CN212085181U - 散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池 - Google Patents

散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及能设置于具备多个蓄电池单元(20)的蓄电池(1)的内部的散热结构体(25)以及具备该散热结构体(25)的蓄电池(1)。散热结构体(25)具备:基部,能配置于蓄电池单元(20)与供冷却介质(15)流动且构成蓄电池(1)的框体(11)的一部分的壁(12)之间;以及突出片材部(35),能配置为从基部起在多个蓄电池单元(20)彼此的1个或多个间隙中延伸。基部是橡胶状弹性体(31)与包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种在内的1个或多个热传导片材(30)的层叠体。基部的热传导片材(30)的一部分处于该一部分能与蓄电池单元(20)接触的位置。突出片材部(35)具备基部的热传导片材(30)。

Description

散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池
(交叉引用)
本申请基于2017年10月26日在日本申请的特愿2017-207386、2017年10月30日在日本申请的特愿2017-208836以及2017年11月10日在荷兰申请的N2019888主张优先权,且这些申请所记载的内容被援引至本说明书。另外,本申请中引用的专利、专利申请以及文献中记载的内容被援引至本说明书。
技术领域
本实用新型涉及散热结构体以及具备其的蓄电池。
背景技术
随着汽车、航空器、船舶或者家庭用或业务用电子设备的控制***愈加高精度且复杂化,电路基板上的小型电子部件的集成密度呈增加趋势。其结果是,期望解决因电路基板周边的发热所致的电子部件的故障或短寿命化。
要实现电路基板的快速的散热,从以往,将如下技术手段单独地或者多个组合地予以执行:利用散热性优异的材料构成电路基板自身、安装散热器、或对散热用的旋转设备进行驱动。其中,利用散热性优异的材料例如金刚石、氮化铝(AlN)、cBN等构成电路基板自身的方法导致电路基板的成本高昂。另外,散热用的旋转设备的配置会产生故障、为了防止故障而需要维护、难以确保设置空间这样的问题。相对于此,散热翅片是通过将采用了热传导性高的金属(例如,铝)的柱状或者平板状的突出部位大量形成来增大表面积从而能进一步提高散热性的简易构件,因此作为散热部件而受到普遍使用(参照专利文献1)。
另外,当前,在全球范围内,以减轻地球环境的负担为目的,现有的汽油车或者柴油车逐渐替换为电动汽车的动向活跃。尤其除了以法国、荷兰、德国为首的欧州诸国之外,中国也宣言,至2040年为止电动汽车将全面取代汽油车和柴油车。电动汽车的普及除了高性能蓄电池的开发之外,还存在充电桩的大量设置等课题。尤其用于提高锂系的汽车用蓄电池的充放电功能的技术开发成为大的课题。众所周知,上述汽车蓄电池在摄氏60度以上的高温下无法充分发挥充放电的功能。故而,与先前说明的电路基板同样,在蓄电池中也重视提高散热性。为了实现蓄电池的快速散热,采用了如下结构:在铝等热传导性优异的金属制的框体配置水冷管,在该框体内配置多个蓄电池单元,并在蓄电池单元与框体的底面之间夹设具有密合性的橡胶片材。以下,参照附图进行说明。
图12示出现有的蓄电池的概略剖视图。图12的蓄电池200在由铝或者铝基合金构成的框体202的内底面203上具备多个蓄电池单元201。在框体202的底部204具备用于供冷却水流动的水冷管205。蓄电池单元201以与底部204之间夹设橡胶片材(例如,室温固化型硅橡胶制的片材)206的方式固定于框体202内。在如此结构的蓄电池200中,蓄电池单元201通过橡胶片材206向框体202传热,并通过水冷而高效地除热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开2008-243999
实用新型内容
(实用新型要解决的课题)
然而,在图12所示的现有的蓄电池200的散热结构中存在如下要解决的课题。橡胶片材206与铝或石墨相比热传导性更低,因此难以使热量从蓄电池单元201向框体202高效地移动。另外,还考虑取代橡胶片材206而夹设石墨等间隔件的方法。然而,多个蓄电池单元201的下表面并不平坦而具有高低差,因此蓄电池单元201与间隔件之间会产生间隙,传热效率下降。另外,蓄电池单元的下表面能采用各种形状,因此还期望实现不依赖于蓄电池单元的形状的高传热效率。进而,期望使蓄电池单元的容器的材质进一步轻量,期望与蓄电池单元的轻量化对应的散热结构体。这不仅与蓄电池相关,而且与电路基板、电子设备主体那样的其他热源也相关。
本实用新型鉴于上述课题而提出,其目的在于,提供与热源的形状或材质无关而散热效率优异的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池。
(用于解决课题的技术方案)
(1)用于达成上述目的的一实施方式所涉及的散热结构体设置于热源与冷却介质之间且用于使热量从热源传导至冷却介质,具备:热传导片材,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于热源与冷却介质之间;以及橡胶状弹性体,与热传导片材接触且能配置于热源与冷却介质之间,热传导片材具备配置为能在多个热源彼此的间隙中延伸的突出片材部。
(2)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,进而,热传导片材在配置于热源与冷却介质之间的部位处具有剖面呈折返为U字状或V字状的第一折返形状、或者剖面呈环状的第一袋形状,橡胶状弹性体配置于第一折返形状或者第一袋形状的内部。
(3)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,另外,突出片材部具有剖面呈折返为U字状或V字状的第二折返形状、或者剖面呈环状的第二袋形状,橡胶状弹性体的一部分配置于第二折返形状或者第二袋形状的内部。
(4)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,另外,散热结构体还具备橡胶片材,该橡胶片材用于对热传导片材与热源及冷却介质的周围的至少一者进行密合固定。
(5)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,进而,橡胶片材是硅橡胶制的片材。
(6)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,另外,热传导片材是包含碳填料和树脂的片材。
(7)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,另外,散热结构体还具备通电用电极,该通电用电极能供电以对热传导片材或者橡胶状弹性体进行加热。
(8)另外,本实用新型的一实施方式所涉及的蓄电池是在使冷却介质接触的框体内具备作为热源的多个蓄电池单元的蓄电池,在蓄电池单元的靠近冷却介质一侧的端部与靠近冷却介质一侧的框体的一部分之间具备用于使热量从蓄电池单元向冷却介质传导的散热结构体,散热结构体具备:热传导片材,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于蓄电池单元与冷却介质之间;以及橡胶状弹性体,与热传导片材接触且能配置于蓄电池单元与冷却介质之间,热传导片材具备配置为能在多个蓄电池单元彼此的间隙中延伸的突出片材部。
(9)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,进而,热传导片材在配置于蓄电池单元与冷却介质之间的部位处具有剖面呈折返为U字状或V字状的第一折返形状、或者剖面呈环状的第一袋形状,橡胶状弹性体配置于第一折返形状或者第一袋形状的内部。
