(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その中に設けられた非導電性のオイルを有するハウジングと、
プラスチック製のセルホルダー内に固定して保持される電池セルであって、前記セルホルダー及び前記電池セルが前記ハウジング内に配設される、電池セルと、
外壁及び複数の内壁を有するハウジング部分を具備し、流体を受け入れるように構成された冷却マニホールドであって、前記複数の内壁が、前記外壁に取り付けられると共に前記ハウジング部分の中に流路を画定し、前記冷却マニホールドの前記ハウジング部分が、前記ハウジング内に配設されると共に前記非導電性のオイルと接触し、前記流体が、熱エネルギーを前記非導電性のオイルから前記流体へ伝導させながら前記流路を通って流れることにより、前記電池セルを冷却する、冷却マニホールドと
を備えることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記非導電性のオイルは、鉱物油を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記流体は、冷却剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記冷却剤は、エチレングリコールおよびプロピレングリコールのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記流体は、冷媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項６】
前記冷却マニホールドは、内部領域を画定し、入口ポートと出口ポートとを有することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項７】
前記冷却マニホールドは、アルミニウム、銅、銀、および金のうちの少なくとも１つを使って製作されることを特徴とする請求項６に記載の電池モジュール。
【請求項８】
前記ハウジングは、プラスチックで製作されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項９】
ハウジング、電池セル、および冷却マニホールドを有する電池モジュールであって、前記ハウジングが、その中に設けられた非導電性のオイルを有し、前記電池セルが、プラスチック製のセルホルダー内に固定して保持され、前記セルホルダー及び前記電池セルが前記ハウジング内に配設され、前記冷却マニホールドが、外壁及び複数の内壁を有するハウジング部分を具備し、前記複数の内壁が、前記外壁に取り付けられると共に前記ハウジング部分の中に流路を画定し、前記冷却マニホールドの前記ハウジング部分が、前記ハウジング内に配設されると共に前記非導電性のオイルと接触し、前記冷却マニホールドが、冷媒を受け入れるように構成され、前記冷媒が、熱エネルギーを前記非導電性のオイルから前記冷媒へ伝導させながら前記流路を通って流れることにより、前記電池モジュールを冷却する、電池モジュールと、
前記電池モジュールに流体的に結合された凝縮器であって、前記電池モジュールから前記冷媒を受け入れ、前記冷媒から熱エネルギーを抽出するように構成された凝縮器と、
前記凝縮器に流体的に結合され、前記凝縮器から前記冷媒を受け入れるように構成された圧縮機であって、前記電池モジュールにさらに流体的に結合され、前記冷媒を前記凝縮器から前記電池モジュールへポンプで送り込むように構成されている、圧縮機と、
を備えていることを特徴とする電池システム。
【請求項１０】
前記非導電性のオイルの温度を示す第１の信号を発生させるように構成された温度センサーと、
前記温度センサーに動作可能なように結合されたマイクロプロセッサであって、前記第１の信号が、前記非導電性のオイルの前記温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、前記冷却マニホールド内に前記冷媒をポンプで送り込む動作を前記圧縮機に行わせる第２の信号を発生させるように構成されたマイクロプロセッサと、
をさらに備える請求項９に記載の電池システム。
【請求項１１】
前記非導電性のオイルは、鉱物油を含む請求項９に記載の電池システム。
【請求項１２】
前記冷却マニホールドは、内部領域を画定し、入口ポートと出口ポートとを有する請求項９に記載の電池システム。
【請求項１３】
前記冷却マニホールドは、アルミニウム、銅、銀、および金のうちの少なくとも１つを使って製作される請求項１２に記載の電池システム。
【請求項１４】
前記電池モジュールの前記ハウジングは、プラスチックで製作される請求項９に記載の電池システム。
【請求項１５】
