(57)【要約】電力供給システムが、電池モジュールを形成すべく端と端を接するように並んで接続された多数の電池を含む。多数のこれらの電池モジュールが、より大きな電池組立体を作るのに使用され得る基本構成要素である電池ブリックを形成すべく筐体の中に配設される。電力供給システムが、個々の電池を一列に並べ、電池筐体から外側に延びる電池端子の適切な位置調節を確かなものとする一助となるための位置決め器を含み得る。端子コネクタが、露出される端子全体に見られる電圧の大きさを低減するために使用され得る。端子コネクタが、二つの電池端子を接続する一方で、隣接する電池端子を覆い、アクセスを禁止する。電力供給システムはまた、温度センサーの使用個数に関わらず、電池周りの空気流の均一性を維持するように、温度センサーの使用を容易にするためのセンサー・ステーションを含み得る。
2008533685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも幾つかの電源ユニットの端子が、他の電源ユニットの夫々の端子に電気的に結合され、それにより、群内のいずれの電源ユニットの公称電圧より大きな公称電圧を持つ電源ユニット群を形成する、各々が夫々の公称電圧及び一組の端子を備えた複数の電源ユニット、
上記電源ユニットの端子の少なくとも幾つかが電気的結合を作るためにアクセス可能なように、上記電源ユニットをその中に収容するよう構成された筐体、及び、
複数の端子コネクタを有し、
上記端子コネクタの各々が、夫々の電源ユニットの二つの端子の間に電気的結合をもたらし、そして、夫々の電源ユニットの他の二つの端子に対するアクセスを禁止するように構成され、
更に、上記端子コネクタの各々が、上記二つの端子間の電気的結合が取り除かれた後に上記他の二つの端子へのアクセスが促進され、それにより、上記電源ユニット群の公称電圧より低い電圧が、上記端子コネクターによって促進されるどの端子アクセスにも亘って見られるように、上記群内の電源ユニットの上記端子への選択的なアクセスを促進するように構成された、電力供給システム。
【請求項２】
少なくとも三つの上記端子コネクタを有し、
第一の上記端子コネクタが、第一の二つの上記端子の間に電気的な結合をもたらす一方で、第二の二つの上記端子へのアクセスを禁止し、
第二の上記端子コネクタが、上記第二の二つの上記端子の間に電気的な結合をもたらす一方で、第三の二つの上記端子へのアクセスを禁止し、そして、
第三の上記端子コネクタが、上記第三の二つの上記端子の間に電気的な結合をもたらす一方で、上記第一の二つの上記端子へのアクセスを禁止するように、
上記端子コネクタが互いに連携するように構成された、請求項1の電力供給システム。
【請求項３】
上記端子コネクタの各々が、上記端子の二つへのアクセスを促進するための一組の穴をその中に持つ第一部分と、上記端子の他の二つを覆うカバーを形成する第二部分とを含む、請求項1の電力供給システム。
【請求項４】
上記端子コネクタの二つが互いに隣接して配設されるとき、上記端子コネクタの幾つかの上記第二部分が、上記端子コネクタの他の幾つかの上記第一部分の上記穴を覆うように構成された、請求項3の電力供給システム。
【請求項５】
上記端子コネクタの各々の上記第一部分が、上記二つの端子の間に電気的な接続をもたらすための母線を収容するように構成された、請求項3の電力供給システム。
【請求項６】
上記端子コネクタの各々の上記第一部分が、上記端子コネクタの上記端子に対する取付けを容易にするための留め具を一つ一つ保持するための一組のリテーナを収容するよう更に構成された、請求項5の電力供給システム。
【請求項７】
上記端子コネクタの少なくとも幾つかが、夫々の電源ユニットの電圧を判定するように構成されたセンサーを含む、請求項6の電力供給システム。
【請求項８】
上記電力ユニット群が、第一の面と、該第一の面の反対側の第二の面を持ち、
上記群内の上記電源ユニットの各々の端子の一方が上記第一の面を向き、そして、上記群内の上記電源ユニットの各々の端子の他方が上記第二の面を向き、
上記端子コネクタが、上記電源ユニット群の第一の面に配設される第一タイプの端子コネクタを有し、
更に、上記端子コネクタが、少なくとも一つが夫々の電源ユニットの少なくとも一組の端子の間に電気的接続をもたらすために上記電源ユニット群の第二の面に配設される、第二タイプの端子コネクタを有する、請求項1の電力供給システム。
【請求項９】
上記第二タイプの端子コネクタが、その上記電源ユニット群の上記第二面からの取り外しが、上記第一タイプの端子コネクタの最後の一つが上記電源ユニット群の上記第一面から取り外されるまで、禁止されるように構成された、請求項8の電力供給システム。
【請求項１０】
上記電源ユニットの各々が、互いに電気的に接続された複数の電池を含み、
該電池の各々が一組の端子を含み、
上記電池が、一つの電池の端子の一つが、夫々の電源ユニットの端子の一つを提供し、別の電池の端子の一つが、夫々の電源ユニットの他の端子を提供するように配列されている、請求項1の電力供給システム。
【請求項１１】
複数の電源ユニット、及び、
その中に上記電源ユニットを収容するように構成された筐体を備え、
上記筐体が、該筐体内の電源ユニットの各々の周りに空気流通路を備えるべく構成され、
上記筐体が複数のセンサー・ステーションを含み、
上記センサー・ステーションの各々が、上記電源ユニット周りの空気流の少なくとも一部を妨げ、
上記センサー・ステーションの各々が、その中に夫々のセンサーを、夫々のセンサーが、夫々の電源ユニットに関連するパラメータを判定すべく、上記電源ユニットの夫々一つに接触可能なように収容するように構成され、
上記センサー・ステーションの各々が更に、センサーが上記センサー・ステーションの中に収容されていようがいまいが実質的に同様の方法で上記空気流を妨げるように構成されている、電源供給システム。
【請求項１２】
上記筐体が、上記電源ユニットを収容するための複数の仕切りを含み、
該仕切りの各々が仕切り壁を含み、
上記センサー・ステーションの各々が、夫々の仕切り壁に、上記センサーの一つが夫々の仕切りの中の電源ユニットと接触するのを可能とするための穴を含む、請求項11の電源供給システム。
【請求項１３】
上記センサー・ステーションの各々が、該センサー・ステーションの一部が夫々の上記仕切り内の電源ユニットに接触するように、夫々の仕切り内に延設される、請求項12の電源供給システム。
【請求項１４】
上記センサー・ステーションの各々が、夫々のセンサーを上記電源ユニット周りの空気流から実質的に遮断し、それにより、上記センサーと上記電源ユニット周りの上記空気流の間の対流的な熱伝導を禁止する、請求項13の電力供給システム。
【請求項１５】
上記筐体が、所定の数の電源ユニットを収容し、そして、該所定の数の電源ユニットの各々のために一つのセンサー・ステーションを含み、それにより、上記所定の数の電源ユニットの各々に関する個別のセンサーの使用を促進する、請求項14の電力供給システム。
【請求項１６】
各々が概して円形の断面を持つ、複数の概して円筒型の電源ユニット、及び、
各々が内部と外部とを持ち、その中に上記電源ユニットを収容するよう構成された概して管状の複数の仕切りを含み、該仕切りの各々が、夫々の仕切り内に電源ユニットを横切る空気流を供給するための、夫々の仕切りの長手方向に沿った開口溝を形成する周方向の切れ目を含む複数の筐体を有し、
上記筐体の各々が、上記溝の少なくとも一つが夫々の筐体の内部に向けられ、そして、上記溝の少なくとも一つが夫々の筐体の外部に向けられるように構成され、
上記筐体の各々が更に、別の筐体との間に共有内部を形成すべく別の筐体の一つと連携するように構成され、該連携している筐体の各々から外部に向いた溝の一つが、上記共有内部に向けられる、電力供給システム。
【請求項１７】
上記仕切りの各々が、該仕切りの長手方向に沿って配設された複数の電源ユニットを収容するように構成され、
上記仕切りの各々が、その中に、上記筐体内部の溝の少なくとも一つと上記筐体の外部との間の空気流を促進するための複数の穴を持つ仕切り壁を含み、
上記穴の各々が、上記電源ユニットの夫々の一つに隣接し、それにより上記電源ユニットの各々の周りの空気流を促進する、請求項16の電力供給システム。
