(57)【要約】  複数のエネルギー蓄積コンポーネントがクランプを使用して互いに接続される、電気モジュールが提供される。一構成では、第１の端子と第２の端子とを含む第１のエネルギー蓄積コンポーネントが、第３の端子と第４の端子とを含む第２のエネルギー蓄積コンポーネントに接続される。第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子は、凹部を含むクランプを使用して第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子に電気的に接続される。クランプの凹部は、第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子の少なくとも一部分と第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子の少なくとも一部分を受け入れる。このクランプは、第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子と第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子とを電気的に接続して、第１のエネルギー蓄積コンポーネントと第２のエネルギー蓄積コンポーネントとをインライン構成で固定する。
2009520330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と第２の端子とを含む第１のエネルギー蓄積コンポーネントと、
第３の端子と第４の端子とを含む第２のエネルギー蓄積コンポーネントと、
前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子の少なくとも一部分と前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子の少なくとも一部分を受ける凹部を含むクランプと、を含み、前記クランプは前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子を第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子に電気的に接続し、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントは概ねインライン構成(in-line configuration)に配置される、電気モジュール。
【請求項２】
前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第２の端子は、前記電気モジュールの第１のモジュール端子に電気的に接続される、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項３】
前記エネルギー蓄積コンポーネントの前記第４の端子は、前記電気モジュールの第２のモジュール端子に電気的に接続される、請求項２に記載の電気モジュール。
【請求項４】
前記エネルギー蓄積コンポーネントの前記第４の端子は、少なくとも１つの介在するエネルギー蓄積コンポーネントを介して前記電気モジュールの前記第２のモジュール端子に電気的に接続される、請求項３に記載の電気モジュール。
【請求項５】
前記クランプは、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントとをベース部材に固定する、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項６】
前記クランプは、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントとを前記ベース部材に電気的に接続する、請求項５に記載の電気モジュール。
【請求項７】
前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントは、前記ベース部材を介して、監視回路と電荷平衡回路のうちの少なくとも１つに電気的に接続される、請求項６に記載の電気モジュール。
【請求項８】
前記電気モジュールは、エネルギー蓄積コンポーネントの第１の列と、エネルギー蓄積コンポーネントの第２の列と、を含み、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントは、前記エネルギー蓄積コンポーネントの第１の列の少なくとも一部分である、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項９】
前記エネルギー蓄積コンポーネントの第１の列と、前記エネルギー蓄積コンポーネントの第２の列は、第１のモジュール端子と第２のモジュール端子との間で直列に接続される、請求項８に記載の電気モジュール。
【請求項１０】
前記エネルギー蓄積コンポーネントの第１の列と、前記エネルギー蓄積コンポーネントの第２の列は、第１のモジュール端子と第２のモジュール端子との間で並列に接続される、請求項８に記載の電気モジュール。
【請求項１１】
前記エネルギー蓄積コンポーネントの第１の列と、前記エネルギー蓄積コンポーネントの第２の列は、前記電気モジュールの独立したサブモジュールを含む、請求項８に記載の電気モジュール。
【請求項１２】
前記クランプは、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子と前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子とを固定するために孔を通って延出するコネクタを含む、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項１３】
前記クランプは、前記クランプをベース部材に固定するために孔を通って延出するコネクタを含む、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項１４】
