(57)【要約】筐体（１）内に配置された電池（６）がセルパック内にまたはセルパック外へと熱輸送を提供するペルチェセルと熱接触し、少なくとも一つの側壁（２）と接する熱伝導性隔離板（５）が、板（５）間に配置される電池（６）と共に前記筐体内に配置され、前記隔離板（５）と接している筐体（１）の側壁（２）が前記ペルチェセル（８）と熱接触する。【選択図】図２
2012512504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱安定化電気バッテリモジュールであって、
前記モジュール内では、電池（６）が筐体（１）内に配置され、ペルチェセル（８）と熱接触して電池パックからまたは電池パックへ熱輸送し、
少なくとも一つの側壁（２）と接触し続ける熱伝導性隔離板（５）が、前記隔離板（５）間に配置された前記電池（６）と共に前記筐体（１）内に配置され、前記隔離板（５）に接する前記側壁（２）がペルチェセル（８）と熱接触することを特徴とする、
熱安定化電気バッテリモジュール。
【請求項２】
前記ペルチェセル（８）が、液相熱交換器（９）と熱接触することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記液相熱交換器（９）が、ラジエータ（１０）及び、注入口及び注出口を持つ冷却液収集管（１１）を有することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記液相熱交換器（９）と共にある前記ペルチェセル（８）が、位置枠（１２）に配置され、両ねじ（１４）を用い固定板（１３）を通して、本質的に前記筐体（１）の側壁（２）の中間部に対して押し当てられることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記筐体（１）内に配置され前記隔離板（５）によって隔てられた前記電池（６）が、両ねじ（７）を用いて互いに固定されることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記隔離板（５）が、９０°の角度に曲げられ前記側壁（２）と接する外端（１８）を有することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項７】
前記隔離板（５）が、前記側壁（２）とともにリベット固定されることを特徴とする、請求項６に記載のモジュール。
【請求項８】
前記隔離板（５）が、前記側壁（２）と同様に、アルミニウム製であることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定の及び可動性の電気装置、特に、電気または、ハイブリッドな駆動ユニットを有する車両に使用される電気バッテリを有する熱安定化モジュールを目的とする。
【０００２】
電気車両で使用される電気バッテリパックはモジュールに接続される多くのセルを有する。所望の電圧、電流量、バッテリエネルギー量を発生させるために、セルは、直列、並列またはそれらを組み合わせた直列並列システムで、電気的に接続され、セルは、できる限り僅かな空間に取り付けるために、積み上げられる。出来る限り大きな客室及び荷物入れを電気車両に備えるために、バッテリモジュールに割り当てる空間は、最小化するべきである。一方、バッテリの作動（放出）も充電も相当量の熱エネルギーを生じる、従って、前記モジュールの温度を制御する必要がある。最小の空間に積み上げるために、セルを非常に密接に積み上げる必要がある一方、温度を制御するために、バッテリパックの個々のセル間の適した熱輸送経路を提供するべきであり、しかしながらこれは、バッテリパックにより多くの空間を必要とする。互いに両立しない技術的解決策によって、最新の技術でこれら２つの要求を実現する必要がある。
【０００３】
欧州特許第１７５３０５８号明細書により、電気バッテリ内のセル間に空気を流す経路を有する電気バッテリモジュールが既知である。バッテリは冷却材が通って流れ得る開口部を有する畝のある隔離板を用いて冷却される。
【０００４】
