(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリであって、
複数のバッテリーパックを備えており、
前記複数のバッテリーパックは、各々、複数のセルを有しており、
前記複数のセルは、各々、電力を蓄え且つ伝達するためのアノードとカソードとを有しており、
前記複数のバッテリーパックは、各バッテリーパックと並んで配置されて、該バッテリーパックを通る冷却用の空気通路が形成されており、
前記バッテリーパックアッセンブリは、前記空気通路の夫々を通って流れる空気の量を調量して、前記バッテリーパックの全てを実質的に一様な温度まで均等に冷却する、少なくとも一つの調量デバイスを備えており、
前記調量デバイスは、前記バッテリーパックの前記空気通路に流入する空気を調量するための複数の孔が形成された調量プレートであり、
前記調量プレートは、前記バッテリーパックの上流に配置されており、
前記孔の各々は、該孔が前記調量プレートを通って延びるに従って先細となり、これによって、面積がＡｅｎｔｒｙの入口開口部と、面積がＡｅｘｉｔの出口開口部とが形成され、これらの面積の比Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔは１よりも大きく、
前記バッテリーパックアッセンブリは、前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための入口バスバーを含み、
前記入口バスバーは、該入口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記調量プレートを挟み、
前記入口バスバーには、空気を通過させて前記孔まで搬送するための複数の開口部が形成されている、アッセンブリ。
【請求項２】
電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリであって、
複数のバッテリーパックを備えており、
前記複数のバッテリーパックは、各々、複数のセルを有しており、
前記複数のセルは、各々、電力を蓄え且つ伝達するためのアノードとカソードとを有しており、
前記複数のバッテリーパックは、各バッテリーパックと並んで配置されて、該バッテリーパックを通る冷却用の空気通路が形成されており、
前記バッテリーパックアッセンブリは、前記空気通路の夫々を通って流れる空気の量を調量して、前記バッテリーパックの全てを実質的に一様な温度まで均等に冷却する、少なくとも一つの調量デバイスを備えており、
前記調量デバイスは、前記バッテリーパックの前記空気通路に流入する空気を調量するための複数の孔が形成された調量プレートであり、
前記孔は、面積が孔毎に変化し、
前記バッテリーパックアッセンブリは、前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための出口バスバーを含み、
前記出口バスバーは、該出口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記調量プレートを挟む、アッセンブリ。
【請求項３】
電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリであって、
複数のバッテリーパックを備えており、
前記複数のバッテリーパックは、各々、複数のセルを有しており、
前記複数のセルは、各々、電力を蓄え且つ伝達するためのアノードとカソードとを有しており、
前記複数のバッテリーパックは、各バッテリーパックと並んで配置されて、該バッテリーパックを通る冷却用の空気通路が形成されており、
前記バッテリーパックアッセンブリは、前記空気通路の夫々を通って流れる空気の量を調量して、前記バッテリーパックの全てを実質的に一様な温度まで均等に冷却する、少なくとも一つの調量デバイスを備えており、
前記調量デバイスは、前記バッテリーパックの前記空気通路に流入する空気を調量するための複数の孔が形成された調量プレートであり、
前記バッテリーパックアッセンブリは、二つの調量プレートを含み、
前記二つの調量プレートの一方が、前記バッテリーパックの上流に配置された入口調量プレートを形成し、他方が、前記バッテリーパックの下流に配置された出口調量プレートを形成し、
前記入口調量プレートの前記孔の各々は、面積が、入口調量プレート孔毎に変化し、
前記出口調量プレートの前記孔の各々は、面積が、出口孔毎に変化し、
前記アッセンブリは、前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための入口バスバーを含み、前記入口バスバーは、該入口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記入口調量プレートを挟み、
前記入口バスバーには、空気を通過させて前記孔まで搬送するための複数の開口部が形成されており、
前記アッセンブリは、また、前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための出口バスバーを含み、前記出口バスバーは、該出口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記出口調量プレートを挟む、アッセンブリ。
【請求項４】
請求項２または３に記載のアッセンブリにおいて、
前記調量プレートは、前記バッテリーパックの上流に配置されており、
前記孔の各々は、該孔が前記調量プレートを通って延びるに従って先細となり、これによって、面積がＡｅｎｔｒｙの入口開口部と、面積がＡｅｘｉｔの出口開口部とが形成され、これらの面積の比Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔは１よりも大きい、アッセンブリ。
【請求項５】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記比Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔは、１＜Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔ＜４の範囲内にある、アッセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載のアッセンブリにおいて、