ハウジングが、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネント、前記第２のエネルギー蓄積コンポーネント、前記クランプを少なくとも部分的に取り囲む、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項１５】
サーマル・インタフェース・マテリアル（thermal interface material）が、前記クランプと前記ハウジングとの間に配置される、請求項１４に記載の電気モジュール。
【請求項１６】
前記クランプは導電性部分を含む、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項１７】
前記クランプは熱伝導性部分を含む、請求項１に記載の電気モジュール。
【請求項１８】
電気モジュールを組み立てる方法であって、
クランプを用意すること、
第１の端子と第２の端子と含む第１のエネルギー蓄積コンポーネントと、第３の端子と第４の端子を含む第２のエネルギー蓄積コンポーネントとを用意すること、
前記クランプを介して、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントを前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントに概ねインライン構成(in-line configuration)で固定することを含み、前記クランプは、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子と前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子とを電気的に接続する、方法。
【請求項１９】
前記固定する動作は、さらに、前記クランプを介して前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントをベース部材に固定する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記固定する動作は、さらに、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子と前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子を前記ベース部材に電気的に接続する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１の端子と第２の端子とを含む第１のエネルギー蓄積コンポーネントと、
第３の端子と第４の端子とを含む第２のエネルギー蓄積コンポーネントと、
前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子の少なくとも一部分と前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子の少なくとも一部分とをクランプする手段と、を含み、前記クランプする手段は、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第１の端子を前記第２のエネルギー蓄積コンポーネントの前記第３の端子に電気的に接続し、前記第１のエネルギー蓄積コンポーネントと第２のエネルギー蓄積コンポーネントは概ねインライン構成(in-line configuration)に配置される、電気モジュール。
【発明の詳細な説明】
【関連出願のクロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、「Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍｏｄｕｌｅ  ｃｌａｍｐ（電気モジュールクランプ）」と題する、２００５年１２月１５日にＧｕｙ  Ｃ．ＴｈｒａｐとＲａｙ  Ｓｏｌｉｚによって出願された米国仮出願第６０／７５１，３８９号の利益を主張するものであり、かかる仮出願は、参照により、本明細書に完全に記載されているかのように組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電気モジュールに関する。特に本発明は、複数のエネルギー蓄積装置を含む電気モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
電気モジュールは、一対のモジュール端子間に電気的に接続されたエネルギー蓄積コンポーネントを含むことができる。エネルギー蓄積コンポーネントはしばしば、電気モジュール内で他のエネルギー蓄積コンポーネントに、および／またはＰＣボードといった基板に物理的および／または電気的に接続される。電気モジュールのエネルギー蓄積コンポーネント間の電気接続は、一般にワイヤまたはバスバーといった導電体を含む。エネルギー蓄積コンポーネントは直列、並列または直列と並列の組合せといった種々の構成で接続され得る。エネルギー蓄積コンポーネントはまた、電気モジュール内で個別にまたは集合的に基板（例えば、ＰＣボード）に接続され得る。
【０００４】
エネルギー蓄積コンポーネントは、バッテリまたはキャパシタといった装置を含み得る。バッテリは例えば、一次または二次バッテリセルを含み得る。キャパシタは例えば、電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ、二層コンデンサ（スーパーキャパシタまたはウルトラキャパシタとも呼ばれる）、または他のいかなるタイプのキャパシタセルを含み得る。
【０００５】