(10)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,另外,突出片材部具有剖面呈折返为U字状或V字状的第二折返形状、或者剖面呈环状的第二袋形状,橡胶状弹性体的一部分配置于第二折返形状或者第二袋形状的内部。
(11)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,另外,蓄电池还具备橡胶片材,该橡胶片材对热传导片材与蓄电池单元及冷却介质的周围的至少一者进行密合固定。
(12)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,另外,蓄电池还具备通电用电极,该通电用电极能供电以对热传导片材或者橡胶状弹性体进行加热。
(13)另外,用于达成上述目的一实施方式所涉及的散热结构体设置于热源与冷却介质之间并用于使热量从热源向冷却介质传导,具备:热传导片材,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于热源与冷却介质之间;以及橡胶状弹性体,与热传导片材接触,且能配置于热源与冷却介质之间,在热传导片材具有对热源的周围卷绕半周以上的接触部位。
(14)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,进而,热传导片材将多个热源在剖视下以S字状进行覆盖或者以S字状连续覆盖。
(15)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,另外,优选地,热传导片材覆盖1个热源,且翻转覆盖方向而折返覆盖上述1个热源以外的别的热源。
(16)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,另外,橡胶状弹性体在比热传导片材覆盖热源的部位更靠近冷却介质的位置处设置于热传导片材的一部分。
(17)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,进而,橡胶状弹性体在热传导片材的配置于热源与冷却介质之间的部位处至少部分地由热传导片材进行包围。
(18)另外,本实用新型的一实施方式所涉及的蓄电池在使冷却介质接触的框体内具备作为热源的多个蓄电池单元,在蓄电池单元的靠近冷却介质一侧的端部与靠近冷却介质一侧的框体的一部分之间具备用于使热量从蓄电池单元向冷却介质传导的散热结构体,散热结构体具备:热传导片材,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于蓄电池单元与冷却介质之间;以及橡胶状弹性体,与热传导片材接触且能配置于蓄电池单元与冷却介质之间,热传导片材具有对蓄电池单元的周围卷绕半周以上的接触部位。
(19)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,进而,热传导片材将多个蓄电池单元在剖视下以S字状进行覆盖或者以S字状连续覆盖。
(20)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,另外,热传导片材覆盖1个蓄电池单元,且翻转覆盖方向而折返覆盖上述1个蓄电池单元以外的别的蓄电池单元。
(21)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,另外,热传导片材还具备橡胶片材,该橡胶片材用于对热传导片材与蓄电池单元及冷却介质的周围的至少一者进行密合固定,在通过热传导片材覆盖1个蓄电池单元且翻转覆盖方向进行折返的部分即热传导片材彼此之间,夹设有橡胶片材。
(22)关于另一实施方式所涉及的蓄电池,优选地,另外,橡胶状弹性体在比热传导片材覆盖蓄电池单元的部位更靠近冷却介质的位置处设置于热传导片材。
(23)另外,用于达成上述目的一实施方式所涉及的散热结构体能设置于具备多个蓄电池单元的蓄电池的内部。该散热结构体具备:基部,能配置于蓄电池单元与以下的壁之间,该壁构成蓄电池的框体的一部分且供冷却介质流动;以及1个或多个热传导片材,能配置为从基部起在多个蓄电池单元的1个或多个间隙中延伸。基部是橡胶状弹性体与包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种在内的1个或多个热传导片材的层叠体。基部的热传导片材的一部分的位置能与蓄电池单元接触。突出片材部具备基部的热传导片材。
(24)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,基部的热传导片材在从蓄电池的框体的上方开口面向框体的底部那样垂直切断的方向的剖面具有折返为U字状或V字状的第一折返形状,或者在该剖面具有环状的第一袋形状。基部的橡胶状弹性体配置于所述第一折返形状或者所述第一袋形状的内部。
(25)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,突出片材部在沿从蓄电池的框体的上方开口面向框体的底部垂直切断的方向的剖面上具有折返为U字状或V字状的第二折返形状,或者在该剖面具有环状的第二袋形状。基部的橡胶状弹性体的一部分配置于所述第二折返形状或者所述第二袋形状的内部。
(26)另一实施方式所涉及的散热结构体优选还具备1个或多个橡胶片材,该1个或多个橡胶片材用于对热传导片材与蓄电池单元及所述壁的至少一者进行密合固定。
(27)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,橡胶片材是硅橡胶制的片材。
(28)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,热传导片材是包含碳填料和树脂的片材。
(29)另一实施方式所涉及的散热结构体优选还具备通电用电极,该通电用电极能供电以对热传导片材或者橡胶状弹性体进行加热。
(30)另外,用于达成上述目的一实施方式所涉及的蓄电池在使冷却介质接触的框体的内部具备多个蓄电池单元。上述任一个散热结构体设置于蓄电池单元与构成框体的一部分且供冷却介质流动的壁之间,且配置为在多个蓄电池单元彼此的1个或多个间隙中延伸。
(31)另外,用于达成上述目的一实施方式所涉及的散热结构体能设置于具备多个蓄电池单元的蓄电池的内部。散热结构体具备:基部,能配置于蓄电池单元与构成蓄电池的框体的一部分且供冷却介质流动的壁之间;以及1个或多个热传导片材,配置于多个蓄电池单元彼此的1个或多个间隙。基部具备:橡胶状弹性体;以及热传导片材,该热传导片材包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,并具有对蓄电池单元的周围卷绕半周以上的1个或多个接触部位。
(32)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,热传导片材在沿从蓄电池的框体的上方开口面向框体的底部垂直切断的方向的剖面上以S字状覆盖或者以S字状连续覆盖多个蓄电池单元。
(33)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,热传导片材覆盖1个蓄电池单元,且翻转覆盖方向而折返覆盖1个蓄电池单元以外的别的蓄电池单元。
(34)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,橡胶状弹性体在配置于蓄电池单元与所述壁之间的部位处至少部分地由热传导片材包围。
(35)关于另一实施方式所涉及的散热结构体,优选地,热传导片材是包含碳填料和树脂的片材。
(36)另一实施方式所涉及的散热结构体优选还具备1个或多个橡胶片材,该1个或多个橡胶片材用于对热传导片材与蓄电池单元以及所述壁当中的至少任一者进行密合固定。