ハウジング、電池セル、および冷却マニホールドを有する電池モジュールであって、前記ハウジングが、その中に設けられた非導電性のオイルを有し、前記電池セルが、プラスチック製のセルホルダー内に固定して保持され、前記セルホルダー及び前記電池セルが前記ハウジング内に配設され、前記冷却マニホールドが、外壁及び複数の内壁を有するハウジング部分を具備し、前記複数の内壁が、前記外壁に取り付けられると共に前記ハウジング部分の中に流路を画定し、前記冷却マニホールドの前記ハウジング部分が、前記ハウジング内に配設されると共に前記非導電性のオイルと接触し、前記冷却マニホールドが、冷却剤を受け入れるように構成され、前記冷却剤が、熱エネルギーを前記非導電性のオイルから前記冷却剤へ伝導させながら前記流路を通って流れることにより、前記電池モジュールを冷却する、電池モジュールと、
前記電池モジュールに流体的に結合された熱交換器であって、その中で前記電池モジュールから前記冷却剤を受け入れ、その中を通じて流れる前記冷却剤から熱エネルギーを抽出するように構成された熱交換器と、
前記熱交換器に流体的に結合された冷却板であって、その中を通じて流れる前記冷却剤から熱エネルギーを抽出するように構成された冷却板と、
前記冷却板とポンプとの間に流体的に結合された貯蔵槽であって、前記冷却板から前記冷却剤を受け入れ、前記冷却剤を前記ポンプに送るように構成された貯蔵槽と、
を備えており、
前記ポンプは前記電池モジュールにさらに流体的に結合され、前記冷却剤を前記貯蔵槽から前記電池モジュールへ送り込むように構成されていることを特徴とする電池システム。
【請求項１６】
ハウジング、電池セル、および冷却マニホールドを有する電池モジュールを冷却するための方法であって、
前記ハウジング内に設けられた非導電性のオイルが、前記電池セルから熱エネルギーを吸収するステップであって、前記電池セルが、プラスチック製のセルホルダー内に固定して保持され、前記セルホルダー及び前記電池セルが前記ハウジング内に配設される、ステップと、
前記冷却マニホールドによって、前記非導電性のオイルから前記冷却マニホールド内に受け入れられた流体へ熱エネルギーを伝導させるステップであって、前記冷却マニホールドが、外壁及び複数の内壁を有するハウジング部分を具備し、前記複数の内壁が、前記外壁に取り付けられると共に流路を画定し、前記流体が前記流路を通って流れ、前記冷却マニホールドの前記ハウジング部分が、前記ハウジング内に配設されると共に前記非導電性のオイルと接触する、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記流体は、冷媒であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
温度センサーを使用して、前記非導電性のオイルの温度を示す第１の信号を発生するステップと、
マイクロプロセッサを使用して、前記第１の信号が、前記非導電性のオイルの前記温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、前記冷媒を前記冷却マニホールドを通じてポンプで送り込む動作を圧縮機に行わせる第２の信号を発生するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記流体は、冷却剤であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
温度センサーを使用して、前記非導電性のオイルの温度を示す第１の信号を発生するステップと、
マイクロプロセッサを使用して、前記第１の信号が、前記非導電性のオイルの前記温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、前記冷却剤を前記冷却マニホールドと通じてポンプで送り込む動作をポンプに行わせる第２の信号を発生するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、電池システム、電池モジュール、および電池モジュールを冷却するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な空冷式電池パックでは、周囲大気からの周囲空気が電池パック内の電池セル上に送られ、その後、電池パックから排気される。しかし、典型的な空冷式電池パックでは、電池パックの温度を所望の温度範囲内に維持することが主要な課題となっている。
【０００３】
特に、電池セルの最大動作温度は、電池を冷却するために利用する周囲空気の温度に比べて低いことが多い。このような状況では、空冷式電池パック内で電池セルを所望の温度範囲内に維持することは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、発明者らは、本明細書において、上述の欠点を最小限に抑える、且つ／または上述の欠点をなくす、電池モジュールを有する改善された電池システム及び電池モジュールを冷却するための改善された方法が必要であることを認識した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な一実施形態による電池モジュールを提示する。電池モジュールは、その中に設けられた非導電性のオイルを有するハウジングを備える。電池モジュールは、ハウジング内に配設された電池セルをさらに備える。電池モジュールは、非導電性のオイルと接触するハウジング内に配設された冷却マニホールドをさらに備える。冷却マニホールドは、その中を通じて流体を受け入れるように、且つ非導電性のオイルから得た熱エネルギーを流体へ伝導し、電池セルを冷却するように構成される。
