CN109245191A - 供电设备 - Google Patents

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Abstract

一种供电设备，包括：电池单元；电压转换电路，其连接至电池单元；第一壳体，其以能够传递热量的方式固定电池单元；第二壳体，其以能够传递热量的方式固定电压转换电路；以及低导热层，其介于第一壳体和第二壳体的配接表面之间，低导热层具有比第一壳体的热导率小的热导率。电池单元和电压转换电路被容纳在由第一壳体和第二壳体形成的内部空间中。

Description

供电设备
技术领域
本公开内容涉及供电设备。
背景技术
近来，已经开发了向用于使车辆行驶的电动机供应电力的供电设备。例如，在日本未审查专利申请公布第2009-181737号中描述的供电设备中，容纳多个电池单元的电池壳和容纳用于电池充放电控制的电子部件的电子部件壳被分开设置并耦接。在该供电设备中，由电子部件产生的热量经由热传导片主动传递至电子部件壳以消散电子部件的热量。
发明内容
期望减小供电设备的尺寸和成本。为此，期望将电池单元和电子部件容纳在集成的壳中，而不是将电池单元和电子部件容纳在分开的壳中。特别地，考虑到有效地使用来自电池单元的电力，期望将电压转换电路与电池单元容纳在一起。然而，当产生高热量的电压转换电路与电池单元一起容纳在一个容纳空间中时，从电压转换电路产生的热量被传递到电池单元，这对电池单元的性能产生不利影响。
已经做出本公开内容以解决这样的问题。本公开内容的目的在于提供一种供电设备，该供电设备实现如下结构：其中电压转换电路与电池单元一起容纳在一个容纳空间中，从而减小供电设备的尺寸，并且其中由电压转换电路产生的热量难以被传递到电池单元。
本公开内容的示例方面是一种供电设备，其包括：电池单元；电压转换电路，其连接至电池单元；第一壳体，其以能够传递热量的方式固定电池单元；第二壳体，其以能够传递热量的方式固定电压转换电路；以及低导热层，其介于第一壳体和第二壳体的配接表面之间，低导热层具有比第一壳体的热导率小的热导率。电池单元和电压转换电路被容纳在由第一壳体和第二壳体形成的内部空间中。
采用这样的结构，在电压转换电路中产生的热量可以很容易地从第二壳体消散出来，同时热量被低导热层阻挡并且难以被传递到第一壳体。这使得电池单元的温度保持较低并且使得电池单元能够充分呈现其性能。
在上述供电设备中，低导热层可以被设置成覆盖第一壳体和第二壳体之一的所述配接表面以及所述第一壳体和第二壳体之一的表面中的除配接表面以外的表面的至少一部分。使用对空气具有相对较高的传热系数的材料来用作低导热层，可以预期促进从壳体消散热量的效果。
第一壳体和第二壳体中的设置有低导热层的一个可以包括散热片，并且低导热层可以被设置成覆盖散热片。这种配置可以进一步改善散热特性。当低导热层形成为膜时，可以在保持阻挡热量的效果的同时减小配接表面附近的尺寸。
此外，电压转换电路可以包括DC/DC转换器电路、AC/DC转换器电路、DC/AC变换器电路和AC/AC变换器电路中的至少一个。这些电路产生大量的热量，因此从上述配置可以预期较好的效果。
本公开内容提供一种供电设备，其实现了如下结构：其中电压转换电路与电池单元一起容纳在一个容纳空间中，从而减小供电设备的尺寸，并且其中由电压转换电路产生的热量难以被传递到电池单元。
根据下文给出的详细描述和附图将更加充分地理解本公开内容的上述和其他目的、特征和优点，附图仅为了说明而给出，因此不应被认为是对本公开内容的限制。
附图说明
图1是根据实施方式的供电设备的分解透视图；
图2是供电设备的截面图和局部放大图；
图3是根据另一实施方式的供电设备的截面图；
图4是根据又一实施方式的供电设备的截面图；
图5是根据又一实施方式的供电设备的截面图；
图6是根据又一实施方式的供电设备的截面图；
图7是描述形成低导热膜的方法的说明图；
图8A是描述形成低导热膜的另一方法的说明图；
图8B是描述形成低导热膜的又一方法的说明图；
图9A是描述附接低导热片的方法的说明图；
图9B是描述附接低导热片的方法的说明图；以及
图9C是描述附接低导热片的方法的说明图。
具体实施方式
在下文中，尽管将通过本公开内容的实施方式来描述本公开内容，但是根据权利要求的本公开内容不限于以下实施方式。此外，实施方式中描述的所有配置作为用于解决问题的手段而言并不一定是必不可少的。
图1是根据该实施方式的供电设备100的分解立体图。供电设备100包括一个在另一个上组装的第一壳体110和第二壳体120。第一壳体110是其上表面开口的箱形壳。第二壳体120是其下表面开口的箱形壳。供电设备100整体用作一个电源。在该实施方式中，如图所示，水平面由xy平面表示，并且z轴正方向沿竖轴向上。在下面的图中，方向由该坐标系指示。