(37)另一实施方式所涉及的散热结构体优选还具备通电用电极,该通电用电极能供电以对热传导片材或者橡胶状弹性体进行加热。
(38)另外,用于达成上述目的一实施方式所涉及的蓄电池在使冷却介质接触的框体的内部具备多个蓄电池单元。上述任一个散热结构体配置于蓄电池单元与构成框体的一部分且供冷却介质流动的壁之间,还配置于多个蓄电池单元彼此的1个或多个间隙。
(实用新型效果)
根据本实用新型,能提供与热源的形状或材质无关而散热效率优异的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池。
附图说明
图1分别示出第一实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。
图2分别示出图1中的区域A1的放大图(2A)以及区域B1的放大图(2B)。
图3分别示出第二实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。
图4分别示出图3中的区域A2的放大图(4A)以及区域B2的放大图(4B)。
图5分别示出第三实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。
图6分别示出图5中的区域C1的放大图(6A)以及区域D1的放大图(6B)。
图7示出表征通过第四实施方式所涉及的散热结构体来覆盖作为热源的一例的蓄电池单元的状况的立体图。
图8分别示出图7的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。
图9分别示出第五实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图(9A)以及示意性地表征该(9A)中的热传导片材的剖面形状的图(9B)。
图10分别示出第六实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。
图11分别示出图10中的区域C1的放大图(11A)以及区域D1的放大图(11B)。
图12示出现有的蓄电池的概略剖视图。
具体实施方式
接下来,参照附图来说明本实用新型的各实施方式。此外,以下说明的各实施方式并不对权利要求的范围造成限定,另外,各实施方式中说明的诸要素及其组合的全部并非一定是本实用新型的技术方案所必须的。
(第一实施方式)
图1分别示出第一实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。图2分别示出图1中的区域A1的放大图(2A)以及区域B1的放大图(2B)。
第一实施方式所涉及的散热结构体25是设置于蓄电池1内的作为热源的一例的蓄电池单元20与冷却介质15之间且用于使热量从蓄电池单元20向冷却介质15传导的散热结构体。散热结构体25具备:热传导片材30,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种且能配置于蓄电池单元20与冷却介质15之间;以及橡胶状弹性体31,与热传导片材30接触且能配置于蓄电池单元20与冷却介质15之间。热传导片材30具备配置为能在多个蓄电池单元20彼此的间隙中延伸的突出片材部35。若更详细地说明,则蓄电池1如图1所示,是在使冷却介质15接触的框体11内具备作为热源的多个蓄电池单元20的蓄电池。在蓄电池单元20的靠近冷却介质15一侧的端部与靠近冷却介质15的一侧的框体11的一部分(底部12)之间,具备用于使热量从蓄电池单元20向冷却介质15传导的散热结构体25。配置于多个蓄电池单元20与底部12之间的热传导片材30、以及橡胶状弹性体31构成基部。散热结构体25具备:热传导片材30,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于蓄电池单元20与冷却介质15之间;以及橡胶状弹性体31,与热传导片材30接触且能配置于蓄电池单元20与冷却介质15之间。热传导片材30具备配置为能在多个蓄电池单元20彼此的间隙中延伸的突出片材部35。即,散热结构体25设置于具备多个蓄电池单元20的蓄电池1的内部。散热结构体25具备:基部,能配置于蓄电池单元20与构成蓄电池1的框体11的一部分且供冷却介质15流动的底部12那样的壁之间;以及1个或多个突出片材部35,配置为能从基部起在多个蓄电池单元20彼此的1个或多个间隙中延伸。基部是橡胶状弹性体31与热传导片材30的层叠体。基部的热传导片材30的一部分处于使该热传导片材30的一部分能与蓄电池单元20接触的位置。“热传导片材30的一部分能与蓄电池单元20接触”这样的表达解释为包括如下两种情况,即,热传导片材30与蓄电池单元20之间不含任何层的情况以及两者30、20之间可以存在橡胶片材的情况。这在以后的实施方式中也同样适用。突出片材部35具备基部的热传导片材30。热传导片材30包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种。
进而,热传导片材30在配置于蓄电池单元20与冷却介质15之间的部位具有剖面呈折返为U字状或V字状的第一折返形状。橡胶状弹性体31优选配置于该第一折返形状的内部32。此外,第一折返形状可以是剖面呈环状的第一袋形状。在此情况下,橡胶状弹性体31优选配置于第一袋形状的内部。此外,在本申请中,“剖面”或者“纵剖面”是指沿从蓄电池1的框体11的内部14的上方开口面向底部12垂直切断的方向的剖面。
(1)蓄电池的构成的概略
在本实施方式中,蓄电池1例如是电动汽车用的蓄电池,具备多个蓄电池单元20。蓄电池1具备一方开口的有底型的框体11。框体11优选由铝或者铝基合金构成。蓄电池单元20配置于框体11的内部14。电极突出设置于蓄电池单元20的上方。多个蓄电池单元20优选在框体11内从其两侧利用螺丝等沿进行压缩的方向被施力从而彼此密合(未图示)。在框体11的底部12,为了使作为冷却介质15的一例的冷却水流动,设置有1个或者多个水冷管13。蓄电池单元20以与底部12之间夹设散热结构体25的方式配置于框体11内。在这种结构的蓄电池1中,蓄电池单元20经由散热结构体25向框体11传热,通过水冷而高效地除热。此外,冷却介质15解释为不限于冷却水,还包含液氮、乙醇等有机溶剂。冷却介质15在用于冷却的状况下,不限于液体,还可以是气体或者固体。蓄电池1在使冷却介质15接触的框体11内具备多个蓄电池单元20。散热结构体25不仅设置于蓄电池单元20彼此的1个或多个间隙,还设置于蓄电池单元20与供冷却介质15流动且构成框体11的一部分的壁(例如,底部12)之间。后述的各实施方式所涉及的蓄电池也具有同样的结构。
(2)热传导片材
热传导片材30在本实施方式中具有在多个蓄电池单元20与底部12之间具备1个纵剖视下呈U字状的弯曲部的形态。其中,热传导片材30也可以取代U字状的弯曲部而具备V字状的屈曲部。
热传导片材30优选是包含碳的片材,进而优选是包含碳填料和树脂的片材。本申请中所谓的“碳”应广义解释为石墨、结晶性比石墨低的碳黑、膨胀黑铅、金刚石、类金刚石碳等利用碳(元素记号:C)而组成的任意结构。热传导片材30在本实施方式中能设为使将石墨纤维、碳粒子配合分散在树脂中而成的材料固化的薄的片材。也可以取代石墨纤维、碳粒子而使用膨胀黑铅性的填料。膨胀黑铅是指如下黑铅,即,利用化学反应来对向鳞片状的黑铅***物质而成的黑铅层间化合物进行快速加热从而使层间的物质气化,黑铅的层间因此时产生的气体的释放而变宽,由此成为在层的堆积方向上膨胀的状态的黑铅。石墨纤维、碳粒子或者膨胀黑铅制的填料也全部包含在碳填料的概念中。热传导片材30可以不包含碳而包含金属和/或陶瓷,或者不仅包含碳还包含金属和/或陶瓷。作为金属,能选择铝、铜、包含它们当中的至少1个的合金等热传导性较高的材料。另外,作为陶瓷,能选择AlN、cBN、hBN等热传导性较高的材料。
