(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１側面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、
前記電池セルの第２側面上にあり、前記熱点と熱連通し、
前記電池セルの前記第２側面上の前記熱点の前記中心の上にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置が、前記電池セルの第３側面に近接し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第２側面に沿って延在する前記ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の、前記熱点の前記中心から前記電池セルの前記第３側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にあるように、前記熱電装置は、前記熱点の可変位置に応じて配置される、
熱電池熱管理システム。
【請求項２】
前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通しているフィンをさらに備え、前記フィンが、前記電池セルの前記第３側面に近接している、請求項１記載の熱電池熱管理システム。
【請求項３】
他の電池セルをさらに備え、
前記他の電池セルが、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給するように構成された電極であって、前記他の電池セルの第１側面上で前記他の電池セルに接続された前記他の電池セルの電極を備え、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給する前記他の電池セルの前記電極を介して前記他の電池セルが動作するときの、前記他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、
前記他の熱点が、前記他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記電池セルおよび前記他の電池セルが、前記電池セルの前記第１側面および前記他の電池セルの前記第１側面が同じ平面に沿って略平行に位置決めされて、積み重ねられる、
請求項１または２記載の熱電池熱管理システム。
【請求項４】
前記他の電池セルが、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置に供給される前記電流の前記極性を調節することによって、前記他の電池セルの前記他の熱点が加熱または冷却される、請求項３記載の熱電池熱管理システム。
【請求項５】
他のヒートスプレッダと、他の熱電装置とをさらに備え、
前記他のヒートスプレッダが、
前記他の電池セルの第２側面上にあり、前記他の熱点と熱連通し、
前記他の電池セルの前記第２側面上の前記他の熱点の前記中心の上にあり、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記他の電池セルを加熱または冷却するために、前記他のヒートスプレッダと熱連通し、
前記他の熱電装置が、前記他の電池セルの第３側面に近接し、
前記他の熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記他の電池セルの前記第２側面に沿って延在する前記他のヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記他のヒートスプレッダ上の、前記他の熱点の前記中心から前記他の電池セルの前記第３側面までの他の最短の熱経路に沿ったライン上にある、
請求項３または４記載の熱電池熱管理システム。
【請求項６】
他のヒートスプレッダと、熱板とをさらに備え、
前記他のヒートスプレッダが、
前記他の電池セルの第２側面上にあり、前記他の熱点と熱連通し、
前記他の電池セルの前記第２側面上の前記他の熱点の前記中心の上にあり、
前記熱板が、前記電池セルの前記第３側面に近接する前記ヒートスプレッダおよび前記他のヒートスプレッダの両方に接続され、および熱連通し、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の前記極性を調節することによって前記電池セルおよび前記他の電池セルの前記熱点を加熱または冷却するために、前記熱板と熱連通している、
請求項３または４記載の熱電池熱管理システム。
【請求項７】
前記熱電装置までの前記最短の熱経路に沿って延在するストリップをさらに備え、
前記ストリップが、少なくとも１つの寸法において、前記ヒートスプレッダより短い、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱電池熱管理システム。
【請求項８】
前記ストリップが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含む、請求項７記載の熱電池熱管理システム。
【請求項９】
前記電池セルが、前記電池セルの前記第１側面上で前記電池セルに接続された他の電極を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱電池熱管理システム。
【請求項１０】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、第１電池セルと、第２電池セルと、第１ヒートスプレッダと、第２ヒートスプレッダと、第３ヒートスプレッダと、熱電装置とを備え、
前記第１電池セルが、
前記第１電池セルに、または前記第１電池セルから電力を供給するように構成された、前記第１電池セルの第１電極であって、前記第１電池セルの第１側面上で前記第１電池セルに接続された前記第１電池セルの第１電極を備え、
前記第１電池セルに、または前記第１電池セルから電力を供給する前記第１電池セルの前記第１電極を介して前記第１電池セルが動作するときの、前記第１電池セルの温度上昇に対応する第１熱点を有し、
前記第１熱点が、前記第１電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第１電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第２電池セルが、
前記第２電池セルに、または前記第２電池セルから電力を供給するように構成された、前記第２電池セルの第１電極であって、前記第２電池セルの第１側面上で前記第２電池セルに接続された前記第２電池セルの第１電極を備え、
前記第２電池セルに、または前記第２電池セルから電力を供給する前記第２電池セルの前記第１電極を介して前記第２電池セルが動作するときの、前記第２電池セルの温度上昇に対応する第２熱点を有し、
前記第２熱点が、前記第２電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第２電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第１ヒートスプレッダが、
前記第１電池セルの第２側面上にあり、前記第１熱点と熱連通し、
前記第１電池セルの前記第２側面上の前記第１熱点の前記中心の上にあり、
前記第２ヒートスプレッダが、
前記第２電池セルの第２側面上にあり、前記第２熱点と熱連通し、
前記第２電池セルの前記第２側面上の前記第２熱点の前記中心の上にあり、
前記第１電池セルの前記第２側面と前記第２電池セルの前記第２側面とが、互いに略平行であり、
前記第３ヒートスプレッダが、前記第１および第２ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記第１および第２電池セルを加熱または冷却するために、前記第３ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置が、前記第１電池セルの第３側面に近接し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記第１電池セルの前記第２側面に沿って延在する、前記第１ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記第１ヒートスプレッダ上の、前記第１熱点の前記中心から前記第１電池セルの前記第３側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にあるように、前記熱電装置は、前記第３ヒートスプレッダ上において、前記第１電池セルの同じ側面の、前記第１熱点が位置し得る場所に対応する複数の位置に応じて配置される、
熱電池熱管理システム。
【請求項１１】
第１フィンと、第２フィンとをさらに備え、
前記第１フィンが、前記第１ヒートスプレッダに接続され、前記第１ヒートスプレッダを介して前記第１熱点と熱連通し、前記第１電池セルの前記第３側面に近接し、
前記第２フィンが、前記第２ヒートスプレッダに接続され、前記第２ヒートスプレッダを介して前記第２熱点と熱連通し、前記第２電池セルの前記第３側面に近接し、
前記第１および第２フィンが、前記第３ヒートスプレッダと前記第１および第２ヒートスプレッダとの間に少なくとも部分的に熱連通を提供するために、前記第３ヒートスプレッダと熱連通している、
請求項１０記載の熱電池熱管理システム。
【請求項１２】
前記熱電装置が、前記第１または第２電池セルの少なくとも１つの前記第２側面に沿った前記第３側面の半分未満の長さで、前記第１または第２電池セルの少なくとも１つの前記第３側面に沿って延在する、請求項１０または１１記載の熱電池熱管理システム。
【請求項１３】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、フィンと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、
前記電池セルの第２表面上に位置決めされ、前記熱点と熱連通し、
前記電池セルの前記第２表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、
前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して、前記熱点と熱連通し、
前記ヒートスプレッダに沿った、前記熱点の前記中心から前記フィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、
前記電極が前記電池セルに接続する前記第１表面に対して平行であり、または前記第１表面に接する平面の第１の側にあり、
前記電極が、前記平面の第２の側にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記電池セルが、円筒形状を有し、前記ヒートスプレッダが、前記円筒形状の中心軸の周りで前記電池セルの周囲を取り囲み、前記中心軸が、前記平面に垂直であり、
前記熱電装置の前記主面の周囲の寸法が、前記フィンが前記ヒートスプレッダに接続する、前記ヒートスプレッダの表面に投影されるとき、前記ヒートスプレッダ上の前記最短の熱経路が、前記熱電装置の前記主面の周囲の寸法にまで延びるように、前記熱電装置は、前記熱点が位置し得る場所に対応する、前記中心軸に沿った複数の位置に応じて配置される、
熱電池熱管理システム。
【請求項１４】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムを製造する方法であって、前記方法が、
電池セルにヒートスプレッダを接続するステップと、
熱点と熱連通するように、前記ヒートスプレッダにフィンを接続するステップと、
前記フィンに熱電装置を接続するステップとを含み、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を有し、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記熱点と熱連通するように、前記電池セルの第２表面上で接続され、前記電池セルの前記第２表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、前記ヒートスプレッダに沿った、前記熱点の前記中心から前記フィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、平面の第１の側にあり、
前記平面が、前記電極が前記電池セルに接続する前記第１表面に対して平行であり、または前記第１表面に接し、
前記電極が、前記平面の第２の側にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記フィンが前記ヒートスプレッダに接続する、前記ヒートスプレッダの表面に投影されるとき、前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の前記最短の熱経路に沿って位置決めされるように、前記熱電装置は、前記平面の前記第１の側における、前記熱点が位置し得る場所に対応する複数の位置に応じて配置される、
方法。
【請求項１５】
前記熱点と熱連通するように、前記ヒートスプレッダに、前記平面の前記第１の側にある他のフィンを接続するステップと、
前記他のフィンに他の熱電装置を接続するステップとをさらに含み、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダに沿った前記最短の熱経路から、前記最短の熱経路に対して平行に延びるラインに沿って、前記他のフィンと熱連通している、
請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記電池セルに、他の電池セルを積み重ねるステップをさらに含み、
前記他の電池セルが、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給するように構成された電極であって、前記他の電池セルの第１表面上で前記他の電池セルに接続された前記他の電池セルの電極を備え、
前記他の電池セルに、または前記他の電池セルから電力を供給する前記他の電池セルの前記電極を介して前記他の電池セルが動作するときの、前記他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、
前記他の熱点が、前記他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記電池セルの前記第１表面および前記他の電池セルの前記第１表面が実質的に同じ平面に沿って位置決めされて、前記電池セルおよび前記他の電池セルが積み重ねられる、
請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記他の熱点と熱連通するように、前記他の電池セルの第２表面に他のヒートスプレッダを接続するステップと、
前記他のヒートスプレッダを介して前記他の熱点と熱連通するように、前記他のヒートスプレッダに他のフィンを接続するステップと、
前記他のフィンに他の熱電装置を接続するステップとをさらに含み、
前記他のヒートスプレッダが、前記他の電池セルの前記第２表面上の前記他の熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記他のフィンが、前記他のヒートスプレッダに沿った、前記他の熱点の前記中心から前記他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他の平面の第１の側にあり、
前記他の平面が、前記他の電池セルの前記電極が前記他の電池セルに接続する前記第１表面に対して平行であり、または前記第１表面に接し、
前記他の電池セルの前記電極が、前記他の平面の第２の側にあり、
前記他の熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記他の熱電装置に電流が印加されると、前記他の熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記他の熱電装置の前記主面が、前記他の熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記他のヒートスプレッダの前記最短の熱経路に沿って、前記他のフィンと熱連通している、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、フィンと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１側面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記電池セルの第２側面上に位置決めされ、前記熱点と熱連通し、前記電池セルの前記第２側面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通し、前記電池セルの第３側面に近接し、
前記電池セルの前記第２および前記第３側面が、前記電池セルの両側面の間の他のいずれの縁よりも、前記熱点の前記中心から離れていない共通の縁で接続され、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第２側面に沿って延在する、前記ヒートスプレッダの平面に投影されるとき、前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の熱経路に沿って位置決めされるように、前記熱電装置は、前記電池セルの同じ側面上における、前記熱点が位置し得る場所に対応する複数の位置に応じて配置され、