【請求項１８】
上記筐体の各々が4つの仕切りを含み、
該仕切りの二つが、上記筐体の内部に対して開口する夫々の溝を持ち、
上記仕切りの他の二つが、上記筐体の外部に対して開口する夫々の溝を持つ、請求項16の電力供給システム。
【請求項１９】
上記筐体の各々に関する溝を含むマニフォールドを更に備え、
上記マニフォールドが、空気流源からの空気流を受け、そして、上記筐体の各々に分配するように構成される、請求項19の電力供給システム。
【請求項２０】
上記仕切りの各々が、上記仕切りを通る空気流を乱すために、そこから内側へ延設する複数の突起を持つ内側面を含み、それにより、上記空気流と上記電源ユニットとの間の熱伝達の増進を促進する、請求項16の電力供給システム。
【請求項２１】
各々が、互いに反対側に配設された二つの端部を持ち、該端部の一方に配設された一つの端子と上記端部の他方に配設された別の端子とを含む、複数の概して円筒型の電源ユニット、及び、
少なくとも部分的に開いた二つの端部を持つ仕切りを含む筐体を有し、
上記筐体が、所定の数の電源ユニットを、上記電源ユニットの一つの上記端子の一つが上記筐体の一端に隣接し、そして、上記電源ユニットの別の一つの上記端子の一つが上記筐体の他端に隣接するように、端と端とを接する方向に収容し、
上記仕切りが、上記仕切りの端部の一つに隣接する上記端子の各々が、その夫々の仕切り端部の所定距離内になるように上記電源ユニットの少なくとも一つを位置決めすべく上記仕切り内の上記電源ユニットの少なくとも一つと連携するように構成された、少なくとも一つの位置決め手段を含む、電源供給システム。
【請求項２２】
夫々の電源ユニットの端子をを部分的に絶縁するために、各々が上記電源ユニットのいずれか一つの一端に配設されるように構成された複数の絶縁体を更に有し、
上記仕切りが、壁によって少なくとも部分的に規定され、
上記位置決め手段の少なくとも一つが、上記電源ユニットの夫々一つを上記仕切りの端部に対して位置決めすべく夫々の絶縁体の一つと連携するように構成された、上記仕切りの壁の中に設けられる溝を含む、請求項21の電力供給システム。
【請求項２３】
上記絶縁体の各々が、その上に設けられる複数のリングを含み、
上記仕切り壁内の上記溝の少なくとも一つが、上記絶縁体を上記溝の中に位置決めすべく夫々の絶縁体の上のリングを連携するように構成された、複数の歯を含む、請求項23の電力供給システム。
【請求項２４】
上記仕切りが、上記所定の数の電源ユニットの各々に関する位置決め手段の一つを含む、請求項21の電力供給システム。
【請求項２５】
上記位置決め手段の各々が、隣接する位置決め手段の一つから所定の距離をあけて、上記仕切りの長手方向に沿って配設され、それにより、上記仕切りの端部のそれぞれに隣接する二つの端子に関する位置偏差を抑制する、請求項24の電力供給システム。
【請求項２６】
各々が概して円形の断面を持つ、複数の概して円筒型の電源ユニット、
内部と外部とを持ち、そして、その中に所定数の上記電源ユニットを収容するように構成された、
互いに隣接して配設される複数の筐体で、該筐体の各々の外部が、仕切りの端部から所定の距離をあけて設けられた溝を、隣接配置された筐体上の夫々の溝が該して互いに一直線に並ぶように含む筐体、
上記溝内に配設された連結棒、及び、
上記筐体を間に捕捉するために上記連結棒と連携するよう構成され、それにより筐体群を形成する、一組の端板、を有する電力供給システム。
【請求項２７】
上記溝の各々が、上記連結棒に隣接する位置決め機構を含み、
上記位置決め機構の各々が、他の筐体群の夫々の位置決め機構と連携するように構成され、それにより、一つの筐体群を他の筐体群の上に積み重ねることを容易にする、請求項26の電力供給システム。
【請求項２８】
上記筐体の各々が、上部と底部を含み、
上記筐体外部の各々が、上記筐体の上部に二つの上記溝を持ち、そして、上記筐体の底部に二つの上記溝を持ち、
上記筐体群が、上記筐体を捕捉すべく上記端板に結合するための4つの連結ロッドを持つ、請求項27の電力供給システム。
【請求項２９】
上記筐体外部の各々が、隣接する筐体との互いの位置を調整するために他の筐体外部のいずれかの連結機構と連携するように構成された連結機構を更に含む、請求項26の電力供給システム。
【請求項３０】
上記連結機構の各々が、突起及び凹部を含み、上記突起の各々が別の筐体の一つの凹部と結合する、請求項29の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力供給システムに関連し、より具体的には、例えばハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicle）と連結して使用され得る電力供給システムに関連する。
【背景技術】
【０００２】
種々の適用例において使用される、標準化された大きさの円筒型の電池が、比較的安価で、且つ、一般に入手可能である。これらの特性の全てが、前述の電池を、大量生産の高電圧電池にふさわしい候補としている。しかしながら、それらの電池が高電圧を生成するために多数結合されるとき、それらの円筒型の形状が、多くの課題を生む。例えば、個々の電池が互いに電気的に接続される必要があり、それは、電池組立体に対して費用と重量を追加する多数の電気的接続を生じ得る。更に、個々の電池は、重くて、そして、大きくて扱い難く、動かすために持上げ補助装置を必要とし得る種々の配列でグループ化されるのが通例である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
隣接する電池間に多数の連接棒を使用するのを避けるための方法の一つが、複数の電池を、端と端とを接した構成で長い列に配置することである。この取り組みの問題の一つが、個々の電池の各々が、製造公差を被りやすい長さを持つことである。一つの列に配置される電池の数が多くなるほど、列の全長が変動する可能性が大きくなる。この公差の積み重ねによってもたらされる問題は、列の端における電池の端子のずれに至り得る。
【０００４】
公差の積み重ねの問題は、電池の長さの変動に加え、相互接続構成要素の大きさの相違によって深刻になり得る。したがって、もし二つの隣接する電池の列の一方の列が他方に比べて著しく長いならば、それらを互いに接続することは難しい。さらに、十分に小さい抵抗を持つ電気的接続を確かなものとするために、電池端子とコネクタとの間に均一な接続を持つのが望ましい。そのような均一な接続は、一直線に並んでいない端子によって、難しく、或いは、不可能になり得る。
【０００５】
従来の電池配列はまた、他の不利点を持つ。例えば、サービス要員が、個々の電池の一つ以上へアクセス（access）するとき、高電圧に晒される可能性がある。個々の電池を互いに電気的に接続するのに必要とされる多数の露出した電池接続のため、これは、特に問題となり得る。加えて、電池間の温度差を最小化するように、電池の夫々を冷却することが望ましい。これは、そこにおいて電池の冷却源に対する近接性に依存して電池の幾つかが他の電池に比べて大きな冷却を受けるのが一般的である、従来の電池配列では非常に難しい。幾つかの電池配列が、冷却過程で使用され得るプレナム（plenum）、或いは、他のダクトを形成するための電池仕切り壁のような、二次構造をさらに必要とする。これは、電池構造の如何なる変化、或いは、電池組立体を他の位置に移動することが、冷却構造を必然的に変えることを意味する。この柔軟性の欠如が、多くの適用例において望ましくなく、そして、そこにおいて設計の柔軟性が重要であるハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicles: HEV）において、特に望ましくない。
【０００６】
電池組立体それ自体の構成、或いは、その位置に加え、他の要因が電池の均一冷却に影響し得る。例えば、大きな電池配列内の異なる位置に多くの異なる温度センサーをもつのが望ましい場合がある。そのような温度センサーを、電池の温度が直接的に測定され得るように、一つ以上の電池に直接的に接触させるのが更に望ましいだろう。
【０００７】
