CN114256530A - 电芯冷却体、蓄电模块及车辆 - Google Patents

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Abstract

电芯冷却体具备：电芯收纳体，其收纳多个蓄电电芯，该电芯收纳体具备：第1端板和第2端板；以及两块侧板，它们相对配置，且将第1端板和第2端板连结起来；绝缘板；以及冷却单元，其配置在多个蓄电电芯之间，冷却单元具备：冷却板，其厚度能够变化；以及框体，其与冷却板为一体，冷却板具有内部空间，且具有向内部空间侧突出的一个以上的突起。

Description

电芯冷却体、蓄电模块及车辆
技术领域
本发明涉及电芯冷却体、蓄电模块及车辆。
背景技术
专利文献1中记载了一种蓄电装置，其具备单向排列的多个蓄电模块以及将蓄电模块彼此连接起来的导电板，导电板形成为能够单向弹性变形。专利文献2中记载了下述内容：通过用树脂件覆盖蓄电电芯，从而保护蓄电电芯免受冲击和振动。专利文献3中记载了一种能吸收蓄电电芯的膨胀的位移吸收部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2019－216005号公报
专利文献2日本特开2008－300692号公报
专利文献3日本特许第6449108号公报
发明内容
本发明的第1技术方案中，提供一种电芯冷却体。可以是，电芯冷却体具备电芯收纳体，该电芯收纳体收纳多个蓄电电芯，该电芯收纳体具备：第1端板和第2端板；以及两块侧板，它们相对配置，且将第1端板和第2端板连结起来。可以是，电芯冷却体具备绝缘板。可以是，电芯冷却体具备配置在多个蓄电电芯之间的冷却单元。可以是，冷却单元具备：冷却板，其厚度能够变化；以及框体，其与冷却板为一体。可以是，冷却板具有内部空间，且具有向内部空间侧突出的一个以上的突起。
可以是，冷却板在内部空间的两端具备待连接于框体的连接部。
可以是，冷却板由两块板构成，在内部空间的两端处接合或密接。
可以是，冷却板被一体成型而成，内部空间的两端被密封。
可以是，冷却板由金属形成。
可以是，冷却板具备在多个蓄电电芯的层叠方向上相对的第1板部和第2板部。可以是，突起从第1板部和第2板部中的至少一者向内部空间突出。
可以是，突起交替地从第1板部和第2板部向内部空间突出。
可以是，冷却板在待连接于框体的两端部具有沿多个蓄电电芯的层叠方向在内部空间内延伸的延伸部。
可以是，电芯冷却体还具备中间板，该中间板配置在电芯收纳体内，将两块侧板之间连起来，该中间板使得在第1端板和第2端板之间形成多个电芯收纳空间。
本发明的第2技术方案中，提供一种蓄电模块。可以是，蓄电模块具备上述电芯冷却体。可以是，蓄电模块具备上述多个蓄电电芯。
本发明的第3技术方案中，提供一种车辆。可以是，车辆具备上述蓄电模块。
另外，上述的发明内容并未列出本发明的所有必要特征。而且，上述这些特征组合中的次级组合也能成为发明。
附图说明
图1是表示蓄电模块80的外观的立体图。
图2是表示蓄电模块80的外观的主视图。
图3是蓄电模块80的分解立体图。
图4是表示电芯单元60a的外观的立体图。
图5是电芯单元60a的分解立体图。
图6是表示冷却单元50a的外观的立体图。
图7是冷却单元50a的分解立体图。
图8表示冷却板100的侧视图。
图9表示对冷却板100施加的力。
图10表示具备蓄电模块80的车辆600的框图结构。
具体实施方式
下面，通过发明的实施方式来说明本发明，但下面的实施方式并不用于限定权利要求书涉及的发明。而且，实施方式中说明的特征的所有组合对于发明的解决方案来说并非都是必不可少的。
图1是表示蓄电模块80的外观的立体图。图2是表示蓄电模块80的外观的主视图。图3是蓄电模块80的分解立体图。