米国特許第４３１４００８号明細書により、必要に応じて、一組の電池を加熱または冷却し得る、バッテリモジュールのための熱安定化システムが既知である。この目的のために、熱安定化電気バッテリは、絶縁筐体に設置され、実際の熱的状態に応じ、熱をバッテリの中へまたは外へと輸送するヒートポンプと共に作働する。ヒートポンプとして使われるペルチェセルは、熱を伝導する場の間に２枚の平行な面を有する。このペルチェセルは、片側は、中継の熱伝導ブロックを通ってバッテリパックに接し、もう一方の側では、絶縁筐体の終結であるラジエータに接する。ペルチェセルを流れる電流の分極及び電圧を切り替えることにより、バッテリの所望の冷却及び加熱が達成され、その上、事実上よりよい作動パラメータ及びより長い電池の寿命が達成される。
【０００５】
本発明は、バッテリモジュールの収容空間を実質的に広げることなく、電池の熱安定化を可能にするバッテリモジュールを構築することを目的とする。
【０００６】
本発明は、組み立てが容易であり、効果的な熱伝達を提供する電池筐体を構築することを別の目的とする。
【０００７】
本発明は、電池パックの筐体内にペルチェセルを組み立てることを容易にする、ペルチェセルを固定するための方法を構築することをさらなる目的とする。
【０００８】
本発明によれば、熱安定化電気バッテリモジュール内の電池は、筐体内に設置され、ペルチェセルと熱接触し続け、その接触により、電池パックからのまたは電池パックへの熱輸送を提供する。解決策は、少なくとも一つの側壁と接触し続ける熱伝導性隔離板が、隔離板間に配置された電池と共に、筐体内に設置され、隔離板に接する側壁がペルチェセルと熱接触することを特徴とする。
【０００９】
ペルチェセルは、有利なことに、液相熱交換器と熱接触し続け、そして前記交換器は、注入口及び注出口を有する冷却液収集管のみならず、ラジエータを有する。
【００１０】
ペルチェセル及び液相熱交換器を位置枠に配置し、両ねじを用い固定板を通じて、本質的に筐体の側壁の中間部へと押し当てられる場合もまた有利である。
【００１１】
別の有利な実施形態において、筐体に配置され隔離板により隔てられた電池は、両ねじを用いて互いに固定される。
【００１２】
有利なことに、隔離板は、９０°の角度で曲げられ側壁と接する外端を有し、それらは、側壁と共に、リベット固定される。
【００１３】
有利な解決策において、隔離板及び側壁は、アルミニウム製である。
【００１４】
本発明の目的を、以下の図の代表的な実施形態にて示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ペルチェセル及び液相熱交換器と同様に、電池のための筐体の要素を表す図である。
【図２】液相熱交換器の断面図である。
【図３】液相熱交換器を表す分解斜視図である。
【図４】電気バッテリモジュールの断面図である。
【図５】電池を部分的に突出させ液相熱交換器を分解図とした、筐体の斜視図である。
【図６】筐体の側壁を表す図である。
【図７】筐体の隔離板を表す図である。
【図８】筐体の基板を表す図である。
【図９】筐体の覆板を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によると、図１で示される実施形態において、電池を有するモジュールの筐体１は、基板３及び覆板４に接合される側壁２を有する。図２により示され、前記隔離板間に設置された電池６を有する８つの平行な隔離板５は、最外下方の電池６が下部隔離板５及び基板３間の領域に設置され、最外上方の電池６が上部隔離板５及び覆板４間の領域に設置されるように、基板３及び覆板４の間に配置される。
【００１７】
筐体１の側壁２に接合される板間の熱接触を提供するために、基板３と同様に、隔離板５及び覆板４を、リベット固定により、側壁２に接合する。リベット固定は、接合板間の効果的な熱輸送のために、両方向のクランプを提供する。アルミニウム側壁２およびアルミニウム隔離板５間の熱輸送の効果は、リベット固定された板表面との相互接触に適用される熱伝導性ペーストの適用により、さらに上昇する。
【００１８】
