(57)【要約】  本発明は、冷媒チャンネルを囲む中空プロファイルと、中空プロファイルの第１外壁部を通過するように延長され冷媒チャンネルと冷媒ポートの間の流体連結を提供する複数の冷媒接合部を有する電池モジュールハウジング用冷媒分配器（ｃｏｏｌａｎｔ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ）に関するものである。さらに本発明は、複数の内蔵冷媒ダクトと本発明の冷媒分配器を含み底プレートを有する電池モジュールハウジングに関するものである。冷媒分配器は、底プレートに溶接される。複数の冷媒ポートそれぞれは、冷媒ダクトの複数の入口開口のうちの一つと整列される。また、本発明は、本発明による複数の電池モジュールハウジングと隣接する電池モジュールハウジングと相互連結するための複数のパイプカップリングを含む電池システムハウジングおよびパイプカップリングに関するものである。
2021509763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールハウジング用冷媒分配器であって、
第１方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第１方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む中空プロファイルと、
第２方向に前記少なくとも一つの外壁の第１外壁部を通過して延長され、前記冷媒チャンネルと冷媒ポートの間に流体連結を設ける複数の冷媒接合部と、
を含み、
前記冷媒ポートは、前記第１外壁部に配置されるポート開口と、前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、
前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は、前記第１方向に整列され、
前記第１方向に沿って置かれる仮想の線をＬ１、前記第２方向に沿って置かれて前記Ｌ１を過ぎる仮想の線をＬ２、前記Ｌ１とＬ２の間の角をαとする時、αが３０°〜１１０°である、電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項２】
前記冷媒チャンネルは管型プロファイルであり、前記複数のポート開口は前記中空プロファイルの前記第１外壁部の平面第１外面に配置される、請求項１に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項３】
前記平面の第１外面に平行または垂直に配置された前記平面の第２外面を有する第２外壁部をさらに含む、請求項２に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項４】
前記第１外壁部および前記第２外壁部の断面厚さが、前記中空プロファイルの残り部分の断面厚さを超過する、請求項３に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項５】
前記αが９０°である、請求項１に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項６】
前記Ｌ１が前記中空プロファイルの中心軸に沿って配置され、前記Ｌ２は前記冷媒接合部の中心軸に沿って配置される、請求項１に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項７】
第１方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第１方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含むアルミニウムプロファイルを押出成形するステップと、
前記冷媒チャンネルと冷媒ポートの間に流体連結を設けるために、第２方向に前記少なくとも一つの外壁の第１外壁部を通過するようにミリングおよび／または穿孔によって複数の冷媒接合部を形成するステップと、
を含み、
前記冷媒ポートは前記第１外壁部に配置されるポート開口と前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は前記第１方向に整列され、前記第１方向に沿って置かれる仮想の線をＬ１、前記第２方向に沿って置かれ前記Ｌ１を過ぎる仮想の線をＬ２、前記Ｌ１とＬ２の間の角をαとする時、αが３０°〜１１０°である、電池モジュールハウジング用冷媒分配器の製造方法。
【請求項８】
減少した外壁の厚さを有する少なくとも一つの入口連結部または出口連結部を形成するために、前記冷媒入口および／または前記冷媒出口の少なくとも一部分をホーニングするステップをさらに含む、請求項７に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器の製造方法。
【請求項９】
複数の電池セルを支持するように構成された上部面を有する底プレートおよび
請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷媒分配器
を含み、
前記底プレートは、前記底プレートの長さ方向に前記底プレートを通過するように延長された複数の内蔵冷媒ダクトを含み、
前記複数の冷媒ダクトそれぞれは、前記底プレートの第１側壁内の入口開口と前記底プレートの第２側壁内の出口開口を流体連結し、
前記冷媒分配器は、前記底プレートの前記第１側壁に熔接され、
前記第１外壁部は前記第１側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の入口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封される、電池モジュールハウジング。
【請求項１０】
前記底プレートは押出成形されたアルミニウムプロファイルであり、前記冷媒分配器は押出成形されたアルミニウムプロファイルである、請求項９に記載の電池モジュールハウジング。
【請求項１１】
前記第２方向は前記第１方向に対して垂直し、前記内蔵冷媒ダクトが前記第２方向に延長された、請求項９に記載の電池モジュールハウジング。
【請求項１２】
前記請求項１〜６のいずれか一項に記載の他の冷媒分配器をさらに含み、
前記他の冷媒分配器は、前記底プレートの第２側壁に熔接され、
前記第１外壁部は前記第２側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の出口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の電池モジュールハウジング。
【請求項１３】
複数の電池セルを支持するように構成された上部面を有するアルミニウム底プレートを押出成形するステップと、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷媒分配器を設けるステップであって、前記第１外壁部が第１側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の入口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封されるように前記底プレートの前記第１側壁に前記冷媒分配器を溶接するステップと、
を含み、
前記底プレートは、前記底プレートの長さ方向に前記底プレートを通過するように延長された複数の内蔵冷媒ダクトを含み、
前記複数の冷媒ダクトそれぞれは、前記底プレートの第１側壁内の入口開口と前記底プレートの第２側壁内の出口開口を流体連結する、
電池モジュールハウジングの製造方法。
【請求項１４】
第１の電池モジュールハウジングの第１冷媒分配器と第２の電池モジュールハウジングの第２冷媒分配器を相互連結するためのパイプカップリングであって、
前記第１冷媒分配器および前記第２冷媒分配器とのジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成されたモールド成形された中空プロファイルと、
前記第１冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第１末端部に設けられた第１凸部と、
第１凸部に設置された第１円柱形ガスケットと、
前記第２冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第２末端部に設けられた第２凸部と、
前記第２凸部に設置された第２円柱形ガスケットと、
前記モールド成形された中空プロファイルの外面から突出し、前記パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で前記第１の電池モジュールハウジングと前記第２の電池モジュールハウジングの少なくとも一つの底プレートに接触するように構成された少なくとも一つのねじれ保護部材と、
を含み、
前記第１凸部は前記第１冷媒分配器の冷媒出口に加圧−密着密封され、前記第２凸部は前記第２冷媒分配器の冷媒入口に加圧−密着密封された、パイプカップリング。
【請求項１５】
