持体ハウジングの前記側壁の１つに配置されて前記冷却通路に接続された支持体側冷却流体接続部（２０６）、
前記モジュール側電気接点に接続できるように構成された支持体側電気接点（２０８）、
電線路を前記支持体側電気接点にまで案内するための通路であって、前記支持体ハウジング内に配置されて前記側壁間に延在する通路（２０４）、および、
前記モジュール側連結要素に接続できるように構成された支持体側連結要素であって、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュール（１０４）が前記側壁の１つに保持され、かつ、前記支持体側冷却流体接続部が流体密に前記モジュール側冷却流体接続部に接続されている支持体側連結要素（１０８；４０８）、
を有するモジュール支持体（１０２）。
【請求項２】
前記冷却通路（２０２）と前記電線路を案内するための通路（２０４）とが、互いに隣接し合って前記支持体ハウジング（１０６）内に配置されている請求項１に記載のモジュール支持体（１０２）。
【請求項３】
前記支持体側冷却流体接続部（２０６）がフランジを有する請求項１または２に記載のモジュール支持体（１０２）。
【請求項４】
前記支持体側連結要素（１０８；４０８）が少なくとも１つのレールとして構成され、このレールが、前記支持体ハウジング（１０６）の前記側壁に対してほぼ直角に配置されており、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュール（１０４）が、前記モジュール側連結要素（４１０；８１０）を前記少なくとも１つのレール内へスライドして挿入することで保持され得る請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール支持体（１０２）。
【請求項５】
前記支持体側連結要素（１０８；４０８）が掛止要素を収容するための機構として構成され、この機構が、前記支持体ハウジング（１０６）の前記側壁の１つに配置されており、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュール（１０４）が、前記モジュール側連結要素（４１０；８１０）を前記掛止要素を収容するための機構内へ掛止することで保持され得る請求項１〜３のいずれか１項に記載のモジュール支持体（１０２）。
【請求項６】
前記支持体ハウジング（１０６）が少なくとも１つの接続要素を有し、この接続要素が、前記モジュール支持体とさらに別のモジュール支持体との前記冷却通路（２０２）が接続されるように前記モジュール支持体を前記別のモジュール支持体に接続可能に構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のモジュール支持体（１０２）。
【請求項７】
前記２つの互いに対向する側壁の各々が、少なくとも１つの支持体側冷却流体接続部（２０６）、少なくとも１つの支持体側電気接点（２０８）および少なくとも１つの支持体側連結要素（１０８；４０８）を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のモジュール支持体（１０２）。
【請求項８】
モジュールシステム（１００；３００）用エネルギー貯蔵モジュールであって、複数のエネルギー貯蔵モジュールを少なくとも１つのモジュール支持体（１０２）によって保持することができ、その際、前記モジュール支持体の各々が２つの支持体側冷却流体接続部（２０６）、１つの支持体側電気接点（２０８）および１つの支持体側連結要素（１０８；４０８）を有し、かつ、前記エネルギー貯蔵モジュールが、少なくとも１つの電気化学エネルギー貯蔵ユニットを収容できるように構成されており、また、以下の特徴、すなわち、
複数の冷却流体通路を備えた冷却板であって、前記エネルギー貯蔵モジュールの基礎板を形成する冷却板（８０２）、
前記エネルギー貯蔵モジュールの壁領域を形成するための少なくとも１つの保持面、特に保持薄板（８０４）、
前記支持体側冷却流体接続部に接続できるように構成された２つのモジュール側冷却流体接続部であって、前記冷却板の前記冷却流体通路に連結されたモジュール側冷却流体接続部（４１２）、
前記支持体側電気接点に接続できるように構成されたモジュール側電気接点であり、前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに接続可能であるモジュール側電気接点（６０２）、
前記支持体側連結要素に接続できるように構成されたモジュール側連結要素であって、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュールを前記モジュール支持体（１０２）の前記支持体ハウジング（１０６）の前記側壁の１つに保持することができ、かつ、前記モジュール側冷却流体接続部（４１２）が流体密に前記支持体側冷却流体接続部に接続されているモジュール側連結要素（４１０；８１０）、
を有するエネルギー貯蔵モジュール（１０４）。
【請求項９】