本实施方式中，在对蓄电模块80进行说明的情况下，使用三个方向：D1方向、D2方向和D3方向。D1方向、D2方向和D3方向为相互正交的方向。例如，D1方向为蓄电模块80的宽度方向，D2方向为蓄电模块80的进深方向，D3方向为蓄电模块80的高度方向。
蓄电模块80具有大致方筒形状。蓄电模块80具备第1端板10、第2端板20、侧板31、侧板32、中间板33、电芯堆82a和蓄电电芯堆82b。
侧板31和侧板32相对配置，且将第1端板10和第2端板20连结起来。电芯堆82a和电芯堆82b被收纳在由第1端板10、第2端板20、侧板31和侧板32围起来的空间内。第1端板10和第2端板20以及侧板31和侧板32形成能收纳多个蓄电电芯的电芯收纳体的至少一部分。
第1端板10借助螺钉71安装于侧板31和侧板32。中间板33借助螺钉73安装于侧板31和侧板32。由此，形成由第1端板10、中间板33、侧板31和侧板32围起来的第1电芯收纳空间。电芯堆82b被收纳在该第1电芯收纳空间内。
第2端板20借助螺钉72安装于侧板31和侧板32。由此，形成由第2端板20、中间板33、侧板31和侧板32围起来的第2电芯收纳空间。电芯堆82a被收纳在该第2电芯收纳空间内。
如此，中间板33配置在电芯收纳体内，将侧板31和侧板32之间连接起来，在第1端板10和第2端板20之间形成多个电芯收纳空间。
电芯堆82a具备绝缘板90a、多个电芯单元60a～60j、多个冷却单元50a～50i以及绝缘板90b。电芯堆82b具备与电芯堆82a相同的结构。因此，省略电芯堆82b的详细说明。
在电芯堆82a中，电芯单元60a～60j以及冷却单元50a～50i沿着D1方向设在绝缘板90a与绝缘板90b之间。多个电芯单元60a～60j以及冷却单元50a～50i沿着D1方向以电芯单元和冷却单元交替的方式设置。具体地讲，沿着D1方向设置电芯单元60j、冷却单元50i、电芯单元60i、冷却单元50h···、冷却单元50a、电芯单元60a。D1方向即为电芯堆82的层叠方向。
图4是表示电芯单元60a的外观的立体图。图5是电芯单元60a的分解立体图。电芯单元60b～60j具备与电芯单元60a相同的结构。因此，针对电芯单元60b～60j的结构省略详细说明。
电芯单元60a具备蓄电电芯40a、蓄电电芯40b和框体62。蓄电电芯40a具备端子45a、端子46a和层压膜47a。端子45a为正极端子，端子46a为负极端子。层压膜47a在内部收容将正极和负极隔着隔膜层叠起来做成的电极层叠体和电解液。层压膜47a内的正极连接于端子45a，层压膜47a内的负极连接于端子46a。
蓄电电芯40b具备端子45b、端子46b和层压膜47b。端子45b为正极端子，端子46b为负极端子。层压膜47b在内部收容将正极和负极隔着隔膜层叠起来做成的电极层叠体和电解液。层压膜47b内的正极连接于端子45b，层压膜47b内的负极连接于端子46b。蓄电电芯40a可以是锂离子电池的单电池电芯。
框体62设于蓄电电芯40a与蓄电电芯40b之间。蓄电电芯40a、框体62和蓄电电芯40b沿D1方向设置。D1方向与包括蓄电电芯40a和蓄电电芯40b在内的多个蓄电电芯的层叠方向相当。在电芯单元60a被组装为蓄电模块80的情况下，框体62与蓄电电芯40a和蓄电电芯40b成为一体。框体62可以由树脂形成。
通过用树脂形成框体62，能够防止蓄电电芯40a和蓄电电芯40b错位。而且，通过用树脂形成框体62，从而，成型性提高，并且质量变轻，成本变低。而且，由于层压膜47a和层压膜47b具有在金属层的两个面配置有树脂层的结构，因此，在层压膜的端面有金属层暴露出来，而通过用树脂形成框体62，能够抑制熔接部的端面的金属层的导通。另外，例如，在蓄电电芯40a的周部形成有层压膜47a的熔接部。层压膜47a的熔接部比中央部的电极层叠体的厚度薄。同样地，在蓄电电芯40b也形成有层压膜47b的熔接部。通过设置框体62，能够将较薄的熔接部的间隙封堵，因此，冷却风不易流至蓄电电芯40a的熔接部。
