(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パックであって、
前記電池パックは、第１及び第２電池フレームアセンブリ（battery frame assemblies）と第１及び第２電池セルを有している第１電池モジュールを含んでおり、
前記第１電池フレームアセンブリは、第１プラスチックフレーム部材、第１熱伝導性プレート（plate）、第１バスバー、及び第１電圧検出部材（voltage sensing member）を含んでおり、
前記第１プラスチックフレーム部材は、第１中央空間（central space）を設定する第１、第２、第３及び第４側壁（side walls）を有する第１矩形リング状の本体（rectangular ring-shaped body）を含んでおり、前記第１矩形リング状の本体の第１及び第２側壁は実質的に互いに垂直に延びており、前記第１矩形リング状の本体の第３及び第４側壁は、第１矩形リング状の本体の第１及び第２側壁に連結され、実質的に互いに垂直に延びており、
前記第１熱伝導性プレートは、第１矩形リング状の本体の第１、第２、第３及び第４側壁に連結されており、第１中央空間を取り囲むように構成されており、前記第１熱伝導性プレートの第１プレート部（plate portion）は、第１矩形リング状の本体の第２側壁の外面に位置し、
前記第１バスバーは、第１ポスト（post）、及び前記第１ポストに連結された第１導電性本体（conductive body）を含んでおり、前記第１ポストは、第１矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びており、前記第１導電性本体は、第１矩形リング状の本体の第３側壁を通して外側に延びており、
前記第１電圧検出部材は、第１センシングポスト（sensing post）、及び前記第１センシングポストに連結された第１検出本体を含んでおり、前記第１センシングポストは、第１矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びており、前記第１検出本体は、第１矩形リング状の本体の第４側壁を通して外側に延びており、
前記第１電池セルは、第１本体部（body portion）、及び前記第１本体部の第１及び第２端部（ends）からそれぞれ外側に延びた第１及び第２電極端子（electrical terminals）を含んでおり、前記第１電池セルの第１電極端子は第１バスバーの第１導電性本体に連結されており、前記第１電池セルの第２電極端子は第１電圧検出部材の第１検出本体に連結されており、
前記第２電池セルは、第２本体部、及び前記第２本体部の第１及び第２端部からそれぞれ外側に延びた第１及び第２電極端子を含んでおり、前記第２電池セルの第２電極端子は第１電池セルの第２電極端子に接続されており、
前記第２電池フレームアセンブリは、前記第１及び第２電池セルが前記第１電池フレームアセンブリと前記第２電池フレームアセンブリとの間に位置するように、前記第１電池フレームアセンブリに連結されていることを特徴とする、電池パック。
【請求項２】
前記第２電池フレームアセンブリは、第２プラスチックフレーム部材、第２熱伝導性プレート及び第２バスバーを含んでおり、
前記第２プラスチックフレーム部材は、第２中央空間を設定する第１、第２、第３及び第４側壁を有する第２矩形リング状の本体を含んでおり、前記第２矩形リング状の本体の第１及び第２側壁は実質的に互いに垂直に延びており、第２矩形リング状の本体の第３及び第４側壁は、第２矩形リング状の本体の第１及び第２側壁に連結され、実質的に互いに垂直に延びており、
前記第２熱伝導性プレートは、第２矩形リング状の本体の第１、第２、第３及び第４側壁に連結されており、第２中央空間を取り囲むように構成されており、前記第２熱伝導性プレートの第１プレート部は、第２矩形リング状の本体の第２側壁の外面に位置し、
前記第２バスバーは、第２ポスト、及び前記第２ポストに連結された第２導電性本体を含んでおり、前記第２ポストは、第２矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びており、前記第２導電性本体は、第２矩形リング状の本体の第３側壁を通して外側に延びており、
前記第２電池セルの前記第１電極端子は前記第２バスバーの前記第２導電性本体に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記第１電池セルの第１電極端子は、第１プラスチックフレーム部材の第１矩形リング状の本体の第３側壁にあるグルーブ（groove）を通して延びており、前記第２電池セルの第１電極端子は、第２プラスチックフレーム部材の第２矩形リング状の本体の第３側壁にあるグルーブを通して延びていることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記第１電池セルの第２電極端子は、第１プラスチックフレーム部材の第１矩形リング状の本体の第４側壁にあるグルーブを通して延びており、前記第２電池セルの第２電極端子は、第２プラスチックフレーム部材の第２矩形リング状の本体の第４側壁にあるグルーブを通して延びていることを特徴とする、請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記第１電池セルの第１本体部は、第１電池フレームアセンブリの第１熱伝導性プレートの少なくとも一部に接触しており、前記第２電池セルの第２本体部は、第２電池フレームアセンブリの第２熱伝導性プレートの少なくとも一部に接触していることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