前記面積Ａｅｎｔｒｙは、最大値がＡｅｎｔｒｙｍａｘであり、最小値がＡｅｎｔｒｙｍｉｎであり、
これらの面積比Ａｅｎｔｒｙ ｍａｘ／Ａｅｎｔｒｙ ｍｉｎは、１＜Ａｅｎｔｒｙ ｍａｘ／Ａｅｎｔｒｙ ｍｉｎ＜４の範囲内にある、アッセンブリ。
【請求項７】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記空気通路の各々は、前記複数の孔のうちの一つの孔によって調量されており、
前記孔は、前記比Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔが孔毎に異なる、アッセンブリ。
【請求項８】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔は、出口開口部面積Ａｅｘｉｔが孔毎に異なる、アッセンブリ。
【請求項９】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔の各々は、ほぼ砂時計形状である、アッセンブリ。
【請求項１０】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔の各々は、ほぼ蝶ネクタイ形状である、アッセンブリ。
【請求項１１】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔の各々は、矩形形状である、アッセンブリ。
【請求項１２】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔の各々は、円形形状である、アッセンブリ。
【請求項１３】
請求項１または４に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔の各々は、ほぼ楕円形形状である、アッセンブリ。
【請求項１４】
請求項４に記載のアッセンブリにおいて、
前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための入口バスバーを含み、
前記入口バスバーは、該入口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記調量プレートを挟み、
前記入口バスバーには、空気を通過させて前記孔まで搬送するための複数の開口部が形成されている、アッセンブリ。
【請求項１５】
請求項１または３に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔は、面積が孔毎に変化する、アッセンブリ。
【請求項１６】
請求項１３に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔の各々の周囲の形状は、孔毎に変化する、アッセンブリ。
【請求項１７】
請求項１または１４に記載のアッセンブリにおいて、
前記調量プレートは、前記バッテリーパックの下流に配置されており、前記孔は出口孔を形成する、アッセンブリ。
【請求項１８】
請求項１５に記載のアッセンブリにおいて、
前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための出口バスバーを含み、
前記出口バスバーは、該出口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記調量プレートを挟む、アッセンブリ。
【請求項１９】
請求項１または２に記載のアッセンブリにおいて、
二つの調量プレートを含み、
前記二つの調量プレートの一方が、前記バッテリーパックの上流に配置された入口調量プレートを形成し、他方が、前記バッテリーパックの下流に配置された出口調量プレートを形成する、アッセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のアッセンブリにおいて、
前記入口調量プレートの前記孔の各々は、面積が、入口調量プレート孔毎に変化し、
前記出口調量プレートの前記孔の各々は、面積が、出口孔毎に変化する、アッセンブリ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のアッセンブリにおいて、
前記アッセンブリは、前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための入口バスバーを含み、前記入口バスバーは、該入口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記入口調量プレートを挟み、
前記入口バスバーには、空気を通過させて前記孔まで搬送するための複数の開口部が形成されており、
前記アッセンブリは、また、前記バッテリーパックを電気的に相互接続するための出口バスバーを含み、前記出口バスバーは、該出口バスバーと前記バッテリーパックとの間に前記出口調量プレートを挟む、アッセンブリ。
【請求項２２】
電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリであって、
前記バッテリーパックアッセンブリは、複数のバッテリーパックを備えており、
前記複数のバッテリーパックは、各々、複数のセルを有しており、
前記複数のセルは、電力を蓄え且つ伝達するためのアノード及びカソードを有しており、
前記複数のバッテリーパックは並んで配置されて、該バッテリーパックを通る空気通路が形成されており、
前記バッテリーパックアッセンブリは、また、
前記バッテリーパックの両端部のうちの一方に沿って配置されたバスバーと、
前記空気通路の夫々を通って流れる空気の量を調量して、前記バッテリーパックの全てを実質的に一様な温度まで均等に冷却する、調量プレートとを備えており、
前記調量プレートは、前記バッテリーパックと前記バスバーとの間に挟まれた、バッテリーパックアッセンブリ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のアッセンブリにおいて、
前記調量プレートには、前記バッテリーパックの前記空気通路に流入する空気を調量するための複数の孔が形成されている、アッセンブリ。
【請求項２４】
請求項２３に記載のアッセンブリにおいて、
前記孔は、面積が孔毎に異なる、アッセンブリ。
【請求項２５】
