(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛇行した流路を内部に有する内部領域を画定しているハウジングであって、前記ハウジングの第一の表面から前記ハウジング内へ延在する複数の第一の溝を有し、前記第一の表面は、前記ハウジングの側面の一つであり、前記ハウジングの頂部および底部は開放されており、前記複数の第一の溝は、前記内部領域と流体連通しておらず、前記複数の第一の溝は、熱伝導部材の一部を内部に収容し、これにより前記熱伝導部材から前記ハウジングへ熱エネルギーを伝導するように構成されているハウジングと、
前記ハウジングの前記頂部である前記ハウジングの第一端部に連結されることによって前記内部領域を封止するように構成されている頂部キャップであって、前記頂部キャップを通じて延在する第一開口及び第二開口を有している頂部キャップと、
前記ハウジングの前記底部である前記ハウジングの第二端部に連結されることによって前記内部領域を封止するように構成されている底部キャップと、
前記頂部キャップに連結して、前記頂部キャップの前記第一開口と流体連通している第一流体ポートと、
前記頂部キャップに連結して、前記頂部キャップの前記第二開口と流体連通している第二流体ポートと、
を備える冷却マニフォルド。
【請求項２】
前記複数の第一の溝のうちの少なくとも１つの第一の溝が、第一溝部分及び第二溝部分を有し、前記第一溝部分は、前記第一の表面に垂直に前記ハウジングの内部へ延在し、前記第二溝部分は、前記第一の表面に平行に前記第一溝部分の端部から延在することを特徴とする請求項１に記載の冷却マニフォルド。
【請求項３】
前記ハウジングは、アルミニウム、銅、銀、及び金のうちの少なくとも１つから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却マニフォルド。
【請求項４】
前記頂部キャップは、前記頂部キャップを通じて延在する複数の第二の溝を有し、これにより前記複数の第二の溝それぞれは、ハウジング中の前記複数の第一の溝のうちの対応する溝と連通していることを特徴とする請求項１に記載の冷却マニフォルド。
【請求項５】
押出装置を利用して内部領域を有するハウジングを押し出し加工するステップであって、前記ハウジングは、前記ハウジングの第一の表面から前記ハウジングの内部へ延在する複数の溝を有し、前記第一の表面は、前記ハウジングの側面の一つであり、前記ハウジングの頂部および底部は開放されており、前記複数の溝は、前記内部領域と連通しておらず、前記複数の溝は、熱伝導部材の一部を内部に収容し、これにより前記熱伝導部材から前記ハウジングへ熱エネルギーを伝導するように構成されているステップと、
前記ハウジングの内部に蛇行した流路を形成するために、フライス加工装置を利用して、前記ハウジングの終端部分を前記内部領域から除去するステップと、
ろう付け装置を利用して、頂部キャップを前記ハウジングの前記頂部である前記ハウジングの第一端部にろう付けするステップであって、これにより前記内部領域を封止し、前記頂部キャップは、前記頂部キャップを通じて延在している第一開口及び第二開口を有しているステップと、
前記ろう付け装置を利用して、底部キャップを前記ハウジングの前記底部である前記ハウジングの第二端部にろう付けするステップであって、これにより前記内部領域を封止するステップと、
前記ろう付け装置を利用して、第一流体ポートを前記頂部キャップにろう付けするステップであって、これにより前記第一流体ポートが前記頂部キャップ内の前記第一開口と流体連通するステップと、
前記ろう付け装置を利用して、第二流体ポートを前記頂部キャップにろう付けするステップであって、これにより前記第二流体ポートが前記頂部キャップ内の前記第二開口と流体連通するステップと、
を備える冷却マニフォルドの製造方法。
【請求項６】
前記ハウジングは、アルミニウム、銅、銀、及び金のうちの少なくとも１つから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、冷却マニフォルド、及びこの冷却マニフォルドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の空冷バッテリーパックにおいて、環境大気からの環境空気は、バッテリーパック内のバッテリーセルを横切るように方向づけられ、次いでバッテリーパックから排気される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、通常の空冷バッテリーパックは、バッテリーパックの温度を望ましい温度範囲内に保つという大きな課題を有している。
【０００４】
とりわけ、バッテリーセルの最大動作温度は、バッテリーを冷却するために利用される環境大気温度未満である場合が多い。このような状況下では、空冷バッテリーパックにおいてバッテリーセルを望ましい温度範囲内に保つことは不可能である。