【請求項６】
前記電池パックは、第３及び第４電池フレームアセンブリと第３電池セルを有している第２電池モジュール、及び外部バスバーをさらに含んでおり、前記第３電池セルは、第３電池フレームアセンブリと第４電池フレームアセンブリとの間に位置し、
前記第３電池フレームアセンブリは、第３プラスチックフレーム部材、第３熱伝導性プレート及び第３バスバーを含んでおり、
前記第３プラスチックフレーム部材は、第３中央空間を設定する第１、第２、第３及び第４側壁を有する第３矩形リング状の本体を含んでおり、前記第３矩形リング状の本体の第１及び第２側壁は実質的に互いに垂直に延びており、前記第３矩形リング状の本体の第３及び第４側壁は、第３矩形リング状の本体の第１及び第２側壁に連結され、実質的に互いに垂直に延びており、
前記第３熱伝導性プレートは、第３矩形リング状の本体の第１、第２、第３及び第４側壁に連結されており、第３中央空間を取り囲むように構成されており、前記第３熱伝導性プレートの第１プレート部は、第３矩形リング状の本体の第２側壁の外面上に位置し、
前記第３バスバーは、第３ポスト、及び前記第３ポストに連結された第３導電性本体を含んでおり、前記第３ポストは、第３矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びており、前記第３導電性本体は、第３矩形リング状の本体の第３側壁を通して外側に延びており、
前記第３電池セルは、第３本体部、及び前記第３本体部の第１及び第２端部からそれぞれ外側に延びた第１及び第２電極端子を含んでおり、前記第３電池セルの第１電極端子は第３バスバーの第３導電性本体に接続されており、
前記外部バスバーは、第２バスバーの第２ポストと第３バスバーの第３ポストとの間に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック。
【請求項７】
前記外部バスバーは、互いに連結される第１及び第２バスバープレート部（busbar plate portions）を含み、前記第２バスバープレート部は、第１バスバープレート部に実質的に垂直に延びており、前記第１バスバープレート部は、第２プラスチックフレーム部材の第２矩形リング状の本体の第３側壁及び第３プラスチックフレーム部材の第３矩形リング状の本体の第３側壁の上に対向して位置し、前記第２バスバープレート部は、第３矩形リング状の本体の第１側壁上に対向して位置することを特徴とする、請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
前記第３電池フレームアセンブリは、第２センシングポスト及び前記第２センシングポストに連結された第２検出本体を有する第２電圧検出部材をさらに含んでおり、前記第２センシングポストは、第３矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びており、前記第２検出本体は、第３矩形リング状の本体の第４側壁を通して外側に延びており、
前記第３電池セルの第２電極端子は、前記第２電圧検出部材の第２センシングポストに接続されていることを特徴とする、請求項７に記載の電池パック。
【請求項９】
前記第１熱伝導性プレートは第２プレート部をさらに含んでおり、前記第２プレート部は第１、第２、第３及び第４外周端部（peripheral ends）を含んでおり、前記第１プレート部は、第２プレート部の第２端部に連結され、第２プレート部に実質的に垂直に延びており、前記第２プレート部の第１、第２、第３及び第４外周端部は、第１矩形リング状の本体のそれぞれの第１、第２、第３及び第４側壁内で少なくとも部分的に包まれており、前記第２プレート部の第２外周端部は、第１矩形リング状の本体の第２側壁を通して延びていることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【請求項１０】
前記第１プラスチックフレーム部材は複数の第１交差部材（cross-members）をさらに含んでおり、前記複数の第１交差部材は、第１矩形リング状の本体の第１側壁と第２側壁との間に延びており、第１中央空間を横切って延びており、前記複数の第１交差部材は、第１中央空間内で第１交差部材の間に複数の第１開放空間（open spaces）を設定していることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１４年１１月０３日付けの米国特許出願第１４／５３１，６９６号に基づく優先権の利益を主張し、当該米国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、バッテリーパックに関する。