ある特定のバッテリまたはキャパシタエネルギー蓄積コンポーネントは、電圧、電流および／またはエネルギー蓄積容量能力において限定され得るが、より高い電圧、電流および／またはエネルギー蓄積容量能力を与えるために多数のバッテリおよび／またはキャパシタエネルギー蓄積コンポーネントが互いに組み合され得る。より低い電圧コンポーネントからより高い電圧モジュールを得るために、例えば、多数のコンポーネントはモジュールの２つ以上の端子間で直列に接続されることが可能であり、またある場合には容器またはハウジング内に入れられる。
【０００６】
個別のエネルギー蓄積コンポーネントを互いに、および／または電気モジュールの端子に接続するために使用される電気接続は、電気モジュールに関して更なる抵抗を与え、そうでなければエネルギー蓄積容量のために、または電気モジュールのサイズ全体を減らすために使用できるモジュールの容積を占め、また接続のダメージがモジュールの性能に影響を与え得る更なる箇所を与える。更にある幾つかの電気モジュールはモジュール内で電気コンポーネントを接続するためにバスバーまたはワイヤに溶接される個別の電気コンポーネントを含む。しかしながら、溶接は、モジュールの電気コンポーネントにダメージを与え得る熱を発生させる可能性がある。
【発明の開示】
【０００７】
電気モジュール内で個別の電気コンポーネントをしっかり接続できることが望ましい。複数のエネルギー蓄積コンポーネントがワイヤ接続またはバスバー接続の代わりにクランプを使用して互いに接続される電気モジュールが提供される。
【０００８】
一構成では例えば、第１の端子と第２の端子とを含む第１のエネルギー蓄積コンポーネントが、第３の端子と第４の端子とを含む第２のエネルギー蓄積コンポーネントに接続される。第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子は、凹部を含むクランプを使用して第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子に電気的に接続される。クランプの凹部は、第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子の少なくとも一部分と、第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子の少なくとも一部分とを受け入れる。このクランプは、第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子と第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子とを電気的に接続して、第１のエネルギー蓄積コンポーネントと第２のエネルギー蓄積コンポーネントとを概ねインライン構成(in-line configuration)で固定する。
【０００９】
もう１つの構成では、第１のエネルギー蓄積コンポーネントが第１の端子と第２の端子とを含み、当該第１のエネルギー蓄積コンポーネントが、第３の端子と第４の端子とを含む第２のエネルギー蓄積コンポーネントに接続されている、電気モジュールが提供される。第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子の少なくとも一部分と第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子の少なくとも一部分とをクランプする手段が提供され、当該手段は、第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子を第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第３の端子に電気的に接続し、第１のエネルギー蓄積コンポーネントと第２のエネルギー蓄積コンポーネントは概ねインライン構成(in-line configuration)に配置される。
【００１０】
電気モジュールを組み立てるための方法が提供され、当該方法は、第１のエネルギー蓄積コンポーネント、第２のエネルギー蓄積コンポーネント、クランプ、を提供することを含む。クランプは、第１のエネルギー蓄積コンポーネントの第１の端子を第２のエネルギー蓄積コンポーネントの第２の端子に電気的に接続することによって、第１のエネルギー蓄積コンポーネントを第２のエネルギー蓄積コンポーネントに概ねインライン構成(in-line configuration)に固定するために用いられる。
【００１１】
本発明の前述および他の態様、特徴、詳細、有用性および利点は、下記の説明及び特許請求の範囲を読むこと、および付属図面を見ることによって明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
クランプの使用によって概ねインライン構成(in-line configuration)で接続された複数のエネルギー蓄積コンポーネントを含む電気モジュールが提供される。個別のエネルギー蓄積コンポーネントのクランプされた接続は、少なくとも幾つかの内部のワイヤ配線接続またはバスバー接続の使用を無くして、エネルギー蓄積コンポーンネントの端子の少なくとも幾つかの間に直接の電気接続または少なくとも極めて短い導電経路を与えることによってモジュールの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を減らすことができる。この電気モジュールは、概ねインライン構成(in-line configuration)で接続されたエネルギー蓄積コンポーネントの１つ以上の列を含むことができ、また電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントの直列および／または並列接続を可能にする。クランプの使用はまた、溶接、半田付け、または他の接続に対して、単純化された組立及び修理のための分解を提供する。
【００１３】