前記熱経路が、前記熱点の前記中心から、前記共通の縁に向かって垂直に延在する、
熱電池熱管理システム。
【請求項１９】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、フィンと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して前記電池セルが動作するときの、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記電池セルの第２表面上に位置決めされ、前記熱点と熱連通し、前記電池セルの前記第２表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記フィンが、前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通し、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置に電流が印加されると、前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される前記電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記フィンと熱連通し、
前記熱点および前記熱電装置が、前記第１表面に対して平行に前記電池セルを通過し、前記電池セルを２つの同等の部分に切断する平面の一方の側のみに位置する、
熱電池熱管理システム。
【請求項２０】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、電池セルと、ヒートスプレッダと、熱電装置とを備え、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１側面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を生成することが可能であり、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、前記電池セルの第２側面上にあり、前記熱点と熱連通し、前記電池セルの前記第２側面上の前記熱点の前記中心の上にあり、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第２側面に沿って延在する前記ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の、前記熱点の前記中心から前記熱電装置までの最短の熱経路上にあり、
前記熱電装置は、前記電池セルの同一の側面上において、前記ヒートスプレッダの平面に投影される前記幾何学的中心が前記平面上の複数の位置に配置され得るような大きさに形成される、
熱電池熱管理システム。
【請求項２１】
前記電池セルの前記第２側面に沿って延在する前記熱電装置の前記主面の寸法が、前記熱電装置の前記主面の前記寸法に沿った前記第２側面の範囲よりも小さい、
請求項２０記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２２】
前記熱点の前記中心の位置が、前記電池セルの所定の充電状態または前記電池セルの所定の使用期間の少なくとも１つに基づいて偏っている、
請求項２０または２１記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２３】
前記熱点の前記中心の前記位置が、前記電池セルを作動することと関連する期間にわたって、位置の範囲内で変位する、
請求項２２記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２４】
前記ヒートスプレッダに接続され、前記ヒートスプレッダを介して前記熱点と熱連通するフィンをさらに備え、前記熱電装置の前記主面が、前記フィンと熱連通することによって、前記ヒートスプレッダと熱連通する、
請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２５】
前記熱電装置が前記フィン上に位置付けられ、前記熱電装置の大きさが、前記フィン上の複数の位置を可能にする、
請求項２４記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２６】
前記電池セルが、前記電池セルの前記第１側面上で前記電池セルと接続された他の電極を備える、
請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２７】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムであって、
前記熱電池熱管理システムが、第１電池セルと、第２電池セルと、第１ヒートスプレッダと、第２ヒートスプレッダと、第３ヒートスプレッダと、熱電装置とを備え、
前記第１電池セルが、
前記第１電池セルに、または前記第１電池セルから電力を供給するように構成された第１電極であって、前記第１電池セルの第１表面上で前記第１電池セルに接続された前記第１電池セルの電極を備え、
前記第１電池セルに、または前記第１電池セルから電力を供給する前記第１電池セルの前記第１電極を介して、前記第１電池セルの温度上昇に対応する第１熱点を生成することが可能であり、
前記第１熱点が、前記第１電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第１電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第２電池セルが、
前記第２電池セルに、または前記第２電池セルから電力を供給するように構成された第１電極であって、前記第２電池セルの第１表面上で前記第２電池セルに接続された前記第２電池セルの第１電極を備え、
前記第２電池セルに、または前記第２電池セルから電力を供給する前記第２電池セルの前記第１電極を介して、前記第２電池セルの温度上昇に対応する第２熱点を生成することが可能であり、
前記第２熱点が、前記第２電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記第２電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記第１ヒートスプレッダが、
前記第１電池セルの第２表面上にあり、前記第１熱点と熱連通し、
前記第１電池セルの前記第２表面上の前記第１熱点の前記中心の上にあり、
前記第２ヒートスプレッダが、
前記第２電池セルの第２表面上にあり、前記第２熱点と熱連通し、
前記第２電池セルの前記第２表面上の前記第２熱点の前記中心の上にあり、
前記第１電池セルの前記第２表面と前記第２電池セルの前記第２表面とが、互いに略平行であり、
前記第３ヒートスプレッダが、
前記第１および第２ヒートスプレッダと熱連通し、
前記第１熱点の前記中心および第２熱点の前記中心の上で、前記第１ヒートスプレッダの一部および前記第２ヒートスプレッダの一部に対して略垂直に延び、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって前記第１および第２電池セルを加熱または冷却するために、前記第３ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記第１電池セルまたは前記第２電池セルの少なくとも１つの前記第２表面に沿って延在する、前記第１ヒートスプレッダまたは前記第２ヒートスプレッダの少なくとも１つの平面に投影された状態で、実質的に、前記第１ヒートスプレッダまたは前記第２ヒートスプレッダの少なくとも１つの上の、前記第１熱点または前記第２熱点の少なくとも１つの前記中心から前記熱電装置までの最短の熱経路上にあるように、前記熱電装置は、前記第３ヒートスプレッダ上において、前記第１電池セルまたは前記第２電池セルの同一の側面上の、前記第１熱点または前記第２熱点が位置し得る場所に対応する複数の位置に応じて配置される、
熱電池熱管理システム。
【請求項２８】
前記熱電装置の前記主面が、前記第３ヒートスプレッダに投影された前記第１熱点の前記中心および前記第２熱点の前記中心の幾何学的平均の中心の上にある、
請求項２７記載の熱電池熱管理システム。
【請求項２９】
電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムを製造する方法であって、前記方法が、
電池セルにヒートスプレッダを熱的に接続するステップと、
前記ヒートスプレッダに熱電装置を熱的に接続するステップとを含み、
前記電池セルが、
前記電池セルの第１表面上で前記電池セルに接続され、前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、
前記電池セルに、または前記電池セルから電力を供給する前記電極を介して、前記電池セルの温度上昇に対応する熱点を生成することが可能であり、
前記熱点が、前記電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、前記電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、
前記ヒートスプレッダが、
前記熱点と熱連通するように、前記電池セルの第２表面上で接続され、
前記電池セルの前記第２表面上の前記熱点の前記中心の上に位置決めされ、
前記熱電装置が、
主面および廃熱面を備え、
前記熱電装置の前記主面と前記廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、
前記熱電装置の前記主面が、前記熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって前記電池セルを加熱または冷却するために、前記ヒートスプレッダと熱連通し、
前記熱電装置を前記ヒートスプレッダに熱的に接続するために、前記熱電装置のための位置が、前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心に基づいて、前記電池セルの同一の側面上の複数の位置から選択され、前記熱電装置の前記主面の幾何学的中心が、前記電池セルの前記第２表面に沿って延在する前記ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、前記ヒートスプレッダ上の、前記熱点の前記中心から前記熱電装置への最短の熱経路上に位置決めされる、
方法。
【請求項３０】
前記電池セルの所定の充電状態または前記電池セルの所定の使用期間の少なくとも１つに基づいて、前記熱点の前記中心の位置を偏らせるステップをさらに含む、
請求項２９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１３年１０月２９日に出願され、「ＢＡＴＴＥＲＹ  ＴＨＥＲＭＡＬ  ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ  ＷＩＴＨ  ＴＨＥＲＭＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ」と題された、米国仮特許出願第６１／８９７，１２１号の利益を主張し、その開示内容の全ては、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
［技術分野］
本願は一般的に、電池および電池セルを非限定的に含む電気装置の熱電（ＴＥ）熱管理（たとえば、加熱および／または冷却）に関する。
【背景技術】
【０００３】
パワーエレクトロニクスおよび電池などの他の電気装置は、過熱、低温、極端な温度、および動作温度範囲に敏感となり得る。装置が、推奨される、または最適な温度範囲外で動作する場合、そのような装置の性能は、時にひどく、低下する。半導体装置の場合、集積回路のダイが過熱または誤動作し得る。たとえば、電気自動車における自動車適用のために使用される電池を含む電池の場合、電池セルおよびその構成要素は、過熱または過冷却されると劣化し得る。そのような劣化は、電池蓄電容量の減少、および／または複数のデューティサイクルに亘る電池の再充電能力の低下として現われ得る。
【０００４】
大規模なシステム（たとえば、電気自動車に使用されるリチウム系電池を含む）に使用されるための高性能電池は、電池および／または格納システムの熱管理を望ましいものにする、いくつかの特質を有する。高性能電池の充電特性は、昇温状態において変化し、高すぎる温度で充電されると、電池のサイクル寿命を著しく低下させる原因となり得る。たとえば、一部のリチウム系電池のサイクル寿命は、およそ５０℃で繰り返し充電された場合、５０％を超えて低下した。サイクル寿命は大幅に減少し得るため、充電温度が適切な範囲内で制御されない場合、電池の生涯コストは大きく増加し得る。また、一部の高性能電池は、およそ−３０℃より低い温度のような、低すぎる温度で充電または動作された場合、性能の低下を示し、破損する可能性がある。さらに、高性能電池および高性能電池のアレイに、電池を回復不能に破損または破棄し得る熱的事象が起こる可能性があり、温度過上昇状態は、火災および他の安全性に関わるイベントを引き起こし得る。
【発明の概要】
【０００５】
パワーエレクトロニクスおよび他の電気装置の熱条件を管理することは有利となり得る。熱管理は、過熱、過冷却、および電気装置の劣化の発生率を減少させ得る。本明細書において説明される、いくつかの実施形態は、著しい電力を伝導する、ならびに／または高電流および高効率を要する装置（たとえば、電力増幅機、トランジスタ、変圧器、電力インバータ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、電動機、高出力レーザおよび発光ダイオード、電池など）の熱管理を提供する。そのような装置を熱管理するために、対流空気および液体冷却、対流冷却、液体噴流を用いた噴霧冷却、ボードおよびチップケースの熱電冷却、および他の解決策を含む、幅広い範囲の解決策が使用されてもよい。本明細書において開示される、少なくとも一部の実施形態は、電気装置を加熱または冷却するための既存の技術と比較して、以下の利点、電力効率の上昇、維持費の低減または削除、信頼性の向上、耐用期間の延長、構成要素の減少、可動部の減少または除去、過熱および冷却の動作モード、他の利点、または利点の組み合わせ、の少なくとも１つを提供する。
【０００６】
一部の実施形態において、電池セルは、熱点からの最短の熱経路に沿って、ヒートスプレッダを介して、熱電装置と熱連通していてもよい。熱電装置の中心が、最短の熱経路に沿ったライン上にあってもよい。
【０００７】
一部の実施形態において、ヒートスプレッダがフィンを有してもよい。フィンは、電池セルの側面に対して略平行に延在してもよい。
【０００８】
一部の実施形態において、電池セルは角柱形であってもよい。
【０００９】
一部の実施形態において、別の熱電装置が、電池セルの反対側の側面に近接して、同じヒートスプレッダに接続されてもよい（たとえば、ヒートスプレッダが、電池セルの両側面上に２つのフィンを有する）。
【００１０】
一部の実施形態において、別の電池セルが、第１の電池セルに積み重ねられてもよい。別の電池セルが、同じヒートスプレッダと熱連通してもよい。
【００１１】
一部の実施形態において、別のヒートスプレッダが、他の電池セルと熱連通してもよい。別の熱電装置が、他のヒートスプレッダに接続されてもよい。
【００１２】
一部の実施形態において、熱板が、熱板上の熱電装置と共に、２つのヒートスプレッダに接続されてもよい。
【００１３】
一部の実施形態において、熱電装置の中心が、ヒートスプレッダの１つまたは両方に沿った最短の熱経路に沿ったライン上にあってもよい。
【００１４】
一部の実施形態において、ヒートスプレッダの少なくとも１つが、熱ストリップを有してもよい。
【００１５】
一部の実施形態において、電池セルが、電極が電池セルに接続される側面により接近した熱点と共に、同じ側面上に電極を有してもよい。
【００１６】
一部の実施形態において、電池セルが、電池セルのおよそ中心にある熱点と共に、両側面上に電極を有してもよい。
【００１７】
一部の実施形態において、熱電装置の廃熱面は、空気と、または電池セルのための筐体の壁と熱連通してもよい。
【００１８】
一部の実施形態において、２つの電池セルが、電池セルの側面に接続された２つのヒートスプレッダを介して、熱電装置と熱連通してもよい。第３のヒートスプレッダが、２つのヒートスプレッダと熱連通してもよい。熱電装置が、第３のヒートスプレッダと熱連通してもよい。
【００１９】
一部の実施形態において、熱電装置の中心が、電池セルの少なくとも１つの最短の熱経路に沿ったライン上にあってもよい。
【００２０】
一部の実施形態において、２つの電池セルが、積み重ねられてもよいが、互いに隣り合う必要はない。
【００２１】
一部の実施形態において、ヒートスプレッダが、フィンを有してもよい。フィンが、電池セルの側面に対して略平行に延在してもよい。
【００２２】
一部の実施形態において、第３の電池セルが、最初の２つの電池セルの側面上の２つのヒートスプレッダの少なくとも１つと熱連通してもよい。
【００２３】
一部の実施形態において、第４のヒートスプレッダが、第３の電池セルの側面と熱連通してもよい。第４のヒートスプレッダが、熱電装置と熱連通している第３のヒートスプレッダと熱連通してもよい。
【００２４】