可以是树脂相对于热传导片材30的整体质量而超过50质量%,或者可以是碳填料相对于上述整体质量而超过50质量%。即,只要对热传导无大的阻碍,热传导片材30既可以以树脂为主材,或者也可以以碳填料为主材。作为树脂,例如能优选使用热塑性树脂。作为热塑性树脂,优选为在对来自热源的一例即蓄电池单元20的热量进行传导时具备不熔融程度的高熔点的树脂,例如能优选列举聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺亚胺(PAI)等。树脂在热传导片材30的成形前的状态下例如以粒子状分散于碳填料的间隙。除了碳填料、树脂以外,热传导片材30可以分散AlN或者金刚石来作为用于进一步提高热传导的填料。另外,可以取代树脂而使用比树脂更柔软的弹性体。
热传导片材30优选热传导性比后述的橡胶状弹性体31优异,而导电性是否优异不问。热传导片材30的热传导率优选为10W/mK以上。在本实施方式中,优选使热传导片材30包含石墨以及结晶性比石墨低的碳,在热传导片材30中形成电流容易流动的网络。然而,热传导片材30不必非得需要导电性优异,可以仅具有热传导性即可。在此情况下,可以将热传导片材30设为包含AlN、金刚石、类金刚石碳(导电性比石墨低)等的片材。热传导片材30若为具有弯曲性(或者屈曲性)的片材,则其厚度没有限制,但优选为0.3~5mm,更优选为0.3~1mm。其中,热传导片材30的热传导率随着热传导片材30的厚度增加而下降,因此优选综合考虑片材的强度、挠性以及热传导性来决定其厚度。
散热结构体25将热传导片材30在多个蓄电池单元20的靠近冷却介质15(或者框体11的底部12)一侧的端部(在本实施方式中,蓄电池单元20的底部)与底部12的内底面之间的区域中折返为U字状或V字状,并在通过该折返而形成的内侧空间中具备橡胶状弹性体31。热传导片材30还具备在蓄电池单元20彼此的间隙中延伸的1个或者2以上的突出片材部35。此外,热传导片材30在框体11的侧壁的内表面与蓄电池单元20的侧面之间具备末端片材部36。还能将末端片材部36称为突出片材部35的一形态。突出片材部35还能称为从散热结构体25的主体部分(配置于蓄电池单元20与底部12之间的空间的基部)起在蓄电池单元20彼此的1个或多个间隙中延伸的褶(fold)。末端片材部36还能称为在框体11的内表面与蓄电池单元20的侧面之间延伸的褶(fold)。
突出片材部35优选具有剖面呈折返为U字状(或者V字状)的第二折返形状。热传导片材30从底部12的内底面的一端延伸至另一端,折返为U字状,使蓄电池单元20彼此的间隙上升后进行折返并再次使该间隙下降,从而结束1个第二折返,将该第二折返重复间隙的数量那么多次,最后形成末端片材部36。其结果是,散热结构体25成为在前述的主体部分具备突出片材部35以及末端片材部36的形态,该突出片材部35具有第二折返形状。如此,热传导片材30优选是将1个片材弯折而形成的。其中,热传导片材30还能由多个片材构成。此外,突出片材部35可以取代“第二折返形状”而采用剖面呈环状的第二袋形状。在此情况下,在本实施方式中,优选地,在第二袋形状的内部具有空气。另外,突出片材部35可以不是第二折返形状或者第二袋形状,而是与末端片材部36相同,具有单向延伸的形态。如此,突出片材部35在沿从蓄电池1的框体11的上方开口面向框体11的底部12垂直切断的方向的剖面上具有折返为U字状或V字状的第二折返形状,或者在该剖面上具有环状的第二袋形状。基部的橡胶状弹性体31的一部分配置于第二折返形状或者第二袋形状的内部。
如图2的(2A)所示,突出片材部35还能通过第二折返而具备与主体部分相通的间隙M。另外,在本实施方式中,在突出片材部35与蓄电池单元20之间夹设有橡胶片材40。橡胶片材40有助于提高蓄电池单元20与突出片材部35(热传导片材30的一部分)之间的热传导。橡胶片材40的细节将后述。
(3)橡胶状弹性体
橡胶状弹性体31是在多个蓄电池单元20的靠近冷却介质15一侧的端部与底部12的内底面之间的区域中配置于弯曲或者屈曲的热传导片材30的内部32的弹性体。橡胶状弹性体31具有在蓄电池单元20与底部12之间发挥缓冲性的功能、以及保护热传导片材30不会因施加至热传导片材30的载荷而发生破损等的作为保护构件的功能。橡胶状弹性体31是热传导性比热传导片材30低的构件。
如图2的(2B)所示,优选在热传导片材30与底部12之间夹设有橡胶片材40。橡胶片材40具有使从蓄电池单元20经热传导片材30传递来的热量容易传递至底部12的功能。从蓄电池单元20发出的热量经与突出片材部35接触的橡胶片材40而传递至突出片材部35,在弯曲或者屈曲的热传导片材30中传递,并经过配置于底部12的内底面的橡胶片材40而向底部12、冷却介质15传递。
橡胶状弹性体31优选构成为包含:硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)或者苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等热固性弹性体;聚氨酯系、酯系、苯乙烯系、烯烃系、丁二烯系、氟系等热塑性弹性体;或者它们的复合物等。橡胶状弹性体31优选由不会因热传导片材30中传递的热量发生熔融或者分解等而能维持其形态的程度的耐热性高的材料构成。在本实施方式中,橡胶状弹性体31进一步优选地由在聚氨酯系弹性体中含浸有硅的材料、或者硅橡胶构成。橡胶状弹性体31为了尽量提高其热传导性,可以将以AlN、cBN、hBN、金刚石的粒子等为代表的填料分散在橡胶中构成。
(4)橡胶片材
橡胶片材40在本实施方式中优选为配置于蓄电池单元20与热传导片材30之间、以及配置于底部12与热传导片材30之间的片材,且橡胶片材40对于蓄电池1或者散热结构体25而言并非必须的构成。橡胶片材40虽然能由与上述橡胶状弹性体31同样的各个种类的弹性体形成,但由于需要将来自蓄电池单元20的热量快速地传递至热传导片材30,因此优选为包含热传导性优异的硅橡胶的片材。在橡胶片材40主要由硅橡胶构成的情况下,优选使AlN、铝等高热传导性的填料分散在硅橡胶中。另外,作为硅橡胶制的橡胶片材40,为了提高粘着性,能例示在二官能性的硅生橡胶中组合硅树脂而成的硅橡胶。该硅树脂优选能例示MQ树脂。MQ树脂是指如下树脂:使氧原子与Si的4个键合端键合而成的结构的四支链型的Q链节交联,为了阻止末端的反应性,加入了使氧原子与Si的1个键合端键合而成的结构的单支链型的M链节而得到的树脂。另外,作为硅树脂,使用将羟基较多键合的硅树脂更能提高硅橡胶的粘着性,因此优选。
橡胶片材40具有提高蓄电池单元20与热传导片材30的密合性、或者冷却介质15的周围(底部12、框体11的侧壁等)与热传导片材30的密合性的功能。橡胶片材40若具有耐热性以及粘着性,则不特别关心硬度,但若尤其是以硅橡胶为主材的片材,则在肖氏硬度基准(Shore oo基准)下为60度以下,优选为40度以下,更优选为10度以下。这是由于,橡胶片材40的硬度越低,则越容易吸收蓄电池单元20表面的凹凸。另外,橡胶片材40的厚度优选为0.3~5mm,更优选为0.7~3mm,进一步更优选为1~2.5mm。其中,橡胶片材40的厚度优选根据蓄电池单元20表面的凹凸或者橡胶硬度等条件来决定。
(5)蓄电池的优选组装方法
(a)将以PPS等为代表的树脂材料、以及石墨制填料和/或结晶性比石墨低的碳制填料(优选为粒子、纤维等形态)在液体(例如,水)中搅拌并以与造纸同样的方式来制作毡状片材。
(b)接着,将毡状片材弯折成与图1的热传导片材30相同或者类似的剖面形状。
(c)在热传导片材30的一部分固定橡胶状弹性体31来完成散热结构体25。
(d)最后,将散热结构体25装配至蓄电池1内。
(第二实施方式)
图3分别示出第二实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。图4分别示出图3中的区域A2的放大图(4A)以及区域B2的放大图(4B)。