クランプはまた、電気モジュール内で熱の蓄積によって引き起こされる性能におけるダメージや損失を防止するためにエネルギー蓄積装置から熱エネルギーを伝導させるヒートシンクとしても機能し得る。クランプはまた、特により高い電流レベルを発生させるために二重層キャパシタが使用される電気モジュール内で、発生する温度で溶融し得る半田付けまたは他の接続と比較して、相対的に熱の影響を受けにくいであろう。更に、クランプの使用は、比較的許容誤差の影響を受けにくく、異なるタイプのエネルギー蓄積コンポーネントを互いに接続する、すなわち、種々の許容誤差を有するエネルギー蓄積コンポーネントを接続することができる。
【００１４】
図１は、複数のクランプ１６によってベース部材１４に固定された複数の個別エネルギー蓄積コンポーネント１２を含む電気モジュール１０の第１の例の斜視図を示す。図２はモジュール１０の上面図を示し、図３はモジュール１０の側面図を示す。個別の電気コンポーネント１２は任意数のエネルギー蓄積コンポーネントを含み得る。これらのエネルギー蓄積コンポーネントは、単一型のエネルギー蓄積コンポーネントまたは種々の異なるエネルギー蓄積コンポーネント（例えば、異なるタイプのバッテリ、異なるタイプのキャパシタ、および／またはバッテリとキャパシタの組合せ）を含み得る。特定の一例では、個別のエネルギー蓄積コンポーネント１２は、二重層キャパシタを含む。ベース部材１４は、ＰＣボードといった電気コンポーネントを支持するための任意の適当な基板を含み得る。
【００１５】
エネルギー蓄積コンポーネント１２は、２つの列１８、２０に配置されて示されている。図１に示された例における列１８、２０は各々、ベース部材１４に固定され、またクランプ１６を介して互いに固定された、３個の直列に接続されたエネルギー蓄積コンポーネント１２を含んでいる。各列のエネルギー蓄積コンポーネント１２は、直列構成で軸方向にインライン(in-line)に接続される。個別エネルギー蓄積コンポーネント１２の軸方向端子２２は、クランプ１６を介して隣接する電気コンポーネントの端子２２と電気接続状態に維持される。この電気接続は、隣接するエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２の端部間での直接接触を含むことができ、および／または、隣接する端子２２の各々を固定するクランプ１６を経由した導電経路を含むことができる。隣接するエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２が互いに直接の隙間の無い電気接続を行わなくても、クランプは近接した間隔で配置された端子２２の間に極めて短い導電経路を提供する。これは、モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントの端子を電気的に接続するために典型的に使用されるバスバー接続またはワイヤリード接続といったコネクタに一般的に存在する、より高い抵抗または迷走電流路を導入することなしに、エネルギー蓄積コンポーネント１２の端子間に極めて低い等価直列抵抗（ＥＳＲ）接続を与える。この直接接続はまた、電気コンポーネントを近接した間隔で配置することを可能にし、そして、モジュール１０の全体的フォームファクター(form factor)を縮小することを可能にする。
【００１６】
クランプ１６が熱伝導性である場合にクランプ１６は更に、エネルギー蓄積コンポーネント１２から熱エネルギーを移動させるヒートシンクとして機能する。アプリケーションによってクランプ１６は、それ自体に適当なヒートシンクを与えてもよく、あるいはエネルギー蓄積コンポーネント１２から熱エネルギーを更に移動させるために他の熱伝導性コンポーネントに接続されてもよい。高い電流（例えば、数ミリ秒に亘る約５０００Ａ）を含む二重層キャパシタのアプリケーションでは、クランプ１６は、熱伝導性ではあるが非導電性のインタフェース・マテリアル（interface material）を介して熱伝導性ハウジング（例えば、アルミニウムハウジング）に熱的に接続され得る。一例では、このような熱伝導性で非導電性のインタフェース・マテリアル（interface material）は、他の材料または寸法も可能ではあるが、約１ｍｍから２ｍｍの間の厚さを有する繊維ガラス強化熱パッドを含み得る。もう１つの例では、ヒートシンクコンポーネント（例えば、クランプ１６）から熱エネルギーを消散させるために、対流および／または強制（forced）システムが使用され得る。
【００１７】
この例ではクランプ１６は更に、エネルギー蓄積コンポーネント１２をベース部材１４に物理的および／または電気的に固定する。エネルギー蓄積コンポーネントの端子は軸方向のインライン構成で示されているが、他の構成（例えば、オフセット端子および／または電気コンポーネントの同じ側から延出する複数の端子）も可能である。
【００１８】
モジュール１０の列１８、２０は（例えば、個別サブモジュールとして）互いに電気的に独立していてもよく、あるいは、単一の電気モジュールの一部として相互接続されていてもよい。列１８、２０が互いに電気的に独立していて、個別のサブモジュールを含む場合に、モジュール端子は、各列の端部に配置されたエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２に電気的に接続され得る。一構成では例えば、モジュール端子は各列の端部に配置されたクランプ１６によってエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２との電気接続状態に固定される（例えば、モジュール端子は、列の端部に配置されたクランプの開口部２４内に電気接続状態に固定され得る）。しかしながらエネルギー蓄積コンポーネントへの電気接続を行うための他の構成も可能である。
【００１９】
他の構成では、エネルギー蓄積コンポーネント１２の列１８、２０はモジュール１０内で互いに電気的に接続されてもよい。列１８、２０は例えば、互いに直列に接続されることができ、あるいは互いに並列に接続してもよい。このようにして、モジュール１０は、エネルギー蓄積コンポーネント１２のための単一の端子の対を含んでもよい。