【０００５】
従って、本発明の発明者は、上述の欠点を最小化及び／又は除外する、改良された冷却マニフォルドの必要性を認識した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
別の代表的実施形態による冷却マニフォルドが提供される。この冷却マニフォルドは、蛇行した流路を内部に有する内部領域を画定するハウジングを含む。このハウジングは、ハウジングの第一表面からハウジングの内部へ延在する複数の第一の溝を有する。これら溝は内部領域とは流体連通していない。複数の第一の溝は、熱伝導性部材の一部を中に収容するように構成され、これにより熱エネルギーを熱伝導性部材からハウジングへ伝える。冷却マニフォルドは、ハウジングの第一端部を封止するように構成された頂部キャップをさらに含む。この頂部キャップは、頂部キャップを通じて延在する第一及び第二開口を有することが出来る。冷却マニフォルドは、ハウジングの第二端部を封止するように構成された底部キャップをさらに含む。冷却マニフォルドは、頂部キャップに連結した第一流体ポートをさらに含み、この第一流体ポートは、頂部キャップの第一開口と流体連通している。冷却マニフォルドは、頂部キャップに連結した第二流体ポートをさらに含み、この第二流体ポートは頂部キャップの第二開口と流体連通している。
【０００７】
別の代表的実施形態による冷却マニフォルドを製造する方法が提供される。この方法は、押し出し装置を利用して、内部領域を有するハウジングを押し出すステップを含む。ハウジングは、ハウジングの第一表面からハウジングの内部に延在する複数の溝を有する。これら溝は内部領域と流体連通してはいない。複数の溝は、熱伝導性部材の一部を中に収容するように構成され、これにより熱エネルギーを熱伝導性部材からハウジングへ伝える。この方法は、フライス加工装置を利用して、ハウジングの終端部分を内部領域の中から除去して、これにより蛇行した流路をハウジング内部に形成するステップをさらに備える。この方法は、ろう付け装置を利用して、頂部キャップをハウジングの第一端部にろう付けして、これにより第一端部を封止するステップをさらに備える。頂部キャップは頂部キャップを通じて延在する第一及び第二開口を有する。この方法は、ろう付け装置を利用して、底部キャップをハウジングの第二端部にろう付けして、これにより第二端部を封止するステップをさらに備える。この方法は、ろう付け装置を利用して、第一流体ポートを頂部キャップにろう付けするステップであって、これにより第一流体ポートを頂部キャップの第一開口に流動的に通じさせるステップをさらに含む。この方法は、ろう付け装置を利用して、第二流体ポートを頂部キャップにろう付けして、これにより第二流体ポートを頂部キャップの第二開口に流動的に通じさせるステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】代表的実施形態による、バッテリーシステムの概略図である。
【図２】別の代表的実施形態による、図１のバッテリーシステムにおいて利用されているバッテリーモジュールの概略図である。
【図３】バッテリーモジュールにおける第一及び第二冷却マニフォルドそれぞれから第一及び第二頂部キャップが取り除かれた、図２のバッテリーモジュールの別の概略図である。
【図４】図２のバッテリーモジュールの別の概略図である。
【図５】図２のバッテリーモジュールにおいて利用されている、グラファイトシートと第一及び第二冷却マニフォルドとの概略図である。
【図６】図２のバッテリーモジュールにおいて利用されているグラファイトシートの概略図である。
【図７】図６のグラファイトシートの別の概略図である。
【図８】別の代表的実施形態による、図２のバッテリーモジュールにおいて利用されている冷却マニフォルドの概略図である。
【図９】図８の冷却マニフォルドの横断面図である。
【図１０】図８の冷却マニフォルドの別の横断面図である。
【図１１】図８の冷却マニフォルドの一部の拡大概略図である。
【図１２】グラファイトシートと図１１の冷却マニフォルドの一部とを図示している、図２のバッテリーモジュールの頂部部分の概略図である。
【図１３】図８の冷却マニフォルドを構築するために利用される、押し出し装置及びろう付け装置の概略図である。
【図１４】別の代表的実施形態による、図８の冷却マニフォルドの構築方法のフローチャートである。
【図１５】別の代表的実施形態による、図１のバッテリーシステムにおけるバッテリーモジュールの冷却方法のフローチャートである。
【図１６】別の代表的実施形態によるバッテリーシステムの概略図である。
【図１７】別の代表的実施形態による、図１６のバッテリーシステムにおけるバッテリーモジュールの冷却方法のフローチャートである。