【０００６】
別の例示的な実施形態による電池システムを提示する。電池システムは、ハウジング、電池セル、および冷却マニホールドを有する電池モジュールを備える。ハウジングは、その中に設けられた非導電性のオイルを有し、該非導電性のオイルは、冷却マニホールドと接触する。電池セルおよび冷却マニホールドは、ハウジング内に配設される。冷却マニホールドは、その中を通じて冷媒を受け入れるように、且つ非導電性のオイルから得た熱エネルギーを冷媒へ伝導し、電池モジュールを冷却するように構成される。電池システムは、電池モジュールに流体的に結合された凝縮器をさらに備える。凝縮器は、電池モジュールから冷媒を受け入れ、冷媒から熱エネルギーを抽出するように構成される。電池システムは、凝縮器に流体的に結合され、凝縮器から冷媒を受け入れるように構成された圧縮機をさらに備える。圧縮機は、電池モジュールにさらに流体的に結合される。圧縮器は、凝縮器からポンプにより冷媒を電池モジュール内に送り込むように構成される。
【０００７】
別の例示的な実施形態による電池システムを提示する。電池システムは、ハウジング、電池セル、および冷却マニホールドを有する電池モジュールを備える。ハウジングは、その中に設けられた非導電性のオイルを有し、該非導電性のオイルは冷却マニホールドと接触する。電池セルおよび冷却マニホールドは、ハウジング内に配設される。冷却マニホールドは、その中を通じて冷却剤を受け入れるように、且つ非導電性のオイルから得た熱エネルギーを冷却剤へ伝導し、電池モジュールを冷却するように構成される。電池システムは、電池モジュールに流体的に結合された熱交換器をさらに備える。熱交換器は、その中で電池モジュールから冷却液を受け入れ、その中を通じて冷却液から熱エネルギーを抽出するように構成される。電池システムは、熱交換器に流体的に結合された冷却板（ｃｏｌｄ  ｐｌａｔｅ）をさらに備える。冷却板は、その中を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを抽出するように構成される。電池システムは、冷却板とポンプとの間で流体的に結合された貯蔵槽をさらに備える。貯蔵槽は、冷却板から冷却剤を受け入れ、冷却剤をポンプに送るように構成される。ポンプは、電池モジュールにさらに流体的に結合される。ポンプは、貯蔵槽からポンプ動作で冷却剤を電池モジュール内に送り込むように構成される。
【０００８】
別の例示的な実施形態による電池モジュールを冷却するための方法を提示する。電池モジュールは、ハウジング、電池セル、および冷却マニホールドを有する。この方法は、熱エネルギーを電池セルからハウジング内に設けられた非導電性のオイルへ伝導するステップを含む。この方法は、冷却マニホールド内で流体を受け入れるステップと、熱エネルギーを非導電性のオイルから流体へ伝導し、ハウジング内の電池セルを冷却するステップとをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的な一実施形態による電池システムの概略図である。
【図２】別の例示的な一実施形態による図１の電池システムにおいて使用される電池モジュールの概略図である。
【図３】図２の電池モジュールの別の概略図である。
【図４】図２の電池モジュールの別の概略図である。
【図５】図３の電池モジュールの概略断面図である。
【図６】図３の電池モジュールの上部の概略拡大図である。
【図７】図３の電池モジュールにおいて使用される冷却マニホールドの概略図である。
【図８】図７の冷却マニホールドの概略断面図である。
【図９】別の例示的な実施形態による図１の電池システム内の電池モジュールを冷却するための方法の流れ図である。
【図１０】別の例示的な実施形態による別の電池システムの概略図である。
【図１１】別の例示的な実施形態による図１０の電池システム内の電池モジュールを冷却するための方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照すると、例示的な一実施形態により発電するための電池システム１０が図示されている。電池システム１０は、電池モジュール２０、圧縮機２２、凝縮器２４、導管２８、３０、３２、温度センサー３６、ファン３８、およびマイクロプロセッサ４０を備える。電池モジュール２０の利点は、電池モジュールが、熱エネルギーを電池セルから少なくとも１つの冷却マニホールドに移動させ、電池セルを効果的に冷却することにある。