【背景技術】
【０００３】
複数の電池モジュールを結合して電池パックを製造する場合、電池モジュール間の電気的接続のために別途の配線回路をさらに含むようになる。しかし、高容量の電池を製造するために、前記のような別途の構造を含む電池パックの代わりに、容易に電池モジュール間の電気的接続が可能な電池パックに対する要求がある。
【０００４】
したがって、本出願の発明者らは、別途の配線回路基板がなくても、より容易に製造できる電池パックに対する必要性を認識した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
【０００６】
本出願の発明者らは、鋭意研究と様々な実験を重ねた結果、電池モジュールの電池フレームアセンブリ内に少なくとも部分的に埋め込まれたバスバーを用いて接続される電池モジュールを含む電池パックを使用する場合には、別途の配線回路基板がなくても容易な電気的接続が可能であることを確認し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は電池パックを提供する。電池パックは、第１及び第２電池フレームアセンブリと第１及び第２電池セルを有している第１電池モジュールを含んでいる。前記第１電池フレームアセンブリは、第１プラスチックフレーム部材、第１熱伝導性プレート、第１バスバー、及び第１電圧検出部材を含んでいる。前記第１プラスチックフレーム部材は、第１中央空間を設定する第１、第２、第３及び第４側壁を有する第１矩形リング状の本体を含んでいる。前記第１矩形リング状の本体の第１及び第２側壁は、実質的に互いに垂直に延びている。前記第１矩形リング状の本体の第３及び第４側壁は、第１矩形リング状の本体の第１及び第２側壁に連結されており、実質的に互いに垂直に延びている。前記第１熱伝導性プレートは、第１矩形リング状の本体の第１、第２、第３及び第４側壁に連結されており、第１中央空間を取り囲むように構成されている。前記第１熱伝導性プレートの第１プレート部は、第１矩形リング状の本体の第２側壁の外面に位置する。前記第１バスバーは、第１ポスト、及び前記第１ポストに連結された第１導電性本体を含んでいる。前記第１ポストは、第１矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びている。前記第１導電性本体は、第１矩形リング状の本体の第３側壁を通して外側に延びている。前記第１電圧検出部材は、第１センシングポスト、及び前記第１センシングポストに連結された第１検出本体を含んでいる。前記第１センシングポストは、第１矩形リング状の本体の第１側壁から外側に延びている。前記第１検出本体は、第１矩形リング状の本体の第４側壁を通して外側に延びている。前記第１電池セルは、第１本体部、及び前記第１本体部の第１及び第２端部からそれぞれ外側に延びた第１及び第２電極端子を含んでいる。前記第１電池セルの第１電極端子は第１バスバーの第１導電性本体に接続されている。前記第１電池セルの第２電極端子は第１電圧検出部材の第１検出本体に接続されている。前記第２電池セルは、第２本体部、及び前記第２本体部の第１及び第２端部からそれぞれ外側に延びた第１及び第２電極端子を含んでいる。前記第２電池セルの第２電極端子は第１電池セルの第２電極端子に接続されている。第２電池フレームアセンブリは、第１及び第２電池セルが第１電池フレームアセンブリと第２電池フレームアセンブリとの間に位置するように、第１電池フレームアセンブリに連結されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例に係る電池パックを含む電池システムの模式図である。
【図２】図１の電池パックの模式図である。
【図３】図２の第１及び第２電池モジュールが使用される電池パックの部分的な分解図である。
【図４】図２の電池パックの断面図である。
【図５】図２の電池パックに電流が流れる経路を示した模式図である。
【図６】図３の第１電池モジュールの分解図である。
【図７】図６の電池モジュールの他の模式図である。
【図８】図６の第１電池モジュールに使用される第１電池フレームアセンブリの模式図である。
【図９】図８の第１電池フレームアセンブリの他の模式図である。
【図１０】図８の第１電池フレームアセンブリの分解図である。
【図１１】図８の第１電池フレームアセンブリの部分透視図である。
【図１２】図８の第１電池フレームアセンブリの断面図である。
【図１３】図８の第１電池フレームアセンブリに使用されるバスバーの模式図である。
【図１４】図８の第１電池フレームアセンブリに使用される電圧検出部材の模式図である。
【図１５】図６の第１電池モジュールに使用される第２電池フレームアセンブリの模式図である。
【図１６】図１５の第２電池フレームアセンブリの他の模式図である。
