(57)【要約】  特に電気化学エネルギー貯蔵セルの間に配置するために設計かつ装備された冷却要素は、伝熱媒体が貫流できる熱交換構造を有しており、前記熱交換構造は、少なくとも主に２つのホイル層又はホイル層構造から構成されており、前記２つのホイル層又はホイル層構造は、向かい合う面で互いに接しており、平面内に形成された接合部で接続されており、前記接合部は平面間の空洞を画定し、前記空洞を通じて、前記伝熱媒体が伝導可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に電気化学エネルギー貯蔵セルの間に配置するために設計かつ装備された冷却要素であって、伝熱媒体が貫流できる熱交換構造を有する冷却要素において、
前記熱交換構造は、少なくとも主に２つのホイル層又はホイル層構造から構成されており、前記２つのホイル層又はホイル層構造は、向かい合う面で互いに接しており、平面内に形成された接合部で接続されており、前記接合部は平面間の空洞を画定し、前記空洞を通じて、前記伝熱媒体が伝導可能となることを特徴とする冷却要素。
【請求項２】
前記ホイル層又はホイル層構造によって構成された空洞の内壁が弾性を有し、それによって、前記熱交換構造が前記伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、前記内壁が非加圧の状態に対して前記冷却要素の厚さ方向に膨張することを特徴とする請求項１に記載の冷却要素。
【請求項３】
前記熱交換構造は膨張部分を有しており、前記膨張部分は、前記熱交換構造が前記伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、非加圧の状態に対して前記冷却要素の厚さ方向に膨張することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却要素。
【請求項４】
前記冷却要素はフレーム構造を有しており、前記フレーム構造の部分内に前記熱交換構造が配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷却要素。
【請求項５】
前記フレーム構造は少なくとも主に２つのホイル層又はホイル層構造から構成されており、前記ホイル層又はホイル層構造は、それぞれの表面が向かい合って配置されており、好ましくは、前記熱交換構造の前記ホイル層又はホイル層構造の周縁領域は、前記フレーム構造の前記ホイル層又はホイル層構造の間に受容されており、好ましくは、前記フレーム構造は、前記熱交換構造の前記ホイル層又はホイル層構造の折り重ねられた周縁部分から構成されており、及び／又は、前記フレーム構造は、前記熱交換構造の前記ホイル層若しくはホイル層構造の周縁部分上に噴霧され得るか、成形部品として貼付されるか、又はその他の方法で塗布されていることを特徴とする請求項４に記載の冷却要素。
【請求項６】
前記フレーム構造は補強構造、特に複数のリブを備えた補強構造を有していることを特徴とする請求項４又は５に記載の冷却要素。
【請求項７】
前記熱交換構造は、前記伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、厚さ方向において、前記フレーム構造によって定められた範囲を越えて突出しており、前記熱交換構造は、非加圧の状態において、前記フレーム構造によって定められた範囲を越えて突出することはないか、若しくは、動作状態においてよりもはるかに少なく突出するか、又は、前記フレーム構造によって定められた範囲から後退していることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の冷却要素。
【請求項８】
前記冷却要素は、伝熱媒体の供給接続部と、伝熱媒体の排出接続部とを有しており、前記供給接続部と前記排出接続部とは、前記空洞を通じて互いに接続されており、好ましくは、前記空洞は少なくとも前記熱交換構造の一部分において、１つ又は複数の流路を形成しており、前記流路は好ましくは互いに平行に延在しており、前記流路を前記伝熱媒体が同じ方向又は反対方向に貫流できることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の冷却要素。
【請求項９】
前記ホイル層又はホイル層構造は、特にＰＥ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＶＣ、ＰＳ等のプラスチック、又は、多層ホイル、ラミネートフィルム等を含んでおり、前記ホイル層又はホイル層構造は、好ましくは、熱伝導性に影響を与える物質、特にシリカ微粉、ガラス、金属、窒化アルミニウム粉末、又は炭素を含んでいることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の冷却要素。
【請求項１０】
前記伝熱媒体は液状の伝熱媒体であり、前記液状の伝熱媒体は、好ましくは、少なくとも水及びアルコールのうちの１つ、特にグリコールを含んでおり、特に好ましくは、少なくとも約５０：５０の混合比で含んでいることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の冷却要素。
【請求項１１】
冷却要素、特に請求項１から１０のいずれか一項に記載の冷却要素を製造するための方法において、当該方法が、
‐好ましくはプラスチック材料から成る、第１のホイル層又はホイル層構造と、第２のホイル層又はホイル層構造とを準備するステップと、
‐前記第１のホイル層又はホイル層構造と前記第２のホイル層又はホイル層構造とを、前記第１のホイル層又はホイル層構造と第２のホイル層又はホイル層構造との表面が向かい合うように配置するステップと、
‐前記第１及び第２のホイル層又はホイル層構造を、前記表面に形成された接合部で接続するステップであって、それによって、前記接合部の間には空洞構造が形成され、前記空洞構造は好ましくは少なくとも２箇所において縁側が開放されており、前記２つの開放された箇所の間には、熱交換構造を形成するために、連続的な接続が存在するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記準備のステップは、前記第１のホイル層又はホイル層構造及び前記第２のホイル層又はホイル層構造内にレリーフ構造を形成するステップを有しており、前記レリーフ構造は、前記第１のホイル層又はホイル層構造と前記第２のホイル層又はホイル層構造との接続ステップの後、前記空洞構造を形成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
圧力流体を前記第１のホイル層又はホイル層構造及び前記第２のホイル層又はホイル層構造の間に、好ましくは加熱した状態において導入するステップを有しており、それによって、前記空洞構造が拡大されるが、特に好ましくはマトリックスを用いてこの拡大は制限されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
縁側を少なくとも概ね取り囲んでいるフレーム構造を、前記第１のホイル層又はホイル層構造及び前記第２のホイル層又はホイル層構造の間に画定された分離面の両側に形成するステップを有していることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
複数の特に平型の電気化学エネルギー貯蔵セルを有し、前記電気化学エネルギー貯蔵セルは、その平坦面が互いに向かい合ってスタック内に配置されており、それぞれ２つの貯蔵セルの間には、１つの冷却要素が配置されている電気化学エネルギー貯蔵装置において、