【００２０】
クランプ１６はまた、少なくとも部分的に導電性であって（例えば、アルミニウムまたは他の導電性材料を含む）、エネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２をベース部材１４またはモジュール１０内に（例えば、ベース部材１４上に）配置された他の電気コンポーネントに電気的に接続することができる。ベース部材１４は例えば、エネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２との電気接続を与える１つあるいは複数のクランプのベースにおいて電気パッドまたは他の導電性要素を含み得る。もう１つの構成ではベース部材１４は、１つあるいは複数のクランプ１６のベースと反対側に電気パッドまたは他の導電性要素を含み得る。このようにして、クランプ１６を電気コンポーネント１６とベース部材１４とに固定するためにクランプ１６とベース部材とを貫通して延出するコネクタ（例えば、ボルトおよび／またはナット）は、ベース部材１４の反対側のパッドへの電気接続を行い得る。このような電気接続は、エネルギー蓄積コンポーネント１２の状態を監視および／または補正するために使用され得る。一例では、電圧監視回路および／または電荷平衡回路が、クランプ１６とエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２とに電気的に接続されうる。
【００２１】
図４は、電気モジュール内にエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得るクランプ１１６の第１例の斜視図を示す。クランプ１１６は、上側部分１３０と下側部分１３２とを含む。これらの部分１３０、１３２の少なくとも一方は凹部１３４を含む。この凹部１３４は、図４に示すような略半円形の凹部でもよいが、そうでなければエネルギー蓄積コンポーネントの端子に適合または係合するように形作られてもよい。凹部１３４は例えば、特に端子に大きな許容誤差のばらつきが存在し得る場合に、クランプ１１６と電気コンポーネントの端子との間の良好な接続を保証するために傾斜した壁を含んでもよい（例えば、図１７を参照のこと）。
【００２２】
クランプ１１６は、１つあるいは複数のエネルギー蓄積コンポーネントの端部または端子を、基板に対して、および／または、互いに固定するように構成され得る。クランプ１１６は、例えば、２つの二重層キャパシタの端子を直接電気接続状態にしっかりと保持するように、および／または、ＰＣボードといった基板に二重層キャパシタをしっかりと取り付けるように、構成され得る。したがって、電流は直接、複数のエネルギー蓄積コンポーネントの第１のコンポーネントの端子から複数のエネルギー蓄積コンポーネントの第２のコンポーネントの端子へ流れることができる。更に上記のように、クランプ自体（またはクランプ自体の一部分）が導電性である場合に、電流は一方のエネルギー蓄積コンポーネントから導電性（または、クランプのの導電性部分）クランプ１６を介して他方のエネルギー蓄積コンポーネントへ流れることができる。更にエネルギー蓄積コンポーネントの一部分（例えば、端子）がアルミニウムといった特定の導電性材料で形成されている場合には、クランプ自体（またはクランプの導電性部分）もまた異なる金属による電食を防止するために同じ導電性材料（例えば、アルミニウム）で形成され得る。
【００２３】
図４に示す例では、クランプ１１６の上側部分１３０と下側部分１３２は更に、上側部分１３０と下側部分１３２とが互いに固定され得る少なくとも１つの孔１３６（図４の例では２つの孔が図示されている）を含む。一実施形態では例えば、ボルト、ねじ、リベットまたは他のコネクタといったコネクタが孔１３６を貫通して延出している。例えば、ボルトは孔１３６を貫通して延出し、コネクタ（例えば、ベース部材に圧入されたｐｅｍナットまたはベース部材に半田付けされたＴナットといった、ナット）に係合し、ベース部材にクランプを固定するために使用され得る。例えば、ボルトは、クランプ１１６の上端部からクランプ１１６の孔１３６を貫通して延出し、その螺子付き端部がベース部材を貫通して延出し、ｐｅｍナットまたはＴナットといったコネクタがベース部材の反対側でボルトを固定するために使用される（このボルトは反対方向にも延出してもよいが）。ボルトとコネクタは、クランプ１１６と、少なくとも１つの電気コンポーネントと、ベース部材と、を固定するために互いに締め付け固定され得る。孔１３６はまた、ボルトまたは他のコネクタがクランプ１１６の上面と同一面または上面より僅かに低くなることを可能にするために上端部が皿孔加工され得る。これは、クランプ１１６が前述のサーマル・インタフェース（thermal interface）層といった他の熱伝導体への良好な熱伝導路を与えることを可能にする。
【００２４】
クランプ１１６および／またはエネルギー蓄積コンポーネントからベース部材への電気接続が望まれる場合に、ボルトの頭部またはコネクタ（例えば、ｐｅｍナットまたはＴナット）はベース部材の反対側のパッドに電気的に接続（例えば、半田付け）され得る。代替として、あるいはこれに加えて、少なくとも部分的に導電性のクランプ１１６の底部端部の少なくとも１つは、ベース部材のクランプ１１６と同じ側に配置されたパッドに隣接して配置されてもよい。
【００２５】
図４に示された例では、孔１３６はクランプ１１６全体を貫通して延出するように図示されているが、孔１３６は、クランプをベース部材に固定するためにベース部材の反対側から延出する螺子付き部材（例えば、ボルトまたはねじ）を受けるように螺子加工されて（例えば、ドリル加工およびタップ加工されて）、クランプ１１６を貫通する経路の一部分にだけ延出することも可能である。また、クランプは、ベース部材のクランプに隣接する側および／またはベース部材の反対側でベース部材に電気的に接続され得る。孔１３６はまた、一端部または両端部に皿孔加工されてもよく、雄コネクタ（例えば、ボルト）の頭部および／または雌コネクタ（例えば、ナット）をクランプ１１６の皿孔加工された孔１３６内に配置してもよい。
