JP5220869B2 - バッテリーセルアセンブリー及び前記バッテリーセルアセンブリーをアセンブリングする方法 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーセルアセンブリー及びバッテリーセルアセンブリーをアセンブリングする方法に関する。

バッテリーセルは装置に電力を供給するために発展されている。しかし、前記バッテリーセルに関する問題は、前記バッテリーが時間の経過に伴い前記バッテリーセルの性能を低下させる熱を発生させるということである。

よって、本発明者らは、前述の欠点を最小化するか減らすことができるバッテリーセルアセンブリーに対するニーズを認識することになった。

本発明の望ましい実施例によるバッテリーセルアセンブリーが提供される。前記バッテリーセルアセンブリーは、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する第１バッテリーセルを含む。前記バッテリーセルアセンブリーはまた、前記第１バッテリーセルの前記第１面の少なくとも一部分に接触するように構成される第１パネル部材を含む。前記バッテリーセルアセンブリーはまた、プラスチックフレームと第１及び第２熱伝導層とを有する熱交換器を含む。前記プラスチックフレームはそれを通じて延長される内部空間を有する。前記プラスチックフレームは第３面と前記第３面に対向する第４面とを有する。前記第１熱伝導層は前記プラスチックフレームの第３面に位置し前記内部空間をカバーする。前記第２熱伝導層は前記プラスチックフレームの第４面に位置し前記内部空間をカバーする。前記第１熱伝導層は前記第１バッテリーセルの第２面に隣接して位置して、液体が前記内部空間内に位置するとき、熱エネルギーが前記第１バッテリーセルから前記第１熱伝導層を通じて前記液体に伝達される。

本発明の他の望ましい実施例によるバッテリーセルアセンブリーをアセンブリングする方法が提供される。前記バッテリーセルアセンブリーは、第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する第１バッテリーセル、第１パネル部材、及びプラスチックフレームと第１及び第２熱伝導層とを有する熱交換器を有する。前記プラスチックフレームはそれを通じて延長される内部空間を有する。前記プラスチックフレームは第３面と前記第３面に対向する第４面とを有する。前記方法は、前記第１バッテリーセルの前記第１パネル部材を第１面の少なくとも一部分上に配置する段階を含む。前記方法はまた、前記第１熱伝導層を前記プラスチックフレームの第３面上に配置する段階及び前記内部空間をカバーリングする段階を含む。前記方法はまた、前記第２熱伝導層を前記プラスチックフレームの第４面上に配置する段階及び前記内部空間をカバーリングする段階を含む。前記方法はまた、前記バッテリーセルアセンブリーを得るために前記第１バッテリーセルを前記熱交換器の第１熱伝導層上に配置する段階を含む。

望ましい実施例によるバッテリーセルアセンブリーの分解図である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーに活用される第１パネル部材に対する図面である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーに活用される第１パネル部材に対する他の図面である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーに活用される前記熱交換器の一部分に対する図面である。 図４の前記熱交換器の一部分に対する断面図である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーの一部分に対する断面図である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーに活用される第２パネル部材に対する図面である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーに活用される第２パネル部材に対する他の図面である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーをアセンブリングする方法の流れ図である。 図１の前記バッテリーセルアセンブリーに連結される冷却水システムに対する図面である。 図１のバッテリーセルアセンブリーと二つの追加バッテリーセルアセンブリーとを含むバッテリーシステムに対する図面である。

図１を参照すれば、バッテリーセルアセンブリー１０が示されている。前記バッテリーセルアセンブリー１０は、パネル部材３０、グロメット（ｇｒｏｍｍｅｔ）３２、バッテリーセル３４、熱交換器３６、バッテリーセル３８、グロメット４０及びパネル部材４２を含む。

前記バッテリーセルアセンブリー１０の長所は、前記バッテリーセルアセンブリー１０が前記バッテリーセル３４、３８から熱を除去するために熱伝導層を有した熱交換器３６を含むということである。

図１ないし図３を参照すれば、前記パネル部材３０は、前記熱交換器３６に対して前記バッテリーセル３４を保持するように構成される。前記パネル部材３０は内部空間５０を形成する矩形リング状のフレーム４８を含む。前記パネル部材３０は一つの面５２と前記一つの面５２に対向する一つの面５４とを有する。前記パネル部材３０はまた、固定具（図示せず）部分を受容するために前記一つの面５２内に延長される孔５６、５８、６０、６２を含む。望ましい一実施例において、前記パネル部材３０はプラスチックから製造される。他の選択的実施例においては、前記パネル部材３０は当業者に知られた他の材質から製造できる。