請求項２４に記載のアッセンブリにおいて、
前記バッテリーパックの各々は、上部及び下部を持つケーシングを含む、アッセンブリ。
【請求項２６】
請求項２５に記載のアッセンブリにおいて、
ハウジングを有しており、
該ハウジングにより、前記バッテリーパックの前記ケーシングの全てを並べた関係で包囲して、前記隣接したケーシングの前記上部間にＶ字形状チャンネルを形成すると共に、前記隣接したケーシングの前記下部間にＶ字形状チャンネルを形成し、
各チャンネルは、空気を搬送するため、前記バッテリーパックの長さに亘って延びている、アッセンブリ。
【請求項２７】
請求項２６に記載のアッセンブリにおいて、
前記バスバーは、前記バッテリーパックの下流に配置されており、
前記調量プレートは複数のブロッキングパネルを含み、
前記バッテリーパックの外に流出する空気を調量するため、前記調量プレートが、前記バスバーと前記バッテリーパックとの間に挟まれる、アッセンブリ。
【請求項２８】
請求項２７に記載のアッセンブリにおいて、
前記調量プレートの前記ブロッキングパネルの各々は、前記チャンネルの一部をブロックできるように前記チャンネルの一つと整合して、出口孔を形成する、アッセンブリ。
【請求項２９】
電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリであって、
複数のバッテリーパックを備え、
前記複数のバッテリーパックは、各々、互いに平行に延びる上スタック及び下スタックを含み、そこを通る冷却用空気通路が形成されており、
前記スタックの各々は、軸線に沿って延び、複数の円筒形セルを含み、これらのセルの各々は円筒体を形成し、前記円筒体の両端にカソード及びアノードを有し、前記軸線に沿って互いにカソード−アノード関係で積み重ねられており、
前記スタックの各々は、長さが等しく、前記セルを同数含み、
前記上スタックの前記セルの前記アノードは一方の方向に向いており、前記下スタックの前記セルの前記アノードは逆方向に向いており、
前記バッテリーパックの各々は、開口前部及び開口後部を有し且つ前記スタックを互いに重ねるケーシングと、ほぼ矩形形状で隅部に丸みを付けた二つの端キャップとを含み、前記端キャップのうちの一方の端キャップは、前記開口前部に配置され、前記端キャップのうちの他方の端キャップは、前記開口後部に配置されており、
前記セルの各々は、絶縁材料からなる円筒形形状のスペーサを含み、前記スペーサは、前記セルと前記ケーシングとの間に空間を形成するため、前記セルの前記アノード端と隣接して前記セルの前記円筒形の壁を取り囲み、
前記ケーシングは、前記上スタックを円形に取り囲み且つ前記上スタックの長さに沿って延びる円筒形上区分と、逆Ｌ字形状ピースとを含み、前記逆Ｌ字形状ピースは、その長脚部が、前記円筒形上区分から接線方向に短脚部まで延びており、前記短脚部は、前記スタックから間隔が隔てられて横方向に延びており、これによって、前記上スタックの周囲で前記スペーサ間の前記空間に空気を供給して前記セルを冷却する空気入口チャンバが形成されており、
前記円筒形上区分は、前記セルの周囲の前記空間から空気を排出するため、軸線方向に整合した複数の上出口を前記ケーシングの前記円筒形上区分に形成し、前記上出口は、前記逆Ｌ字形状と直径方向反対側にあり、
前記ケーシングは、前記円筒形上区分から角度的に回転させた、前記円筒形上区分と同じ形状の円筒形下区分を有し、
一方の円筒形区分の前記短脚部は、他方の円筒形区分に対して接線方向であり、そのため、前記空気入口チャンバは互いに対して開口し、前記短脚部と前記他方の円筒形区分の外側との間に開放凹所を形成しており、
前記円筒形下区分は、前記円筒形下区分内の前記セルの周囲の前記空間から空気を排出するため、軸線方向に整合した複数の下出口を前記ケーシングの前記円筒形下区分に形成しており、前記下出口は、前記逆Ｌ字形状ピースに対して直径方向反対側に且つ前記円筒形上区分の前記上出口の反対側にあり、
前記端キャップの各々は、上部及び下部を有し、前記端キャップを前記ケーシングに取り付けるためのクリップが前記上部及び下部に設けられており、
前記端キャップの各々は、前記セルでできた前記スタックの夫々から電力を伝達するため、一方のスタックの前記セルのうちの最も外側のセルの前記アノードと整合した、前記アノードと接触するために前記端キャップを通って突出した正端子と、他方のスタックの前記セルのうちの最も外側のセルの前記カソードと整合した、前記カソードと接触するために前記端キャップを通って突出した負端子とを有しており、
前記端キャップの各々は、前記開口前部に配置されて、空気を前記端キャップを通して前記ケーシング内に搬送するための進入部を形成しており、
前記バッテリーパックアッセンブリは、また、
前記バッテリーパックの前記複数のケーシングを並べた関係で包囲し、前記出口を出る空気を搬送するため、前記ケーシングの隣接した円筒形区分間に、前記バッテリーパックの長さに亘って延びるＶ字形状チャンネルを形成するハウジングと、
前記空気入口チャンバに及び前記バッテリーパック上に空気を供給するため、前記ハウジングに取り付けられた入口マニホールドと、
前記チャンネルから空気を受け取り、空気を前記出口から排出するため、前記ハウジングに取り付けられた出口マニホールドとを備え、
前記入口マニホールドは、前記バッテリーパックの前記前端キャップに沿って、前記バッテリーパックの前記前端キャップに対して間隔が隔てられた関係で延びており、また、空気を前記バッテリーパックの各々に均等に分散するため、空気を案内するための複数のガイドベーンを含み、
前記正端子が前記上スタックから延びるバッテリーパックと、前記正端子が前記下スタックから延びるバッテリーパックとが交互に配置されており、
入口バスバーが、前記入口マニホールドと前記ハウジングとの間に挟まれており、前記入口バスバーは、前記バッテリーパックを直列に接続するために、前記バッテリーパックの一端の前記正端子を次の隣接したバッテリーパックの負端子に電気的に接続するための複数の接続ワイヤを有しており、
出口バスバーが、前記出口マニホールドと前記ハウジングとの間に挟まれており、前記出口バスバーは、全ての前記バッテリーパックの直列接続を完了するために、前記正端子を夫々のバッテリーパックの各々の前記負端子に、前記バッテリーパックの他端のところで電気的に接続するための複数の接続ワイヤを有しており、