【図１７】図１５の第２電池フレームアセンブリの分解図である。
【図１８】図１５の第２電池フレームアセンブリの部分透視図である。
【図１９】図１５の第２電池フレームアセンブリの断面図である。
【図２０】図１５の第２電池フレームアセンブリの部分模式図である。
【図２１】図１５の第２電池フレームアセンブリの拡大された部分模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１乃至図４を参照すると、一実施例に係る電池システムが示されている。電池システム１０は、電池パック２０、冷却プレート２２、冷却装置２４、動力分配システム２６、電圧検出回路２８及びマイクロプロセッサ３０を含んでいる。電池システム１０の利点は、別途の配線回路基板がなくても、電池モジュールの電池フレームアセンブリ内に少なくとも部分的に埋め込まれた（embedded）バスバーを用いて互いに容易に電気的に接続される電池モジュールを有する電池パックを使用するシステム１０であるという点である。結果的に、電池パック２０は容易な拡張が可能であり、追加の電池モジュールは、電池パック内の他の電池モジュールに対向して新しい電池モジュールを単に位置させ、新しい電池モジュールのバスバー相互間に結合される外部バスバーを使用する他の電池モジュールのバスバーと物理的及び電気的に接続することによって、容易に電池パック２０に追加することができる。
【００１０】
電池パック２０は、電池モジュール７０，７２及び外部バスバー７４を含んでいる。外部バスバー７４は、電池モジュール７０を電池モジュール７２に電気的に接続する。
【００１１】
図１、図２及び図６を参照すると、電池モジュール７０は電池フレームアセンブリ９０，９２及び電池セル９４，９６を含んでいる。電池フレームアセンブリ９０，９２は互いに連結され、電池フレームアセンブリの間の電池セル９４，９６を固定させる。
【００１２】
図８乃至図１２を参照すると、電池フレームアセンブリ９０は、プラスチックフレーム部材１１０、熱伝導性プレート１１２、バスバー１１４及び電圧検出部材１１６を含んでいる。
【００１３】
プラスチックフレーム部材１１０は、矩形リング状の本体及び複数の交差部材を含んでいる。前記矩形リング状の本体１３０は、第１中央空間を設定する第１、第２、第３及び第４側壁１５０，１５２，１５４，１５６を有している。第１及び第２側壁１５０，１５２は、実質的に互いに垂直に延びている。第３及び第４側壁１５４，１５６は、前記第１及び第２側壁１５０，１５２と連結され、実質的に互いに垂直に延びている。第３側壁１５４は、電極端子４４２（図６参照）を収容するために、第３側壁１５４に沿って延びたグルーブ１６０を含んでいる。また、第４側壁１５６は、電極端子４４４（図７参照）を収容するために、第４側壁１５６に沿って延びたグルーブ１６２を含んでいる。
【００１４】
複数の交差部材１３２は、第１側壁１５０と第２側壁１５２との間に連結されており、第１中央空間１４０を横切って延びている。複数の交差部材１３２のそれぞれは、交差部材のそれぞれの対（pair）の間に空間が形成されるように、互いに所定の距離を置いて位置する。
【００１５】
図８及び図１０を参照すると、熱伝導性プレート１１２は、矩形リング状の本体１３０の第１、第２、第３及び第４側壁１５０，１５２，１５４，１５６に連結されており、第１中央空間１４０を取り囲むように構成されている。具体的に、熱伝導性プレート１１２はプレート部１７０，１７２を含んでいる。プレート部１７２は第１、第２、第３及び第４外周端部１８０，１８２，１８４，１８６を含んでいる。プレート部１７０は、プレート部１７２の第２外周端部１８２と連結され、実質的にプレート部１７２に対して垂直に延びている。プレート部１７２の第１、第２、第３及び第４外周端部１８０，１８２，１８４，１８６は、矩形リング状の本体１３０のそれぞれの第１、第２、第３及び第４側壁１５０，１５２，１５４，１５６内で少なくとも部分的に包まれる。プレート部１７２の第２外周端部１８２は、矩形リング状の本体１３０の第２側壁１５２を通して延びている。また、熱伝導性プレート１１２のプレート部１７０は、矩形リング状の本体１３０の第２側壁１５２の外面に位置する。一実施例において、熱伝導性プレート１１２は鋼鉄からなっている。他の実施例において、熱伝導性プレート１１２は、例えば、銅、アルミニウムまたはステンレススチールのような他の熱伝導性物質からなっている。
【００１６】