請求項１から１３のいずれか一項に記載の冷却要素が形成されているか、又は冷却要素が請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法にしたがって形成されており、好ましくは、電気エネルギー貯蔵装置内の前記冷却要素の伝熱媒体供給接続部と伝熱媒体排出接続部とは、それぞれ共に、伝熱媒体供給回路に接続されていることを特徴とする電気化学エネルギー貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却要素、特に電気化学エネルギー貯蔵セルの間に配置するための冷却要素と、当該冷却要素の製造方法とに関する。本発明は、それぞれ２つの貯蔵セルの間に冷却要素を有する電気化学エネルギー貯蔵装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１からは、バッテリアセンブリ内で平型の積層されたバッテリセルの間に配置するための冷却要素が知られている。この冷却要素は熱交換プレートとして構成されており、平行な金属板から成る。金属板は、それらの間に配置された管、又は、それらの間に配置された、空気若しくはその他の冷却剤が貫流する冷却剤流路を形成するための金属波板を有している。バッテリアセンブリには、３つの冷却要素が設けられている。すなわち、２つの冷却要素はそれぞれ端面の端部に設けられており、１つの冷却要素はスタックの中央で、２つのセルの間に設けられている。冷却要素は、空気によって冷却を行うように設計かつ装備されている。冷却要素がまばらに配置されているので、冷却剤の体積と、したがってアセンブリ全体の冷却能力とは制限されている。冷却要素の構造は複雑であり、バッテリ要素よりも厚く、その製造方法は、比較的多くの費用を要する。
【０００３】
特許文献２からは、１つのセル複合体を形成する複数のバッテリセルを有するバッテリが知られている。２つの隣接するバッテリセルの間には、それぞれ１つの熱伝導要素が配置されており、当該熱伝導要素は、そのバッテリセルから吸収した熱を、バッテリセルの下方に配置された共通の冷却板に放出する。受動的に作用する熱伝導要素の吸熱容量及び放熱容量は限られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２６９４１３６号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８０３４８６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、先行技術に係る構造を、特に前記の観点について改善することにあるが、改善点は前記観点に限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、少なくとも部分的に、独立請求項の特徴によって解決される。本発明の有利なさらなる構成は、下位請求項の対象である。
【０００７】
本発明の一態様によると、特に電気化学エネルギー貯蔵セルの間に配置するために設計かつ装備された冷却要素は、伝熱媒体が貫流できる熱交換構造を有しており、当該熱交換構造は、少なくとも主に２つのホイル層又はホイル層構造から構成されており、これら２つのホイル層又はホイル層構造は、向かい合う平面で互いに接しており、平面内に形成された接合部で接続されている。このとき、接合部は平面間の空洞を画定し、この空洞を通じて、伝熱媒体が伝導可能となる。
【０００８】
本発明において冷却要素とは、特に、その間に当該冷却要素が配置されている電気化学エネルギー貯蔵セルの隣接する平面を冷却することもできる部材であると理解される。本発明において伝熱媒体とは、熱を吸収かつ輸送し、例えば他の場所で再び放出することもできる媒体、特に流体であると理解される。本発明において電気化学エネルギー貯蔵セルとは、電気化学的変換プロセスによって供給された電流を化学エネルギーに変換し、少なくとも部分的に貯蔵すること、及び、貯蔵された化学エネルギーを電流として使用側に放出することもできる部材であると理解される。本発明においてホイル層とは、少なくとも主に１枚のホイルから成る部材層であると理解される。また、本発明においてホイル層構造とは、複数の、場合によっては異なるホイル層から構成される、ホイル様の、又はホイルとして加工可能な構造であると理解される。本発明において空洞とは、ホイル層又はホイル層構造間の実際の間隔とは無関係に、２つのホイル層又はホイル層構造間の空間であると理解される。ホイル層又はホイル層構造は、ある程度の固有の剛性及び安定性を有しているので、ホイル層又はホイル層構造から製造された部材は、その自重で崩れる、又は倒れることはないと理解される。ホイル層又はホイル層構造の厚さは、好ましくは数１０μｍ（マイクロメータ）から数１００μｍである。
【０００９】
本発明の前記態様によって、能動的に冷却される冷却要素が形成されている。それによって、高い冷却能力が可能になる。各冷却要素の能動的な冷却によって、貯蔵セルのスタックアセンブリの各貯蔵セルの面における、貯蔵セルスタック全体の正確かつ目標を定めた冷却も可能になる。ホイルの加工は、技術的に十分に制御可能であり、かつ経済的である。ホイルは、例えばレリーフ構造の加圧成形若しくは深絞り、又は凹部及び開口部の押し抜き等によって、容易に成形が可能である。熱交換構造内では、２つの構成要素（すなわちホイル層又はホイル層構造）のみが取り扱われている。２つのホイル層又はホイル層構造が１つの角でつながっており、折り重ねられている場合、本発明の表現に矛盾しない。この場合、実際には、１つの構成要素のみが取り扱われることになる。
【００１０】
好ましい一実施形態において、ホイル層又はホイル層構造によって構成された空洞の内壁が弾性を有し、それによって、熱交換構造が伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、当該内壁が非加圧の状態に対して冷却要素の厚さ方向に膨張するように、冷却要素が構成されている。本発明において動作過圧とは、冷却要素の空洞内部における伝熱媒体とその周囲との圧力の差分であると理解される。これは、冷却要素が、冷却要素の設計に適合した動作パラメータ内で用いられる場合に生じる。本発明において内壁の弾性は、内壁の平面に平行な方向における弾性の伸縮性であると理解される。前記の構成によって、冷却要素を２つの冷却されるべき平面の間に、その平面に接触しなくても容易に取り付けることができる。前記の動作状態において、熱交換構造は、その内壁が平面と接触するように膨張することができるので、良好な熱伝導が保障されている。しかしながら、冷却要素が密接して、場合によっては加圧もされて、冷却されるべき平面の間に取り付けられる場合、本発明の表現に矛盾しない。この場合、熱交換構造は取り付けの際に弾性的に変形し、表面に密着し、動作過圧下でさらに平面に密着し、熱伝導をさらに改善する。
【００１１】
追加的またはそれとは別の選択肢として、熱交換構造が膨張部分を有し、当該膨張部分は、熱交換構造が伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、非加圧の状態に対して冷却要素の厚さ方向に膨張するように、冷却要素を構成しても良い。本発明において膨張部分とは、熱交換構造が厚さ方向に膨張することを可能にする構造であると理解される。この膨張は、上述した弾性の意味での材料の伸びとは無関係であり、単に内壁の適切な造型、例えばＳ字状又は蛇腹状に成形することによって実現し得る。
【００１２】