【図１８】別の代表的実施形態による、図１６のバッテリーシステムにおけるバッテリーモジュールの冷却方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、代表的実施形態による、電力を発生させるためのバッテリーシステム１０が図示されている。バッテリーシステム１０は、バッテリーモジュール２０、コンプレッサー２２、凝縮器２４、管路２８、３０、３２、温度センサー３６、ファン３８、及びマイクロプロセッサー４０を含む。このバッテリーモジュール２０の利点は、このバッテリーモジュールがグラファイトシートを利用し、且つ冷却マニフォルドがバッテリーモジュール２０内のバッテリーセルからの熱エネルギーを伝導し、これにより効果的にバッテリーセルを冷却することである。
【００１０】
理解のために、用語「流体（ｆｌｕｉｄ）」は液体又は気体のいずれかを意味する。例えば、流体は冷却剤（ｃｏｏｌａｎｔ）又は冷媒（ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）のいずれかを備えることが出来る。代表的な冷却剤は、エチレングリコール及びプロピレングリコールを含む。代表的な冷媒はＲ−１１、Ｒ−１２、Ｒ−２２、Ｒ−１３４Ａ、Ｒ−４０７Ｃ及びＲ−４１０Ａを含む。
【００１１】
別の代表的実施形態によれば、図２〜図４を参照すると、バッテリーモジュール２０が、電圧をこのバッテリーモジュール内に発生させるために設けられている。バッテリーモジュール２０はバッテリーセル８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、グラファイトシート１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４及び冷却マニフォルド１４０、１４２を含む。
【００１２】
バッテリーセル８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３それぞれは、動作電圧を発生させるために設けられる。さらに、バッテリーセルそれぞれは同一の構造を有することができるので、バッテリーセル８０の構造のみがさらに詳細に説明される。図示されているように、バッテリーセル８０は本体部分１４３、周囲拡張部分１４４、及び電極１４５、１４６を含む。本体部分１４３は通常、長方形状の形状であり、この本体部分１４３の周囲の周りに延在する周囲拡張部分１４４を有する。代表的実施形態においては、電極１４５、１４６はバッテリーセル８０の頂部部分から延在するとともに、これら電極の間において発生した動作電圧を有する。１つの代表的実施形態においては、バッテリーセルそれぞれは、リチウムイオンバッテリーセルである。別の実施形態においては、バッテリーセルは、例えばニッケル−カドミウムバッテリーセル又はニッケル水素バッテリーセルとすることができる。当然のことながら、当業者に知られている別の種類のバッテリーセルを利用することもできる。
【００１３】
図２及び図５を参照すると、グラファイトシート１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４が、バッテリーセル８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３から冷却マニフォルド１４０、１４２内へ熱エネルギーを伝導し、これによりバッテリーセルを冷却するために設けられている。とりわけ、グラファイトシート及び冷却マニフォルドは、バッテリーセルを望ましい温度範囲内に保つことができ、とりわけバッテリーセルを閾値温度レベル未満の温度に保つことが出来る。１つの代表的な実施形態においては、望ましい温度範囲は摂氏１５度〜摂氏３５度である。別の代表的実施形態においては、閾値温度レベルは摂氏４０度である。
【００１４】
図５〜図７、及び図１２を参照すると、グラファイトシート１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４は同一の構造を有している。従って、グラファイトシート１０２の構造のみを、以下においてより詳細に説明する。表されているように、グラファイトシート１０２は平坦パネル部分１５０と、この平坦パネル部分１５０から延在する拡張部分１５１とを含む。拡張部分１５１は部分１５２、１５３、１５４を含む。部分１５２は、平坦パネル部分１５０から（図１２における右側方向に）延在する。さらに、部分１５３は、部分１５２から、部分１５３に対して垂直方向に（図１２における上方向に）、且つ平坦パネル部分１５０に略平行に延在する。さらに、部分１５４は部分１５３から垂直方向に（図１２における左方向に）、且つ部分１５２に略平行に延在する。