そのうえ、基板３と覆板４を、４つの両ねじ７を用いて、互いに接合する。筐体１内に積み上げられ、隔離板５を用いて区切られた電池６を、セルの表面全体を適切な熱伝導性板に密接に接触させるように、両ねじ７を用いて、隣接した板間に締め付ける。電池６が隔離板５と接する表面に熱伝導性ペーストを適用すると、熱輸送は、著しく増加する。
【００１９】
ペルチェセル８の第一の表面は、アルミニウム側壁２の外表面に押し当てられ、第二の表面は、ラジエータ１０、及び注入口及び注出口を有する冷却液多岐管１１を有する液相熱交換器９に押し当てられる。上記液相熱交換器９は、位置枠１２に配置され、側壁２に打ち込まれる両ねじ１４を用い固定板１３を通してペルチェセル８に押し当てられる。
【００２０】
図３は液相熱交換器９の詳細な分解斜視図である。両ねじ１４は、密封用リングを用いて収集管１１と密接に接合されたラジエータ１０と接するペルチェセル８を置くための四角い開口部を有する位置枠１２と共に側壁２の中間部に打ち込まれる。より良い熱輸送を提供するために、熱伝導性ペーストの層を、ペルチェセル８とそれに接する熱交換器９と同様に、後板とそれに接するペルチェセル８との間に適用する。
【００２１】
図４に示す本発明による電気バッテリモジュール全体は、電池６を隔離板５間に締め付けるような筐体１を有する。一方から見ると、熱交換器に接するペルチェセル８を側壁２に固定しており、そしてもう一方から見ると、全ての電池６から電圧を得る電気アッセンブリを有する板１７と共にセル１６の電極の接続子の近くに設置するような温度検出器１５が見えており、そして前記板をバッテリ制御システムに接合している。
【００２２】
本発明によるモジュール構成部品のプリアッセンブリの斜視図を、９つの電池６を筐体１より部分的に突出させ、ペルチェセル８を備えた液相熱交換器９の分解図として、図５に示す。
【００２３】
図６にて示すように、４つの両ねじ１４を側壁２の中間部に打ち込み、そしてその面において、８つの隔離板５及び覆板４をリベット固定するために５４個の開口部を作成する一方、基板に接合するよう設計された側壁２の下部を、９０°の角度に曲げる。
【００２４】
隔離板５の形状を図７に示す。隔離板５は、リベットのための開口部が作られ９０°の角度に曲げられた外端を有する。筐体１に配置された各隔離版５が後壁２と接するその外端１８を有し、後壁にリベット固定されるため、接合板間の熱交換の効果は、主にそれらの接触表面に依存する。従って、外端１８は、できるだけ高くあるべきだが、構造の理由により、その高さは、隔離板５の上に積み上げられた電池６の高さより低くしなければならない。
【００２５】
図８に示すように、筐体１の基板３を、両ねじ７のための取り付け孔を有する平らな板金の構成単位の形状で作成し、一方図９で図解される、両ねじ７のための穴から離れた覆板４はまた、そこに作成されたリベットのための穴を有して９０°の角度に曲げられたその背面端１９を有する。
【００２６】
電気バッテリモジュールが冷却または加熱を要求するかどうかに基づき、バッテリ制御システムは、ペルチェセル８の分極電圧を変えるための指示を与える。冷却を開始する信号のための閾値温度を２５℃に設定し、加熱を開始する信号のための閾値温度を０℃に設定する。
【００２７】
温度検出器１５により示される実際の温度値に依存して、ペルチェセル８の供給パラメータ、すなわち分極電圧及び電流量、は、電圧は、−１２Ｖから＋１２Ｖの範囲に、及びアンペア数は−６Ａから＋６Ａの範囲に動的に設定される。側壁２とこれに接合された隔離版５、基板３及び覆板４、及び、実質的に、筐体の前記板間に配置された各電池６とを、本発明により、モジュール内のペルチェセル８への分極電圧に依存して冷却及び加熱する。
【図１】
2012512504.tif 000003
【図２】
2012512504.tif 000004
【図３】
2012512504.tif 000005
【図４】
2012512504.tif 000006
【図５】
2012512504.tif 000007
【図６】
2012512504.tif 000008
【図７】
2012512504.tif 000009
【図８】