図６、図８及び図１４を参照すると、バスバー１１４は、電池セル９４の電極端子４４２に電気的に接続されるように構成されている。一実施例において、バスバー１１４は、例えば、銅または鋼鉄のような電気伝導性金属からなっている。バスバー１１４は、ポスト２００及びポスト２００に連結される導電性本体２０２を含んでいる。導電性本体２０２はプレート部２０４，２０６，２０８，２１０を含んでいる。ポスト２００は、プレート部２０４に連結されており、実質的にプレート部２０４に対して垂直に延びている。プレート部２０２は、プレート部２０４の末端と連結されており、実質的にプレート部２０４に対して垂直に延びている。プレート部２０８は、プレート部２０６の側面角部と連結され、実質的にプレート部２０６に対して垂直に延びている。また、プレート部２１０は、プレート部２０８の末端と連結され、実質的にプレート部２０８に対して垂直に延びている。さらに、プレート部２０６，２１０は、実質的に互いに平行に延びている。ポスト２００は、矩形リング状の本体１３０の第１側壁１５０から外側に延びている。導電性本体２０２のプレート部２１０は、グルーブ１６０に隣接する矩形リング状の本体１３０の第３側壁１５４を通して、第３側壁１５４から外側に延びている。
【００１７】
図７、図８、図１３及び図１５を参照すると、電圧検出部材１１６は、電池セル９４の電極端子４４４と電気的に接続されている。一実施例において、電圧検出部材１１６は、例えば、銅または鋼鉄のような電気伝導性金属からなっている。電圧検出部材１１６は、センシングポスト２２０及びセンシングポスト２２０に連結された検出本体２２２を含んでいる。検出本体２２２はプレート部２２４，２２６，２２８，２３０を含んでいる。プレート部２２２は、プレート部２２４の一端（end）に連結されており、実質的にプレート部２２４に対して垂直に延びている。プレート部２２８は、プレート部２２６の側面角部と連結され、実質的にプレート部２２６に対して垂直に延びている。また、プレート部２３０は、プレート部２２８の一端（end）と連結され、実質的にプレート部２２８に対して垂直に延びている。また、プレート部２２６，２３０は、実質的に互いに平行に延びている。センシングポスト２２０は、矩形リング状の本体１３０の第１側壁１５０から外側に延びている。電圧検出部材１１６の検出本体２２２のプレート部２３０は、グルーブ１６２に隣接する矩形リング状の本体１３０の第４側壁１５６を通して、第４側壁１５６から外側に延びている。
【００１８】
図１５乃至図２１を参照すると、電池フレームアセンブリ９２は、プラスチックフレーム部材３１０、熱伝導性プレート３１２及びバスバー３１４で構成される。
【００１９】
図６及び図１５乃至図１７を参照すると、プラスチックフレーム部材３１０は、矩形リング状の本体３３０及び複数の交差部材３３２を含んでいる。矩形リング状の本体３３０は、第２中央空間３４０を設定する第１、第２、第３及び第４側壁３５０，３５２，３５４，３５６を有している。第１及び第２側壁３５０，３５２は、実質的に互いに垂直に延びている。第３及び第４側壁３５４，３５６は、第１及び第２側壁３５０，３５２と連結され、実質的に互いに垂直に延びている。第３側壁３５４は、電極端子４５２（図６参照）を収容するために、第３側壁３５４に沿って延びたグルーブ３６０を含んでいる。また、第４側壁３５６は、電極端子４５４（図６参照）を収容するために、第４側壁３５６に沿って延びたグルーブ３６２（図１６参照）を含んでいる。
【００２０】
複数の交差部材３３２は、第１側壁３５０と第２側壁３５２との間で第１及び第２側壁３５０，３５２と連結され、第２中央空間３４０を横切って延びている。複数の交差部材３３２のそれぞれは、交差部材のそれぞれの対の間に空間が形成されるように、互いに所定の距離を置いて位置する。
【００２１】
図１５乃至図１７を参照すると、熱伝導性プレート３１２は、矩形リング状の本体３３０の第１、第２、第３及び第４側壁３５０，３５２，３５４，３５６と連結されており、第２中心空間３４０を取り囲むように構成されている。具体的に、熱伝導性プレート３１２はプレート部３７０，３７２を含んでいる。プレート部３７２は第１、第２、第３及び第４外周端部３８０，３８２，３８４，３８６を含んでいる。プレート部３７０は、プレート部３７２の第２外周端部３８２と連結され、実質的にプレート部３７２に対して垂直に延びている。プレート部３７２の第１、第２、第３及び第４外周端部３８０，３８２，３８４，３８６は、矩形リング状の本体３３０のそれぞれの第１、第２、第３及び第４側壁３５０，３５２，３５４，３５６内で少なくとも部分的に包まれる。プレート部３７２の第２外周端部３８２は、矩形リング状の本体３３０の第２側壁３５２を通して延びている。また、熱伝導性プレート３１２のプレート部３７０は、矩形リング状の本体３３０の第２側壁３５２の外面に位置する。一実施例において、熱伝導性プレート３１２は鋼鉄からなっている。他の実施例において、熱伝導性プレート３１２は、例えば、銅、アルミニウムまたはステンレススチールのような他の熱伝導性物質からなっている。
【００２２】
