(57)【要約】  本発明は、プラスチック製の部品を有するバッテリモジュールハウジングと、４つの側壁を有するセルハウジングを有する数個の角柱形バッテリセルを備えるバッテリモジュールに関する。２つの平行な側壁は残りの２つの側壁よりも大きい。バッテリセルの電解質はＳＯ２系であることが好ましい。バッテリモジュールハウジング（２）はチャネル構造体（３２）と液体クーラントを有する冷却システムを備える。チャネル構造体（３２）はバッテリモジュールハウジング（２）のクーラント入口（１１）及びクーラント出口（１２）への流体接続部を有する。２つの隣接するバッテリセル（５）間には、プラスチック製のパーティション（１３）がバッテリセル（５）の大きい方の側壁（７）と略平行に配置される。パーティション（１３）内では、少なくとも部分的にチャネル構造体（３２）のチャネル（３１）が延設され、パーティション（１３）のキャビティ（３３）によって形成され、前記キャビティは少なくともバッテリセル（５）の隣接する側壁（７）に向かって開口している。バッテリセル（５）の側壁（７）とパーティション（１３）との間には、好ましくはパーティション（１３）の材料とは異なる材料からなり、パーティション（１３）の厚み未満の厚みを有するプラスチック分離層（３８）が配置され、キャビティ（３３）によって形成された冷却システムのチャネル（３１）がプラスチック分離層（３８）によって閉塞されている。
2015505142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック製の部品を備えるバッテリモジュールハウジングと、４つの側壁を備え、そのうち２つの平行な側壁が残りの２つの側壁よりも大きいセルハウジングを有する複数の角柱形バッテリセルを備えるバッテリモジュールであって、
前記バッテリモジュールハウジング（２）がチャネル構造体（３２）と流体クーラントを備える冷却システムを有し、
前記チャネル構造体（３２）がバッテリモジュールハウジング（２）のクーラント入口（１１）及びクーラント出口（１２）への流体接続部を有し、
前記バッテリセル（５）の前記大きい方の側壁（７）に略平行な２つの隣接するバッテリセル（５）間にプラスチック製の中間壁（１３）が配置され、
前記中間壁（１３）内には少なくとも部分的に前記チャネル構造体（３２）の１つのチャネル（３１）が通り、前記チャネル（３１）は、前記中間壁（１３）において少なくとも前記バッテリセル（５）の１つの隣接する側壁（７）に対して開口したリセス（３３）によって形成され、
前記バッテリセル（５）の前記側壁（７）と前記中間壁（１３）との間には、好ましくは前記中間壁（１３）の材料とは異なる材料からなり前記中間壁（１３）の厚み未満の厚みを有するプラスチック分離層（３８）が配置され、前記リセス（３３）によって形成された前記冷却システムの前記チャネル（３１）が前記プラスチック分離層（３８）によって閉塞されるバッテリモジュール。
【請求項２】
前記中間壁（１３）が前記バッテリモジュールハウジング（２）の側壁（６）の一部である中間壁側壁（１５）を有することを特徴とする請求項１に記載のバッテリモジュール。
【請求項３】
前記中間壁（１３）が、隣接するバッテリセル（５）を保持する保持要素を備え、前記保持要素は、好ましくは、中間壁側壁（１５）、中間壁基部（３９）及び／又は前記中間壁（１３）の上面（９０）の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリモジュール。
【請求項４】
前記バッテリセルの電解質が好ましくはＳＯ２系であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項５】
前記バッテリモジュールハウジングの部品のプラスチックが繊維強化され、好ましくはガラス繊維強化され、特に好ましくはガラス繊維強化ポリアミドであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項６】
前記バッテリモジュールハウジングの部品のプラスチックがサーモプラスチックであり、特に前記中間壁（１３）のプラスチックであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項７】
前記中間壁（１３）の厚みが２０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下、更に好ましくは７ｍｍ以下、更に好ましくは５ｍｍ以下、特に好ましくは４ｍｍ以下、非常に好ましくは３ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項８】
前記中間壁（１３）における前記チャネル構造体（３２）の前記リセス（３３）が蛇行形状を有し、前記蛇行路は前記中間壁（１３）の下部領域から前記中間壁（１３）の上部領域へ延設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項９】
前記チャネル（３１）の蛇行路が前記クーラントの流れ方向（３７）に狭くなる蛇行ループを有し、前記蛇行ループは好ましくは前記中間壁（１３）の上部領域に向かって狭くなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１０】
前記チャネル構造体（３２）の前記リセス（３３）が前記中間壁（１３）の全厚に渡って延設され、前記バッテリセル（５）の前記２つの隣接する壁（７）に向かって開口していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１１】
前記プラスチック分離層（３８）の厚みが前記中間壁（１３）の厚みの２０％以下、好ましくは１０％以下、特に好ましくは５％以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１２】
前記プラスチック分離層の厚みが１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、特に好ましくは０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１３】
複数のバッテリセル（５）と前記複数のバッテリセル（５）間にある前記中間壁（１３）が締付デバイス（３）によって包囲され、前記締付デバイスは、好ましくは金属製であり、稼働中の前記バッテリセル（５）による力を吸収することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１４】
前記締付デバイス（３）が金属製のテンションバンド（４）を備え、前記テンションバンド（４）は、好ましくはレーザ溶接され、特に好ましくは自己保定式の、更に好ましくは自己係止式のクイックリリース閉塞部材であることを特徴とする請求項１３に記載のバッテリモジュール。
【請求項１５】
前記クーラント入口（１１）及び／又は前記クーラント出口（１２）が外部の冷却システムに対して道具を使用せず簡単に接続するためのクイックアクション継手（５８）を備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１６】
前記バッテリモジュールハウジング（２）が上部カバープレート（４８）を有し、前記上部カバープレート（４８）は、前記バッテリモジュールハウジング（２）の前記側壁（９）に対して横断方向に位置決めされた状態でバッテリセル（５）の上方に配置され、前記バッテリセル（５）に前記電解質を充填するための電解質充填接続部（４６）用の充填接続部開口（５２）を有し、前記カバープレート（４８）が上面に前記充填接続部開口（５２）に隣接する樋状のリセス（６１）を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１７】
前記中間壁（１３）が各短辺側端部に１つの中間壁側壁（１５）を有し、前記中間壁側壁（１５）は、前記セルハウジング（６）の前記小さい方の側壁（７ｂ）よりも少なくとも部分的に突出し、好ましくは他の中間壁側壁（１５）と共にバッテリモジュールハウジング側壁（９）を形成し、中間壁側壁（１５）が、好ましくは、互いに係合し、特に好ましくは互いに対して係止するよう対応することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１８】
前記中間壁（１３）が中間壁基部（３９）を有し、前記中間壁基部（３９）は、少なくとも部分的に前記バッテリセル（５）の下に突出し、好ましくは他の中間壁基部（３９）と共に前記バッテリモジュールハウジングの基部を形成し、前記中間壁基部（３９）が、好ましくは、互いに係合し、特に好ましくは互いに係止するよう対応することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項１９】
前記バッテリモジュールハウジング（２）が２つの端壁（８，１０）を有し、前記２つの端壁（８，１０）は前記バッテリセル（５）の前記大きい方の側壁（７）に略平行に配置され、
前記端壁（８，１０）が、前記チャネル構造体（３２）の一部である内面に開口したチャネル（３１）を有し、
一方の端壁（８，１０）が後壁（１０）であり、他方の端壁（８，１０）が前壁（８）であり、前記クーラント入口（１１）及び／又はクーラント出口（１２）が好ましくは前記前壁（８）に配置されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載のバッテリモジュール。
【請求項２０】
前記端壁（８，１０）が外面にリブ状の補強部材（４１）を有し、前記リブ状の補強部材（４１）は好ましくは横断支柱及び長手支柱を備えることを特徴とする請求項１９に記載のバッテリモジュール。
【請求項２１】
前記端壁（８，１０）が閉鎖壁（７０）と外壁（７１）を備え、
前記閉鎖壁（７０）は内面にチャネル（３１）を有し、前記チャネル（３１）は、片面に開口し、前記チャネル構造（３２）の一部であり、
前記閉鎖壁（７０）の前記外面が好ましくは略平面を有し、
前記閉鎖壁（７０）が好ましくは前記外壁（７１）及び／又は前記中間壁（１３）に対する相対位置を固定するための位置決め要素を有し、
前記外壁（７１）は、好ましくは外面に縦長のリセス（８７）を有し、好ましくは金属製であり、特に好ましくはアルミニウム製であることを特徴とする請求項１９に記載のバッテリモジュール。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のバッテリモジュールの使用方法であって、
自動車における、
中電圧回路網及び／又は低電圧回路網に対するエネルギー貯蔵及びエネルギー供給のための、
再生可能エネルギー開発施設と組み合わせた分散型エネルギー貯蔵のための、
無停電電源装置（ＵＰＳ）としてもしくは非常電源としての、又は
隔離されたネットワークの安定化のための使用方法。
【請求項２３】