图6是表示冷却单元50a的外观的立体图。图7是冷却单元50a的分解立体图。冷却单元50b～50i具备与冷却单元50a相同的结构。因此，针对冷却单元50b～50i的结构省略详细说明。
冷却单元50a具备框体52a、框体52b和冷却板100。框体52a具备侧框55a、侧框56a、端部框53a和端部框54a。侧框55a位于靠D2方向负侧。侧框56a位于靠D2方向正侧。端部框53a位于靠D3方向正侧。端部框54a位于靠D3方向负侧。
框体52b具备侧框55b、侧框56b、端部框53b和端部框54b。侧框55b位于靠D2方向正侧。侧框56b位于靠D2方向负侧。端部框53b位于靠D3方向正侧。端部框54b位于靠D3方向负侧。框体52b具有与框体52a相同的形状。
冷却板100设于框体52a与框体52b之间。在冷却单元50a被组装为蓄电模块80的情况下，框体52a和框体52b与冷却板100成为一体。另外，框体52a和框体52b由树脂形成。框体52a和框体52b可以通过树脂粘合而一体化。框体52a和框体52b也可以通过嵌件成型、卡扣配合等方式一体化。
侧框55a具有凹部57a，侧框56a具有凹部58a。同样地，侧框56b具有凹部58b，侧框55b也具有未图示的凹部。由侧框55a的凹部57a和侧框56b的凹部58b形成用于使冷却风等制冷剂在冷却单元50中流通的开口51。同样地，由侧框56a的凹部58a和侧框55b的凹部形成用于使制冷剂在冷却单元50中流通的另一开口。
继续参照图8和图9，说明冷却板100的构造。图8表示冷却板100的侧视图。图9中的箭头表示因蓄电电芯的膨胀等对冷却板100施加的力。
冷却板100包括连接部160a、连接部160b、第1板部110和第2板部120。冷却板100具有内部空间130a、内部空间130b和内部空间130c。第1板部110和第2板部120在D1方向上相对。内部空间130a～130c形成在第1板部110与第2板部120之间。冷却板100具备向内部空间130a侧突出的突起151、突起152、突起153、突起154、突起155、突起156和突起157。内部空间130a～130c为供制冷剂流通的空间。
冷却板100具有弹性。例如，第1板部110和第2板部120具有弹性。冷却板100的厚度能够变化。另外，冷却板100的厚度即为在D1方向上的长度。在对冷却板100施加了D1方向上的力的情况下，例如第1板部110和第2板部120挠曲，从而，冷却板100的厚度能够变化。
当使蓄电模块80工作时，电芯单元60a～60j所具备的蓄电电芯会随着时间的经过而在D1方向上膨胀。当蓄电电芯膨胀时，冷却板100被两侧的蓄电电芯挤压。例如，第1板部110向D1负方向被挤压，第2板部120向D1正方向被挤压。在冷却板100被两侧的蓄电电芯挤压了的情况下，第1板部110和第2板部120向内部空间130a侧挠曲，从而，能够缓和蓄电电芯的层叠方向负荷。如此，冷却单元50能够缓和蓄电电芯的层叠方向负荷。因此，与利用树脂件等另外的构件吸收蓄电电芯的膨胀的方式相比，能够使蓄电模块80的构造体简化。
而且，由于冷却板100具备向内部空间130内突出的突起151～157，因此，在散热鳍效果的作用下使冷却性能提升。而且，在蓄电电芯膨胀了的情况下，由于突起151～157较靠近其所相对的第一板部110或第2板部120，因此，散热效果提升，能够抑制电芯劣化时的冷却性能降低。
在蓄电电芯愈发膨胀的情况下，突起151～157能够与其所相对的第一板部110或第2板部120接触。由此，能够抑制冷却板100的过度变形，能够确保所需最小限度的冷却通路面积。