特に好ましくは、冷却要素は、冷却要素がフレーム構造を有し、このフレーム構造の部分に熱交換構造が配置されるように構成されている。本発明においてフレーム構造とは、熱交換構造をその周縁領域に保持することによって、冷却要素に、熱交換構造の固有の剛性に加えて、さらなる剛性を与える構造であると理解される。特に、フレーム構造は、動作過圧とは無関係な冷却要素の外形寸法を決定することができる。したがって、フレーム構造は、特に冷却要素の決定された基準となる厚さも設定することができる。このようにして、冷却要素の機械的荷重負担能力及び安定性も増大し、例えば、しかし限定されることはなく、冷却要素を有するバッテリアセンブリのスタック構造のモジュール化が容易になる。
【００１３】
別の選択肢として、フレーム構造は少なくとも主に２つのホイル層又はホイル層構造から構成され得る。これらの層又は層構造は、それぞれの表面が向かい合って配置されている。このようにして、左右対称のフレーム構造も容易に構築可能となる。すでに言及したように、ホイルの加工は、技術的に十分に制御可能であり、かつ経済的である。したがって、フレーム構造を形成するためにも、２つの構成要素（すなわちホイル層又はホイル層構造）のみと、フレーム構造によって保持されるべき熱交換構造とが取り扱われる。十分な剛性を得るために、ホイル層構造を、折り重ねられたホイル層から構築しても良い。このとき、好ましくは、熱交換構造のホイル層又はホイル層構造の周縁領域は、フレーム構造の部分間に受容され得る。したがって、熱交換構造を構成するホイル層又はホイル層構造の周縁領域が、フレーム構造の一部として理解されることも排除されていない。
【００１４】
フレーム構造が、熱交換構造のホイル層又はホイル層構造の折り重ねられた周縁部分から構成されている場合、冷却要素の製造はさらに容易になる。
【００１５】
別の選択肢として、フレーム構造は、熱交換構造のホイル層若しくはホイル層構造の周縁部分に噴霧され得るか、成形部品として貼付されるか、又はその他の方法で塗布される。
【００１６】
さらに発展した実施形態では、フレーム構造は補強構造、特に複数のリブを備えた補強構造を有し得る。このような構造で、冷却要素の十分な剛性及び安定性が、軽量構造でも実現可能である。
【００１７】
好ましい一実施形態において、冷却要素は、熱交換構造が伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、熱交換構造が厚さ方向において、フレーム構造によって定められた範囲を越えて突出するように構成されており、熱交換構造は、非加圧の状態において、フレーム構造によって定められた範囲を越えて突出することはないか、若しくは、動作状態においてよりもはるかに少なく突出するか、又は、フレーム構造によって定められた範囲から後退している。それによって、多数のジオメトリ上の境界条件及び取り付け状況をカバーできる。
【００１８】
有利には、さらに、冷却要素は、冷却要素が伝熱媒体の供給接続部と、伝熱媒体の排出接続部とを有するように構成されている。供給接続部と排出接続部とは、空洞を通じて互いに接続されている。このようにして、冷却要素は、容易に冷却剤供給回路と接続され得る。
【００１９】
特に好ましい一実施形態において、冷却要素は、空洞が少なくとも熱交換構造の一部分において、１つ又は複数の流路を形成するように構成されている。当該流路は好ましくは互いに平行に延在しており、流路を伝熱媒体が同じ方向又は反対方向に貫流できる。それによって、多数の熱的設計パラメータをカバーできる。
【００２０】
ホイル層又はホイル層構造がプラスチックを有していると有利であることが明らかになった。このプラスチックは、特にＰＥ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＶＣ、ＰＳ等のエラストマーを含んでいても良いが、それに限定されるものではない。本発明においてエラストマー（又は熱可塑性プラスチック）とは、一般的に理解されているのと同じく、一定の温度範囲において可逆的に変形可能なプラスチックであると理解される。ホイル層又はホイル層構造は、多層ホイル、ラミネートフィルム等も含むことができる。それによって、例えば、様々な材料特性を複製することができる。好ましくは、ホイル層又はホイル層構造は、伝熱性に影響を与える物質を含むことができる。このような物質は、例えば、シリカ微粉、ガラス、金属、窒化アルミニウム粉末、又は炭素等であるが、これらに限定されるものではない。
【００２１】
特に好ましくは、伝熱媒体は液状の伝熱媒体であり、この液状の伝熱媒体は、好ましくは、少なくとも水及びアルコールのうちの１つ、特にグリコールを含んでおり、特に好ましくは、少なくとも約５０：５０の混合比で含んでいる。このような混合物は、一方では優れた吸熱容量を有しており、他方では凍結から十分に保護されている。周囲温度及びその他の要求に応じて、当該混合比は調整可能であり、及び／又は、さらなる添加物を加えることが可能である。
【００２２】
本発明のさらなる態様によると、冷却要素、特に２つの電気化学エネルギー貯蔵セルの平坦面間に配置するための冷却要素を製造するための方法は、以下のステップを有している。
‐好ましくはプラスチック材料から成る、第１のホイル層又はホイル層構造と、第２のホイル層又はホイル層構造とを準備するステップと、
‐第１のホイル層又はホイル層構造及び第２のホイル層又はホイル層構造を、第１のホイル層又はホイル層構造及び第２のホイル層又はホイル層構造の表面が向かい合うように配置するステップと、
‐第１のホイル層又はホイル層構造及び第２のホイル層又はホイル層構造を、表面に形成された接合部で接続するステップであって、それによって、接合部の間には空洞構造が形成され、この空洞構造は好ましくは少なくとも２箇所において縁側が開放されており、これら２つの開放された箇所の間には、熱交換構造を形成するために、連続的な接続が存在するステップと、である。
【００２３】
特に好ましくは、準備のステップは、第１のホイル層又はホイル層構造及び第２のホイル層又はホイル層構造内にレリーフ構造を形成するステップを有しており、このレリーフ構造は、第１のホイル層又はホイル層構造及び第２のホイル層又はホイル層構造の接続ステップの後、空洞構造を形成する。
【００２４】
それとは別の選択肢として、又は追加的に、当該方法は、圧力流体を第１のホイル層又はホイル層構造及び第２のホイル層又はホイル層構造の間に、好ましくは加熱した状態において導入するステップを有しており、それによって、空洞構造が拡大されるが、特に好ましくはマトリックスを用いてこの拡大は制限される。
【００２５】
特に好ましくは、当該方法は、縁側を少なくとも概ね取り囲んでいるフレーム構造を、第１のホイルと第２のホイルとの間に画定された分離面の両側に形成するステップを有している。
【００２６】
本発明のさらなる一態様によると、電気化学エネルギー貯蔵装置は、複数の特に平型の電気化学エネルギー貯蔵セルを有しており、当該電気化学エネルギー貯蔵セルは、その平坦面が互いに向かい合ってスタック内に配置されており、それぞれ２つの貯蔵セルの間には、上述したように構成された、又は、上述した方法によって製造された１つの冷却要素が配置されている。このとき、好ましくは、電気エネルギー貯蔵装置内の冷却要素の伝熱媒体供給接続部と伝熱媒体排出接続部とは、それぞれ共に、伝熱媒体供給回路に接続されている。それぞれ２つの貯蔵セルの間に冷却要素が配置されている場合、効果的な冷却が実現可能である。前記冷却要素の能動的な冷却によって、貯蔵セルスタックの正確かつ目標を定めた冷却が可能になる。
【００２７】
本発明の前記及びさらなる特徴、課題、及び利点は、添付の図を用いて行う以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る冷却要素を有する２つのバッテリセルの斜視図である。