【００２６】
図１〜図３に示されたモジュール１０は、ＰＣボードといったベース部材１４を用意し、ベース部材１４の第１の側に任意の電気コンポーネントまたは電気接続を組み立てることによって組み立てられ得る。そしてベース部材１４をひっくり返して、クランプ１１６の下側部分１３２がベース部材上に配置され、および／または、ベース部材１４に接続される。一構成では例えば、下側部分１３２をベース部材１４に保持するためにｐｅｍナットがクランプ１１６の下側部分１３２内に延出する。そしてエネルギー蓄積コンポーネント１２がクランプの下方部分１３２上に軸方向インライン構成で置かれ、ここでエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２がクランプ１１６の下側部分１３２の凹部１３４内に載る。そしてクランプ１１６の上側部分１３０がエネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２の上に配置され、ｐｅｍナット（または他のコネクタ）に係合することによって上側部分１３０と下側部分１３２とベース部材１４とを接続するためにコネクタ（例えば、ボルト）が使用される。エネルギー蓄積コンポーネント１２の端子２２は、クランプ１１６の孔１３６を通してボルトを締め付け固定することによって固定され得る。
【００２７】
モジュール端子は、エネルギー蓄積コンポーネント１２の２つ以上のコンポーネントの端子２２にモジュール端子を電気的に接続することによって（例えば、エネルギー蓄積コンポーネント２２の一つの列の端部に配置されたクランプ１１６を使用することによって）設置されることが可能であり、また、エネルギー蓄積コンポーネント１２の複数の列は、例えば、下記のようにバスバーまたは他のコネクタによって互いに接続され得る。ある幾つかの実施形態では、クランプを介してエネルギー蓄積コンポーネント１２から熱エネルギーを移動させるための熱伝導路を提供するためにエネルギー蓄積コンポーネント１２とクランプ１１６の上部にサーマル・インタフェース・マテリアル（thermal interface material）を配置してもよい。そして、エネルギー蓄積コンポーネント１２とクランプ１１６とベース部材１４とを取り囲むように、ハウジングが組み立てられ得る。モジュールのこのトップダウンアセンブリは、組立ての時間と費用とを大幅に削減でき、溶接といった潜在的に有害なプロセスから個別のエネルギー蓄積セルを保護できる容易で効率的な組立てを提供する。
【００２８】
モジュール１０は、エネルギー蓄積コンポーネント１２の無線接続を提供する。クランプ１１６を経由するエネルギー蓄積コンポーネント１２の直接接続は、インライン(in-line)エネルギー蓄積コンポーネント１２間に空気容積（あったとしても）があまり無いようなエネルギー蓄積コンポーネント１２のインライン構成(in-line configuration)を提供し、このことはモジュール１０全体のより小さな容積を可能にする（例えば、モジュール１０の同じ容積に関して、より高いエネルギー密度または容量を与える）。モジュール１０は、更に、個別のエネルギー蓄積コンポーネント間にバスバーまたはワイヤ接続を使用して接続されたモジュールより低いＥＳＲを提供する。モジュール１０は、また、エネルギー蓄積コンポーネントの広い許容誤差ばらつきをもって組み立てられることが可能であり（例えば、個別クランプはしっかりとした接続を提供するために必要に応じて締め付け固定されることが可能であり）、また個別のエネルギー蓄積コンポーネントがバスバー、ワイヤなどに溶接または他の方法で接続されたモジュールに比べて組立て（または修理のための分解）が容易である。
【００２９】
図５、図６は、図４に示されたクランプ１１６のそれぞれ正面図、側面図を示す。図５、図６ではクランプ１１６の例示的な寸法が示されている。特にクランプの上側部分１３０と下側部分１３２は、約２．３８インチの長さ１４０と、約１．１８インチの高さ１４２と、約０．５５インチの凹部直径１４４と、約０．２５インチの幅１４６と、を有することができる。例えば、クランプ１１６の幅１４６は、各エネルギー蓄積コンポーネントを固定するために各端部を十分に当接させることによって、エネルギー蓄積コンポーネントの１つあるいは複数をエンドツーエンド（end-to-end）構成で固定するために十分な幅であり得る（例えば、上記の例では約０．１２５インチ）。
【００３０】
図７は、電気モジュール２１０の第２例の斜視図を示し、電気モジュール２１０が、ハウジング２５０と、エンドプレート２５２と、一対のモジュール端子２５４、２５６と、を含んでいる。図８は、ハウジング２５０を除いた電気モジュール２１０を示す。図１０〜図１２は更に、ハウジングが接続されていない、図８に示された電気モジュールの上面図と側面図と端面図とを示す。図８に示すように、電気モジュール２５０は、ベース部材２１４に固定された直列接続されたインライン(in-line)エネルギー蓄積コンポーネント２１２の２つの列２１８、２２０を含む。直列接続されたエネルギー蓄積コンポーネント２１２の２つの列２１８、２２０の各々は、端子２５４、２５６の１つに電気的に接続される。図１〜図３に関して前に論じられたように、直列接続されたエネルギー蓄積コンポーネント２１２のこれら２つの列２１８、２２０は、独立している（例えば、サブモジュールである）か、あるいは同じ端子を有する単一の電気モジュールの一部として互いに接続され得る。列２１８、２２０が独立である場合には、例えば、図８に示されたモジュール端子２５４、２５６から見た電気モジュール２１０の反対側に追加のモジュール端子を設けてもよい。あるいは、直列接続されたエネルギー蓄積コンポーネントの２つの列２１８、２２０を互いに直列に接続してもよい。この構成では、モジュール端子２５４、２５６の反対側に配置された各列２１８、２２０の端部エネルギー蓄積コンポーネント２１２は、これら２つの列２１８、２２０を直列に接続するように互いに電気的に接続され得る。電気モジュール２１０内で列２１８、２２０を直列に接続するために、二重クランプ（以下に説明されるような）、バスバー、または他の電気コネクタが使用され得る。