２つの冷却流体容器であって、そのそれぞれ１つに前記モジュール側冷却流体接続部（４１２）のそれぞれ１つが配置されている冷却流体容器（８０６）を有し、かつ、２つの保持薄板であって、それぞれ前記冷却流体容器の１つと前記冷却板（８０２）との間に配置されて前記それぞれの冷却流体容器と前記冷却流体通路との間に冷却流体を通過案内するためのそれぞれ１つの貫通開口部を有する保持薄板（８０４）を備えた請求項８に記載のエネルギー貯蔵モジュール（１０４）。
【請求項１０】
前記モジュール側連結要素（４１０；８１０）がレール要素として構成され、このレール要素が、前記水容器の少なくとも１つに配置されており、これにより、前記レール要素を前記支持体側連結要素内へスライドして挿入することができる請求項９に記載のエネルギー貯蔵モジュール（１０４）。
【請求項１１】
前記モジュール側連結要素（４１０；８１０）が掛止要素として構成され、この掛止要素が、前記エネルギー貯蔵モジュールの前記保持薄板（８０４）に配置されており、これにより、前記掛止要素を前記支持体側連結要素内へ掛止することができる請求項８または９に記載のエネルギー貯蔵モジュール（１０４）。
【請求項１２】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の少なくとも１つのモジュール支持体（１０２）と、前記少なくとも１つのモジュール支持体に接続された、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つのエネルギー貯蔵モジュール（１０４）とを備えたモジュールシステム（１００；３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載のモジュールシステム用モジュール支持体、請求項８の上位概念に記載のモジュールシステム用エネルギー貯蔵モジュールおよび請求項１２の上位概念に記載のモジュールシステムに関する。すなわち、本発明は、複数のエネルギー貯蔵モジュールを少なくとも１つのモジュール支持体によって保持することができ、その際、前記エネルギー貯蔵モジュールの各々が２つのモジュール側冷却流体接続部、１つのモジュール側電気接点および１つのモジュール側連結要素を有するモジュールシステム用モジュール支持体と、複数のエネルギー貯蔵モジュールを少なくとも１つのモジュール支持体によって保持することができ、その際、前記モジュール支持体の各々が２つの支持体側冷却流体接続部、１つの支持体側電気接点および１つの支持体側連結要素を有し、かつ、前記エネルギー貯蔵モジュールが、少なくとも１つの電気化学エネルギー貯蔵ユニットを収容できるように構成されているモジュールシステム用エネルギー貯蔵モジュールと、前述の少なくとも１つのモジュール支持体、および、その少なくとも１つのモジュール支持体に接続された、前述の少なくとも１つのエネルギー貯蔵モジュールを備えたモジュールシステムのモジュールシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のＨＥＶ／ＥＶ車両では、高性能のエネルギー貯蔵装置、例えばリチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池あるいはスーパーキャパシタが用いられる。これらの場合、急速な充電および放電を行う際、セルの内部および外部の抵抗によって加熱が生じる。５０℃超の温度は、エネルギー貯蔵装置に対して永続的に損傷を与える。エネルギー貯蔵装置の機能を保証するためには、エネルギー貯蔵装置を冷却しなければならない。そのために、エネルギー貯蔵装置は、冷媒または冷却剤が貫流するプレートに熱接触させることで冷却される。
【０００３】
セルを冷却する際、全てのセルが均一に冷却されることが重要である。セルの冷却が不均一である場合、各セルは異なった速さで老朽化が進み、これが、エネルギー貯蔵装置の機能および性能に悪影響を及ぼす。さらに、上述のエネルギー貯蔵装置は、確実な固定を保証してエネルギー貯蔵装置の損傷を回避できるように、機械技術的に車両に結合されねばならない。その際、印加される力と加速および発生する力と加速が吸収されねばならず、また、エネルギー貯蔵装置の適当な幾何公差が遵守されねばならない。さらに、この場合、当該のエネルギー貯蔵装置は、意図された用途に従って任意の構造様式において実施され得る。
【０００４】
上述の蓄電システムに関して現在一般的に用いられている冷却システムは、大抵、それぞれの用途に密接に適合された構造形態を有しており、これは、セルの個数、エネルギー容量および冷却に関連する。特に、この場合、冷却部は、大抵、冷却剤または冷媒が貫流する単一または複数の冷却板として実施され、この冷却板が、通例、蓄電システム全体に対応する。
【０００５】
非特許文献１はモジュール式の電池構造について述べているが、この電池構造の場合、ヒートシンクは予めモジュール内に組み込まれている。電池を完成する際は、個々の冷却通路を接続するだけでよい。
【０００６】
特許文献１は電池のモジュール構造を開示しており、この電池の場合、モジュールはセルと冷却金属薄板とからなる。完成した電池は空気で冷却される。