前記ねじれ保護部材は、前記第１の電池モジュールハウジングと前記第２の電池モジュールハウジングのうちの少なくとも一つの底プレートの下部面から突出した少なくとも一つのスクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された少なくとも一つのカバー部材を含む、請求項１４に記載のパイプカップリング。
【請求項１６】
電池システムハウジングであって、
請求項９に記載の電池モジュールハウジングと、
請求項１４に記載の複数のパイプカップリングと、
を含み、
前記複数の電池モジュールハウジングそれぞれは、前記電池モジュールハウジングの底プレートに配置された複数の整列された電池セルを有する電池モジュールを含み、
前記パイプカップリングそれぞれは、
前記第１冷媒分配器および前記第２冷媒分配器とのジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成されたモールド成形された中空プロファイルと、
第１凸部であって、前記第１冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態と、第１円柱形ガスケットと、を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第１末端部に設けられた第１凸部と、
第２凸部であって、前記第２冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態と、第２円柱形ガスケットと、を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第２末端部に設けられた第２凸部と、
前記モールド成形された中空プロファイルの外面から突出し、前記パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で前記第１の電池モジュールハウジングと前記第２の電池モジュールハウジングの少なくとも一つの底プレートに接触するように構成された少なくとも一つのねじれ保護部材と、
を含み、
前記第１凸部は前記第１冷媒分配器の前記冷媒出口に加圧−密着密封され、前記第２凸部は前記第２冷媒分配器の前記冷媒入口に加圧−密着密封された、電池システムハウジング。
【請求項１７】
前記各パイプカップリングのねじれ保護部材は、前記第１の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出した第１スクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された第１カバー部材と、前記第２の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出した第２スクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された第２カバー部材と、を含む、請求項１６に記載の電池システムハウジング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュール用冷媒分配器、この冷媒分配器を含む電池モジュールハウジングおよびこの冷媒分配器と電池モジュールハウジングを製造する方法に関するものである。また、本発明は、発明による複数の電池モジュールハウジングおよびこの複数の電池モジュールハウジングを相互連結するための複数のパイプカップリングを含む電池システムハウジングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、反復的に充電および放電できるという点で、化学エネルギーを電気エネルギにのみ転換できる一次電池と異なる。低容量二次電池は、携帯電話、ノートパソコン、コンピュータ、およびカムコーダのような小型電子機器の電源供給用として使用され、高容量二次電池はハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）車両などのような電源供給用として使用される。
【０００３】
一般に、二次電池は、正極、負極、および前記正極と負極の間に介されたセパレータを含む電極組立体、前記電極組立体を収容するケース、および前記電極組立体と電気的に連結される電極端子を含む。正極、負極および電解質溶液の電気化学的反応を通じて電池の充電および放電を可能にするために電解質溶液を前記ケースに注入する。例えば、円筒形または長方形であるケースの形状は電池の用途によって異なる。
【０００４】
二次電池は、たとえばハイブリッド自動車のモータ駆動用として高エネルギー密度を提供するために、直列および／または並列に連結された複数の単位電池セルを含む電池モジュールとして使用することができる。即ち、電池モジュールは高出力二次電池（例：電気自動車用）を実現するために必要な電力量によって複数の単位電池セルの電極端子を連結するものから構成される。
【０００５】
電池モジュールの機械的統合は、底プレートを有する電池モジュールハウジングを提供し、底プレートの上に個別電池セルまたはサブモジュールを位置させることによってなされ得る。電池セルは側面プレートをキャリアプレートの側面に固定するものにさらに限定でき、カバープレートはマルチレベル電池モジュールを構成するためにキャリアプレートおよび／または側面プレートに固定できる。
【０００６】
電池システムの熱制御を提供するために、二次電池から発生した熱を効率的に放出、放出および／または放散させることによって少なくとも一つの電池モジュールを安全に使用するための熱管理システムが要求される。一般に、熱管理システムは、閉鎖冷却回路、この冷却回路を通じて冷却媒体をポンピングするための手段、熱センサーおよび電池システム、特に電池モジュールの冷却または加熱を制御する調整手段を含む。冷却回路は、分配器、コネクタ、冷却チャンネルまたは冷却チューブのような構成要素を含むことができ、これらは通常電池システムの製造工程中に共に積層される。
【０００７】
しかし、水またはアルカノールのような液体冷却媒体は、電池モジュールハウジング内部にある電池セルと接触する場合、電気を伝導するか腐食過程を始めることもあり、電池セルの化合物と反応することがあり、このような結果がもたらされれば漏液が発生する危険が高い。公知された技術解決策は、冷却回路に多数のインターフェースを有するようにする問題がある。したがって、知られた冷却回路の漏液防止は、各インターフェースに重要であり得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、従来技術の短所のうちの少なくとも一部を克服するか減少させ、改善された電池モジュール冷却システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来技術の短所のうちの一つ以上は本発明の手段によって、特に添付された独立請求項の主題によって回避されるか少なくとも減少する。
本発明の第１側面は、電池モジュール用冷媒分配器に関するものである。冷媒分配器は、第１方向に長く延長された中空プロファイルを含む。中空プロファイルは、冷媒チャンネルを囲み第１方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む。中空プロファイルは、円形または長方形の断面形状のような多様な断面形状を有することができる。中空プロファイルは、押出成形されたアルミニウムプロファイルからなることが良い。このような軽量の押出プロファイルは、低価でありながら費用効率的な製造を可能にする。
【００１０】
冷媒分配器は、第２方向に少なくとも一つの第１外壁部を通過して延長された複数の冷媒接合部をさらに含む。各冷媒接合部は、冷媒チャンネルと冷媒ポートの間に流体連結を提供する。即ち、第１外壁部を貫通して冷媒チャンネルに複数の流体リンクが形成される。このような冷媒接合部は、プロファイルの押出後、押出されたアルミニウムプロファイルの通常の後処理中に穿孔またはミリングなどによって形成されることが良い。
【００１１】
本発明によれば、各冷媒ポートは、第１外壁部に配置されるポート開口と、ポート開口を囲むフランジ部を含む。即ち、複数の区分された流体リンクが第１外壁部に形成されるように複数の流体リンクが第１外壁部を貫通して形成される。また、複数の冷媒接合部のポート開口が第１方向に沿って整列される。即ち、ポート開口は、冷媒入口と冷媒出口を連結する線状経路上に配列される。全てのポート開口と全ての冷媒接合部は同一で等距離にあることが良い。また、冷媒ポートの空間的配置と寸法は、電池モジュールの底プレートに内蔵された冷媒ダクトの空間的配置と寸法に合わせられることが良い。
【００１２】
本発明によれば、第２方向は、第１方向と３０°〜１１０°の間の角度を囲む。即ち、第１方向に沿って置かれる仮想の線をＬ１、第２方向に沿って置かれＬ１を過ぎる仮想の線をＬ２、Ｌ１とＬ２の間の角をαとする時、αが３０°〜１１０°であってもよい。Ｌ１は中空プロファイルの中心軸に沿って配置され、Ｌ２は冷媒接合部の中心軸に沿って配置され、αは９０°であってもよい。冷媒分配器は冷媒が冷媒分配器の冷媒入口から冷媒出口に流動できるように冷却システムに設置されるように構成されるのがさらに良い。そのようになれば、冷媒は減少した流動抵抗によって冷媒分配器の冷媒チャンネルから冷媒接合部に容易に流れることになる。
【００１３】