前記入口バスバーには複数の開口部が形成されており、各開口部は、前記バッテリーパックのうちの二つのバッテリーパックに対して開口して、空気を、前記入口バスバーを通して、前記入口マニホールドから二つの隣接したバッテリーパックの前記空気入口チャンネルまで搬送できるようになっており、
前記開口部の各々は、前記円筒形区分をカバーするため、下方に突出した一対の半円形の周囲と、上方に突出した一対の半円形の周囲とによって形成されており、
入口調量プレートが、前記入口バスバーと前記バッテリーパックとの間に挟まれ、前記空気通路を通って流れる空気の夫々の量を調量して、前記バッテリーパックの全てを均等に実質的に等しく冷却し、また、前記凹所をカバーし、
前記入口調量プレートには、前記バッテリーパックの前記空気通路に流入する空気を調量するため、複数の孔が形成されており、
前記孔の各々は、前記孔が前記調量プレートを通って延びるに従って先細りとなり、これにより、面積Ａｅｎｔｒｙを有する進入開口部と、面積Ａｅｘｉｔを有する出口開口部とを形成して、その比Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔを１よりも大きくし、
前記空気通路の各々は、前記孔のうちの１つの孔によって調量されており、前記孔の比Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔは孔毎に異なっており、
前記孔の出口開口部の面積Ａｅｘｉｔは、孔毎に異なり、
前記孔の各々は、ほぼ砂時計形状であり、
出口調量プレートが、前記出口バスバーと前記バッテリーパックとの間に挟まれ、前記チャンネルと整合し、これにより、前記チャンネルを通り前記セルの周囲を通る空気流の速度を調量して、前記バッテリーパック内の前記セルの全てを冷却し実質的に一様な温度にすることができ、
前記出口調量プレートは、複数のブロッキングプレートを含み、前記複数のブロッキングプレートの各々は、出口孔を形成するため、前記チャンネルのうちの一つのチャンネルと整合しており、
前記出口孔の各々は周囲部を有し、前記孔の各々の前記周囲部の形状は、出口孔毎に異なる、バッテリーパックアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力を提供するため、多数の個々のセルを各々含む多数のバッテリーパックを組み合わせることが周知である。電流が、個々のセルに流入するとき及び流出するとき、熱が発生する。こうした熱は、熱が効果的に管理されなかった場合、セル及びバッテリーパックアッセンブリ全体の性能及び寿命に大きな悪影響を及ぼす。バッテリーパックアッセンブリ全体の性能及び寿命を最大にする上で、多数のバッテリーパックの様々なセルの前後の温度を制限し維持することが重要である。
【０００３】
バッテリーパック及びセルを所望の温度に維持するため、バッテリーパックアッセンブリ内に冷却システムを設ける場合がある。従来、これらの冷却システムは、空気を、入口マニホールド及び出口マニホールドを介してバッテリーパック及びセル上及びその周囲に通した。この種のシステムでは、冷却空気は、セル上を通過する際に熱を吸収し、セル上を通過する際に熱を吸収する性能をなくし、入口マニホールド近くの温度を比較的低温にし、出口マニホールド近くの温度を比較的高温にする。
【０００４】
ゾウ等に付与された米国特許第６，５６９，５５６号には、セルを通して空気流を差し向ける入口マニホールド及び出口マニホールドを含むこのような冷却システムが開示されている。
【特許文献１】米国特許第６，５６９，５５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術には、バッテリーパックアッセンブリに冷却空気を通すことによって、このアッセンブリ内のセル及びバッテリーパックを冷却するシステムが開示されているが、冷却空気源の不均等な性質により、バッテリーパック毎に、及びセル毎に大きな温度差が発生する。これらの温度差は、バッテリーパックアッセンブリの性能及び寿命に対して有害である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電力を提供するための、複数のバッテリーパックを含むバッテリーパックアッセンブリを提供する。各バッテリーパックは、複数のセルを含み、これらのセルの各々は、電力を蓄え且つ伝達するためのアノード及びカソードを有する。バッテリーパックは、側部と側部とを向き合わせた関係で配置されており、各バッテリーパックは、そこを通る冷却用空気通路を形成する。アッセンブリは、全てのバッテリーパックを実質的に均等（一様）な温度まで均等（一様）に冷却するため、各空気通路の夫々を通過する空気流の量を調量（計量）するための少なくとも一つの調量（計量）デバイスを含む。
【０００７】
更に、調量デバイスは、入口マニホールドから不均等な空気流を受け取り、空気を、可変形状の（形状が可変可能な）複数の孔を介して個々のバッテリーパックの各々に等しく分配する。
【０００８】
本発明のこの他の利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
添付図面を参照すると、幾つかの図面に亘り、対応する部品に同様の参照番号が付してある。図１には、電力を提供するためのバッテリーパックアッセンブリが部分的に示してある。バッテリーパックアッセンブリは、複数のバッテリーパック２０を備えており、各バッテリーパックの全体が示されている。
【００１０】
バッテリーパック２０は、側部と側部とを向き合わせた関係で配置してあり、図２に一対のバッテリーパックが示してある。各バッテリーパック２０は長さ方向に延びており、上スタック２２と、下スタック２４と、これらのスタック２２、２４を支持するケーシング２６とを含む。全てのスタック２２、２４は、長さが等しく、即ち同じであり、平行であり且つ間隔が隔てられた軸線に沿って延びている。各スタックは、複数の円筒形セル２８を含んでいる。各セル２８は、円筒体を形成し、電力を蓄え且つ導くため、一端にアノード３０が配置され、円筒体の反対側の端部にカソード３２が配置されている。別の態様では、各スタックは任意の数のセル２８を含み、これらのセル２８は、円筒形以外の幾何学的形状を備えていてもよい。セル２８は、当該技術分野で周知のように、夫々の軸線に沿って互いにカソード−アノード関係で配置されている。図３に示すように、上スタック２２のセル２８のアノード３０は、一方の方向を向いており、下スタック２４のセル２８のアノード３０は、逆方向を向いている。このように、各スタックのセル２８は、互いに電気的に直列接続で接続されている。追加として、各セル２８は、セル２８を取り囲む円筒形形状のスペーサ３４を含む。これにより、セル２８とケーシング２６との間に空気を流すための空間を形成する。スペーサ３４は、ゴムやプラスチック等の絶縁材で形成されている。