図６及び図１７を参照すると、バスバー３１４は、電池セル９６の電極端子４５２に電気的に接続されるように構成されている。一実施例において、バスバー３１４は、例えば、銅または鋼鉄のような電気伝導性金属からなっている。バスバー３１４は、ポスト４００及びポスト４００に連結された導電性本体４０２を含んでいる。導電性本体４０２はプレート部４０４，４０６，４０８，４１０を含んでいる。ポスト４００は、プレート部４０４と連結されており、実質的にプレート部４０４に対して垂直に延びている。プレート部４０２は、プレート部４０４の末端と連結されており、実質的にプレート部４０４に対して垂直に延びている。プレート部４０８は、プレート部４０６の側面角部と連結され、実質的にプレート部４０６に対して垂直に延びている。また、プレート部４１０は、プレート部４０８の末端と連結され、実質的にプレート部４０８に対して垂直に延びている。さらに、プレート部４０６，４１０は、実質的に互いに平行に延びている。ポスト４００は、矩形リング状の本体３３０の第３側壁３５４から外側に延びている。導電性本体４０２のプレート部４１０は、グルーブ３６０に隣接する矩形リング状の本体３３０の第３側壁３５４を通して、第３側壁３５４から外側に延びている。
【００２３】
図３、図６及び図７を参照すると、電池セル９４は、プラスチックフレーム部材１１０及び電池フレームアセンブリ９０の熱伝導性プレート１１２に対向して位置するだけでなく、電池セル９６に対向して位置する。電池セル９４は本体部４４０及び電極端子４４２，４４４を含んでいる。電極端子４４２は、本体部４４０の第１末端から外側に延び、本体部４４０内の活性要素（active element）に電気的に接続されている。電極端子４４２は、プラスチックフレーム部材１１０に形成されたグルーブ１６０を通ってさらに延びている。さらに、電極端子４４２はバスバー１１４と電気的に接続されている。電極端子４４４は、本体部４４０の第２末端から外側に延び、本体部４４０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子４４４は、プラスチックフレーム部材１１０に形成されたグルーブ１６２（図７参照）を通ってさらに延びている。さらに、電極端子４４４は、電圧検出部材１１６及び電池セル９６の電極端子４５４と電気的に接続されている。一実施例において、電池セル９４はリチウムイオンパウチ型電池セルである。他の実施例において、電池セル９４は、例えば、ニッケル金属ハイブリッド電池セルのような他の類型の電池セルであってもよいことは勿論である。作動過程において、電池セル９４は、電極端子４４２，４４４の間で電圧を生成する。さらに、作動過程において、電池セル９４の本体部４４０は、電池セル９４の冷却のために、電池セル９４の本体部４４０から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート１１２に接触する。
【００２４】
図３、図６及び図７を参照すると、電池セル９６は、プラスチックフレーム部材３１０及び電池フレームアセンブリ９２の熱伝導性プレート３１２に対向して位置する。電池セル９６は本体部４５０及び電極端子４５２，４５４を含んでいる。電極端子４５２は、本体部４５０の第１末端から外側に延び、本体部４５０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子４５２は、プラスチックフレーム部材３１０に形成されたグルーブ３６０を通ってさらに延びている。さらに、電極端子４５２はバスバー３１４と電気的に接続されている。電極端子４５４は、本体部４５０の第２末端から外側に延び、本体部４５０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子４５４は、プラスチックフレーム部材３１０に形成されたグルーブ３６２（図７参照）を通ってさらに延びている。さらに、電極端子４５４は、電池セル９４の電極端子４４４と電気的に接続されている。一実施例において、電池セル９６はリチウムイオンパウチ型電池セルである。他の実施例において、電池セル９６は、例えば、ニッケル金属ハイブリッド電池セルのような他の類型の電池セルであってもよいことは勿論である。作動過程において、電池セル９６は、電極端子４５２，４５４の間で電圧を生成する。さらに、作動過程において、電池セル９６の本体部４５０は、電池セル９６の冷却のために、本体部４５０から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート１１２に接触する。
【００２５】
電池フレームアセンブリ９０，９２は、互いに連結されるように構成され、それらの間に電池セル９４，９６を固定させる。一実施例において、電池フレームアセンブリ９０，９２のプラスチックフレーム部材１１０，３１０のそれぞれは、互いに超音波溶接で結合されている。
【００２６】
図１乃至図４を参照すると、電池モジュール７２は、電池モジュール７０と同じ構造を有するように図示されている。電池モジュール７２は電池フレームアセンブリ４９０，４９２を含んでいる。電池フレームアセンブリ４９０，４９２は、互いに連結されており、それらの間に電池セル４９４，４９６を固定させる。
【００２７】
電池フレームアセンブリ４９０は、プラスチックフレーム部材５１０、熱伝導性プレート５１２、バスバー５１４及び電圧検出部材５１６を含み、それぞれ、プラスチックフレーム部材１１０、熱伝導性プレート１１２、バスバー１１４及び電圧検出部材１１６と同じ構造を有している。
【００２８】