従来の電池配列において、温度センサーが、電池の温度が直接的に測定されないよう、電池筐体の上に配置されることがしばしばある。もっと正確に言えば、電池筐体の温度が測定され、そして、幾つかの補正因子が電池近くの温度を推定するのに使用されなければならない。しかしながら、もし温度センサーが電池に接触して配置されたならば、或いは、電池の非常に近くに配置されたならば、センサーは電池周辺の空気流を妨げ、不均一な空気流と望ましくない電池の温度差をもたらし得る。
【０００８】
したがって、上述したような従来の電力供給システムの欠点の幾つか、或いは、全てを克服可能な電力供給システムを持つことが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の利点の一つが、円筒型の電池が、大きな電池を作るために容易に積み重ねられ、さもなければ組み合わせられる、比較的小さな長方形の筐体内に予め組み立てられるのを可能とすることである。
【００１０】
本発明の別の利点が、電池の小さな筐体の各々が、比較的低い電圧の状態にされ、安全性を増すことである。更に、高電圧装置が絶縁包装（insulating wrap）を必要とする場合があるが、本発明の実施形態には必要ではない。
【００１１】
本発明は、その中において個々の電池が電池モジュールを形成すべく端と端を接する方法で列を成して接続され得る、電力供給システムを提供する。これらの電池モジュールの多くが、より大きな電池組立体を作るために使用され得る基本構成要素である「ブリック」を形成すべく、筐体の中に配置され得る。隣接する電池モジュールに関する公差の積み重ねの問題を除くため、ブリックは、電池モジュール内の電池の幾つか或いは全て用の位置決め手段を含むように形成され得る。位置決め手段は、電池モジュールの長さの差異が最小化するように適切に間隔をあけられて設けられ得る。これは、電池の各々の端部に行かれた端子が、同じブリック内或いは隣接するブリック内の、隣接するモジュールに容易に接続され得るように、ブリックの端部から適切な距離をあけて配設されることを確かなものとする一助となる。
【００１２】
本発明はまた、サービス要員が総出力電圧のほんの一部のみに晒される、高電圧出力を供給するために多数のモジュールを相互に電気的に接続するためのシステムを提供する。本発明は、隣接する電池又はモジュールを互いに接続するのに加え、さらに、別の組の電池又はモジュールの電気的な接続を覆う、端子コネクタ、或いは、相互接続を使用する。
したがって、電池又はモジュールの第一の組は、隣接する電池又はモジュールの組の接続に対するアクセスが得られうる前に、互いに未接続にされるはずである。このようにして、大きな電池組立体は、露出している端子のみが、全体的に非常に低い電位を持つように、区分的に未接続にされるに違いない。
【００１３】
本発明のブリックは、所望の電力供給システムを開発するのに有効な、如何なる従来の形状でも形成され得るが、幾つかのブリックは、個々の電池の外曲面に該して一致する外曲面を持ち得る。これは、もし外面が長方形ならば存在しうるブリックの材料コスト及び重量を、低減する一助となる。加えて、外曲面の上の空間が、冷却の間に空気が電池を行き来して流れるのを促進する。そのような空間の使用はまた、より小さな筐体容積の選択を提供する。しかしながら、外曲面を持つことは、他のブリックとの接続に関する課題を引き起こす。
【００１４】
本発明の或る実施形態が、ブリックの外面の曲面上に配置される小さな溝を含む場合がある。溝は、ブリックの表面から突き出し得る、または、ブリックの面内の孔として形成され得る。これらの溝は、ブリックが他のブリックと隣接しておかれるとき、他のブリック上の同様の溝と一直線に並ぶように構成される。このようにして、これらの小さな溝は、隣接するブリックを互いに保持するために使用される連結ロッドを受けるように構成される、より大きな溝を形成することが出来る。具体的には、ブリックは一つ以上の溝を上部に含み、さらに、一つ以上の溝を底部に含み得る。それから連結ロッドはこれらの溝の夫々の中に置かれ、幾つかの都合の良い数の隣接したブリックを含み得るブリック群を形成すべく、端板に取り付けられる。
【００１５】
幾つかの実施形態におけるブリックは、溝内の空気流が、隣接するブリックの存在によって、或いは、電池仕切り壁のような外部の存在によって影響を受けないように、内部空気流溝或いは同溝群を備えて構成され得る。同時に、ブリックは、二つのブリック間の内部溝を形成すべく隣接するブリック上の外部溝と連携するように構成された、外部溝を含み得る。このようにして、大量のブリックが、内部溝を通る空気流の大部分が外部構造に影響を受けないようにして、互いに隣接して配設され得る。したがって、異なる数のブリックが組み立てられるとき、使用されるブリックの数に関係なく概して均一な適切な空気流を供給するための再設計は、必要とされない。
【００１６】
ブリックはまた、その長手方向に沿った種々の位置において温度センサーを収容するように構成され得る。これらの「センサー・ステーション（sensor station）」は、ブリック内に配設された電池と接触するように構成され得る。この構成は多くの利点を提供する。第一に、電池に接触すべくブリックの内側に延設するセンサー・ステーションを持つことにより、ブリックを通り電池を周る空気流は、温度センサーがセンサー・ステーションの中に置かれているかどうか、或いは、センサー・ステーションが空かどうかに関わらず、同じになるであろう。これは、温度センサーがブリックを通る空気流に影響を与えることなくセンサー・ステーションの幾つか或いは全てに配設され得るので、大きな柔軟性を持たせる。さらに、この構成は、温度センサーが急気流から効果的に遮断され、そしてその結果、電池の温度を直接的に測定するので、より正確な温度測定を提供する。
【００１７】
本発明はまた、複数の電源ユニットを含む電力供給システムを提供する。電源ユニットの各々は、それぞれの公称電圧、及び、一組の端子を持つ。電源ユニットの少なくとも幾つかの端子は、他の電源ユニットの夫々の端子に電気的に接続される。これは、群内の何れの電源ユニットの公称電圧より大きな公称電圧を持つ、電源ユニット群を形成する。電力供給システムはまた、その中に電源ユニットの端子の少なくとも幾つかが電気的接続を作り出すためにアクセス可能になるように、電源ユニットを収容するよう構成された筐体を含む。システムはまた、その各々が、夫々の各電源ユニットの二つの端子間の電気的接続をもたらすと同時に、他の二つの各電源ユニットの端子へのアクセスを禁止するように構成された、複数の端子コネクタを含む。端子コネクタの各々は、二つの端子間の電気的な接続が取り除かれた後に他の二つの端子へのアクセスを促進するよう、更に構成されている。これは、電源ユニット群の公称電圧より低い公称電圧が、露出された端子のいずれにも亘って見られるように、群内の電源ユニットの端子の選択的なアクセスを容易にする。
【００１８】
本発明は、筐体内の電源ユニットの夫々の周りに空気流の通路を提供するように構成された筐体を更に備える。筐体は、各々が、電源ユニットの周りの空気流の少なくとも一部を遮る、複数のセンサー・ステーションを含む。センサー・ステーションの各々は、夫々のセンサーが、夫々の電源ユニットに関連するパラメータを判定するために、電源ユニットの夫々の一つに接触可能なように、その中に夫々のセンサーを収容するように構成される。センサー・ステーションの夫々は、センサーがセンサー・ステーションの中に収容されているかどうかに関わらず、実質的に同じ方法で空気流を妨げるように更に構成されている。
【００１９】
本発明はまた、夫々が内部と外部を持つ、複数の筐体を提供する。筐体の各々は、その中に電源ユニットを収容するように構成された、複数の概して管状の仕切りを持つ。仕切りの各々は、夫々の仕切りの中の電源ユニットを横切って空気流路を供給するため、夫々の仕切りの長手方向に沿って開口溝を形成する周方向の切れ目を含む。筐体の各々は、少なくとも一つの溝が夫々の筐体の内部に向かい、そして、少なくとも一つの溝が夫々の筐体の外部に向かうように構成される。筐体の各々は、それらの間に共有内部を形成すべく、別の一つの筐体と連携するように更に構成される。連携している筐体の各々から外部に向かう溝の一つが、共有内部に向けられる。