【００１１】
ケーシング２６は、円筒形上区分３６と、円筒形下区分３８と、前端カバー４０と、後端カバー４２とを含む。前端カバー４０は、バッテリーパック２０の前側に配置され、これに対し後端カバー４２はバッテリーパック２０の後側に配置される。端カバー４０、４２は、ケーシング２６の端部を包囲する。ケーシング２６内で、上スタック２２及び下スタック２４が重なっている。円筒形上区分３６は、上スタック２２の円筒形セル２８の円筒壁の一部を取り囲み、上スタック２２の長さに沿って延びる。図２に示すように、ケーシング２６は、更に、逆Ｌ字形状ピース４６を含む。この逆Ｌ字形状ピース４６は、円筒形上区分３６に接合し、セル２８の円筒壁の残りの部分を包囲する。逆Ｌ字形状ピース４６は、長脚部４８を含む。長脚部４８は、上スタック２２の右側と隣接した円筒形上区分３６から垂直方向に且つ接線方向に延びる。逆Ｌ字形状ピース４６は、更に、短脚部５０を含む。短脚部５０は、長脚部４８まで横方向に延びており、上スタック２２の下側と隣接して円筒形上区分３６に連結する。換言すると、上スタック２２は、円筒形上区分３６及び逆Ｌ字形状ピース４６の組み合わせによって包囲されており、円筒形上区分３６は、上スタック２２の上右部分、上左部分、及び下左部分を取り囲み、逆Ｌ字形状ピース４６は下右部分を取り囲む。長脚部４８及び短脚部５０は、ケーシング２６の円筒形上区分３６とセル２８との間の空間に空気を供給するための逆Ｌ字形状入口チャンバ５２を形成する。上述のように、スペーサ３４によりこの空間が形成される。これは、ケーシング２６がセル２８と接触しないようにすることによって行われる。
【００１２】
ケーシング２６の円筒形上区分３６には、更に、逆Ｌ字形状ピース４６と直径方向反対側で円筒形上区分３６に、軸線方向で整合した複数の上出口５４が形成される。これらの上出口５４は、入口チャンバ５２から、上スタック２２のセル２８に亘って、スペーサ３４によって形成された空間を介して流れる冷却空気を排出する。
【００１３】
ケーシング２６の円筒形下区分３８は、円筒形上区分３６と同じ形状又は形体を備えている。円筒形下区分３８は、円筒形上区分３６の真下に配置されており、円筒形上区分３６に関して１８０°回転させてある。この構成では、一方の円筒形区分に連結された短脚部５０は、他方の円筒形区分に対して接線方向である。このように、逆Ｌ字形状空気入口チャンバ５２は、互いに開放しており且つ流体連通している。更に、ケーシング２６は、一方の円筒形区分に連結された短脚部５０と他方の円筒形区分の外部との間に三角形形状の開放凹所５６を形成する。
【００１４】
円筒形上区分３６と同様に、円筒形下区分３８は、複数の下出口５８を形成する。下出口５８は、逆Ｌ字形状ピース４６と直径方向反対側で、円筒形下区分３８に、軸線方向で整合して設けられている。これらの下出口は、円筒形上区分３６の上出口５４と直径方向反対側にある。これらの下出口５８は、入口チャンバ５２から入って下スタック２４のセル２８上を流れる冷却空気を、スペーサ３４が形成する空間を介して排出する。
【００１５】
ケーシング２６及びスペーサ３４によって空気通路が形成されており、空気は、逆Ｌ字形状の二つの入口チャンバ５２から、スタック２２、２４の長さに沿って、セル２８の周囲を通って、スペーサ３４によって形成された空間を介して流れ、出口５４、５８から流出する。
【００１６】
図３に示すように、端カバー４０、４２は全体に矩形形状である。前端カバー４０の各々は、冷却空気を端カバーを通して入口チャンバ５２内に搬送するため、入口チャンバ５２と整合した入口６２を形成する。後端プレート４２は中実であり、冷却空気がこのプレートを通って出ないようにする。このように、冷却空気をセル２８上で強制的に流し、上下の出口５４、５８から出す。
【００１７】
端カバー４０、４２の各々は、更に、一方のスタックの最外セル２８のアノード３０と整合した正極端子６４と、他方のスタックの最外セル２８のカソード３２と整合した負極端子６６とを含む。これらの端子６４、６６は、端カバーを通って夫々突出しており、夫々のセル２８のアノード３０又はカソード３２と接触し、スタック２２、２４のセル２８が発生した電力を伝達する。ケーシング２６内へのセル２８の装填を容易にするため、各ケーシング２６は、互いにスナップ嵌めされる二つのピースに長さ方向で分かれる。
【００１８】
バッテリーパック２０を相互接続するため、入口バスバー６８が、バッテリーパック２０の前端カバー４０に沿って配置されている。バッテリーパック２０は、正極端子６４が上スタック２２から延びるバッテリーパック２０が、正極端子６４が下スタック２４から延びるバッテリーパック２０と交互になるように配置される。換言すると、隣接したバッテリーパック２０は、逆の端子形体を備えている。一つのバッテリーパック２０の正極端子６４が上側に設けられている場合には、次の隣接したバッテリーパック２０は正極端子６４が下側に設けられている。入口バスバー６８は、一つのバッテリーパック２０のスタック２２、２４を互いに直列に電気的に接続し、バッテリーパック２０を互いに直列に電気的に接続する複数の接続ワイヤ７０を含む。入口バスバー６８のこれらの接続ワイヤ７０は、一つのバッテリーパック２０の正極端子６４を次の隣接したバッテリーパック２０の負極端子６６に接続する。
【００１９】
冷却空気を入口バスバー６８を通して入口チャンバ５２に搬送するため、入口バスバー６８には、入口チャンバ５２と整合した複数の開口部７４が形成されている。これらの開口部７４の形状及び入口チャンバ５２との整合は、バッテリーパック２０のアッセンブリの形体に応じて変化してもよい。第１実施例では、各開口部７４は、二つのバッテリーパック２０と整合する。入口チャンバ５２の形状により、全体として、開口部７４の周囲が決定される。従って、別の態様では、形状が異なるセル２８を包囲するケーシング２６は形状が異なるため、入口バスバー６８の開口部７４の形状が異なる。