図示されているように、グラファイトシート１０２は、部分１５３、１５４を冷却マニフォルド１４０の溝２１０に挿入することにより、冷却マニフォルド１４０に結合している。さらに、拡張部分１５１のＵ字形状構造は、冷却マニフォルド１４０の比較的広い表面領域と接触し、これにより熱エネルギーをバッテリーセル８０から冷却マニフォルド１４０へ効果的に伝導する。とりわけ、グラファイトシート１０２、１０４、１０６、１０８、１１２、１１４、１１８、１２０、１２４それぞれは拡張部分を有し、この拡張部分は冷却マニフォルド１４０の対応する溝内に収容される。さらに、グラファイトシート１０４、１１０、１１６、１２２それぞれは拡張部分を有し、この拡張部分は冷却マニフォルド１４２の対応する溝内に収容される。代表的な実施形態においては、グラファイトシートは上にポリエチレン被膜を有し、これによりグラファイトシートを通じた電気伝導を防止する。さらに、代表的な実施形態においては、グラファイトシートそれぞれは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内の厚さを有する。当然のことながら、別の実施形態において、グラファイトシートは２．０ｍｍより厚い、又は０．５ｍｍより薄い厚さを有することが可能である。
【００１５】
図８〜図１２を参照すると、冷却マニフォルド１４０は、グラファイトシートから、この冷却マニフォルド１４０を通じた冷媒の流れの中に、熱エネルギーを伝導するように設けられている。この冷却マニフォルド１４０は押出ハウジング１６０、頂部キャップ１６６、底部キャップ１６８、及び流体ポート１７０、１７２を含んでいる。これらハウジング１６０、頂部キャップ１６６、底部キャップ１６８、及び流体ポート１７０、１７２は、アルミニウム、銅、銀、金及びこれらからなる合金の少なくとも１つから構築することができる。この押出ハウジング１６０は、冷媒を内部に収容するための内部領域１６２を画定している。このハウジング１６０は、流体ポート１７０から流体ポート１７２への蛇行した流路を内部に画定している。この蛇行した流路は、互いに流体連通している流れ通路１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４を含んでいる。さらに、このハウジング１６０は、グラファイトシートの対応する拡張部分を内部に収容するために、内部に延在する溝２０９、２１０、２１２、２１４、２１６、２１７、２１８、２２０を画定している。溝２１０、２１２、２１４、２１６、２１７、２１８、２２０は同一の形状を有しているので、溝２１０の形状のみをより詳細に説明する。とりわけ、この溝２１０は、ハウジング１６０の表面２２３に垂直に、ハウジング１６０の内部に延在する溝部分２２１を含んでいる。さらに、この溝２１０は、表面２２３に平行に、溝部分２２１の端部から延在する溝部分２２２を含んでいる。この溝２１０は、内部領域１６２とも、ハウジング１６０の別の溝とも、流体連通していないことに留意する必要がある。
【００１６】
別の実施形態においては、冷却マニフォルド１４０のハウジング１６０内の溝は、冷却マニフォルド１４０に連結する部材の種類と、熱エネルギーをこの部材から取り除くように伝導するために望まれる熱的性能とに応じて、図示された溝とは異なる構成又は形状を有し得ることに留意する必要がある。さらに、また別の実施形態において、冷却マニフォルド１４０のハウジング１６０を、溝なしに構成することができ、単に所定の部材又は流体に接触させて、これにより熱エネルギーをこの部材又は流体から取り除くように伝導することができる。
【００１７】
底部キャップ１６８は、ハウジング１６０の底部表面に固定的に連結し、これによりハウジング１６０の第一端部を封止している。
【００１８】
頂部キャップ１６６は、ハウジング１６０の頂部表面に固定的に連結し、これによりハウジング１６０の第二端部を封止している。流体ポート１７０、１７２は、この頂部キャップ１６６上に、それぞれ頂部キャップ１６６を通じて延在している第一及び第二開口を覆って配置され、これにより流体ポート１７０、１７２は第一及び第二開口それぞれと流体連通している。この頂部キャップ１６６は、この頂部キャップを通じて延在する溝２３０、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７をさらに含み、これら溝は、対応するグラファイトシートを中に収容するために、ハウジング１６０内の溝２０９、２１０、２１２、２１４、２１６、２１７、２１８、２２０それぞれと連通している。
【００１９】
動作の間、冷媒は、流体ポート１７０を通じて、ハウジング１６０の内部領域１６２に流入し、次いでこの内部領域内に画定された蛇行した流路を通じて、その後に流体ポート１７２を通じて流出するように流れる。冷媒は熱エネルギーをハウジング１６０から取り出して、ハウジング１６０とグラファイトシートとを冷却し、このことにより、さらにバッテリーモジュール２０内のバッテリーセルを冷却する。