【００２０】
本発明は更に、夫々の二つの端部が互いに向かい合うように置かれる、複数の概して円筒型の電源ユニットを含む、電力供給システムを提供する。電源ユニットの各々は、一端に置かれる一つの端子と、他端に置かれる別の端子を含む。筐体は少なくとも部分的に開口した二つの端部をもつ仕切りを含む。仕切りは、所定の数の電源ユニットを、電源ユニットの一つの端子の一つが仕切りの一つの端部に隣接し、そして、電源ユニットの別の一つの端子の一つが仕切りの他の端部に隣接するように、端と端とを接する方向で収容するように構成される。仕切りは、仕切りの端部の一つに隣接する端子の各々が夫々の仕切りの端部から所定の距離内にあるように電源ユニットの少なくとも一つの位置を定めるため、仕切り内の電源ユニットの少なくとも一つと連携するように構成された、少なくとも一つの位置決め手段を含む。
【００２１】
本発明はまた、そこにおいて電源ユニットの各々が概して円形の断面を持つ電源ユニットを収容するための、複数の筐体を提供する。筐体の各々は、内部と外部とを持ち、そして、その中に所定の数の電源ユニットを収容するように構成された概して管状の仕切りを含む。各々の筐体の外部は、筐体内に隣接して置かれた夫々の溝が概して互いに一直線に並ぶように、筐体の一端から所定の距離をあけて配置される溝を含む。システムはまた、溝の内部に置かれる連結棒と、連結棒との間に筐体を捕捉し、それにより筺体群を形成すべく連結棒と連携するように構成された一組の端板を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図1が、本発明の実施形態の一つに従う、電力供給システム10を示す。電力供給システムは、筐体14の中に配列され、それによってブリック15を形成する電源ユニット、または、電池12を含む。図1に示されるように、電池12は該して円筒型であり、概して円形の断面を持つ。筐体14は、電池12を収容するように構成された、概して管状の4つの仕切り16、18、20、22を含む。
【００２３】
図1に示されるように、仕切り16、18、20、22の各々は、端と端を接する構成に構成された4つの電池12を収容すべく配置される。便宜上、端と端を接する構成に配置された電池12の群は、都合よくモジュールと呼ばれ得る。図1に示される筐体14は、全部で16の電池12のために、4つの電池モジュールを収容するように構成されているが、本発明が、図1に示された筐体14より多くの数の電池12、或いは、少ない数の電池12を収容可能な筐体を含むことは理解される。実際に、電池モジュールはまた、4つより多くの、或いは、4つより少ない電池を収容し得る。そこにおいて電池モジュールが唯一つの電池を収容する場合においては、各電池が電池モジュールでもある。前述の考察から、「電池モジュール」や「ブリック」という用語は便宜上使用されるものであり、必ずしも或る数の電源ユニット或いは電池を暗に意味するのものでは無いことが明らかな筈である。
【００２４】
筐体14は、互いに隣接して配置された一組の図8の収容器の横断面で見られ得る。けれども、正確には図8と違い、筐体14の断面は、完全に閉じられていない湾曲部を含む。例えば、仕切り16-22の各々は、周方向に、筐体14の長手方向（L）に沿って置かれる切れ目、或いは、溝24、26、28、30を含む。溝24、28の二つが、筐体14の内部32に向けられ、一方で、他の二つの溝26、30が、筐体14の外部34に向けられる。
【００２５】
図1に示されるように、筐体14の内部32は、その中を、冷却空気が入り、仕切り16、20内の電池12の周りを流れ、その後、筐体14の壁38に形成された穴36を通って筐体14を出ることが出来る、空気流通路を規定する。図1においては分からないが、仕切り16-22の各々が空気流を促進するための穴36を含む。更に、空気が内部32を通って筐体14を出るように、穴36を通じて仕切り16-22内に空気を移動させることが可能である。穴36は全て同じ大きさであり得る、或いは、多かれ少なかれ空気流に対して抵抗を与えるため、具体的に大きさを設定される、或いは、「調整される」。更に、穴36のような穴は、細長い穴である必要は無く、むしろ、例えば円形穴や楕円穴のように、望ましい空気流を容易に得るために有効な如何なる形状でもあり得る。
【００２６】
空気流を冷却するために筐体14の内側32を使用することは、ブリック15が取り付けられる場所に関わらず、空気流が影響を受けないことを確かなものとする一助となる。溝26、30は筐体14の外部34へ向かって開いており、そのために、ブリック15が取り付けられる位置に依存して異なる空気流に晒され得るけれども、ブリック15は、空気流の大半が内部空間を通るように、他のブリックと併せて使用されることを企図している。
【００２７】
図2が、その中に5個のブリック15が互いに隣接して置かれる、このシステムの良い例を提供する。ブリック15の各々がそれ自身の内側部分32を含み、そしてまた、ブリック15が互いに隣接して移動させられるときに、図1に示す溝26、30のような溝に対向する外部よって形成される共有内側部分40を含む。図2に示される二つの共有内部空間40が、それらが未だ組み立てられていないが、ブリック15が互いに隣接して直接的に動かされるときに組み立てられるであろうことを表す破線を用いて示される。下記に更に充分に説明するように、本発明は、種々の適用における使用のためのより大きな電力供給システム、すなわち具体的には、高電圧電池を形成するための、ブリック15のようなブリックの異なる配列を含む。図2に示されるブリック15の配列を用いた場合、外側に最も開いた溝26、30のみがブリック筐体14の外部34に向けられる。したがって、冷却空気流の大部分が、ブリック15の内部32、40を通るようになるであろう。
【００２８】
ブリック15を通る冷却空気の適切な分配を促進するため、図3に示す、マニフォールド42のようなマニフォールドが使用され得る。図3において、ブリック15の為の吸気口を形成する内側部分32、40を備えた一連のブリック15が図式的に示される。マニフォールド42は、ダクト44のような空気流源から空気を受け取るように構成される。ダクト44は、空気を所望の温度でブリック15に供給するため、ファン或いは他の冷却システムに連結するように構成され得る。この構成は空気流を「押し出す」為である。本発明はまた、そこにおいてファンがブリック配列の下流に配置される、「引き込む」空気流も企図している。
【００２９】
マニフォールド42は、複数の溝46を含み、溝の各々は一つ以上のブリック15と関連する。溝46は、全て同じ幅になるよう構成され得る、或いは、異なる大きさの空気流を提供すべく、明確に異なる幅になるよう構成され得る。他の構造、例えば溝、プレナム、又は、ダクトを持たないマニフォールドが、空気をブリック配列に送るべく使用され得る。
【００３０】
マニフォールド42に加え、電力供給システム10はまた、電池12を取り囲む空気流内に乱流を作ることによって冷却効率を増大することが可能である。図4が、図1に示される壁38の内面47の一部を示す。電池12に面しているのが、空気流を乱し、その中に乱流を作り出す、一連の突出部、或いは、かくはん器48である。これは、電池12の対流冷却を増進する。そのような壁構成が、例えば、筐体14が射出成形品である場合、成形工程の間に形成され得る。例えば螺旋のような他の形の乱流もまた、空気流内の乱流を増進するために使用され得る。
【００３１】
上述したように、図1に示す筐体14の構造は、本発明によって企図されるそのような筐体の一つに過ぎない。図5が、閉じられた筐体52を持つブリック50を示す。図1に示す筐体14と同様に、筐体52は電池12を収容するための4つの仕切り54、56、58、60を含む。仕切り54-60の各々は、夫々の溝62、64、66、68を含む。しかしながら、図1に示す溝24-30と異なり、溝62-68の各々は筐体52の内部70に向かって開口する。筐体14と同様に、筐体52は電池12を横切る空気流の移動を促進するための開口72を含む。図5には開口72が4つだけ見えるが、仕切り54-60の各々がそれ自身の開口72を含むことは理解される。筐体52はまた、製造に使用される材料の量を低減すべく、そして、陥没したり窪んだりする傾向のある厚いプラスチックを避けるべく構成された、数多くの他の穴74、76、78、80、82、84、86も含む。