図４及び図７を参照すると、電池フレームアセンブリ４９２は、プラスチックフレーム部材６１０、熱伝導性プレート６１２及びバスバー６１４を含み、それぞれ、プラスチックフレーム部材３１０、熱伝導性プレート３１２及びバスバー３１４と同じ構造を有している。
【００２９】
図２乃至図４を参照すると、電池セル４９４は、プラスチックフレーム部材５１０及び電池フレームアセンブリ４９０の熱伝導性プレート５１２に対向して位置するだけでなく、電池セル４９６に対向して位置する。電池セル４９４は本体部７３０（図４参照）及び電極端子７３２，７３４を含んでいる。電極端子７３２は、本体部７３０の第１末端から外側に延び、本体部７３０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子７３２は、プラスチックフレーム部材５１０に形成されたグルーブを通ってさらに延びている。さらに、電極端子７３２はバスバー５１４と電気的に接続されている。電極端子７３４は、本体部７３０の第２末端から外側に延び、本体部７３０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子７３４は、プラスチックフレーム部材５１０に形成されたグルーブを通ってさらに延びている。さらに、電極端子７３４は、電圧検出部材５１６及び電池セル４９６の電極端子７５４と電気的に接続されている。一実施例において、電池セル４９４はリチウムイオンパウチ型電池セルである。他の実施例において、電池セル４９４は、例えば、ニッケル金属ハイブリッド電池セルのような他の類型の電池セルであってもよいことは勿論である。作動過程において、電池セル４９４は、電極端子７３２，７３４の間で電圧を生成する。さらに、作動過程において、電池セル４９４の本体部７３０は、電池セル４９４の冷却のために、本体部７３０から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート５１２に接触する。
【００３０】
電池セル４９６は、プラスチックフレーム部材６１０及び電池フレームアセンブリ４９２の熱伝導性プレート６１２に対向して位置する。電池セル４９６は本体部７５０及び電極端子７５２，７５４を含んでいる。電極端子７５２は、本体部７５０の第１末端から外側に延び、本体部７５０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子７５２は、プラスチックフレーム部材６１０に形成されたグルーブを通ってさらに延びている。さらに、電極端子７５２はバスバー６１４と電気的に接続されている。電極端子７５４は、本体部７５０の第２末端から外側に延び、本体部７５０内の活性要素に電気的に接続されている。電極端子７５４は、プラスチックフレーム部材６１０に形成されたグルーブを通ってさらに延びている。さらに、電極端子７５４は、電池セル４９４の電極端子７３４と電気的に接続されている。一実施例において、電池セル４９６はリチウムイオンパウチ型電池セルである。他の実施例において、電池セル４９６は、例えば、ニッケル金属ハイブリッド電池セルのような他の類型の電池セルであってもよいことは勿論である。作動過程において、電池セル４９６は、電極端子７５２，７５４の間で電圧を生成する。さらに、作動過程において、電池セル４９６の本体部７５０は、電池セル４９６の冷却のために、本体部７５０から熱エネルギーを抽出する熱伝導性プレート５１２に接触する。
【００３１】
図１、図３及び図５を参照すると、外部バスバー７４は、電池モジュール７２に対する電池モジュール７０の電気的結合を提供する。外部バスバー７４は、バスバー３１４のポストとバスバー５１４のポストとを連結する。外部バスバー７４は、互いに連結されているバスバープレート部８００，８０２を含んでいる。バスバープレート部８０２は、実質的にバスバープレート部８００に対して垂直に延びている。バスバープレート部８００は、バスバー３１４のポストを収容するために、バスバープレート部８００に沿って延びたグルーブを含み、バスバープレート部８０２は、バスバー５１４のポストを収容するために、それに沿って延びた孔を含んでいる。バスバープレート部８００は、プラスチックフレーム部材３１０の矩形リング状の本体の第３側壁及びプラスチックフレーム部材５１０の矩形リング状の本体の第３側壁の上に対向して位置する。バスバープレート部８０２は、プラスチックフレーム部材５１０の第１側壁上に対向して位置する。
【００３２】
図３乃至図５を参照すると、電池パック２０に沿って電流が流れる経路が表現され得る。電流は、バスバー１１４から電池セル９４を通過して電圧検出部材１１６に流れる。電圧検出部材１１６から、電流は、電池セル９６を通過してバスバー３１４に流れる。バスバー３１４から、電流は、外部バスバー７４を通過してバスバー５１４に流れる。バスバー５１４から、電流は、電池セル４９４を通過して電圧検出部材５１６に流れる。電圧検出部材５１６から、電流は、電池セル４９６を通過してバスバー６１４に流れる。
【００３３】