【００２０】
図２、３及び４を参照すると、冷却マニフォルド１４２は、グラファイトシートから、この冷却マニフォルド１４２を通じて流れる冷媒内へ、熱エネルギーを伝導するために設けられる。この冷却マニフォルド１４２は、押出ハウジング２４０、頂部キャップ２４１、底部キャップ２４２及び流体ポート２４３、２４４を含んでいる。ハウジング２４０、頂部キャップ２４１、底部キャップ２４２及び流体ポート２４３、２４４は、アルミニウム、銅、銀、金及びこれらからなる合金の少なくとも１つから構築することができる。この冷却マニフォルド１４２の構造は、上記の冷却マニフォルド１４０と同一であることに留意する必要がある。このハウジング２４０は、グラファイトシートの対応する拡張部分を内部に収容するために、このハウジング２４０の内部に延在する溝２５０、２５１、２５２、２５３、２５４、２５５、２５６、２５７を画定している。
【００２１】
底部キャップ２４２は押し出しハウジング２４０の底部表面に固定的に連結し、これにより、このハウジング２４０の第一端部を封止している。
【００２２】
頂部キャップ２４１は、ハウジング２４０の頂部表面に固定的に連結している。流体ポート２４３、２４４は、頂部キャップ２４１上に、それぞれ頂部キャップ２４１を通じて延在している第一及び第二開口を覆って配置され、これにより流体ポート２４３、２４４は第一及び第二開口それぞれと流体連通する。頂部キャップ２４１は、この頂部キャップを通じて延在する溝２６０、２６１、２６２、２６３、２６４、２６５、２６６、２６７をさらに含み、これら溝はハウジング２４０内の溝２５０、２５１、２５２、２５３、２５４、２５５、２５６、２５７それぞれと連通する。
【００２３】
動作の間、冷媒は流体ポート２４３を通じて、ハウジング２４０の内部領域に流入し、次いでこの内部領域内に画定された蛇行した流路を通じて、そして流体ポート２４４を通じるように流れる。冷媒は熱エネルギーをハウジング２４０から取り出して、ハウジング２４０と、このハウジングに連結されたグラファイトシートとを冷却し、このことにより、さらにバッテリーセルを冷却する。
【００２４】
図９、図１３及び図１４を参照すると、別の代表的実施形態による、冷却マニフォルド１４０の製造方法のフローチャートが説明されている。
【００２５】
ステップ２７２では、押出装置２６８が、内部領域１６２を有するハウジング１６０を押し出し加工する。この押出ハウジング１６０は、この押出ハウジング１６０の第一表面からこのハウジング１６０内部へ延在する複数の第一の溝２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０を有する。これら溝は、内部領域１６２とは流体連通していない。さらに、複数の第一の溝は、熱伝導性部材（例えばグラファイトシート８０）の一部を内部に収容するように構成され、これにより熱エネルギーを熱伝導性部材から押出ハウジング１６０へ伝導する。
【００２６】
ステップ２７３では、フライス加工装置（ｍｉｌｌｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）２７１が、押出ハウジング１６０の終端部分を、内部領域１６２の中からフライス加工によって取り除き、これによりハウジング１６０の内部に、蛇行した流路を形成する。例えば、フライス加工装置２７１は、押出ハウジング１６０の第一端部の一部をフライス加工によって取り除き、これによりこの押出ハウジングの中に開放領域４００、４０２、４０４、４０６を形成する。さらに、このフライス加工装置２７１は、押出ハウジング１６０の第二端部の一部をフライス加工によって取り除き、これによりこの押出ハウジングの中に開放領域４０８、４１０、４１２、４１４を形成する。ハウジング１６０の内部の蛇行した流路は、開放領域４００、４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４及び流れ通路１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４によって画定される。
【００２７】
ステップ２７４では、作業者が、ろう付け装置２６９を利用して、押出ハウジング１６０の第一端部に頂部キャップ１６６をろう付けし、これにより第一端部を封止する。頂部キャップ１６６は、この頂部キャップを通じて延在する第一及び第二開口を有する。
【００２８】
ステップ２７５では、作業者が、ろう付け装置２６９を利用して、押出ハウジング１６０の第二端部に底部キャップ１６８をろう付けし、これにより第二端部を封止する。
【００２９】
ステップ２７６では、作業者が、ろう付け装置２６９を利用して、第一流体ポート１７０を頂部キャップ１６６にろう付けし、これにより第一流体ポートは頂部キャップ１６６の第一開口に流体連通する。