本開示の様々な実施形態は、電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムに関する。熱電池熱管理システムは、以下の、電極を備える電池セルであって、電極が、電池セルに、または電池セルから電力を供給するように構成され、電池セルの第１側面上で電池セルに接続される、電池セル；電池セルが、電池セルに、または電池セルから電力を供給する電極を介して電池セルが動作するときの、電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、熱点が、電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；電池セルの第２側面上にあり、熱点と熱連通しているヒートスプレッダであって、電池セルの第２側面上の熱点の中心の上にあるヒートスプレッダ；主面および廃熱面を備える熱電装置であって、熱電装置に電流が印加されると、熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成された熱電装置；熱電装置の主面が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、ヒートスプレッダと熱連通していること；熱電装置が、電池セルの第３側面に近接していること；および、熱電装置の主面の幾何学的中心が、電池セルの第２側面に沿って延在するヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、ヒートスプレッダ上の、熱点の中心から電池セルの第３側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にあること、を含んでもよい。
【００２５】
一部の実施形態において、熱電池熱管理システムは、以下の、第２側面が、電池セルの最も短い寸法に対して略垂直であること；電池セルが角柱形状を有し、角柱形状がＸ−Ｙ−Ｚ座標系に置かれたとき、第１側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｚ平面に沿っており、第２側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｙ平面に沿っており、第３側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＹ−Ｚ平面に沿っていること；ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダを介して熱点と熱連通しているフィンであって、電池セルの第３側面に近接しているフィン；フィンが、ヒートスプレッダから、電池セルの第３側面に対して略平行に延在すること；主面および廃熱面を備える他の熱電装置であって、他の熱電装置に電流が印加されると、他の熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される他の熱電装置；熱電装置の主面が、他の熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、ヒートスプレッダと熱連通していること；他の熱電装置が、電池セルの第３側面に対向する、電池セルの第４側面に近接していること；他の熱電装置の主面の幾何学的中心が、電池セルの第２側面に沿って延在する、ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、ヒートスプレッダ上の最短の熱経路に沿ったライン上にあること；ヒートスプレッダに接続され、熱点と熱連通している他のフィンであって、電池セルの第４側面に近接している他のフィン；他のフィンが、ヒートスプレッダから、電池セルの第４側面に対して略平行に延在すること；他の電池セルであって、他の電池セルが、他の電池セルに、または他の電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、電極が、他の電池セルの第１側面上で他の電池セルに接続される、他の電池セル；他の電池セルが、他の電池セルに、または他の電池セルから電力を供給する電極を介して他の電池セルが動作するときの、他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、他の熱点が、他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；電池セルの第１側面および他の電池セルの第１側面が同じ平面に沿って略平行に位置決めされて、電池セルおよび他の電池セルが積み重ねられること；他の電池セルが、ヒートスプレッダと熱連通していること；熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって、電池セルの他の熱点が加熱または冷却されること；他の電池セルの第２側面上にあり、他の熱点と熱連通している他のヒートスプレッダであり、他のヒートスプレッダが、他の電池セルの第２側面上の他の熱点の中心の上にある、他のヒートスプレッダ；主面および廃熱面を備える他の熱電装置であって、他の熱電装置が、他の熱電装置に電流が印加されると、他の熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される、他の熱電装置；他の熱電装置の主面が、他の熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、他のヒートスプレッダと熱連通していること；他の熱電装置が、他の電池セルの第３側面に近接していること；他の熱電装置の主面の幾何学的中心が、他の電池セルの第２側面に沿って延在する他のヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、ヒートスプレッダ上の、他の熱点の中心から他の電池セルの第３側面までの他の最短の熱経路に沿ったライン上にあること；他のヒートスプレッダに接続され、他のヒートスプレッダを介して他の熱点と熱連通している他のフィンであって、他の電池セルの第３側面に近接している他のフィン；他のフィンが、他のヒートスプレッダから、他の電池セルの第３側面に対して略平行に延在すること；他の電池セルの第２側面上にあり、他の熱点と熱連通している他のヒートスプレッダであって、他の電池セルの第２側面上の他の熱点の中心にある他のヒートスプレッダ；ヒートスプレッダ、および電池セルの第３側面に近接している他のヒートスプレッダの両方に接続される、または熱連通している熱板；熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルおよび他の電池セルの熱点を加熱または冷却するために、熱電装置の主面が、熱板と熱連通していること；熱電装置の主面の幾何学的中心が、他の電池セルの第２側面に沿って延在する、他のヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、他のヒートスプレッダ上の、他の熱点の中心から他の電池セルの第３側面までの他の最短の熱経路に沿ったライン上にあり、熱電装置が、他の電池セルの第３セルに近接していること；熱点の中心および他の熱点の中心が、電池セルおよび他の電池セルの第３側面に平行である、熱板の側面に投影されるとき、熱電装置の主面が、熱板の側面に投影された熱点の中心と他の熱点の中心の幾何学的平均の中心の上にあること；熱点の中心および他の熱点の中心の幾何学的平均の中心が、熱点の中心および他の熱点の中心の相対温度に基づいて偏ること；他のヒートスプレッダに接続され、他のヒートスプレッダを介して他の熱点と熱連通している他のフィンであって、他の電池セルの第３側面に近接している他のフィン；熱電装置までの最短の熱経路に沿って延在するストリップであって、少なくとも１つの寸法において、ヒートスプレッダより短いストリップ；ストリップが、ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含むこと；ストリップの材料が銅を含み、ヒートスプレッダの材料がアルミニウムを含むこと；熱点の中心が、電池セルの第１側面に対向する、電池セルの第５側面と比べて、電池セルの第１側面に近接していること；熱電装置の全体が、電池セルの第１側面と第５側面との間で、略等距離に延在する平面の同じ側にあること；電池セルが、電池セルの第１側面上で電池セルと接続された他の電極を備えること；熱点の中心が、電池セルの第１側面と、電池セルの第１側面に対向する電池セルの第５側面との間で略等距離であること；電池セルが、電池セルの第５側面上で電池セルに接続された他の電極を備えること；熱電装置が、電池セルの第２側面に沿った第３側面の半分未満の長さで、電池セルの第３側面に沿って延在すること；熱電装置が、電池セルの第２側面に沿った第３側面の３分の１未満の長さで、電池セルの第３側面に沿って延在すること；熱電装置と電気連通し、熱電装置に供給される電流の極性を制御するように構成された制御装置；電流の第１の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供されること；電流の第１の極性の反対の第２の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供されること；電池セルと熱連通し、制御装置と電気連通している温度センサ；温度センサが、熱電装置に供給される電流の極性または大きさを調節するために、制御装置に温度情報を提供すること；熱電装置の廃熱面が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体と熱連通していること；流体が空気であること；電池セルが、筐体内に密閉されること；および／または、熱電装置の廃熱面が、筐体の壁と熱連通し、筐体の壁が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能であること、の１つまたは複数を含んでもよい。
【００２６】
本開示の様々な実施形態は、電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムに関する。熱電池熱管理システムは、以下の、第１電極を備える第１電池セルであって、第１電極が、第１電池セルに、または第１電池セルから電力を供給するように構成され、第１電池セルの第１側面上で第１電池セルに接続される、第１電池セル；第１電池セルが、第１電池セルに、または第１電池セルから電力を供給する第１電極を介して第１電池セルが動作するときの、第１電池セルの温度上昇に対応する第１熱点を有し、第１熱点が、第１電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、第１電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；第１電極を備える第２電池セルであって、第１電極が、第２電池セルに、または第２電池セルから電力を供給するように構成され、第２電池セルの第１側面上で第２電池セルに接続される、第２電池セル；第２電池セルが、第２電池セルに、または第２電池セルから電力を供給する第１電極を介して第２電池セルが動作するときの、第２電池セルの温度上昇に対応する第２熱点を有し、第２熱点が、第２電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、第２電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；第１電池セルの第２側面上にあり、第１熱点と熱連通している第１ヒートスプレッダであって、第１電池セルの第２側面上の第１熱点の中心の上にある第１ヒートスプレッダ；第２電池セルの第２側面上にあり、第２熱点と熱連通している第２ヒートスプレッダであって、第２電池セルの第２側面上の第２熱点の中心の上にある第２ヒートスプレッダ；第１電池セルの第２側面および第２電池セルの第２側面が、互いに略平行であること；第１および第２ヒートスプレッダと熱連通している第３ヒートスプレッダ；主面および廃熱面を備える熱電装置であって、熱電装置に電流が印加されると、熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される熱電装置；熱電装置の主面が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって第１および第２電池セルを加熱または冷却するために、第３ヒートスプレッダと熱連通していること；熱電装置が、第１電池セルの第３側面に近接していること；および、熱電装置の主面の幾何学的中心が、第１電池セルの第２側面に沿って延在する第１ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、第１ヒートスプレッダ上の、第１熱点の中心から第１電池セルの第３側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にあること、を含んでもよい。
【００２７】
一部の実施形態において、熱電池熱管理システムは、以下の、熱電装置が、第２電池セルの第３側面に近接していること；熱電装置の主面の幾何学的中心が、第２電池セルの第２側面に沿って延在する第２ヒートスプレッダの平面に投射された状態で、実質的に、第２ヒートスプレッダ上の、第２熱点の中心から第２電池セルの第３側面までの最短の熱経路に沿ったライン上にあること；第１ヒートスプレッダに接続され、第１ヒートスプレッダを介して第１熱点と熱連通している第１フィンであって、第１電池セルの第３側面に近接している第１フィン；第２ヒートスプレッダに接続され、第２ヒートスプレッダを介して第２熱点と熱連通している第２フィンであって、第１電池セルの第３側面に近接している第２フィン；第１および第２フィンが、第３ヒートスプレッダと第１および第２ヒートスプレッダとの間に、少なくとも部分的に熱連通を提供するために、第３ヒートスプレッダと熱連通していること；第１フィンが、第１ヒートスプレッダから、第１電池セルの第３側面に対して略平行に延在し、第２フィンが、第２ヒートスプレッダから、第２電池セルの第３側面に対して略平行に延在すること；第１電極を備える第３電池セルであって、第１電極が、第３電池セルに、または第３電池セルから電力を供給するように構成され、および第３電池セルの第１側面上で第３電池セルに接続される、第３電池セル；第３電池セルが、第３電池セルに、または第３電池セルから電力を供給する第１電極を介して第３電池セルが動作するときの、第３電池セルの温度上昇に対応する第３熱点を有し、第３熱点が、第３電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、第３電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；第１ヒートスプレッダまたは第２ヒートスプレッダの少なくとも１つが、第３電池セルの第２側面上にあり、第３熱点と熱連通し、第１または第２ヒートスプレッダが、第３電池セルの第２側面上の第３熱点の中心の上にあること；第１、第２、および第３電池セルの第２側面が、互いに対して略平行であること；熱電装置が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって、第３電池セルを加熱または冷却するように構成され、熱電装置が、第３電池セルの第３側面に近接していること；第３電池セルの第４側面上にあり、第３熱点と熱連通している第４ヒートスプレッダであって、第３電池セルの第４側面が、第３電池セルの第２側面に対向し、第４ヒートスプレッダが、第３電池セルの第４側面上の第３熱点の中心の上にある、第４ヒートスプレッダ；第３ヒートスプレッダが、第４ヒートスプレッダと熱連通していること；熱電装置の主面の幾何学的中心が、第３電池セルの第４側面に沿って延在する第４ヒートスプレッダの平面に投影された状態で、実質的に、第４ヒートスプレッダ上の最短の熱経路に沿ったライン上にあること；第４ヒートスプレッダに接続され、第４ヒートスプレッダを介して第３熱点と熱連通している第３フィンであって、第３電池セルの第３側面に近接している第３フィン；第３フィンが、第３ヒートスプレッダと第４ヒートスプレッダとの間に、少なくとも部分的に熱連通を提供するために、第３ヒートスプレッダと熱連通していること；第３フィンが、第３ヒートスプレッダから、第３電池セルの第３側面に対して略平行に延在すること；第１または第２ヒートスプレッダの、熱電装置までの少なくとも１つの最短の熱経路に沿って延在するストリップであって、少なくとも１つの寸法において、第１または第２ヒートスプレッダの少なくとも１つより短く、第１または第２ヒートスプレッダの少なくとも１つの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含むストリップ；ストリップの材料が銅を含み、第１および第２ヒートスプレッダの材料がアルミニウムを含むこと；各熱点の中心が、各電池セルの第１側面に対向する、各電池セルの第５側面と比べて、各電池セルの第１側面に近接していること；熱電装置の全体が、各電池セルの第１側面と第５側面との間で、略等距離に延在する平面の同じ側にあること；各電池セルが、各電池セルの第１側面上にで各電池セルと接続された第２電極を備えること；各熱点の中心が、各電池セルの第１側面と、各電池セルの第１側面に対向する、各電池セルの第５側面との間で略等距離であること；各電池セルが、各電池セルの第５側面上で各電池セルに接続された第２電極を備えること；熱電装置が、第１または第２電池セルの少なくとも１つの第２側面に沿った第３側面の半分未満の長さで、第１または第２電池セルの少なくとも１つの第３側面に沿って延在すること；熱電装置が、第１または第２電池セルの少なくとも１つの第２側面に沿った第３側面の３分の１未満の長さで、第１または第２電池セルの少なくとも１つの第３側面に沿って延在すること；各電池セルの第２側面が、各電池セルの最も短い寸法に対して略垂直であること；各電池セルが角柱形状を有すること；各電池セルの角柱形状がＸ−Ｙ−Ｚ座標系に置かれたとき、各電池セルの第１側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｚ平面に沿っており、各電池セルの第２側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｙ平面に沿っており、各電池セルの第３側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＹ−Ｚ平面に沿っていること；熱電装置と電気連通し、熱電装置に供給される電流の極性を制御するように構成された制御装置；電流の第１の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供されること；電流の第１の極性の反対の第２の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供されること；少なくとも１つの電池セルと熱連通し、制御装置と電気連通している温度センサ；温度センサが、熱電装置に供給される電流の極性または大きさを調節するために、制御装置に温度情報を提供すること；熱電装置の廃熱面が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体と熱連通していること；流体が空気であること；各電池セルが、筐体内に密閉されること；および／または、熱電装置の廃熱面が、筐体の壁と熱連通し、筐体の壁が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能であること、の１つまたは複数を含んでもよい。