本発明の冷媒分配器は、電池モジュールハウジングの底プレートに内蔵された冷媒ダクトに電池システムの冷却装置の冷媒を分配するための費用効率的で容易な解決策を提供する。冷媒分配器を製造するために要求される工程は、一般に電池システムハウジング部品の製造に使用される。また、本発明の冷媒分配器は、冷媒ダクトが内蔵された電池システムハウジングの底プレートに溶接可能である。したがって、冷媒分配器と前記底プレートの間に非常に堅固で密着した連結が提供できる。また、本発明の冷媒分配器は、完全な一体型であることによって確実に堅固である。
【００１４】
非常に好ましい実施形態によれば、冷媒チャンネルは管型プロファイル、即ち、冷媒チャンネルは少なくとも基本的に円形の断面を有する。このような押出成形された中空プロファイルはその内部に流動する冷媒の非常に均一な流動分布を提供し、最大の安定性および耐久性を有するのに有利である。また、複数のポート開口は、押出プロファイルの第１外壁部分の第１平面外面に配置される。このような平面外面を提供するために、押出プロファイルは管型から外れて冷媒チャンネルの管型プロファイルと一体形に形成された凸型の第１外壁部を含む。凸型の第１外壁部は、基本的に長方形断面を有し、管型プロファイルと連結されて構成される。
【００１５】
冷媒チャンネルの管型プロファイルおよび少なくとも一つの凸型の第１外壁部は、第１方向に共有押出されることが良い。この実施形態によれば、平面外面は管型のプロファイルを使用することができるようにしながら、たとえば、電池モジュールハウジングの底プレートの側壁に対する冷媒分配器の有利な接続面を提供するのに有利である。この実施形態でフランジ部は平面の第１外面のセクションである。
【００１６】
冷媒チャンネルは管型プロファイルであり、第１平面外面に平行にまたは垂直に配置された第２平面外面を有する第２外壁部を含むことがさらに良い。このような第２平面外面を提供するために、押出プロファイルは少なくとも２個、即ち、冷媒チャンネルの管型プロファイルと一体式に構成された外壁の第１および第２の凸部を含む。また、第２凸部は、基本的に長方形断面を有し、管型プロファイルと連結されて形成されたことが良い。
第１平面外面に平行な第２平面外面を提供するために、凸型の第２外壁部は冷媒チャンネルの中心軸に対して凸型の第１外壁部に対向配置されることが良い。第１平面外面に垂直な第２平面外面を提供するために、第２外壁部は第１方向と第２方向に対して垂直な方向に冷媒チャンネルの中心軸に変位されることが良い。冷媒チャンネルの管型プロファイルと第１、第２凸部は共有押出されることが良い。第２平面外面は、冷媒分配器と電池モジュールハウジングのための支持構造体および／または支持台を提供するのに有利である。
長方形断面を有する押出プロファイルが冷媒分配器用に使用されれば、前述の凸部は省略することができる。ここで、複数の冷媒接合部を形成するための第１外壁部は、好ましく他の外壁より大きな壁厚さを有する長方形断面の４個の外壁のうちの最初の外壁である。また、第１平面外面に平行または垂直に配置された第２平面外面を有する第２外壁部は、好ましく第１外壁部に対向または垂直であり、増加された壁厚さを有する第２外壁である。
【００１７】
要約すれば、第１外壁部の断面厚さは、少なくとも一つの外壁の残り部分の厚さを超過する。例示的に、連続的な凸部は、第１外壁部の領域で押出プロファイルの断面厚さを厚くする。したがって、冷媒接合部の形成後にも冷媒分配器の安定性が保障される。さらに好ましくは、第１および第２外壁部の断面厚さは少なくとも一つの外壁の残り部分の厚さを超過することがさらに良い。例示的に、第２連続的な凸部も、第２外壁部の領域で押出プロファイルの断面厚さを厚くする。
【００１８】
冷媒分配器は、冷媒チャンネルのセクションに沿って第１方向に冷媒入口から延長され減少された外壁厚さを有する入口連結部を含むことがさらに良い。冷媒分配器は、冷媒チャンネルのセクションに沿って第１方向に対向する冷媒出口から延長され減少された外壁厚さを有する出口連結部をさらに含むことが良い。入口および出口連結部はそれぞれ、冷媒分配器の冷媒チャンネル内にスライディング可能に挿入されるように構成されたパイプカップリングまたは任意のカップリング部材を収容するように構成される。入口／出口連結部と残り冷媒チャンネルの間にある段差は、パイプカップリングまたはカップリング部材の挿入のための制限停止部として機能する。
【００１９】
本発明の他の側面は、前述の電池モジュール用冷媒分配器、特に冷媒分配器の製造方法に関するものである。この方法は、第１方向に長さ方向に延長し冷媒チャンネルを囲む少なくとも一つ以上の外壁を含むアルミニウムプロファイルを押出する段階を含む。ここで、冷媒チャンネルは、第１方向に沿って冷媒入口と冷媒出口を流体的に連結する。アルミニウムプロファイルを押出した後に、冷媒チャンネルと冷媒ポートの間の流体連結を提供するために少なくとも一つの外壁の第１部分をミリングおよび／または穿孔して複数の冷媒接合部を形成する。ここで、ミリングおよび／または穿孔は、複数の冷媒接合部のポート開口が第１方向、即ち、冷媒入口と冷媒出口の間の線状経路に沿って整列されるように行われる。また、ミリングおよび／または穿孔は、第１方向と３０°〜１１０°の間の角度を囲む第２方向に冷媒接合部が延長されるように行われる。即ち、第１方向に沿って置かれる仮想の線をＬ１、第２方向に沿って置かれＬ１を過ぎる仮想の線をＬ２、Ｌ１とＬ２の間の角をαとする時、αが３０°〜１１０°であってもよい。Ｌ１は中空プロファイルの中心軸に沿って配置され、Ｌ２は冷媒接合部の中心軸に沿って配置され、αは９０°であってもよい。これにより、冷媒ポートそれぞれは、第１外壁部内に置かれるポート開口を含む。ミリングおよび／または穿孔は、ポート開口が分離されて互いに区別され、フランジ部がそれぞれのポート開口を囲むようにさらに行われる。
【００２０】
好ましい実施形態で、本方法は、減少された外壁厚さを有する入口連結部および出口連結部のうちの少なくとも一つを形成するために、冷媒入口および／または冷媒出口の少なくとも一部をホーニングする段階をさらに含む。この実施形態で、少なくとも基本的に円形断面を有する冷媒チャンネルを囲むアルミニウムプロファイルが押出成形されることがさらに良い。したがって、円筒形ホーニングが行われる。連結部は好ましくは、本発明の２個の冷媒分配器を連結するためのカップリング部材を収容するように構成され、カップリング部材は冷媒分配器の冷媒チャンネル内にスライディング可能に挿入されるように構成されることが良い。また、入口／出口連結部と残り冷媒チャンネルの間にある段差は、パイプカップリングまたは類似のカップリング部材挿入のための制限部として機能する。
本発明の第２側面は、複数の電池セルを支持するように構成された上部面を備えた底プレートを含む電池モジュールハウジングに関するものである。複数の冷媒ダクトが底プレートに内蔵されて底プレートの長さ方向に底プレートを貫通して延長される。ここで、それぞれの冷媒ダクトは、底プレートの第１側壁の入口開口と底プレートの第２側壁の出口開口を流体的に連結する。第２側壁は第１側壁に対向し平面で平行したことが良い。電池モジュールハウジングは底プレートから延長される側方向壁を含むことが良く、第１および第２側壁に垂直な底プレートの第３側壁および第４側壁とそれぞれ連結されて構成できる。これによって、電池モジュールハウジングは、基本的にＵ字形状を有することができる。底プレートと側壁は、一般に押出成形されて一体構成物を形成する。
【００２１】
本発明の電池モジュールハウジングで、本発明による冷媒分配器は、前述のように底プレートの第１側壁に溶接、好ましくはレーザ溶接される。ここで、冷媒分配器の第１外壁部、好ましくは第１外壁部の第１平面外面が底プレートの第１側壁上に堅固に置かれる。言い換えれば、底プレートの第１側壁と冷媒分配器の第１外壁部の外部面は相補的であり、好ましくは平行であり互いに直ぐ隣接する。溶接継目は、隣接した第１側壁の共通エッジ部分および第１外壁部の外面に沿って延長される。本発明によれば、冷媒分配器の複数のポート開口それぞれは、底プレートの複数の入口開口のうちの一つと整列され、さらに複数の冷媒ダクトはその間のフランジ部によって互いに対して密封される。
【００２２】
本発明の電池モジュールハウジングは、一体型部品としての冷媒分配器を含む。これによって追加部品に対する必要性を無くすか減少させる必要なく電池モジュールハウジングは電池システムの冷却システムに直ちに連結できる。ここで、冷媒分配器と底プレートの間の溶接連結は、有利に完全に流体気密連結を提供する。また、下部プレート（例：側壁が連結されて備えられた下部プレート）および冷媒分配器全ては押出成形されたプロファイルである。これらは同一の製造会社および／または同一の設備で生産できる。また、但し追加的な工程は溶接工程であるので、必要な工程技術は比較的に簡単である。
【００２３】
前述のような本発明による他の冷媒分配器（第２冷媒分配器）は、底プレートの第２側壁に溶接されることが良い。ここで、他の冷媒分配器の第１外壁部、好ましくはこの第１外壁部の第１平面外面は底プレートの第２側壁上に堅固に置かれる。即ち、底プレートの第２側壁と他の冷媒分配器の第１外壁部の外面は相補的であり、好ましくは平行であり互いに直ぐ隣接する。溶接継目は、隣接した第２側壁の共通エッジ部分および他の冷媒分配器の第１外壁部の外面に沿って延長される。