【００３０】
ステップ２７７では、作業者が、ろう付け装置２６９を利用して、第二流体ポート１７２を頂部キャップ１６６にろう付けし、これにより第二流体ポート１７２は頂部キャップ１６６の第二開口に流体連通する。
【００３１】
再び図１を参照すると、コンプレッサー２２は、マイクロプロセッサー４０からの制御信号に応じて、管路２８を通じてバッテリーモジュール２０内に冷媒を圧送するように構成されている。図示されているように、この管路２８は、コンプレッサー２２と、バッテリーモジュール２０のポート１７０、２４３とに流体連結されている。管路３０は、バッテリーモジュール２０のポート１７２、２４４と、凝縮器２４とに流体連結されている。バッテリーモジュール２０から出た後、冷媒は、この管路３０を通じて凝縮器２４にさらに圧送される。
【００３２】
この凝縮器２４は、この凝縮器を通じて流れる冷媒から熱エネルギーを取り出し、これによりこの冷媒を冷却するように設けられている。図示されているように、管路３２はこの凝縮器２４とコンプレッサー２２との間に流体連結されている。凝縮器２４から出た後、冷媒は、この管路３２を通じてコンプレッサー２２へさらに圧送される。
【００３３】
温度センサー３６は、バッテリーモジュール２０の温度水準を示す信号を発生させるために設けられ、この信号はマイクロプロセッサー４０によって受信される。
【００３４】
ファン３８は、このマイクロプロセッサー４０からの制御信号に応じて、空気が凝縮器２４を通ることを促し、これにより凝縮器２４を冷却するために設けられている。図示されているように、このファン３８は凝縮器２４に隣接して配置されている。別の実施形態においては、凝縮器２４は液体−冷媒凝縮器（ｌｉｑｕｉｄ  ｔｏ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ  ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）である。
【００３５】
マイクロプロセッサー４０は、バッテリーシステム１０の動作を制御するために設けられている。とりわけ、以下で詳細に説明されるように、このマイクロプロセッサー４０は、温度センサー３６からの信号に応じて、コンプレッサー２２及びファン３８の動作を制御するための制御信号を発生させるように構成されている。
【００３６】
図１５を参照すると、別の代表的実施形態による、バッテリーモジュールの冷却方法のフローチャートが説明されている。単純にするために、バッテリーモジュール内の１つのバッテリーセル及び１対のグラファイトシートを利用して、この方法を説明する。当然のことながら、さらなるバッテリーセル及びグラファイトシートを利用することが可能である。
【００３７】
ステップ２８０では、温度センサー３６が、バッテリーモジュール２０の温度を示す第一の信号を発生させ、この信号はマイクロプロセッサー４０によって受信される。このバッテリーモジュール２０は、バッテリーセル８０、グラファイトシート１０２、１０４、及び冷却マニフォルド１４０、１４２を含んでいる。このグラファイトシート１０２、１０４は、バッテリーセル８０の第一の側面及び第二の側面それぞれに配置されている。この冷却マニフォルド１４０、１４２は、グラファイトシート１０２、１０４それぞれに連結している。
【００３８】
ステップ２８２では、バッテリーモジュール２０の温度が温度水準閾値を上回っていることを第一の信号が示している場合に、マイクロプロセッサー４０が第二の信号を発生させて、これによりコンプレッサーに、バッテリーモジュール２０の冷却マニフォルド１４０、１４２の中へ冷媒を圧送させる。
【００３９】
ステップ２８４では、バッテリーモジュール２０の温度がこの温度水準閾値を上回っていることを第一の信号が示している場合に、マイクロプロセッサー４０が第三の信号を発生させて、これによりファン３８に、凝縮器２４を横切るように空気を吹き付けさせて、この凝縮器２４を冷却する。この凝縮器２４は、冷却マニフォルド１４０、１４２に流体連結している。
【００４０】
ステップ２８６では、グラファイトシート１０２、１０４によって、熱エネルギーがバッテリーセル８０からこれらグラファイトシート１０２、１０４内へ伝導し、これによりバッテリーセル２０を冷却する。
【００４１】
ステップ２８８では、冷却マニフォルド１４０、１４２によって、熱エネルギーがグラファイトシート１０２、１０４からこれら冷却マニフォルド１４０、１４２内へ伝導し、この熱エネルギーは、これら冷却マニフォルド１４０、１４２を通じて流れている冷媒内へさらに伝導する。
【００４２】
ステップ２９０では、凝縮器２４が、バッテリーモジュール２０の冷却マニフォルド１４０、１４２からの冷媒を収容するとともに、この冷媒から熱エネルギーを取り出す。