【０００７】
前記諸モジュールは、予め冷却通路あるいは蒸発器プレートを含んでいる。個々のモジュールを交換する際、電気的および機械的接続部以外に、各モジュール間の冷却剤接続部も分離しなければならない。このことは、各モジュールの交換に関するコストを著しく増大させ、また漏出の危険性を孕んでいる。
【０００８】
従来技術は、それぞれの用途に非常に密接に適合させた蓄電・冷却システムを形成しており、これらのシステムの開発および製造は、とりわけこれまで生産量がまだ比較的僅かなので、非常に高コストで高価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００９０１３７号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「Ｔｈｅ  Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎ  ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｏｌｉｎｑ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ」  Ｐｅｔｅｒ  Ｐｉｃｈｌｅｒ，  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｍａｎａｇｅｒ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ＭＡＧＮＡ  ＳＴＥＹＲ  Ｆａｈｒｚｅｕｇｔｅｃｈｎｉｋ  ＡＧ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧ  ｖｏｎ  ｄｅｒ  ＡＡＢＣ  （Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）  ２００８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、車両用等の改善された蓄電池・冷却システムを提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、請求項１に記載のモジュールシステム用モジュール支持体、請求項８に記載のモジュールシステム用エネルギー貯蔵モジュールおよび請求項１２に記載のモジュールシステムによって解決される。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る概念の中心思想は、セルモジュールレベルに全ての主要機能を統合すること、すなわち冷却ならびに熱的および電気的接触を統合することである。根本となる思想は、他のセルサイズに対する適応コストが低く、量産性の高い標準モジュールを開発することである。その際、重要な基準点は、高いモジュール性、故障時におけるセルモジュールの非常に迅速かつ容易な交換性、および高い標準化と低い適用コストとによる製造の有利性である。
【００１４】
本発明の根底となる認識は、蓄電池・冷却システムのモジュール化の程度を明確に高めることによって、小さな統一的構造群、例えば全ての関連インタフェース、特に電気的、機械的および熱的インタフェースを予め含んだ構造群に基づくシステムを提示できるということである。このユニットは、任意に拡張することが可能であり、非常に僅かなコストで各用途に適合させることができる。さらに、これにより生産量が大きくなることによって、経済的かつ費用対効果に優れた製造および開発が実現可能である。
【００１５】
本発明の前述の課題は、多かれ少なかれ小さな基本ユニットによって解決可能である。この基本ユニットは、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と必要なインタフェースとを含む構造群からなる。この場合、電気的、機械的および熱的なインタフェースはいずれも、前もってこの基本ユニットに組み込んでおくことができる。また、この基本ユニットは基礎フレームに組み込むことができ、この基礎フレームは、１つまたは複数の基本ユニットを収容し、当該の用途に従って任意に拡張できる。本発明は、モジュール性が高いハイブリッド用および電気用電池システムの新たな種類の設計を従来の構造形態の代替形態として提示する。
【００１６】
有利には、本発明に係る前記概念によって、構造スペースおよび重量が比較的小さな電池システムが実現できる。また、この種のシステムは設計面での高い柔軟性を特徴とする。本発明に係る前記方式では、同一の要素を大量に製造することができ、これにより、生産の経済性を向上させることができる。本発明に係る前記方式によるモジュール式の蓄電池・冷却システムによって、各用途に対する適用コストを低減することができ、従って開発時間も短縮できる。これらのエネルギー貯蔵ユニットにおける力の導入および伝達ならびに公差補償は、有利には１つの概念に統合されている。最後に、本発明に係る前記方式で製造されて利用される蓄電池・冷却システムは、保守および点検の容易性が著しく向上するという点で秀でている。
