CN101527352B - 车用电池单元 - Google Patents

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Abstract

一种车用电池单元(1)，包括多个电池(10)、汇流条(11-13)和绝缘板(14-16)。所述多个电池(10)安装成，使端子朝向相同方向，其中成对端子朝向的方向设置为相同方向，并且电池(10)由汇流条(11-13)电连接。冷却剂沿成对端子相连的方向流动，并且冷却端子和汇流条(11-13)。绝缘板(15和16)设置在与不同电池(10)连接的汇流条之间。另外，绝缘板(15和16)沿成对端子相连的方向延伸设置。

Description

车用电池单元
技术领域
本发明涉及一种车用电池单元，具有通过连接部件电连接的多个电池。
背景技术
近些年来，具有高输出和高能容量的锂电池和镍电池已经被作为驱动机动车辆的电源而投入实际使用。这些电池设有电极、端子和电池容器。多个电池组合在一起而用作电池单元。
当电池单元用于驱动机动车辆时，会重复进行强烈的充电/放电。因此，由于伴随化学反应的电极产生热，温度会升高，并且电池性能可能退化。
例如，日本专利申请公开出版物No.2005-71674公开了一种传统车用电池单元，其能够抑制这种发热。图12示出了传统车用电池单元的上表面，图13示出了传统车用电池单元的上表面，其上设有绝缘部件。
如图12所示，车用电池单元A包括多个电池B和多个汇流条C。成对端子部件从各电池B的上表面突出。多个电池B沿其厚度方向叠置以形成电池单元A。沿叠置方向邻接的电池B的端子部件与汇流条C串联连接，汇流条C形成有冷却翅片。
电极产生的热通过端子部件和汇流条C散发给热载体例如冷却剂，冷却剂沿电池B的上表面在叠置方向上流动。因此，可以抑制车用电池单元A的发热。
但是，在上述的电池单元A中，是通过将产生的热散发给冷却剂来抑制发热。当汇流条C被冷却剂所含的湿气弄湿时，或者当杂质混入冷却剂时，汇流条C有可能短路。
因此，需要特别保障沿叠置方向在邻接电池B的汇流条C之间设置的绝缘。但是，为了保障在汇流条C之间的绝缘，绝缘部件D必须在垂直于冷却剂流的方向上延伸布置，如同13所示。
因此，由于冷却剂的流动被阻碍，就出现冷却能力下降的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，目的是提供一种车用电池单元，其能够保障相邻布置的电池的连接部件之间的绝缘而不阻碍热载体的流动。
为了解决这些问题，本发明的发明人致力的研究已经经过许多实验和失败。最终，发明人完成了本发明，通过并排布置多个电池并设计热载体的循环方向，从而可以将绝缘部件布置为在连接部件之间形成绝缘而不会阻碍热载体的流动。
具体来说，在根据本发明第一方面的车用电池单元中，一种车用电池单元包括：多个电池；电池容器；设在电池上的成对端子，其从电池容器的表面沿相同方向突出；和与端子连接的连接部件，用于将所述多个电池电连接，其中所述多个电池安装成，使端子和电池容器的表面朝向相同方向，其中成对端子朝向的方向设置为相同方向。
端子和连接部件通过热载体进行冷却或加热，热载体沿电池容器的表面在成对端子相连的方向上流动，以及该车用电池单元还包括不具有导电性的绝缘部件，绝缘部件在成对端子相连的方向上延伸在连接部件之间，连接部件相邻布置并电连接于不同的电池。
根据上述组成，多个电池安装成使端子朝向相同方向，其中成对端子相连的方向设置为相同方向，并且通过连接部件电连接。热载体在成对端子相连的方向上流动并且冷却或加热端子和连接部件。
这里，绝缘部件设置在相邻布置并与不同电池连接的连接部件之间。另外，绝缘部件在成对端子相连的方向上延伸设置。