【図２】冷却要素単独の斜視図である。
【図３】冷却要素の端面を示す図である。
【図４】図３における線ＩＶ‐ＩＶでの、付属する矢印方向に見た冷却要素の縁側を示す図である。
【図５】図３における線Ｖ‐Ｖに沿った、付属する矢印方向に見た冷却要素の細部の拡大断面図である。
【図６】熱の通過プロセスを明確化するための、試験体の概略的断面図である。
【図７】本発明の実施例の変型例における冷却要素の端面を示す概略図である。
【図８】本発明の実施例のさらなる変型例における冷却要素の端面を示す概略図である。
【図９】冷却要素の構成における変型例を示した、図５に対応する拡大断面図である。
【図１０】冷却要素の構成におけるさらなる変型例を示した、図５に対応する拡大断面図である。
【図１１】冷却要素の構成におけるさらなる変型例を２つの製造段階において示した、図５に対応する拡大断面図である。
【図１２】冷却要素の構成におけるさらなる変型例を２つの製造段階において示した、図５に対応する拡大断面図である。
【図１３】図１１又は図１２に係る冷却要素を製造するための半製品の上面図である。
【図１４】冷却剤循環を有するバッテリセルアセンブリの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図中の描写は概略的であり、本発明の理解にとって最も重要な特徴を描写することに限定されていることを指摘しておきたい。また、図中に再現された寸法及び縮尺は、描写を明確にするためだけのものであり、本明細書から他に何か明らかになる場合は別として、限定的に理解されるべきものではない。以下の、好ましい実施例及びその変型例の説明において、同じ又は同様に作用する部材には、同じか又は類似した参照符号が用いられている。
【００３０】
図１は、バッテリアセンブリ１内において、２つのリチウムイオンバッテリセル１０と、それらの間に配置されている冷却要素４０とを示した斜視図である。これら２つのバッテリセル１０は、内部に２つ以上のバッテリセル１０を積層できるバッテリセル１０のブロック又はモジュールの構成要素であり、本発明に係る電気化学エネルギー貯蔵セルの一例である。ブロック内では、バッテリセル１０が、互いに直列及び／又は並列に接続されているので、所定のブロック電圧及びブロック容量が、バッテリセル１０の個別電圧及び個別容量に基づいて実現される。バッテリセル１０の正確な構造は、本出願の提出時にはまだ公開されていなかった特許出願の対象に概ね従うものである。この特許出願は、出願人の代理人において内部での整理番号１０６８７６で扱われているものであり、その限りにおいて完全に参照されるので、以下、理解にとって不可欠である限りにおいて、構造が説明される。
【００３１】
図１の描写によると、バッテリセル１０は、バッテリ要素３０と、２つのフレーム部分１２、１４を有するツーピースのフレームとを備えており、第１のフレーム部分１２は、周囲を取り囲むエッジステー（Ｒａｎｄｓｔｅｇ）を備えた槽形状を有しており、第２のフレーム部分１４はプレート形状を有し、第１のフレーム部分１２のエッジステーにはめ込まれている。第１のフレーム部分１２の底部から突出した突起又はピン（詳細には図示されていない）は、第２のフレーム部分１４の開口部１６に係合している。エッジステーが広がる第１のフレーム部分の四隅には、４つのくぼみ１８が設けられている。第１のフレーム部分の背面には、くぼみ１８と並んで、４つのノブ１９が成形されている。ここで注意すべきことには、くぼみ１８の深さは、冷却要素４０の厚さを含めたノブ１９の高さよりも大きいということ、及び、複数のバッテリセル１０を組み立てた状態において、バッテリセル１０のノブ１９は、それぞれ隣接するバッテリセル１０のくぼみ１８内に位置するということである。くぼみ１８及びノブ１９と並んで、組み立て孔（詳細には図示されていない）がフレーム部分１２に形成されている。冷却要素４０を有する必要な数のバッテリセル１０が並べられた場合、これらを、組み立て孔を通って延在する長いネジ（詳細には図示されていない）を用いて固定することができる。
【００３２】
バッテリ要素３０は、パウチセル（コーヒーバッグセル）の形状及び構造を有しており、その縁部は、第１のフレーム部分１２の底部と第２のフレーム部分１４との間にクランプされている。バッテリセル１０の上面では、バッテリ要素３０の正極導体３２及び負極導体３４が、第１のフレーム部分３２の対応するノッチ内で露出している。パウチセルとして理解されるのは、電極ホイル、集電ホイル、及びセパレータホイルが順番にスタック内又は平型巻線内に配置されており、平型スタックを形成しているバッテリ要素である。電極ホイルは、アノードとして作用するものと、カソードとして作用するものとを含んでおり、それぞれ集電ホイルに接続されている。アノードの集電ホイルは、特にスタック又は巻線の外側において集められ、負極導体３４に接続される。同様に、カソードの集電ホイルは、特にスタック又は巻線の外側において集められ、正極導体３２に接続される。集電ホイルの集合領域を含む、ホイルのスタック又は巻線全体は、周囲を取り囲む周縁部分（密封継ぎ目（Ｓｉｅｇｅｌｎａｈｔ）とも呼ぶ）を形成するカバーホイルによって、サンドイッチ状に包まれ、密に取り囲まれる。正極導体３２及び負極導体３４は、密封継ぎ目を通って外側に突出している。本出願の目的では、バッテリという概念は、特に、しかしながら限定されることなく、二次バッテリに使用される。すなわち、複数回放電可能かつ再充電可能なバッテリで、蓄電池とも呼ばれるバッテリである。バッテリ要素３０は、リチウムイオン蓄電池要素又はリチウムポリマー蓄電池要素等と見なされる。しかしながら、本発明は、この種類のバッテリ要素に限定されるものではない。
【００３３】
正極導体３２は、直角に曲げられており、曲げられた辺には、複数の（ここでは３つの）開口部３２ａを有している。同様に、負極導体３４は直角に曲げられており、曲げられた辺には、複数の（ここでは３つの）開口部３４ａを有している。第１のフレーム部分１２のノッチ内には、軸受２０が形成されており、その高さは、正極導体３２及び負極導体３４の曲げられた辺の高さと対応している。さらに、軸受２０は、複数の（ここでは３つの）開口部２０ａを有しており、これらの開口部は、正極導体３２及び負極導体３４の開口部３２ａ、３４ａと対応している。２つの隣接するバッテリセル１０内では、バッテリ要素３０がそのフレーム１２、１４内に配置されているので、接続されるべき正極導体３２及び負極導体３４の曲げられた辺は重なり合い、その開口部３２ａ、３４ａは互いに、及び、軸受２０の開口部２０ａと並んでいる。開口部３２ａ、３４ａを通って軸受２０の開口部２０ａにねじ込まれるネジ（詳細には図示されていない）を用いて、導体３２、３４は、軸受２０上に固定可能であり、互いに確実に接触可能である。
【００３４】
図１に示したように、２つのバッテリセル１０の間には、冷却要素４０が配置されている。冷却要素４０は、能動的な冷却要素である。すなわち、当該冷却要素を冷却剤が貫流する。当該冷却要素は、アセンブリの側方から突出した往路接続部４２と復路接続部４４とを有している。
【００３５】
図２には、図１の冷却要素４０が単独で示されている。図２の描写によると、往路接続部４２は、分岐管４６と接続されている。分岐管４６は複数の平行な熱交換管４８に合流又は分岐し、この熱交換管は収集管５０に合流し、収集管５０は復路接続部４４に接続されている。
【００３６】