前記グロメット３２は、前記バッテリーセル３４に対して保持力を加えるように構成される。前記グロメット３２は前記パネル部材３０と前記バッテリーセル３２との間に配置される。前記グロメット３２は一般的に矩形リング状であり、ゴム合成物のような柔軟な材質から製造される。

図１及び図６を参照すれば、前記バッテリーセル３４は、電気端子６８、６９間に駆動電圧を出力するように提供される。前記バッテリーセル３４はボディー部６６と前記ボディー部６６の周囲に延長される周辺リップ部６７及び前記ボディー部６６から延長される電気端子６８、６９を含む。前記バッテリーセル３４は一般的に矩形状であり、また一つの面７０と前記一つの面７０に対向する一つの面７２とを含む。望ましい一実施例において、前記バッテリーセル３４はリチウムバッテリーセルである。勿論、選択的実施例において、前記バッテリーセル３４は当業者に知られた他のタイプのバッテリーセルに構成できる。前記周辺リップ部６７のサイズは実質的に前記パネル部材３０のサイズと同一であるので、前記パネル部材３０が前記バッテリーセル３４の周辺リップ部６７をカバーする。前記バッテリーセル３４は前記パネル部材３０と前記熱交換器３６との間に配置される。

図１、図４及び図５を参照すれば、前記熱交換器３６は、前記バッテリーセル３４、３８から熱を除去するように提供される。前記熱交換器３６は前記バッテリーセル３４と前記バッテリーセル３８との間に配置される。前記熱交換器３６は矩形リング状のフレーム９０、流入口９２、流出口９４、クロス部材９６、９８及び熱伝導層１００、１０２を含む。前記クロス部材が選択的であることは自明である。

前記矩形リング状のフレーム９０は、その中に液体を受容するための内部空間１１０を形成するように提供される。前記矩形リング状のフレーム９０は一つの面１６０と前記一つの面１６０に対向する一つの面１６２とを有する。前記矩形リング状のフレーム９０はまたその中に延長される延長孔１１２、１１４を含む。前記延長孔１１２は前記矩形リング状のフレーム９０の第１部分に沿って前記流入口９２から延長され、前記内部空間１１０と流動体的に連結される孔１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６と流動体的に連結される。前記延長孔１１４は前記矩形リング状のフレーム９０の第２部分に沿って前記流出口９４から延長され、前記内部空間１１０と流動体的に連結される孔１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０と流動体的に連結される。望ましい一実施例において、前記矩形リング状のフレーム９０はプラスチックから製造される。勿論、選択的実施例においては、前記矩形リング状のフレーム９０は当業者に知られた他の材質から製造できる。

前記クロス部材９６、９８は、前記内部空間１１０と交差して配置され、前記矩形リング状のフレーム９０の第１及び第２部分と連結されて前記内部空間１１０を領域１７０、１７２、１７４に区分する。前記クロス部材９６、９８は流体冷却水の流れを前記内部空間１１０内でガイドするように活用され、前記熱交換器の表面に対する熱交換の均衡を取る。望ましい一実施例において、前記クロス部材９６、９８はプラスチックから製造される。勿論、選択的実施例において、前記クロス部材９６、９８は当業者に知られた他の材質から製造できる。

前記流入口９２は、流体を受けるように構成され前記延長孔１１２を通じて前記孔１１６、１１８、１２０、１２４、１２６に前記流体を配送する。前記流入口９２は前記矩形リング状のフレーム９０の第１部分と連結される。選択的実施例において、前記流入口９２は前記フレーム９０の外周に沿ってどこにでも位置できる。

前記流出口９４は、前記孔１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０と前記延長孔１１４とを経由して前記内部空間１１０から前記流体を受けるように構成される。

前記流出口９４は前記矩形リング状のフレーム９０の第２部分と連結される。

図１及び図４を参照すれば、前記熱伝導層１００、１０２は、前記バッテリーセル３４、３８から前記内部空間１１０内に受容されている液体に熱を伝達するように提供される。前記熱伝導層１００は前記矩形リング状のフレーム９０の一つの面１６０上に配置される。前記熱伝導層１０２は前記矩形リング状のフレーム９０の一つの面１６２上に配置される。望ましい一実施例において、前記熱伝導層１００、１０２はアルミニウムから製造される。勿論、選択的実施例において、ステンレス鋼や柔軟性薄板材質のような当業者に知られた他の材質が前記熱伝導層１００、１０２を製造するのに活用できる。望ましい一実施例において、前記熱伝導層１００、１０２は前記矩形リング状のフレーム９０の面１６０、１６２に接着されて前記内部空間１００が前記熱伝導層１００、１０２によって取り囲まれるようにする。選択的実施例において、前記リング状のフレーム９０は前記熱伝導層１００、１０２に対してモールドされ得る。