【００４３】
ステップ２９２では、この冷媒が、凝縮器２４からコンプレッサー２２へ戻るように送られる。
【００４４】
図１６を参照すると、別の代表的実施形態による、電力を発生させるためのバッテリーシステム３１０が図示されている。このバッテリーシステム３１０は、バッテリーモジュール３２０、ポンプ３２２、熱交換器３２４、冷却プレート３２５、リザーバー３２６、ファン３３７、管路３２８、３３０、３３１、３３２、３３４、温度センサー３３６、冷媒システム３３８、及びマイクロプロセッサー３４０を含んでいる。このバッテリーシステム３１０とバッテリーシステム１０との主な違いは、このバッテリーシステム３１０が、冷媒の代わりに冷却剤を利用してバッテリーモジュール３２０を冷却していることである。
【００４５】
このバッテリーモジュール３２０は、上述されたバッテリーモジュール２０と同一の構造を有している。
【００４６】
ポンプ３２２は、マイクロプロセッサー３４０からの制御信号に応じて、管路３２８を通じてバッテリーモジュール３２０内へ冷却剤を圧送するように構成されている。図示されているように、この管路３２８は、ポンプ３２２とバッテリーモジュール３２０との間を流体連結しており、管路３３０はバッテリーモジュール３２０と熱交換器３２４との間を流体連結している。バッテリーモジュール３２０を出た後、冷却剤は、管路３３０を通じて熱交換器３２４へさらに圧送される。
【００４７】
熱交換器３２４は、この熱交換器３２４を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを取り出し、これによりこの冷却剤を冷却するために設けられている。図示されているように、管路３３１は、この熱交換器３２４と冷却プレート３２５との間を流体連結している。熱交換器３２４を出た後、冷却剤は、管路３３１を通じて冷却プレート３２５へさらに圧送される。
【００４８】
ファン３３７は、マイクロプロセッサー３４０からの制御信号に応じて、空気が熱交換器３２４を通ることを促し、これにより熱交換器３２４を冷却するために設けられている。図示されているように、このファン３３７は、熱交換器３２４に隣接して配置されている。
【００４９】
冷却プレート３２５は、内部を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを取り出し、これにより冷却剤をさらに冷却するために設けられている。図示されているように、管路３２２は、この冷却プレート３２５とリザーバー３２６との間を流体連結している。冷却プレート３２５を出た後、冷却剤は、管路３２２を通じてリザーバー３２６へさらに圧送される。
【００５０】
リザーバー３２６は、内部に冷却剤の少なくとも一部を貯蔵するために設けられている。図示されているように、管路３３４は、このリザーバー３２６とポンプ３２２との間を流体連結している。リザーバー３２６を出た後、冷媒は、管路３３４を通じてポンプ３２２へさらに圧送される。
【００５１】
温度センサー３３６は、バッテリーモジュール３２０の温度水準を示す信号を発生させるために設けられており、この信号は、マイクロプロセッサー３４０によって受信される。
【００５２】
冷媒システム３３８は、マイクロプロセッサー３４０からの制御信号に応じて、熱交換器３２４を冷却するために設けられている。図示されているように、この冷媒システム３３８は、冷却プレート３２５に操作可能に連結している。
【００５３】
マイクロプロセッサー３４０は、バッテリーシステム３１０の動作を制御するために設けられている。とりわけ、マイクロプロセッサー３４０は、以下でより詳細に説明されるように、ポンプ３２２、ファン３３７、及び冷媒システム３３８の動作を制御するための制御信号を、温度センサー３３６からの信号に応じて発生させるように構成されている。
【００５４】
図１７及び図１８を参照すると、別の代表的実施形態による、バッテリーモジュール３２０の冷却方法のフローチャートが与えられている。単純にするために、バッテリーモジュール内の１つのバッテリーセル及び１対のグラファイトシートを利用して、この方法を説明する。当然のことながら、さらなるバッテリーセル及びグラファイトシートを利用することが可能である。
【００５５】
ステップ３６０では、温度センサー３３６が、バッテリーモジュール３２０の温度を示す第一の信号を発生させ、この信号はマイクロプロセッサー３４０によって受信される。バッテリーモジュール３２０は、バッテリーセルと、第一及び第二グラファイトシートと、第一及び第二冷却マニフォルドとを含んでいる。これら第一及び第二グラファイトシートは、バッテリーセルの第一及び第二側面にそれぞれ配置されている。第一及び第二冷却マニフォルドは、これら第一及び第二グラファイトシートそれぞれに連結している。
【００５６】