【００２４】
本発明によれば、他の冷媒分配器の複数のポート開口それぞれは底プレートの複数の出口開口のうちの一つと整列され、さらに複数の冷媒ダクトはこれらの間に配置される他の冷媒分配器のフランジ部によって互いに密封される。この実施形態は単一バッテリーモジュールハウジングの内蔵形冷媒ダクトを本発明による２個の冷媒分配器のみを使用する冷却システムの冷媒回路に連結することを有利に許容し、これら冷媒分配器は溶接連結によって底プレートに堅固に連結される。単一電池モジュールハウジングを冷媒回路に連結するために、第１冷媒分配器の冷媒出口と第２冷媒分配器の冷媒入口は電池モジュールハウジングを通じて閉鎖冷媒回路を提供するために密封されることが良い。
【００２５】
電池モジュールハウジングの好ましい実施形態によれば、たとえば、連続的につながった側壁を有する底プレートは押出成形されたアルミニウムプロファイルであり、冷媒分配器も押出成形されたアルミニウムプロファイルである。したがって、同一の材料特性、特に同一の熱膨張特性は底プレートおよび冷媒分配器を保障する。したがって、広い温度範囲で溶接連結部の応力と張力が最小化され、冷媒分配器と底プレートの間の流体気密性が確実に保障される。
【００２６】
電池モジュールハウジングのまた他の好ましい実施形態で、第２方向は第１方向に垂直であり、そして／または内蔵された冷媒ダクトは第２方向に延長される。即ち、内蔵された冷媒ダクトは冷媒分配器の冷媒接合部を延長させ、その反対も同様である。したがって、冷媒流れは冷媒分配器から底プレートに転移するか反対に流れる時妨害を受けず、流動抵抗は最小化される。また、第２方向に垂直な第１方向を提供することによって、冷媒接合部の長さが最小化され、さらに冷媒分配器の製造工程は単純化される。
【００２７】
本発明の他の側面は、前述のような本発明による電池モジュール、特に電池モジュールの製造方法に関するものである。本発明の方法は、複数の電池セルを支持するように構成される上面と前記底プレートに内蔵された複数の冷媒ダクトを有するアルミニウム底プレートを押出する段階を含む。複数の冷媒ダクトは、底プレートの長さ方向に底プレートを貫通して延長される。ここで、それぞれの冷媒ダクトは、底プレートの第１側壁の入口開口と底プレートの第２側壁の出口開口を流体的に連結する。また、ここで、第２側壁は第１側壁と対向して平行な平面である。
【００２８】
好ましい実施形態で、側壁は底プレートと連続的につながって形成され、側壁は共通方向に底プレートから延長される。第１側壁は底プレートの第３側壁と連続でつながってもよく、第２側壁は底プレートの第４側壁と連続でつながってもよい。ここで、第３および第４側壁は、第１および第２側壁にそれぞれ垂直である。これにより、バッテリーモジュールハウジングは、基本的にＵ字形状を有することができる。底プレートおよび側壁は一般に押出成形されて一体の構成物からなることが良い。
【００２９】
本発明の方法の次の段階において、本発明によって前述のような冷媒分配器が提供される。この冷媒分配器は、好ましくレーザ溶接で底プレートの第１側壁に結合される。よって、冷媒分配器の第１外壁部は第１側壁に堅固に固定される。溶接前に、冷媒分配器および底プレートは、複数のポート開口それぞれが複数の入口開口のうちの一つと整列されるように整列される。溶接後に、冷媒ダクトはその間のフランジ部によって互いに対して密封される。
【００３０】
以上の電池モジュールハウジングの製造方法は、有利に電池モジュールの冷却システムの冷媒回路に一体化できる電池モジュールハウジングを提供する。これは冷媒回路の冷媒を単一冷媒入口を通じて底プレートの各内蔵冷媒ダクトに分配するための単一体であり、流体気密式統合の冷媒分配器を含むためである。また、本発明の方法は、押出プロファイルの製造者だけでなく電池システムの製造者によって有利に行うことができる。
【００３１】
本発明の第３側面は、第１の電池モジュールハウジングの第１冷媒分配器を第２の電池モジュールハウジングの第２冷媒分配器と相互連結するためのパイプカップリングに関するものである。本発明のパイプカップリングは、第１冷媒分配器、第２冷媒分配器とジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成されたモールドされた、好ましくはモールド成形された中空プロファイルを含む。言い換えれば、第１冷媒分配器、第２冷媒分配器およびパイプカップリングの流体力学的直径が連結され冷媒が循環するチャンネルの形成が行われる。
【００３２】
本発明のパイプカップリングは、モールド成形された中空プロファイルの第１末端部に配置された第１突出部をさらに含む。第１突出部はモールド成形された中空プロファイルと単一体に形成されることが良く、二つともが単一部品として射出成形されることがさらに良い。第１凸部の断面形態は、第１冷媒分配器の押出成形された中空プロファイルの断面形態、特に第１冷媒分配器の冷媒チャンネルの断面形態に対応する。特に好ましくは、第１凸部の断面形態は、第１冷媒分配器の出口連結部の断面形態および軸方向長さに対応する。第１円柱形ガスケットは、第１突出部の断面の周りに沿って連続的に延長される。第１凸部は、第１冷媒分配器の冷媒出口、好ましくは出口連結部に加圧−密着密封されるように構成される。第１円柱形ガスケットは、第１凸部の外面と第１冷媒分配器の冷媒出口、好ましくは出口連結部の内面の間の密封を提供する。前記凸部は、ガスケットの設置のための陥没部を含むことができる。
【００３３】
本発明のパイプカップリングは、第１末端部に対向するモールド成形された中空プロファイルの第２末端部に配置された第２突出部をさらに含む。第２凸部はモールド成形された中空プロファイルと単一体に形成されることが良く、二つともが単一部品として射出成形されることがさらに良い。第２凸部の断面形態は、第２冷媒分配器の押出成形された中空プロファイルの断面形態、特に第２冷媒分配器の冷媒チャンネルの断面形態に対応する。特に好ましくは、第２凸部の断面形態は、第２冷媒分配器の入口連結部の断面形態および軸方向長さに対応する。第２円柱形ガスケットは、第２突出部の断面の周りに沿って連続的に延長される。第２凸部は第２冷媒分配器の冷媒入口、好ましくは入口連結部に加圧−密着密封されるように構成される。ここで、第２円柱形ガスケットは、第２凸部の外面と第２冷媒分配器の冷媒入口、好ましくは入口連結部の内面の間の密封を提供する。前記凸部は円柱形ガスケットのための陥没部を含むことができる。
【００３４】
パイプカップリングは、モールド成形された中空プロファイルの外面から突出する少なくとも一つのねじれ保護部材をさらに含む。ねじれ保護部材は、パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で第１および第２の電池モジュールハウジングのうちの少なくとも一つの底プレートと接触し、その回転状態よりパイプカップリングがそれ以上回転しないように構成される。即ち、ねじれ保護部材は、少なくとも電池モジュールハウジングの底プレートと関連して、パイプカップリングの回転制限止め部として機能して回転防止用パイプカップリングを確保するように構成される。
【００３５】
パイプカップリングの好ましい実施形態で、ねじれ保護部材は少なくとも一つのカバー部材を含む。好ましく、カバー部材は、ねじれ保護部材の末端チップに配置され、モールド成形された中空プロファイルの外面から離隔して配置される。前記少なくとも一つのカバー部材は前記第１および第２の電池モジュールハウジングのうちの少なくとも一つの底プレートの下部面から突出した少なくとも一つのスクリューヘッドを嵌め合い可能に構成され、前記下部面は底プレートの上部面に対向する。また、パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で、カバー部材は底プレートの下部面から突出したスクリューヘッドを堅固に収容する。カバー部材もスクリューヘッドと共に接合部として軸方向制限止め部として機能できるように構成される。
【００３６】
特に好ましく、ねじれ保護部材は第１の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出する第１スクリューヘッドを嵌め合い式に収容するように構成された第１カバー部材と、第２の電池モジュールハウジングの底プレートから突出する第２スクリューヘッドを嵌め合い式に収容するように構成された第２カバー部材を含む。この実施形態で、パイプカップリングは、非常に信頼性のある方式で軸方向に固定できる利点がある。
本発明の第４側面は、本発明による複数の電池モジュールハウジングを含む電池システムハウジングに関するものである。ここで、それぞれの電池モジュールハウジングは、それぞれの電池モジュールハウジングの底プレート上に配置された複数の整列された電池セルを有する電池モジュールを含むように構成される。したがって、各電池モジュールハウジングは冷媒分配器の冷媒ポートが冷媒ダクトの入口／出口開口と整列されるように、内蔵冷媒ダクトが設けられた底プレートに溶接される本発明による少なくとも一つの冷媒分配器を含む。
【００３７】