冷却板100由金属形成。冷却板100担负着与其所相邻的蓄电电芯的包覆电极层叠体的层压膜接触来吸收电极体的膨胀的作用。通过将冷却板100做成为金属制的冷却板，能够一同实现冷却性能和强度。另外，冷却板100通过一体成型形成，其内部空间的两端被密封。例如，冷却板100可以通过铝提炼来一体成型而成。通过以一体成型的方式形成冷却板100，从而，冷却板100的内部空间尺寸被规定好，因此，能够抑制负荷不均衡、冷却性能不均衡。另外，可以是，冷却板100由两块板构成，将内部空间的两端接合或密接来形成。可以是，例如，通过包括第1板部110的板构件和包括第2板部120的板构件相粘合来形成冷却板100。
突起151～157交替地从第1板部110和第2板部120向内部空间突出。例如，突起151～157在D3负方向上以突起151、突起152、突起153、突起154、突起155、突起156、突起157的顺序设置。突起151、突起153、突起155和突起157从第1板部110向内部空间130a突出，突起152、突起154和突起156从第2板部120向内部空间突出。如此，第1板部110和第2板部120分别具备突起，因此，即使因蓄电电芯的膨胀使得冷却板100从两侧被挤压，也能够抑制过度变形。而且，在因蓄电电芯的膨胀使得第1板部110和第2板部120向内侧挠曲了的情况下，相对于同一流量而言的压力损失增加，但流速也增加。因而，能够抑制同一流量下的冷却性能降低。
另外，只要突起151～157从第1板部110和第2板部120中的至少一者向内部空间突出，就能获得与上述效果同样的效果。例如，在采用的是在第1板部110设置突起的方式的情况下，即使冷却板从两侧被挤压，但通过突起对相反那侧的第2板部120进行挤压，从而也能够确保冷却通路，能够抑制冷却板自身的过度变形。
冷却板100具备待连接于框体52a和框体52b的连接部160a和连接部160b。连接部160a和连接部160b是位于内部空间130a的两端的部位。连接部160a至少与端部框53a和端部框53b相接触。连接部160b至少与端部框54a和端部框54b相接触。连接部160a在顶部具备向D3正方向突出的突起部165a。连接部160b在顶部具备向D3负方向突出的突起部165a。例如，突起部165b嵌于由端部框54a的槽部59a形成的槽。
通过冷却板100具备连接部160a和连接部160b，从而，对于在蓄电电芯的层叠方向上的振动输入，能够抑制端部的变形。由此，能够抑制蓄电电芯的整体性移动。特别是能够在蓄电电芯的层叠方向上抑制蓄电电芯的端部处的位移，因此，容易确保汇流线等电连接部的构造可靠性。而且，由于第1板部110和第2板部120作为弹性构件发挥功能，因此，能够利用连接部160a和连接部160b抑制端部在层叠方向上的移动，并且能够利用第1板部110和第2板部120吸收组装时在层叠方向上的尺寸公差。
冷却板100在待连接于框体52的两端部具备在由第1板部110和第2板部120形成的内部空间内沿D1方向延伸的延伸部161和延伸部162。对于在蓄电电芯的层叠方向上的振动输入，能够利用延伸部161和延伸部162进一步抑制端部的变形。而且，能够进一步抑制蓄电电芯的整体性移动。
采用上面说明的蓄电模块80，容易确保制冷剂通路。例如，上述专利文献1中记载的结构中，在导电板弹性变形了的情况下不易确保冷却通路，而若采用蓄电模块80所具备的结构，与专利文献1中记载的结构相比，则较容易确保制冷剂通路。而且，采用蓄电模块80，冷却板100能吸收蓄电电芯的膨胀，因此，无需像上述专利文献2和3中记载的结构那样地另外设置用于吸收蓄电电芯的膨胀的构造。
图10表示具备蓄电模块80的车辆600的框图结构。车辆600例如为电动汽车。车辆600具备蓄电模块80、逆变器610、控制装置630、电动发电机620、车轴650和车轮640a～640d。车轴650向车轮640a和车轮640b传递驱动力。在车轴650借助扭矩传递机构连结有电动发电机620的输出轴。
电动发电机620兼充当车辆驱动用的电动机和再生用的发电机。蓄电模块80作为电动发电机620的电源，利用逆变器610向电动发电机620进行供电。在车辆600减速时，电动发电机620将减速能量转换为电力，蓄电模块80存蓄再生出来的发电电力。控制装置630控制电动发电机620、逆变器610和蓄电模块80。