往路接続部４２と復路接続部４４とは、略環状のオリフィスを有しており、当該オリフィスは、それぞれ、バッテリの往路分岐部又は復路分岐部（ここには詳細には図示されていない）と接続可能である。往路接続部４２と復路接続部４４とは、例えば雄ネジを有していても良いし、又は、押しつぶし等による接続を可能にする構造を有していても良い。円錐はめあい等のその他の接続方法も考えられる。
【００３７】
上述した冷却要素４０の部分要素、すなわち往路接続部４２、分岐管４６、熱交換管４８、収集管５０、及び復路接続部４４は、全体として１つの本発明に係る熱交換構造（固有の参照符号は有さない）を形成しており、当該熱交換構造は、フレーム５２内に保持されている。フレーム５２は、一方では、熱交換アセンブリの補強に用いられ、他方では、バッテリセル１０間の正確な寸法での配置に用いられる。重量を軽減するために、フレーム５２は、全体の剛性への要求が許す範囲で、複数の凹部５４を有している（したがって、凹部５４の間にリブ５３が残存している）。図１に示すように、フレーム５２の端面（平坦面）の残存する面は、バッテリセル１０のフレーム要素１２のための接触面を形成している。
【００３８】
冷却要素４０の上側領域には、湾曲部５５が形成されており、当該湾曲部は、その寸法において、正極導体３２及び負極導体３４を受容するためのバッテリ要素１０のフレーム部分１２内の凹部に略一致する。冷却要素４０のフレーム５２の角に存在する孔５６は、組み立てた状態において、フレーム要素１２のノブ１９と一列に並んでおり、一致する直径を有している。その軸方向の広がりが、冷却要素４０のフレーム５２の厚さよりも大きいノブ１９は、冷却要素４０及び隣のバッテリセル１０のための取り付け補助手段としても用いられる。バッテリセル１０のフレーム要素１２の側におけるくぼみ１８及びノブ１９と、冷却要素４０のフレーム５２の側における孔５６との、直径及び位置間隔の許容差が十分小さい場合に、バッテリセル１０及び冷却要素４０から成る、形状接続的に保持されたブロックを形成することが可能である。当該ブロックは、少なくとも予め組み立てられた状態において、締め付けねじを用いなくても一体化している。これによって、組み立ての際の取り扱いが著しく容易になる。
【００３９】
熱交換管４８（図１）は、非加圧の状態で厚さ方向においてフレーム５２を越えて突出しないように、かつ、弾性を有し、冷却剤が導入された動作状態に対応する内圧下に置かれた場合に横断面において膨張し、厚さ方向においてフレーム５２の境界を越えて突出するように構成されている。この膨張によって、動作中の熱交換管４８は、確実にバッテリ要素３０に密着する。これによって、輸送抵抗が明らかに減少する。なぜなら、起伏が均され、空隙が減少（理想的には消滅）するので、良好な熱伝導が確実化されるからである。導体冷却と比較すると、冷却経路は明らかに短縮される。
【００４０】
図３は、冷却要素４０の端面を示す図である。図４は、図３の矢印ＩＶの方向に見た、加圧された状態における冷却要素４０の側面図である。
【００４１】
図３には、冷却剤が流れる往路５８（低温）と復路６０（高温）とが概略的に示されている。同じく、冷却要素４０の主な寸法（幅Ｗ、高さＨ）が記載されている。４０Ａｈの典型的なバッテリ要素（リチウムイオン蓄電池セル）の場合、加熱要素（及びバッテリ要素）の幅Ｗは、例えば約２２０ｍｍであり、加熱要素（及びバッテリ要素）の高さＨは、例えば約２７６ｍｍであり得る。
【００４２】
図４は、復路接続部４６の側から見た加熱要素４の側面図である。図中、フレーム５２の厚さＴが、冷却要素４０の第３の主要寸法として記載されている。
【００４３】
加熱要素４０の厚さＴは、４０Ａｈのリチウムイオンバッテリセルの実際の実施において、例えば２ｍｍから３ｍｍであり得る（本発明において、冷却要素４０の厚さＴの方向は、厚さ方向とも表現される）。図４の描写によると、熱交換管４８（この領域は冷却経路とも表現される）は、上述のように、ここに示した加圧された状態においては、厚さ方向にフレーム５２の境界を越えて突出している。
【００４４】
冷却剤（往路５８／復路６０）としては、例えば、水とグリコールとを５０：５０で混合したものが用いられる。混合比は、気候条件に適応可能である。自明のことながら、容量、構造及びその他の境界条件に応じて、異なる基準が必要となり得るので、ここに記載した基準は単なる一例であり、本発明の思想を制限するものではない。
【００４５】
図５は、図３の線に沿った、矢印Ｖの方向に見た冷却要素の拡大断面図であり、冷却要素４０の内部構造を明らかにしている。
【００４６】
図５の描写によると、冷却要素４０は、主に４つの層から構成されている。このとき、第１の層６２はフレームの第１の半分６２を形成し、第２の層６４は熱交換装置の第１の半分６４を形成し、第３の層６６は、熱交換装置の第２の半分６６を形成し、第４の層６８はフレームの第２の半分６８を形成している。図中の鎖線７０は、層構造の対称面を意味している。
【００４７】
第２の層６４及び第３の層６６はホイルから形成されており、接合部７２ａ、７２ｂ、７２ｃで、例えば溶接又は接着等で互いに接続されている。接合部７２ａ、７２ｂ、７２ｃの間には、空洞７４、７６が形成されている。図では、空洞７４が分岐管４６と収集管５０（図２）との間の接続を形成し、空洞７６が冷却要素４０の熱交換管４８（図２）を形成している。図の背景には、分岐管４６も視認できる。分岐管４６と収集管５０（図２）とは、類似した接合部によって区切られている。
【００４８】
製造に際して、熱交換装置の各半分６４、６６は、予め（深絞り又はホットプレス等によって）成形された後、接合部７２ａ、７２ｂ、７２ｃで接続される。別の選択肢としては、層６４、６６をまず（熱の作用等によって）接合部７２ａ、７２ｂ、７２ｃで接続した後、圧力によって、高温状態において、場合によってはマトリックスにおいて成形する。
【００４９】
第２の層６４及び第３の層６６の周縁領域には、第１の層６２及び第４の層６８（フレームの第１の半分及び第２の半分）が、それぞれ対称面７０の上側及び下側で溶接、射出、又はその他の方法で一体成形されている。これらは、第２の層６４及び第３の層６６から成る構造を補強するための、周囲を取り囲むフレーム（フレーム５２、図２）を形成する。（機械的に見て、フレームの各半分６２、６８の間に受容されている熱交換装置の各半分６４、６６の周縁領域も、フレーム５２の一部と見なすことができる）。フレーム５２は、本発明に係るフレーム構造であり、熱交換装置の各半分６４、６６は共に、フレーム５２内部で、本発明に係る熱交換構造を構成している。熱交換構造が内蔵されたフレーム５２内部の領域全体は、本発明に係るフレーム構造の一部としても表現される。
【００５０】
凹部５４を有するフレームの各半分６２、６８の形状は、薄箔の深絞り又はホットプレス等によって形成可能である。別の選択肢としては、凹部５４は、比較的厚い材料層の後からの圧入、蒸着（レーザー光線等による）、フライス加工等によっても形成可能である。
【００５１】
熱交換装置の各半分６４、６６は、空洞７６（熱交換管４８の）の領域において、波形の横断面を有している。熱交換装置の各半分（層）６４、６６を形成するホイルは、十分な弾性を有しているので、波形は、空洞７６内の内圧において、冷却要素４０の厚さ方向に延在し、結果として縁部５２の境界を越えて突出する。図５に示すように、分岐管４６の有する厚さ方向の距離は比較的小さい。同じことが、図では視認できない収集管（５０、図２を参照のこと）に当てはまる。したがって、分岐管４６と収集管５０とは、過圧の際に、熱交換管４８ほどには厚さ方向に伸長しない。
【００５２】