電池システムハウジングは前述のような本発明による複数のパイプカップリングをさらに含み、それぞれのパイプカップリングは電池モジュールハウジングの第１冷媒分配器を隣接した電池モジュールハウジングの第２冷媒分配器と相互連結させる。好ましくは、電池システムハウジングは複数の第２パイプカップリングを含み、それぞれの第２パイプカップリングは電池モジュールハウジングの他の冷媒分配器を隣接した電池モジュールハウジングの他の冷媒分配器と相互連結させる。このような電池システムの一つの最外側電池モジュールハウジングで、冷媒分配器の冷媒出口と他の冷媒分配器の冷媒入口は一つの入口および一つの出口のみを有する閉鎖された冷媒回路を形成するために密封される。
【００３８】
電池システムハウジングで、それぞれのパイプカップリングは第１（他の）冷媒分配器および第２（他の）冷媒分配器とジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成されたモールド成形された中空プロファイルを含む。それぞれのパイプカップリングは、モールド成形された中空プロファイルの第１末端部に設けられた第１凸部を含む。ここで、第１凸部は押出中空プロファイルの断面形態、好ましくは第１冷媒分配器の冷媒チャンネル、特に好ましくは出口連結部に対応する断面形態を有する。また、第１凸部は第１円柱形ガスケットを有し、第１冷媒分配器の冷媒流出口に加圧−密着密封されるように構成される。それぞれのパイプカップリングは、モールド成形された中空プロファイルの第２末端部に設けられた第２凸部をさらに含む。ここで、第２凸部は押出された中空プロファイルの断面形態、好ましくは第２冷媒分配器の冷媒チャンネル、特に好ましくは入口連結部に対応する断面形態を有する。また、第２凸部は第２円柱形ガスケットを有し、第２冷媒分配器の冷媒流入口に加圧−密着密封されるように構成される。それぞれのパイプカップリングはモールディングされた中空プロファイルの外面から突出し、パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で第１および第２バッテリーモジュールハウジングのうちの少なくとも一つの底プレートの下部面と接触するように構成される少なくとも一つのねじれ保護部材をさらに含む。
【００３９】
本発明の電池システムは、全的に発明による電池モジュールハウジングと本発明のパイプカップリングから全体冷媒回路を形成する。ここで、それぞれの電池モジュールハウジングは溶接された２個の押出プロファイルと共に構成され、それぞれのパイプカップリングは基本的に射出成形チューブおよび２個の円柱形ガスケットから構成される。したがって、複数の電池セルとの熱交換のための完全で信頼性のある流体気密冷媒回路が最小量の構成要素から形成される。したがって、電池システムハウジングは低価でありながら費用効率的な製造を可能にする。
【００４０】
本発明の電池システムの好ましい実施形態で、各パイプカップリングのねじれ保護部材は、第１の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出する第１スクリューヘッドを嵌め合い式に収容するように構成された第１カバー部材と、第２の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出する第２スクリューヘッドを嵌め合い式に収容するように構成された第２カバー部材をさらに含む。好ましく、それぞれの電池モジュールハウジングの底プレートの下部面からスクリューヘッドが突出している。このようなスクリューヘッドと結合されたカバー部材は、パイプカップリングの軸方向（または長さ方向）にパイプカップリングを信頼性のあるように固定させる。
【００４１】
本発明の他の側面によれば、前述のような電池システムハウジングを含む車両が提供される。本発明の追加的な側面は、従属請求項または下記の説明から分かる。
【発明の効果】
【００４２】
本記載によれば、簡単でありながらも一体型の部品から構成された冷媒分配器を冷媒ダクトが設けられた電池モジュールハウジングの底プレートに容易に結合でき、このような冷媒分配器を含む電池モジュールハウジングはパイプカップリングによって複数で結合されて電池システムハウジングを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
本記載の特徴は、添付された図面を参照して例示的な実施形態を詳細に説明することによって通常の技術者に明白になるはずである。
【図１】実施形態による電池モジュールハウジングの部分または従来の技術による電池モジュールハウジングを概略的に示した斜視図である。
【図２】図１の電池モジュールハウジングの正断面図である。
【図３】実施形態による冷媒分配器の概略的な斜視図である。
【図４】実施形態による電池モジュールハウジングの概略的な斜視図である。
【図５】図４の電池モジュールハウジングの第２方向による断面図である。
【図６】実施形態によるパイプカップリングの概略的な斜視図である。
【図７】実施形態によるパイプカップリングの概略的な平面図である。
【図８】実施形態によるパイプカップリングの概略的な側面図である。
【図９】実施形態による電池システムハウジングの概略的な斜視図である。
【図１０】図９の電池システムハウジングの詳細図である。
【図１１】図９の電池システムハウジングの他の詳細図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態による効果および特徴、そしてその実現方法を説明する。図面において、同一な参照番号は同一な要素を示し、重複する説明は省略される。
本明細書に使用されたように、“および／または”という用語は、一つ以上の関連列挙された項目の任意および全ての組み合わせを含む。また、本発明の実施形態を記述する時“することができる”を使用することは“本発明の一つ以上の実施形態”を意味する。本発明の実施形態に対する以下の説明にあって、単数形態の用語は文脈が異なるということを明確に表現しない限り複数形態を含むことができる。“第１”および“第２”という用語は多様な要素を説明するために使用されるが、これら要素はこれら用語によって制限されてはならないのを理解するはずである。この用語は、一つの要素を他の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、第１要素は第２要素と命名でき、同様に、第２要素は、本発明の範囲を逸脱せずに、第１要素と命名できる。
【００４５】
用語“含む”または“含んでいる”は、特性、領域、固定された数、段階、プロセス、要素、構成要素およびこれらの組み合わせを特定するが、他の特性、領域、固定数字、段階、プロセス、要素、構成要素およびこれらの組み合わせを排除しない。一構成要素または層が他の一構成要素または層の“の上に”、“連結されて”または“結合した”と表現する場合、これは他の一構成要素または層に直接連結できるか、構成要素の間に一つ以上の介された他の構成要素または層が存在し得る。また、一構成要素または層が２個の他の構成要素または層“の間に”あると言及される時、２個の構成要素または層の間に単に構成要素または層があるか、少なくとも一つ以上の中間構成要素または層が存在すると理解できる。
【００４６】
以下で、用語“実質的に”、“大略”、および類似した用語は類似の用語に使用され、程度の用語に使用されず、当業者によって認識される測定されるか計算された値において固有の偏差を考慮したものと意図される。また、用語“実質的に”は数値値を使用して表現できる特徴と組み合わせて使用されば、用語“実質的に”は値を中心にして値の＋／−５％の範囲を示す。
【００４７】
異なって定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語は、本発明の属する技術分野の通常の技術者によって一般に理解されるものと同一な意味を有する。また、一般に使用される事前に定義された用語のような、用語は関連技術および／または本明細書の脈絡でその意味と一致する意味を有すると解釈されなければならず、理想的であるか過度に形式的な意味に解釈されてはならないと理解されるはずである。
【００４８】
従来の技術による電池モジュールハウジング５０が図１の斜視図および図２の断面図に示されている。電池モジュールハウジング５０は、押出成形されたアルミニウムプロファイルであって、底プレート５１および一対の側壁５２を含む。側壁５２は、軽量化のための中空５３を含む。底プレート５１には複数の冷媒ダクト５４が提供され、隣接した冷媒ダクト５４は複数のダクト分離機５５によって互いに分離される。冷媒ダクト５４は、これらの表面を通じて熱伝達能力を増加させるためにしわのよった表面を有する。分離機５５の先端部は、底プレート５１の前方に向かった側壁に合わせて整列されず、この側壁に対して凹の状態で冷媒ダクト５４内に若干後退される。
【００４９】
広い平坦な面を相互積層して整列された複数の電池セル（例：複数の角型または長方形）が電池モジュールを形成する電池モジュールハウジング５０の底プレート５１上に配置できる。本発明はこれに限定されるのではなく、複数の電池セルは円筒形の形状を有することができる。そして、電池モジュールハウジング５０の底プレート５１は、電池セルを冷却させるために複数の電池セルの底面に隣接するように備えられるので、よって、底プレート５１は複数の電池セルの冷却プレートとして構成される。通常、複数の冷媒ダクト５４は、底プレート５１上に配置された整列された複数の電池セルの積層方向に延長される。冷媒ダクト５４は、冷媒がその内部を通過して整列された複数の電池セルと熱交換を行うことができるように、電池システムの冷却システムに連結できる。