【００２８】
本開示の様々な実施形態は、電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムに関する。熱電池熱管理システムは、以下の、電極を備える電池セルであって、電極が、電池セルに、または電池セルから電力を供給するように構成され、電池セルの第１表面上で電池セルに接続される、電池セル；電池セルが、電池セルに、または電池セルから電力を供給する電極を介して電池セルが動作するときの、電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、熱点が、電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；電池セルの第２表面上に位置決めされ、熱点と熱連通しているヒートスプレッダであって、電池セルの第２表面上の熱点の中心の上に位置決めされるヒートスプレッダ；ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダを介して熱点と熱連通しているフィンであって、フィンが、ヒートスプレッダに沿った、熱点の中心からフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、フィンが、平面の第１の側にあり、平面が、電極が電池セルに接続する第１表面に平行である、または第１表面に接する、フィン；電極が、平面の第２の側にあること；主面および廃熱面を備える熱電装置であって、熱電装置に電流が印加されると、熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される熱電装置；熱電装置の主面が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、フィンと熱連通していること；および、熱電装置の主面の周囲の寸法が、フィンがヒートスプレッダに接続するヒートスプレッダの表面に投影されるとき、ヒートスプレッダ上の最短の熱経路が、熱電装置の主面の周囲の寸法にまで延びること、を含んでもよい。
【００２９】
一部の実施形態において、熱電池熱管理システムは、以下の、第２表面が、電池セルの最も短い寸法に対して略垂直であること；フィンが、ヒートスプレッダから、電池セルの第３側面に対して略平行に延在すること；熱電装置の主面の幾何学的中心が、フィンがヒートスプレッダに接続するヒートスプレッダの表面に投影されるとき、実質的に、ヒートスプレッダ上の最短の熱経路に沿って位置決めされること；電池セルが角柱形状を有すること；角柱形状がＸ−Ｙ−Ｚ座標系に置かれたとき、第１表面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｚ平面に沿って延在し、第２側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＸ−Ｙ平面に沿って延在し、第３側面がＸ−Ｙ−Ｚ座標系のＹ−Ｚ平面に沿って延在すること；ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダを介して熱点と熱連通している他のフィンであって、平面の第１の側にある他のフィン；主面および廃熱面を備える他の熱電装置であって、他の熱電装置に電流が印加されると、他の熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成された他の熱電装置；他の熱電装置の主面が、他の熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、ヒートスプレッダに沿った、最短の熱経路から、および最短の熱経路に平行に延びるラインに沿って、他のフィンと熱連通していること；他のフィンが、ヒートスプレッダから、電池セルの第３側面に対して略平行に延在し、第３側面が、フィンが沿って平行に延在する、電池セルの第４側面に対向すること；熱電装置までの最短の熱経路に沿って延在するストリップであって、少なくとも１つの寸法においてヒートスプレッダより短く、ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含むストリップ；ストリップの材料が銅を含み、ヒートスプレッダの材料がアルミニウムを含むこと；他の電池セルであって、他の電池セルが、他の電池セルに、または他の電池セルから電力を供給するように構成された電極を備え、電極が、他の電池セルの第１側面上で他の電池セルに接続される、他の電池セル；他の電池セルが、他の電池セルに、または他の電池セルから電力を供給する電極を介して他の電池セルが動作するときの、他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、他の熱点が、他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、他の電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；電池セルの第１表面および他の電池セルの第１表面が、略同じ平面に位置決めされて、電池セルおよび他の電池セルが、積み重ねられること；他の電池セルが、ヒートスプレッダと熱連通していること；熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって、電池セルの他の熱点が加熱または冷却されること；他の電池セルの第２側面上にあり、他の熱点と熱連通している他のヒートスプレッダであって、他の電池セルの第２側面上の他の熱点の中心の上に位置決めされた他のヒートスプレッダ；他のヒートスプレッダに接続され、他のヒートスプレッダを介して他の熱点と熱連通している他のフィンであって、他のフィンが、他のヒートスプレッダに沿った、他の熱点の中心から他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他のフィンが、他の平面の第１の側にあり、他の平面が、電極が他の電池セルに接続する第１表面に平行である、または第１表面に接する、他のフィン；他の電池セルの電極が、他の平面の第２の側にあること；主面および廃熱面を備える他の熱電装置であって、他の熱電装置に電流が印加されると、他の熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される他の熱電装置；他の熱電装置の主面が、他の熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、他のヒートスプレッダの最短の熱経路に沿って、他のフィンと熱連通していること；他のフィンが、他のヒートスプレッダから、他の電池セルの第３側面に対して略平行に延在すること；他の熱電装置の主面の幾何学的中心が、他のフィンが他のヒートスプレッダに接続する他のヒートスプレッダの表面に投影されるとき、実質的に、ヒートスプレッダ上の最短の熱経路に沿って位置決めされること；他の電池セルの第２側面上にあり、他の熱点と熱連通している他のヒートスプレッダであって、他の電池セルの第２側面上の他の熱点の中心の上に位置決めされた他のヒートスプレッダ；他のヒートスプレッダに接続され、他のヒートスプレッダを介して他の熱点と熱連通している他のフィンであって、他のフィンが、他のヒートスプレッダに沿った、他の熱点の中心から他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他のフィンが、他の平面の第１の側にあり、他の平面が、電極が他の電池セルに接続する第１表面に平行である、または第１表面に接する、他のフィン；他の電池セルの電極が、他の平面の第２の側にあること；フィンおよび他のフィンの両方に接続され、熱連通している熱板；熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルおよび他の電池セルの熱点を加熱または冷却するために、熱電装置の主面が、熱板と熱連通していること；熱点の中心および他の熱点の中心が、熱板の側面に投影され、熱電装置の主面が、熱板の側面に投射された、熱点の中心と他の熱点の中心との幾何学的平均の中心の上に位置決めされること；熱点の中心および他の熱点の中心の幾何学的平均の中心が、熱点の中心および他の熱点の中心の相対温度に基づいて偏ること；熱電装置と電気連通し、熱電装置に供給される電流の極性を制御するように構成された制御装置；電流の第１の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供されること；電流の第１の極性の反対の第２の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供されること；電池セルと熱連通し、制御装置と電気連通している温度センサ；温度センサが、熱電装置に供給される電流の極性または大きさを調節するために、制御装置に温度情報を提供すること；熱電装置の廃熱面が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体と熱連通していること；流体が空気であること；電池セルが、筐体内に密閉されること；熱電装置の廃熱面が、筐体の壁と熱連通し、筐体の壁が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能であること；電池セルが、円筒形状を有すること；ヒートスプレッダが、円筒形状の中心軸の周りで電池セルの周囲を取り囲み、中心軸が、平面に垂直であること；および／または、フィンが、ヒートスプレッダから、中心軸に対して垂直に延在し、フィンの長手方向の寸法が中心軸に平行であること、の１つまたは複数を含んでもよい。
【００３０】
本開示の様々な実施形態は、電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムを製造する方法に関する。方法は、以下の、電極を有する電池セルに、ヒートスプレッダを接続するステップであって、電極が、電池セルに、または電池セルから電力を供給するように構成され、電池セルの第１表面上で電池セルに接続され、電池セルが、電池セルに、または電池セルから電力を供給する電極を介して電池セルが動作するときの、電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、熱点が、電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、ヒートスプレッダが、熱点と熱連通するように、電池セルの第２側面上で接続され、電池セルの第２表面上の熱点の中心の上に位置決めされる、ヒートスプレッダを接続するステップと；熱点と熱連通するように、ヒートスプレッダに、フィンを接続するステップであって、フィンが、ヒートスプレッダに沿った、熱点の中心からフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、フィンが、平面の第１の側にあり、平面が、電極が電池セルに接続する第１表面に平行であり、または第１表面に接し、電極が、平面の第２の側にある、フィンを接続するステップと；フィンに、熱電装置を接続するステップであって、熱電装置が、主面および廃熱面を備え、熱電装置に電流が印加されると、熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、熱電装置の主面が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、フィンと熱連通し、熱電装置の主面の幾何学的中心が、フィンがヒートスプレッダに接続するヒートスプレッダの表面に投影されるとき、実質的に、ヒートスプレッダ上の最短の熱経路に沿って位置決めされる、熱電装置を接続するステップと、を含んでもよい。
【００３１】
一部の実施形態において、方法は、以下の、熱点と熱連通するように、ヒートスプレッダに、他のフィンを接続するステップであって、他のフィンが、平面の第１の側にある、他のフィンを接続するステップ；他のフィンに、他の熱電装置を接続するステップであって、他の熱電装置が、主面および廃熱面を備え、他の熱電装置に電流が印加されると、他の熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、他の熱電装置の主面が、他の熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、ヒートスプレッダに沿った最短の熱経路から、および最短の熱経路に平行に延びるラインに沿って、他のフィンと熱連通している、他の熱電装置を接続するステップ；最短の熱経路に沿って、熱電装置に、ストリップを接続するステップであって、ストリップが、少なくとも１つの寸法においてヒートスプレッダより短く、ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダの材料よりも高い熱伝導率を有する材料を含む、ストリップを接続するステップ；電池セルに、他の電池セルを積み重ねるステップであって、他の電池セルが、他の電池セルに、または他の電池セルから電力を供給するように構成され、他の電池セルの第１表面上で他の電池セルに接続された電極を備え、他の電池セルが、他の電池セルに、または他の電池セルから電力を供給する電極を介して他の電池セルが動作するときの、他の電池セルの温度上昇に対応する他の熱点を有し、他の熱点が、他の電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、電池セルの地点または領域に対応する中心を有し、電池セルの第１表面および他の電池セルの第１表面が、略同じ平面に位置決めされて、電池セルおよび他の電池セルが、積み重ねられる、他の電池セルを積み重ねるステップ；他の熱点と熱連通するように、他の電池セルの第２側面に、他のヒートスプレッダを接続するステップであって、他のヒートスプレッダが、他の電池セルの第２側面上の他の熱点の中心の上に位置決めされる、他のヒートスプレッダを接続するステップ；他のヒートスプレッダを介して他の熱点と熱連通するように、他のヒートスプレッダに、他のフィンを接続するステップであって、他のフィンが、他のヒートスプレッダに沿った、他の熱点の中心から他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他のフィンが、他の平面の第１の側にあり、他の平面が、電極が他の電池セルに接続する第１表面に平行であり、または第１表面に接し、他の電池セルの電極が、他の平面の第２の側にある、フィンを接続するステップ；他のフィンに、他の熱電装置を接続するステップであって、他の熱電装置が、主面および廃熱面を備え、他の熱電装置に電流が印加されると、他の熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成され、他の熱電装置の主面が、他の熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、他のヒートスプレッダの最短の熱経路に沿って、他のフィンと熱連通している、他の熱電装置を接続するステップ；他の熱点と熱連通するように、他の電池セルの第２側面に、他のヒートスプレッダを接続するステップであって、他のヒートスプレッダが、他の電池セルの第２側面上の他の熱点の中心の上に位置決めされる、他のヒートスプレッダを接続するステップ；他のヒートスプレッダを介して他の熱点と熱連通するように、他のヒートスプレッダに、他のフィンを接続するステップであって、他のフィンが、他のヒートスプレッダに沿った、他の熱点の中心から他のフィンまでの最短の熱経路を提供するように位置決めされ、他のフィンが、他の平面の第１の側にあり、他の平面が、電極が他の電池セルに接続する第１表面に平行であり、または第１表面に接し、他の電池セルの電極が、他の平面の第２の側にある、他のフィンを接続するステップ；熱連通するように、フィンおよび他のフィンの両方に、熱板を接続するステップ；熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルおよび他の電池セルの熱点を加熱または冷却するために、熱連通するように、熱板に、熱電装置の主面を接続するステップ；熱電池熱管理システムに、制御装置を接続するステップであって、制御装置が、熱電装置に供給される電流の極性を制御するように構成され、電流の第１の極性が、システム動作の冷却モードにおいて提供され、電流の第１の極性の反対の第２の極性が、システム動作の加熱モードにおいて提供される、制御装置を接続するステップ；電池セルと熱連通し、制御装置と電気連通するように、温度センサを接続するステップ；熱電池熱管理システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である流体に、熱電装置の廃熱面を接続するステップ；および／または、筐体内に、電池セルを密閉し、筐体の壁に、熱電装置の廃熱面を接続するステップであって、筐体の壁が、システムのための熱源またはヒートシンクとして作用することが可能である、筐体内に、電池セルを密閉し、筐体の壁に、熱電装置の廃熱面を接続するステップ、の１つまたは複数を含んでもよい。