2012512504.tif 000010
【図９】
2012512504.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月8日(2010.10.8)
【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】
熱安定化電気バッテリモジュールであって、
前記モジュール内では、電池（６）が筐体（１）内に配置され、ペルチェセル（８）と熱接触して電池パックからまたは電池パックへ熱輸送し、
前記筐体（１）の少なくとも一つの側壁（２）と接触し続ける熱伝導性隔離板（５）が、前記隔離板（５）間に配置された前記電池（６）と共に前記筐体（１）内に固定され、前記隔離板（５）に接する前記筐体（１）の前記側壁（２）がペルチェセル（８）と熱接触し、前記電池（６）が前記熱伝導性隔離板（５）によってその最大面で固定され、前記ペルチェセル（８）が、液相熱交換器（９）と熱接触することを特徴とする、
熱安定化電気バッテリモジュール。
【請求項２】
前記液相熱交換器（９）が、ラジエータ（１０）及び、注入口及び注出口を持つ冷却液収集管（１１）を有することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記液相熱交換器（９）と共にある前記ペルチェセル（８）が、位置枠（１２）に配置され、両ねじ（１４）を用い固定板（１３）を通して、本質的に前記筐体（１）の側壁（２）の中間部に対して押し当てられることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記筐体（１）内に配置され前記隔離板（５）によって隔てられた前記電池（６）が、両ねじ（７）を用いて互いに固定されることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記隔離板（５）が、９０°の角度に曲げられ前記側壁（２）と接する外端（１８）を有することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記隔離板（５）が、前記筐体（１）の前記側壁（２）とともにリベット固定されることを特徴とする、請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記隔離板（５）が、前記筐体（１）の前記側壁（２）と同様に、アルミニウム製であることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定の及び可動性の電気装置、特に、電気または、ハイブリッドな駆動ユニットを有する車両に使用される電気バッテリを有する熱安定化モジュールを目的とする。
【０００２】
電気車両で使用される電気バッテリパックはモジュールに接続される多くのセルを有する。所望の電圧、電流量、バッテリエネルギー量を発生させるために、セルは、直列、並列またはそれらを組み合わせた直列並列システムで、電気的に接続され、セルは、できる限り僅かな空間に取り付けるために、積み上げられる。出来る限り大きな客室及び荷物入れを電気車両に備えるために、バッテリモジュールに割り当てる空間は、最小化するべきである。一方、バッテリの作動（放出）も充電も相当量の熱エネルギーを生じる、従って、前記モジュールの温度を制御する必要がある。最小の空間に積み上げるために、セルを非常に密接に積み上げる必要がある一方、温度を制御するために、バッテリパックの個々のセル間の適した熱輸送経路を提供するべきであり、しかしながらこれは、バッテリパックにより多くの空間を必要とする。互いに両立しない技術的解決策によって、最新の技術でこれら２つの要求を実現する必要がある。
【０００３】
欧州特許第１７５３０５８号明細書により、電気バッテリ内のセル間に空気を流す経路を有する電気バッテリモジュールが既知である。バッテリは冷却材が通って流れ得る開口部を有する畝のある隔離板を用いて冷却される。
【０００４】