【００５０】
それぞれの電池セルは、電極組立体および電解質を収容するように構成された電池ケースを含むことができる。電池ケースは、極性の異なる正極端子、負極端子およびベントが設けられたキャップ組立体によって気密式で密封できる。ベントは電池セルの安全手段であり得る。即ち、ベントは電池セルから発生したガスが電池セルの外部に排出される通路として作用する。正極、負極端子および２つ以上のセルは、一つの束としてセルを電気的に連結するための少なくとも一つのバスバーによって電気的に連結できる。
【００５１】
図３は、本発明の実施形態による冷媒分配器１０の斜視図を示す。冷媒分配器１０は、冷媒チャンネル１３を囲む外壁１２を含む押出成形されたアルミニウムプロファイル１１である。冷媒チャンネル１３は、第１方向、即ち、Ｘ−軸方向に沿って冷媒入口１３１を冷媒出口１３２と連結する。
【００５２】
冷媒チャンネル１３は、管型プロファイル、即ち、基本的に円形の断面を有する。反面、押出アルミニウムプロファイル１１の断面は円形から外れる。図３の実施形態において、押出アルミニウムプロファイル１１の断面は、冷却チャンネル１３の管型プロファイルと連続し、冷媒チャンネル１３の管型プロファイルと共有押出された第１外壁部１５を含む。第１外壁部１５は、基本的に長方形断面を有し冷媒チャンネル１５の管型プロファイルから凸の部分で形成される。また、押出アルミニウムプロファイル１１の断面は冷却チャンネル１３の管型プロファイルと連続し、冷媒チャンネル１３の管型プロファイルと共有押出された第２外壁部１７を含む。この第２外壁部１７は基本的に長方形の断面を有し冷媒チャンネル１３の管型プロファイルから凸の部分で形成される。第２外壁部１７は冷媒チャンネル１３の中心軸に対して第１外壁部１５と対向し、たとえばＸ−軸方向に沿って冷媒チャンネル１３に沿って延長される。第１外壁部１５は外側と対向した第１外面１５１を提供し、第２外壁部１７は平面の第２外面１７１に提供する。第２外面１７１は平面の第１外面１５１と平行な面である反面、これと対向する。
【００５３】
冷媒分配器１０の外部と冷媒チャンネル１３を流体連結するために、複数の冷媒接合部１４が第２方向、即ち、Ｙ−方向に第１外壁部１５を貫通するように穿孔および／またはミリングされる。冷媒接合部１４を形成することで、複数の冷媒ポート１６が平面の第１外面１５１上に形成され、それぞれの冷媒ポート１６はポート開口１６２およびポート開口１６２を完全に囲むフランジ部１６１を含む。言い換えれば、各冷媒接合部１４は冷媒チャンネル１３と対応する冷媒ポート開口１６２を連結する追加チャンネルを提供する。
図３に示された実施形態で、それぞれのポート開口１６２およびそれぞれの冷媒接合部１４は長方形断面を有するが、これによって限定されるのではなく、他の形状の断面を有することが可能である。冷媒接合部１４および冷媒ポート１６の断面形状および寸法は、後述のように、電池モジュールハウジングの冷媒ダクトの断面形状および寸法に合わせられる。冷媒ポート１６は、第１方向（Ｘ−方向）に沿ってさらに整列される。即ち、冷媒ポート１６は、冷媒入口１３１から冷媒出口１３２まで線状の経路上に配置される。各冷媒ポート１６のフランジ部１６１は、一つの（第１）冷媒接合部１４のポート開口１６２と少なくとも一つの隣接した冷媒接合部１４のポート開口１６２を分離する。特に、隣接したポート開口１６２の間には接合分離機１５２が設けられるので、この接合分離機１５２は第１外面１５１から第２方向（Ｙ−方向）に突出する。したがって、接合分離機１５２は隣接した冷媒接合部１４を分離する壁の延長部をなす。
【００５４】
また、第１方向（Ｘ）に沿って置かれる仮想の線をＬ１と言い、第２方向（Ｙ）に沿って置かれＬ１を過ぎる仮想の線をＬ２と言い、Ｌ１とＬ２の間の角をαとする時、αは３０°〜１１０°の範囲を満足する。αは、中空プロファイル１１から冷媒接合部１４に冷媒の流れが容易になされるように３０°〜９０°の範囲を満足することが良い。図３に示された実施形態で、Ｌ１はプロファイル１１の中心軸に沿って配置され、Ｌ２は冷媒接合部１４の中心軸に沿って配置され、αは９０°となる。
【００５５】
図３の冷媒分配器１０は、冷媒分配器１０の冷媒入口１３１部位に形成された入口連結部１８１をさらに含む。入口連結部１８１は、冷媒入口１３１のプロファイル１１末端から第１方向（Ｘ−方向）に沿って延長した冷媒チャンネル１３の部分をホーニング（ｈｏｎｉｎｇ）することで形成できる。したがって、入口連結部１８１は冷媒チャンネル１３の一セクションをなすようになり、このセクションの外壁部厚さは他の部位の外壁部の厚さに比べて減少した壁厚さを有する。したがって、入口連結部１８１と残余冷却チャンネル１３の間に段差１８２が設けられる。冷媒分配器１０は、冷媒分配器１０の冷媒出口１３２側に配置された出口連結部をさらに含む。出口連結部は、冷媒出口１３２のプロファイル１１末端から第１方向（Ｘ−方向）に沿って延長した冷媒チャンネル１３の部分をホーニング（ｈｏｎｉｎｇ）することで形成できる。よって、出口連結部も冷媒チャンネル１３の一セクションをなすようになり、このセクションの外壁部厚さは他の部位の外壁部の厚さに比べて減少した壁厚さを有する。
【００５６】
図４は、一実施形態による電池モジュールハウジング２０の概略的な斜視図を示す。電池モジュールハウジング２０は上部面２１１を含み、複数の電池セル（図示せず）を支持するように構成された底プレート２１を含む。二つの側壁２８は、底プレート２１の側壁から上方に延長されて底プレート２１と連続的につながる。本実施形態において、底プレート２１と側壁２８は、押出成形されたＵ字型アルミニウムプロファイルによって構成できる。中空２６が軽量電池モジュールハウジング２０を提供するために側壁２８に配置される。電池モジュールハウジング２０の他の特徴は、図４および５の押出Ｕ字型アルミニウムプロファイルが図１および２の電池モジュールハウジング５０と同一なので、図１および２に関するもので説明できる。
【００５７】
実施形態による電池モジュールハウジング２０は、図１および図２の電池モジュールハウジングの冷媒ダクト５４と同一な複数の冷媒ダクト２２を含む。電池モジュールハウジング２０の冷媒ダクト２２は、図１および図２の電池モジュールハウジングのダクト分離機５５と類似のダクト分離機２９によって分離されている。底プレート２１に内蔵された各冷媒ダクト２２は、底プレート２１の第１側壁２４の入口開口２３を第１側壁と対向配置された第２側壁（図示せず）の出口開口（図示せず）と流体連通する。
【００５８】
図４に示されているように、電池モジュールハウジング２０は、図３に示されたものと同一の冷媒分配器１０をさらに含む。冷媒分配器１０は、底プレート２１の第１側壁２４と冷媒分配器１０の平面である第１外面１５１（図３参照）が互いに対向して直ぐ隣り合うように、底プレート２１に溶接される。溶接継目（ｓｅａｍ）が底プレート２１の第１側壁２４と冷媒分配器１０の平面の第１外面１５１の共通周辺領域に沿って形成される。図４のように底プレート２１と冷媒分配器１０が溶接された状態で、冷媒分配器１０の各冷媒ポート１６は底プレート２１の埋設冷媒ポート２２と整列される。ここで、ポート開口１６２は入口開口２３と整列され、フランジ部１６１は各入口開口２３を制限するダクト分離機２９と整列される。これにより、各冷媒接合部１４を通じて冷媒分配器１０の冷媒入口１３１と底プレート２１の各埋設冷媒ダクト２２の間に連続的な流体連結が形成される。
【００５９】
図５は、第２方向（Ｙ−方向）に沿った図４の電池モジュールハウジングの断面を示す。この断面は、第１外壁１５に形成された冷媒接合部１４と底プレート２１に内蔵された冷媒ダクト２２の間の流体連結を示す。また、この断面は、冷媒チャンネル１３のチューブ状プロファイル１１が第１外壁１５および第２外壁１７と連結されたことを示す。また、図５の断面は、底プレート２１の冷媒ダクト２２の間にダクト分離機２９が底プレート２１の第１側壁２４に対して若干後に位置して冷媒分配器１０の平面の第１外面１５１から突出した接合分離機１５２と相互結合されたことを示す。本実施形態で、ダクト分離機２９と接合分離機１５２の間の接触面は、第１側壁２４と平面の第１外面１５１の間の溶接連結２７に対して第２方向（Ｙ−方向）に沿ってシフトされる。
【００６０】
図６〜図８は、実施形態によるパイプカップリング３０を示した図面である。パイプカップリング３０は、連結チャンネル３８を囲むモールド成形された中空プロファイル３１を含む。連結チャンネル３８は本発明による二つの冷媒分配器１０の冷媒チャンネル１３とジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成される。モールド成形された中空プロファイル３１はプラスチック樹脂で射出成形され、第１末端部３３１に配置された第１凸部３２１および第２末端部３３２に配置された第２凸部３２２を含む。ここで、第１凸部３２１および第２凸部３２２はモールド成形された中空プロファイル３１の残り部位より大きな円周を有し、連結チャンネル３８の直径はモールド成形された中空プロファイル３１の全体長さにかけて一定であってもよい。