【００１７】
本発明では、ガルバニセル、特にリチウムイオンセルを接続して機械的モジュールとして構成することができる。これらのモジュールは、再分離可能なセルコネクタ基板を介して電気的に並列および／または直列に配線し、さらにヒートシンクに接続することができる。前記モジュールは、１つまたは複数のセルに不具合がある場合に僅かなコストで冷却板から個々に分離して交換することが可能である。従って、前記冷却板および前記セルコネクタ基板を再度使用することができる。また、様々な冷却板を用途に応じて設置することが可能である。
【００１８】
有利には、前記セルモジュールは、単にセルを機械的に結合したものである。セルコネクタ基板および冷却板は、個々のモジュールを交換する際にもそのまま保持しておくことができる。これにより、故障時には個々のモジュールのみを交換すればよく、冷却通路を新たに接続する必要がないので、電池交換のためのコストが格段に低減される。同一のセルモジュールから、（性能）要件に応じて特殊な電池を構成することも可能である。
【００１９】
本発明は、モジュールシステム用モジュール支持体を提示し、このモジュール支持体の場合、複数のエネルギー貯蔵モジュールを少なくとも１つのモジュール支持体によって保持することができ、その際、前記エネルギー貯蔵モジュールの各々が２つのモジュール側冷却流体接続部、１つのモジュール側電気接点および１つのモジュール側連結要素を有することができ、また、前記モジュール支持体は、以下の特徴、すなわち、２つの互いに対向する側壁を備えた支持体ハウジング、冷却流体を案内するための冷却通路であって、前記支持体ハウジング内に配置されて前記側壁間に延在することができる冷却通路、前記モジュール側冷却流体接続部に接続できるように構成可能な２つの支持体側冷却流体接続部であって、前記支持体ハウジングの前記側壁の１つに配置されて前記冷却通路に接続しておくことができる支持体側冷却流体接続部、前記モジュール側電気接点に接続できるように構成可能な支持体側電気接点、電線路を前記支持体側電気接点にまで案内するための通路であって、前記支持体ハウジング内に配置されて前記側壁間に延在することができる通路、および、前記モジュール側連結要素に接続できるように構成可能な支持体側連結要素であって、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュールを前記側壁の１つに保持することができ、かつ、前記支持体側冷却流体接続部が流体密に前記モジュール側冷却流体接続部に接続されている支持体側連結要素を有することができる。
【００２０】
前記モジュール支持体は、モジュールシステムの部分要素であってもよく、１つまたは複数のエネルギー貯蔵モジュールを収容できるように構成しておくことが可能である。前記冷却流体接続部、電気接点および連結要素は、モジュール構造システムの所定のインタフェースであり得る。これはすなわち、前記モジュールシステムの個々の基本ユニットまたは基礎フレーム、つまり前記モジュール支持体および前記エネルギー貯蔵モジュールにおいて、前記諸インタフェースの位置および実施形態が予め定められているということである。従って、前記モジュール側接続部は、それぞれ、前記支持体側接続部の相手方部材となる。前記諸インタフェースは、前記基礎フレーム内への前記基本ユニットの容易な繋ぎ合わせ、例えばスライド結合や掛止によって、前記それぞれ所望の電気的、機械的または熱的接続が保証されるように構成しておくことができる。
【００２１】
１実施形態では、前記冷却通路と前記電線路を案内するための通路とは、互いに隣接し合って前記支持体ハウジング内に配置することができる。その際、１つの共通の案内通路または複数の個別の案内通路を設けることが可能である。
【００２２】
また別の実施形態では、前記支持体側冷却流体接続部がフランジを有することができる。これにより、モジュールと支持体との間において、取り扱いが容易でしかも流体密な接続が可能となる。
【００２３】
さらに、前記支持体側連結要素は、少なくとも１つのレールとして構成することができ、このレールは、前記支持体ハウジングの前記側壁に対してほぼ直角に配置されている。こうして、前記エネルギー貯蔵モジュールは、前記モジュール側連結要素を前記少なくとも１つのレール内へスライドして挿入することで保持することが可能となる。
【００２４】
あるいは、前記支持体側連結要素は、掛止要素を収容するための機構として構成することもできる。前記掛止要素を収容するための機構は、前記支持体ハウジングの前記側壁の１つに配置しておくことができ、これにより、前記掛止要素を収容するための機構内へ前記モジュール側連結要素を掛止することで、前記エネルギー貯蔵モジュールを保持することが可能となる。その際、前記諸インタフェースは、前記それぞれ所望の接続が前記掛止移動中に実現できるように実施しておくことが可能である。
【００２５】