第二实施方式所涉及的散热结构体25a以及蓄电池1a与第一实施方式所涉及的散热结构体25以及蓄电池1相比,在突出片材部35的内部存在橡胶状弹性体31的点以及不使橡胶片材40夹设于突出片材部35与蓄电池单元20的侧面之间的点上不同,在除此以外的点上通用。以下,主要说明与第一实施方式的不同点。
(1)不同的结构
如图4的(4A)所示,散热结构体25a的突出片材部35具有剖面呈折返为U字状或V字状的第二折返形状、或者剖面呈环状的第二袋形状。橡胶状弹性体31的一部分配置于突出片材部35的第二折返形状或者第二袋形状的内部37。即使在蓄电池单元20的侧面存在一些凹凸或高低差,通过位于突出片材部35的内部37的橡胶状弹性体31,也能提高构成突出片材部35的热传导片材30与蓄电池单元20的密合性,其结果是,能提高蓄电池单元20的散热性。
即使在突出片材部35与蓄电池单元20的侧面之间未夹设橡胶片材40,橡胶状弹性体31也存在于突出片材部35的内部37,因此能提高蓄电池单元20与突出片材部35的密合性。其中,进一步优选在突出片材部35与蓄电池单元20的侧面之间设置橡胶片材40。另一方面,在框体11的底部12与热传导片材30之间设置橡胶片材40的点与第一实施方式通用,因此省略基于图4的(4B)的结构的说明。
(2)蓄电池的优选组装方法
通过与第一实施方式同样的方法来制造散热结构体25a,并装配至蓄电池1a内。
(第三实施方式)
图5分别示出第三实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。图6分别示出图5中的区域C1的放大图(6A)以及区域D1的放大图(6B)。
第三实施方式所涉及的散热结构体25b以及蓄电池1b与第一实施方式所涉及的散热结构体25以及蓄电池1相比,在多个蓄电池单元20与底部12之间不具有热传导片材30的折返结构的点、橡胶状弹性体31未被热传导片材30包围的点、热传导片材30在框体11的内侧面与2个末端片材部36相接的点、以及在热传导片材30具备通电机构的点上不同,在除此以外的点上大致通用。以下,主要说明与第一实施方式的不同点。
(1)不同的结构
散热结构体25b在框体11的底部12的内底面与蓄电池单元20之间的区域具备橡胶状弹性体31。散热结构体25b在比橡胶状弹性体31靠蓄电池单元20的一侧亦即蓄电池单元20与框体11的侧壁内周面之间具备与2个末端片材部36相接且使突出片材部35***蓄电池单元20彼此的间隙的形态的热传导片材30。从蓄电池单元20发出的热量向热传导片材30、框体11的侧壁传递,并通过底部12的冷却介质15而减少。另外,从蓄电池单元20发出的热量经过热传导片材30、橡胶状弹性体31,并通过底部12的冷却介质15而减少。
在橡胶状弹性体31与底部12之间未夹设橡胶片材40是由于能够期待橡胶状弹性体31与底部12容易密合。但也可以使橡胶片材40夹设于橡胶状弹性体31与底部12之间。
在本实施方式中,热传导片材30具有导电性,且通过通电而因其电阻而产生发热。在热传导片材30的一部分(在此,作为一例,2个末端片材部36),分别连接有正极侧的引线50和负极侧的引线51。若对引线50、51间施加电压,则在热传导片材30中流过电流而发热。
如图6的(6A)所示,引线50与通电用电极60连接。通电用电极60固定于一个末端片材部36。同样,如图6的(6B)所示,引线51与通电用电极61连接。通电用电极61固定于另一个末端片材部36。在本实施方式中,通电用电极60、61是通过在热传导片材30的表面涂敷含有金属填料的膏剂而形成的薄膜。作为含有金属填料的膏剂,能优选例示含有银的填料的膏剂(银膏剂)。在此情况下,上述薄膜为银薄膜。但即使是银以外,也可以涂敷含有导电性较优异的金属材料的膏剂来制作通电用电极60、61。另外,作为通电用电极60、61的形成方法,无特别限制,例如能采用毛刷涂布、印刷。在本实施方式中,通电用电极60、61形成于热传导片材30的表面。其中,通电用电极60、61可以形成于从热传导片材30的表面向内侧凹陷而成的区域,或者埋设于热传导片材30的内部。进而,可以在末端片材部36与框体11的侧壁之间、或者蓄电池单元20的侧面与末端片材部36之间夹设橡胶片材40,将通电用电极60、61形成于橡胶片材40的表面或者内部。另外,通电用电极60、61可以形成于彼此分离的2个突出片材部35的顶点附近。通电用电极60、61可以不与热传导片材30连接而与别的电阻体连接,能够取代热传导片材30的加热,而对与该别的电阻体相接的橡胶状弹性体31进行加热。
(2)蓄电池的优选组装方法
进行与第一实施方式的组装工序(a)至(d)同样的工序,在其后或者(a)之后的工序中,将通电用电极60、61以及引线50、51固定于热传导片材30。
根据上述各实施方式所涉及的散热结构体25、25a、25b(称为“散热结构体25等”),不依赖于蓄电池单元20的靠近冷却介质15一侧的端部的形状,进而即使处于蓄电池单元20轻量从而不能期待因自重而与散热结构体密合的状况,也能通过突出片材部35而将来自蓄电池单元20的热量经由热传导片材30而向蓄电池1、1a、1b(称为“蓄电池1等”)的底部12、冷却介质15传递。
另外,在配置于蓄电池单元20与冷却介质15之间的部位,利用被热传导片材30包围的橡胶状弹性体31的柔软性,即使在多个蓄电池单元20的底部的位置并非水平的情况下,也能不仅提高蓄电池单元20的底部与热传导片材30的密合性以及蓄电池单元20的侧面与突出片材部35的密合性,而且能够期待更高的散热性。
另外,不受蓄电池单元20的侧面的凹凸的影响,能提高突出片材部35与蓄电池单元20的侧面的密合性,能够期待更高的散热性。
另外,橡胶片材40有助于提高从蓄电池单元20向热传导片材30、或者从热传导片材30向底部12的散热。尤其在将橡胶片材40设为硅橡胶制的片材时,不易热老化,能实现长期密合性。另外,若使用热传导性高的硅橡胶片材制的橡胶片材40,则使包夹橡胶片材40的两侧的热移动容易。
另外,热传导片材30优选是包含碳填料和树脂的片材。由此,能实现不仅热传导性优异而且柔软、能弯折、进而弯曲也容易的片材。由此,能配合蓄电池1等的内部那样的复杂的空间内的形状来赋形。此外,基于碳填料的存在,还能赋予电传导性。
另外,通过具备通电用电极60、61,即使处于寒冷地区,也能进行蓄电池单元20的加热,能够容易实现蓄电池1等的充电/放电。
另外,根据上述蓄电池1等,不依赖于蓄电池单元20的靠近冷却介质15一侧的端部的形状,进而即使处于蓄电池单元20轻量从而不能期待因自重而与散热结构体的密合的状况下,也能通过突出片材部35将来自蓄电池单元20的热量经由热传导片材30而向蓄电池1等的底部12、冷却介质15传递。
另外,蓄电池1等还具备橡胶片材40,橡胶片材40用于对热传导片材30与蓄电池单元20以及冷却介质15的周围(底部12、框体11的侧壁等)的至少任一者进行密合固定。橡胶片材40有助于提高从蓄电池单元20向热传导片材30、或者从热传导片材30向底部12等的散热。尤其若将橡胶片材40设为硅橡胶制的片材,则不易热老化,能实现长期密合性。另外,若使用热传导性高的硅橡胶片材制的橡胶片材40,则能使包夹橡胶片材40的两侧的热移动容易。可以在蓄电池1等的内部配置散热结构体25等之前,将橡胶片材40固定于框体11或者散热结构体25等的任一侧。
(第四实施方式)
图7示出对通过第四实施方式所涉及的散热结构体来覆盖作为热源的一例的蓄电池单元的状况进行表征的立体图。图8分别示出图7的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。
第四实施方式所涉及的散热结构体125是位于作为热源的一例的蓄电池单元120与冷却介质115之间且用于使热量从蓄电池单元120向冷却介质115传导的散热结构体。散热结构体125具备:热传导片材130,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于蓄电池单元120与冷却介质115之间;以及橡胶状弹性体140,与热传导片材130接触,且能配置于蓄电池单元120与冷却介质115之间。热传导片材130具有对蓄电池单元120的周围卷绕半周以上的接触部位132、133、134、135、136、137。