【００１１】
理解することを目的として、「流体」という用語は、液体または気体のいずれかを意味する。例えば、流体は、冷却剤または冷媒のいずれかを含みうる。例示的な冷却剤は、エチレングリコールおよびプロピレングリコールを含む。例示的な冷媒は、Ｒ−１１、Ｒ−１２、Ｒ−２２、Ｒ−１３４Ａ、Ｒ−４０７Ｃ、およびＲ−４１０Ａを含む。
【００１２】
図２、３、５、および６を参照すると、その中に電圧を発生させるための電池モジュール２０が備えられていることがわかる。電池モジュール２０は、ハウジング６０、電池セル６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、セルホルダー１３０、１３２、１３４、１３６、冷却マニホールド１４０、１４２、および非導電性流体１５０を備える。
【００１３】
図２を参照すると、ハッシング６０は、下側ハウジング部分６２と、下側ハウジング部分６２に流体的に結合されている蓋６４とを備える。例示的な一実施形態では、蓋６４は下側ハウジング部分６２を封止し、これにより、非導電性流体１５０が、そこから漏れることなく下側ハウジング部分６２内に保持される。例示的な一実施形態では、蓋６４および下側ハウジング部分６２は、プラスチックで製作される。
【００１４】
図５および６を参照すると、電圧を発生させるために電池セル６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４が設けられている。特に、電池セルのそれぞれは、実質的に類似する構造を有する。例えば、電池セル６６を参照すると、電池セルは、本体部分１５１、フランジ部分１５２、１５３、および本体部分１５１から上方に延在する一対の電極を備える。フランジ部分１５２、１５３は、本体部分１５１の第１の端部および第２の端部から延在する。それぞれの電池セルから延在する電極のそれぞれの対は、その間に電圧を生じる。電池セルの電極は、電池モジュール２０の所望の電圧および電流に応じて直列または並列のいずれかで電気的に１つに結合されうる。電池セルは、下側ハウジング部分６２内に互いに近接して積層される。さらに、電池セルのそれぞれは、第１の端部でセルホルダー１３０、１３２に結合され、第２の端部でセルホルダー１３４、１３６にさらに結合される。例示的な一実施形態では、それぞれの電池セルは、リチウムイオン電池セルである。代替的実施形態では、電池セルは、例えば、ニッケルカドミウム電池セルまたはニッケル水素電池セルとすることも可能である。当然ながら、当業者に知られている他の種類の電池セルも利用可能である。
【００１５】
電池セルをハウジング６０内に固定して保持するために、セルホルダー１３０、１３２、１３４、１３６が設けられている。セルホルダーのそれぞれは、同一の構造を有し、プラスチックで製作することができる。セルホルダー１３２は板部分１５７を備え、該板部分１５７は、電池セルから対応するフランジ部分を受け入れるためにその中に延入する複数のスロットまたは溝を有する。例えば、電池セル６６のフランジ部分１５２は、電池セル６６の位置を下側ハウジング部分６２内に維持するために、セルホルダー１３０、１３２内の対応するスロット内に受け入れられる。さらに、電池セル６６のフランジ部分１５３は、電池セル６６の位置を下側ハウジング部分６２内に維持するために、セルホルダー１３４、１３６内の対応するスロット内に受け入れられる。他の電池セルも、電池セル６６と同様にしてセルホルダーに結合される。
【００１６】
図４および６〜８を参照すると、冷却マニホールド１４０は、セルホルダー１３０、１３２に隣接するハウジング６０内に配設されることがわかる。例示的な一実施形態では、冷却マニホールド１４０は、その中を通じて冷媒を受け入れるように構成されており、該冷媒は、ハウジング６０内の非導電性のオイル１５０から熱エネルギーを抽出し、ハウジング６０内の電池セルを冷却する。当然ながら、代替的実施形態では、冷却マニホールド１４０は、非導電性のオイル１５０から熱エネルギーを抽出するために流体を受け入れることが可能である。冷却マニホールド１４０は、電池セルを所望の温度範囲内に維持し、特に、電池セルを閾値温度レベルより低い温度に維持することができる。例示的な一実施形態では、所望の温度範囲は、１５℃〜３５℃である。別の例示的な実施形態では、閾値温度レベルは、４０℃である。
【００１７】