さらに、前記支持体ハウジングは少なくとも１つの接続要素を有することができ、この接続要素は、前記モジュール支持体の前記冷却通路とさらに別のモジュール支持体の前記冷却通路とが接続されるように前記モジュール支持体を前記別のモジュール支持体に接続可能に構成しておくことができる。このようにすることで、前記システムを任意に拡張することができる。
【００２６】
１実施形態では、前記２つの互いに対向する側壁の各々が、少なくとも１つの支持体側冷却流体接続部、少なくとも１つの支持体側電気接点および少なくとも１つの支持体側連結要素を有することができる。このようにすることで、モジュールを前記支持体の両側に配置することが可能となる。
【００２７】
本発明は、さらにモジュールシステム用エネルギー貯蔵モジュールを提示し、このエネルギー貯蔵モジュールの場合、複数のエネルギー貯蔵モジュールを少なくとも１つのモジュール支持体によって保持することができ、その際、前記モジュール支持体の各々が２つの支持体側冷却流体接続部、１つの支持体側電気接点および１つの支持体側連結要素を有することができ、かつ、その際、少なくとも１つの電気化学エネルギー貯蔵ユニットを収容できるように前記エネルギー貯蔵モジュールを構成しておくことが可能であり、また、前記エネルギー貯蔵モジュールは、以下の特徴、すなわち、複数の冷却流体通路を備えた冷却板であって、前記エネルギー貯蔵モジュールの基礎板を形成できる冷却板、前記エネルギー貯蔵モジュールの壁領域を形成するための少なくとも１つの保持面、前記支持体側冷却流体接続部に接続できるように構成可能な２つのモジュール側冷却流体接続部であって、また前記冷却板の前記冷却流体通路に連結可能でもあるモジュール側冷却流体接続部、前記支持体側電気接点に接続できるように構成可能なモジュール側電気接点であって、また前記少なくとも１つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットに接続可能でもあるモジュール側電気接点、前記支持体側連結要素に接続できるように構成可能なモジュール側連結要素であって、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュールを前記支持体ハウジングの前記側壁の１つに保持することができ、かつ、前記モジュール側冷却流体接続部が流体密に前記支持体側冷却流体接続部に接続されているモジュール側連結要素を有することができる。
【００２８】
前記電気化学的エネルギー貯蔵ユニットは、例えばリチウムイオン蓄電池またはニッケル水素蓄電池、スーパーキャパシタあるいは一般的にガルバニセルであり得る。前記エネルギー貯蔵ユニットの１つまたは複数を前記冷却板上に配置しておくことができ、従ってまた、この冷却板によって冷却することができる。前記エネルギー貯蔵ユニットと前記冷却板との間の前記接続は非固定式であってもよく、これにより、不具合があるエネルギー貯蔵ユニットを容易に交換することができる。前記保持面は、前記エネルギー貯蔵ユニットを側方において抱持して固定できるように構成しておくことができる。前記保持面は、金属製あるいはプラスチック製の保持薄板として実施することが可能である。
【００２９】
１実施形態では、前記エネルギー貯蔵モジュールは、２つの冷却流体容器を有することができる。この場合、前記モジュール側冷却流体接続部のそれぞれ１つを、前記冷却流体容器のそれぞれ１つに配置することができる。それに応じて、前記エネルギー貯蔵モジュールも２つの保持薄板を有することができる。前記保持薄板は、それぞれ前記冷却流体容器の１つと前記冷却板との間に配置することができ、前記それぞれの冷却流体容器と前記冷却流体通路との間に冷却流体を通過案内するためのそれぞれ１つの貫通開口部を有することが可能である。前記冷却流体容器は、前記冷却板の中を導通される冷却流体を供給および排出するための可能な方法を提供する。
【００３０】
例えば、前記モジュール側連結要素は、レール要素として構成することができる。このレール要素は、前記水容器の少なくとも１つに配置しておくことが可能であり、これにより、前記レール要素を前記支持体側連結要素内へスライドして挿入することができる。
【００３１】
あるいは、前記モジュール側連結要素は、掛止要素として構成することも可能である。前記掛止要素は、前記エネルギー貯蔵モジュールの前記保持薄板に配置しておくことができ、これにより、前記掛止要素を前記支持体側連結要素内へ掛止することができる。
【００３２】
最後に、本発明は、少なくとも１つの本発明に係るモジュール支持体と、前記少なくとも１つのモジュール支持体に接続可能な少なくとも１つの本発明に係るエネルギー貯蔵モジュールとを備えたモジュールシステムを提示する。
【００３３】
本発明の有利な実施例について、以下において、添付した図面を参照しながらさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の１実施例に係るモジュールシステムを示す斜視図である。
【図２】本発明の１実施例に係るモジュール支持体を示す斜視図である。
【図３】本発明の１実施例に係る拡張されたモジュールシステムの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の１実施例に係る、エネルギー貯蔵モジュールとモジュール支持体との掛止接続に関する構築ステップを示す斜視図である。