第１の層６２、第２の層６４、第３の層６６、及び第４の層６８は、例えばプラスチックのホイルから形成されている。これらは、特に本発明に係るホイル層又はホイル層構造を形成する。第１の層６２、第２の層６４、第３の層６６、及び第４の層６８の材料は、必要とされる耐化学性、燃焼挙動（Ｂ１等）、動作温度、熱伝導性、耐熱性、耐摩耗性及び抗張力等に応じて選択される。特に好ましくは、当該ホイルは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチロール（ＰＳ）等のエラストマー、又は、比較可能な熱可塑性プラスチックを有している。熱伝導性を改善するために、シリカ微粉、ガラス、金属、窒化アルミニウム粉末、炭素等の材料を加えても良い。第１の層６２、第２の層６４、第３の層６６、及び第４の層６８は、複合ホイル、ラミネートフィルム等から形成しても良い。このような複合ホイルの場合、例えば１つの層は、繊維強化プラスチックを用いること等によって、靭性又は抗張力を改善する特性を有することが可能である。フレームの各半分６２、６８の高さｈが基準点として、例えば１ｍｍから１．５ｍｍまでである場合、両方の内側ホイル６４、６６の厚さｓはそれぞれ約５０μｍから１５０μｍであり得る。したがって、フレーム５２の全体の厚さＴは、例えば２．１ｍｍから３．３ｍｍであり得る。
【００５３】
製造プロセスの容易化は、熱交換構造のホイル層（熱交換装置の第１の半分６４、第２の半分６６）が角でつながっており、接続のために重なり合って畳まれることによって実現する。
【００５４】
ホイルの厚さｓは、熱交換管４８の領域における熱伝導に著しい影響を与える。
【００５５】
図６は、熱がバッテリ要素３０から内壁（層６４又は６６）を通って、熱交換管４８の空洞７６に至るのを概略的に示した図である。図中、Ｔ１はバッテリ要素３０の温度を［Ｋ］で、Ｔ２は空洞７６内部における伝熱媒体の温度を［Ｋ］で、Ａは接触面を［ｍｍ２］で、ｓは層６４（６６）の厚さを［ｍ］で、
【数１】
2013531338.tif 000003
は熱流量を［Ｊ／ｓ］で、λは層６４（６６）の熱伝導性を［Ｗ／Ｋ＊ｍ］又は［Ｊ／Ｋ＊ｍ＊ｓ］で表している。
【００５６】
熱伝導性の単位によって、層厚が絶対的熱伝導に著しい影響を与えていることが明らかになる。このときつねに、λは単位モデルに関連しており、どのくらいの熱量Ｑ（単位［Ｊ］）が１秒（１ｓ）の間に、厚さ１ｍの流入面積Ａ＝１ｍ２を有する層を通過するかを表している。Ｔ１を流入温度、Ｔ２を流出温度として、熱流量は以下の式（１）で求められる。
【００５７】
【数２】
2013531338.tif 000004
【００５８】
ここでは、バッテリ要素３０は加熱要素として理解され、熱流量
【数３】
2013531338.tif 000005
は、比率が固定されていると仮定して、加熱要素の熱出力として理解され得る。
【００５９】
既知のジオメトリ上の寸法、既知の流入温度Ｔ１及び既知の熱出力
【数４】
2013531338.tif 000006
において、流出温度Ｔ２（ホイル背面の温度）は、理想的な条件下で以下の式（２）から算出されるが、この式は式（１）をただ書き換えたものである。
【００６０】
【数５】
2013531338.tif 000007
【００６１】
バッテリセル（４０Ａｈのリチウムイオン蓄電池セルを例とする）の典型的な比率を、前記モデルに転用するために、バッテリ要素３０は、熱流量
【数６】
2013531338.tif 000008
が３０Ｗ（Ｊ／ｓ）の加熱要素と見なされる。プラスチックホイルの典型的な熱伝導係数λは、０．６Ｗ／Ｋ＊ｍと仮定され、接触面Ａとして、０．２×０．２ｍ２の面積が仮定される。５０℃という一定の流入温度Ｔ１のために、流出温度Ｔ２が理想的な条件下で求められる（温度差のみが考慮されるので、又は、基礎を成す式において温度の定数が約分されるので、［Ｋ］の代わりに［℃］で計算することができる）。次の表１は、様々な層厚ｓに関する算定結果を示している。
【００６２】
【表１】
2013531338.tif 000009
【００６３】
表からは、熱出力が３０Ｗかつ面積が０．０４ｍ２の場合、層厚が小さいと、ラムダ値の影響は小数点以下でしか認められないことがわかる。
【００６４】
この関連において指摘されるのは、熱交換構造を形成するためのホイル層（熱交換装置の各半分６４、６６）を、湾曲部の領域において、接合部の領域においてよりも薄くすることができるということである。このように、例えば空洞７６を形成する際の成形プロセスによって層が薄くなることは、弾性及び熱伝導の点から望ましい。
【００６５】
図７は、本発明に係る冷却要素４０の変型例を簡略化して示した図であり、図３の表示に対応する。
【００６６】
上述の実施例では、図２及び図３によると、流路はまず往路接続部４２内の流れ方向に対して垂直に延在し、その後、熱交換管４８に分岐する。熱交換管は、くしの歯のように、往路接続部４２から垂直に分岐し、収集管５０に垂直に合流する。熱交換管４８内の流れ方向（図３において矢印４９で示されている）は、流入方向及び流出方向（５８、６０）に対応する。図７に係る冷却要素４０の一変型例では、往路接続部４２からの流れは、まず接続管７８を経由して冷却要素４０の上面に誘導される。そこでは、分岐管４６が冷却要素４０の幅方向に延在している。冷却要素４０の下面では、対応して収集管５０が冷却要素４０の幅方向に延在している。収集管５０は、さらなる接続管８０によって、復路接続部４４と接続されている。分岐管４６と収集管５０との間には、複数の熱交換管４８が延在しており、熱交換管４８を通る流れ方向（矢印４９で示されている）は、上から下へ垂直に、すなわち往路方向５８又は復路方向６０を横切って伸びている。
【００６７】
さらなる一変型例では、分岐管４６は下方に位置し、収集管５０が上方に位置しているので、熱交換管内の流れ方向４９は上方へ向いている。
【００６８】
図８は、冷却要素４０のさらなる変型例を、図７の描写に対応して示した図である。この変型例では、唯一の一貫した熱交換管４８が、Ｚ字形に走っている（矢印４９を参照）。
【００６９】
当業者は、Ｉ字形、Ｕ字形、又はＳ字形の熱交換要素を実現するための流路（熱交換管）を形成するためのさらなる変型例に想到する。
【００７０】
図示した実施例によると、熱交換装置の各半分６４、６６の波型横断面は、ほぼ円環のセグメントから構成されている。ここからの逸脱は可能である。例えば、波がより高く形成され、結果として略卵形の断面形状を有していても良いし、又は、波がより幅広く形成され、結果として横たわった楕円形の断面形状を有していても良い。さらなる別の選択肢では、波は曲線的‐角の多い形状を有することが可能である。
【００７１】
図９は、図５の拡大部分断面図に対応する図において、熱交換構造、特に熱交換管４８を形成するための空洞７６の構造における変型例を示している。隣接するバッテリ要素３０の輪郭は破線で示されている。以下、明確に、又は、やむを得ず他の何かが生じない限りにおいて、上述の実施例及び変型例に関する説明は、この変型例にも適用される。
【００７２】
図９によると、熱交換管４８を形成するための空洞７６の内壁を形成する熱交換装置の各半分６４、６６の一部は、それぞれ２つの支え部分（Ｓｔｅｇａｂｓｃｈｎｉｔｔ）８２と１つの成形部分（Ｓｃｈｍｉｅｇａｂｓｃｈｎｉｔｔ）８４とを有しており、成形部分は支え部分を互いに接続し、断面において閉じられた空洞７６を形成する。この変型例の場合、空洞７４（図５）が存在しないことに注意を要する。
【００７３】
成形部分８４は外側表面８４ａを有しており、当該表面は、少なくとも略平坦であり、対称面７０と平行に延在している。したがって、成形部分８４は、バッテリ要素３０の外側輪郭と密着するように設計かつ装備されている。平坦かつ図５に示された実施例よりも幅広い外側表面８４ａによって、バッテリ要素３０との熱伝導面も拡大され得る。