【００３２】
本開示の様々な実施形態は、電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムに関する。熱電池熱管理システムは、以下の、電極を備える電池セルであって、電極が、電池セルに、または電池セルから電力を供給するように構成され、電池セルの第１側面上で電池セルに接続される、電池セル；電池セルが、電池セルに、または電池セルから電力を供給する電極を介して電池セルが動作するときの、電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、熱点が、電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；電池セルの第２側面上に位置決めされ、熱点と熱連通しているヒートスプレッダであって、電池セルの第２側面上の熱点の中心の上に位置決めされたヒートスプレッダ；ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダを介して熱点と熱連通しているフィンであって、フィンが、電池セルの第３側面に近接して位置決めされ、電池セルの第２および第３側面が、電池セルの両側面の間の、他のいずれの縁よりも、熱点の中心から離れていない共通の縁で接続される、フィン；主面および廃熱面を備える熱電装置であって、熱電装置に電流が印加されると、熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される熱電装置；熱電装置の主面が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、フィンと熱連通していること；および、熱電装置の主面の幾何学的中心が、電池セルの第２側面に沿って延在するヒートスプレッダの平面に投影されるとき、実質的に、ヒートスプレッダ上の熱経路に沿って位置決めされ、熱経路が、熱点の中心から、共通の縁に向かって垂直に延在すること、を含んでもよい。
【００３３】
本開示の様々な実施形態は、電池セルの温度を管理するように構成された熱電池熱管理システムに関する。熱電池熱管理システムは、以下の、電極を備える電池セルであって、電極が、電池セルに、または電池セルから電力を供給するように構成され、電池セルの第１表面上で電池セルに接続される、電池セル；電池セルが、電池セルに、または電池セルから電力を供給する電極を介して電池セルが動作するときの、電池セルの温度上昇に対応する熱点を有し、熱点が、電池セルの他の領域と比べて最も高い温度を有する、電池セルの地点または領域に対応する中心を有すること；電池セルの第２側面上に位置決めされ、熱点と熱連通しているヒートスプレッダであって、電池セルの第２表面上の熱点の中心の上に位置決めされたヒートスプレッダ；ヒートスプレッダに接続され、ヒートスプレッダを介して熱点と熱連通しているフィン；主面および廃熱面を備える熱電装置であって、熱電装置に電流が印加されると、熱電装置の主面と廃熱面との間で熱エネルギーを伝達するように構成される熱電装置；熱電装置の主面が、熱電装置に供給される電流の極性を調節することによって電池セルを加熱または冷却するために、フィンと熱連通していること；および、熱点および熱電装置が、第１表面に平行に電池セルを通過し、電池セルを２つの同等の部分に切断する平面の同じ側に位置すること、を含んでもよい。
【００３４】
上記は概要であり、詳細の単純化、一般化、および省略を含む。当業者は、概要は例示的にすぎず、決して限定することを意図しないことを理解する。本明細書において説明される、装置および／もしくは工程ならびに／または他の主題の、他の態様、特徴、および利点は、本明細書において明らかにされる教示において明白になるであろう。概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される、概念の抜粋を単純化して導入するために提供される。この概要は、本明細書において説明されるいずれの主題の主要な特徴または本質的な特徴も特定することを意図しない。
【００３５】
概要は、以下の詳細な説明においてさらに説明される、概念の抜粋を単純化して導入するために提供される。この概要は、本明細書において説明されるいずれの主題の主要な特徴または本質的な特徴も特定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
添付の図中に様々な実施形態が、例示目的のために表されるが、決して、本明細書において説明される熱電アセンブリまたはシステムの範囲を限定するとして解釈されるべきではない。さらに、開示される種々の実施形態の様々な特徴が、本開示の一部である、さらなる実施形態を形成するために、互いに組み合わされてもよい。任意の特徴または構造が、除去、変更、または省略されてもよい。図面を通して、参照要素間での対応を示すために、参照番号が再使用されてもよい。
【００３７】
【図１Ａ】電池熱管理システムの実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】電池セルの実施形態を示している。
【図２】Ａ〜Ｂは、ヒートスプレッダおよびフィンを備える電池セルの実施形態を示している。
【図３】熱点を有する電池セルの実施形態を示している。
【図４】熱点の上にヒートスプレッダを備える電池セルの実施形態を示している。
【図５】熱点の上のヒートスプレッダに接続された２つのフィンを備える電池セルの実施形態を示している。
【図６】円筒形の電池セルの実施形態を示している。
【図７】共通熱電装置に接続された電池セルの実施形態を示している。
【図８】熱点の上に位置決めされたストリップを備える電池セルの実施形態を示している。
【図９】対向する両側面に電極を備える電池セルの実施形態を示している。
【図１０】電池セルの実施形態を示している。
【図１１】熱点の上に位置決めされたヒートスプレッダを備える電池セルの実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
添付の図中に様々な実施形態が、例示目的のために表されるが、決して、本明細書において説明される熱電アセンブリまたはシステムの範囲を限定するとして解釈されるべきではない。さらに、開示される種々の実施形態の様々な特徴が、本開示の一部である、さらなる実施形態を形成するために、互いに組み合わされてもよい。任意の特徴または構造が、除去、変更、または省略されてもよい。図面を通して、参照要素間での対応を示すために、参照番号が再使用されてもよい。
【００３９】
本明細書において、いくつかの実施形態および実施例が開示されるが、本発明の主題は、具体的に開示される実施形態の実施例を超えて、他の代替の実施形態および／または使用にまで及び、そして、その修正例および同等物にまで及ぶ。したがって、本明細書に添付された本請求の範囲は、以下に説明される特定の実施形態のいずれにも限定されない。たとえば、本明細書において説明されるいずれの方法または工程においても、方法または工程の運転または動作は、任意の適切な順序で実行されてもよく、特定の開示される順序のいずれにも、必ずしも限定されない。様々の動作が、いくつかの実施形態を理解するのに役立ち得る方法で、順番に起こる複数の個別的な動作として説明され得るが、説明の順番は、これらの動作が順番に依存することを意味すると解釈されるべきではない。さらに、本明細書において説明される構造、システム、および／または装置は、一体式の構成要素または独立した構成要素として具体化されてもよい。様々な実施形態を比較するために、これらの実施形態のいくつかの態様および利点が説明される。必ずしも、そのような態様または利点の全てが、特定の実施形態のいずれによっても達成されるわけではない。したがって、たとえば、様々な実施形態は、本明細書において示される、または提案される、他の態様または利点を必ずしも達成することなく、本明細書において示された１つの利点または利点のグループを達成する、または最適化する方法で、実行されてもよい。
【００４０】
熱電（ＴＥ）システムは、加熱／冷却モードまたは発電モードのいずれかで動作され得る。前者の場合、低温側面から高温側面へ、またはその逆に熱を送り込むために、電流がＴＥ装置に流される。後者の場合、ＴＥ装置中の温度勾配によって駆動される熱流が電気に変換される。両方の様相において、ＴＥ装置の性能は、ＴＥ材料の性能指数、およびシステム中の寄生損失（散逸損失）に大きく左右される。ＴＥ装置の作動要素は、典型的には、ｐ型およびｎ型半導体材料である。
【００４１】
本明細書において説明される熱電システムまたは装置は、熱電材料によって電力を生むために、２つの流体、２つの個体（たとえばロッド）、または固体と流体の温度差を利用する熱電発電機（ＴＥＧ）であってもよい。代わりに、本明細書において説明される熱電システムまたは装置は、１つの表面から別の表面に熱を移動させるために使用されるソリッドステートヒートポンプとして機能するヒーター、クーラー、または両方であってもよく、それによって、熱電材料によって２つの表面の間に温度差を作り出す。それぞれの表面は、固体、液体、気体、または固体、液体、気体の２つ以上の組み合わせと熱連通していてもよく、または含んでもよく、２つの表面は共に固体と、共に液体と、共に気体と熱連通してもよく、または、一方が、固体、液体、気体から選択された材料と熱連通し、他方が、固体、液体、気体の他の２つから選択された材料と熱連通してもよい。
【００４２】
熱電システムは、使用法、発電出力、加熱／冷却能力、動作係数（ＣＯＰ）、または電圧に応じて、単一の熱電装置（ＴＥＤ）または熱電装置のグループを含んでもよい。本明細書において説明される実施例は、加熱／冷却システムと関連して説明されるが、説明される特徴は、発電機または加熱／冷却システムのどちらとも共に活用され得る。
【００４３】
「熱連通」または「熱的に連結される」という用語は、本明細書においてそれらの一般的および通常の意味で使用され、１つの構成要素から別の構成要素への熱伝達を可能にするように構成された２つまたは３つ以上の構成要素を説明している。たとえば、そのような熱連通は、一般性を失うことなく、界面部での複数の表面の間のちょうどよい接触によって、複数の表面の間での１つまたは複数の熱伝達材料または装置によって、複数の表面の間における、パッド、放熱グリス、ペースト、１つまたは複数の作動流体、または高熱伝導性を有する他の構造（たとえば熱交換器）を含んでもよい熱伝導性材料システムを使用した、複数の固体表面の間の接続によって、他の適切な構造によって、または構造の組み合わせによって、達成されてもよい。実質的な熱連通は、直接的に接続されている（たとえば互いに接触している）、または１つもしくは複数の界面材料を介して間接的に接続されている表面の間で行われてもよい。
【００４４】
本明細書において使用されるように、「分流器」および「熱交換器」という用語は、最も広く合理的に解釈され、構成要素の１つの部分から構成要素の別の部分に熱が流れることを可能にする構成要素（たとえば熱伝導性装置または材料）を含むが、それに限定されない。分流器は、１つまたは複数の熱電材料（たとえば、１つまたは複数の熱電要素）と熱連通し、熱電アセンブリまたはシステムの１つまたは複数の熱交換器と熱連通してもよい。本明細書において説明される分流器はまた、電気伝導性であってもよく、分流器の１つの部分から分流器の別の部分に電流が流れることを可能にするように（たとえば、それによって複数の熱電材料または要素の間に電気連通を提供する）、１つまたは複数の熱電材料と電気連通してもよい。熱交換器（たとえばチューブおよび／または導管）は、熱電アセンブリまたはシステムの１つまたは複数の分流器、１つまたは複数のＴＥＤ、および／または１つまたは複数の作動流体と熱連通してもよい。１つまたは複数の分流器および１つまたは複数の熱交換器の様々な構成が使用されてもよい（たとえば、１つまたは複数の分流器および１つまたは複数の熱交換器は、同一の単一要素の部分であってもよく、１つまたは複数の分流器は、１つまたは複数の熱交換器と電気連通していてもよく、１つまたは複数の分流器は、１つまたは複数の熱交換器から電気絶縁していてもよく、１つまたは複数の分流器は、熱電要素と直接的に熱連通していてもよく、１つまたは複数の分流器は、１つまたは複数の熱交換器と直接的に熱連通していてもよく、介在材料が、１つまたは複数の分流器と１つまたは複数の熱交換器との間に位置決めされてもよい）。さらに、本明細書おいて使用されるように、「低温の」、「高温の」、「より低温の」、「より高温の」、「最も低温の」、「最も高温の」、などの単語は相対的な用語であり、特定の温度または温度範囲を意味しない。本明細書おいて使用されるように、「短い」、「長い」、「より短い」、「より長い」、「最も短い」、「最も長い」、などの単語は相対的な用語であり、特定の長さまたは長さの範囲を意味しない。
【００４５】
パワーエレクトロニクスおよび他の電気装置の熱状況を管理することは有利となり得る。熱管理は、過熱、過冷却、および電気装置の劣化の発生率を減少させ得る。本明細書において説明される、いくつかの実施形態は、著しい電力を伝導する、および／または高電流ならびに高効率を要する装置（たとえば、電力増幅機、トランジスタ、変圧器、電力インバータ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、電動機、高出力レーザおよび発光ダイオード、電池、自動車蓄電池など）の熱管理を提供する。そのような装置を熱管理するために、対流空気および液体冷却、対流冷却、液体噴流を用いた噴霧冷却、ボードおよびチップケースの熱電冷却、および他の解決策を含む、幅広い範囲の解決策が使用されてもよい。本明細書において開示される、少なくとも一部の実施形態は、電気装置を加熱または冷却するための既存の技術と比較して、以下の利点、熱源からＴＥＤへの熱経路中の熱損失の減少、加熱および冷却動作モード、他の利点、または利点の組み合わせ、の少なくとも１つを提供する。
【００４６】
電気装置の場合、典型的には、装置の電気的活性部分および／または温度感受性領域は、電気伝導体を介して、たとえば外部回路または装置などの外界と接続されている。たとえば、電池セルの電極は、著しい損失（たとえば、ジュールの法則により、電流の２乗に比例する熱損失）なしに高電力を伝導するように構成されてもよい。そのような電極に使用される電気伝導体のワイヤゲージは、そのような装置に典型的に流れる高電流に釣り合う。電池のサイズが大きいほど、外部回路との接続のための電極ポストは大きい。
【００４７】
電池の熱管理は、最適温度範囲内で電池を維持することが望ましい。これにより、電池の性能および実用寿命の両方が最大化される。本明細書において説明される実施例は、電池のための加熱／冷却システムとの関連において説明されてもよいが、説明される特徴は、本明細書において説明されるような他の電気装置と共に活用されてもよい。
【００４８】
一般的に、ほとんどの電池の化学的性質の場合、温度が上昇すると、放電時間（放電容量）が増加し、電流を供給する能力が上昇し、充電時間が減少する。これらの測定基準においては、電池温度は高い方が一般的に好ましい。しかし、電池寿命の測定基準に関しては、一般的にその反対が正しい。高温によって電池の実用寿命は減少する。適切な時間に、理想的な温度範囲または既定の温度に電池を維持することで、電池寿命と他の性能の測定基準とを釣り合わせることが可能であることがわかっている。
【００４９】
スタート／ストップ電池は、車両のフードの下に位置してもよい。車両のフードの下の温度は、典型的には、理想または既定の温度範囲よりも高い。電池の実用寿命を改善するためには、車両のフード下環境よりも低い温度で電池を維持することが最もよい。
【００５０】