米国特許第４３１４００８号明細書により、必要に応じて、一組の電池を加熱または冷却し得る、バッテリモジュールのための熱安定化システムが既知である。この目的のために、熱安定化電気バッテリは、絶縁筐体に設置され、実際の熱的状態に応じ、熱をバッテリの中へまたは外へと輸送するヒートポンプと共に作働する。ヒートポンプとして使われるペルチェセルは、熱を伝導する場の間に２枚の平行な面を有する。このペルチェセルは、片側は、中継の熱伝導ブロックを通ってバッテリパックに接し、もう一方の側では、絶縁筐体の終結であるラジエータに接する。ペルチェセルを流れる電流の分極及び電圧を切り替えることにより、バッテリの所望の冷却及び加熱が達成され、その上、事実上よりよい作動パラメータ及びより長い電池の寿命が達成される。
【０００５】
ドイツ特許第  １０１  １４９６０号明細書により、必要に応じて、セルを冷却または加熱するために、筐体の内部から外へ、または中へと熱を輸送するペルチェセルと棚が熱接触しており、バッテリーセルを棚に立たせるようなバッテリ筐体の構造が既知である。さらに、既知の装置は、筐体の側壁に隣接し、送風機を有するチャネル熱交換器を有する。
【０００６】
本発明は、バッテリモジュールの収容空間を実質的に広げることなく、電池の熱安定化を可能にするバッテリモジュールを構築することを目的とする。
【０００７】
本発明は、組み立てが容易であり、効果的な熱伝達を提供する電池筐体を構築することを別の目的とする。
【０００８】
本発明は、電池パックの筐体内にペルチェセルを組み立てることを容易にする、ペルチェセルを固定するための方法を構築することをさらなる目的とする。
【０００９】
本発明によれば、熱安定化電気バッテリモジュール内の電池は、筐体内に固定され、ペルチェセルと熱接触し続け、その接触により、電池パックからのまたは電池パックへの熱輸送を提供する。解決策は、筐体の少なくとも一つの側壁と接触し続ける熱伝導性隔離板が、隔離板間に配置された電池と共に、筐体内に設置され、隔離板に接する筐体の側壁がペルチェセルと熱接触し、電池（６）が熱伝導性隔離板（５）によってその最大面で固定され、ペルチェセルは、液相熱交換器と熱接触し続け、そして前記交換器は、注入口及び注出口を有する冷却液収集管のみならず、ラジエータを有する。
【００１０】
ペルチェセル及び液相熱交換器を位置枠に配置し、両ねじを用い固定板を通じて、本質的に筐体の側壁の中間部へと押し当てられる場合もまた有利である。
【００１１】
別の有利な実施形態において、筐体に配置され隔離板により隔てられた電池は、両ねじを用いて互いに固定される。
【００１２】
有利なことに、隔離板は、９０°の角度で曲げられ側壁と接する外端を有し、それらは、筐体の側壁と共に、リベット固定される。
【００１３】
有利な解決策において、隔離板及び筐体の側壁は、アルミニウム製である。
【００１４】
本発明の目的を、以下の図の代表的な実施形態にて示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ペルチェセル及び液相熱交換器と同様に、電池のための筐体の要素を表す図である。
【図２】液相熱交換器の断面図である。
【図３】液相熱交換器を表す分解斜視図である。
【図４】電気バッテリモジュールの断面図である。
【図５】電池を部分的に突出させ液相熱交換器を分解図とした、筐体の斜視図である。
【図６】筐体の側壁を表す図である。
【図７】筐体の隔離板を表す図である。
【図８】筐体の基板を表す図である。
【図９】筐体の覆板を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によると、図１で示される実施形態において、電池を有するモジュールの筐体１は、基板３及び覆板４に接合される側壁２を有する。図２により示され、前記隔離板間に設置された電池６を有する８つの平行な隔離板５は、最外下方の電池６が下部隔離板５及び基板３間の領域に設置され、最外上方の電池６が上部隔離板５及び覆板４間の領域に設置されるように、基板３及び覆板４の間に配置される。
【００１７】