若更详细地说明,则蓄电池1p如图8所示,是在使冷却介质115接触的框体111内具备作为热源的多个蓄电池单元120的蓄电池。在蓄电池单元120的靠近冷却介质115一侧的端部与靠近冷却介质115一侧的框体111的一部分(底部112)之间,设置有用于使热量从蓄电池单元120向冷却介质115传导的散热结构体125。散热结构体125具备:热传导片材130,包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,且能配置于蓄电池单元120与冷却介质115之间;以及橡胶状弹性体140,与热传导片材130接触且能配置于蓄电池单元120与冷却介质115之间。热传导片材130具有对蓄电池单元120的周围卷绕半周以上的接触部位132、133、134、135、136、137。
进而,热传导片材130的上述接触部位132、133、134、135、136、137是将多个蓄电池单元120在剖视下以S字状连续覆盖的部位。如图8所示,在本实施方式中,蓄电池1p具备8个蓄电池单元120。这8个蓄电池单元120交替配置于图7的下方带开口部的倒U字状的热传导片材130的内侧A、图7的上方带开口部的U字状的热传导片材130的内侧B。橡胶状弹性体140优选在配置于热传导片材130的蓄电池单元120与冷却介质115之间的部位处至少部分地由热传导片材130包围。此外,在本申请中,“剖面”或者“纵剖面”是指沿从蓄电池1p的框体111的内部114的上方开口面向底部112垂直切断的方向的剖面。如此,热传导片材130在沿从框体111的上方开口面向框体111的底部112垂直切断的方向的剖面上以S字状覆盖或者以S字状连续覆盖多个蓄电池单元120。
(1)蓄电池的构成的概略
在本实施方式中,蓄电池1p例如是电动汽车用的蓄电池,具备多个蓄电池单元120。蓄电池1p具备一方开口的有底型的框体111。框体111优选由铝或者铝基合金构成。蓄电池单元120与框体111的内部114相邻配置。电极121、122突出设置于各蓄电池单元120的上方。在框体111的底部112,为了使作为冷却介质115的一例的冷却水流动,设置有1个或者多个水冷管113。蓄电池单元120以与底部112之间夹设散热结构体125的方式配置于框体111内。在这种结构的蓄电池1p中,蓄电池单元120经由散热结构体125而向框体111传热,通过水冷来高效地除热。此外,冷却介质115应解释为不限于冷却水,还包含液氮、乙醇等有机溶剂。冷却介质115在用于冷却的状况下,不限于为液体,还可以是气体或者固体。
(2)热传导片材
热传导片材130在本实施方式中,在多个蓄电池单元120与底部112之间具有以从与底部112接触的延伸部131起沿框体111的内侧面立起的方式在纵剖视下弯折为左右颠倒的L字状的部位(包括延伸部131与接触部位132之间的拐角部)。将热传导片材130的弯折的部位配合图8的右下的拐角而配置于框体111的内部114。热传导片材130从上述弯折的部位起,沿配置于图8的最右侧的蓄电池单元120的右侧面120c而向上方延伸。热传导片材130以与在图8的左右方向上排列配置的蓄电池单元120的间隙连续接触的方式弯折为大致S字状的同时,对从图8的右侧至左侧配置的8个蓄电池单元120进行覆盖。
热传导片材130按照从蓄电池单元120的一个侧面起经过上下任一个面、另一个侧面的方式,以S字状或者蛇状覆盖各蓄电池单元120的形状设置于蓄电池1p。热传导片材130与各蓄电池单元120的接触状态的细节如下所述。
热传导片材130通过与右侧面120c接触的接触部位132、与上表面120a接触的接触部位133以及与左侧面120d接触的接触部位134来对配置于图8的最右侧的蓄电池单元120进行覆盖。另外,热传导片材130通过与右侧面120c接触的接触部位134、与下表面120b接触的接触部位135以及与左侧面120d接触的接触部位136来对配置于图8的右起第2个的蓄电池单元120进行覆盖。另外,热传导片材130通过与右侧面120c接触的接触部位136、与上表面120a接触的接触部位133以及与左侧面120d接触的接触部位134来对配置于图8的右起第3个的蓄电池单元120进行覆盖。同样,热传导片材130通过与右侧面120c接触的接触部位134、与下表面120b接触的接触部位135以及与左侧面120d接触的接触部位136来对配置于图8的右起第4个的蓄电池单元120进行覆盖。另外,热传导片材130通过与配置于右起第3个的蓄电池单元120同样的各种接触部位136、133、134来对配置于图8的右起第5个的蓄电池单元120进行覆盖。进而,热传导片材130通过与配置于右起第4个的蓄电池单元120同样的各种接触部位134、135、136来对配置于图8的右起第6个的蓄电池单元120进行覆盖。另外,热传导片材130通过与配置于右起第5个的蓄电池单元120同样的各种接触部位136、133、134来对配置于图8的右起第7个的蓄电池单元120进行覆盖。热传导片材130通过与右侧面120c接触的接触部位134、与下表面120b接触的接触部位135、与左侧面120d接触的接触部位136以及与上表面120a接触的接触部位137来对配置于图8的右起第8个(最左)的蓄电池单元120进行覆盖。
热传导片材130的接触部位133、137具备能供蓄电池单元120的电极121、122插通的狭缝138、139。故而,即使在蓄电池单元120的上表面120a具备电极121、122,接触部位133、137也能与上表面120a以密合或者接近密合的状态相接触。另外,如后所述,热传导片材130具有薄且易弯折的结构。故而,即使蓄电池单元120的上表面120a、下表面120b、侧面120c、120d是弯曲或者具有凹凸的面,热传导片材130也能沿蓄电池单元120的外周面120a、120b、120c、120d的形状变形从而与该外周面120a、120b、120c、120d接触。
热传导片材130与热传导片材30同样。散热结构体125在内侧空间中具备橡胶状弹性体140,该内侧空间是将热传导片材130在多个蓄电池单元120的靠近冷却介质115(或者框体111的底部112)一侧的端部(在本实施方式中,蓄电池单元120的下表面120b)与底部112的内底面之间的区域中折返而形成的。
(3)橡胶状弹性体
橡胶状弹性体140在配置于热传导片材130的蓄电池单元120与冷却介质115之间的部位处至少部分地由热传导片材130包围。更具体而言,橡胶状弹性体140以埋设在延伸部131与蓄电池单元120的下表面120b以及接触部位135之间所夹设的空间中的方式,与热传导片材130相接触地进行设置。橡胶状弹性体140位于蓄电池单元120与底部112之间,具有发挥缓冲性的功能、以及不使热传导片材130因施加至热传导片材130的载荷而发生破损等的作为保护构件的功能。橡胶状弹性体140是热传导性比热传导片材130更低的构件。橡胶状弹性体140的材质与橡胶状弹性体31同样。
(4)橡胶片材