【００２０】
全ての実施例を全体に参照すると、各バッテリーパック２０のスタック２２、２４を相互接続するため、出口バスバー７２が、バッテリーパック２０の後端カバー４２に沿って配置されている。図４に全体に示すように、出口バスバー７２もまた、複数の接続ワイヤ７０を含む。出口バスバー７２の接続ワイヤ７０は、一つのバッテリーパック２０の正極端子６４を同じバッテリーパック２０の負極端子６６に接続する。入口バスバー６８と出口バスバー７２とを接続することにより、全てのバッテリーパック２０の全てのセル２８を直列に接続する。
【００２１】
出口バスバー７２は中実であり、このバスバーを通って空気が出ていかないようにする。このように、冷却空気を強制的にセル２８上に通し、上下の出口５４、５８から出す。
【００２２】
ハウジング７６が、バッテリーパック２０を包囲している。バッテリーパック２０のケーシング２６を側部と側部とを向き合わせた関係に置くことにより、隣接した円筒形上区分３６の間と、隣接した円筒形下区分３８の間に、Ｖ字形状チャンネル７８を形成する。円筒形上区分３６及び円筒形下区分３８は、夫々のチャンネル７８の壁を形成する。一方、ハウジング７６が、チャンネル７８の上部及び下部を形成する。各チャンネル７８は、バッテリーパック２０の長さに亘って延びる。ケーシング２６が形成する上下の出口５４、５８は、冷却空気をセル２８からチャンネル７８内に排出し、これにより空気をアッセンブリから外へ搬送する。
【００２３】
図５に示すように、入口マニホールド８０及び出口マニホールド８２は、バッテリーパック２０の前端及び後端の夫々に沿ってハウジング７６の外に配置されており、アッセンブリを通る冷却空気の流れを形成する。ハウジング７６は穴を形成し、この穴を通って入口マニホールド８０が冷却空気をシステムに供給する。ハウジング７６は、更に、冷却空気が通過して出口マニホールド８２まで搬送される穴を形成する。出口マニホールド８２は、冷却空気をアッセンブリから排出する。
【００２４】
入口マニホールド８０は、入口バスバー６８と平行に延びており、ケーシング２６の前端カバー４０から間隔が隔てられている。入口バスバー６８は、入口マニホールド８０と前端カバー４０との間に配置される。出口マニホールド８２は、入口マニホールド８０と平行に、ケーシング２６の後端カバー４２に沿って延びる。出口バスバー７２は、出口マニホールド８２とバッテリーパック２０の後部との間に配置される。
【００２５】
図６に概略に示すように、入口マニホールド８０は、冷却空気を最初に受け入れた場所からバッテリーパック２０の各々まで差し向ける複数のガイドベーン８４を含む。ガイドベーン８４は、冷却空気をバッテリーパック２０内に均等に差し向けるのを補助するけれども、入口マニホールド８０の形状及び他の設計上の拘束により、流れがバッテリーパック２０内でどれ程均等に分配されるのかの程度が制限される。流れを入口及び出口で調量することにより、使用されている電力量が比較的小さい場合には、バッテリーパック２０全体に亘る流れが、とても均等（一様）に分配される。
【００２６】
図７に示すように、入口マニホールド８０によって発生される冷却空気の不均等な流れを調量するため、入口調量プレート８６が、入口バスバー６８とバッテリーパック２０との間に挟んである。入口調量プレート８６は、冷却空気の不均等な流れを均等に分割し、結果的に形成された均等に分割された流れをバッテリーパック２０に差し向ける。各バッテリーパック２０が、充電中及び放電中にほぼ（本質的に）同じ量の熱を発生するため、これらの均等に分割された冷却空気の流れにより、各バッテリーパック２０は均等に冷却され、全てのバッテリーパック２０を実質的に均等な（一様な）温度に維持するという目的が達成される。来入する冷却空気を調量するため、入口調量プレート８６は、複数の孔８８を使用する。これらの孔８８は調量プレートによって形成されている。
【００２７】
孔８８は、入口マニホールド８０からの来入空気が不均等であるにも関わらず、これらの孔８８の各々を出る冷却空気の流量が等くなるように設計されている。入口調量プレート８６は、アッセンブリの各バッテリーパック２０に対して一つの孔８８を形成する。これらの孔８８の各々は、夫々のバッテリーパック２０の入口チャンバ５２と整合している。その結果、各孔８８は、等量の冷却空気流を夫々のバッテリーパック２０の入口チャンバ５２内に搬送する。
【００２８】
孔８８は、穿孔、切断、又は型成形により入口調量プレート８６に形成される。孔８８の壁は、入口調量プレート８６を通って延びるに従って先細になっており、そのため、進入開口部９０及び出口開口部９２を形成する。進入開口部９０の面積は、出口開口部９２の面積よりも大きい。各孔８８の進入開口部９０の大きさ及び形状は、他の孔８８の各々の大きさ及び形状とは無関係である。更に、調量プレートを通って延びる際の孔８８の各々の先細となる程度（収斂率）も、孔８８によって異なる。
【００２９】
不均等な来入冷却空気流の調量は、調量プレートの孔８８の周囲の大きさ及び形状を、来入冷却空気の流れ特性に基づいて変化させることにことによって行われる。例えば、空気源が入口マニホールド８０の外縁部の近くにある場合には、外縁部の近くのバッテリーパック２０と対応する孔８８は面積が比較的大きく、外縁部から遠方のバッテリーパック２０と対応する孔８８は面積が比較的小さい。来入空気の速度は、入口マニホールド８０内へのその進入点で最高であり、進入点から遠ざかるに従って低下する。比較的小さい孔８８は、この孔を通って中央近くのバッテリーパック２０へ搬送される高速来入空気流の量を制限するのに対し、比較的大きな孔８８は、比較的多くの低速空気を外縁部からバッテリーパック２０を通過させることができる。来入冷却空気の流れ特性及び速度分布を分析することによって、また、比較的小さい孔８８が高速来入空気流を調量し、比較的大きな孔８８が低速来入空気を調量するように孔８８を配置することによって、等量の来入空気が分離され、各バッテリーパック２０に分配される。
【００３０】