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のバッテリモジュールを備える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製の部品を備えるバッテリモジュールハウジングと、４つの側壁を備えるセルハウジングを有する複数の角柱形バッテリセルを備えるバッテリモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
再充電可能なバッテリセルは多くの技術分野において非常に重要である。再充電可能なバッテリセルは、低電流しか必要としない用途、例えば携帯電話において頻繁に用いられている。高電流の用途、特に自動車の電気駆動装置用のバッテリセルでも需要が大きい。特に自動車分野では、複数の角柱形バッテリセルを備える多くのバッテリモジュールが用いられており、これらのバッテリセルによってコンパクトなバッテリモジュール設計が可能になり、車内空間が最大限利用可能となる。
【０００３】
バッテリモジュールは、各バッテリセルに特徴的な電圧を供給する複数のバッテリセルを備える。この電圧は使用されている材料の組み合わせによって決まる。電気的に接続された１つ以上のバッテリモジュールがバッテリを形成する。バッテリの電力量及びエネルギー量に関する要件を満たすために、バッテリモジュールは、電気的に直列及び／又は並列接続された複数のバッテリセルからなる。
【０００４】
バッテリの稼働時には熱が生成され、この熱量は、特にバッテリセルで使用される電解質溶液によって決まる。最新の技術ではバッテリ冷却用の冷却デバイスを有する再充電可能なバッテリが知られている。例えば、米国特許出願公開第２００３／００１７３８４号明細書（特許文献１）には、板状の伝熱部品に隣接するハウジングの側壁に金属板が組み込まれたバッテリセルの記述がある。欧州特許出願公開第２３８０２２３号明細書（特許文献２）には、バッテリセルを備えるバッテリ用の伝熱要素及び伝熱板の記述があり、この伝熱要素及び伝熱板により伝熱デバイスを介してバッテリセルからの放熱が行われる。冷却板によるバッテリセルの冷却に加え、最新の技術では、例えば、ニッケルカドミウムバッテリ又はニッケル金属水素化物バッテリの例に関する米国特許第７９８１５３８号明細書（特許文献３）及び米国特許第６２９６９６８号明細書（特許文献４）に記述されているように、液冷又は空冷も知られている。
【０００５】
最新の技術では、蛇行した冷却チャネルを含むバッテリセル間の冷却板も知られている。ここで、冷却チャネルは打ち抜き加工又はその他の方法で成形された第１のプレートによって形成され、このチャネルの開口側面が第２のプレートによって閉鎖されている。両プレートは同一の厚みを有する。金属又はポリマーが適切な材料として提案されている。かかる実施形態は、例えば、米国特許出願公開第２００９／０２５８２８９号明細書（特許文献５）に記述されている。
【０００６】
国際公開第２００８／０５０２１１号（特許文献６）は、間隔板を使用して個々のバッテリセルを冷却しており、間隔板は、２つの隣接するバッテリセル間に空気が流れて冷却することができるように形成されている。米国特許出願公開第２００３／０００８２０５号明細書（特許文献７）には、２つの隣接するバッテリセル間に複数の三角形に成形された壁部を有する冷却構造の記述があり、前記壁部は、２つの略平行な壁の間にジグザグ状の内部構造を形成している。そうして形成された空気空間に空気が流れて冷却することができる。使用される壁及びジグザグ状の内部空間は夫々等しい厚みのプレートからなる。
【０００７】
実際、再充電可能なリチウムバッテリセルはほとんどがリチウムイオンセルである。負極は一般的に銅集電材料に塗布されたグラファイトからなる。正極は一般的にアルミニウム集電体を有するコバルト酸リチウム系である。電解質溶液によってセルにおけるイオンの輸送が行われ、イオン移動度が保証される。電解質溶液は、一般的に、有機溶媒又は溶媒混合液に溶解したリチウム塩からなる。かかる有機リチウムイオンセルはその安全性が非常に重要であり、電解質溶液の有機溶媒は可燃性で引火点が低いため、セル内の温度上昇を防ぐ必要がある。高電流用途のバッテリは特にそうである。かかるリスクを回避するため、リチウムイオンセルには充電及び放電過程の正確な制御に関する対策が講じられている。バッテリの冷却も頻繁に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００１７３８４号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２３８０２２３号明細書
【特許文献３】米国特許第７９８１５３８号明細書
【特許文献４】米国特許第６２９６９６８号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０２５８２８９号明細書
【特許文献６】国際公開第２００８／０５０２１１号
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／０００８２０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
最新技術における高電流用途の再充電可能なバッテリモジュールを最適化しようとする努力及び多少矛盾する要件を満たそうとする努力にもかかわらず、特に以下の要件を満足する改良型バッテリモジュールが必要とされている。
すなわち、
非常に良好な電力データ、特に高抽出可能電流を有する高エネルギー密度、
安全性の向上（自動車における特定条件下でも）、
単位重量（キログラム）当たりの高出力密度を達成するための軽量化、
単位体積当たりの電気エネルギー量を出来る限り大きくするためのコンパクトな設計、
バッテリモジュールハウジングの高い機械的安定性、及び
安価な材料と出来る限り簡単な製造プロセスとによる低価格化である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
最新の技術において知られる課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えるバッテリモジュールによって解決される。ここで、冷却に加え、ハウジング及びその安定性も重要な役割を果たすことが認められた。
【００１１】
本発明によれば、バッテリモジュールは、プラスチック製の部品を備えるバッテリモジュールハウジングと、複数の角柱形バッテリセルを備える。前記バッテリセルは、４つの好ましくは金属製の側壁を備えるセルハウジングを有し、前記側壁の内、２つの平行な側壁は、他の２つの側壁よりも大きい。前記バッテリセルの前記セルハウジングは、内部の電解質又は溶媒が液体状又は気体状でセルから漏出するのを防止する。一方、固体電解質を備えるセルの場合は前記セルハウジングを省略することができる。前記バッテリセルは、好ましくはＳＯ２系の電解質溶液を含有する。かかるＳＯ２系電解質を備えるバッテリセルは、例えば国際公開第２０１１／０９８２３３号に記述がある。少なくとも正極はリチウム含有組成物に活物質を含有することが好ましい。
【００１２】
前記バッテリモジュールハウジングは、チャネル構造体及び流体クーラントを備える冷却システムを有する。従って、前記クーラントは冷却液であっても気体であってもよい。以下、クーラントという用語は、冷却流体の一般的概念を制限することなく用いられる。前記バッテリモジュールハウジングは、前記冷却システムの前記チャネル構造体との流体接続部を有する少なくとも１つのクーラント入口と少なくとも１つのクーラント出口を有する。前記バッテリモジュールハウジングは、クーラント入口を１つだけ、クーラント出口を１つだけ有することが好ましい。前記チャネル構造体は、前記ハウジングの前記クーラント入口から始まり、前記クーラント出口で終わることが好ましい。
【００１３】
前記バッテリモジュールは、２つの隣接するバッテリセルの間にプラスチック製の中間壁が位置決めされ、前記中間壁が前記バッテリセルの前記２つの大きい方の側壁に略平行に配置されるよう構成される。前記チャネル構造体の１つのチャネルは前記中間壁内に少なくとも部分的に通っており、前記中間壁のリセスによって形成されている。前記中間壁の前記リセスは少なくとも前記バッテリセルの１つの隣接する側壁に向かって開口している。前記中間壁の前記リセスは元の中間壁から材料を除去することによって生成され、結果、片面又は両面に開口したチャネルが生成される。前記中間壁の厚みは、前記リセスの領域では、前記リセスの一部を含まない領域よりも減少している。両面に開口したリセスの場合は材料が存在しない。前記チャネル構造体のリセスという用語は、上記意味に解釈されるものとする。
【００１４】
前記バッテリセルの前記側壁と前記中間壁との間にはプラスチック分離層が配置されている。プラスチック分離層の材料は、前記中間壁の材料とは異なることが好ましい。前記プラスチック分離層の厚みは前記中間壁の厚み未満である。前記プラスチック分離層は、前記中間壁の前記リセスによって形成された前記冷却システムの前記チャネルが前記プラスチック分離層によって閉鎖されるように配置される。これにより、前記チャネル構造体の前記チャネルを流れるクーラントが前記チャネルから漏洩し、前記バッテリセルの好ましくは金属製の前記側壁と直接接触することがない。これにより、前記バッテリセルの前記金属製の側壁が前記クーラントによる損傷を受けることがない。前記クーラントは、金属との反応特性とは無関係に選択することができる。
【００１５】
好適な実施形態では、前記中間壁は前記隣接するバッテリセルを適切な位置に固定し保持する要素又は手段を備える。例えば、これらの要素は、中間壁とバッテリセルとの間に所定の相対的位置を確立するホルダであってもよい。このために、好適な実施形態では、前記中間壁は、前記中間壁に配置されたバッテリセルの下方に少なくとも部分的に延設された中間壁基部を有する。また、前記中間壁は、好ましくは前記中間壁基部に加えて又は前記中間壁基部の代わりに、隣接するバッテリセルのバッテリセルハウジングの上面の上方に少なくとも部分的に延設された中間壁上面を有してもよい。また、前記バッテリセルを位置決めするために前記中間壁の中間壁側壁を更に又は任意で使用可能であるのが好ましい。更に、前記中間壁の中央部分の側壁又は前記中間壁の分配領域の側壁はバッテリセルの位置決め支援部材又はホルダとして機能することができる。
【００１６】
分配チャネル及び収集チャネルは、締付デバイスのための貫通リセスと共に、前記分配領域を通る。前記分配領域側壁として指定された壁は前記中間壁側壁と共に前記バッテリセルを水平姿勢に固定して保持することができる。前記中間壁上面は、前記中間壁基部と共に前記バッテリ壁を垂直姿勢に固定して保持することができる。前記中間壁の前記上面は、前記バッテリセルの電気接続部に接触できるよう、リセスを有するのが好ましい。当然のことながら、前記壁、上面、又は基部の一部のみが保持要素として機能することも可能である。