冷却マニホールド１４０は、押し出しハウジング部分１６０、底部キャップ１６２、頂部キャップ１６４、およびポート１６６、１６８を備える。押し出しハウジング部分１６０、底部キャップ１６２、頂部キャップ１６４、およびポート１６６、１６８は、アルミニウム、銅、銀、金、およびこれらの合金のうちの少なくとも１つから製作することができる。押し出しハウジング部分１６０は、その中に冷媒を受け入れるための内部領域を画定する。ハウジング部分１６０は、外壁１６９と、該外壁１６９に取り付けられている内壁１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２と、を備える。内壁は、互いに実質的に平行になるように配設され、冷却マニホールド１４０を通じて蛇行流路を画定する。底部キャップ１６２は、押し出しハウジング部分１６０の底面に固定して結合される。さらに、頂部キャップ１６４は、押し出しハウジング部分１６０の頂面に固定して結合される。ポート１６６、１６８は、第１および第２の開口の上の頂部キャップ１６４上に配設され、これらの開口は頂部キャップ１６４を貫通する。動作時に、冷媒はポート１６６を通じてハウジング部分１６０の内部領域内に流れ込み、次いで、内壁によって画定される蛇行流路を通じて流れ、次いでポート１６８を通じて流れる。冷媒は、ハウジング６０から熱エネルギーを抽出して、ハウジング６０内の電池セルをさらに冷却する非導電性のオイル１５０を冷却する。
【００１８】
冷却マニホールド１４２は、セルホルダー１３４、１３６に隣接するハウジング６０内に配設される。冷却マニホールド１４２は、冷却マニホールド１４０と同一の構造を有し、ポート２１５、２１６を備える。例示的な一実施形態では、冷却マニホールド１４２はその中を通じて冷媒を受け入れるように構成されており、該冷媒は、ハウジング６０内の非導電性のオイルから熱エネルギーを抽出し、ハウジング６０内の電池セルを冷却する。さらに、冷却マニホールド１４２は、電池セルを所望の温度範囲内に維持し、特に、電池セルを閾値温度レベルより低い温度に維持することができる。
【００１９】
図６を参照すると、非導電性のオイル１５０は、ハウジング６０内に設けられており、電池セルと接触して電池セルから熱エネルギーを吸収する。例示的な一実施形態では、非導電性のオイルは、鉱物油である。もちろん、非導電性のオイルの代わりに当業者に知られている他の種類の非導電性流体も利用可能である。
【００２０】
図１を再び参照すると、圧縮機２２は、マイクロプロセッサ４０からの制御信号に応答して冷媒を、導管２８を通じて電池モジュール２０へポンプで送り込むように構成されている。図示されているように、導管２８は、電池モジュール２０内の冷却マニホールドの圧縮機２２およびポート１１６、２１５に流体的に結合される。導管３０は、電池モジュール２０内の冷却マニホールドおよび凝縮器２４のポート１６８、２１６に流体的に結合される。冷媒は、電池モジュール２０を出た後、ポンプにより、導管３０に通されて凝縮器２４に送り込まれる。
【００２１】
その中を通じて冷媒から熱エネルギーを抽出し、冷媒を冷却するために、凝縮器２４が設けられている。図示されているように、導管３２は、凝縮器２４と圧縮機２２との間で流体的に結合される。冷媒は、凝縮器２４を出た後、ポンプにより、導管３２に通されて圧縮機２２に送り込まれる。
【００２２】
マイクロプロセッサ４０によって受け取られたハウジング６０内に設けられた非導電性のオイル１５０の温度レベルを示す信号を発生させるために、温度センサー３６が設けられている。温度センサー３６からの信号は、電池セルの温度レベルをさらに示す。
【００２３】
マイクロプロセッサ４０からの制御信号に応答して空気を凝縮器２４に強制的に吹き付け、凝縮器２４を冷却するために、ファン３８が設けられている。図示されているように、ファン３８は、凝縮器２４の近くに配設される。
【００２４】
電池システム１０の動作を制御するために、マイクロプロセッサ４０が設けられている。特に、マイクロプロセッサ４０は、以下でさらに詳しく説明するように、温度センサー３６からの信号に応答して、圧縮機２２およびファン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る。
【００２５】
図９を参照すると、別の例示的な実施形態による電池モジュール２０を冷却するための方法が提示されている。簡易の目的のため、フローチャートは、電池モジュール２０において１つの電池セルと１つの冷却マニホールドを使用して説明されるであろう。
【００２６】
ステップ２３０で、温度センサー３６は、マイクロプロセッサ４０によって受け取られた電池モジュール２０のハウジング６０内の非導電性のオイル１５０の温度を示す第１の信号を発生させる。電池モジュール２０は、電池セルおよび冷却マニホールド１４０をさらに備える。
【００２７】
ステップ２３２で、マイクロプロセッサ４０は、第１の信号が、非導電性のオイルの温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、電池モジュール２０の冷却マニホールド１４０内に冷媒をポンプで送り込む動作を圧縮機２２に行わせる第２の信号を発生させる。
【００２８】