第一壳体110通过例如使用铝作为材料进行压铸或压制而形成。第一壳体110的内部空间被用作用于容纳电池单元130的空间。电池单元130例如是锂离子电池，并且可以是包括彼此耦接的多个电池单元的块电池单元(block battery cell)。
第二壳体120通过例如使用铝作为材料进行压铸或压制而形成。第二壳体120包括在其上表面上的散热片121。散热片121可以与第二壳体120一体化设置，或者可以与第二壳体分开形成并且固定到第二壳体120。第二壳体120的内部空间被用作用于容纳电压转换电路140的容纳空间。电压转换电路140是调整电池单元130的输出电压、将输出电压转换成预定的恒定电压并且输出转换后的电压的电路。供电设备100基于调整后的电压向外部装置供应电力。
汇流条150是将电池单元130连接至电压转换电路140的导体。当第一壳体110和第二壳体120根据双向虚线箭头彼此交叠并集成时，汇流条150连接至电压转换电路140，并且电池单元130的电力经由汇流条150供应至电压转换电路140。
图2是供电设备100的截面图和局部放大图。具体而言，图2示出其中第一壳体110和第二壳体120(包括散热片121)沿图1中的长点划线切割开的情形以及其中配接表面附近被放大的情形。
第一壳体110包括形成底表面的底板部分112、形成外周表面的主体部分113和用作与第二壳体120配接的表面的凸缘部分114。第一壳体110的内部空间是由底板部分112和主体部分113围绕的空间。容纳在内部空间中的电池单元130通过固定部分133固定到底板部分112。固定部分133具有使在电池单元130中产生的热量逃逸到第一壳体110的传热功能。也就是说，固定部分133是由具有优异热传递性的材料诸如铜构成的固定件。因此，第一壳体110具有将在电池单元130中产生的热量经由固定部分133消散到外部空气的功能。凸缘部分114是与第二壳体120的内部空间连通的开口的外边缘。凸缘部分114具有从主体部分113的端部平行于底板部分112向内稍微伸出的形状。
除了散热片121以外，第二壳体120还包括形成上表面的顶板部分122、形成外周表面的主体部分123以及用作与第一壳体110配接的表面的凸缘部分124。第二壳体120的内部空间是由顶板部分122和主体部分123围绕的空间。容纳在内部空间中的电压转换电路140包括基板部分141、DC/DC转换器142和固定部分143。DC/DC转换器142安装在基板部分141上，基板部分141通过固定部分143固定到顶板部分122。固定部分143具有使在DC/DC转换器142中产生的热量逃逸到第二壳体120的传热功能。也就是说，固定部分143是由具有优异热传递性的材料诸如铜构成的固定件。因此，第二壳体120和与第二壳体120一体形成的散热片121用于经由固定部分143将在DC/DC转换器142中产生的热量消散到外部空气。凸缘部分124是与第一壳体110的内部空间连通的开口的外边缘。凸缘部分124具有从主体部分123的端部平行于顶板部分122向外稍微伸出的形状。
除了面向内部空间的内表面以外，第二壳体120的表面涂覆有是膜的低导热膜190。低导热膜190由这样的材料形成：其具有用于将热量传递到接触的空气中的相对较大的传热系数并且针对热量在材料内部传递具有低热导率。特别地，在该示例中，采用具有比作为第一壳体110的材料的铝的热导率低的热导率的材料。例如，使用由聚酰亚胺或聚酰亚胺酰胺形成的材料。
如局部放大图所示，第一壳体110的凸缘部分114和第二壳体120的凸缘部分124将设置在凸缘部分124上的低导热膜190夹在中间，并且彼此交叠并固定至彼此。然后，第一壳体110与第二壳体120被集成以在内部形成一个容纳空间。关于传递热量，以这种方式集成的壳体被夹在第一壳体110侧与第二壳体120侧之间的低导热膜190隔开。因此，第二壳体120侧的热量难以传递到第一壳体110侧。也就是说，介于第一壳体110和第二壳体120的配接表面之间的具有比第二壳体120的材料的热导率低的热导率的低导热膜190使得第二壳体120侧的热量难以传递到第一壳体110侧。
此外，由于第二壳体120的主体部分123的表面和散热片121的表面也涂覆有低导热膜190，因此在DC/DC转换器142中产生的热量有效地从这些表面消散到外部空气。这使得第二壳体120侧的热量更加难以传递到第一壳体110。也就是说，可以实现这样的结构：其中由电压转换电路140产生的热量难以传递到电池单元130，并且电池单元130和电压转换电路140容纳在一个内部空间中。这使得能够整体上减小供电设备100的尺寸。