【００１７】
前記中間壁側壁、前記分配領域側壁、前記中間壁基部、及び前記中間壁上面は、前記バッテリセルに適応させたフレーム型の保持構造を共同で形成することが好ましい。好適な実施形態では、このフレーム型の保持構造体は、前記中間壁の前面及び背面の両方に配置される。バッテリセルが２つの中間壁間に位置決めされる場合、そのバッテリセルは、前記中間壁と前記配置された保持構造体によって完全に囲繞されるのが好ましい。これにより、前記バッテリセルを確実に且つ輪郭に沿って保持することができるだけでなく、前記バッテリセルハウジングを周囲環境から隔絶する。従って、金属製の前記バッテリセルハウジングは、前記バッテリモジュールハウジングの周囲環境と全く接触しない。
【００１８】
従って、前記中間壁は、数個の役割、即ち、前記バッテリセルの周囲環境からの隔離及び前記バッテリセルの所定の位置での保持を同時に行う。加えて、複数の中間壁が共同で前記バッテリモジュールハウジングの一部を形成する。特に、前記バッテリモジュールハウジング側壁の少なくとも一部が前記中間壁側壁によって形成される。更に、前記バッテリセルの効率的な冷却が保証される。
【００１９】
前記中間壁に前記冷却システムの一部を配置することには、前記クーラントが前記バッテリセルの極近くまで届けられるという利点がある。ここでは大面積の冷却が可能なので、前記バッテリセルの温度を非常に効果的且つ効率的に下げることができる。良好な熱伝導率によって前記バッテリセル側壁から前記流体クーラントへの出来る限り良好な伝熱を保証するために、前記バッテリセルの前記側壁と前記中間壁との間の前記プラスチック分離層の厚みは、前記中間壁の厚みよりも大幅に薄いことが好ましい。
【００２０】
ＳＯ２系の電解質溶液の蒸気圧は電解質溶液に含有されるＳＯ２量と温度とによって決まる。かかる電解質溶液を含有するバッテリセルの場合、温度上昇の結果としてバッテリセル内の圧力が上昇し、バッテリセルハウジングの膨張を招くという問題が生じる。このため、かかるバッテリセルの特に効果的な冷却が特に必要である。
【００２１】
稼働中の電極の厚みの拡大又は増加（膨張）もバッテリセル、例えば有機リチウムポリマーセルの問題の１つである。この現象は、ＳＯ２系の電解質溶液を備えるバッテリセルでも見られる。冷却に加え、バッテリ構成も、内圧を吸収することによって上記作用も抑えるべきである。これは、例えば、締付デバイス、テンションバンド、強化側壁又はハウジング壁、例えば強化端壁によって、又は圧力安定中間壁によって達成することができる。
【００２２】
前記プラスチック分離層の厚みは、出来る限り良好な伝熱を保証するためには前記中間壁の厚みよりも大幅に薄くすべきである。前記プラスチック分離層の厚みは、前記中間壁の厚みの２０％以下であることが好ましい。本発明者らは、特に良好な伝熱が行われるには、前記プラスチック分離層の厚みは前記中間壁の厚みの１０％以下であり、５％以下であると好ましく、１％以下であると非常に好ましいことを発見した。更なる研究によって、前記プラスチック分離層の厚みは、好ましくは１ｍｍ以下にすべきであることが示された。伝熱を更に向上させるには、プラスチック分離層の厚みは０．５ｍｍ以下であり、０．１ｍｍ以下であると好ましく、０．０１ｍｍ以下であると非常に好ましい。また、前記プラスチック分離層は好ましくはポリアミドからなるべきであることが示された。ポリアミド（ＰＡ）系プラスチックは半透明フィルムを生成する加工に非常に適している。ポリアミドは電気絶縁性だけでなく高耐熱性も特徴とする。ポリアミド製品ＰＡ６６を使用することが好ましい。
【００２３】
前記中間壁は、前記プラスチック分離層よりも大幅に厚いことが好ましい。前記中間壁の厚みは、好ましくは２０ｍｍ以下、特に好ましくは１０ｍｍ以下、更に好ましくは７ｍｍ以下である。前記中間壁の厚みは、好ましくは５ｍｍ以下、特に好ましくは４ｍｍ以下になるように更に減少可能であることが好ましいことが研究によって示されている。特に、厚み３ｍｍが好ましい。前記中間壁の厚みを１ｍｍ未満に減少することは好ましくない。前記中間壁の厚みは好ましくは２ｍｍ以上にすべきである。前記中間壁をより薄くすることができれば、前記バッテリモジュールのパッキング密度が高くなる、即ち、中間壁が薄いほど、同じ体積のバッテリモジュールハウジングにより多くのバッテリセルを収容することができる。従って、薄い中間壁により、前記バッテリモジュールハウジングの体積がより良く活用される。
【００２４】
しかしながら、前記中間壁は、特にＳＯ２系バッテリセルにおいて生じるあらゆる力に耐えなくてはならないので、恣意的に薄くすることはできない。更に、必要な熱出力を実現するために十分なクーラントの輸送が保証されなければならない。このため、円形又は矩形の断面を有する前記チャネルは、異なる断面を有することができる。例えば、毎分１リットル以上のクーラントが流れることができるようにすべきであり、毎分１．５リットル以上の流量が非常に好ましく、毎分１．６リットル以上の流量が更に好ましい。前記中間壁の前記チャネル構造体は上記目的に対応するように設計されなければならない。２列に配置された１２個のセルを備えるバッテリモジュールに関する研究により、例えば、毎分２．２５リットル以上の流量が特に有利であることが示されている。一般的に、本発明者らは、１つのバッテリセルにつき毎分０．１２５リットル以上の流量が有利であり、１つのバッテリセルにつき毎分０．１８リットル以上の流量が特に好ましいことを発見した。
【００２５】
前記流体は、前記バッテリセルの表面へ又は当該表面から熱を輸送する。前記流体の種類（気体、液体、熱容量）、前記入口の温度、及び前記流量は前記バッテリセルの熱平衡に適応させなくてはならない。前記熱平衡は、電気負荷、セル外形、及び使用されるセル材料の熱容量によって決まる。電気負荷が小さければ、セルは気体の冷却媒体、例えば空気によって冷却することができる。負荷が高い場合は液体の冷却媒体による冷却が好ましい。
【００２６】
前記中間壁は、プラスチック製であることが好ましく、ＰＡ６Ｔ／６Ｉ等の暗色のプラスチックからなることが特に好ましい。前記プラスチック分離層は、半透明のＰＡ６６フィルム製であることが好ましく、その場合、レーザ溶接法によって前記中間壁に溶接することができる。前記プラスチック分離層及び前記中間壁は、前記中間壁の前記リセスの開口側が閉塞されるよう、好ましくは流体の種類に応じて液密及び／又は気密に閉塞されるよう、相互に接合される。
【００２７】
本発明に従う前記バッテリモジュールの好適な実施形態では、前記中間壁のプラスチックは熱可塑性である。その場合、前記中間壁は、射出成形法によって製造することができるので、前記チャネル構造体のチャネルを、実質的にあらゆる形状の前記中間壁に直接組み込むことができる。
【００２８】
前記リセスは、前記中間壁に蛇行形状に形成可能であるのが好ましい。前記蛇行路は前記中間壁の下部領域から上部領域に延設される。このようにして、前記バッテリセルの前記側壁に隣接し、クーラントが通過する比較的大きな冷却領域が得られる。この場合も前記中間壁の安定性は維持される。
【００２９】
前記チャネルの蛇行路は、前記冷却媒体の流れる方向に向かって狭くなる蛇行ループを有することが特に好ましい。前記蛇行ループは、伝熱に利用可能な領域が上方に向かって増大するように、前記中間壁の前記上部領域において狭くなるのが好ましい。その結果、前記クーラントが前記中間壁の前記下部領域において隣接するバッテリセルから熱を吸収しているために前記クーラントの温度が流れ方向の途中で既に上昇していても、前記上部領域において良好な冷却を達成することも可能である。前記蛇行ループの数、長さ、及び間隔を適切に選択することによって、前記バッテリセルの側面領域全体を良好且つ均一に冷却することができる。前記蛇行路は、前記蛇行ループが同一のものであるように、又は相互の間隔が等しくなるように均一な設計を有することもできる。
【００３０】
好適な実施形態では、前記中間壁の前記チャネル構造体には、前記中間壁の全厚に渡ってリセスが延設される。前記リセスは、両面に開口し、前記バッテリセルの前記２つの隣接する側壁に向かって開口しているチャネルを形成する。これにより、隣接する両バッテリセルが効率的に冷却される。この場合、前記中間壁は、クーラントが漏洩しないように前記リセスの両側を塞ぐため、前記前面及び前記背面に接する分離層を有する。
【００３１】
その他の非常に好適な実施形態では、前記チャネル構造体の前記リセスは、片面に開口し且つ前記隣接するバッテリセルの一方のみに向かって開口するチャネルとして形成される。前記中間壁は、片面に開口し且つ前記中間壁の長手方向反対側に向かって開口する更なるチャネルを形成する第２のリセスを前記チャネル構造体に有することが好ましい。互いに反対側に開口した前記２つのチャネルは、互いに変位するよう配置されるのが好ましい。これらのチャネルは両方とも蛇行形状で形成することもできる。
【００３２】
本発明に従う前記バッテリモジュールの特定の実施形態において、前記中間壁の前記チャネルに対する流体接続部を備える前記クーラント入口は前記クーラント出口の下方に配置される。前記クーラント入口は、前記バッテリモジュールハウジングの下半分の位置に配置されることが特に好ましい。前記クーラント入口及び／又はクーラント出口はクイックアクション継手を有することが特に好ましい。これにより、前記バッテリモジュールを外部冷却システムに容易に且つ道具を使用せずに接続することができる。かかるクイックアクション継手は、例えば、一般的な圧縮空気接続部と同様に実現することができる。前記クイックアクション継手とフレキシブルチューブに取り付けられた嵌合部品は両方とも金属製であることが好ましく、互いに挿嵌するだけで接続され、封止接続部を生じることができる。実用上は、前記バッテリモジュールの素早い交換及び単純な組立が可能である。前記冷却システムは、特別な道具が必要ないため容易に切断することができる。クイックアクション継手としては、ＳＭＣ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ社製のＫＶ２ワンタッチフィッティング、又はバヨネットロックのような実施形態も考えられる。前記クイックアクション継手は、常に道具を用いずに操作することができ、数回転にわたってねじ締めを行う必要がない。
【００３３】
好適な実施形態では、前記バッテリモジュールハウジングの部品のプラスチックは繊維強化されており、ガラス繊維強化されていることが特に好ましい。ガラス繊維強化ポリアミドが特に好ましいことが証明されている。好適な材料は、例えばポリアミドＰＡ６Ｔ／６Ｉである。かかる材料は軽量で非導電の安定したハウジング材料の要件を非常に良く満たしている。これらの材料は、非常に高い安定性を有し、同時に軽量である。ガラス繊維強化プラスチックによって機械的特性が更に改善するので、特にいわゆる衝撃強度が大幅に改善され、自動車で使用される場合の安全性の増大につながる。衝突又は事故の際、例えば正面衝突では、このバッテリはほとんど損傷せず、特に前記バッテリモジュールハウジングで囲まれた前記バッテリセルはほとんどの場合無傷である。