【００６１】
第１円柱形ガスケット３４１は、第１凸部３２１に配置されて第１凸部３２１内でモールド成形された中空プロファイル３１を円周方向に囲む。第１凸部３２１は、モールド成形された中空プロファイル３１の残り部位と同一な円周を有する陥没部を含むことができる。第１円柱形ガスケット３４１は、この陥没部に配置できる。第１凸部３２１は、冷媒分配器の冷媒チャンネル１３内にスライディングされて挿入されるように構成される。
第２円柱形ガスケット３４２は、第２凸部３２２に配置されて第２凸部３２２内でモールド成形された中空プロファイル３１を円周方向に囲む。第２凸部３２２は、モールド成形された中空プロファイル３１の残り部位と同一な円周を有する陥没部を含むことができる。第２円柱形ガスケット３４２は、この陥没部に配置できる。第２凸部３２２は、冷媒分配器の冷媒チャンネル１３内にスライディングされて挿入されるように構成される。
【００６２】
パイプカップリング３０は、モールド成形された中空プロファイル３１の外面３６から突出したねじれ保護部材３５をさらに含む。図示された実施形態によれば、ねじれ保護部材３５は、中空プロファイル３１の外面３６中心部、たとえば両凸部３２１、３２２の間で突出し中空プロファイル３１と共有押出された平坦で２次元的な部材である。ねじれ保護部材３５と外面３６の間には交差線が第１方向（Ｘ−方向）に延長する。
【００６３】
図示されたねじれ保護部材３５は、先ず外面３６から垂直に突出し、第３方向に約９０°に曲がり、第３方向とは異なる第４方向に約９０°に曲がる。したがって、図示されたねじれ保護部材３５の第１部分３５１は外面３６にほとんど垂直であり、第２部分３５２は第１部分３５１に対してほとんど垂直に延長し、ねじれ保護部材３５の第３部分３５３は第１部分３５１とほとんど平行する。ねじれ保護部材３５の断面形状は図８に示されているように、Ｓ字形である。
【００６４】
パイプカップリング３０が少なくとも一つの冷媒分配器１０の冷媒チャンネル１３に挿入され、パイプカップリング３０の少なくとも一つの回転状態で、ねじれ保護部材３５は電池モジュールハウジング２０の底プレート２１の下部面２１２（図９参照）と結合されるように構成される。即ち、ねじれ保護部材３５がある表面と結合すれば、ねじれ保護部材３５はパイプカップリング３０の任意回転運動を防止するために十分な長さと強度を有するレバーとして構成される。
【００６５】
図示されたねじれ保護部材３５は、少なくとも一つのカバー部材３７をさらに含む。本実施形態で、ねじれ保護部材３５は平坦で２次元的なねじれ保護部材３５の最外側縁の２つのコーナーのうちの第１コーナーに配置された第１カバー部材３７１と、ねじれ保護部材３５の最外側縁の２つのコーナーのうちの第２コーナーに配置された第２カバー部材３７２を含む。各カバー部材３７１、３７２は、基本形状をカップ形とし、残りのねじれ保護部材３５に連続的につながる。ここで、カップ上のカバー部材３７１、３７２の直径と深さはパイプカップリング３０が結合される電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出したねじヘッドの直径と高さに合わせられる。カバー部材３７１、３７２は、パイプカップリング３０の少なくとも一つの回転状態で、ねじヘッドのうちのそれぞれ一つを嵌め合いで収容できるように構成される。
【００６６】
図９は一実施形態による電池システムハウジング４０を概略的に示した斜視図であり、図１０および図１１は電池システムハウジング４０の詳細図である。基本的に本発明の電池システムハウジング４０は、本発明による電池モジュールハウジング２０を含む。ここで、電池モジュールハウジング２０の底プレート２１に溶接された一対の冷媒分配器１０は、本発明によるパイプカップリング３０を通じて相互連結される。
【００６７】
図９に示されているように、第１パイプカップリング３０ａは、第１の電池モジュールハウジング２０ａと第２の電池モジュールハウジング２０ｂの間で第１冷媒分配器１０ａに挿入され、第２冷媒分配器１０ｂの冷媒入口１３１に結合されるように構成される。また、第２パイプカップリング３０ｂは、第２の電池モジュールハウジング２０ｂと第３電池モジュールハウジング２０ｃの間で第３冷媒分配器１０ｃに挿入され、第２冷媒分配器１０ｂの冷媒出口１３２に結合されるように構成される。ここで、パイプカップリング３０の凸部３２１、３２２の軸方向延長部分は、冷媒分配器１０の入口連結部１８１と出口連結部の軸方向延長部分を超過する。これにより、パイプカップリング３０は、電池モジュールハウジング２０の連結のために隣接の電池モジュールハウジング２０の冷媒分配器１０に移動および挿入できるように軸方向に移される。
【００６８】
パイプカップリング３０の軸方向変位が図１０により詳しく示されている。図１０は、冷媒分配器１０の凸部３２２の外周が冷媒分配器１０の冷媒チャンネル１３の内部直径に合わせたことを示す。円柱形ガスケット３４２が冷媒チャンネル１３の内部直径を超過することができるが、この円柱形ガスケット３４２は冷媒チャンネル１３に挿入されて加圧−密着密封を提供することができる。
【００６９】
図９および図１１は、電池モジュールハウジング２０の下部プレート２１の下部面２１２から突出した２個のスクリューヘッド２５をさらに示す。パイプカップリング３０の軸方向スライディングによって、両円柱形ガスケット３４１、３４２が冷媒分配器１０の冷媒チャンネル１３内に挿入されることによって、隣接の冷媒分配器１０は流体連通できる。このような軸方向位置で、パイプカップリング３０は、ねじれ保護部材３５が隣接の電池モジュールハウジング２０の底プレート２１の下部面２１２に結合されるまでその中心軸を中心を回転することができる。ねじれ保護部材３５のデザインおよび寸法、特にカバー部材３７１、３７２の位置および寸法は底プレート２１の下部面から突出したスクリューヘッド２５の位置および寸法に合わせられる。したがって、ねじれ保護部材３５が電池モジュールハウジング２０の底プレート２１と結合される状態でねじれ保護部材３５が回転された時、カバー部材３７１、３７２それぞれはスクリューヘッド２５のうちの一つをぴったり合うように収容する。さらに、前記回転状態はねじれ保護部材３５および、円柱形ガスケット３４１、３４２と冷媒分配器１０の冷媒チャンネル１３の間の摩擦によって安定性が保障されるので、パイプカップリング３０は任意の追加軸方向変位に対して対応力を有することができる。
【００７０】
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するのである。
【符号の説明】
【００７１】
１０      冷媒分配器
１１      中空
１２      外壁ｌ
１３      冷媒チャンネル
１３１      冷媒入口
１３２      冷媒出口
１４      冷媒接合部
１５      第１外壁部
１５１      平面の第１外面
１５２      接合分離機
１６      冷媒ポート
１６１      フランジ部
１６２      ポート開口
１７      第２外壁
１７１      平面の第２外面
１８１      入口連結部
１８２      段差
２０      電池モジュールハウジング
２１      底プレート
２１１      底プレートの上部面
２１２      底プレートの下部面
２２      冷媒ダクト
２３      入口開口
２４      第１側壁
２５      スクリューヘッド
２６、５３      中空
２７      溶接連結
２８      側壁
２９      ダクト分離機
３０      パイプカップリング
３１      モールド成形された中空プロファイル
３２      凸部
３３      末端部
３５      ねじれ保護部材
３６      モールド成形された中空プロファイルの外面
３７      カバー部材
３８      連結チャンネル
４０      電池システムハウジング
５０      電池モジュールハウジング
５１      底プレート
５２      側壁
５４      冷媒ダクト
５５      ダクト分離機
【図１】
2021509763.tif 000003
【図２】
2021509763.tif 000004
【図３】
2021509763.tif 000005
【図４】
2021509763.tif 000006
【図５】
2021509763.tif 000007
【図６】
2021509763.tif 000008
【図７】
2021509763.tif 000009
【図８】
2021509763.tif 000010
【図９】
2021509763.tif 000011
【図１０】
2021509763.tif 000012
【図１１】
2021509763.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月31日(2020.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池モジュールハウジング用冷媒分配器であって、