【図５】本発明の１実施例に係る、エネルギー貯蔵モジュールとモジュール支持体との掛止接続に関するまた別の構築ステップを示す斜視図である。
【図６】本発明の１実施例に係るエネルギー貯蔵モジュールを示す斜視図である。
【図７】本発明の１実施例に係る、図６のエネルギー貯蔵モジュールの一部分およびハウジング内に配置された電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを示す斜視図である。
【図８】本発明の１実施例に係るエネルギー貯蔵モジュールの諸要素を示す分解斜視図である。
【図９】本発明の１実施例に係る別態様のモジュールシステムを示す模式図である。
【実施例】
【００３５】
本発明の好ましい実施例についての下記説明では、様々な図面に示された、類似の働きをする要素に対して同一または類似の符号が用いられており、これらの要素について繰り返し説明されることはない。
【００３６】
図１は、本発明の１実施例に係るモジュールシステム１００を示す斜視図である。モジュール支持体１０２が示されており、このモジュール支持体は２つのエネルギー貯蔵モジュール１０４を支持する。前記モジュール支持体１０２は、２つの互いに対向する側壁を備えた支持体ハウジング１０６と２本のレール１０８とを有し、これらのレールは、それぞれほぼ直角に前記支持体ハウジング１０６に配置されており、それぞれ反対方向に前記支持体ハウジング１０６から遠ざかるように延在する。前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の各々は、前記支持体ハウジング１０６の前記側壁のそれぞれ１つに対して隣接して配置されている。前記エネルギー貯蔵モジュール１０４は、それぞれ反対方向から前記レール１０８内へスライドさせて挿入することによって前記モジュール支持体１０２に接続することができる。
【００３７】
図２は、図１のモジュール支持体１０２を示す斜視図である。前記モジュール支持体１０２は、冷媒用および電線路用の収集通路が組み込まれた、それぞれ２つずつの６連モジュールに対するモジュール式保持フレームとして構成されている。前記保持フレーム１０２の構造もやはり前記支持体ハウジング１０６と前記２本のレール１０８とを含む。前記モジュール支持体１０２の前記組み込まれた収集通路は、前記支持体ハウジング１０６内に配置されており、冷媒を案内するための冷却通路２０２と電気構成部品を案内するための通路２０４とで構成される。さらに、前記モジュール支持体１０２は、冷却流体接続部２０６および電気接点２０８を有する。
【００３８】
前記冷却通路２０２と前記電気構成部品を案内するための通路２０４とは、前記支持体ハウジング１０６の長手方向に延在し、ハウジングブリッジによって互いに分離されている。図２では、前記電気構成部品を案内するための通路２０４が前記冷却通路２０２の上方に延在する。前記冷却流体接続部２０６は、前記冷却通路２０２の高さにおいて前記支持体ハウジング１０６の前記側壁を貫通している。前記冷却流体接続部２０６は接続フランジを有し、これにより、冷却通路２０２とさらに別の要素、例えばエネルギー貯蔵モジュールとの間における冷媒の流体密な移動が可能となる。図２に示された実施例の場合、前記冷却流体接続部２０６の下方にさらに別の冷却流体接続部２０６が配置されている。前記電気接点２０８は、前記電気構成部品を案内するための通路２０４の高さにおいて前記支持体ハウジング１０６の前記側壁を貫通している。前記電気接点２０８は、動作電流用およびデータ交換用の差込コネクタとして構成されている。前記組み込まれた接続フランジによって、モジュールを前記モジュール支持体１０２に嵌め込む際に前記インタフェース２０６、２０８を介する前記エネルギー貯蔵モジュールの自動的な電気接触および液圧接触が実現できる。
【００３９】
前記２本のレール１０８は、それぞれ前記支持体ハウジング１０６の前記側壁の対向する端部に配置されており、前記支持体ハウジングから遠ざかるようにそれぞれ反対方向に延在する。前記レール１０８は、エネルギー貯蔵モジュールを収容するための溝を有することができる。前記モジュール支持体１０２のこの斜視図では、対向するもう一方の側壁は見えないが、この側壁は、また別の電気接点２０８と１つまたは複数のまた別の冷却流体接続部２０６とを有することができる。
【００４０】
図３は、本発明の１実施例に係るモジュールシステム３００の構造を示す。図３から見て取れるように、複数の保持フレーム１０２を４本、６本、８本等で組み合わせていくことによって、前記モジュールを列状に拡張していくことが可能である。従って、非常に様々な用途に適した前記モジュールシステム３００の設計が実現できる。図３に示された矢印は、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４が水平方向に組み立てられることを示し、これらのエネルギー貯蔵モジュールは、前記組み合わされたモジュール支持体１０２の前記レール内へスライドさせて挿入することによって、前記モジュール支持体１０２の前記支持体ハウジングに固定される。前記セルモジュール１０４の組立方向は、水平方向および垂直方向のいずれもが考えられる。