図１を参照すると、電池パック２０は、冷却プレート２２に対向して位置する。冷却プレート２２は、電池パック２０が所定の温度範囲内に維持されることによって電池パック２０を冷却することができる。冷却プレート２２は、冷却装置２４から冷却水または冷却剤を収容することができるように、冷却プレート２２に沿って延びた内部通路を有している。作動過程において、冷却プレート２２は、電池パック２０から熱エネルギーを抽出し、冷却プレート２２に沿って流れる冷却水または冷却剤に熱エネルギーを伝達する。冷却装置２４は、実施可能にマイクロプロセッサ３０と接続され、電池パック２０の温度調節のためにマイクロプロセッサ３０から制御信号を受信する。
【００３４】
動力分配システム２６は、電池モジュール７０，７２のバスバー１１４，５１４のそれぞれの間を電気的に接続する。動力分配システム２６は、例えば、電気モータに電気的に接続されたインバータのように、電池パック２０によって生成された作動電圧を所望の負荷（load）に伝送（route）するために提供される。動力分配システム２６は、マイクロプロセッサに作動可能に接続されており、電池パック２０からの作動電圧の所望の負荷への伝送を制御するための制御信号をマイクロプロセッサ３０から受信する。
【００３５】
電圧検出回路２８は、電圧検出部材１１５，５１６の間に電気的に接続されている。電圧検出回路２８は、電圧検出部材１１６，５１６間の電圧を示す信号を発生し、電池パック２０に沿って流れる電流の程度を示す。電圧検出回路２８は、電圧検出部材１１６，５１６間の電圧の程度及び電池パック２０に沿って流れる電流の程度を測定するための電圧検出回路２８から信号を受信するマイクロプロセッサ３０と実施可能なように接続されている。
【００３６】
マイクロプロセッサ３０は、冷却装置２４及び動力分配システム（power distribution system）２６の作動を調節することができる。また、マイクロプロセッサ３０は、上述したように、電池パック２０に沿って流れる電流の程度を測定することができる。具体的に、マイクロプロセッサは、上述した機能を実行するためのソフトウェアアルゴリズムの実行を提供する。ここに述べられた機能は、少なくとも部分的に方法を実行するために、コンピュータで実行可能な命令を有する１つまたは２つ以上のコンピュータ読み取り用メディアの形態で具現されてもよい。コンピュータ読み取り用メディアは、１つまたは２つ以上の揮発性記憶装置及び／又は１つまたは２つ以上の不揮発性記憶装置を含むことができ、前記コンピュータで実行可能な命令が１つまたは２つ以上の記憶装置にローディングされ、マイクロプロセッサ３０で実行されるとき、マイクロプロセッサ３０は、ここに記載された機能の少なくとも一部分を実行できるようにプログラミングされた装置となる。
【００３７】
ここに記載された電池パックは、他の電池パックに比べて実質的な利点を提供する。具体的に、電池パックは、別途の配線回路基板がなくても、電池モジュールの電池フレームアセンブリ内に少なくとも部分的に埋め込まれたバスバーを用いて互いに容易に電気的に接続される電池モジュールを有している。また、電池パックは、電池パックの電圧レベル及び電流レベルをモニタリングするために電圧検出回路が容易に接続されるように許容する、電池フレームアセンブリ内に少なくとも部分的に埋め込まれた電圧検出部材を使用する。
【００３８】
たとえ、本発明は、単に制限された数の例示にのみ関連して具体的に記述されたが、本発明が、上記に表現された例示のみに限定されるものではない点を認識しなければならない。より正確には、本発明は、変形、変更、置換、またはここに表現されたものだけでなく、本発明の意図と範疇に適するように、相応する組み合わせにいくらでも修正可能である。さらに、たとえ、本発明の様々な例示が表現されたが、本発明の態様は、単に表現された例示の一部のみを含むことができるという点を認識しなければならない。したがって、本発明は、上記の表現によって限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る電池パックは、別途の配線回路基板がなくても、電池モジュールの電池フレームアセンブリ内に少なくとも部分的に嵌め込まれたバスバーを用いて互いに容易に電気的に接続される電池モジュールを提供する。したがって、別途の配線回路基板のような構成がなくても、電池モジュール間の電気的接続が可能であるという効果がある。
【符号の説明】
【００４０】
２０  電池パック
７０、７２  電池モジュール
９０、９２  電池フレームアセンブリ
９４、９６  電池セル
１１０、３１０  プラスチックフレーム部材
１１２、３１２、５１２  熱伝導性プレート
１１４、３１４、５１４、６１４  バスバー
１１６  電圧検出部材
１３０、３３０  矩形リング状の本体
２００、４００  ポスト
２０２、４０２  導電性本体
２２０  センシングポスト
２２２  検出本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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