【００７４】
対称面７０から成形部分８４へと伸びる支え部分８２は、横断面においてＳ字形に湾曲する線形を有している。管４８が冷却剤の動作過圧下にある動作状態において、支え部分８２は、成形部分８４がバッテリ要素３０に接触するように延在している（右に描いた空洞の上半分における点線で示した輪郭８４’を参照のこと）。したがって、支え部分８２は、本発明に係る膨張部分を形成する。
【００７５】
図１０は、本発明の実施例のさらなる変型例を示している。当該変型例は、主に、冷却要素４０の層構造に関するものである。
【００７６】
当該変型例の冷却要素４０は、主に２つの層６４、６６のみで構成されている。層６４、６６は、上述の実施例のように、空洞７６を有する熱交換装置の各半分を構成している。同時に、フレーム５２も、これらの層６４、６６から構成されている。このために、層６４、６６の周縁領域は、「Ｕ」字形に折りたたまれ、それによって周囲を取り囲む、二重に「Ｕ」字形を形成するフレーム５２が得られ、当該フレームは対称面７０の両側において、それぞれ層６４又は６６の２つの層から形成されているが、空洞７６の内壁は、それぞれ層６４又は６６の１つの層のみで形成されている。層６４及び６６は、端部断面の領域において、互いの接続層又は接合部７２ｄを有しており、そこで接着、溶接等によって相互に接続されている。
【００７７】
この変型例における縁部５２の「Ｕ」字形断面は、図２等の凹部５４に対応することに注意すべきである。当該変型例では、フレーム５２の角に設けられている孔５６（図２）の材料は、わずかな厚さのみを有している。追加的支援として、フレーム５２の角には、さらなるホイル材料を、場合によっては固形物を用いても良い。さらに、フレームを補強するために、横断リブを追加して用いても良い。
【００７８】
図１１及び図１２は、本発明の実施例のさらなる変型例における、冷却要素４０を製造する際の２つのステップを示している。
【００７９】
この変型例の冷却要素４０は、これまでの変型例のように、主に２つの層６４、６６から構成されている。層６４、６６は、空洞７６を有する熱交換装置の各半分を構成している。同時に、以下に図１１及び図１２を用いて説明するように、フレーム５２もこれらの層６４、６６から構成されている。
【００８０】
図１１に示した冷却要素の製造段階４０’では、層６４、６６の周縁領域は、対称面７０の両側で複数回折り重ねられ、それによって、縁側ビード５２’が形成されており、この縁側ビードは、その内部に存在する熱交換構造（空洞７６又は管４６、４８、５０）を取り囲んでいる。
【００８１】
さらに、縁側ビード５２’は、マトリックス（詳細には図示されていない）を用いて、高温で成形（加圧）され、図１２に示すように、凹部５４を有する縁部５２が形成される。図１２によると、層６４又は６６の折り重ねられた層は、加圧プロセスの後、縁側ビード５２’においてよりも薄くなっており、同時に、縁部５２の高さｈは、図１１に示した製造状態の縁側ビード５２’の高さｈ’よりも大きい。（しかしながら、図１２では、縁部５２の領域におけるホイル層の構造は、極めて簡略化して描写されている。実際には、層は、図１１及び図１２の間の成形プロセスによって、複雑なジオメトリを有している。）
【００８２】
さらなる変型例では、凹部５４を形成するために、（図１１とは異なり、最終的な縁部５２の高さに形成された、すなわち複数の層から構成された）縁側ビード５２’の加圧ではなく、フライス加工等を行っても良い。
【００８３】
図１３は、図１１及び図１２の変型例における、熱交換装置の各半分６４又は６６の出発材料である、切ったホイルシート６４’又は６６’を示している。破線８６によって示された領域は、後の熱交換構造のための領域である（熱交換構造、すなわち空洞７６等を決定するレリーフ構造は、図１３に示した状態ではまだ形成されていない）。線８６の外側に位置する周縁領域８８は、フレーム要素のジオメトリ上の境界（幅Ｗ、高さＨ）を標示している。周縁領域８８の短い方の側（幅Ｗ）には、それぞれフラップ９０が、周縁部分８８の長い方の側（高さＨ）には、それぞれフラップ９２が接続されている。
【００８４】
フラップ９０、９２内部の破線９０ａ、９２ａは曲げ線を示しており、この曲げ線において、フラップ９０、９２は折り曲げられるか、又は折り重ねられ、それによって縁側ビード５２’（図１１）が形成されている。曲げ線９０ａ、９０ｂの間には、帯９０ｂ、９２ｂが画定されている。
【００８５】
フラップ９０、９２は、さらに側方の切り込み部９０ｃ又は９２ｃを有しており、その切り込みの深さは、曲げ線９０ａ、９２ａの間隔と一致している。このとき、幅の狭い方のフラップ９０では、それぞれ第１の帯９０ｂは切り込み部９０ｃを有し、第２の帯９０ｂは切り込み部を有さず、第３の帯はまた切り込み部９０ｃを有し、と以下交互に続いて行く。それに対して、より幅広い方のフラップ９２では、それぞれ第１の帯９２ｂは切り込み部を有さず、第２の帯９２ｂは切り込み部９２ｃを有し、第３の帯は切り込み部を有さず、と以下交互に続いて行く。ここで、幅が広い方のフラップ９２と狭い方のフラップ９０とが交互に折り重ねられる場合、切り込み部９０ｃを有する帯９０ｂは、縁部８８の角で、切り込み部を有さない帯９２に接触し、切り込み部を有さない帯９０ｂは、切り込み部９２ｃを有する帯９２に接触する。このようにして、材料が集積して角８８ａの領域が過度に高くなることが回避される。
【００８６】
自明のことながら、切り込み部の順番が異なることもあり得る。この変型例において重要なのは、ただ、同じ序数の帯９０ｂ、９２ｂが接触し合う角８８ａにおいて、一方の帯が切り込み部を有し、他方の帯が切り込み部を有していないということである。
【００８７】
この変型例の１つでは、角８８ａにおいて、それぞれフラップ９０又は９２の２つの接し合う帯は、切り込み部９０ｃ又は９２ｃを有しているが、もう一方のフラップの対応する帯は切り込み部を有していない。この場合、フラップ９０、９２の結びつきは、さほど顕著ではない。しかしながら、フラップ９０、９２を容易に折ることができる。
【００８８】
さらなる変型例では、意図的に、角８８ａの領域に材料を集積させて過度に高くするので、切り込み部９０ｃ、９２ｃが不要であることに注意が必要である。この変型例の場合、孔５６（図２）を支持するために、角８８ａにおいて必要とされる材料が増大することが考えられる。
【００８９】
さらに注意すべきことには、裁断６４’（６６’）の寸法記入の際、湾曲部５５（図２）を形成するために、非対称は考慮されないままである。
【００９０】
図１４は、例えば車両や固定設備等にも設けることができるような、冷却剤循環を有するバッテリアセンブリ１を示している。
【００９１】
図示した例では、バッテリアセンブリ１は、構造及び数に関する一般性が制限されることなく、本明細書に係る１０個のリチウムイオンバッテリセル１０と、それぞれその間に配置された冷却要素４０とを有している。
【００９２】
バッテリアセンブリ１の側方から突出した冷却要素４０の往路接続部４２は、共通の往路分岐管９４に接続されている。同様に、バッテリアセンブリ１のもう一方の側方で突出した冷却要素４０の復路接続管４２は、共通の復路分岐管９６に接続されている。往路分岐管９４と復路分岐管９６とにつながる導管には、それぞれ導管温度センサが設けられており、この温度センサは、往路温度信号ＴＶと復路温度信号ＴＲとを供給する。詳細には図示されていないセンサを通じて、バッテリセル１０又はその中に含まれたバッテリ要素（３０、ここでは詳細には図示されていない）の動作状態が把握され、バッテリ制御ユニット（スタック制御ユニット）１００を通じて、状態信号ＺＢとして利用可能になる。動作状態は、特にセル温度を含んでいる。温度及びその他の状態信号は、ネットワーク（詳細には図示していない）を通じて、制御機器（ＣＴＲ）１０２に供給される。制御機器１０２は、供給された信号を加工して、ポンプ１０４のための制御信号ＳＰ、換気装置モータ１０６のための制御信号ＳＬ、及び、往路電気加熱機器１０８のための制御信号ＳＨを作成する。