低导热膜190的厚度可以通过考虑以下来确定：低导热膜190的热导率、电压转换电路140的发热量、每单位时间包括散热片121的整个第二壳体120的热容量和散热量。例如，当电池单元130的上限容许温度为60℃时，低导热膜190的厚度可以被确定成使得：当使用电压转换电路140时，低导热膜190的接触凸缘部分124的表面不会达到60℃。
图3是根据另一实施方式的供电设备200的截面图。供电设备200的壳体的结构与供电设备100的壳体的结构稍微不同。由于除了壳体之外这些设备的元件是相同的，所以将省略其描述。
在供电设备200中，作为箱形壳的第一壳体210形成内部空间，并且第二壳体220是覆盖第一壳体210的开口的盖形壳。像供电设备100一样，电池单元130被固定到第一壳体210，并且电压转换电路140被固定到第二壳体220。然而，电池单元130和电压转换电路140均基本上容纳在第一壳体210中。
如上所述介于第一壳体210和第二壳体220的配接表面之间的低导热膜290可以有效地防止由电压转换电路140产生的热量通过两个壳体传播从而加热电池单元130。也就是说，由电压转换电路140产生的热量在第二壳体220侧有效地消散并且被介于配接表面之间的低导热膜290有效地阻挡。因此，与供电设备100一样，供电设备200的整体尺寸也可以减小。
图4是示出根据又一实施方式的供电设备300的截面图。除了在供电设备300中，低导热层是片而不是膜之外，供电设备300的壳体的结构与供电设备100的壳体的结构相同。由于除低导热层以外这些设备的元件相同，所以将省略其描述。
在供电设备100中，低导热膜190被涂覆在第二壳体120的除面向内部空间的内表面以外的表面上。然而，在供电设备300中，代替向第二壳体120涂敷涂层，在第一壳体110和第二壳体220的配接表面之间介入低导热片390。与低导热膜190一样，具有比作为第一壳体110的材料的铝的热导率低的热导率的材料用于低导热片390。例如，使用由聚酰亚胺或聚酰亚胺酰胺形成的片。
如上所述介于第一壳体110和第二壳体120的配接表面之间的低导热片390可以有效地防止由电压转换电路140产生的热量通过两个壳体传播从而加热电池单元130。也就是说，由电压转换电路140产生的热量在第二壳体120侧有效地消散并且被介于配接表面之间的低导热片390有效地阻挡。因此，与供电设备100一样，供电设备300的整体尺寸也可以减小。注意，具有相对较高传热系数的材料可以被涂覆在散热片121等上。在这种情况下，所述材料可以与低导热片390的材料不同。
图5是示出根据又一实施方式的供电设备400的截面图。供电设备400的壳体的结构与供电设备100的壳体的结构稍微不同。由于除低导热层以外这些设备的元件相同，所以将省略其描述。
在供电设备400中，第一壳体410和第二壳体420均不具有如上所述的凸缘部分。低导热膜490介于第一壳体410和第二壳体420的配接表面之间。第一壳体410的配接表面靠近主体部分413的上端。第二壳体420的配接表面靠近主体部分423的下端。与供电设备100一样，低导热膜490被涂覆在第二壳体420的除面向内部空间的内表面以外的表面上。
如上所述的介于第一壳体410和第二壳体420的配接表面之间的低导热膜490可以有效地防止由电压转换电路140产生的热量通过两个壳体传播从而加热电池单元130。也就是说，由电压转换电路140产生的热量在第二壳体420侧有效地消散并且被介于配接表面之间的低导热膜490有效地阻挡。因此，与供电设备100一样，供电设备400的整体尺寸也可以减小。代替低导热膜490，像供电设备300一样，低导热片可以被介于配接表面之间。
图6是示出根据又一实施方式的供电设备500的截面图。供电设备500的壳体的结构与供电设备100的壳体的结构稍微不同。由于除低导热层以外这些设备的元件相同，所以将省略其描述。
与供电设备100的第二壳体120类似，供电设备500包括具有散热片521并且涂覆有低导热膜592的第二壳体520。与供电设备100的第一壳体110不同，供电设备500包括具有散热片511并且涂覆有低导热膜591的第一壳体510。低导热膜591被涂覆在第一壳体510的除面向内部空间的内表面以外的表面上。
以上述方式改善第一壳体510的散热性能使得在电池单元130中产生的可能变高的热量在第一壳体510内充分消散。因此，与上述示例相反，除了提供介于配接表面之间的低导热膜的功能之外，在该示例中，可以减少由电池单元130产生的热量被传递到电压转换电路140侧。
在上述示例中，作为第一壳体510侧的低导热膜591和第二壳体520侧的低导热膜592的两个层被介于第一壳体510和第二壳体520的配接表面之间。可替选地，第一壳体510和第二壳体520的表面中的仅一个可以被涂覆有低导热膜。在另一替选方案中，没有一个壳体可以被涂覆有低导热膜，并且与供电设备300一样，低导热片可以介于配接表面之间。