種々の熱管理方法が、電池のために考案されてきたが、１つまたは複数のＴＥＤを用いた熱電（ＴＥ）熱管理は、多くの理由から他の熱管理方法よりも有益となり得る。ＴＥ熱管理の利点の１つは、クーラントホースまたは冷却剤ラインに関して、ほとんど、またはまったく、他の（たとえば追加の）負担を車両に強いることがないということである。別の利点は、ＴＥ熱管理のための電力が、システムを「独立型」または「インライン型」にしている電池自体から提供されてもよいということである。
【００５１】
本明細書において開示される実施形態は、電気装置に熱電（ＴＥ）冷却および／または加熱を直接的または間接的に適用することによって、電気装置（たとえば電池）を熱管理することが可能であるシステムおよび方法を含む。そのような装置は熱管理から利益を得ることが多い。一部の実施形態は、たとえば電池、電池ケース、および電池セルなどの特定の電気装置に関連して説明されるであろう。しかし、本明細書において開示される、少なくとも一部の実施形態は、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、他の電気装置、または装置の組み合わせなどの、他の電気装置に熱管理を提供することが可能である。少なくとも一部のそのような装置は、好ましい温度範囲外での動作によって、影響を受ける可能性がある。一部の実施形態の動作は、冷却動作モードに関連して説明される。しかし、本明細書において開示される実施形態の一部または全ては、加熱動作モードも有してもよい。一部の状況において、加熱動作モードは、電気装置の温度を、それ以下では電気装置が劣化し得る、または動作障害を示し得る閾値温度以上に維持するために使用されてもよい。ＴＥ装置は、システムアーキテクチャの複雑化は最小限にして、加熱および冷却機能の両方を提供するために独自に適している。
【００５２】
電気装置の冷却および／または加熱の役割のためにＴＥ装置を使用することができる様々な方法がある。本明細書において説明されるように、ＴＥ装置は、１つまたは複数のＴＥ要素、ＴＥアセンブリ、および／またはＴＥモジュールを含んでもよい。一部の実施形態において、ＴＥシステムは、第１側面および第１側面に対向する第２側面を備えるＴＥ装置を含んでもよい。一部の実施形態において、第１側面と第２側面は、主面（main surface）および廃熱面（waste surface）、または加熱表面および冷却表面（または主側面および廃熱側面、または加熱側面および冷却側面）であってもよい。いくつかの実施形態では、主面は、熱管理下において装置の温度を制御してもよく、一方では、廃熱面は、熱源またはヒートシンクに接続される。ＴＥ装置は、電力源に動作可能に連結されてもよい。電力源は、ＴＥ装置に電圧を印加するように構成されてもよい。電圧が１つの方向に印加されると、一方の側面（たとえば第１側面）が熱を発生させ、もう一方の側面（たとえば第２側面）は熱を吸収する。回路の極性を切り替えると、反対の効果が生じる。典型的な構成において、ＴＥ装置は、異種の材料を含む閉回路を備える。閉回路に直流電圧が印加されると、異種の材料の接合部に温度差が生じる。電流の方向に応じて、特定の接合部に熱が放出または吸収される。一部の実施形態において、ＴＥ装置は、直列に接続された、いくつかのソリッドステートのＰおよびＮ型半導体要素、または直列に接続された、ＰおよびＮ型半導体要素のグループ（たとえばモジュール）を含み、グループは、ＴＥ装置に動作上の頑健性を提供するために、並列および／または直列構成で接続される。
【００５３】
いくつかの実施形態において、接合部は、ＴＥ装置の低温側面および高温側面を形成してもよい２つの電気絶縁部材（たとえばセラミックプレート）の間に挟まれる。低温側面は、冷却される物体（たとえば電気伝導体、熱管理下の電気装置、電池セル、ヒートスプレッダ／フィンなど）と（直接的または間接的に）熱的に連結されてもよく、高温側面は、熱を周囲環境に放散する廃熱除去システムに（直接的または間接的に）熱的に連結されてもよい。限定されないが、熱交換器、ヒートシンク、ヒートパイプ、および／または周囲空気への露出を含む任意の適切な技術が使用されてもよい。一部の実施形態において、高温側面は、加熱される物体（たとえば電気伝導体、熱管理下の電気装置、電池セル、ヒートスプレッダ／フィンなど）と（直接的または間接的に）熱的に連結されてもよい。いくつかの非限定的な実施形態が以下に説明される。
【００５４】
一部の実施形態において、ヒートパイプが、廃熱除去機構または廃熱輸送機構として設けられてもよい。ＴＥ装置からの廃熱は、ヒートシンクにおいて放散されてもよい。ヒートシンクの例として、熱交換器、廃熱流、熱を放散するための他の構造、および構造の組み合わせが含まれる。ヒートシンクは、ＴＥ装置の廃熱側面または廃熱面に（直接的または間接的に）取り付けられてもよい。ヒートシンクは、空気、液体によって冷却されてもよく、あるいは、ＴＥ装置を、電池ケース、車両フレーム、または熱を効率的に放散する別の構造要素などの、より大きな固体ヒートシンクに接続させる固体部材であってもよい。しかし、たとえば電池熱管理システムなどの実際的応用において、冷却媒体をＴＥ装置の廃熱側面に接近して設ける可能性を限定する、包装に関する制約が存在し得る。代替的に、熱または熱的輸送装置は、ＴＥ装置の廃熱側面から、放熱が効率的に実施される別の場所に熱を移動させるために使用されてもよい。
【００５５】
一部の実施形態において、熱伝達装置または熱交換器は、ＴＥ装置の廃熱側面または廃熱面を、たとえば空気、液体、または固体によって熱が最終的に放出されるヒートシンクに接続させるために使用されてもよい。そのようなヒートシンクは、たとえば、車両の液冷式冷却回路、ラジエータまたは空冷式ヒートシンク、周囲空気、作動流体、液体リザーバ、または固形体（たとえば電池ケースまたは車両フレーム）であってもよい。
【００５６】
電池熱管理システム（ＢＴＭＳ）は、電池の故障および／または安全性に関わる故障を防止するために、電池および電池のアレイの温度を制御し、状態を監視するように使用されてもよい。ＢＴＭＳは、全体のシステム性能が劣化しないように熱環境を管理すること、および十分な信頼性を有することの両方によって、電池動作の全体の状況を改善することができる。
【００５７】
電池熱管理システムのさまざまな実施形態が、様々な構成を例示するために、以下に説明される。特定の実施形態および実施例は例示に過ぎず、１つの実施形態または実施例において説明される特徴は、他の実施形態または実施例において説明される他の特徴と組み合わされてもよい。したがって、特定の実施形態および実施例は、どのような形であっても制限することを意図していない。
【００５８】
一部の実施形態において、ＢＴＭＳは、少なくとも一部の電池、電池ケース、電池セル、セルと接触しているプレート、電極および／または電池アレイを含む。いくつかの実施形態では、電池熱管理システムは、電池、電池セル、および／または電池アレイの加熱および冷却の両方に使用されてもよい。たとえば、電池熱管理システムは、少なくとも１つの電池と一体化されてもよく、電池熱管理システムは、少なくとも１つの電池または電池セルが収納された筐体と一体化されてもよく、または熱管理システムは、少なくとも１つの電池または電池セルと熱連通するように位置決めされてもよい。
【００５９】
図１Ａのブロック図に概略的に図示されるように、いくつかの実施形態では、電池熱管理システム（ＢＴＭＳ）１０は、電池１４の１つまたは複数の電池セル１２を含む。１つまたは複数の電池セル１２は、１つまたは複数の電極１８を含む。一部の実施形態において、１つまたは複数の電池セル１２は、電池ケース１６によって囲繞される。ＢＴＭＳ１０は、（たとえば、１つまたは複数の電池セル１２に加熱または冷却を提供するための）第１側面２２および第２側面（たとえば廃熱面）を有する１つまたは複数のＴＥＤ２０をさらに含んでもよい。一部の実施形態において、第１側面２２は、ヒートスプレッダ／フィン２８の一部（たとえばフィン２６）と熱連通している。ヒートスプレッダ／フィン２８は、１つまたは複数の電池セル１２と熱連通するセル接触部３０を含む。フィン２６は、セル接触部３０に対し、同じ方向に、垂直に、または他の様々な角度に延在してもよい。一部の実施形態において、ＴＥＤ２０の第２側面２４は、ＴＥ装置２０からの熱を放散または除去するための廃熱除去システム３２に連結される、または連結されるように構成される。
【００６０】
一部の実施形態において、電池ケース１６、ＴＥＤ２０の第２側面２４（たとえば廃熱面）、廃熱除去システム３２および／または１つもしくは複数の電池セル１２は、熱が周囲環境に応じて放散され、または除去され得るように、周囲空気に曝露される。他の実施形態において、電池ケース１６は密閉される。一部の実施形態において、ＢＴＭＳ１０は、ＴＥＤ２０に電流を供給するための電力源３８を含む。他の実施形態において、ＴＥＤ２０は、電池１４によってインライン式に電力供給される。一部の実施形態において、ＢＴＭＳ１０は、電力源３８および／または電池１４と電気連通している制御装置３６を含む。一部の実施形態において、ＢＴＭＳ１０は、最適なレベルで電池の温度を維持するために望ましい、または必要な適切なレベルの加熱または冷却を提供するために、ＴＥＤ２０への電力（たとえば電流、電圧）を適切に調節できるように、電池セル１２、ＴＥＤ２０、周囲温度、および／または電池ケース１６内温度の電気情報および／または温度情報を制御装置３６に提供するための（たとえば電気、温度）センサ３４を含む。
【００６１】
本明細書において説明されるように、電池セルを熱管理するための１つの方法は、１つまたは複数の熱電性のＴＥＤを使用することである。一部の実施形態において、１つまたは複数のＴＥＤは、１つまたは複数の電池ケース、電池セル、冷却板、ヒートスプレッダ、および／または電池セルと接触するフィン、電池ケース内を循環する、もしくは吹き抜ける空気、電池の電極、電池端子、または他の構成要素を、冷却または加熱するために使用されてもよい。
【００６２】
一般的に、ＴＥＤを効率的に使用するためには、熱源からＴＥＤへの熱経路中における熱損失（たとえば熱抵抗）を減少させることが重要である。したがって、１つまたは複数のＴＥＤの配置（たとえば、位置決め、配列）は、電気装置の種類（たとえば電池セルの構造）および熱発生の局在化に基づいて、最適化される必要がある。
【００６３】
図の参照のために、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸（たとえば、三次元デカルト座標系）が提供される。Ｘ−Ｙ−Ｚ軸は互いに垂直（たとえば、対で垂直となる）である。一部の実施形態において、矩形の電池セルが例として提供される（たとえばパウチセル、角柱形の硬質の缶）。しかし、正方形、円筒形、三角形、多角形などを非限定的に含む他の様々な形状の電池セルを使用することができる。図１Ｂは、Ｙ軸に沿った高さＨ、Ｚ軸に沿った厚さＴ、およびＸ軸に沿った幅Ｗを有し、ＨはＷより大きい、例示的な矩形パウチセル１２を図示している。一部の実施形態において、ＷはＨより大きいまたは同等である。図１Ｂに図示されるように、１つまたは複数の電極１８は、幅Ｗに沿ってセル１２の上面に位置決めされている。
【００６４】
図２Ａ〜２Ｂは、熱エネルギーをセル１２へ、またはセル１２から伝達するように構成された付属物（たとえば、アルミニウムシート材料、別の熱伝導材料、または材料の組み合わせで形成可能なヒートスプレッダ／フィン２８）を備える、（たとえば電池セルである）パウチセル１２を図示している。一部の実施形態において、付属物は、熱をセル１２から除去し、その熱を熱伝達接触表面（たとえばフィン２６）へ移動させる。そして熱は、空気、液体、ＴＥＤを介して、伝導により、または別の方法で（たとえば対流、伝導、および／または放射）によって冷却され得る冷却板によって除去される。図２Ａに図示されるように、一部の実施形態において、ヒートスプレッダ／フィン２８は、Ｘ−Ｙ平面と同一平面上でセル１２の表面と熱連通している、および／または連結しているセル接触部またはセル接触表面を含む。熱伝達接触表面（たとえばフィン２６）は、図２Ａに図示されるようにＹ−Ｚ平面に沿って、または図２Ｂに図示されるようにＸ−Ｚ平面に沿って、ヒートスプレッダ／フィン２８のセル接触部に対して垂直におよび／または傾斜して延在してもよい。
【００６５】
典型的に、電池セルによって、または電池セル内部で発生する熱は、セル内で均一に生成されない（たとえば、電極の直ぐ傍の不均一な電流の流れのため）。ほとんどの動作状況において、熱は、電極に接近した（たとえば、電極に近い、または近接した）、および電極の間のセルの領域に発生する。この熱点または局在発熱部４０が、概略的に図３に図示されている。より濃い部分は、より高い温度およびより高い発熱を示している。
【００６６】
一部の実施形態において、局在発熱部４０は、本明細書において説明されるように、必ずしも確定した中心を有するとは限らない。したがって、局在発熱部の中心は、本明細書において説明されるように、動作中にセル１２の最も大きな温度変動または温度較差が起こるセル１２の領域または地点に対応する、平面に投影されたセル１２の発熱の空間／幾何学的平均に対応してもよい。一部の実施形態において、平均は偏ってもよく、たとえば、相対的に高温の熱区域が、熱点の平均中心部を、他の局在的な発熱区域を超えて、相対的に高温の熱区域に、より接近するように移動させてもよい。図３に図示されるように、熱点４０に関連する熱は、その上で電極１８が位置決めされる、セル１２の第１側面４２に、より接近して、またはより近接して、電極１８の間で発生し、セル１２の反対側（たとえば第２側面４４）に接近するほど、熱の発生は小さい。第１側面４２および第２側面４４は、Ｙ軸に沿って距離Ｈ（たとえばセル１２の高さ）だけ離間している。
【００６７】
セル１２内および／またはセル１２の側面の熱点４０の位置は、動作中および／またはセル１２の寿命に亘って変化し得る。熱点４０は、セル１２の、または周辺（たとえばセル１２の周囲環境）の実質的に最大の、または最も高温の相対温度の地点または領域と考えることができる。セル１２内の熱点４０の位置は、電池充電状態、電池の使用期間、および／または他の動作上のパラメータに応じて、またはそれらの関数として、変位または変化してもよく、たとえばある期間に亘る動作中にセル１２が昇温する（たとえばセル１２の全体または平均温度が増加する）につれて、熱点４０が変位してもよい。したがって、熱点４０および／または熱点４０の中心の位置は、本明細書において説明されるパラメータに基づいた位置の範囲であってもよい。熱点４０は、その位置範囲内に位置してもよいし、または、本明細書において説明されるように、ＴＥＤ２０を位置決めするための特定の地点に位置してもよい。たとえば、熱点４０の位置は、セル１２が未だ複数回繰り返されていない（たとえば未使用である）ときに、熱点４０が生じる場所として決定されてもよく、熱点４０の位置は、セル１２が何度も繰り返された（たとえば古くなった）後に、熱点４０が位置する場所として決定されてもよく、熱点４０の位置は、セル１２が充電または放電モードで所定の期間動作した後に、熱点４０が位置する場所として決定されてもよく、および／または熱点４０の位置は、たとえば上記の設計パラメータのいずれか１つの組み合わせに基づいた位置範囲として決定されてもよい。
【００６８】
一部の実施形態において、ＴＥＤ２０は、本明細書において説明される（たとえば、セル１２の所定の動作パラメータに基づいた）熱点４０の中心のいずれか１つに沿って位置決めされてもよい。一部の実施形態において、ＴＥＤ２０は、本明細書において説明される、熱点４０の位置範囲の中心に位置決めされてもよい。たとえば、セル１２が相対的に最も高い温度で動作するとき（たとえば、充電または放電中の所定の期間に亘って長期の動作中）など、最大の冷却が望ましい場合、位置範囲の中心は偏ってもよい。したがって、ＴＥＤ２０は、熱点４０の中心の所定の位置から延びる、最短の熱経路３１上のラインに沿って位置決めされてもよい。ＴＥＤ２０に隣接するセル１２の側面の全体寸法を単位として、ラインから２０、１５、１０、５、または１パーセント未満以内で配置される（たとえば、最短の熱経路３１上のラインから、高さＨに沿って、セル１２の高さＨの長さの２０、１５、１０、５、または１パーセント未満離れている）とき、ＴＥＤ２０の位置は、変化してもよく、ライン上に位置決めされていると考えてもよい。
【００６９】
本明細書において説明されるように、一部の実施形態において、熱除去は、１つまたは複数のＴＥＤ２０を使用して達成されてもよい。ＴＥＤは、様々な適用において、熱点または局在発熱部の熱管理の扱いに良好に適している局所装置である。電池セルにおける発熱の不均一性、および明確に画定した空間的特徴のため、ＴＥＤ２０による熱管理の最大の利益およびエネルギー効率を引き出すために、１つまたは複数のＴＥＤ２０を熱点または局在発熱部４０に対して、最も好ましい位置に位置決めすることが重要である。したがって、一部の実施形態において、局在発熱部４０からＴＥＤ２０への熱経路に沿った熱損失（たとえば熱抵抗）を減少させるために、ＴＥＤと熱点または局在発熱部４０との間の距離が最小である位置で、ヒートスプレッダ２８のフィン２６にＴＥＤを取り付けることが好ましい。
【００７０】