【００３１】
図９は、電気モジュール２１０の一対のクランプ２１６を図示するために電気モジュール２１０の２つのエネルギー蓄積コンポーネント２１２が取り外された図７、図８の電気モジュール２１０の斜視図を示す。図９に示されたクランプ２１６は各々、上側部分２３０と、下側部分２３２と、エネルギー蓄積コンポーネント２１２の一部分（例えば、端子または他の部分）に係合するための、これら上下側部分のうちの少なくとも一方の凹部２３４と、を含む。クランプ２１６は、更に、クランプ２１６の上側部分２３０を下側部分２３２に固定するためにコネクタが挿入され得る少なくとも１つの孔２３６を含む。使用時に、このコネクタは、クランプ２１６の凹部２３４内に１つあるいは複数のエネルギー蓄積コンポーネント２１２の部分（例えば、端子）を固定することができる。コネクタ２３４はまた、任意でクランプ２１６と電気コンポーネント２１２をベース部材２１４に固定してもよい。
【００３２】
図１３〜図１６は、図９に示されたクランプの第２の例を示す。図１３〜図１６に示すように、クランプ２１６は、上側部分２３０と下側部分２３２とを含む。上側部分２３０と下側部分２３２の両者内に凹部２３４が伸びているが、一方の部分のみが凹部２３４を含むものでもよい。また、凹部２３４は略半円形凹部として示されているが、他の形状の凹部（例えば、図１７に示すような角度のついた凹部）を用いてもよい。クランプ２１６の下側部分２３４は、ベース部材２１４に向かって延出する一対の脚２５８を含む。一対の脚２５８の間には開放領域２６０が伸びている。この開放領域は、クランプのより少ない材料と、より軽い構成を提供する。この開口部は更に、熱放散を可能とする開口部を提供することができる。
【００３３】
前述のように、孔２３６は、クランプ全体を完全に貫通して延出する必要はないが、例えば、クランプの上側部分または下側部分からの螺子付きコネクタを受けて係合するために一端部または両端部に螺子加工され得る。これらの孔２３６はまた、雄コネクタ（例えば、ボルト）の頭部および／または雌コネクタ（例えば、ナット）がクランプ２１６の皿孔加工された孔２３６内に配置され得るように、一端部または両端部を皿孔加工してもよい。
【００３４】
図１７は、一体型クランプを含む第３の例示的なクランプ３１６を示す。クランプ３１６は、開放側３６２と閉鎖側３６４とを含む。開放側３６２において、クランプ３１６は、エネルギー蓄積コンポーネントの部分（例えば、端子）を受け入れるためのスロット３６６と凹部３３４を含む。この実施形態では、凹部３３４は、スロット３６６を閉鎖してクランプ３１６の凹部３３４内にエネルギー蓄積コンポーネントの部分を係合させるためにコネクタが孔３３６を通して挿入された時に、凹部３３４内に配置されたエネルギー蓄積コンポーネントの部分に係合するための角度のついた壁（他の形状および構成も可能である）を含む。このようにして、エネルギー蓄積コンポーネントの部分の周りにクランプ３１６を締め付け固定するために１つの孔３３６のみとコネクタが使用されて、モジュールの組立てを単純化し得る。上記に論じられたように、クランプ３１６はまた、孔３３６を貫通して延出するコネクタ、また、任意で他の接続、を介して基板（例えば、ＰＣボード）に接続され得る。更に、孔３３６は、クランプ３１６全体を完全に貫通して延びる必要はないが、例えば、クランプの上側部分または下側部分からの螺子付きコネクタを受けてこれに係合するために一端部または両端部が螺子加工され得る。孔３３６はまた、コネクタ（例えば、ボルト）のヘッドおよび／またはナットがクランプ３１６の皿孔加工された孔３３６内に着座できるように一端部または両端部を皿孔加工してもよい。
【００３５】
図１８、図１９は、電気モジュール４１０の第３の例を示し、複数のエネルギー蓄積コンポーネント４１２がモジュール４１０のベース部材４１４に固定されている。図１８、図１９に示すように、モジュール４１０は、直列接続されたインラインエネルギー蓄積コンポーネント４１２の２つの列４１８、４２０を含む。個別のエネルギー蓄積コンポーネント４１２は、クランプ４１６の第４の例の第３の実施形態を介してベース部材４１４に固定される。また、クランプ４１６は上側部分４３０と下側部分４３２とを含み、これらのうちの少なくとも一方は他の例のクランプに関して上記に説明されたように、モジュール４１０のエネルギー蓄積コンポーネント４１２の端子４２２に係合する凹部４３４を含む。
【００３６】
図１８〜図２０にはクランプの第５の例が示されている。図１８、図１９にはエンドピースクランプ５１６が示されており、図２０はエンドピースクランプ５１６の左側の横断面図を示す。エンドピースクランプ５１６は、２つの並んでいる(side-by-side)エネルギー蓄積コンポーネント４１２の電気接続を可能にする。エンドピースクランプ５１６の特定の実施形態は、例えば、２つの端部５３０と、並んでいる(side-by-side)エネルギー蓄積コンポーネント４１２の端子４２２を電気的に接続する共通の中央部分５３２と、を含む。共通中央部分５３２は、エネルギー蓄積コンポーネント４１２のオフセット端子４２２間で延出している。図１８〜図２０の左側のエネルギー蓄積コンポーネント４１２に接続されて図示された部分は、例えば、中央部分５３２の左半分５３１を完全に貫通して延出する孔５３６を含む。コネクタ（例えば、ボルト）は、ナット４７０を介してベース部材４１４にクランプを固定するためにクランプ５１６の端部５３０とクランプ５１６の中央部分５３２の左半分５３１とを貫通して延出してもよい。クランプ５１６の中央部分５３２の右半分５３３は、ベース部材４１４の長手方向端部の近くから隣接するエネルギー蓄積コンポーネント４１２の端子４２２にまで延出している。クランプ５１６の中央部分５３２の右半分５３３は更に、クランプ５１６の右側の上側部分５３０を貫通して延出するコネクタによって係合させられ得る螺子付き（例えば、ドリル穿孔されてタップ加工された）孔５３７を含む。