【００３４】
加えて、前記ガラス繊維強化ポリアミドは、外力からの保護を行うだけでなく、バッテリセル、特にＳＯ２系バッテリセル内に生じる内圧からの保護を行うという利点を有する。かかるバッテリセルは充電及び放電過程において発熱し膨張するので、ガラス繊維強化バッテリモジュールハウジングは前記対応する力を少なくとも部分的に吸収することができるように上記圧力に対する機械的安定性を同時にもたらす。
【００３５】
前記バッテリモジュールハウジングの前記端壁をリブ状構造体にすることによって、前記バッテリモジュールハウジングの剛性及び安定性も増加させることが好ましい。前記バッテリセルの大きい方の側壁に略平行に配置された前壁及び後壁は、横断支柱及び／又は長手支柱を有することが好ましい。横断支柱及び長手支柱は、例えば前記壁の外面の水平及び垂直リブとして網状の補強構造体を形成することができる。
【００３６】
好適な実施形態では、前記バッテリモジュールハウジングの端壁は２つの部品からなる。その場合、１つの端壁が、前記バッテリモジュールハウジングの最も外側に位置するバッテリセルに隣接する閉鎖壁と、前記バッテリモジュールハウジングの前記前壁又は後壁を形成する外壁からなる。前記閉鎖壁は、好ましくは、片面に開口し、前記バッテリセルに対向する側がプラスチック分離層によって封止されているリセスを有する。前記バッテリセルから離れる方に向く側では、前記閉鎖壁は略平面として形成されることが好ましい。前記閉鎖壁は、前記外壁に対する相対位置を固定するために、リセス、座部、突起、又は類似の構成要素を有してもよい。その場合、前記外壁は、前記閉鎖壁の前記位置決め要素と係合することができるように前記外壁の内面に対応する要素を含む。前記閉鎖壁及び／又は前記端壁は夫々バッテリセルを位置決めして保持する保持要素を有してもよい。前記中間壁のように、これらの保持要素は、例えば、少なくとも前記側壁、基部、上面夫々の部品、及び／又は分配領域側壁、及び／又は前記各構成要素（側壁、基部等）によって形成してもよい。
【００３７】
前記外壁の前記内面も、前記対応する位置決め要素以外は、略平面を有するが、これは任意である。更に、前記閉鎖壁と同様に、前記外壁も当然のことながら貫通リセス、分配チャネル、及び／又は収集チャネルを有することができる。前記外壁の外面には補強要素が配置されてもよく、この補強要素は支柱又は類似の要素によって実現されてもよい。前記２つの部品からなる実施形態の端壁の場合、前記外壁はプラスチック製又は金属製であるのが好ましく、アルミニウム製であるのが特に好ましい。その他の種類の金属、例えば鋳造アルミニウムやその類似物も可能である。これにより、前記外壁の剛性が増す。前記外壁は、その外面に、リセス、例えば止まり穴又はスロット型止まり穴を任意で有することができる。これによって安定性が損なわれることはなく、重さをセーブすることができる。
【００３８】
前記クーラント入口及び前記クーラント出口は、前記バッテリモジュールハウジングの前記外壁即ち端壁に配置されることが好ましい。前記クーラント入口及び前記クーラント出口は、クーラントシステムの接続のため、及び前記クーラント回路の封止閉塞部材を提供するためのクイックアクション継手又はその他の連結部を収容することができる。前記クーラント入口及び前記クーラント出口への接続部は、前方と後方の両方の外壁即ち端壁に配置されることが好ましい。このようにして、数個のバッテリモジュールハウジング間に流体接続部を開設し、前記冷却システムを複数のバッテリに延設することが可能である。前記バッテリが単一のバッテリとして使用される場合（単独型の変形例）、１つのクーラント入口及び１つのクーラント出口が閉塞部材によって封止される。この閉塞部材は例えばプラグ又はその類似物でもよい。前記クーラント入口及びクーラント出口は前記バッテリの相対する壁面に配置されることが好ましい。この場合、前記バッテリモジュールハウジングの各外壁即ち端壁において、前記クーラント入口又は前記クーラント出口のいずれかが閉塞部材によって封止される。それに対応してもう一方の外壁即ち端壁はクーラント入口又はクーラント出口に前記閉塞部材を有する。
【００３９】
受けた力の吸収を更に改善するために、複数のバッテリセルとこれらのバッテリセルとの間の前記中間壁は、本発明に従う前記バッテリモジュールの好適な実施形態では、締付デバイスによって包囲される。前記締付デバイスは金属製であることが好ましい。前記締付デバイスは前記バッテリセルの膨張、ひいては前記バッテリモジュール全体の膨張を防止するために前記ガラス繊維強化ハウジングを支援する。
【００４０】
前記締付デバイスは、テンションバンド、特に金属製のテンションバンドからなることが特に好ましい。テンションバンドは組み付け、取り扱いが容易であり、比較的軽量でもある。更に、テンションバンドは可撓性であり、異なる形状のハウジングに適応させることができるので、モジュラー設計の前記バッテリモジュールの場合特に有利である。前記テンションバンドは、前記バンドの両端を閉じるようにレーザ溶接されることが特に好ましい。前記端部は十分に大きな溶接面積を取るよう重ね合わせてもよい。更に好適な実施形態では、前記テンションバンドが自己保定式のクイックリリース閉塞部材によって閉じられる。自己保定式のクイックリリース閉塞部材は特に好ましいことが証明されているので、前記テンションバンドは、手で、又は例えば引張プライヤ等の道具によって容易に張設することができる。
【００４１】
前記バッテリセルが前記バッテリモジュールにおいて２列（スタック）に配置されている場合、いずれの場合も１つのテンションバンドが対応するハウジング部品と共に１列の前記バッテリセルを包囲することができる。前記バッテリモジュールハウジングは、前記テンションバンドを通す貫通リセスを前記バッテリセルの列（スタック）の間に有することが好ましい。前記テンションバンドは、例えば８の字を描くように前記貫通リセスに２回通すこともできる。このようにして両方の列を１つのバンドによって締め付けることができる。前記バッテリモジュール全体の周囲を別のテンションバンドで締め付けることができる。
【００４２】
前記バッテリモジュールは、好適な実施形態ではモジュラー設計を有する。前記バッテリモジュールは、必要な出力密度及び電圧レベルに応じて、複数の相互接続されたバッテリセルを含有するので、前記バッテリモジュールハウジングの大きさはバッテリセルの数に応じて変化する。従って、前記中間壁は、その各短辺側端部に、前記バッテリセルハウジングの小さい方の側壁よりも少なくとも部分的に突出する１つの中間壁側壁を有することが好ましい。前記中間壁側壁は、その他の中間壁とその中間壁側壁と共にバッテリモジュールハウジング側壁を形成することが好ましい。前記中間壁側壁は、互いに係合するように、特に好ましくは互いに係止するように、対応するのが特に好ましい。
【００４３】
同様に好適な実施形態において、前記中間壁は、前記バッテリセルの下方において少なくとも部分的に突出し、好ましくは、その他の中間壁基部と共に前記バッテリモジュールハウジングの基部を形成する中間壁基部を有する。前記中間壁基部は、互いに対して係合し、特に好ましくは互いに係止するよう、対応するのが特に好ましい。このように、中間壁を更に追加することによって、前記基部と前記バッテリモジュールハウジングの前記側壁の両方を大きくすることができる。
【００４４】
前記バッテリモジュールハウジングの前記基部と前記側壁の両方を延長するために必要なのは１つのコンポーネント即ち前記中間壁だけである。対応する形態によって簡単な組立が可能である。同時に、連結した中間壁は間に配置された前記バッテリセルを保持する。前記バッテリモジュールハウジングの安定性は更に増す。
【００４５】
本発明に従うかかるバッテリモジュールは、最新の技術の要件を満足するように改善されているので自動車で使用されることが好ましい。一方では、前記セルの温度上昇を回避するために前記バッテリセルの冷却が最適化されている。他方では、前記バッテリモジュールによって安定性及び安全性が増す。前記冷却は前記バッテリ温度が大きく上昇することを防止するので、ＳＯ２系電解質溶液を備える前記バッテリセルの膨張も低減又は防止される。この場合も、生じるあらゆる力を吸収するために、前記バッテリモジュールハウジングはガラス繊維強化されている。前記中間壁の連結によって安定性が増し、稼働中に発生する力を吸収することができる。例えばテンションバンドである締付デバイスが設けられてもよい。その場合も、前記バッテリモジュール全体は非常に安定しているだけでなく、非常に軽量である。前記中間壁の片面又は両面に開口した前記リセスを使用し、その結果生じるチャネルを前記薄厚のプラスチック分離層によって封止することによって、前記バッテリモジュールハウジング内の空間を最大限活用することができ、その結果、単位体積当たりの出力密度を大幅に上昇させることができる。同時に、単位重量当たりの出力密度の上昇も達成される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】カバーを取り外した状態の本発明に従うバッテリモジュールを全体図によって示す。
【図２ａ】隣接する２つのバッテリセル間に配置される中間壁を示す。
【図２ｂ】隣接する２つのバッテリセル間に配置される中間壁を示す。
【図２ｃ】隣接する２つのバッテリセル間に配置される中間壁を示す。
【図３】図１のバッテリモジュールのバッテリモジュールハウジングの後壁を示す。
【図４】図１のバッテリモジュールのバッテリモジュールハウジングの前壁を示す。
【図５】カバーを備えるバッテリの全体を示す。
【図６ａ】製造方法における一段階を示す。
【図６ｂ】製造方法における一段階を示す。
【図６ｃ】製造方法における一段階を示す。
【図６ｄ】製造方法における一段階を示す。
【図６ｅ】製造方法における一段階を示す。
【図７】バッテリモジュールのカバープレートを示す。
【図８ａ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、カバーを含めてハウジングを有するバッテリモジュールの全体を示す。
【図８ｂ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、カバーを含めてハウジングを有するバッテリモジュールの全体を示す。
【図９ａ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、カバーを取り外した状態のバッテリモジュールの２つの全体とカバー自体を示す。
【図９ｂ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、カバーを取り外した状態のバッテリモジュールの２つの全体とカバー自体を示す。