筐体１の側壁２に接合される板間の熱接触を提供するために、基板３と同様に、隔離板５及び覆板４を、リベット固定により、側壁２に接合する。リベット固定は、接合板間の効果的な熱輸送のために、両方向のクランプを提供する。アルミニウム側壁２およびアルミニウム隔離板５間の熱輸送の効果は、リベット固定された板表面との相互接触に適用される熱伝導性ペーストの適用により、さらに上昇する。
【００１８】
そのうえ、基板３と覆板４を、４つの両ねじ７を用いて、互いに接合する。筐体１内に積み上げられ、隔離板５を用いて区切られた電池６を、セルの表面全体を適切な熱伝導性板に密接に接触させるように、両ねじ７を用いて、隣接した板間に締め付ける。電池６が隔離板５と接する表面に熱伝導性ペーストを適用すると、熱輸送は、著しく増加する。
【００１９】
ペルチェセル８の第一の表面は、アルミニウム側壁２の外表面に押し当てられ、第二の表面は、ラジエータ１０、及び注入口及び注出口を有する冷却液多岐管１１を有する液相熱交換器９に押し当てられる。上記液相熱交換器９は、位置枠１２に配置され、側壁２に打ち込まれる両ねじ１４を用い固定板１３を通してペルチェセル８に押し当てられる。
【００２０】
図３は液相熱交換器９の詳細な分解斜視図である。両ねじ１４は、密封用リングを用いて収集管１１と密接に接合されたラジエータ１０と接するペルチェセル８を置くための四角い開口部を有する位置枠１２と共に側壁２の中間部に打ち込まれる。より良い熱輸送を提供するために、熱伝導性ペーストの層を、ペルチェセル８とそれに接する熱交換器９と同様に、後板とそれに接するペルチェセル８との間に適用する。
【００２１】
図４に示す本発明による電気バッテリモジュール全体は、電池６を隔離板５間に締め付けるような筐体１を有する。一方から見ると、熱交換器に接するペルチェセル８を側壁２に固定しており、そしてもう一方から見ると、全ての電池６から電圧を得る電気アッセンブリを有する板１７と共にセル１６の電極の接続子の近くに設置するような温度検出器１５が見えており、そして前記板をバッテリ制御システムに接合している。
【００２２】
本発明によるモジュール構成部品のプリアッセンブリの斜視図を、９つの電池６を筐体１より部分的に突出させ、ペルチェセル８を備えた液相熱交換器９の分解図として、図５に示す。
【００２３】
図６にて示すように、４つの両ねじ１４を側壁２の中間部に打ち込み、そしてその面において、８つの隔離板５及び覆板４をリベット固定するために５４個の開口部を作成する一方、基板に接合するよう設計された側壁２の下部を、９０°の角度に曲げる。
【００２４】
隔離板５の形状を図７に示す。隔離板５は、リベットのための開口部が作られ９０°の角度に曲げられた外端を有する。筐体１に配置された各隔離版５が後壁２と接するその外端１８を有し、後壁にリベット固定されるため、接合板間の熱交換の効果は、主にそれらの接触表面に依存する。従って、外端１８は、できるだけ高くあるべきだが、構造の理由により、その高さは、隔離板５の上に積み上げられた電池６の高さより低くしなければならない。
【００２５】
図８に示すように、筐体１の基板３を、両ねじ７のための取り付け孔を有する平らな板金の構成単位の形状で作成し、一方図９で図解される、両ねじ７のための穴から離れた覆板４はまた、そこに作成されたリベットのための穴を有して９０°の角度に曲げられたその背面端１９を有する。
【００２６】
電気バッテリモジュールが冷却または加熱を要求するかどうかに基づき、バッテリ制御システムは、ペルチェセル８の分極電圧を変えるための指示を与える。冷却を開始する信号のための閾値温度を２５℃に設定し、加熱を開始する信号のための閾値温度を０℃に設定する。
【００２７】
温度検出器１５により示される実際の温度値に依存して、ペルチェセル８の供給パラメータ、すなわち分極電圧及び電流量、は、電圧は、−１２Ｖから＋１２Ｖの範囲に、及びアンペア数は−６Ａから＋６Ａの範囲に動的に設定される。側壁２とこれに接合された隔離版５、基板３及び覆板４、及び、実質的に、筐体の前記板間に配置された各電池６とを、本発明により、モジュール内のペルチェセル８への分極電圧に依存して冷却及び加熱する。
【国際調査報告】
2012512504.tif 000012
2012512504.tif 000013