【００３７】
図２１は２つの並んでいる(side-by-side)エネルギー蓄積コンポーネント６１２を互いに、またベース部材６１４に固定するためのクランプ６１６の第６の例を示す。このクランプ６１６は、一対の上側部分６３０と単一の下側部分６３２とを含む。図２１に示された構成では、上側部分６３０と下側部分６３２は各々、エネルギー蓄積コンポーネント６１２の部分に係合するための凹部６３４を含む。下側部分は、２つのエネルギー蓄積コンポーネント間の電気接続を行うために一対のエネルギー蓄積コンポーネント６１２間に延出する堅牢なコネクタを含む。他の構成では上側部分と下側部分の両方が、エネルギー蓄積コンポーネント間で延出してもよく、あるいは上側部分だけがエネルギー蓄積コンポーネント間で延出してもよい。
【００３８】
本発明の幾つかの実施形態がある程度の特定性をもって上記に説明されてきたが、当業者は本発明の精神または範囲から逸脱することなく、開示された実施形態に多くの修正を行うことができる。例えば、電気コンポーネントは、概して、両端部に配置された端子を有する円筒形のエネルギー蓄積セルとして図示されているが、前述の例の如何なるものにおいても電気コンポーネントの他の構成および他のフォームファクター(form factor)が使用され得る。ある幾つかのエネルギー蓄積セルあるいは他の電気コンポーネントは、両端側からの代わりに、種々の形状（例えば、円筒形、平行六面体、正方形、矩形）の同じ側あるいは隣接する側から延出する複数の端子や他の部分を含んでもよい。例えば、軸方向端子を有するエネルギー蓄積コンポーネントを接続する電気的クランプが本明細書で論じられているが、これらのクランプはまた他の構成の端子（例えば、電気コンポーネントのオフセット端子）を有するエネルギー蓄積コンポーネントを接続するように構成されてもよい。すべての方向の言及（例えば、上側の、下側の、上向きの、下向きの、左、右、左方向、右方向、上部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、および反時計回り）は単に、読者の本発明の理解を助けるために、識別目的で使用されており、本発明の位置、向き、あるいは使用に関して特に限定をするものではない。結合についての言及（例えば、取り付けられた（attached）、連結された(coupled)、接続された(connected)、その他）は広く解釈されるべきであって、複数の要素の接続間の中間部材や要素間の相対的な動きを含んでもよい。結合についての言及それ自体は、２つの要素が互いに直接接続され、また固定された関係で接続されることを必ずしも意味しない。上述の説明に含まれる、または付属図面に示されるすべての事項は、限定的でなく単に例示的と解釈されるべきであることが意図されている。細部または構造における変更は、添付の特許請求の範囲に定義されている本発明の精神から逸脱することなく、行なわれ得る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ベース部材に固定された複数の個別エネルギー蓄積コンポーネントを含む電気モジュールの第１の例の斜視図である。
【図２】図１の電気モジュールの上面図である。
【図３】図１、図２の電気モジュールの側面図である。
【図４】電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得るクランプの第１の例の斜視図である。
【図５】分離された構成における図４のクランプの正面図である。
【図６】図５に描かれた分離された構成のクランプの側面図である。
【図７】電気モジュールの第２の例の斜視図である。
【図８】電気モジュールのハウジング（所定の位置にある）を除いた図７の電気モジュールの斜視図である。
【図９】電気モジュールの一対のクランプを示すために電気モジュールの２つの電気コンポーネントが取り外された図７、図８の電気モジュールの斜視図である。
【図１０】図８に示された電気モジュールの上面図である。
【図１１】図８、図９に示す電気モジュールの側面図である。
【図１２】図７〜図１１の電気モジュールの正面図である。
【図１３】電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得るクランプの第２の例の正面図である。
【図１４】図１３のクランプの側面図である。
【図１５】図１３、図１４のクランプの斜視図である。
【図１６】図１３、図１４のクランプの斜視図である。
【図１７】電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得る第３の例示的なクランプを示す図である。
【図１８】電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得るクランプの第４、第５の例を示す電気モジュールの第３の例を示す図である。
【図１９】電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得るクランプの第４、第５の例を示す電気モジュールの第３の例を示す図である。
【図２０】図１８、図１９に示されたクランプの第５の例の一部分の横断面図である。
【図２１】電気モジュール内でエネルギー蓄積コンポーネントを固定するために使用され得るクランプの第６の例を示す電気モジュールの第４の例の斜視図である。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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