ステップ２３４で、マイクロプロセッサ４０は、第１の信号が、非導電性のオイルの温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、凝縮器２４に空気を吹き付けて凝縮器２４を冷却する動作をファン３８に行わせる第３の信号を発生させる。
【００２９】
ステップ２３６で、ハウジング６０内の非導電性のオイルが、その中で電池セルから熱エネルギーを抽出する。
【００３０】
ステップ２３８で、冷却マニホールド１４０は、非導電性のオイル１５０から熱エネルギーを抽出し、熱エネルギーを冷却マニホールド１４０内の冷媒に移して電池セル２０を冷却する。
【００３１】
ステップ２４０で、凝縮器２４は、電池モジュール２０から冷媒を受け入れ、冷媒から熱エネルギーを抽出する。
【００３２】
ステップ２４２で、冷媒は、凝縮器２４から圧縮機２２に送り返される。
【００３３】
図１０を参照すると、別の例示的な実施形態により発電するための電池システム３１０が図示されている。電池システム３１０は、電池モジュール３２０、ポンプ３２２、熱交換器３２４、冷却板３２５、貯蔵槽３２６、導管３２８、３３０、３３１、３３２、３３４、温度センサー３３６、ファン３３７、冷媒システム３３８、およびマイクロプロセッサ３４０を備える。電池システム３１０と電池システム１０との主な違いは、電池モジュール３２０を冷却するために電池システム３１０が冷媒の代わりに冷却剤を使用する点にある。
【００３４】
電池モジュール３２０は、上述の電池モジュール２０と同一の構造を有する。
【００３５】
ポンプ３２２は、マイクロプロセッサ３４０からの制御信号に応答して冷却剤を、導管３２８を通じて電池モジュール３２０にポンプで送り込むように構成されている。図示されているように、導管３２８は、ポンプ３２２と電池モジュール３２０との間で流体的に結合され、導管３３０は、電池モジュール３２０と熱交換器３２４との間で流体的に結合される。冷却剤は、電池モジュール３２０を出た後、ポンプにより、導管３３０を通じて熱交換器３２４に送り込まれる。
【００３６】
その中を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを抽出し、冷却剤を冷却するために、熱交換器３２４が設けられている。図示されているように、導管３３１は、熱交換器３２４と冷却板３２５との間で流体的に結合される。冷却剤は、熱交換器３２４を出た後、ポンプにより、導管３３１に通されて冷却板３２５に送られる。
【００３７】
マイクロプロセッサ３４０からの制御信号に応答して空気を熱交換器３２４に強制的に吹き付けて熱交換器３２４を冷却するために、ファン３３７が設けられている。図示されているように、ファン３３７は、熱交換器３２４の近くに配設される。
【００３８】
その中を通じて流れる冷却剤から熱エネルギーを抽出して冷却剤をさらに冷却するために、冷却板３２５が設けられている。図示されているように、導管３２２は、冷却板３２５と貯蔵槽３２６との間で流体的に結合される。冷却剤は、冷却板３２５を出た後、ポンプにより、導管３３２を通じて貯蔵槽３２６に送られる。
【００３９】
冷却剤の少なくとも一部をその中に貯めるために貯蔵槽３２６が設けられている。図示されているように、導管３３４は、貯蔵槽３２６とポンプ３２２との間に流体的に結合される。冷却剤は、貯蔵槽３２６を出た後、ポンプにより、導管３３４を通じてポンプ３２２に送られる。
【００４０】
マイクロプロセッサ３４０が受け取る電池モジュール３２０の温度レベルを示す信号を発生させるために、温度センサー３３６が設けられている。
【００４１】
マイクロプロセッサ３４０からの制御信号に応答して熱交換器３２４を冷却するために、冷媒システム３３８が設けられている。図示されているように、冷媒システム３３８は、冷却板３２５に動作可能なように結合されている。
【００４２】
電池システム３１０の動作を制御するために、マイクロプロセッサ３４０が設けられている。特に、マイクロプロセッサ３４０は、以下でさらに詳しく説明するように、温度センサー３３６からの信号に応答して、ポンプ３２２、ファン３３７、および冷媒システム３３８の動作を制御するための制御信号を発生するように構成される。
【００４３】
図１１を参照すると、別の例示的な実施形態による電池モジュール３２０を冷却するための方法が提示されている。簡易の目的のため、フローチャートは、電池モジュール３２０において１つの電池セルと１つの冷却マニホールドとを使用して説明されるであろう。当然ながら、追加の電池セルおよび冷却マニホールドも使用することが可能である。
【００４４】
ステップ３５０で、温度センサー３３６は、マイクロプロセッサ３４０によって受け取られた電池モジュール３２０のハウジング内の非導電性のオイルの温度を示す第１の信号を発生させる。電池モジュール３２０は、電池セルおよび冷却マニホールドをさらに備える。
【００４５】