【００４１】
図４および図５は、モジュール支持体とエネルギー貯蔵モジュールとの間において保持突起部の掛止およびそれに続く旋回係入によって固定するという別態様が可能であることを示す。
【００４２】
図４は、本発明の１実施例に係る、エネルギー貯蔵モジュール１０４とモジュール支持体１０２との間の掛止接続に関する組立ステップを示す斜視図である。前記モジュール支持体１０２の図４に示された実施例と、先行する諸図に示された前記モジュール支持体１０２の実施例との相違点は、前記モジュール支持体１０２の前記支持体側連結要素が、レールの形態ではなく、掛止縁または掛止溝４０８として構成されているということである。それに応じて、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の図４に示された実施例は、１つの側面に掛止要素４１０を有し、この掛止要素は、掛止縁または掛止溝４０８に係入することができるように構成されている。従って、図４は、前記掛止要素４１０を前記掛止縁または掛止溝４０８内に掛止することによって前記エネルギー貯蔵モジュール１０４が前記モジュール支持体１０２に機械的に接続されることを示す。また、図４から見て取れるように、前記モジュール支持体１０２は前記支持体側冷却流体接続部２０６を有し、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４はモジュール側冷却流体接続部４１２を有する。
【００４３】
図５は、既に図４に示された実施例に係る、エネルギー貯蔵モジュールとモジュール支持体との掛止接続に関するまた別の構築ステップを示す斜視図である。図５は、前記機械的接続に加えて、次にまた、前記支持体モジュール１０２と前記エネルギー貯蔵モジュール１０４との間に液圧接続が行われることを示す。前記モジュール側冷却流体接続部４１２は、前記支持体側冷却流体接続部２０６内に嵌め込まれている。前記モジュール側冷却流体接続部４１２のフランジを介して、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４と前記支持体モジュール１０２との間に流体密の接続が構築されている。
【００４４】
従って、図４および図５に示された接続ステップによって、前記液圧接続部２０６、４１２による自動的な固定が可能である。
【００４５】
図６は、モジュールカバーを備えた、前記代替態様の掛止部の実施例としての前記エネルギー貯蔵モジュール１０４を示す斜視図である。前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の２つの掛止要素４１０および２つの冷却流体接続部４１２が明確に見て取れる。図６にはまた、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の電気接点６０２も示されており、この電気接点はモジュール支持体の電気接点に接続可能である。
【００４６】
図７も前記代替態様の掛止部の前記実施例を示すが、ここでは、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の諸部材および前記モジュールカバーが取り去られており、これにより、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の内部が見通せる。図７に示された前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の実施例は、６つの電気化学的エネルギー貯蔵ユニットが装備されている。前記エネルギー貯蔵モジュール１０４のまた別の実施例では、電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを他の個数にすることも可能である。
【００４７】
図８は、前記セルモジュール１０４の前記代替態様の掛止部に関する構造の実施例を示す分解斜視図である。また、冷却板８０２、２つの保持薄板８０４、およびそれぞれ１つの冷却流体接続部４１２を備えた２つの冷却流体通路８０６が示されている。
【００４８】