【００３２】
筐体52はまた、筐体52が、ブリック50が配列の中に形成されるときに、同様に構成された筐体と連携することが出来るように構成された、多くの機構を含む。例えば、突起88及び凹み90が、ブリック50の上面に積み重ねられるブリックの筐体上の相補的な機構と連携するよう構成される。同様に、ブリック50の各側面が、ブリック50に隣接して配置されるブリックと連携するよう構成された突起92及び凹み94を含む。
【００３３】
図2に少し戻ると、筐体14が同様の機構を含むのが示される。例えば、図2に示された筐体14の各々が、外部34の上部に複数の突起96と複数の凹み98とを持つ。同様に、筐体14の側面の各々が、隣接するブリック15の筐体14上の相補的な機構と結合するように構成された突起100及び凹み102を含む。後でより詳細に検討されるように、これらの連結機構は、配列を形成すべく個々のブリックを多数配置するときに役立ち得る。
【００３４】
用途に依存して、個々のブリック、或いは、一つのブリック配列を、電池仕切りのような構造体の床、或いは、壁に取り付けることが望ましい場合がある。図6が、電池ブリック104のそのような配置の一つを示す。電池ブリック104は、筐体114の中に直接的に形成され得る取り付け機構106、108、110、112を含む。図6に示されるように、電池仕切りの床116は、例えば床116に直接的に溶接され得る後側トゥ・クリップ（rear toe clip）118を備えて構成される。取り付け機構106は、電池ブリック104を所望の位置に位置決めすべく、後側トゥ・クリップ118の中に容易にスライドされる。その後、床116から取り外し可能な前側トゥ・クリップ（front toe clip）120が、取り付け機構12の前側を留め具配列122を用いて固定するのに使用される。
【００３５】
図7A及び7Bが、電池ブリック124が電池仕切り125のような構造体へ取り付けられ得る、別の方法を示す。電池仕切り125は、壁126と床128とを含む。電池ブリック124は、図6に示された電池ブリック104と多少違って構成される。例えば、電池ブリック124は、それを通して配置される一組の取り付け穴132、134を持つフランジ130を含む。図7A及び7Bに示される実施形態において、電池仕切り125の床128は、シートメタルから作られ、そして、ウェルド・ナット136を保持するように構成される（図7Bを参照）。電池仕切り125の壁126は、電池ブリック124の後部に形成された対応するV形の切り欠き140と結合するように構成されたV形の切り欠き138を含む。
【００３６】
図7A及び7Bに示されるように、単一の留め具142が、電池ブリック124を電池仕切り125にしっかりと取り付けるために使用され得る。留め具142がウェルト゛・ナット136に螺合されるとき、それは、壁126内のV形切り欠き138が電池ブリック124内のV形切り欠き140と結合し、それにより電池ブリック124を適切に設置するように、電池ブリック124を後方に引き寄せる。後でより詳細に検討されるように、電池ブリックの適切な位置は、特に、高電圧配列を形成するために多数の電池ブリックを電気的に接続することが望まれるときに、重要である。
【００３７】
図8が、本発明にしたがって電力供給システムの少なくとも一部を形成可能な電池ブリック144を示す。電池ブリック144は、外部148を持つ筐体146を含む。図8に示されるように、外部148の一部は湾曲しており、そのなかに配置される電池150の円筒形状に該して一致する。その外面が概して長方形の筐体と比較したとき、筐体148の構成は、それを製造するのに必要とされる材料の量を低減する一助となり得る。しかしながら、湾曲した外部148は、配列を形成するために互いの上面に多数の電池ブリック144を積み重ねることを、より難しくする可能性がある。この問題を解決するため、筐体146の外部148は多くの小さな溝152、154、156、158を持つ。溝152、158は筐体148の上部に配設され、そして、溝154、156は筐体148の底部に配設される。溝152-158の各々は、数多くのブリック144を互いに隣接して相接する一助となるため使用され得る連結ロッドを収容するように構成される。さらに、幾つかの実施形態において、連結ロッドは、溝152-158の深さに依存して、二つのブリックの間で共有され得る。
【００３８】
図9が、互いに隣接して配置された電池ブリック144の配列を示す。ブリック144の各々は、その中に置かれる夫々の連結ロッド162、164を持つ一組の溝152、158を含む。それらの間に電池ブリック144を捕捉するために別の端板（不図示）と連携する端板166が、連結ロッド162、164の一つに固定される。図9中には見えないが、配列160の下部に更に二つの連結ロッドが配設されていることが理解できる。
【００３９】
図9に示されているように、溝152、158は、連結ロッド162、164に比べて比較的浅い。そのような場合、一つの電池ブリックが他の電池ブリック上に積み重ねられている電池ブリック間に、単一の連結ロッドを持つことが可能となり得る。例えば、図8に戻ると、もし単一の連結ロッドが、一連のブリック144の上側に沿って溝158内で使用され、そして、単一の連結ロッドがブリック144の溝154内で使用されたならば、図9に示される端板166のような端板は、それらの間にブリック144を効率的に捕捉可能である。これは、溝152及び156を、別の配列の中で他の組の電池ブリックを保持する連結ロッドと互いに結合し得るように、未使用状態のままに残すであろう。
【００４０】
あるいは、溝152-158のような溝は、電池ブリックの各列がその夫々の溝の中で連結ロッドを使用するように、そして、溝が、電池ブリックの階層状の列を、連結ロッドが互いに干渉しないことを確かなものとするのに充分なほどに、互いからオフセットした状態にするように、比較的高くされ得る。図10が、その中において溝168が図10中において透視図で示される対応する連結ロッド170より高い、そのような配置の一つを示す。連結ロッド170より高いことに加えて、溝168はまた、連結ロッド170に隣接する位置決め機構172を含む。位置決め機構172は、二つの電池ブリック、或いは、電池ブリック列の、一方の上に他方が積み重ねられるとき、他の溝の上の相補的な位置決め機構と結合する。これは、大きな数のブリックの組立てを、比較的早く且つ効率的な処理とする一助となる。
【００４１】
少し図8に戻ると、電池ブリック144が、突起176及び凹み178を含む連結機構を含むのが示される。突起176及び凹み178は、図9に示された配列160のような配列が形成されるときに、電池ブリック144が適切に互いに一直線に並ぶように、隣接する電池ブリック上の相補的な突起及び凹みと連携するよう構成される。図2と併せて検討したように、突起100及び凹み102は、同様の機能を提供する。
【００４２】
図9中のブリック144上に示される連結機構176、178と、図2中に示されるブリック15上の連結機構100との違いの一つが、連結機構100、102は、ブリック15が互いに隣接して配置された後に、ブリック15の多少の前後移動を可能としていることである。これは、ブリック15が例えば連結ロッドと端板とを用いて互いに係止されるのに先立ち、位置合わせの不足を修正する一助となるのに役立ち得る。加えて、連結機構100、102の構成はまた、単一のブリック15をブリック配列から取り外すのを容易にする。例えば、もしブリック15の配列が、図9に示される連結ロッド162、164と端板166のような連結ロッド及び端板を用いて互いに固定されるならば、連結ロッドを緩めてブリックを滑りらせながら外に出すことにより、ブリック15の一つが配列から取り外され得る。
【００４３】