前記熱交換器３６が動作している間、前記流入口９２は前記延長孔１１２及び孔１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６を通じて前記内部空間１１０に配送される液体を受ける。前記内部空間１１０内において、前記液体は前記熱伝導層１００、１０２から熱を吸収し、前記孔１４０、１４２、１４４、１４６、１４８、１５０を通じて前記延長孔１１４に配送される。前記延長孔１１４から前記液体は流出口９４に配送される。従って、前記バッテリーセル３４、３８によって発生する熱は前記熱伝導層１００、１０２のそれぞれを通じて前記熱交換器３６の外側に配送される前記液体に伝達される。その結果、バッテリーセル３４、３８の温度は前記熱交換器３６を活用することで、望ましい温度範囲内に維持される。

図１及び図６を参照すれば、前記バッテリーセル３８は、前記電気端子１９２、１９４間に駆動電圧を出力するように提供される。前記バッテリーセル３８はボディー部１９０と前記ボディー部１９０の周囲に延長される周辺リップ部１９１及び前記ボディー部１９０から延長される電気端子１９２、１９４を含む。前記バッテリーセル３８は一般的に矩形状であり、一つの面１９６と前記一つの面１９６に対向する一つの面１９８とを含む。望ましい一実施例において、前記バッテリーセル３８はリチウムバッテリーセルである。勿論、選択的実施例において、前記バッテリーセル３８は当業者に知られた他のタイプのバッテリーセルに構成できる。前記周辺リップ部１９１のサイズは実質的に前記パネル部材４２のサイズと同一であるので、前記パネル部材４２が前記バッテリーセル３８の周辺リップ部１９１をカバーする。前記バッテリーセル３８は前記パネル部材４２と前記熱交換器３６との間に配置される。

グロメット４０は、前記バッテリーセル３８に対して保持力を加えるように構成される。前記グロメット４０は前記パネル部材４２と前記バッテリーセル３８との間に配置される。前記グロメット４０は一般的に矩形リング状であり、ゴム合成物のような柔軟な材質から製造される。

前記パネル部材４２は、前記熱交換器３６に対して前記バッテリーセル３８を保持するように構成される。前記パネル部材４２は内部空間２１２を形成する矩形リング状のフレーム２１０を含む。前記パネル部材４２は一つの面２１４と前記一つの面２１４に対向する一つの面２１６とを有する。前記パネル部材４２はまた、固定具（図示せず）部分を受容するために前記一つの面２１０内に延長される孔２３０、２３２、２３４、２３６を含む。望ましい一実施例において、前記パネル部材４２はプラスチックから製造される。他の選択的実施例においては、前記パネル部材４２は当業者に知られた他の材質から製造できる。

図９を参照しながら前記バッテリーセルアセンブリーにおけるアセンブリング方法の流れ図を説明する。

Ｓ２６０段階において、オペレーターは、バッテリーセル３４、グロメット３２、４０、矩形リング状のフレーム９０、熱伝導層１００、１０２、パネル部材３０、４２及びバッテリーセル３８を用意する。前記バッテリーセル３４は、一つの面７０と前記一つの面７０に対向する一つの面７２とを有する。前記矩形リング状のフレーム９０は、それを通じて延長される内部空間１１０を有する。前記矩形リング状のフレーム９０はまた、一つの面１６０と前記一つの面１６０に対向する一つの面１６２とを有する。前記バッテリーセル３８は、一つの面１９６と前記一つの面１９６に対向する一つの面１９８とを有する。

Ｓ２６２段階において、前記オペレーターは、前記パネル部材３０上に前記グロメット３２を配置し、前記パネル部材４２上に前記グロメット４０を配置する。

Ｓ２６４段階において、前記オペレーターは、前記バッテリーセル３４の一つの面７０の少なくとも一部分上に前記パネル部材３０を配置して、前記グロメット３２が前記パネル部材３０と前記バッテリーセル３４との間に配置されるようにする。