另外，车辆600为具备蓄电模块80的车辆的一例。车辆可以是混合动力汽车等。车辆可以是鞍座式车辆。
上面使用实施方式说明了本发明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式中描述的范围。对本领域的技术人员而言，可知能够对上述实施方式施加多种变更或改良。根据权利要求书的描述可知，通过施加上述那样的变更或改良所做成的实施方式也能被包含在本发明的技术范围内。
应当注意的是，就权利要求书、说明书和附图中示出的装置、***、程序和方法中的动作、作业顺序、步骤和阶段等的各处理的执行顺序而言，只要未特别明示“在..之前”、“先于”等字眼，且未说在随后的处理中使用先前的处理的输出，就能够以任意顺序将其实现。有关权利要求书、说明书和附图中的动作流程，为了方便，使用了“首先，”、“其次，”等进行了说明，但即使如此，也并不意味着必须以该顺序实施。
附图标记说明
10 第1端板
20 第2端板
31 侧板
32 侧板
33 中间板
40 蓄电电芯
45 端子
46 端子
47 层压膜
50 冷却单元
51 开口
52 框体
53 端部框
54 端部框
55 侧框
56 侧框
57 凹部
58 凹部
59 槽部
60 电芯单元
62 框体
71 螺钉
72 螺钉
73 螺钉
80 蓄电模块
82 电芯堆
90 绝缘板
110 第1板部
120 第2板部
130 内部空间
151 突起
152 突起
153 突起
154 突起
155 突起
156 突起
157 突起
160 连接部
161 延伸部
162 延伸部
165 突起部
600 车辆
610 逆变器
620 电动发电机
630 控制装置
640 车轮
650 车轴。

Claims (11)

1.一种电芯冷却体，其中，
该电芯冷却体具备：
电芯收纳体，其收纳多个蓄电电芯，该电芯收纳体具备：第1端板和第2端板；以及两块侧板，它们相对配置，且将所述第1端板和所述第2端板连结起来；
绝缘板；以及
冷却单元，其配置在所述多个蓄电电芯之间，
所述冷却单元具备：
冷却板，其厚度能够变化；以及
框体，其与所述冷却板为一体，
所述冷却板具有内部空间，且具有向所述内部空间侧突出的一个以上的突起。
2.根据权利要求1所述的电芯冷却体，其中，
所述冷却板在所述内部空间的两端具备待连接于所述框体的连接部。
3.根据权利要求1或2所述的电芯冷却体，其中，
所述冷却板由两块板构成，在所述内部空间的两端处接合或密接。
4.根据权利要求1或2所述的电芯冷却体，其中，
所述冷却板被一体成型而成，所述内部空间的两端被密封。
5.根据权利要求1或2所述的电芯冷却体，其中，
所述冷却板由金属形成。
6.根据权利要求1或2所述的电芯冷却体，其中，
所述冷却板具备在所述多个蓄电电芯的层叠方向上相对的第1板部和第2板部，
所述突起从所述第1板部和所述第2板部中的至少一者向所述内部空间突出。
7.根据权利要求6所述的电芯冷却体，其中，
所述突起交替地从所述第1板部和所述第2板部向所述内部空间突出。
8.根据权利要求1或2所述的电芯冷却体，其中，
所述冷却板在待连接于所述框体的两端部具有沿所述多个蓄电电芯的层叠方向在所述内部空间内延伸的延伸部。
9.根据权利要求1或2所述的电芯冷却体，其中，
该电芯冷却体还具备中间板，该中间板配置在所述电芯收纳体内，将所述两块侧板之间连起来，该中间板使得在所述第1端板和所述第2端板之间形成多个电芯收纳空间。
10.一种蓄电模块，其中，
该蓄电模块具备：
权利要求1～9中任一项所述的电芯冷却体；以及
所述多个蓄电电芯。
11.一种车辆，其中，
该车辆具备权利要求10所述的蓄电模块。
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