更に、調量は、各孔８８の先細となる程度（収斂率）を変化させることによって行われる。冷却空気が収斂した孔８８を通って流れるとき、空気の速度が増大する。この速度上昇により乱流が増大し、局所的熱伝達率が上昇する。従って、収斂率が高い孔８８は、収斂率が低い孔８８よりも更に効率的に（局所的に）冷却する。各バッテリーパック２０に進入する空気流を等しくするため、入口調量プレート８６の孔８８の各々の周囲の大きさ、周囲の形状、及び収斂率を孔毎に変化させるてもよい。
【００３１】
更に、入口バスバー６８の開口部７４の形状が製造方法に応じて変化してもよいため、入口バスバー６８の開口部７４の大きさ及び形状の変化に合わせて、各孔８８の大きさ及び形状を変化させてもよい。
【００３２】
本発明の第１実施例は、図８に示すように横に置いた砂時計形状の孔８８を使用する。孔８８のこの形状は、入口バスバー６８の正弦曲線状開口部７４に最も良く適合する。各孔８８は、夫々のバッテリーパック２０に関し、バッテリーパック２０の入口チャンバ５２が砂時計形状と整合し、孔８８が上スタック２２又は下スタック２４のいずれとも整合せず、ケーシング２６によって形成された開放した凹所５６とも整合しないように位置決めされる。このように、調量プレートにより、冷却空気が開放凹所５６に進入しないようにし、かくして風切り音の発生を低減し、孔８８を通ってセル２８上を流れる冷却空気の量を最大にする。入口チャンバ５２の外に搬送される冷却空気はほとんどなく、冷却が高い効率で行われ、過度の風切り音が発生しないようにする。孔８８の周囲の大きさ及び形状は、この実施例では、孔毎に変化しない。しかしながら、収斂率を孔毎に変化させてもよい。各砂時計形状の孔８８の進入開口部９０は、進入高さＨｅｎｔｒｙを有し、各砂時計形状の孔８８の出口開口部９２は、出口高さＨｅｘｉｔを有する。この場合の収斂率は、出口高さＨｅｘｉｔに対する進入高さＨｅｎｔｒｙの比によって調量される。Ｈｅｎｔｒｙ／Ｈｅｘｉｔの推奨範囲は、１．５＜Ｈｅｎｔｒｙ／Ｈｅｘｉｔ＜４である。孔８８の入口６２の最大面積Ａｍａｘ即ちＡｅｎｔｒｙｍａｘと、孔８８の入口６２の最小面積Ａｍｉｎ即ちＡｅｎｔｒｙｍｉｎとの比は、１＜Ａｅｎｔｒｙｍａｘ／Ａｅｎｔｒｙｍｉｎ＜４の範囲内にある。
【００３３】
第２実施例は、図９に示すように蝶ネクタイの全体形状の孔８８を使用する。孔８８のこの形状は、入口バスバー６８の正弦曲線状開口部７４に最も良く適合する。蝶ネクタイの上左隅部及び下右隅部は、水平方向に向かって曲がっており、ケーシング２６が形成する開放凹所５６に冷却空気が進入しないようにする。各孔８８は、バッテリーパック２０に関し、バッテリーパック２０の入口チャンバ５２が、蝶ネクタイ形状と整合し、孔８８が上下のスタック２２、２４とは整合しないように、又は孔８８がケーシング２６によって形成された開放凹所５６とも整合しないように、位置決めされる。このように、調量プレートは、冷却空気が開放凹所５６に進入しないようにし、かくして風切り音が発生する可能性をなくし、孔８８を通って及びセル２８上を流れる冷却空気の量を最大にする。入口チャンバ５２の外側に搬送される冷却空気は非常に僅かであり、これにより冷却が高い効率で行われ、過度の風切り音をなくす。孔８８の周囲の大きさ及び形状は、この実施例では、孔８８によって変化しない。しかしながら、収斂率が孔８８毎に変化してもよい。第１実施例の孔８８の形状と同様に、入口チャンバ５２の外側に搬送される空気は非常に僅かであり、これにより冷却が高い効率で行われ、過度の風切り音をなくす。
【００３４】
第３実施例は、図１０に示すように矩形形状の孔８８を使用する。各孔８８は、夫々のバッテリーパック２０と整合するように位置決めされる。この実施例では、孔８８はその大きさが孔８８毎に変化する。孔８８の進入開口部９０の推奨面積は、最大面積Ａｍａｘから最小面積Ａｍｉｎまで変化し、１＜Ａｍａｘ／Ａｍｉｎ＜４である。収斂率もまた孔８８毎に変化する。各矩形孔８８の進入開口部９０は、入口面積Ａｅｎｔｒｙを有しており、各矩形孔８８の出口開口部９２は、出口面積Ａｅｘｉｔを有している。収斂率は、Ａｅｘｉｔに対するＡｅｎｔｒｙの比によって調量される。Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔの推奨範囲は、１＜Ａｅｎｔｒｙ／Ａｅｘｉｔ＜４である。更に、孔８８の入口６２の最大面積Ａｍａｘ即ちＡｅｎｔｒｙｍａｘと、孔８８の入口６２の最小面積Ａｍｉｎ即ちＡｅｎｔｒｙｍｉｎとの比は、１＜Ａｅｎｔｒｙｍａｘ／Ａｅｎｔｒｙｍｉｎ＜４の範囲内にある。
【００３５】
第４実施例は、図１１に示すように円形形状の孔８８を使用する。各孔８８は、夫々のバッテリーパック２０と整合するように位置決めされる。この実施例では、孔８８の大きさは、収斂率と同様に孔８８毎に変化する。各円形形状の孔８８の進入開口部９０は、進入直径Ｄｅｎｔｒｙを有し、各円形形状の孔８８の出口開口部９０は、出口直径Ｄｅｘｉｔを有する。収斂率は、Ｄｅｘｉｔに対するＤｅｎｔｒｙの比によって調量される。Ｄｅｎｔｒｙ／Ｄｅｘｉｔの推奨範囲は、１＜Ｄｅｎｔｒｙ／Ｄｅｘｉｔ＜４である。更に、孔８８の進入部６２の最大直径Ｄｍａｘ即ちＤｅｎｔｒｙｍａｘと、孔８８の進入部６２の最小直径Ｄｍｉｎ即ちＤｅｎｔｒｙｍｉｎとの比は、１＜Ｄｅｎｔｒｙｍａｘ／Ｄｅｎｔｒｙｍｉｎ＜４の範囲内にある。
【００３６】
第５実施例は、図１２に示すように、楕円形形状孔８８を使用する。各孔８８は、夫々のバッテリーパック２０の一つと整合するように位置決めされる。楕円形形状は、比較的円形に近い形状から、長円形形状まで変化させることができる。孔８８の大きさは、孔８８毎に変化してもよく、収斂率が孔８８毎に変化してもよい。
【００３７】
以上の全ての実施例を参照すると、出口調量プレート９４が、出口バスバー７２とバッテリーパック２０との間に挟まれており、これによって、円筒形上区分３６及び円筒形下区分３８のＶ字形状チャンネル７８を通って流出する冷却空気の流れが調量され、各スタック内のセル２８を均等（一様）に冷却できる。出口調量プレート９４の目的は、バッテリーパック２０毎に均等な温度を維持する入口調量プレート８６の目的とは逆に、上スタック２２内のセル２８から下スタック２４内のセルまで均等な温度を維持することである。出口調量プレート９４は、上スタック２２及び下スタック２４のセル２８の周囲から流出する冷却空気の量を制御することによって、上スタック２２内のセル２８から下スタック２４内のセルまで均等な温度を維持する。これを行うと、上下のスタック２２、２４の第１スタック２８から最後のスタック２８まで更に均等な冷却空気流が実現される。冷却空気の流れを均等にすることにより、セル２８全体に亘って温度が均等になる。この均等な流れを発生するため、出口調量プレート９４は、複数のブロッキングパネル９６を備えている。これらのブロッキングパネル９６の各々は、円筒形上区分３６及び円筒形下区分３８のチャンネル７８と夫々整合する。