Ｓ２６６段階において、前記オペレーターは、前記内部空間１１０をカバーリングする前記矩形リング状のフレーム９０の一つの面１６０上に前記熱伝導層１００を配置する。

Ｓ２６８段階において、前記オペレーターは、前記内部空間１１０をカバーリングする前記矩形リング状のフレーム９０の一つの面１６２上に前記熱伝導層１０２を配置する。

Ｓ２７０段階において、前記オペレーターは、前記熱伝導層１００上に前記バッテリーセル３４を配置する。

Ｓ２７２段階において、前記オペレーターは、前記バッテリーセル３８の前記一つの面１９０上に前記熱伝導層１０２を配置する。

Ｓ２７４段階において、前記オペレーターは、前記バッテリーセルアセンブリー１０を得るために前記パネル部材４２上に前記バッテリーセル３８の一つの面１９８を配置する。前記グロメット４０は前記バッテリーセル３８と前記パネル部材４２との間に配置される。

Ｓ２７６段階において、前記オペレーターは、第１、第２、第３及び第４固定具を活用して前記バッテリーセルアセンブリー１０を共に固定させる。特に、前記第１固定具は前記パネルアセンブリー３０、４２の孔５６、２３４をそれぞれ縛る。前記第２固定具は前記パネルアセンブリー３０、４２の孔５８、２３６をそれぞれ縛る。前記第３固定具は前記パネルアセンブリー３０、４２の孔６０、２３０をそれぞれ縛る。また、前記第４固定具は前記パネルアセンブリー３０、４２の孔６２、２３２をそれぞれ縛る。

図１０を参照しながら前記バッテリーセルアセンブリー１０の熱交換器３６を通じて液体を配送するように活用される冷却システム２９０を説明する。前記冷却システム２９０は、貯蔵空間２９２、導管２９６、ポンプ２９８及び導管３００、３０２を含む。前記貯蔵空間２９２は、その中に液体２９４を受容するように構成される。前記導管２９６は、前記貯蔵空間２９２と前記ポンプ２９８との間に流動体的に連結される。前記導管３００は、前記ポンプ２９８と前記熱交換器３６の流入口９２との間に流動体的に連結される。前記ポンプ２９８は、前記貯蔵空間２９２から前記導管２９６を経由して前記導管３００を通じて前記熱交換器３６の流入口９２に前記液体２９４の一部をポンプするように構成される。前記熱交換器３６内の前記液体２９４の一部は、前記バッテリーセル３４、３８から熱を吸収し、前記流出口９４を経由して前記熱交換器３６を抜け出る。結局、前記液体２９４の一部は前記導管３０２を経由して前記貯蔵空間２９２に配送される。

図１１を参照すれば、積層される複数個のバッテリーセルアセンブリーを活用したバッテリーシステム３１０が示される。図面に示すように、前記バッテリーシステム３１０は、前記バッテリーセルアセンブリー１０、バッテリーセルアセンブリー３１２及びバッテリーセルアセンブリー３１４を含む。前記バッテリーセルアセンブリー１０は前記バッテリーセルアセンブリー３１２の上部に配置される。前記バッテリーセルアセンブリー３１２は前記バッテリーセルアセンブリー３１４の上部に配置される。バッテリーシステム３１０が三つのバッテリーセルアセンブリーを含んでいるが、選択的実施例において前記バッテリーシステム３１０が三つのバッテリーセルアセンブリーより少ないか、或いは多いバッテリーセルアセンブリーを含むことができるのは自明である。

本発明が一実施例を参照しながら説明されているが、当業者によって多様な変形例が可能であり、均等な要素が本発明の範囲を外れることなく本発明の要素に代替できると理解されなければならない。さらに、多い変容例が本発明の本質的な範囲を外れることなく発明の教示に対する特定の状況や材料に適するようになされ得る。従って、本発明は、本発明を実施するために考慮されたベストモードとして開示される特定の実施例に制限されず、添付した請求の範囲に該当するすべての実施例を含むと解釈される。なお、第１、第２などに対する用語の使用は一つの要素と他の要素とを区別するためである。また、一つなどに対する用語の使用は量的制限を示すのではなく、参照された要素の少なくとも一つの存在を表す。

前記バッテリーセルアセンブリー１０及び前記バッテリーセルアセンブリーをアセンブリングする方法は、他のアセンブリー及び方法に比べて実質的な長所を提供する。特に、前記バッテリーセルアセンブリー１０は、前記熱伝導層に隣接したバッテリーセルから熱を吸収する熱伝導層を有する熱交換器３６を活用する技術的な効果を提供する。こうすることで、バッテリーセルの温度が望ましい温度範囲内に維持できて、前記バッテリーセルの性能低下を防止する。

Claims (10)