図４に、いくつかの実施形態のそのような構成が概略的に図示されている。ＴＥＤ２０は、フィン２６と熱連通しており、熱点４０からＴＥＤ２０への熱経路を最小化するために、ＴＥＤ２０の位置は、セル１２の電極１８に向けて変位されている。ＴＥＤ２０は、セルの長さ（たとえばＹ軸に沿った高さＨ）に沿って、熱点４０に近接して、または熱点４０に配列されて、位置決めされている。図４に図示されている実施形態の場合の最短の熱経路は、本明細書において説明される制約または設計パラメータに従ってフィン２６が位置決めされている熱経路３１に沿った熱経路またはラインである。図２Ｂに図示されるようにフィン２６が位置している実施形態の場合、より長い熱経路３３が利用されてもよい。ラインは、熱経路３３に沿って延びてもよく、たとえば、本明細書において説明されるように、ヒートスプレッダ上をフィンへと続いてもよい。したがって、図４に図示されるセル１２の寸法に基づき、熱経路３１は熱経路３３より短い。
【００７１】
最短の熱経路という概念は、セル１２の寸法および／または特徴に適用されてもよい。たとえば、最短の熱経路３１は、セル１２の第３側面５５に沿って、セル１２の第４側面５７に向かって延びる。したがって、第３側面５５と第４側面５７との間の共通の縁が熱点４０に最も接近する（ＴＥＤ２０が、本明細書において説明されるように、電極１８に干渉、または妨害しないように、第１側面４２の近くに、または第１側面に沿って位置決めされない場合）。言い換えれば、第３側面５５と第４側面５７との間の共通の縁は、（たとえば第１側面４２に隣り合う、または接続された縁を除いて）セル１２の他の側面の間の縁のいずれよりも離れていない。第３側面５５と第４側面５７との間の最も接近した縁は、図４に図示されている高さＨに沿っている。
【００７２】
一部の実施形態において、セル１２の寸法は、高さＨと幅Ｗが実質的に同等の長さであってもよい。そして、熱経路３１および熱経路３３は、実質的に同じ長さを有してもよい。そのような実施形態において、「最短の」熱経路は、本明細書において説明されるように、１つまたは複数のフィン２６の配置のための他の設計パラメータを満たすにあたって、実質的に同じ熱管理性能を提供するために、熱経路３１、３３のいずれか、または両方であると考えてもよい。したがって、「最短の」熱経路は、他のいずれの熱経路をも超えない長さの（たとえば熱点４０の中心から遠く離れない）熱経路を含んでもよい。そして、一部の実施形態において、同程度の長さの複数の熱経路が存在する、２つ以上の最短の熱経路があってもよい。たとえば、高さＨと幅Ｗが実質的に同等の長さである場合、セル１２の２つの側面の間の２つまたは３つ以上の共通の縁が、セル１２の他のいずれの縁よりも離れていなくてもよい。そのような実施形態において、ＴＥＤ２０は、他のいずれの縁よりも離れていない共通の縁のいずれか２つの近くに、または近接して位置決めされてもよい。たとえば、図５に図示されているように、２つの最短の熱経路３１ａ、３１ｂが、セル１２の寸法および電極１８の接続位置に基づいて、セル１２の両側面にあってもよい。
【００７３】
一部の実施形態において、ＴＥＤ２０は、熱経路３１上のラインに沿って熱点４０により接近して、フィン２６を有さないヒートスプレッダ２８上に直接位置決めされてもよい。たとえば、ＴＥＤ２０の縁または側面は、ヒートスプレッダ２８上に位置決めされるとき、第４側面５７と近くてもよく、隣接してもよく、または接触してもよい（または同じ平面上であってもよい）。そのような実施形態において、フィン２６もまた、ヒートスプレッダ２８と同じ平面に沿って、ヒートスプレッダ２８に接続されていると考えてもよい。たとえば、フィン２６は、（たとえば、図４に、ヒートスプレッダ２８から９０度の角度で（または第４側面５７に平行に）延びて図示されているように、ヒートスプレッダ２８に対して傾斜して延びることなく）ヒートスプレッダ２８から延び、ヒートスプレッダ２８の延びと同じ平面に沿って続くと考えてもよい。
【００７４】
一部の実施形態において、ＢＴＭＳ１０は、Ｙ軸に沿って、１５０ミリメータ（たとえば、〜６インチ）より大きい、または同等の高さＨを有する１つまたは複数のセル１２を備える電池１４に加熱および／または冷却を提供するように構成される。ＴＥＤ２０の側面、縁、および／または表面（たとえば主面または第１側面２２）の中心が、熱点または局在発熱部４０の中心から、Ｙ軸に沿って、７５ミリメータ（たとえば、〜３インチ）より小さい、または同等であるように、ＴＥＤ２０が位置決めされる。他の範囲は、加熱または冷却されるセル１２の相対寸法に応じて、近似する上記の値および範囲を含む、１００、５０、４０、３０、２０、または１０ｍｍ未満より小さい、または同等を含む。一部の実施形態において、ＴＥＤ２０は、Ｙ軸に沿った、熱点または局在発熱部４０の中心からのＴＥＤ２０の側面、縁、および／または表面（たとえば主面または第１側面２２）の中心の間の距離がセル１２の高さＨの３５パーセント未満であるように位置決めされる。
【００７５】
一部の実施形態において、熱点４０の中心とＴＥＤ２０の中心とは整列している。たとえば、ＴＥＤ２０は、ＴＥＤ２０がフィン２６の主要な長さに沿った場所に位置決めされるときに、熱点４０の中心とＴＥＤ２０の中心との間に延びるラインの長さが実質的に最小化されるように位置決めされてもよい。ＴＥＤ２０の位置は、ＴＥＤ２０の主面とフィン２６との間に良好な熱接触を維持するように、およびたとえばセル１２の積層設計などの、電池の他の設計目標を適応させるように選択されてもよい。いくつかの実施形態では、フィン２６は、熱点４０の中心とＴＥＤ２０の中心との間の最短距離を提供する、セル１２の側面上に位置する。
【００７６】
いくつかの実施形態において、熱点４０の正確な位置を予測することは困難である。そのような実施形態において、ＴＥＤ２０の最適位置を決定する方法は、熱管理下のセルの形式を考慮すること、および／またはセルが使用される状況を考慮することを含んでもよい。たとえば、ＴＥＤ２０の位置は、少なくとも部分的には、駆動周期によって決定されてもよい。一部の実施形態において、ほとんどの充電および放電状況下で、熱点４０は、セルの上部３分の１（たとえば、電気抵抗がより高い電極から、セルの長さの３分の１以内）に位置する。
【００７７】
一部の実施形態において、熱点４０は、正および負の電極／タブに対し、非対称的に位置してもよい。たとえば、正極は、アルミニウムまたは、負極に比べてより高い電気抵抗を有する別の材料から構築されてもよく、銅から構築されてもよい。そのような構成において、電気抵抗がより高い電極（たとえば、正極）に接近するほど、より熱が放散される。結果として、熱点４０は、正極に、より接近して変位し得る。一部の実施形態において、包装の設計により、セルのどちらの側面にＴＥＤ２０を配置するかの選択が可能になる。そのような実施形態において、ＴＥＤ２０は、電気抵抗のより高い電極に、より接近して位置してもよい。
【００７８】
ＢＴＭＳ１０は、側面に沿って位置決めされたヒートスプレッダ２８を含んでもよく、その側面は、セル１２内の熱点４０の中心から、ヒートスプレッダ２８が位置決めされる特定の側面までの間の最短の距離を提供する、または熱経路を最小化する。図４および５に図示されるように、ヒートスプレッダ２８は、Ｘ−Ｙ平面に含まれるセル１２の側面上に位置決めされる。Ｘ−Ｙ平面は、（たとえばＺ軸に沿った）厚さの寸法Ｔに垂直である。本明細書において説明されるように、図示されている実施形態の厚さの寸法Ｔは、セル１２の最も短い寸法である。セル１２の他の寸法は、選択された座標系またはセル１２の幾何学的配置において、より短くてもよい。
【００７９】
Ｘ−Ｙ平面に含まれるセル１２の側面（たとえば第３側面５５）に沿ってヒートスプレッダ２８を配置することによって、熱伝導体（たとえばヒートスプレッダ２８）が、所与または所定のセル１２の寸法（たとえば、最も短い寸法の厚さＴがＸ−Ｙ平面に垂直のＺ軸上にある）における、熱点４０への最短の熱経路内に位置決めされる。したがって、本明細書において説明されるように、セル１２が電池ケース１６内で固定係合されて積み重ねられるとき、１つまたは複数のヒートスプレッダ２８は、構造的完全性のため、また、望ましい（たとえば良好な）熱連通を提供するために、固定係合されてセル１２のＸ−Ｙ平面の側面に対して押圧される。
【００８０】
続けて図４を参照すると、本明細書において説明されるように、フィン２６は、望ましい（たとえば良好な）熱連通のために、ヒートスプレッダ２８に直接接続されてもよい。フィン２６は、（１）１つまたは複数の電極１８に干渉または物理的に妨害しないように、および／または（２）たとえば、Ｘ−Ｙ平面におけるセル１２の側面上などで、本明細書において説明されるような、セル１２の積み重ねに干渉または物理的に妨害しないように、図２Ａに図示されるようなＹ−Ｚ平面、または図２Ｂに図示されるようなＸ−Ｚ平面などにおいて、位置決めされてもよい。第３の制約または設計パラメータ（３）は、セル１２を、たとえば電池ケース１６内で囲繞することに干渉しないことを含んでもよい（たとえば、フィン２６は、電池ケース１６の壁を超えて妨害または突出しないように位置決めされる）。設計パラメータ（３）を満たすことは、フィン２６を、図２Ｂに図示されるように位置決めすることを必要とする可能性があり、一部の実施形態においては、図２Ａのフィン２６の位置のように最短距離または最短の熱経路として提供しない可能性があるが、電池ケース１６内で利用可能な空間、および／または周囲環境により制約される他の空間内のセル１２の配置によって必要とされる可能性がある。
【００８１】
ＢＴＭＳ１０は、図４に図示されるようにヒートスプレッダ２８に写像または投影された熱点４０の中心から、フィン２６の縁もしくは側面（または、フィン２６が接続されるヒートスプレッダ２８の縁もしくは側面）への間の最短距離または最短の熱経路を提供する、セル１２の側面の近くに、側面に、または側面に沿って、フィン２６を位置決めすることを含んでもよい。ＴＥＤ２０は、フィン２６への最短距離または最短の熱経路を形成するラインが、Ｘ−Ｙ平面におけるＴＥＤ２０の中心（または本明細書において説明されるような縁）を通過するようにフィン２６上に位置決めされてもよい。言い換えれば、図４に図示されている実施形態に従って、フィン２６が、Ｙ−Ｚ平面にあるように、設計パラメータ（１）および（２）（場合により（３）も）に従って位置決めされるとき、ＴＥＤ２０は、Ｘ−Ｚ平面がＴＥＤ２０の中心（または縁）および熱点４０の中心の両方を横切るように、フィン２６上に位置決めされてもよい。さらに言い換えれば、図４に図示されている実施形態に従って、フィン２６が、Ｙ−Ｚ平面にあるように、設計パラメータ（１）および（２）（場合により（３）も）に従って位置決めされるとき、ＴＥＤ２０は、Ｙ−Ｚ平面に投影された熱点４０の中心が、Ｚ軸に平行な、またはＺ軸に沿ったライン上に収まり、ＴＥＤ２０の中心（または縁）を横切るように、フィン２６上に位置決めされてもよい。
【００８２】
続けて図４を参照すると、ＴＥＤ２０の配置は、以下の設計事項を考慮して最適化されてもよい。二等分平面４５は、セル１２の二等分を形成するために、セル１２の中間点または中間線を通って、セル１２を二等分、切断、または分割するように位置決めされてもよい。平面４５は、本明細書において説明されるように、第１側面４２に向かって、ずれて変位している熱点４０の中心を横切らないように方向決めされる。したがって、平面４５は、電極１８が位置決めされる側面（たとえば第１側面４２）を通過しないように、または２つの電極１８の間を通過しないように方向決めされる。図４に図示されている実施形態において、平面４５は、高さＨの中間点または中間地点で二等分する、または通過している。図示されているように、平面４５は、平面４５の両面において、実質的に同等サイズの第３側面の表面領域を有するように、第４側面５７を二等分している。平面４５は、高さＨおよび第４側面５７に垂直である。第４側面５７は、セル１２の表面であってもよく、フィン２６が、実質的にセル１２の表面に沿って、またはセル１２の表面に平行にＹ−Ｚ平面内で延在する。
【００８３】
図４に図示されているように、電極１８、高温のＴＥＤ２０、および熱点４０はすべて、平面４５の同じ側に位置している。平面４５は、本開示の概念に従ってＢＴＭＳ１０の様々な構成要素の位置を図示している。熱点４０は、電極１８が位置する側面（たとえば第１側面４２）に、より接近して位置してもよく、それに応じて、支持構造物（たとえばフィン２６および／またはヒートスプレッダ２８）とともにＴＥＤ２０は、セル１２のその側面に、より接近して位置決めされる。図４に図示されているように、本明細書において説明されるような局在発熱部４０の現象のため、熱点４０、ＴＥＤ２０、および支持構造物の位置は、平面４５の同じ側にある。
【００８４】
熱除去の効率をさらに向上させるために、図５に図示されるように、第２のＴＥＤ２０が、セル１２のもう一方の側面上に取り付けられてもよい。この場合、ヒートスプレッダ２８は、セル１２を包み込む２つのフィン２６（たとえば、Ｙ−Ｚ平面に沿って垂直に延在する）を有する。図５に図示されるように、熱点４０が、たとえば（たとえば第１側面４２上で、第４側面５７から、および第５側面４３から等距離に位置する）複数の電極１８の位置に基づいて、幅Ｗに沿った第３側面５５の中心または中間点にあるとき、セル１２は、本明細書において説明されるように、熱経路３１ａ、３１ｂに沿って、２つの最短の熱経路またはラインを有し、それに沿ってＴＥＤ２０が位置決めされてもよい。言い換えると、熱経路３１ａ、３１ｂに沿った２つのラインは、熱点４０の中心から、ヒートスプレッダ２８が取り付けられたセル１２の側面に沿った（たとえば、図５に図示されているような第３側面５５に沿った）、他のいずれの熱経路よりも長くない、または離れていない熱経路３１ａ、３１ｂに沿っている。一部の実施形態において、高さＨは幅Ｗと実質的に同じ、または等しくてもよい。したがって、第３の最短の熱経路が、セル１２の第２側面４４へとつながる第３側面５５に沿って提供されてもよい。したがって、側面４３、５７から等距離にある複数の電極と共に、高さＨおよび幅Ｗが等しいとき、セル１２は、たとえば、第３側面５５に沿った３つの最短の熱経路を有してもよい。
【００８５】
一部の実施形態において、少なくとも１つのＴＥＤ２０が各フィン２６に取り付けられる。図５に図示されているように、第２フィン２６は実質的に、Ｙ−Ｚ平面におけるセル１２の第５側面４３に沿って、または平行に延在してもよい。第３側面５３と第５側面４３との間の共通の縁は、（第３表面５３と第４表面５７との間の共通の縁と共に）他のいずれの縁よりも離れておらず、ＴＥＤ２０を位置決めするための別の最短の熱経路を提供する別の共通の縁であってもよい。フィン２６および／またはＴＥＤ２０の位置決めは、本明細書において説明されるように、および特に図２Ａ、２Ｂおよび４に関連して、同じ位置決めパラメータに従ってもよい。
【００８６】
提案される方法は、電極を一方の側面に有するパウチセルまたは角柱形セル以外のセルの設計にまで及んでもよい。たとえば、図６に図示されるように、ＴＥＤ２０を備えるヒートスプレッダ２８およびフィン２６は、円筒形セル４６と熱連通している。図示されるように、一部の実施形態において、ヒートスプレッダ２８は、実質的にセル４６の円周全体を包み込み、ＴＥＤ２０がフィン２６に取り付けられている。
【００８７】
図６に図示されている実施形態の場合、ＴＥＤ２０、フィン２６、および／またはヒートスプレッダ２８の配置に関する考慮は、本明細書において説明される他の実施形態と類似であってもよい。さらに、ＴＥＤ２０は一般的に平坦な構成で製造される。したがって、たとえば、セル４６の本体に湾曲状のＴＥＤを配置するよりもむしろ、平坦なフィン２６が、ＴＥＤ２０との熱連通のための平坦な表面を提供することが望ましい。フィン２６は、セル４６の中心軸４７（たとえば、Ｙ軸における高さなどの、セル４６の長手方向寸法または最も長い寸法に沿って延びる軸）に垂直の平面に沿って、熱点４０の中心からの最短距離または最短の熱経路を提供するように位置決めされてもよい。ＴＥＤ２０は、ＴＥＤ２０の中心（または縁）および熱点４０の中心が共に、（たとえばＸ−Ｚ平面における）中心軸４７に垂直の平面上にあるように、フィン２６上に位置決めされてもよい。
【００８８】
続けて図６を参照すると、フィン２６は、平面４９の第１の側に向かって全体的に位置するように、ヒートスプレッダ２８に接続されてもよい。図６に図示されるように、平面４９は、電極１８がセル４６に接続する表面または側面５１に平行である。一部の実施形態において、平面４９は、電極１８がセル４６に接続する表面５１に、（たとえば表面が湾曲している、または非平面である場合）接してもよい。図６に図示されるように、平面４９は中心軸４７に垂直であってもよく、Ｘ−Ｚ平面に平行である、またはＸ−Ｚ平面に沿っていてもよい。したがって、電極１８は、平面４９の第１の側の反対の位置にある、平面４９の第２の側に向かって全体的に位置する。本明細書において説明される他の実施形態（たとえば角柱形セル）のフィン２６は、電極１８がセル１２に接続され、電極１８およびフィン２６が平面の両側に位置決めされる、セル１２の表面（たとえば、本明細書において説明される側面５１）に沿って延びる、またはセル１２の表面に接する平面に対し、同様に位置決めされてもよい。
【００８９】
図６に図示されるように、本明細書において説明されるように、および特に図４に関連して、平面４５は、円筒形セル４６の実施形態に適用されてもよい。熱点４０、ＴＥＤ２０、および支持構造物はすべて、二等分平面４５の一方の側に位置してもよい。平面４５は、円筒形セル４６を二等分する。平面４５は、中心軸４７またはＹ軸に沿ったセル４６の高さに垂直であってもよい。
【００９０】