【図９ｃ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、カバーを取り外した状態のバッテリモジュールの２つの全体とカバー自体を示す。
【図１０ａ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、２つの隣接するバッテリセル間に位置決めされた中間壁を示す。
【図１０ｂ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、２つの隣接するバッテリセル間に位置決めされた中間壁を示す。
【図１１ａ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、外壁と共にハウジングの端壁を形成する閉鎖壁の図を示す。
【図１１ｂ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、外壁と共にハウジングの端壁を形成する閉鎖壁の図を示す。
【図１１ｃ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、外壁と共にハウジングの端壁を形成する閉鎖壁の図を示す。
【図１１ｄ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、外壁と共にハウジングの端壁を形成する閉鎖壁の図を示す。
【図１２ａ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、端壁の一部としての外壁を示す。
【図１２ｂ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、端壁の一部としての外壁を示す。
【図１３ａ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、バッテリモジュールの組立における一段階を示す。
【図１３ｂ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、バッテリモジュールの組立における一段階を示す。
【図１３ｃ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、バッテリモジュールの組立における一段階を示す。
【図１３ｄ】本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を詳細に示し、バッテリモジュールの組立における一段階を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、図面に示す特定の実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。本書に示す技術的特徴は、本発明の好適な実施形態を形成するために個別に使用されても組み合わされてもよい。記述される実施形態は、一般的概念が請求項によって定義された本発明を制限するものではない。
【００４８】
図１は、カバーを取り外した状態の本発明に従うバッテリモジュール１の全体図を示す。バッテリモジュール１は、締付デバイス３に包囲されたバッテリモジュールハウジング２を備える。締付デバイス３は２本の金属製のテンションバンド４を備える。
【００４９】
バッテリモジュール１は、複数の角柱形バッテリセル５を備える。バッテリセル５は、ここでは、電気接続部を、対応する開口から突出させた状態で、カバープレート４８によって上部が被覆されている。カバープレート４８の中央にはバッテリモジュール１を制御するためのバッテリモジュール制御電子ユニット４７が任意で配置される。
【００５０】
バッテリセル５は２列に配置されている。各列には６つのバッテリセル５が配置され、各バッテリセル５は、合計で１２個のバッテリセルによる定格電圧が３８．４Ｖになるよう電気的に相互接続されている。
【００５１】
バッテリセル５は、図６ｂ又は６ｄに詳細に示すが、４つの側壁７を備えるセルハウジング６を有する。２つの平行な側壁７ａは、以降長手壁と呼び、他方の側壁７ｂよりも大きく、他方の側壁７ｂは横断壁と呼ぶ。バッテリセル５の大きい方の側壁７ａの表面積は、他方の側壁（横断側壁７ｂ）の表面積の４倍以上であることが好ましい。長手壁７ａの表面積は、横断壁７ｂの５倍以上であることが特に好ましい。
【００５２】
バッテリモジュールハウジング２は、複数のプラスチック製の部品によって構成され、前壁８（図４）と、２つのバッテリモジュールハウジング側壁９と、複数の横断リブ及び長手リブ（図３）からなるリブ状構造体を備える後壁１０とを含む。バッテリモジュールハウジング２は、チャネル構造体と流体を備える冷却システムを有し、冷却システムは、好ましくは液体のクーラントを備える。チャネル構造体は（ここでは図示しない）、バッテリモジュールハウジング２のクーラント入口１１とクーラント出口１２との流体接続部を有し、クーラント入口１１とクーラント出口１２は両方とも前壁８に配置されている。
【００５３】
バッテリモジュールハウジング２の内側では、互いの長手壁７ａが隣接する２つのバッテリセル間にプラスチック、好ましくはサーモプラスチックからなる１つの中間壁（図２ａ，２ｂ）がいずれの場合も配置されるようバッテリセル５が位置決めされている。中間壁１３はバッテリセルハウジング６の大きい方の側壁（長手壁７ａ）に平行に配置される。
【００５４】
図２ａ及び２ｂは中間壁１３を詳細に示す。中間壁１３は、２つのバッテリセル５を両側から包囲するために対称であることが好ましい。当然、バッテリセルが１列しか配置されていない場合、又は冷却流体供給口が中心から偏倚して配置されている場合、例えば端の方に配置されている場合、非対称な中間壁も可能である。バッテリセル５は、いずれの場合も、中間部１４と、中間壁１３の端部側１６に配置された１つの中間壁側壁１５との間に保持される。従って、この好適な中間壁１３は、合計で４つの隣接するバッテリセル５を互いから分離する。
【００５５】
中間壁側壁１５は、隣接する中間壁１３と係合するようにその隣接する中間壁１３の中間壁側壁１５に対応するように形成されるのが好ましい。中間壁側壁１５は、隣接するバッテリセル５よりも部分的に突出している。中間壁側壁１５は、複数の凸壁１７を備える狭間付き構造を有するのが好ましい。中間壁側壁１５の一方の端部の凸壁１７は中間壁側壁１５の他方の端部の凸壁１７間に形成されたリセス１８に対応し、２つの隣接する中間壁１３が互いに係合することができる。凸壁１７及びリセス１８は、任意で、中間壁１３同士を連結させ、ハウジングの安定性を更に増すことができるように、係止要素を更に含むことができる。
【００５６】
中間壁側壁１５は３つの部分に分けられ、中間壁側壁１５の中間部分の厚みは上部分と下部分の厚みと比べて薄くなっている。この中間部分はテンションバンド４のガイド１９を形成する。
【００５７】
図２ａに示す前面２０の中間部分１４は、中間壁１３の背面２８（図２ｂ）のプラグ２２に対応するカラー型ソケット２１として形成されている。ソケット２１は、下端に分配チャネル２３、及び収集チャネル２４と、これら２つのチャネル２３，２４間に位置する貫通リセス２５を備える。バッテリモジュールハウジング２を組み立てる際、中間壁１３の背面２８の分配チャネル２３と収集チャネル２４のプラグ部分が、分配チャネル２３と収集チャネル２４のソケット部分に挿入されるよう、複数の隣接する中間壁１３を互いに嵌合させる。図２ｂに示すプラグ壁２２ａ及び２２ｂは、中間部分１４のチャネル壁２１ａ及び２１ｂとカラー２６との間に形成された空間に対応する。このように、ソケット２１及びプラグ２２が互いに嵌合して封止接続部を形成した状態で、冷却システム２７のチャネルを延設することができる。
【００５８】
中間壁１３は、前面２０及び背面２８夫々に２つの冷却領域３０を有し、冷却領域３０は、いずれの場合も中間部分１４と中間壁側壁１５との間に位置している。冷却領域にはチャネル構造体３２のチャネル３１が配置され、チャネル構造体３２はバッテリモジュールハウジング２の冷却システム２７の一部を形成している。チャネル３１は中間壁１３のリセス３３によって形成されている。ここに示す好適な実施形態では、リセス３３は片面に開口したチャネル３１として設計され、チャネル３１は隣接する各バッテリセルに向かって開口している。
【００５９】
中間壁１３の前面２０と背面２８には夫々１つのチャネル３１が配置され、チャネル３１は片面に開口している。チャネル３１は、前端３４に分配チャネル２３への接続部を有し、後端３５に収集チャネル２４への接続部を有している。図２に示す実施形態では、前端及び後端３４，３５には拡幅部分が示されており、前記拡幅部分は技術的な製造理由から設けられているに過ぎない。チャネル３１の端部３４，３５では、いずれの場合も、分配チャネル２３と収集チャネル２４への流体接続部を開設する貫通路３６が拡幅部分に配置されている。従って、前面２０と背面２８の各冷却領域３０に配置された両チャネル３１によって１つの貫通路３６が使用される。
【００６０】
チャネル３１は、各々、蛇行形状を有し、複数の蛇行ループを有する。前面２０のチャネル３１は背面のチャネル３１と比べて下方に僅かに変位しており、両チャネル３１は蛇行ループの曲がり角で交差している。蛇行ループにおいて２つのチャネル３１が接続されることは不利ではない。これによってクーラントが混合されるだけで、流れの方向は維持される。
【００６１】
チャネル３１は、蛇行ループが底部から上部へ狭くなり、従ってクーラントの流れ方向（矢印３７）に狭くなるように形成される。分配チャネル２３からの未使用のクーラントは前端３４からチャネル３１に流入する。ここではバッテリセルからの放熱が非常に良好である。クーラントの冷却効果は流れの方向に従って低下し、この低下はチャネル３１の狭くなっていく蛇行ループによって補償されるため、冷却領域３０全体で均一な冷却が行われる。
【００６２】
中間壁１３の冷却領域３０はポリアミド製のプラスチック分離層３８によって被覆される。このプラスチック分離層３８は透明なＰＡ６６フィルムであることが好ましく、冷却領域３０にレーザ溶接される。中間壁１３は、レーザ溶接法を最適化するために暗色のプラスチック製であることが好ましい。
【００６３】
図２ａ及び図２ｂから分かるように、中間壁１３は、中間壁１３の背面２８に３つの輪郭を形成するタブ４０を備える中間壁基部３９を有する。これらのタブ４０は、隣接する中間壁１３下方の移動止め突起と係合し、中間壁１３同士を係止させる。背面２８の中間壁１３の上部には係止舌５６が延設され、前記係止舌は中間部分１４の上方に配置されている。隣接する中間壁の係止鼻５５及び係止舌５６が互いに係合し、中間壁１３を適切な位置に保持する。バッテリモジュールハウジング２のモジュラー設計によって、高度のフレキシビリティと単純な拡張性がもたらされるだけでなく、個々の中間壁１３を係止することができるので高度の安定性が得られる。
【００６４】