接下来，将描述形成低导热膜和低导热片的方法的示例。图7是描述在供电设备100的第二壳体120上形成低导热膜190的方法的说明图。
喷嘴700设置在工作区域上方。工作台710设置在工作区域的基底表面上。第二壳体120放置在竖立在工作台710上的多个支承销711上。
喷嘴700例如向第二壳体120喷射含有聚酰亚胺酰胺作为主要组分的喷射液791。此时，由于第二壳体120几乎支承在空气中，喷射液791变成雾并且到达凸缘部分124的背面。因此，喷射液791附着在第二壳体120的除了基本上面向内部空间的内表面之外的表面上。之后，当第二壳体120干燥时，其上涂覆有低导热膜190完成。
图8A和图8B是描述在供电设备100的第二壳体120上形成低导热膜190的另外的方法的说明图。该方法是通过所谓浸渍的涂覆方法。
如图8A所示，在浸渍槽(bath)800中填充有例如含有聚酰亚胺酰胺作为主要组分的涂覆液810。然后，在散热片121面朝下的情况下将第二壳体120浸渍到涂覆液810中，直到凸缘部分124到达涂覆液810的液面的高度。
然后，如图8B所示，在散热片121面朝上的情况下将第二壳体120浸渍到涂覆液810中，直到凸缘部分124到达涂覆液810的液面的高度。通过该两步处理，涂覆液810可以附着在第二壳体120的除了面向内部空间的内表面之外的表面上。之后，当干燥时，在涂覆有低导热膜190的状态下完成第二壳体120。
图9A至图9C是描述将低导热片附接至供电设备100的第二壳体120的方法的说明图。首先，作为第一步骤，如图9A所示，将第一低导热片994和第二低导热片995分别放置在与第二壳体120的形状对应的下模子910和上模子920上。第一低导热片994具有足够的尺寸以覆盖下模子910的腔。
接下来，作为第二步，如图9B所示，通过设置在下模子910中的抽吸管911执行抽空，并且使第一低导热片994以与下模子910的形状对应的方式与下模子910紧密接触。然后，作为第三步，如图9C所示，将第二壳体120放置在上模子920上，使上模子920朝向下模子910移动，并且使第二壳体120与第一低导热片994紧密接触。
通过这些步骤，将第二壳体120从模子移走，同时第一低导热片994和第二低导热片995与第二壳体120的除面向内部空间的内表面之外的表面紧密接触。可以将粘合剂施加到每个低导热片的表面上。此外，第二壳体120可以放置在上模子920上，其中来自压铸的热量保留在其上。使用粘合剂和保留的热量可以增强低导热片的粘附性。
参照图7至图9C描述的形成低导热膜和低导热片的方法可以被适当地应用于参照图3至图6描述的每个壳体。明显的是，可以使用形成低导热膜和低导热片的其他方法。
因此，根据描述的本公开内容，将明显的是，本公开内容的实施方式可以以许多方式变化。这样的变化不被认为是脱离本公开内容的精神和范围，并且对于本领域技术人员将会是明显的全部的这样的修改意在被包括在所附权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种供电设备，包括：
电池单元；
电压转换电路，其连接至所述电池单元；
第一壳体，其以能够传递热量的方式固定所述电池单元；
第二壳体，其以能够传递热量的方式固定所述电压转换电路；以及
低导热层，其介于所述第一壳体和所述第二壳体的配接表面之间，所述低导热层具有比所述第一壳体的热导率小的热导率，其中，所述电池单元和所述电压转换电路被容纳在由所述第一壳体和所述第二壳体形成的内部空间中。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述低导热层被设置成覆盖所述配接表面以及所述第一壳体和所述第二壳体之一的表面中的除所述配接表面以外的表面的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的供电设备，其中，所述第一壳体和所述第二壳体中的设置有所述低导热层的一个包括散热片，并且所述低导热层被设置成覆盖所述散热片。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电设备，其中，所述低导热层为膜。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的供电设备，其中，所述电压转换电路包括DC/DC转换器电路、AC/DC转换器电路、DC/AC变换器电路和AC/AC变换器电路中的至少一个。
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