ステップ３５２で、マイクロプロセッサ３４０は、第１の信号が、非導電性のオイルの温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、貯蔵槽３２６から電池モジュール３２０の冷却マニホールドへ冷却剤をポンプで送り込む動作をポンプ３２２に行わせる第２の信号を発生させる。
【００４６】
ステップ３５３で、マイクロプロセッサ３４０は、第１の信号が、非導電性のオイルの温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、熱交換器３２４に空気を吹き付けて熱交換器３２４を冷却する動作をファン３３７に行わせる第３の信号を発生させる。熱交換器３２４は、電池モジュール３２０に流体的に結合される。
【００４７】
ステップ３５４で、マイクロプロセッサ３４０は、第１の信号が、非導電性のオイルの温度が閾値温度レベルより高いことを示したときに、冷媒をポンプで冷却板３２５の一部を通じて送り出し、冷却板３２５を冷却する動作を冷媒システム３３８に行わせる第３の信号を発生する。
【００４８】
ステップ３５６で、ハウジング内の非導電性のオイルが、その中の電池セルから熱エネルギーを抽出する。
【００４９】
ステップ３５８で、冷却マニホールドは、非導電性のオイルから熱エネルギーを抽出し、熱エネルギーを冷却マニホールド内の冷却剤に移して電池セルを冷却する。
【００５０】
ステップ３６０で、熱交換器３２４は、熱エネルギーを非導電性のオイルから熱交換器３２４内の冷却剤へ伝導して電池セルを冷却する。
【００５１】
ステップ３６１で、冷却板３２５は、熱交換器３２４から冷却剤を受け入れ、冷却剤から熱エネルギーを抽出する。
【００５２】
ステップ３６２で、貯蔵槽３２６は、冷却板３２５から冷却剤を受け入れ、冷却剤を貯蔵槽３２６からポンプ３２２に送り返す。
【００５３】
電池システム、電池モジュール、および電池モジュールを冷却するための方法は、他のシステム、モジュール、および方法に勝る実質的な利点を提供する。特に、この電池システム、電池モジュール、および方法は、非導電性のオイルを冷却する冷却マニホールドとともに電池セルと接触する非導電性のオイルを使用して電池モジュール内の電池セルを冷却する技術的効果をもたらす。
【００５４】
本発明は、例示的な実施形態に関して説明されているが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を加え、これらの要素の代わりに同等物を使用できることを理解するであろう。それに加えて、本発明の本質的範囲から逸脱することなく、さまざまな修正を行って、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために開示されている特定の実施形態に限定されないことが意図されているが、本発明は、付属の請求項の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図されている。さらに、「第１」、「第２」などの語の使用は、要素を他の要素から区別するためにのみ使用される。さらに、「１つの」という言い回しの使用は、数量の限定を表さず、むしろ、参照されている項目のうちの少なくとも１つが存在することを表す。
【符号の説明】
【００５５】
１０  電池システム
２０  電池モジュール
２２  圧縮機
２４  凝縮器
２８、３０、３２  導管
３６  温度センサー
３８  ファン
４０  マイクロプロセッサ
６０  ハウジング
６２  下側ハウジング部分
６４  蓋
６６、６８、７０、７２、７４、７６、７８、８０、８２、８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４  電池セル
１３０、１３２、１３４、１３６  セルホルダー
１４０、１４２  冷却マニホールド
１５０  非導電性流体
１５１  本体部分
１５２、１５３  フランジ部分
１５７  板部分
１６０  押し出しハウジング部分
１６２  底部キャップ
１６４  頂部キャップ
１６６、１６８  ポート
１６９  外壁
１８０、１８２、１８４、１８６、１８８、１９０、１９２、１９４、１９６、１９８、２００、２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２１２  内壁
３１０  電池システム
３２０  電池モジュール
３２２  ポンプ
３２４  熱交換器
３２５  冷却板
３２６  貯蔵槽
３２８、３３０、３３１、３３２、３３４  導管
３３６  温度センサー
３３７  ファン
３３８  冷媒システム
３４０  マイクロプロセッサ
【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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