橡胶片材40(参照图2、4)在本实施方式中优选是配置于蓄电池单元120与热传导片材130之间、以及底部112与热传导片材130之间的片材,对蓄电池1p或者散热结构体125而言并非是必须的构成。橡胶片材40虽然能通过与上述橡胶状弹性体140同样的各个种类的弹性体形成,但由于需要将来自蓄电池单元120的热量快速地传递至热传导片材130,因此优选为包含热传导性优异的硅橡胶的片材。橡胶片材40具有提高蓄电池单元120与热传导片材130的密合性、或者冷却介质115的周围(底部112、框体111的侧壁等)与热传导片材130的密合性的功能。橡胶片材40是对包夹橡胶片材40的两侧的构件具有粘着性或者粘接性的片材构件。橡胶片材40可以配置于热传导片材130彼此之间。例如,在后述的第五实施方式中,还能在延伸部151与接触部位152之间配置橡胶片材40。例如,在蓄电池1q中还具备橡胶片材40,该橡胶片材40用于对热传导片材130与热传导片材130、蓄电池单元120以及冷却介质115的周围的至少一者进行密合固定,不仅通过热传导片材130来覆盖1个蓄电池单元120,而且在翻转覆盖方向进行折返的部分亦即热传导片材130彼此之间能夹设橡胶片材40。由此,在将热传导片材130卷绕于蓄电池单元120时,即使存在折返部分,也能在将热传导片材130通过橡胶片材固定的同时进行卷绕。如此,散热结构体125优选还具备1个或多个橡胶片材40,用于对热传导片材130与蓄电池单元120及底部112那样的壁的至少一者进行密合固定。
(5)蓄电池的优选组装方法
(a)将以PPS等为代表的树脂材料、以及石墨制填料和/或结晶性比石墨低的碳制填料(优选为粒子、纤维等形态)在液体(例如,水)之中搅拌并以与造纸同样的方式来制作毡状片材。
(b)接着,将毡状片材弯折成与图8的热传导片材130相同或者类似的剖面形状。
(c)在热传导片材130的一部分固定橡胶状弹性体140来完成散热结构体125。
(d)最后,将散热结构体125装配至蓄电池1p内。
(第五实施方式)
图9分别示出第五实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图(9A)以及示意性地表示该(9A)中的热传导片材的剖面形状的图(9B)。
第五实施方式所涉及的散热结构体125a以及蓄电池1q除了热传导片材130覆盖各蓄电池单元120的形态以外,与第四实施方式所涉及的散热结构体125以及蓄电池1p通用。以下,主要针对热传导片材130覆盖各蓄电池单元120的形态进行说明。
(1)热传导片材覆盖各蓄电池单元的形态
如图9所示,构成散热结构体125a的热传导片材130将各蓄电池单元120的外周以一周或者接近一周的状态进行覆盖。具体而言,热传导片材130通过延伸部151以及从延伸部151折返的接触部位152来覆盖图9的(9A)的右侧的蓄电池单元120的下表面120b,通过接触部位153来覆盖同蓄电池单元120的右侧面120c,通过接触部位154来覆盖同蓄电池单元120的上表面120a,并通过接触部位155来覆盖同蓄电池单元120的左侧面120d。与之相连续,热传导片材130通过延伸部151以及从延伸部151折返的接触部位152来覆盖图9的(9A)的右起第2个的蓄电池单元120的下表面120b,通过接触部位153来覆盖同蓄电池单元120的右侧面120c,通过接触部位154来覆盖同蓄电池单元120的上表面120a,并通过接触部位155来覆盖同蓄电池单元120的左侧面120d。对蓄电池1q中的从图9的右侧向左侧排列的其他蓄电池单元120也同样进行这样的覆盖。最后,热传导片材130通过延伸部151(还能将其称为“接触部位151”)来覆盖图9的左侧的蓄电池单元120的下表面120b,通过接触部位156来覆盖同蓄电池单元120的左侧面120d,并通过接触部位157来覆盖同蓄电池单元120的上表面120a。如此,若以图9的(9B)的箭头所示的方向将热传导片材130向蓄电池单元120的外周进行卷绕,则能通过一片热传导片材130来连续覆盖多个蓄电池单元120。上述各接触部位151、152、153、154、155是如下部位:不仅覆盖1个蓄电池单元120,而且翻转覆盖方向从而折返覆盖对该1个蓄电池单元120而言别的蓄电池单元120。上述别的蓄电池单元120优选配置于上述1个蓄电池单元120的相邻位置,但也可以配置于其他位置。此外,在本实施方式中,热传导片材130不具备第四实施方式中存在的延伸部131。
(2)橡胶状弹性体
在热传导片材130的比覆盖蓄电池单元120的部位更靠近冷却介质115的位置处,在热传导片材130的一部分设置有橡胶状弹性体140。具体而言,橡胶状弹性体140配置于与蓄电池单元120的各下表面120b相接的热传导片材130(主要是接触部位151)与供冷却介质115流动的底部112之间的空间。橡胶状弹性体140不经由热传导片材130而与底部112接触。此外,可以使橡胶片材40夹设于橡胶状弹性体140与热传导片材130之间。在本实施方式中,从蓄电池单元120传递至热传导片材130的热量通过与热传导片材130相接的框体111、或者通过与热传导片材130相接的橡胶状弹性体140而向在底部112的内部流动的冷却介质115传递。
(3)蓄电池的优选组装方法
通过与第四实施方式同样的方法来制造散热结构体125a并装配至蓄电池1q内。
(第六实施方式)
图10分别示出第六实施方式所涉及的散热结构体以及具备该散热结构体的蓄电池的纵剖视图。图11分别示出图10中的区域C1的放大图(11A)以及区域D1的放大图(11B)。
第六实施方式所涉及的散热结构体125b以及蓄电池1r与第五实施方式所涉及的散热结构体125a以及蓄电池1q相比,在使热传导片材130的两端突出至框体111的内侧面上方且在该两端具备通电机构这点上不同,在除此以外的点上大致通用。以下,主要说明与第五实施方式的不同点。
(1)通电机构
在本实施方式中,热传导片材130具有导电性,且基于通电而因其电阻发热。在热传导片材130的一部分,在此作为一例,即在末端片材部150以及接触部位156,分别连接着正极侧的引线160和负极侧的引线161。若对引线160、161间施加电压,则在热传导片材130中通电流而发热。末端片材部150与延伸部151连接。接触部位156是不从第二实施方式中的接触部位156形成接触部位157而延伸至上方的部分。
如图11的(11A)所示,引线160与通电用电极170连接。通电用电极170固定于末端片材部150。同样,如图11的(11B)所示,引线161与通电用电极171连接。通电用电极171固定于接触部位156。在本实施方式中,通电用电极170、171是在热传导片材130的表面涂敷含有金属填料的膏剂而形成的薄膜。作为含有金属填料的膏剂,能优选例示含有银的填料的膏剂(银膏剂)。在此情况下,上述薄膜成为银薄膜。但除了银以外,也可以涂敷含有导电性较优异的金属材料的膏剂来制作通电用电极170、171。另外,作为通电用电极170、171的形成方法,无特别限制,例如还能采用毛刷涂布、印刷。在本实施方式中,通电用电极170、171形成于热传导片材130的表面。其中,通电用电极170、171形成于从热传导片材130的表面向内侧凹陷而成的区域,或者可以埋设于热传导片材130的内部。进而,可以使橡胶片材夹设在末端片材部150(或者接触部位156)与框体111的侧壁之间、或者蓄电池单元120的侧面与末端片材部150(或者接触部位156)之间,在橡胶片材的表面或者内部形成通电用电极170、171。另外,通电用电极170、171可以分别形成于彼此分离的其他2个接触部位。
(2)蓄电池的优选组装方法
进行与第四实施方式的组装工序(a)至(d)同样的工序,在其后或者(a)之后的工序中,将通电用电极170、171以及引线160、161固定于热传导片材130。
如上所述,散热结构体125、125a、125b能分别设置于具备多个蓄电池单元120的蓄电池1p、1q、1r的内部。散热结构体125、125a、125b分别具备:基部,配置于蓄电池单元120与供冷却介质115流动且构成蓄电池1p、1q、1r的框体111的一部分的底部120那样的壁之间;以及1个或多个热传导片材130,能配置于多个蓄电池单元120彼此的1个或多个间隙。基部具备橡胶状弹性体140。热传导片材130包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种,并具有对蓄电池单元120的周围卷绕半周以上的1个或多个接触部位。