ヒートスプレッダ２８は、セル４６の外周に沿って、中心軸４７の周りで熱点４０を実質的に囲繞し、または包囲するように、セル４６の円周の周りに（たとえばセル４６の周囲または外周に沿って）位置決めされてもよい。ヒートスプレッダは、中心軸４７の周りのセル４６の外周を実質的に囲繞することを含み、中心軸４７に沿って任意の望ましい長さにまで延びてもよい。一部の実施形態において、本明細書において説明されるように、および特に図８に関連して、ヒートスプレッダ２８は、銅ストリップ５０であってもよい。
【００９１】
別の実施形態は、図７に図示されるように、１つのＴＥＤ２０によって熱管理されるように構成された複数のセル１２を含む。図７に示される実施形態において図示されるように、単一の、または共通のＴＥＤ２０が、３つのセル１２を熱管理するように構成されている。セル１２の数は、例示目的のみのために選択されている。ＴＥＤ２０、フィン２６および／またはヒートスプレッダ２８の配置に関する考慮は、本明細書において説明される他の実施形態と同様であってもよい。
【００９２】
複数のセル１２のそれぞれから延在しているヒートスプレッダ２８のフィン２６は、単一のＴＥＤ２０と熱連通している単一のヒートスプレッダまたは熱板４８と熱連通している。ＴＥＤ２０の位置は、ＴＥＤ２０とセル１２の熱点または局在発熱部４０との間の熱経路の長さを最小化するように最適化される。他の実施形態では、ＴＥＤ２０は、全てよりも少ないセル１２（たとえば、１つおきの、または交互のセル１２）と熱連通している。
【００９３】
一部の実施形態において、ヒートスプレッダ４８は、Ｙ−Ｚ平面（たとえば、フィン２６に面する、または接続されたヒートスプレッダ４８の側面）に投影された熱点４０の中心となるように、または中心を取り囲むように、フィン２６上に位置決めされてもよい。ＴＥＤ２０は、Ｙ−Ｚ平面に投影された熱点４０の中心の空間／幾何学的平均が、Ｚ軸に平行である、またはＺ軸に沿った、およびＴＥＤ２０の中心（または縁）を横切るラインに収まるように、ヒートスプレッダ４８上に位置決めされてもよい。Ｙ−Ｚ平面に投影された熱点４０の中心の平均は、偏ってもよい。たとえば、他のセル１２よりもより高い温度で動作すると知られている、または指定されているセル１２は、Ｙ−Ｚ平面に投影された空間／幾何学的平均の決定において、より大きく偏る。ヒートスプレッダ４８は、Ｙ−Ｚ平面に投影された熱点４０の中心の（任意に偏った）空間／幾何学的平均に基づいて、Ｙ−Ｚ平面において同様に位置決めされてもよい。ＴＥＤ２０および／またはヒートスプレッダ４８の位置は、Ｙ−Ｚ平面に投影された熱点４０の中心の空間／幾何学的平均に応じて、Ｙ軸において、およびＺ軸において調節されてもよい。
【００９４】
熱点または局在発熱部４０とＴＥＤ２０との間の熱経路中の熱損失を減少させる別の方法は、ＴＥＤ２０への熱伝達を容易にするために、より熱伝導率の高い材料をヒートスプレッダ／フィン２８に組み込むことである。たとえば、図８は、熱点４０からＴＥＤ２０への熱伝達を容易にするために、アルミニウム製のヒートスプレッダ２８に組み込まれた銅ストリップ５０（より高い熱伝導率を有する材料）を示している。ヒートスプレッダ２８全体を銅製にするのは、コストおよび／または重量から難しい。しかし、アルミニウム製のヒートスプレッダ２８と組み合わされた銅５０の細いストリップは、経済的観点からは相対的により受け入れられやすく、性能の観点からはより優れた構成となり得る。一部の実施形態において、銅ストリップ５０が、追加の、たとえばアルミニウム製ヒートスプレッダ／熱板なしに、本明細書において説明されたような熱点の上を覆うように位置決めされたヒートスプレッダ２８であってもよい。同様に、フィン２６は、たとえばアルミニウム製フィン２６に対して（たとえば高さＨにおいて、またはＹ軸において）、より短い銅ストリップであってもよい。そのような、相対的により短いヒートスプレッダ２８およびフィン２６を有する例示的実施形態が、円筒形セル４６について、図６に図示されている。
【００９５】
一部の実施形態において、別の包装の選択肢は、正極および負極１８をセル１２の両側面（たとえば、高さＨによって隔てられた第１側面４２および第２側面４４）に有するセルに特有である。これは、図９に図示されている。この場合、セル１２の熱点または局在発熱部４０は、セル１２の、より中央に、または具体的には高さＨに沿った中心または中間点に位置する。熱点または局在発熱部４０からセル１２までの熱経路３１に沿った熱経路またはラインを最小化するために、ＴＥＤ２０の位置は、２つの電極１８の間のセル１２の高さＨを二等分する中心線に沿って（たとえばＸ軸に沿って）フィン２６上に位置するように調節される。図９に図示される実施形態において、セル１２の高さＨを二等分する中心線は、実質的に熱経路３１のラインに沿っている。
【００９６】
図１０〜１１に図示されるように、一部の実施形態において、電極１８は、Ｙ軸と平行に延びるセル１２の高さＨに沿って位置決めされる。図１１に図示されるように、熱点または局在発熱部５２は、電極１８の間で、図４の実施形態の熱点４０に対して、セル１２の高さＨに沿ってより下方に位置決めされる。熱点または局在発熱部５２からセル１２までの熱経路３１（たとえば最短の熱経路）に沿った熱経路またはラインを最小化するために、ＴＥＤ２０の位置は、Ｙ軸またはセル１２の高さＨに沿ってより下方のフィン２６上に位置するように調節される。
【００９７】
一部の実施形態において、電池熱管理システムは、単一機能性電池パックを提供するために、互いに電気的に接続された複数のセルを有する電池パックを含む。一部の実施形態において、電池の個々のセルは、電気伝導性バーまたは他のコネクタを介して、互いに電気的に直列および／または並列接続されてもよい。電池パックのセルは、固定係合されて積み重ねられてもよい。たとえば、図１Ｂ〜５および８〜１１に図示されるようなＸ−Ｙ平面におけるセルの側面が互いに面するように積み重ねられてもよい。したがって、そのような配置は、厚さＴ（たとえば、高さＨおよび幅Ｗなどのセル１２の他の側面に対して、セル１２の最も短い寸法）に沿ってセルが挟まれる構成を提供する。電池パックは、Ｘ−Ｙ平面におけるセルの側面の間に固定係合を形成するために、ケースまたは他の支持構造物（たとえば電池ケース１６）を含んでもよい。一部の実施形態において、セル１２の他の側面（たとえば、相対的により長い寸法の側面（Ｗ）、または最も長い寸法の側面（Ｈ））は、たとえば電極１８の位置に応じて、積み重ねられてもよい。したがって、一部の実施形態において、ＢＴＭＳ１０は、ヒートスプレッダ２８および／またはフィン２６なしに、本明細書において説明されるようなＸ−Ｙ側面において、熱点４０の上に直接配置されるＴＥＤ２０を含んでもよく、それによって、セル１２の積み重ねに干渉することなく、または電極１８を物理的に妨害することなく、可能な限り最も短い、熱点４０への熱経路を提供することができる。言い換えると、電池セルが積み重ねられる構成は、ＴＥＤの望ましい位置に基づいて決定されてもよい。電池の側面およびＴＥＤの直接的な熱連通が望ましい場合、ＴＥＤは、フィン２６および／またはヒートスプレッダ２８なしに、電池セルの側面上に直接配置されてもよい。
【００９８】
一部の例示的実施形態において、電池熱管理システムは、電池の１つまたは複数のセルに一体化された、または接続された（たとえば、実質的に熱連通している）１つまたは複数の熱電装置を含んでもよい。熱電装置は、セラミック基板上で積層された銅基板、または他の適切な構成を有してもよい。一部の実施形態において、各熱電装置の１つの端部、側面または部分は、直列接続された少なくとも２つの隣り合うセルに接続、または一体化（実質的に熱連通）されてもよい。一部の実施形態において、少なくとも１つのセルは、少なくとも１つのＴＥ装置に実質的に熱連通または接続されていない。各熱電装置の別の端部、側面または部分は、廃熱除去システム（たとえば熱伝達装置）に接続され、挟み留めされ、付着され、接着され、クランプされ、あるいは取り付けられてもよい。熱伝達装置は、たとえば液体管熱変換器であってもよい。一部の実施形態において、１つの熱伝達装置が、各熱電装置に、またはＴＥ装置のすべてに取り付けられてもよい。他の実施形態において、複数の熱伝達装置が、各熱電装置に取り付けられてもよく、または実質的に熱連通していてもよい。
【００９９】
一部の例示の実施形態において、本明細書において説明される熱管理または電池熱管理システムは、以下の特徴の１つまたは複数を含んでもよい。
１．熱電装置と熱連通している少なくとも１つの電池セル、または熱電装置と熱連通するように構成された少なくとも１つの電池セルであって、電池セルの熱点から熱電装置への熱経路が最小化された、少なくとも１つの電池セル。
２．パウチセルを備える電池セル。
３．角柱形セルを備える電池セル。
４．円筒形セルを備える電池セル。
５．２つまたは３つ以上の熱電装置と熱連通している少なくとも１つの電池セル、または２つまたは３つ以上の熱電装置と熱連通するように構成された少なくとも１つの電池セルであって、電池セルの熱点から熱電装置への熱経路が最小化された、少なくとも１つの電池セル。
６．１つの熱電装置と熱連通している少なくとも２つの電池セル、または１つの熱電装置と熱連通するように構成された少なくとも２つの電池セルであって、電池セルの熱点から熱電装置への熱経路が最小化された、少なくとも２つの電池セル。
７．空気によって冷却されるように構成された廃熱側面を備えるＴＥＤ。
８．電池ケースを通した、または介した伝導によって冷却されるように構成された廃熱側面を備えるＴＥＤ。
９．外部または周囲の空気に向けて開放されるように構成された電池、または外部または周囲の空気と熱連通するように構成された電池。
１０．外部または周囲の空気に対して密閉されるように構成された電池。
１１．セルの側面に沿って位置決めされたフィンを備えるヒートスプレッダ、およびフィンに取り付けられた少なくとも１つのＴＥＤ。
１２．セルの両側面に沿って位置決めされた２つのフィンを備えるヒートスプレッダ、および各フィンに取り付けられた少なくとも１つのＴＥＤ。
【０１００】
上に開示された実施形態の特定の特徴および態様の様々な組み合わせまたは部分的組み合わせが、行われてもよく、依然として本発明の１つまたは複数に該当すると考えられる。さらに、実施形態に関連する、いずれの特定の特徴、態様、方法、特質、特性、特色、属性、要素などの本明細書における開示も、本明細書において明記された他の全ての実施形態において使用されてもよい。したがって、開示された実施形態の様々な特徴および態様は、開示された発明の異なる形態を形成するために、互いに組み合わされてもよく、または置き換えられてもよいことが理解されるべきである。したがって、本明細書において開示される本発明の範囲は、上記の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではないことが意図される。さらに、本発明は、様々な修正形態および代替形式を受け入れるが、そのうちの特定の実施例が、図中に示され、本明細書において詳細に説明された。しかし、本発明は、開示される特定の形式または方法に限定されず、それとは逆に、本発明は、開示される様々な実施形態および添付の請求項の趣旨および範囲に該当する全ての修正形態、同等形態および代替形態を包含することが理解されるべきである。本明細書において開示されるいずれの方法も、列挙される順番で実行される必要はない。本明細書において開示される方法は、専門家によって行われる行為を含むが、それらは、任意の第三者によるそれらの行為に関する指示を明示的に、または暗示的に含んでもよい。たとえば、「舌の付け根にサスペンションラインを通す」という行為は、「舌の付け根にサスペンションラインを通すことを指示すること」を含む。そのような説明された構成は例に過ぎず、実際には、同じ機能性を達成する他の多数の構成が実施されてもよいことが理解されるべきである。概念上では、同じ機能性を達成するための構成要素の任意の配置は、望ましい機能性が達成されるように、効率的に「関連付けられている」。したがって、本明細書において、特定の機能性を達成するために組み合わされる任意の２つの構成要素は、構成または中間構成物質とは関係なく望ましい機能性が達成されるように、互いに「関連付けられている」として考えられる。本明細書において開示される範囲は、任意のおよびすべての重複、部分範囲、ならびにその組み合わせを包含する。「に至るまで」、「少なくとも」、「より大きい」、「未満」、「の間」などの用語は、記載される数字を含む。本明細書において使用されるような「おおよそ」、「約」および「実質的に」などの用語が先行する数字は、記載される数字を含み、依然として望ましい機能を実行する、または望ましい結果を達成する、述べられる量に近い量を意味する。たとえば、「おおよそ」、「約」および「実質的に」の用語は、述べられる量の１０％未満の範囲内の、５％未満の範囲内の、１％未満の範囲内の、０．１％未満の範囲内の、および０．０１％未満の範囲内の量のことをいってもよい。本明細書において使用されるような「おおよそ」、「約」および「実質的に」などの用語が先行する、本明細書において開示される実施形態の特徴は、依然として望ましい機能を実行する、または望ましい結果を達成する、いくつかの変動を伴う特徴を表す。
【０１０１】
本明細書における実質的にいずれの複数形および／または単数形の用語の使用に関しても、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形へ、および／または単数形から複数形へと置き換えることが出来る。様々な単数形／複数形の入れ替えが、明確さのために、本明細書において明示されてもよい。
【０１０２】
一般的に、本明細書において使用される用語は、「オープンな（open）」用語として一般的に意図されている（たとえば、「含んでいる」という用語は、「含んでいるがそれに限定されない」として解釈されるべきであり、「有する」という用語は、「少なくとも有する」として解釈されるべきであり、「含む」という用語は、「含むがそれに限定されない」として解釈されるべきである）ということが当業者に理解されるであろう。導入される実施形態の詳述で特定の数が意図される場合、そのような意図は、実施形態において明示的に詳述されることになるし、そのような詳述がなければ、そのような意図は存在しない、ということが当業者にさらに理解されるであろう。たとえば、理解する手助けとして、本開示は、実施形態の詳述を導入するために、「少なくとも１つの」、および「１つまたは複数の」などの導入句の使用を含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、たとえ同じ実施形態が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」、および「ａ」または「ａｎ」のような不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による実施形態の詳述の導入が、そのような導入された実施形態の詳述を含むいずれの特定の実施形態も、そのような詳述を１つだけ含む実施形態に限定することを意味すると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、典型的に、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味するとして解釈されるべきである）。実施形態の詳述を導入するために使用される定冠詞の使用に関しても同じことが当てはまる。さらに、たとえ導入された実施形態の詳述に特定の数が明示的に詳述されたとしても、当業者は、そのような詳述は、少なくとも詳述された数を意味すると典型的に解釈されるべきであると認識するであろう（たとえば、他の修飾語句のない「２つの詳述」という単なる詳述は、典型的に、少なくとも２つの詳述、または２つもしくは３つ以上の詳述を意味する）。さらに、「Ａ、Ｂ、およびＣなどの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用される事例において、そのような構文は、一般的に、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、およびＣなどの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用される事例において、そのような構文は、一般的に、当業者はその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。明細書中、実施形態中、または図面中に関わらず、２つ以上の代替の用語を示す、実質的にいずれの離接語および／または離接句も、用語の１つ、用語のいずれか、または用語の両方を含む可能性を企図すると、当業者によってさらに理解��れるであろう。たとえば、「ＡまたはＢ」という句は、「Ａ」もしくは「Ｂ」、または「ＡおよびＢ」であるという可能性を含むと理解されるであろう。
【０１０３】
本発明の主題が、本明細書において、いくつかの実施形態、およびいくつかの例示的方法に関して説明されたが、主題の範囲はそれにより限定されないということが理解されるべきである。代わりに、本出願人は、当業者にとって明白である、本明細書において開示される方法および材料に関する変形例は、開示される主題の範囲に含まれることを意図する。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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