図1に示される筐体14、或いは、図8に示される筐体146のような電池ブリック筐体は、所望の構造を作るのに効果的な如何なる方法によっても形成され得る。例えば、図1に示される筐体14、或いは、その僅かな変形例は、長い部品に押し出し成形され、そして後で、ある長さにカットされる場合がある。穴36のような穴は、二次工程の中で形成され得る。あるいは、筐体14のような筐体は、射出成形によって形成され得、それにより、押し出し成形の後に必要とされる二次工程の一部或いは全てを除く。
【００４４】
図11が、電池ブリック144の分解組立図を示し、そして、筐体146が、互いに結合するように構成された二つの部分品180、182から作られるのを示す。二つの部分品180、182を良くみると、それらが、一方が他方から逆さまに向いている同じ構成要素であることが明らかになる。例えば、第一の部分品180は、第二の部分品182上のタブ・リテーナー180、190と結合するように構成された雄タブ184、186を含む。しかしながら、第二部分品182の底においては、同じ雄タブ184、186が、第一部分品180の底部のタブ・リテーナー188、190と結合するように構成されている。したがって、電池ブリック144用の二部品の筐体146を生成するために、単一の金型が使用され得る。もちろん、筐体46のような二部品筐体は、例えば二つの異なる金型の中に形成される、二つの異なる部分品からも作られ得る。
【００４５】
図12が、筐体146の二つの部分品180、182の少し詳細を示す。例えば、二つの部分品180、182の端部180、190が,隣接する電池ブリック上のV型の切り欠きと相補的に結合する小さなV型の切り欠きを備えて形成される。これらのV型切り欠きを使用することは、ブリック144の面に向かって吹く空気が、隣接するブリック144の間を流れるよりむしろ、内側部分192に入るように、大きな抵抗の空気流通路を生成する。これは、冷却空気を、そこにおいて効率が悪い筐体146の外側よりむしろ、電池150を横切って移動するように保持することの一助となる。加えて、結合するV型切り欠き194はまた、そこにおいて二つの部分品180、182が結合する位置に形成される場合もある。繰り返しになるが、これは、空気流を筐体146の内部192を通るのを推進する一助となる。
【００４６】
図11及び図12は、筐体146のような筐体を形成するために都合のよい方法の一つを示すが、電池ブリックの筐体はまた、一つ以上の現存のヒンジを含む、単一の部分品としても形成され得る。図13が、電池ブリック筐体194用の、そのような配置の一つを示す。筐体194は、現存のヒンジ200によって互いに保持される、第一主要部196及び第二主要部198を含む。固定アーム202が、別の現存のヒンジ204によって第二主要部198に取り付けられる。図14が、結合された筐体194を示し、そして更に、複数の固定アーム202が筐体194の長手方向に沿っては位置されるのを示す。
【００４７】
図11に戻ると、電池150の各々が、夫々の電池150の両端に置かれた二つの端子206、208を含む。端子206は、正の電気端子であり、そして端子208は、負の電気端子である。図11に示される実施形態において、正の電気端子206の各々には、キャップ212とリング214とを含む二部材構造の絶縁体210が取り付けられている。絶縁体210は、電池150の正の端子の一部、及び、隣接する電池150の負の端子208の一部を覆う。電気的な絶縁体を備えるのに加え、絶縁体210はまた、空隙の調節、及び、電池150の位置調整のためのスペーサーとしても振る舞う。
【００４８】
筐体146は第一端部216及び第二端部218を含む。上述したように、電池ブリックは、使用目的に有効な如何なる数の電池をも含み得る。図11に示される電池ブリックにおいて、8つの電池150が隣接する二つの列で使用され、4つの電池150の列の各々が電池モジュールを形成している。電池モジュールの各々に関し、最初と最後の電池150が、筐体146の夫々の端部216、218に隣接する端子の一つを持つであろう。端子キャップ219、221は、隣接するブリック144が互いに電気的に接続され得るように、電池150の端子206、208を筐体146の外側に延設するために使用される。
【００４９】
筐体146の端部216、218に隣接する電池150の負の端子208は、それらの上に絶縁体210を持たないが、モジュールの端部に負極絶縁体を備え付けることが都合が良い場合がある。これは、電池150のような電池の周りの空気流を均一にする一助となり得る。それはまた、多くの電池ブリックが互いの上に積み重ねられたときに、例えば外側から電池ブリックに加えられる力のような力を、電池ブリックに亘ってより均一に分配する一助ともなり得る。例えば、図11Aは、電池150の負の端子208を覆う端子キャップ221の一つを示す。負の端子の絶縁体223は、端子キャップ221を覆って嵌まるように構成される。図11Aに示されるように、絶縁体223は、端子キャップ221の厚さ（t）と該して同じ厚さ（t）を持つ。これは、絶縁体223が、モジュールに対して長さを加えること無しに、端子キャップ221の上に置かれることを可能にする。
【００５０】
電池の幾つかは、例えば1.2ボルトの、非常に低い公称電圧を持ち得るが、より高い電圧の電池を持つことが可能である。更に、たとえ個々の電池が比較的低い電圧を持っていても、低い電圧の電池を多数、電気的に互いに接続することは、高い公称電圧を持つ電力供給システムを造り得る。そのような場合、例えば、サービス要員が電力供給システムの公称電圧の一部のみに晒されるように、電池150の端子の幾つかに対するアクセスを制限する事が望ましい場合がある。
【００５１】
図15が、互いに電気的に接続される工程内の電池ブリック144を備える配列160を示す。複数の端子コネクタ220が図15に示されている。端子コネクタ220の各々は、第一部分222と第二部分224とを含む。第一部分222は、電気的な接続が、例えば端子226、228のような二つの隣接する端子間に作られるのを可能とする母線（図15中には見えない）を含む。端子コネクタ220の各々の第二部分224は、例えば、端子226、228に隣接する端子へのアクセスを可能とすべく端子コネクタ220が取外され得る前に、端子226、228が互いから確実に切断されるように、隣接する端子へのアクセスを効果的に禁止する。これは、図16及び17と併せて、後でより詳しく説明される。
【００５２】
図16が、一列の電池ブリック232から構成される配列230を示す。図16に示される例において、ブリック232の各々は、夫々4つの電池（分離しては見えない）から成る4つのモジュール234を含む。図16において、電池の各々は直列に接続されており、そして、電池モジュール234の各々もまた、他の電池モジュール234に対して直列に接続されている。したがって、配列230の公称電圧は、各々の個別の電池の公称電圧に比べて、かなり高い。
【００５３】
ブリック232の前側部分236の電池端子は、母線238を用いて互いに電気的に接続される。同様に、ブリック232の後側部分240の電池端子は、母線242を用いて互いに電気的に接続される。図16に示される電気的接続を持つので、配列230全体の公称電圧は、電池端子244、246の全体で見られるであろう。図15に示される端子コネクタ220は、配列230のような電池配列が高電圧へ接触するのを制限する一助となり得る。例えば、端子コネクタ220は、端子コネクタ220が（図16に示されるように）符号232'を付された最も左のブリックを皮切りに連続的に取り外されることが確実になるように、ブリック232の前側端子に取り付けられ得る。
【００５４】
図15に示されているように、端子コネクタ220は4つの隣接する電池端子と共に動作する。最後の組の端子244、246を、電気的接続を作るべくアクセス可能にするのが望ましいため、第一のブリック232’上の第一の組の端子248、250は、別々の電気端子コネクタを持つ。ブリック232の残りの前側電池端子のために、端子コネクタ220が使用され得る。端子コネクタ220は4つの隣接する端子と共に動作するように構成されているが、本発明に従う端子コネクタは、他の数の隣接する電池端子とともに動作すべく、異なる長さにも造られ得る。例えば、特定の用途のための大きさ調整を容易にするために、端子コネクタ220の第二の部分224の中に、破断線が形成され得る。