【００９３】
復路分岐管９６の下流に配置されたポンプ１０４は、冷却剤循環を継続させる。ポンプ１０４によって輸送された冷却剤は、冷却装置１１０を経由し、補償容器１１２に誘導される。当該冷却剤は、ポンプ１０４の吸引作用によって補償容器１１２から排出され、往路分岐管９４を通って冷却要素４０の往路接続部４２に供給される前に、まず往路加熱機器１０８を通るように誘導される。
【００９４】
冷却要素４０内では、冷却剤（上述のように、水とグリコールとを、例えば５０：５０のように適切な混合比で混合したもの）が、バッテリセル１０の過剰な熱を吸収する。バッテリセル１０の冷却は、冷却剤の流量を決定するポンプ１０４の制御と、換気装置モータ１０６であって、その冷却ファン１１４が冷却装置１１０に空気流を与える換気装置モータの制御とによって調整できる。この点では、例えば寒い気候や特にバッテリシステムの起動に際して、往路加熱機器１０８の作動によってバッテリセル１０を予熱することも可能である。すなわち、当該冷却剤は、極めて一般的に、本発明に係る伝熱媒体としても理解可能である。本発明において、往路接続部４２は、伝熱媒体の供給接続部であり、復路接続部４４は、伝熱媒体の排出接続部である。したがって、この冷却剤循環は、本発明に係る伝熱媒体の供給回路である。
【００９５】
アセンブリ１内の個別セル１０の温度制御に関する微調整は、例えば制御可能な往路絞り弁（詳細には図示されていない）を通じて可能である。当該絞り弁は、それぞれ往路接続部４２に前置されており、制御機器１０２を通じて制御可能である。
【００９６】
冷却剤循環を、バッテリ領域のために別個に設けて、特別に適合させることが可能である。しかしながら、例えばハイブリッド車両等において、内燃機関の冷却剤回路と共に用いることも可能である。
【００９７】
以上、本発明を、具体的な実施例及びその変型例を用いて、主要な特徴に関して説明してきたが、自明のことながら、本発明は当該実施例に限定されるものではなく、請求項に規定された規模及び範囲において、例えば以下に示唆するように、しかしながらこの示唆に限定されることなく、変更及び拡大することができる。
【００９８】
記載及び描写された実施例及び変型例では、熱交換管４８は、非加圧の状態において、冷却要素４０の略厚さ方向において、フレーム５２によって画定された冷却要素４０の外側境界と同一平面上にあり、それぞれ隣のバッテリ要素１０とは接触していない。変型例においては、熱交換管４８の外側輪郭は、非加圧の状態で、フレーム５２の境界より後退するか、又はわずかに突出し得る。冷却要素４０の最適な機能にとって重要なのは、熱交換管の外側輪郭が、冷却要素が伝熱媒体の動作過圧下にある動作状態において、バッテリ要素１０に密着するということである。さらなる変型例において、熱交換管４８の外側輪郭は、非加圧の状態で、フレーム５２の境界から明らかに突出しており、非加圧の状態でもすでに、バッテリ要素１０に接触するか、又は、横断面においてバッテリ要素１０によって圧縮されている。したがって、冷却要素４０における動作過圧によって、熱交換管４８は、さらにバッテリ要素１０に密着することになる。
【００９９】
実施例及び図示された変型例では、分岐管４６及び収集管５０が熱伝導に用いられることが明確に規定されてはいないが、これについては、さらなる変型例で規定することができる。
【０１００】
冷却要素４０のさらなる変型例では、熱交換装置の各半分６４、６６（図５等を参照のこと）のうちの１つにのみ、レリーフ構造が設けられており、それによって空洞７６が形成されているが、熱交換装置のもう一方の半分は平坦である。このような冷却要素においては、対称面７０は、本発明に係る分離面に一般化される。このような冷却要素は、例えばアセンブリ１内の最後のバッテリセル１０の外側の端面において用いられ得る。
【０１０１】
本発明を、本発明に係る電気化学エネルギー貯蔵セルの一例であるリチウムイオンバッテリセル１０を用いて説明した。自明のことながら、本発明を、過剰な熱を排出することが有利となるようなあらゆる種類の電気化学エネルギー貯蔵セルに対して、その動作原理とは関係なく適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  バッテリアセンブリ
１０  バッテリセル
１２  第１のフレーム部分
１４  第２のフレーム部分
１６  開口部
１８  くぼみ
１９  ノブ
２０  軸受
２０ａ  開口部（止まり穴、ねじ込みプラグ穴）
３０  バッテリ要素
３２  正極導体
３２ａ  開口部（通り穴、固定穴）
３４  負極導体
３４ａ  開口部（通り穴、固定穴）
４０  冷却要素
４０’  製造段階
４２  往路接続部
４４  復路接続部
４６  分岐管
４８  熱交換管
５０  収集管
５２  フレーム
５２’  縁側ビード
５４  凹部
５５  湾曲部
５６  孔
５８  冷却剤の往路
５９  冷却経路における冷却剤の流れ
６０  冷却剤の復路
６２  第１の層；フレームの第１の半分
６４  第２の層；熱交換装置の第１の半分
６４’  ホイルシート
６６  第３の層；熱交換装置の第２の半分
６８  第４の層；フレームの第２の半分
７０  対称面
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ  接合部
７２ｄ  接続層（接合部）
７４、７６  空洞（中空空間）
７８、８０  接続管
８２  支え部分
８４  成形部分
８４’  動作状態における輪郭
８４ａ  外側表面
８６  線（熱交換装置領域のマーキング）
８８  周縁領域
８８ａ  角
９０  フラップ
９０ａ  曲げ線
９０ｂ  帯
９０ｃ  切り込み部
９２  フラップ
９２ａ  曲げ線
９２ｂ  帯
９２ｃ  切り込み部
９４  往路分岐管
９６  復路分岐管
９８  導管の温度センサ
１００  バッテリ制御ユニット
１０２  制御機器
１０４  ポンプ
１０６  換気装置モータ
１０８  往路加熱機器
１１０  冷却装置
１１２  補償容器
１１４  冷却ファン
ｈ  フレームの半分の高さ
ｈ’  縁側ビードの高さ
ｓ  層厚（ホイルの厚さ）
Ａ  接触面
Ｈ  加熱要素の高さ
【数７】
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ＳＨ  往路加熱機器制御信号
ＳＬ  換気装置モータ制御信号
ＳＰ  ポンプ制御信号
Ｔ  加熱要素の厚さ
Ｔ１  流入温度；バッテリセル側における温度
Ｔ２  流出温度；空洞側における温度
ＴＲ  復路温度信号
ＴＶ  往路温度信号
Ｗ  加熱要素の幅
ＺＢ  バッテリ状態信号
λ  熱伝導性
上記の参照符号及びシンボルのリストが、本明細書の不可欠な構成要素であることを明示的に指摘する。
【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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【国際調査報告】
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