図２ｃは中間壁１３の冷却領域３０の断面の詳細を示す。中間壁１３に加え、プラスチック分離層３８と、隣接するバッテリセル５のセルハウジング６の側壁７も示されている。
【００６５】
チャネル構造体３２において片面に開口した２つのチャネル３１ａ，３１ｂが中間壁１３において互いに変位していることが明らかに見て取れる。図２ｃの断面は、蛇行ループが既に近接している冷却領域３０の上部のチャネルを示す。チャネル３１ａ，３１ｂは、いずれの場合もその開口側が分離層３８によって被覆され閉鎖されている。プラスチック分離層３８は中間壁１３よりもはるかに薄い。これにより、バッテリセル側壁７からチャネル３１内のクーラントへの良好な伝熱が保証される。
【００６６】
図３は、バッテリモジュールハウジング２の後壁１０を示す。後壁１０の設計は中間壁１３と類似する。後壁１０の前面２０は中間壁１３の前面２０に対応する。後壁１０は、中間壁１３の対応する貫通リセスを通過する締付デバイス又はテンションバンド用の貫通リセス２５を有する。しかしながら、後壁１０の各冷却領域３０には各１つのチャネル３１しかない。チャネル３１は後壁１０の内側に向かって開口している。チャネル３１は後壁１０の内側においてプラスチック分離層３８によって閉鎖されている。従って、後壁１０の厚みは中間壁１３の厚み未満であることが好ましい。クーラントの分配チャネル２３と収集チャネル２４は、各々、末端部として形成され、中間壁の場合とは異なり貫通孔を有しない。クーラントは分配チャネル２３から後壁１０の２つのチャネル３１のみを通り、そこから収集チャネル２４へ通る。
【００６７】
後壁１０は横断支柱及び長手支柱として外面に数個の補強部材４１を有する。横断支柱は垂直リブ４２として形成されることが好ましい。後壁１０の外面の補強部材４１は図４に示す前壁８の補強部材４１に対応することが好ましい。これらの補強部材４１は本実施形態では垂直及び水平リブ４２として前壁８の外面全体に分散し、変形を抑制する。同時に、これらの補強部材４１は、バッテリモジュールハウジング２内で生じた圧力を吸収してハウジングの安定性を増すため、圧力を吸収する。端壁（前壁８及び後壁１０）は、高圧及び高安定性が必要な場合、任意で中間壁１３より厚くしてもよい。
【００６８】
前壁は後壁１０と類似の設計を有する。前壁も一方の平面、即ち、内面にのみチャネル３１を有する。チャネル３１は、中間壁１３のチャネル３１のように、前壁の内側に向かって開口し、プラスチック分離層３８によって側面が閉鎖されるのが好ましい。前壁８の厚みの中には２つの隣り合うチャネル３１は配置されない。
【００６９】
後壁のように、前壁８もテンションバンド４用の貫通リセス２５を有する。後壁１０と比較すると、前壁８は、加えて外面にクーラント入口１１とクーラント出口１２を有する。好適な実施形態では、クーラント入口１１とクーラント出口１２は、図５からも分かるように、クイックアクション継手５８を備える。クイックアクション継手５８により、冷却チューブを備える外部の冷却システムに道具を用いずに簡単に接続することができる。前壁８、後壁１０、及び中間壁１３を含む冷却システムに適切な材料を選択することにより、水による冷却だけでなく異なるクーラント、例えば水‐グリコール混合物による冷却を行うことが可能である。バッテリモジュールが自動車で使用される場合、他の冷却目的、例えば空調システムに使用されるクーラントを使用することができる。気体の冷却媒体、例えばＳＯ２を使用することもできる。
【００７０】
図４及び図５から分かるように、前壁８は、電気接続部４４を配置する２つの取付台４３を有する。これらはカバーによって保護される。
【００７１】
説明のため、１列のバッテリセル５と、対応するハウジング部品を包囲するテンションバンド４を１つだけ備えるバッテリモジュール１を図５に示す。テンションバンド４はバッテリセル列間の貫通リセス２５に通され、前壁８及び後壁１０の一部と一方のバッテリモジュール側壁９を締付ける。テンションバンドはリブ状補強部材４１，４２上を渡る。
【００７２】
バッテリモジュール１は、バッテリモジュール制御電子ユニット４７等の、下方に配置された部品及びコンポーネントを保護するカバー４５によって被覆される。バッテリモジュール制御電子ユニット４７はバッテリモジュールハウジング２内又はカバー内に配置することができる。バッテリモジュール制御電子ユニット４７はカバープレート４８（図１）の上方に配置されることが特に好ましい。
【００７３】
プラスチック製のカバープレート４８は中間壁１４とバッテリセル５の上方に配置される。カバープレート４８は、係止フック４９（図２ａ及び図２ｂ）によって中間壁１３の上部で係合される。これにより、バッテリモジュールハウジング２全体の安定性が改善する。
【００７４】
図７に示すカバープレート４８は、バッテリセル５の電気接続部５９のために対応する開口６０及びバッテリセル５に電解質を充填するための電解質充填接続部４６のための開口５２を有し、更に、ブローアウトディスク５０（図６ｂ）として形成されたバッテリセル５の圧力逃がし開口の上方に開口を有する。バッテリセル５の電解質充填接続部４６は、チューブの形態に設計され、カバープレート４８の充填接続部開口５２を通る。充填中に過剰な電解質液が生じた場合、それを収集するために、接続部充填開口５２周囲にはキャビティ状のリセス６１が配置されている。電解質液とバッテリセルハウジング６との接触は不可能であり、組立時又は各バッテリセルの充填後に容易に除去することができる。これは、バッテリセル５がバッテリモジュールハウジング２に組み付けられた後にのみ充填される場合特に有利である。
【００７５】
カバープレート４８はその上面に複数のカラー状フレーム５４を有し、このカラー状フレーム５４は、充填接続部開口５２とバッテリセル５の電気接続部５９用の貫通孔６０との間に配置され、カバープレート４８のブローアウトディスク開口５３を包囲している。カラー状フレーム５４はカバー４５に対して封止され、ブローアウトディスク５０が破裂して過剰な圧力が発生した際に漏洩する気体をフレーム５４内に留め、この気体が制御されていない状態で周囲環境に漏洩することがないようにしている。バッテリセルから漏洩する気体を収集するための既知のデバイス、例えば、米国特許第５６４３６９１号明細書又は米国特許第７，５０４，１７５号明細書に記載のものと比べて、フレームのカラー状の設計は非常に効果的であると同時に非常に単純な設計である。フレーム５４とハウジングカバー４５によって形成される収集室は漏洩する気体を全て確実に保持する。
【００７６】
バッテリモジュールハウジング２は、任意で、カラー状フレーム５４に集められた気体を外部へ導くためにカバー４５に２つの出口弁を有することができる。必要に応じて、周囲環境へ、例えば自動車の外部環境又はその他のバッテリモジュールの稼働場所へ排出が行われるように制御する。或いは、外部の収集容器に上記気体を収集することもできる。
【００７７】
隣接するバッテリセル５は正極端子が隣接バッテリセルの負極端子の隣に位置するよう１８０°回転させて位置決めされているので、中心から変位したブローアウトディスク５０も電解質充填接続部４６の右側又は左側に交互に位置している。このため、カバープレート４８は合計で４つのカラー状フレーム５４を有する。
【００７８】
図６ａ乃至図６ｅはバッテリモジュール１の組立方法を示す。まず、後壁１０をその外面を下に向けて支持面上に載置することから組立を開始する（図６ａ）。次に、同一の方向を向いた２つのバッテリセル５を、中間部分１４と側壁との間に形成されたホルダに設置する（図６ｂ）。
【００７９】
更なる工程（図６ｃ）では、バッテリセル５上に中間壁１３を載置し、後壁１０と係合させる。中間壁１３のプラグ２２を後壁１０のソケット２１内に突入させ、各分配チャネルの幾つかの部分２３と収集チャネルの幾つかの部分２４との間が封止接続されるようにする。中間壁側壁１５の凸壁１７及びリセス１８が互いに係合してバッテリモジュールハウジング側壁部を形成する。
【００８０】
次の組立工程では、同様に２つのバッテリセル５を中間壁１３上に載置するが、バッテリセル５は、各層において、下層のセル５の正極端子がいずれの場合も上層のセル５の負極端子に隣接するように位置決めされる。その後同様に更なる中間壁１３を嵌合していき、各列６個ずつ合計で２列のバッテリセル５を備えるスタックを形成する。２つの隣接する中間壁１３はいずれの場合も互いを係止する。係止プロセスでは、中間壁１３の係止鼻５５が、隣接する中間壁１３の係止舌５６に係合する。加えて隣接する中間壁１３の基部が連結する。同様のことが中間壁と端壁との間でも行われる。
【００８１】
最後の工程として前壁８が組み付けられ、前記前壁はバッテリセル５の最終段に載置され、下層に位置する中間壁１３と係合する（図６ｄ）。前壁８、中間壁１３、及び後壁１０を組み付けることによって、バッテリモジュールハウジング側壁９とバッテリモジュールハウジング基部（図示せず）が形成される。バッテリモジュールハウジング２の安定性を更に増すために、２つのテンションベルト４を備える締付デバイス３を嵌合させる。各テンションバンド４は夫々の貫通リセス２５を通過し、側壁の中間領域においてガイド１９に案内された状態で、各バンド４が１列（スタック）のバッテリセル５の周囲に締め付けられる。
【００８２】
図６ｄは、隣接する中間壁がどのように上端で係止しているかを示す。付加的な係止機構として、ソケット２１の上端の係止鼻５５が中間壁１３の対応する係止舌５６に係合する。
【００８３】
最後に、図６ｅはカバープレート４８が嵌合されたバッテリモジュールハウジング２を示す。最終的にバッテリモジュール１を完成させるために、バッテリセル５の個々の端子（電気的接触部５９）が互いに接続され、バッテリモジュール１への接続端子４４が取り付けられる。カバープレート４８上の中央ホルダ５７にはバッテリモジュール制御電子ユニット４７が任意で配置される。カバー４５を調整して組立が完了する。
【００８４】
バッテリモジュールハウジング２のカバー４５にはバッテリモジュール制御電子ユニット４７への電気接続部が任意で設けられる。この電気接続部は、例えば、ＣＡＮバス等のバスラインである。
【００８５】
より高い電圧及び／又は容量を得るために、例えば自動車では、数個のバッテリモジュール１を互いに接続することができる。その結果として生じるバッテリは１つ以上のバッテリモジュール１によって構成される。前記バッテリセル、バッテリモジュール、及びバッテリ全体は個別にも一体的にも制御することができる。例えば、個々のバッテリモジュールを安全に切断することができる。バッテリモジュール制御エレクトロニクス又はバッテリ制御エレクトロニクスを介して対応するバッテリモジュールの橋絡を制御することもできる。例えば、バッテリモジュール１におけるバッテリセル５の適切な接続とバッテリモジュール制御電子ユニット４７及び／又はバッテリ制御エレクトロニクスを介した対応する制御によって、例えば、国際公開第２０１１／０９５６３０号に開示されるような安全回路を実施することができる。