前記冷却板８０２は冷却流体通路を有し、これらの冷却流体通路は、互いに平行に配置しておくことができ、前記冷却板８０２を長手方向に貫通することが可能である。前記冷却板８０２は、例えば層状薄板構造で形成することができる。それ以外にさらに他の構造も可能であり、例えば前記冷却板８０２を押出形材から製造することも可能である。前記保持薄板８０４は、それぞれ１つのより大きな壁部とより小さな壁部とで構成され、これらの壁部は互いにほぼ直角に結合されている。この場合、前記より大きな壁部は下縁に長手方向開口部を有し、この長手方向開口部は、この壁部のほぼ側長全体にわたって延在する。前記より小さな壁部の面はこの壁部の端部に向かって小さくなる。前記より小さな壁部はその上縁に屈曲部を有し、この屈曲部は、前記エネルギー貯蔵モジュール１０４の前記代替態様の掛止部の前記掛止要素４１０を形成する。前記保持薄板８０４は、前記セルモジュールの固定およびセルの緊締に用いられる。場合によっては、前記保持薄板はまた、補足的な冷却機能を担えるように構成することも可能である。前記冷却流体容器８０６は細長い容器として構成されており、これらの容器は、それぞれ一端が冷却流体接続部４１２として終端する。前記冷却流体容器８０６は前記長手方向側面の１つに沿って開放されており、これにより、冷却流体を前記冷却板８０２と交換することが可能である。前記開放された長手方向側面とは反対側の側面では、前記水容器４１２がそれぞれ１つのレール要素８１０を有し、これにより、組み立てられた状態において前記エネルギー貯蔵モジュール１０４をモジュール支持体の前記レール内へスライドさせて挿入することができる。
【００４９】
前記セルモジュール１０４の組み立てのために、前記保持薄板８０４は、前記冷却板８０２の互いに対向する端部とそれぞれ１つの水容器８０６との間に配置される。その際、前記保持薄板８０４の各々は、前記保持薄板８０４の前記長手方向開口部が前記冷却板８０２における前記冷却流体通路の前記開口部と前記それぞれの冷却流体容器８０６の前記開放された側面との間に位置するように配置されている。この場合、前記保持薄板８０４の前記より小さな壁部は、互いに指し示し合うように整向されている。従って、組み立てられた状態において、前記冷却板８０２と前記２つの保持薄板８０４とは、ある個数の電気化学的エネルギー貯蔵ユニットを適切に保持するためのハウジングの基礎板および側壁を形成する。前記諸要素を結合するために、前記水容器８０６は、この冷却流体容器８０６が前記保持薄板８０４の前記長手方向開口部を介して前記冷却板８０２に接続されるように、密閉して前記保持薄板８０４に設置されている。
【００５０】
図９は、本発明の１実施例に係る別態様のモジュールシステム９００を示す模式図である。特に、ヒートシンクに対する電池モジュール、特にリチウムイオンセルからなる電池モジュールの結合が示されている。３つのセルモジュール９０２、９０３および９０４からなる電池９０１が示されており、これらのセルモジュールはヒートシンク９０５に接続されている。前記セルモジュール９０２、９０３および９０４は電気接続部９０６を有する。ＣＳＣ（セル監視回路）基板９０７が、前記セル９０２、９０３および９０４を監視する。図９では、セルと電気的および／または冷却技術的構成部品と前記冷却板への着脱可能な接続ユニットとを備えたモジュールの構造が示されている。前記着脱可能な接続部は、例えば螺着によって実現可能である。冷却要素は、予めモジュールに含まれており、この接続ユニットを介して前記冷却板に熱的に接触することになる。従って、個々のセルまたは全モジュールを前記ヒートシンクに高コストで結合すること、および前記個々のモジュールを互いに接続することが不必要となる。
【００５１】
上述した諸実施例は単に典型例として選定されており、互いに組み合わせることも可能である。
【００５２】
本出願書類で説明された概念および方式は、技術的に可能な方法において有効な実施態様である。しかしまた、前記エネルギー貯蔵ハウジングまたは前記冷却構成部品の前記幾何学的構成を条件とする適当な代替態様も考えられる。
【００５３】
前記基本ユニットのサイズは変更することが可能であり、また、その中に格納される前記エネルギー貯蔵装置の個数も変更可能である。また、組み込まれる前記機能およびインタフェースの規模を変更することも可能であり、例えば冷却部を外部に出すといったことも考えられる。さらにまた、その際、前記冷却は、技術的な観点から各用途にとって有効である通常の如何なる方式で行うことも可能である。この場合、可能な代替態様としては、自由対流または強制対流、潜熱冷却、冷却剤または冷媒などがある。
【符号の説明】
【００５４】
１００  モジュールシステム
１０２  モジュール支持体、保持フレーム
１０４  エネルギー貯蔵モジュール、セルモジュール
１０６  支持体ハウジング
１０８  レール、連結要素
２０２  冷却通路
２０４  電気構成部品を案内するための通路
２０６  冷却流体接続部、インタフェース、液圧接続部
２０８  電気接点、インタフェース
３００  モジュールシステム
４０８  掛止縁、掛止溝、連結要素
４１０  掛止要素、連結要素
４１２  冷却流体接続部、液圧接続部、水容器
６０２  電気接点
８０２  冷却板
８０４  保持薄板
８０６  冷却流体通路、冷却流体容器、水容器
８１０  レール要素、連結要素
９０１  電池
９０２  セルモジュール、セル
９０３  セルモジュール、セル
９０４  セルモジュール、セル
９０５  ヒートシンク
９０６  電気接続部
９０７  ＣＳＣ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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