【００５５】
図15に示されるように、端子コネクタ220の各々が、隣接する端子コネクタ220へのアクセス及び取り外しの前に、端子コネクタ220の最初のものが確実に取り外されるように、隣接する端子コネクタ220の一部を覆う。図16において、第一の組の端子コネクタ220を第一ブリック232'から取り外すことが、配列230全体の公称電圧の一部のみを露出する。例えば、端子コネクタ220の第一の組の取り外しが、図16において点線で示される端子結合を露出する。もし、配列230内で使用される電池の各々が直列に接続されており、そして、これらの電池の各々が略1.2ボルトと公称電圧を持つならば、点線で示される露出された端子のいずれかに亘る最大電圧は、略20ボルトである。これは配列230の総電圧より、はるかに小さい。より多くの端子コネクタ220が隣接するブリック232から取り除かれるほど、アクセス可能な電圧は更に低減される。例えば、図17において、再び点線で示される露出された端子コネクタは、それらに亘り、配列230の総公称電圧より遥かに少ない、たった10ボルトを持つ。これと同じ電圧が、一連の端子コネクタ220の各々が取り外されたときに、露出される端子に亘って確認される。
【００５６】
ブリック232の前側部分236の端子から最後の端子コネクタ220が外されると、ブリック232の後側部分240の端子の各々が同時にアクセス可能にされ得る。ブリック232の前側部分の接続が無いと、後側部分240の端子を横切る電圧は存在しない。従って、端子コネクタ220は、ブリック232の後側240で使用される必要はなく、それは、配列230を組み立てるとき、そして、分解するときの時間を節約する。図18が、配列230内のブリック232の後側部分240を示す。単一の端子コネクタ252が、全ての母線（図16を参照）と、それが留め具256で適所にねじ込まれた後に、端子コネクタ252を覆って配置され得るスナップ式のカバー254とを含む。図18中においては、端子コネクタ252から独立して示されているが、カバー254のようなスナップ式カバーは、例えば現存のヒンジを備えた状態で端子コネクタ252上にモールド成形される。
【００５７】
上述したように、電池ブリック232の前側部分236で使用される端子コネクタ220は、隣接する端子コネクタ220の取り外しに先立ち、隣接する端子の組が互いに且つ配列から切断されることを要求する。加えて、図18に示される端子コネクタ252のような、電池ブリック232の後側部分240で使用される端子コネクタは、最後の端子コネクタ220が切断され、そして、電池ブリック232の前側部分236から取り除かれるまで、外されないように構成され得る。このようにして、たとえ、電池ブリック232の後側部分240の端子の全てが溶接式の端子コネクタを持つ場合でも、後側端子がアクセスされる前に前側端子が切断されているはずなので、サービス要員が高電圧に晒されない。
【００５８】
図18に示されるように、端子コネクタ252は螺子部品256を使用する電池端子に取り付けられる。もちろん、他の締め付け機構が、端子コネクタ252を電池端子に取り付けるために使用可能である。例えば、個別の留め具の必要性を除くために、配列230の後側部分240において、端子コネクタ或いは端子コネクタ群が、電池端子に溶接され得る、或いは、圧入され得る。
【００５９】
図19が、図15に示される端子コネクタ220に似た、別の形式の端子コネクタを示す。図15に示す配列160において、電池端子の各々は、留め具256のような雄ネジ留め具を受けるように構成された雌ネジ部を含む、或いは、例えば電池が、雌ネジ留め具を受けるように構成された雄ネジ部を持つ場合もある。図19は、図19Aに示される雄ネジ端子259のような雄ネジ端子を持つ電池に対応するよう構成された端子コネクタ258を示す。
【００６０】
図16に示される端子コネクタ220のような端子コネクタは、第一部分260及び第二部分262を含む。第一部分260は、二つの隣接する電池の間の電気的な結合を容易にする母線264を保持するように構成される。ナット・リテーナ270、272によって適所に保持されるワッシャーとナットの組合せ266、268が、図19に図式的に示される。端子コネクタ220と同様に、端子コネクタ260は、隣接する電池の組へのアクセスを禁止する第二部分258を持つ。隣接する端子の組は、ナット/ワッシャー266、268が取り除かれ、そして、全ての端子コネクタ258が取り外されるまで、覆われる。従って、第二部分262の下で隣接する二つの端子が露出する前に、二つの端子が電気的に切断される。
【００６１】
図19Aが、端子コネクタ258のような端子コネクタと共に使用可能な雄ネジ端子259の構成の一つを示す。雄ネジ端子259は、図19に示されるナットとワッシャーの組合せ266、268のいずれか一つのような、ナット、及び/又は、ワッシャーを受けるように構成されたネジ付ポスト273を含む。雄ネジ端子259は、4つの支柱277によって、電池の換気を促進する電池空気抜きキャップ275の上方へ持ち上げられる。端子259は支柱277の下方に穴283を持つ基部281を含む。基部281は、点282において空気抜きキャップ275に対して溶接された突起であるが、他の形式の取り付け具も使用可能である。
【００６２】
図19に戻ると、電圧センサー274の一部分が示される。電圧センサー274は、母線と、ナット/ワッシャー266、26の一つとの間に配設され得る。電圧センサー274は、電池に隣接する小さな回路に接続され、それはその後、自動車の自動車システム制御器（vehicle system controller: VSC）のようなシステム制御器に信号を送信可能である。同様の電圧センサー274が、大型電池配列内の電池モジュールの電圧を示すべくVSCへ複数の信号を送信するように、端子コネクターの各々へ接続され得る。この情報は、例えば、電池のメンテナンスが必要とされているときを判断するのに有用である。
【００６３】
例えば、図15に示される端子コネクタ220、或いは、図19に示される端子コネクタ258のような端子コネクタを使用している、隣接する電池端子間の良好な接続を促進するためには、電池端子は相対的に互いに一直線に並べられるべきである。例えば、もし、図15に示される端子226が、その夫々のブリック144から外側に、その夫々のブリック144から外側に延びる端子228より有意に遠くまで延びるならば、端子コネクタ220を取り付けることが問題になり得る。とりわけ、端子226、228の不整合は、拙い電気的結合をもたらす可能性がある。この問題に取り組むため、本発明は、電池を夫々の筐体の内部に配置するための一つ以上の位置決め手段を使用する。
【００６４】
図11を参照すると、ブリック144が、各々が4つの電池を持つ2つの列を含むのが示される。電池150が製造されるとき、各々は製造公差に支配される公称長さを持つ。数多くの電池150が互いに関して端と端とを接して配置されるとき、結果として得られる電池モジュールの全長は、各々の電池150の製造公差と、端末側終端219、221、及び、電池150を接続するのに使用される相互連結器の公差との合計である、ばらつきを持つだろう。公差の積み重ねとして知られるこの現象は、筐体146の端部216、218に隣接する電池端子の位置に望ましく無い量のばらつきをもたらし得る。電池端子の位置のばらつきを低減するため、筐体146は、個々の電池150を筐体146の中に位置決めするための位置決め手段276を含む。
【００６５】
図20に示されるように、位置決め手段276は筐体146の中に形成された溝を含み、それは、電池150を位置決めすべく絶縁体210を捕捉するように構成される。絶縁体210を溝276の中により堅固に捕捉するため、溝276の各々は、図21に示すように複数の歯278を含み得る。図21により詳しく示すように、絶縁体210のリング214が、電池150を筐体146の中に堅固に位置決めするために歯278と協力する、複数の小さなリング280を含む。筐体146の中の溝276のような位置決め手段を用いることは、筐体146のような電池ブリック筐体の端部に隣接する電池端子が、夫々筐体の端部の所定距離以内にあるのを確かなものとする一助となる。これは、コネクタ220のような端子コネクタが取り付けられるときに、電池端子の適切な位置合わせを確かなものとする一助となる。