【００８６】
上記バッテリモジュールは例えば自動車に取り付けることができ、車内で更なるバッテリモジュールと接続させることができ、且つ／又は車両のエレクトロニクスに接続することができる。更に、クーラントチューブをクーラント入口１１に接続し、別のチューブをクーラント出口１２に接続することによって車両の冷却システムへの接続も行われる。
【００８７】
本発明に従うバッテリモジュールは、自動車以外での利用にも適している。例えば、上記バッテリモジュールは、中電圧回路網及び／又は低電圧回路網に対するエネルギー貯蔵及びエネルギー供給のため、又は再生可能エネルギー開発施設と組み合わせた分散型エネルギー貯蔵のために使用することもできる。本発明に従うバッテリモジュールは、例えば、無停電電源装置（ＵＰＳ）として又は非常電源として使用することもできる。更に考え得る用途としては、分離されたネットワークの安定化がある。ここでは、数個のバッテリモジュールが互いに接続されることが好ましい。その場合、所望のエネルギー含量、電圧レベル、又は必要な電流が、個々のバッテリモジュールの構成及びバッテリセルの内部配置に反映される。
【００８８】
当然ながら、本書に示す構成とは異なるようにバッテリモジュールを構成することができる。例えば、２列配置のバッテリセル５と共に、３つ、４つ、又は９つのバッテリセルを備えるモジュールも各２列に配置されるよう、複数のバッテリセルを結合することができる。任意で、バッテリセル５を１列だけ有するバッテリモジュールを構成することができ、その場合、例えば６個、９個、１２個又は１８個のセルを結合することができる。６個のセルを直列に結合した好適な実施形態を以下に記述する。１列配置のバッテリセル５により、分配チャネル２３と収集チャネル２４がバッテリセル５の側面に配置される。その場合それに対応してクーラントの分配システムを適応させなければならない。
【００８９】
本発明に関しては、電気的に直列接続された１２個のバッテリセル５を備えるバッテリモジュール１が一例としてより詳細に研究された。バッテリセル５は２列に６個ずつ配置されている。バッテリモジュールハウジング２における冷却システムのチャネル構造体３２は、相応の寸法に形成された外部の冷却ポンプによって、クーラントがバッテリモジュールハウジング２内のチャネル３１を、毎分１リットル以上、好ましくは毎分１．５リットル以上の流量で流れるよう設計するのが好ましいと判明した。特定の実施形態では、クーラントの流量は毎分１．６リットル以上である。
【００９０】
研究から、例えば、クーラント温度を２５℃とした場合、かかる流量によって、セル内の温度が４０℃以下に維持されることが示されている。冷却されていない状態では、ＳＯ２系電解質溶液を備えるバッテリセルの温度は、１００Ａの定放電電流の場合、６０℃超となる。かかる温度上昇は圧力の上昇につながる。結果的に生じる圧力はバッテリセルハウジング６とバッテリモジュールハウジング２に伝達されるので、２．５ｍｍを超え部分的には３ｍｍを超える変形が―バッテリモジュールが冷却されていない状態では―生じる可能性がある。かかる力は上記の効率的な冷却によって回避される。更に、締付デバイスによってバッテリモジュールハウジングの損傷及び変形が防止される。
【００９１】
図８乃至図１３は本発明に従うバッテリモジュールの更に他の好適な実施形態を示す。この実施形態では、個々のバッテリセルは１列にのみ配置されており、図１乃至図７に従う先行の実施形態のように隣り合う２列に配置されていない。この実施形態のバッテリにおいても１列に６個のセル５が配置されており、これらのバッテリセルは１９．２Ｖの合計公称電圧が得られるよう電気的に接続される。
【００９２】
図８ａはバッテリモジュールハウジング２を備えるバッテリモジュール１の正面図を示す。バッテリモジュールハウジング２は、複数の中間壁１３と前壁８及び後壁１０によって形成された数個のプラスチック製部品を備える。個々の壁は締付デバイス３を形成する金属製の３本のテンションバンド４によって包囲されている。
【００９３】
端壁８，１０は、各々、図１１及び図１２に示す閉鎖壁７０及び外壁７１によって形成されている。壁は全て（閉鎖壁７０、外壁７１、中間壁１３）各テンションバンド４のための貫通リセス２５を有し、前記テンションバンド４はこの貫通リセス２５を通る。外壁７１の側壁には貫通リセス２５から離れて各テンションバンド４のための案内Ｒ面取り部７２が設けられ、鋭角部を避けてテンションバンド４を案内する。２つの閉鎖壁７０及び中間壁１３は、側面又は端面１６に、テンションバンド４を横方向に案内する案内リセス７３を有する。
【００９４】
図８ａ及び図８ｂは、クーラント用の接続部が端にある。クーラント入口１１はバッテリモジュール１の下半分に配置されており、クーラント出口１２は上部に配置されている。クーラント入口１１とクーラント出口１２は夫々カラーを備える円形孔として配置されている。クーラント入口１１とクーラント出口１２にはクーラントシステムへ接続可能なように接続部品が挿入される。このコネクタは、クーラントシステムをクイックリリース閉塞部材によって接続することができるように設計されることが好ましい。或いは、クーラント用の個々の接続部は、適切な閉塞部材、例えば、シーリングプラグ、ブラインドプラグ、又はその他の適切な閉塞部材によって閉塞することもできる。バッテリが単一のエネルギー源として使用される場合、前面８のクーラント入口１１はクーラントシステムと接続される。前面８のクーラント出口１２はプラグで封止される。背面では、クーラント入口１１がプラグで封止され、クーラント出口１２がクーラントシステムに接続される。このようにして、バッテリモジュールハウジング２を通るクーラントの均一な流れが保証される。
【００９５】
複数のバッテリが流体結合される場合、クーラント入口１１又は出口１２に対して封止閉塞を確立する各側でクーラント入口１１及びクーラント出口１２に接続部品又はコネクタが嵌合される。このコネクタは、例えば、Ｆｒｅｕｄｅｎｂｅｒｇ社製の所謂プラグアンドシールコネクタでもよい。かかるコネクタは、２つの隣接するバッテリモジュール１間の流体接続だけでなく周囲環境に対する封止も確立するプラスチック製のジャケット、例えばラバーコーティングを備える円筒状チューブを備える。このようにして２つのバッテリ１の分配チャネル２３と収集チャネル２４が互いに結合される。この場合も同様に、先頭のバッテリ１の前面８のクーラント出口１２がプラグで封止される。結合されたバッテリ列の最後尾のバッテリでは、背面１０のクーラント入口１１が封止される。先頭のバッテリの前面８のクーラント入口１１も、最後尾のバッテリ１の背面１０のクーラント出口１２もクーラントシステムに接続される。
【００９６】
図８ｂはバッテリモジュール１の背面を示す。テンションバンド４はいずれの場合もその両端部で閉じられる。ここで示す実施形態では、テンションバンド４の両端部が互いに圧着される。圧着は例えば圧着プライヤ等の道具によって行われるのが好ましい。このように、テンションバンド４は素早く且つ容易に閉じることができ、テンションバンド４の必要な張力が得られる。テンションバンドを自動的に閉じる場合は、自動工具によって行うことができる。
【００９７】
カバー４５はバッテリモジュールハウジング２と共に封止閉鎖を行う。カバー４５は前面（図８ａ）にエレクトロニクス接続部７４を有し、バッテリ制御エレクトロニクス４７を、外部の制御ユニットと、又は他のバッテリモジュールの他のバッテリ制御エレクトロニクスと接続することができるようになっている。
【００９８】
カバー４５の側面には、障害の発生時にバッテリセル５から漏洩する気体を受け取り、その気体を吸収、中和、又は保存することができる収集デバイスへ導く接続デバイス７５が配置されている。
【００９９】
図９ａ及び図９ｂは、カバー４５を取り外した状態のバッテリモジュール１を示す。図９ｂは、６個のバッテリセル５を、夫々の電気接続部５９、ブローアウトディスク５０、及び電解質充填接続部４６とともに示している。図９ｃはカバー４５を示す。
【０１００】
第一の実施形態のカバープレート４８に対応するカバーホイル７８がバッテリセル５の上面を被覆している。カバーホイル７８は数個のリセスを有し、これらのリセスからバッテリセル５の電気接続部５９が延出している。カバーホイル７８は周囲環境に対して電気絶縁するように機能する。任意で、カバーホイル７８には更なるリセスを設けることができ、このリセスはバッテリセル５のブローアウトディスク５０に対応し、ブローアウトディスク５０が開放する障害が生じた場合、損傷したバッテリセル５から漏洩する気体が全てカバー４５の内側に漏洩することができるようにすることが好ましい。リセスが設けられない場合、カバーホイル７８はバッテリセル５と中間壁１３の上面に載置されているだけなので、気体はカバーホイル７８の縁から下方に漏洩する。
【０１０１】
カバー４５はバッテリモジュールハウジング２と封止接続しているため、漏洩したガスはバッテリカバー４５に封入される。このため、図９ｃに示すように、カバー４５の下側にはシール８０が設けられている。
【０１０２】
バッテリモジュールハウジング２の外壁７１は上面に複数の孔を有し、これらの孔によって電気接続プレート７６を螺設することができる。接続プレート７６は銅レールであることが好ましく、バッテリ電圧をタップするための電気接続部４４を備える。接続プレート７６は、電気絶縁させるためにプラスチック製の保定要素７７に包囲されている。個々のバッテリセル５は接続端子７９を介して互いに直列接続されている。銅レール７６の一方は直列回路の先頭のバッテリセル５の接続端子７９と接続される。他方の銅レール７６は、直列回路における最後尾のバッテリセル５の接続端子７９と、先頭のバッテリセルとは反対のバッテリ極で接続される。
【０１０３】
バッテリカバー４５はバッテリモジュールハウジング２に螺設され、カバー４５の保定開口８１から外壁７１の保定孔８２に螺子を螺入する。２つの螺子が保定孔８２ａに直接螺入される。更に２つの螺子が、保定要素７７の貫通孔８３から外壁７１の保定孔８２ｂに螺入される。このため、カバー４５の保定開口８１は、貫通孔８３に突入する円筒形フランジ８１ａを備える。カバー４５の保定開口８１は金属スリーブによって補強されることが好ましい。
【０１０４】
図９ｃに示す脱気用の接続デバイス７５は逆止弁を備え、気体がカバー４５からは漏洩することができるがカバー４５によって形成されたキャビティには侵入することができないようにすることが好ましい。この態様は重要であり、複数のバッテリモジュール１が接続される構成において不良なバッテリモジュール１が発生した場合、漏洩した気体が機能中の正常なバッテリモジュール１に導かれてそのバッテリモジュール１に損害を与えることがない。
【０１０５】