另外,如上所述,蓄电池1、1a、1b、1p、1q、1r在使冷却介质15、115接触的框体11、111内具备多个蓄电池单元20、120。散热结构体25、25a、25b、125、125a、125b各自能配置于蓄电池单元20、120与冷却介质15、115所流经的底部亦即构成框体11、111的一部分的底部12、112那样的壁之间、以及多个蓄电池单元20、120彼此的1个或多个间隙。
(各实施方式的作用和效果)
根据上述各实施方式所涉及的散热结构体125、125a、125b(称为“散热结构体125等”),不依赖于蓄电池单元120的靠近冷却介质115一侧的端部的形状,进而即使处于蓄电池单元120轻量从而不能期待因自重而与散热结构体密合的状况,也能将来自蓄电池单元120的热量经由热传导片材130的接触部位132、133、134、135、136、137(或者151、152、153、154、155、156、157)而向蓄电池1p、1q、1r(称为“蓄电池1p等”)的底部112、冷却介质115传递。此外,通过使用具有导电性的热传导片材130将蓄电池单元120的外周覆盖半周以上,能有效地屏蔽从蓄电池单元120产生的电磁波。将这样的效果称为“电磁波屏蔽效果”。
另外,根据热传导片材130的上述构成,能通过1片热传导片材130以尽量缩短了长度的状态将多个蓄电池单元120的外周面覆盖半周以上。由此,以低资源简易地提高蓄电池单元120与热传导片材130的密合性,从而能期待高散热性。另外,能超过蓄电池单元120的外周的半周,以大致一周的量或者完整一周的量进行覆盖。因此,能使来自蓄电池单元120的热量容易传递至热传导片材130,能进一步提高散热特性。此外,若使用具有导电性的热传导片材130,则能进一步提高上述电磁波屏蔽效果。
另外,由于热传导片材130中具备橡胶状弹性体140,因此即使在蓄电池单元120的端部非水平的情况下,即,形成高低差的情况下,也能提高蓄电池单元120与散热结构体125等的密合性。这有助于散热特性的提高。另外,除了上述高低差的问题以外,还能将热传导片材130作为热传递介质有效地灵活应用。这意味着,通过像第四实施方式那样将热传导片材130设为左右颠倒的L字形状并在其内侧配置橡胶状弹性体140,从而来自蓄电池单元120的热量容易在热传导片材130中传递,并容易向底部112、冷却介质115进行传递。
另外,根据蓄电池1p等,不依赖于蓄电池单元120的靠近冷却介质115一侧的端部的形状,进而即使处于蓄电池单元120轻量从而不能期待因自重而与散热结构体密合的状况,也能将来自蓄电池单元120的热量经由热传导片材130的接触部位132、133、134、135、136、137(或者151、152、153、154、155、156、157)而向蓄电池1p等的底部112、冷却介质115进行传递。此外,若使用具有导电性的热传导片材130,则能提高电磁波屏蔽效果。
(其他实施方式)
尽管如上所述说明了本实用新型的优选的各实施方式,但本实用新型不限于此,能进行各种变形来实施。
例如,热源不仅包括蓄电池单元20、120,还包括电路基板、电子设备主体等发热的全部对象物。例如,热源可以是电容器以及IC芯片等电子部件。同样,冷却介质15、115不仅可以是冷却用的水,还可以是有机溶剂、液氮、冷却用的气体。另外,散热结构体25等或者散热结构体125等还可以配置于蓄电池1等或者蓄电池1p等以外的结构物,例如电子设备、家电、发电装置等。
橡胶状弹性体31在上述各实施方式中配置于通过热传导片材30的弯曲或屈曲而形成的内侧空间、或者热传导片材30与底部12之间的空间内,但也可以不仅配置于这些空间,还向该空间以外延伸。
橡胶片材40在各实施方式中存在于热传导片材30与热源之间、热传导片材30与底部12之间,但还可以存在于这些之间以外。例如,橡胶片材40可以存在于末端片材部36与框体11的侧壁的内表面之间。另外,橡胶片材40与热源、底部12未粘接,可以设置成与热源、底部12接触或者密合并能相对于热源、底部12容易装卸即可。另外,虽然在第三实施方式中热传导片材30与比橡胶状弹性体31更上方(即,蓄电池单元20侧)的框体11的侧壁内表面接触,但也可以与橡胶状弹性体31侧(即下方)的该侧壁内表面接触。
热传导片材130的与蓄电池单元120接触的接触部位也可以是剖视下以1个S字状覆盖2个蓄电池单元120的部位。在图9的(9B)中,右侧的延伸部151、右侧的接触部位152或者左侧的接触部位157未必一定需要。另外,热传导片材130不限于1片,还可以设为2片以上,可以将各蓄电池单元120单独地或者2个以上合在一起地进行覆盖。
另外,上述各实施方式的多个构成要素排除彼此不能组合的情况以外,能够自由组合。例如,在第三实施方式中,可以具备像第二实施方式那样的在内侧包含橡胶状弹性体31的突出片材部35。另外,可以在第一实施方式或者第二实施方式中具备通电用电极60、61。另外,可以在第四实施方式中具备第六实施方式的通电机构。
(工业实用性)
本实用新型所涉及的散热结构体除了汽车用蓄电池之外,例如还能利用于汽车、工业用机器人、发电装置、PC、家庭用电气化产品等各种电子设备。另外,本实用新型所涉及的蓄电池除了汽车用的蓄电池以外,还能利用于家庭用的能充放的蓄电池、PC等电子设备用的蓄电池。

Claims (8)

1.一种散热结构体,其特征在于,能设置于具备多个蓄电池单元的蓄电池的内部,
所述散热结构体具备:
基部,能配置于所述蓄电池单元与构成所述蓄电池的框体的一部分且供冷却介质流动的壁之间;以及
1个或多个突出片材部,其配置为能从所述基部起在所述多个蓄电池单元的1个或多个间隙中延伸;
所述基部是橡胶状弹性体与1个或多个热传导片材的层叠体,
所述基部的所述热传导片材的一部分处于能与所述蓄电池单元接触的位置,
所述突出片材部具备所述基部的所述热传导片材,
所述散热结构体还具备1个或多个橡胶片材,所述1个或多个橡胶片材用于对所述热传导片材与所述蓄电池单元及所述壁当中的至少一者进行密合固定。
2.根据权利要求1所述的散热结构体,其特征在于,
所述基部的所述热传导片材在沿从所述框体的上方开口面向底部垂直切断的方向的剖面中具有折返为U字状或V字状的第一折返形状、或者在该剖面中具有环状的第一袋形状,
所述基部的所述橡胶状弹性体配置于所述第一折返形状或所述第一袋形状的内部。
3.根据权利要求1或2所述的散热结构体,其特征在于,
所述突出片材部在沿从所述框体的上方开口面向底部垂直切断的方向的剖面中具有折返为U字状或V字状的第二折返形状、或者在该剖面中具有环状的第二袋形状,所述基部的所述橡胶状弹性体的一部分配置于第二折返形状或第二袋形状的内部。
4.根据权利要求1所述的散热结构体,其特征在于,
所述橡胶片材是硅橡胶制的片材。
5.根据权利要求1或2所述的散热结构体,其特征在于,
所述热传导片材是包含碳填料和树脂的片材。
6.根据权利要求1或2所述的散热结构体,其特征在于,
所述1个或多个热传导片材包含金属、碳以及陶瓷当中的至少一种。
7.一种散热结构体,其特征在于,能设置于具备多个蓄电池单元的蓄电池的内部,
所述散热结构体具备:
基部,能配置于所述蓄电池单元与构成所述蓄电池的框体的一部分且供冷却介质流动的壁之间;以及
1个或多个突出片材部,其配置为能从所述基部起在所述多个蓄电池单元的1个或多个间隙中延伸;
所述基部是橡胶状弹性体与1个或多个热传导片材的层叠体,
所述基部的所述热传导片材的一部分处于能与所述蓄电池单元接触的位置,
所述突出片材部具备所述基部的所述热传导片材,
所述散热结构体还具备通电用电极,所述通电用电极能供电以对所述热传导片材或者所述橡胶状弹性体进行加热。
8.一种蓄电池,其特征在于,具备:
多个蓄电池单元,设置于使冷却介质接触的框体的内部;以及
权利要求1至7中任一项所述的散热结构体,设置于所述蓄电池单元与构成所述框体的一部分且供所述冷却介质流动的壁之间,并且配置为在多个所述蓄电池单元彼此的1个或多个间隙中延伸。
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