1. バッテリーセルアセンブリーであって、
   第１面と、前記第１面に対向する第２面とを有する第１バッテリーセルと、
   前記第１バッテリーセルの前記第１面の少なくとも一部分に接触するように構成される第１パネル部材と、並びに
   矩形リング状のプラスチックフレームと第１熱伝導層及び第２熱伝導層とを有する熱交換器を備えてなり、
   前記矩形リング状のプラスチックフレームが、前記矩形リング状に沿って延長された内部空間と、前記矩形リング状のプラスチックフレームの周辺部に沿って形成された第３面と、及び前記第３面に対向する第４面を有してなり、
   前記第１熱伝導層が、前記プラスチックフレームの前記第３面に配置され前記内部空間をカバーしてなり、
   前記第２熱伝導層が、前記プラスチックフレームの前記第４面に配置され前記内部空間をカバーしてなり、
   前記第１熱伝導層が、前記第１バッテリーセルの前記第２面に隣接して配置されて、液体が前記内部空間にある場合、熱エネルギーが前記第１バッテリーセルから前記第１熱伝導層を通じて前記液体に伝達されてなる、バッテリーセルアセンブリー。
2. 前記熱交換器が、前記矩形リング状のフレームに連結される流出口と流入口とをさらに備えてなり、
   前記矩形リング状のフレームが、前記流入口及び前記内部空間と流動体的に連結される第１延長孔を備えてなり、前記矩形リング状のフレームが、前記流出口及び前記内部空間と流動体的に連結される第２延長孔とを備えてなり、
   前記液体が前記流入口及び前記第１延長孔を通じて前記内部空間に流れてなり、かつ、前記液体が前記内部空間から前記第２延長孔を経て前記流出口に流れるようされてなる、請求項１に記載のバッテリーセルアセンブリー。
3. 前記熱交換器が、前記内部空間を少なくとも第１内部領域及び第２内部領域に分割するために前記矩形リング状のフレームを横切って延長する少なくとも一つのクロス部材をさらに備えてなる、請求項１又は２に記載のバッテリーセルアセンブリー。
4. 前記第１熱伝導層が、アルミニウムから製造されてなる、請求項１〜３の何れか一項に記載のバッテリーセルアセンブリー。
5. 第５面と前記第５面に対向する第６面とを有する第２バッテリーセルをさらに備えてなり、
   前記第２バッテリーセルの前記第５面は前記第２熱伝導層上に配置されて、前記液体が前記内部空間にある場合、熱エネルギーが前記第２バッテリーセルから前記第２熱伝導層を通じて前記液体に伝達されてなる、請求項１〜４の何れか一項に記載のバッテリーセルアセンブリー。
6. 前記第２バッテリーセルの前記第６面の少なくとも一部分に接触するように構成される第２パネル部材をさらに備えてなる、請求項５に記載のバッテリーセルアセンブリー。
7. バッテリーセルアセンブリーをアセンブリングする方法であって、
   前記バッテリーセルアセンブリーが、第１面及び前記第１面に対向する第２面とを有する第１バッテリーセルと、第１パネル部材と、並びに矩形リング状のプラスチックフレームと、第１熱伝導層と、及び第２熱伝導層とを有する熱交換器を備えてなるものであり、
   前記矩形リング状のプラスチックフレームが、前記矩形リング状に沿って延長された内部空間と、前記矩形リング状のプラスチックフレームの周辺部に沿って形成された第３面と、及び前記第３面に対向する第４面を有してなるものであり、
   前記第１パネル部材を前記第１バッテリーセルの第１面の少なくとも一部分上に配置する段階と、
   前記第１熱伝導層を前記プラスチックフレームの第３面上に配置し前記内部空間をカバーリングする段階と、
   前記第２熱伝導層を前記プラスチックフレームの第４面上に配置し前記内部空間をカバーリングする段階と、及び
   前記バッテリーセルアセンブリーを得るために前記第１バッテリーセルを前記熱交換器の第１熱伝導層上に配置する段階とを含んでなる、アセンブリングする方法。
8. 前記バッテリーセルアセンブリーが、第５面と前記第５面に対向する第６面とを有する第２バッテリーセルをさらに備えてなり、
   前記熱交換器の第２熱伝導層上に前記第２バッテリーセルの第５面を配置する段階をさらに含んでなる、請求項７に記載のアセンブリングする方法。
9. 前記バッテリーセルアセンブリーが、第２パネル部材をさらに備えてなり、
   前記第２パネル部材上に前記第２バッテリーセルの第６面を配置する段階をさらに含んでなる、請求項８に記載のアセンブリングする方法。
10. 前記第１熱伝導層が、アルミニウムから製造されてなる、請求項７〜９の何れか一項に記載のアセンブリングする方法。

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