図１０ａ及び図１０ｂは中間壁１３を正面及び背面から示す。冷却領域３０に配置された冷却チャネル３１は蛇行形状を有する。第一の実施形態に対して、蛇行路は同一であり、個々の蛇行路の間隔がここでは一定である。チャネル３１は前端３４に分配チャネル２３への接続部を有し、後端３５には収集チャネル２４への接続部がある。クーラントは、好ましくは中間壁１３の下部に配置された前端３４からチャネル３１を通り、好ましくは中間壁の上部に配置された後端３５へ流れる。後端３５はいずれの場合も前端３４よりも中間壁１３の上面９０に近づけて配置されることが好ましい。チャネル３１は、この好適な実施形態では両面に開口するリセス３３である。或いは、チャネル３１は片面に開口することもできる。
【０１０６】
クーラントの分配領域８４には、分配チャネル２３と収集チャネル２４に加え、テンションバンド４を通す３つの貫通リセス２５が配置されている。分配チャネル２３と収集チャネル２４は、各々、中間壁１３の前面２０のシールを収容するための全周溝８５を有する。このシールによって、分配チャネル２３と収集チャネル２４が２つの隣接する中間壁１３間で封止され、クーラントや流体（気体又は液体を問わず）は漏出できない。１列配置のバッテリセル５用の分配領域８４は、２列配置のセル５用の中間部分１４に対応していることが好ましい。
【０１０７】
分配チャネル２３と収集チャネル２４の壁は背面２８側で平面になっており（図１０ｂ）、封止溝８５に配置されたシールはこの壁の平面状の上面とともに封止閉塞することができる。
【０１０８】
冷却領域３０には、チャネル３１を包囲する平坦な隆起線状の周囲隆起部８６が設けられている。中間壁１３の前面２０及び背面２８上にはここでは図示されていないプラスチック分離層が載置され、両面に開口したリセス３３を閉塞するようにプラスチック分離層３８が位置決めされる。プラスチック分離層３８は隆起部８６上に載置され、例えば溶接によって生成される隆起部８６との封止接続部を有する。溶接時、隆起部８６が溶融し、プラスチック分離層３８を前面２０又は背面２８に略平面且つ直接接触させる。このように、クーラント（冷却流体）がチャネル３１内に導かれ、チャネル３１から漏出することができない。プラスチック分離層３８と接合される前に、隆起部８６は、５ｍｍ以下の高さであることが好ましく、３ｍｍ以下の高さであると特に好ましく、１ｍｍ以下の高さであると非常に好ましい。実用的には、隆起部８６は溶接後に平らになることが好ましい。
【０１０９】
分配領域８４の中間壁１３の前面２０には位置決めシート８７が設けられており、下部の外角に配置されることが好ましい。位置決めシート８７は、対応する位置決めピン８８が突入する止まり穴であることが好ましい。位置決めピン８８は、中間壁１３の背面２８に配置される（図１０ｂ）。
【０１１０】
この第二の実施形態でも、２つの隣接するバッテリセル５間に１つの中間壁１３を配置することができるように中間壁１３が位置決めされる。中間壁側壁１５、分配領域８４の内側側壁、中間壁基部３９、及び中間壁上面９０はバッテリセル５の保持要素である。中間壁側壁１５、分配領域８４の内側側壁、中間壁基部３９、及び中間壁上面９０は、中間壁１３に配置されたバッテリセル５の側面が少なくとも部分的に包囲されるように、連結して保持構造、ここではフレームを形成している。中間壁上面９０のリセス８９によってバッテリセル５の電気接続部に接触可能になっている。従って、隣接する２つの中間壁１３は連結してバッテリセル５のために密閉空間を形成する。このように中間壁１３のプラスチックによって周囲環境から電気絶縁される。
【０１１１】
図１１ａ乃至図１１ｄは閉鎖壁７０を詳細に示し、図１１ａ乃至図１１ｃには前側閉鎖壁７０を示し、図１１ｄには後側閉鎖壁７０を示す。
【０１１２】
中間壁１３とは対照的に、冷却領域３０のチャネル３１は片面に開口したリセス３３によって形成される。バッテリモジュールハウジング２の閉鎖壁７０は流体が通過する外壁であるため、片面のみがバッテリセルと接触し、バッテリセル５の冷却にのみ使用される。閉鎖壁７０の他面には外壁７１が隣接する（図１２ａ，図１２ｂを参照）。
【０１１３】
内面（前面２０）の設計は、中間壁１３の前面２０の設計に対応している。チャネル構造体３２もプラスチック分離層３８によって被覆され、流体がチャネル３１から漏洩しないよう封止溶接される。プラスチック分離層３８を備える溶接された閉鎖壁７０を図１１ｂに示す。
【０１１４】
分配チャネル２３及び収集チャネル２４は、夫々、分配領域８４に封止溝を有しないように設計されている。封止のためのシールは隣接する中間壁に設けられている。分配領域８４の下部領域には位置決めピン８８が配置されている。
【０１１５】
図１１ｃは前側閉鎖壁７０の背面２８を示す。分配領域８４では、分配チャネル２３と収集チャネル２４は両方とも封止溝が無い。隣接する外壁７１は封止目的の封止溝内にシールを有する。外壁７１の対応するリセスに係合するために下部領域には位置決めピン８８も設けられている。チャネル３１は前面２０にのみ開口しているので冷却領域３０には冷却チャネルは配置されない。背面２８は略平面を有し、２つの突起又は隆起部、即ち、チャネル３１の前端３４に対応する下部突起９４とチャネル３１の後端３５に対応する上部突起９５を含む。突起９４，９５は、夫々、閉鎖壁７０の背面２８に対して前端３４と後端３５を封止する。
【０１１６】
図１１ｄに示す後側閉鎖壁７０は、分配領域８５の前面に位置決めピンが無い点、及び代わりに位置決めシート８７が設けられている点でのみ前側閉鎖壁７０と異なる。収集チャネル２４と分配チャネル２３は各々壁面に封止溝８５を有する。それ以外は前側及び後側閉鎖壁７０は同一である。後側閉鎖壁７０も冷却領域３０において、ここでは図示されていないプラスチック分離層によって封止されるので、片面に開口したチャネル３１の開口側面が閉塞される。
【０１１７】
図１２ａ及び図１２ｂは外壁を各々内側及び外側から示す。閉鎖壁７０とは対照的に、外壁７１の実施形態は１つのみであって、この外壁７１がバッテリモジュールハウジング２の前端及び後端の両方に配置される。このため、外壁７１は、閉鎖壁７０の位置決めピン８８が挿入される位置決めシート８７を分配領域８４の内側両隅に有する。外壁７１は夫々分配チャネル２３用及び収集チャネル２４用の封止溝８５を備え、冷却流体の漏出を防止するために閉鎖壁７０と外壁７１との間で分配チャネル２３及び収集チャネル２４を封止することができる。
【０１１８】
内面９１には、閉鎖壁７０の突起９４，９５と対応する２つのリセス９２，９３が配置されている。これにより、閉鎖壁７０と外壁７１とが互いに（面）接触する。
【０１１９】
図１２ｂは外壁７１の外面９６の詳細を示す。分配チャネル２３及び収集チャネル２４は両方とも夫々クーラント入口１１及びクーラント出口１２を形成する円形ブッシュで終了している。外面及び貫通リセス２５には、テンションバンドを案内するための案内Ｒ面取り部７２がある。
【０１２０】
一方、外面９６上の複数の長手スロット９７は、重量削減という目的にかない又は外壁７１が例えばプラスチック製の場合は製造プロセスのためである。外壁７１がその好適な実施形態においてアルミニウム又はその他の金属から製造される場合、この複数の長手スロット９７によって重量を大幅に削減することができるようになる。アルミニウムの使用によって安定性が増す。外壁７１は通常厚みが２０ｍｍ以下であり、１５ｍｍ以下が好ましく、１２ｍｍ以下が更に好ましく、１０ｍｍ以下が非常に好ましく、８ｍｍ以下が特に好ましい。長手スロット９７は深さが１ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上が好ましく、５ｍｍ以上が更に好ましく、７ｍｍ以上が更に好ましく、９ｍｍ以上が特に好ましい。長手スロット９７の深さは最大でも外壁７１の厚みと同等である。
【０１２１】
また、長手スロット９７は、バッテリ１を例えばベースプレートやその他のデバイスに取付可能にする取付アダプタを収容する。取付アダプタは、例えば長手スロット９７に係合する歯を備える櫛状とすることができる。数個のバッテリ１が互いに結合される場合、このアダプタ要素を使用して、２つの結合されたバッテリを適切な位置に保持するように取り付ける。これにより、クーラント入口１１又はクーラント出口１２に配置され、２つの隣接するバッテリモジュールハウジング２を接続する接続部品がその封止位置に留まり、クーラントは漏洩しない。
【０１２２】
図１３ａ乃至図１３ｄは、バッテリセル５が１列に配置される場合のバッテリモジュールハウジング２を備えるバッテリ１の製造方法の第１の工程を示す。この製造方法は自動化、例えば、全自動、手動介入のある半自動とすることができる。
【０１２３】
図１３ａに従う第１の工程では、前側閉鎖壁７０は外壁７１上に位置決めされ、外壁７１は製造方法上、水平に位置決めされることが好ましい。閉鎖壁７０の位置決めピン８８が外壁の位置決めシートに突入する。閉鎖壁７０は組立前にプラスチック分離層３８を既に備えているため、冷却領域３０においてチャネルが封止される。
【０１２４】
図１３ｂに従う更なる工程では、バッテリセル５は、その電気接続部５９が閉鎖壁７０のリセス８９の領域に配置されるように閉鎖壁７０の冷却領域３０に位置決めされる。図１３ｃに従う次の工程では、中間壁１３は、位置決めシート８７が閉鎖壁７０の位置決めピン８８と係合するようにバッテリセル５上に載置される。中間壁上面９０の一方のリセス８９は、バッテリセル５の電気接続部５９を塞がない。従って、バッテリセル５は、２つのリセス８９によって形成された開口領域を除き、閉鎖壁７０及び中間壁１３によって囲繞される。
【０１２５】
次の工程では（図１３ｄ）、中間壁１３の冷却領域３０上に更なるバッテリセル５が位置決めされている。このバッテリセル５の後、更なる中間壁１３と更なるバッテリセルが交互に続き、工程の最後に、最後のバッテリセル５に、閉鎖壁７０とその上に外壁７１を設ける。この後、テンションバンド４は貫通孔２５を通り、上記のようにして作製されたバッテリモジュールハウジング２を包囲するよう閉じる。バッテリセル５はカバーホイル７８によって被覆され、接続端子７９が組み付けられる。カバーは電気接続プレート７６及び保定要素７７の組み付け後に嵌合することができる。
【図１】
2015505142.tif 000003
【図２ａ】
2015505142.tif 000004
【図２ｂ】
2015505142.tif 000005
【図２ｃ】
2015505142.tif 000006
【図３】
2015505142.tif 000007
【図４】
2015505142.tif 000008
【図５】
2015505142.tif 000009
【図６ａ】
2015505142.tif 000010
【図６ｂ】
2015505142.tif 000011
【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【国際調査報告】
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