第１方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第１方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含む押出成形されたアルミニウム中空プロファイルと、
第２方向に前記少なくとも一つの外壁の第１外壁部を通過して延長され、前記冷媒チャンネルと冷媒ポートの間に流体連結を設ける穿孔および/またはミリングされた複数の冷媒接合部と、
を含み、
前記冷媒ポートは、前記第１外壁部に配置されるポート開口と、前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、
前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は、前記第１方向に整列され、第2方向は、前記第1方向と30°〜110°の角度を囲む、
前記冷媒分配器は完全な一体型のユニットである、電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項２】
前記冷媒チャンネルは管型プロファイルであり、前記複数のポート開口は前記中空プロファイルの前記第１外壁部の平面第１外面に配置される、請求項１に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項３】
前記平面の第１外面に平行または垂直に配置された前記平面の第２外面を有する第２外壁部をさらに含む、請求項２に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項４】
前記第１外壁部および前記第２外壁部の断面厚さが、前記中空プロファイルの残り部分の断面厚さを超過する、請求項３に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器。
【請求項５】
第１方向に長く延長され、冷媒チャンネルを囲み前記第１方向に沿って冷媒入口と冷媒出口と流体連結する少なくとも一つの外壁を含むアルミニウムプロファイルを押出成形するステップと、
前記冷媒チャンネルと冷媒ポートの間に流体連結を設けるために、第２方向に前記少なくとも一つの外壁の第１外壁部を通過するようにミリングおよび／または穿孔によって複数の冷媒接合部を形成するステップと、
を含み、
前記冷媒ポートは前記第１外壁部に配置されるポート開口と前記ポート開口を囲むフランジ部を含み、前記複数の冷媒接合部の前記ポート開口は前記第１方向に整列され、第2方向は、前記第1方向と30°〜110°の角度を囲む、電池モジュールハウジング用完全な一体型冷媒分配器の製造方法。
【請求項６】
減少した外壁の厚さを有する少なくとも一つの入口連結部または出口連結部を形成するために、前記冷媒入口および／または前記冷媒出口の少なくとも一部分をホーニングするステップをさらに含む、請求項５に記載の電池モジュールハウジング用冷媒分配器の製造方法。
【請求項７】
複数の電池セルを支持するように構成された上部面を有する底プレートと、請求項１〜４のいずれか一項に記載の第１の完全な一体型冷媒分配器と、請求項１〜４のいずれか一項に記載の第２の完全な一体型冷媒分配器と、
を含み、
前記底プレートは、前記底プレートの長さ方向に前記底プレートを通過するように延長された複数の内蔵冷媒ダクトを含み、
前記複数の冷媒ダクトそれぞれは、前記底プレートの第１側壁内の入口開口と前記底プレートの第２側壁内の出口開口を流体連結し、
前記第１の完全な一体冷媒分配器は、前記底プレートの前記第１側壁に熔接され、前記第１外壁部は前記第１側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の入口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封され、
前記第２の完全な一体冷媒分配器は、前記底プレートの前記第２側壁に熔接され、前記第１外壁部は前記第２側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の出口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封される、電池モジュールハウジング。
【請求項８】
前記底プレートは押出成形されたアルミニウムプロファイルであり、前記冷媒分配器は押出成形されたアルミニウムプロファイルである、請求項７に記載の電池モジュールハウジング。
【請求項９】
前記第２方向は前記第１方向に対して垂直し、および/または前記内蔵冷媒ダクトが前記第２方向に延長された、請求項７または８に記載の電池モジュールハウジング。
【請求項１０】
複数の電池セルを支持するように構成された上部面を有するアルミニウム底プレートを押出成形するステップと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の第１の完全な一体型冷媒分配器を設けるステップであって、前記第１外壁部が第１側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の入口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封されるように前記底プレートの前記第１側壁に前記第１の完全な一体型冷媒分配器を溶接するステップと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の第２の完全な一体型冷媒分配器を設けるステップであって、前記第１外壁部が第２側壁に堅固に結合され、前記複数のポート開口それぞれは前記複数の出口開口のうちの一つと整列され、前記複数の冷媒ダクトは前記フランジ部によって互いに密封されるように前記底プレートの前記第２側壁に前記第２の完全な一体型冷媒分配器を溶接するステップと、
を含み、
前記底プレートは、前記底プレートの長さ方向に前記底プレートを通過するように延長された複数の内蔵冷媒ダクトを含み、
前記複数の冷媒ダクトそれぞれは、前記底プレートの第１側壁内の入口開口と前記底プレートの第２側壁内の出口開口を流体連結する、
電池モジュールハウジングの製造方法。
【請求項１１】
電池システムハウジングであって、
請求項７〜９のいずれか一項に記載の複数の電池モジュールハウジングと、
第１の電池モジュールハウジングの第１冷媒分配器と隣接する第2の電池モジュールハウジングの第２冷媒分配器を相互連結するパイプカップリングと、
を含み、
前記複数の電池モジュールハウジングそれぞれは、前記電池モジュールハウジングの底プレートに配置された複数の整列された電池セルを有する電池モジュールを含み、
前記パイプカップリングそれぞれは、
前記第１冷媒分配器および前記第２冷媒分配器とのジョイント冷媒チャンネルを形成するように構成されたモールド成形された中空プロファイルと、
第１凸部であって、前記第１冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態と、第１円柱形ガスケットと、を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第１末端部に設けられた第１凸部と、
第２凸部であって、前記第２冷媒分配器の中空プロファイルの断面形態に対応する断面形態と、第２円柱形ガスケットと、を有する前記モールド成形された中空プロファイルの第２末端部に設けられた第２凸部と、
前記モールド成形された中空プロファイルの外面から突出し、前記パイプカップリングの少なくとも一つの回転状態で前記第１の電池モジュールハウジングと前記第２の電池モジュールハウジングの少なくとも一つの底プレートに接触するように構成された少なくとも一つのねじれ保護部材と、
を含み、
前記第１凸部は前記第１冷媒分配器の前記冷媒出口に加圧−密着密封され、前記第２凸部は前記第２冷媒分配器の前記冷媒入口に加圧−密着密封された、電池システムハウジング。
【請求項１２】
少なくとも１つのねじれ保護部材が、少なくとも１つのカバー部材を含み、
前記少なくとも１つのカバー部材は、前記第１のおよび第２の電池モジュールハウジングのうちの少なくとも一つの底プレートの下部面から突出した少なくとも一つのスクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成される、請求項１１に記載の電池システムハウジング。
【請求項１３】
前記各パイプカップリングのねじれ保護部材は、前記第１の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出した第１スクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された第１カバー部材と、前記第２の電池モジュールハウジングの底プレートの下部面から突出した第２スクリューヘッドをぴったり合うように収容するように構成された第２カバー部材と、を含む、請求項１１に記載の電池システムハウジング。
【国際調査報告】
2021509763.tif 000014
2021509763.tif 000015
2021509763.tif 000016
2021509763.tif 000017