【００３８】
各ブロッキングパネル９６は全体に台形形状であり、夫々のチャンネル７８の出口の一部をブロックする。ブロッキングパネル９６は、出口の一部をブロックすることによって、チャンネル７８の出口の残りである出口孔９８を形成する。冷却空気はこの出口孔を通って排出される。流出する冷却空気流の調量は、出口孔９８の大きさを変化することによって行われる。各バッテリーパックに進入する空気流が均等であるため、各チャンネル７８は、ほぼ（本質的に）同じ空気流を搬送する。特定の出口孔９８の面積が減少するに従って、その出口孔９８を通って移動する空気の速度が上昇する。このように流量を加速することにより、更に多くの冷却空気を最後のセル２８から吸込み、これにより更に多くの熱を伝達し、及び従ってセル２８を更に冷却する。これは、出口調量プレート９４の更に制限的部分の最後のセル２８によって得られる二次的な利点である。
【００３９】
上述のように、各ブロッキングパネル９６は、一つのチャンネル７８と対応し且つ整合する。セル２８の温度がバッテリーパック２０毎に変化する場合には、バッテリーパック２０内の上スタック２２及び下スタック２４の空気流の不均衡に基づいて、出口孔９８の大きさ及び形状もまた、出口孔９８毎に変化させる。上スタック２２が更に大きな熱伝達を必要とする場合には、上セル２８の周囲で比較的大量の冷却空気を強制的に流すため、比較的大きな出口孔９８が必要とされる。従って、ブロッキングパネル９６の形状は、スタックの下部分で増大し、出口孔９８を小さくし、かくして下スタック２４を通る空気を強制的に減少する。
【００４０】
上述のように、出口調量プレート９４を、出口バスバー７２とバッテリーパック２０との間に挟むことができ、円筒形上区分３６及び円筒形下区分３８のチャンネル７８と整合させることができる。変形例では、出口調量プレート９４をバッテリーパック２０の上側のチャンネル７８の端部に配置してもよい。
【００４１】
入口調量プレート８６及び出口調量プレート９４の両方を、個々に使用してもよいし互いに関連して使用してもよい。二つを互いに使用する場合、調量プレート８６の孔８８及び出口調量プレート９４の出口孔９８を変化させて、バッテリーパック２０の各々に流入する冷却空気を均等にし、バッテリーパック２０の各々のセル２８の各々の上を流れる冷却空気を均等にすることができる。
【００４２】
入口調量プレート８６及び出口調量プレート９４の両方には、風切り音を更に減少するための当該技術分野で周知の追加のノイズ処理が施してあってもよい。一例として、調量プレート８６、９４にノイズ減少フォーム又はゴムがスプレーしてあってもよい。別の態様では、同じ目的を達成するため、細かい網目状のフォームスクリーン（ｆｏａｍ  ｓｃｒｅｅｎ）を調量プレート８６、９４に取り付けてもよい。
【００４３】
本発明を例示の実施例を参照して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、対応するエレメントに代えて均等物を使用してもよいということは当業者には理解されよう。更に、特定の情況又は材料に合わせて、本発明の教示に従って、その要旨から逸脱することなく、多くの変形を行ってもよい。従って、本発明を実施するための最良の態様と考えられる開示の特定の実施例に本発明を限定しようとするものではなく、本発明は、特許請求の範囲の範疇の全ての実施例を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の斜視図である。
【図２】図２は、図１の実施例で使用する一対のバッテリーパックの部分断面斜視図である。
【図３】図３は、図１の実施例を前方から見た、一方のバッテリーパックだけを示す部分断面概略斜視図である。
【図４】図４は、図１の実施例の後端の正面図である。
【図５】図５は、ハウジング及び入口マニホールド及び出口マニホールドを含むアッセンブリ全体の斜視図である。
【図６】図６は、図５の実施例の入口マニホールドの斜視図である。
【図７】図７は、図１の実施例を前方から見た部分正面図である。
【図８】図８は、図１の実施例の入口調量プレートが形成する砂時計形状の孔の正面図である。
【図９】図９は、入口調量プレートの第２実施例によって形成された変形例の蝶ネクタイ形状孔の正面図である。
【図１０】図１０は、入口調量プレートの第３実施例によって形成された変形例の正方形の孔の正面図である。
【図１１】図１１は、入口調量プレートの第４実施例によって形成された変形例の円形の孔の正面図である。
【図１２】図１２は、入口調量プレートの第５実施例によって形成された変形例の楕円形の孔の正面図である。
【図１３】図１３は、図１の１３−１３線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０  バッテリーパック
２２  上スタック
２４  下スタック
２６  ケーシング
２８  セル
３０  アノード
３２  カソード
３４  スペーサ
３６  上ケーシング区分
３８  下ケーシング区分
４０  前端カバー
４２  後端カバー
４６  逆Ｌ字形状ピース
４８  長脚部
５０  短脚部
５２  逆Ｌ字形状入口チャンバ
５６  開放凹所
【図１】
0004960927.tif 000002
【図２】
0004960927.tif 000003
【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】
0004960927.tif 000008
【図８】
0004960927.tif 000009
【図９】
0004960927.tif 000010
【図１０】
0004960927.tif 000011
【図１１】
0004960927.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004960927.tif 000014