ステップ３６２では、バッテリーモジュール３２０の温度が閾値温度レベルを上回っていることを第一の信号が示している場合に、マイクロプロセッサー３４０が第二の信号を発生して、これによりポンプ３２２に、リザーバー３２６からの冷却剤を、バッテリーモジュール３２０の第一及び第二冷却マニフォルドの中へ圧送させる。
【００５７】
ステップ３６３では、バッテリーモジュール３２０の温度が閾値温度レベルを上回っていることを第一の信号が示している場合に、マイクロプロセッサー３４０が第三の信号を発生して、これによりファン３３７に、熱交換器３２４を横切るように空気を吹き付けさせて、この熱交換器３２４を冷却する。この熱交換器３２４は、バッテリーモジュール３２０の第一及び第二冷却マニフォルドに流体連結している。
【００５８】
ステップ３６４では、バッテリーモジュール３２０の温度が閾値温度レベルを上回っていることを第一の信号が示している場合に、マイクロプロセッサー３４０が第四の信号を発生して、これにより冷媒システム３３８に、冷却プレート３２５の一部を通じて冷媒を圧送させて、この冷却プレート３２５を冷却する。この冷却プレート３２５は、熱交換器３２４に流体連結している。
【００５９】
ステップ３６６では、第一及び第二グラファイトシートによって、熱エネルギーがバッテリーセルからこれら第一及び第二グラファイトシートそれぞれの中へ伝導し、これによりこのバッテリーセルを冷却する。
【００６０】
ステップ３６８では、第一及び第二冷却マニフォルドが、熱エネルギーが第一及び第二グラファイトシートそれぞれから、これら第一及び第二冷却マニフォルドへ伝導し、この熱エネルギーは第一及び第二冷却マニフォルドそれぞれを通じて流れる冷却剤内へさらに伝導する。
【００６１】
ステップ３７０では、熱交換器３２４が、バッテリーモジュール３２０の第一及び第二冷却マニフォルドからの冷却剤を内部に収容するとともに、この熱交換器３２４の内部を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを取り出す。
【００６２】
ステップ３７１では、冷却プレート３２５が、この熱交換器３２４からの冷却剤を収容するとともに、この冷却プレート３２５の内部を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを取り出す。
【００６３】
ステップ３７２では、リザーバー３２６が、冷却プレート３２５からの冷却剤を収容し、冷却剤はこのリザーバー３２６からポンプへ戻るように送られる。
【００６４】
冷却マニフォルド及び冷却マニフォルドの製造方法は、別の装置及び方法を上回る実質的な利点を提供している。とりわけ、冷却マニフォルドは押出ハウジングを利用し、この押出ハウジングは、この冷却マニフォルドに連結している熱伝導部材から効果的に熱エネルギーを除去するために、この押出ハウジングを通じる蛇行した流路を画定している。
【００６５】
本発明は代表的実施形態を参照することにより説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形を製作することが可能であり、且つ均等物によって本発明の要素を代替することが可能であることが、当業者によって理解される。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、多くの変形例を製作することが可能である。従って本発明は、この発明を導くために開示された特定の実施形態に限定されることはないが、添付の特許請求の範囲内に含まれるあらゆる実施形態を本発明が含んでいることを、意図している。さらに「第一」「第二」等の用語の使用は、ある要素を別の要素から区別するために用いられている。さらに、「１つ」等の用語の使用は、数量の限定を意味しているわけではなく、むしろ参照されている項目が少なくとも１つ存在していることを意味している。
【符号の説明】
【００６６】
１０  バッテリーシステム
２０  バッテリーモジュール
２２コンプレッサー
２４  凝縮器
３６  温度センサー
３８  ファン
４０  マイクロプロセッサー
８０  バッテリーセル
１０２  グラファイトシート
１４０、１４２  冷却マニフォルド
１４３  本体部分
１４４  周囲拡張部分
１４５、１４６  電極
１５０  平坦パネル部分
１５１  拡張部分
１６０、２４０  押出ハウジング
１６２  内部領域
１６６、２４１  頂部キャップ
１６８、２４２  底部キャップ
１７０  第一流体ポート
１７２  第二流体ポート
１８０  流れ通路
２１０  溝
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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