因此，绝缘部件的延伸不像传统电池单元那样，会与热载体的流动垂直相交。因此，可以保障相邻布置并与不同电池连接的连接部件之间的绝缘而不会阻碍热载体的流动。
在根据本发明第二方面的车用电池单元中，绝缘部件具有高导热性且设置在电池之间，绝缘部件与电池容器热力接触。
在根据本发明第三方面的车用电池单元中，绝缘部件绝热且设置在电池之间，绝缘部件与电池容器接触。
在根据本发明第四方面的车用电池单元中，绝缘部件在这样的方向上具有弹性，该方向与成对端子相连的方向垂直相交，并且电池并排安装在该方向上。
在根据本发明第五方面的车用电池单元中，该车用电池单元还包括第一传导部件，第一传导部件在成对端子相连的方向上延伸并且热力连接于连接部件。
在根据本发明第六方面的车用电池单元中，该车用电池单元还包括不具有导电性的第二传导部件，第二传导部件在成对端子相连的方向上延伸并且至少热力连接于成对端子或与成对端子电连接的连接部件之一。
在根据本发明第七方面的车用电池单元中，连接部件以串联形式连接所述多个电池。
在根据本发明第八方面的车用电池单元中，所述多个电池配备在车辆中。
应当理解，为方便起见而引入了标号“第一和第二热传导部件”，以区分这些热传导部件。
附图说明
图1示出了第一实施方式的车用电池单元的组成；
图2示出了图1所示的车用电池单元的透视图，其上没有设置绝缘板；
图3示出了自右手侧所视的图1所示的车用电池单元的局部侧视图；
图4示出了一种变型形式的车用电池单元的侧视图；
图5示出了另一种变型形式的车用电池单元的侧视图；
图6示出了第二实施方式的车用电池单元的侧视图；
图7示出了一种变型形式的车用电池单元的侧视图；
图8示出了另一种变型形式的车用电池单元的侧视图；
图9示出了第三实施方式的车用电池单元的绝缘板的剖视图；
图10示出了第四实施方式的车用电池单元的正视图，其中没有最前部件的绝缘板；
图11示出了沿图10的a-a线所截取的剖视图；
图12示出了传统车用电池单元的上表面；以及
图13示出了传统车用电池单元的上表面，其上设有绝缘部件。
具体实施方式
现在参照附图，将详细描述本发明的实施方式。
该实施方式示出了一个车用电池单元的实施例，其包括锂离子电池，其中车辆例如机动车辆配备有关于本发明的电池单元。
第一实施方式
首先，参照图1-3说明车用电池单元的组成。此处，图1是第一实施方式的车用电池单元的透视图。图2是图1所示的车用电池单元的透视图，其上没有设置绝缘板。图3是自右手侧所视的图1所示的车用电池单元的局部侧视图。为了方便起见，图中引入了前后、左右和上下方向，以说明车用电池单元。另外，图中的白箭头示出了冷却剂循环的方向。
如图1和2所示，车用电池单元1(此后简化为“电池单元1”)包括多个电池10、多个汇流条11-13(连接部件)和多个绝缘板14-16(绝缘部件)。
如图2所示，各电池10设有成对端子，即正极端子101(端子)和负极端子102(端子)，其沿相同方向突出于矩形平行六面体状壳体100(电池容器)的表面。
多个电池10沿左右方向安装，垂直于壳体100的上表面，其中成对端子相连的方向设置成相同的方向。具体来说，例如，多个电池10沿前后方向并排叠置以形成电池组，并且成对的电池组沿左右方向并排安装。
沿前后方向安装的电池10布置成，使极性相对的端子彼此靠近以使正极端子101和负极端子102可以在前后方向上相对。
沿左右方向安装的电池10布置成，使正极端子101和负极端子102可以在左右方向上相对。通过密封吸收和放出锂的正极和负极(均未示出)而构成电池10，通过将电解质盐溶解在壳体100内的非水溶剂中而制成非水电解质。
另外，正极电连接于正极端子101，负极电连接于负极端子102。
汇流条11由例如矩形金属板制成，并且沿左右方向串联电连接在电池10之间。