【００６６】
上述したように、本発明は、冷却を促進するための電池周りの空気流を確かなものとするための多くの機構を含む電力供給システムを提供する。冷却過程にとって空気流の均一性が重要であり、そして、電池の温度の測定が冷却の有効性の関連情報を提供するので、本発明はまた、そこにおいて温度センサーが冷却空気流の均一性に不利に影響することなく使用され得る多くの「センサー・ステーション」を提供する。例えば、図8は、電池ブリック144の長手方向に沿って配設された多くのセンサー・ステーション282を含む。具体的には、センサー・ステーション282は筐体146の外側148に配置される。
【００６７】
センサー・ステーション282の各々は、温度センサーが夫々のセンサー・ステーション282の中に配設されていようがいまいが、実質的に同様の方法により、電池150周りの空気流を妨げるように構成される。センサー・ステーション282の各々は、温度センサーが筐体146の中に入り、そして、電池150の表面に接することを可能とする穴284を含む。センサー・ステーション282は、例えば射出成型工程によって筐体146の中に直接的にモールド成形される。
【００６８】
図22が、筐体146内のセンサー・ステーション282の詳細を示す。筐体146の内側部分286に配設されているので、センサー・ステーション282は、電池150の外側面に接するように構成されたシール288を含む。従って、空気が電池150の外側の周りを流れる時、その流路は電池150と結合するシール288によって妨げられる。空気流はシール288の周りを流れ、そして、筐体146の内部286まで続く。シール288が電池150に接触しているので、温度センサーがセンサー・ステーション282の中に位置しているかどうかに関わらず、空気流は妨げられる。
【００６９】
この構成は、その中において冷却空気流が、実際に特定の電子システム内に設置される多くの温度センサーによる影響を受けない、ブリック144のような電池ブリック内の、温度センサーの位置決めに関して、柔軟性を持たせる。さらに、センサー・ステーション282の穴284の各々が、温度センサーが筐体246の中に配置されることを可能とし、そして実際に、温度センサーが電池150の外側面に接するのを可能にする。これは、電池温度の正確な測定を容易にする。これは、例えば電池筐体の温度を測定し、そしてその後、電池の温度を推定する幾つかの式を使用し得る他の電池温度測定機構とは異なる。
【００７０】
上述したように、本発明の電力供給システムで使用される筐体の幾つかが、押し出し加工工程によって製造され得る。センサー・ステーション282のような、着目されているセンサー・ステーションの使用は、そのような工程にはつながらない。図23が、図8に示される、着目されているセンサー・ステーション282の代替例を示す。図23は、図1に示される穴36と同様の、スロットの形式の穴292を含む電池ブリック筐体290の一部を示す。上述したように、これらのような穴は、筐体290や、図1に示される筐体14が押し出し加工成形された後の二次工程において追加され得る。
【００７１】
図23に戻ると、穴292は、温度センサーを収容するように構成されたセンサー・ステーションの第一部分293を用いて構成される。図24に示されるように、センサー・ステーションの第二部分296が、第一部分294内にスナップ式に嵌められ、そして、温度センサー298を保持するように構成される。センサー・ステーションの第二部分296の構成が、温度センサー298の端部300が電池304の表面302に接するのを可能としたのが、図24に更に示されている。これは、電池304の温度の直接測定を提供する。
【００７２】
図8に示されている温度センサー282と同様に、センサー・ステーションの第二部分296は、電池304周りの空気流が、温度センサー298が取り付けられているかどうかに関わらず妨害されるように、電池304の表面302に接している。繰り返しになるが、これは、センサー・ステーションがその中に配設される温度センサーを持っているかいないかに関わらず、均一な空気流を提供する。これはまた、温度センサー298を空気流から効果的に分離し、それにより、電池304の温度のより正確な測定を提供する。これは、温度測定の精度を下げるのみならず冷却空気流の均一性を低減する、推定温度に依存する、或いは、冷却空気流に温度センサーを露出させるような、従来の電池構成用の温度測定技術を上回る利点を提供する。
【００７３】
本発明を実行するための最良の形態を詳細に説明してきたが、本発明に関連する技術の当業者は、特許請求の範囲に規定される本発明を実施するための種々の代替設計、及び、代替実施形態を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に従った電池ブリックを含む、電力供給システムの斜視図を示す。
【図２】互いに隣接して配設された複数の電池ブリックを示す。
【図３】互いに隣接して配設された多数の電池ブリックを通る空気を分配するのに使用されるマニフォールドを示す。
【図４】冷却空気流の乱流を増加させるべく構成された多数の突起を含む電池ブリックの内側表面を示す。
【図５】本発明に従った電池ブリックを含む電力供給システムの代替実施形態を示す。
【図６】電池ブリックの側面図と、ブリックを板構造体に取り付ける方法を示す。
【図７Ａ】電池ブリックの電池区分構造体への取り付け構成を示す。
【図７Ｂ】電池ブリックの電池区分構造体への取り付け構成を示す。
【図８】本発明に従った電池ブリックを含む電力供給システムの第二の実施形態を示す。
【図９】連結ロッド及び端板を使用して互いに取り付けられる、図8に示された複数の電池ブリックを示す。
【図１０】連結ロッドを収容するための溝を含む電池ブリックの一部を示す。
【図１１】図8に示された電池ブリックの分解組立図を示す。
【図１１Ａ】電池の負極及び負極上で使用されるべく構成された絶縁体を含む電池の一部を示す。
【図１２】図8に示される電池ブリックの一部の断面図を示す。
【図１３】本発明に従った電池ブリック筐体の第三の実施形態を示す。
【図１４】図13に示される電池ブリック筐体の、組立てられた後の斜視図を示す。
【図１５】そこに取り付けられる端子コネクタを持つ、図9に示される電池ブリックの配列を示す。
【図１６】高電圧端子との接触を避けるための、図15に示される端子コネクターの除去を示す。
【図１７】高電圧端子との接触を避けるための、図15に示される端子コネクターの除去を示す。
【図１８】ブリックの後部の電池端子に取り付けられる単一の端子コネクタを備えた、図15に示される電池ブリック配列の後部を示す。
【図１９】図15に示される端子コネクタの代替実施形態を示す。
【図１９Ａ】その端子コネクタによって使用可能な電池端子を示す。
【図２０】電池を電池ブリック筐体内に位置決めするための位置決め手段を含む、図8に示される電池ブリックの断面を示す。
【図２１】図20に示される位置決め手段の一つの詳細を示す。
【図２２】図8に示される電池ブリック上に形成されたセンサー・ステーションの詳細を示す。
【図２３】本発明に従った電池ブリック筐体用のセンサー・ステーションの一部の代替実施形態を示す。
【図２４】図23に示されるセンサー・ステーションに設置された温度センサーを備える、完全なセンサー・ステーションを示す。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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１１Ａ】
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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１９Ａ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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