汇流条11沿左右方向布置在电池单元1的中央。汇流条11的端部电连接于正极端子101，另外的端部电连接于负极端子102。冷却翅片110(第一热传导部件)设置在汇流条11的上表面。
冷却翅片110由例如波形金属板制成。冷却翅片110具有高导热性，其表面区域大于汇流条11的表面区域以有效散热。
波形冷却翅片110的两端左右朝向，并且冷却翅片110热力连接于沿左右方向延伸的汇流条11的上表面。
汇流条12由例如方形金属板制成，并且沿左右方向串联电连接于电池10之间。汇流条12沿前后方向电力布置，并且布置在电池单元1的右侧。
汇流条13由例如方形金属板制成，并且沿左右方向串联电连接于电池10之间。汇流条13沿前后方向电力布置，并且布置在电池单元1的左侧。
汇流条12和13的端部电连接于正极端子101，另外的端部电连接于负极端子102。冷却翅片120和130(第一热传导部件)设置在汇流条12和13的上表面。
冷却翅片120和130由例如波形金属板制成。冷却翅片120和130具有高导热性，其表面区域大于汇流条12和13的表面区域以有效散热。
波形冷却翅片120和130的两端左右朝向，并且冷却翅片120和130热力连接于沿左右方向延伸的汇流条12和13的上表面。
如同1和2所示，绝缘板14为矩形板状部件并且不具有导电性，将汇流条11-13和冷却翅片110、120和130隔离于外部，其电连接于电池单元1部分中的最前和最后电池10。
绝缘板14沿左右方向延伸布置在壳体100的上表面，在设有冷却翅片110、120和130的汇流条11-13的前部，其连接于最前电池10。
另外，其它绝缘板14沿左右方向延伸布置在壳体100的上表面，在设有冷却翅片110、120和130的汇流条11-13的后部，其连接于最后电池10。绝缘板14的高度设置成高于冷却翅片110、120和130的上端的高度。
绝缘板15和16为矩形板状部件并且不具有导电性，其分别在设有冷却翅片110的汇流条11之间，在设有冷却翅片120的汇流条12之间，和在设有冷却翅片130的汇流条13之间形成绝缘。
冷却翅片110、120和130分别电连接于不同电池10，沿前后方向邻接。
如图1-3所示，绝缘板15沿左右方向延伸布置在壳体100的上表面，在设有沿前后方向邻接的冷却翅片110的汇流条11之间，并且在设有冷却翅片120的汇流条12之间。
绝缘板15的高度设置成高于冷却翅片110和120的上端的高度。另外，如同1和2所示，绝缘板16沿左右方向延伸布置在壳体100的上表面，在设有沿前后方向邻接的冷却翅片110的汇流条11之间，并且在设有冷却翅片130的汇流条13之间。
绝缘板16的高度设置成高于冷却翅片110和130的上端的高度。
下面参照图1和2说明车用电池单元1的冷却操作。
当图1所示电池单元1用于车辆时会重复进行强烈的充电/放电。因此，在电池10内产生的热引起温度升高。
如图1和2所示，电池单元1由冷却剂冷却。具体地，如白箭头所示，正极端子101、负极端子102和汇流条11-13被沿壳体100的上表面从右侧至左侧流动的冷却剂和/或空气冷却。
冷却翅片110、120和130的导热性高于汇流条11-13，热力连接于汇流条11-13的上表面。
因此，电池10内所产生的热可以通过正极端子101、负极端子102和汇流条11-13散发给冷却剂。另外，可以通过冷却翅片110、120和130将热有效散发给冷却剂。
应当理解，冷却翅片110、120和130沿冷却剂流动的左右方向延伸。因此，可以散热而不阻碍冷却剂的流动。
顺便提及，当汇流条11-13被冷却剂内含有的湿气弄湿时，或者当杂质混入冷却剂时，在汇流条11之间，在汇流条12之间，并且在汇流条13之间会有短路问题。
但是，绝缘板15和16设置在汇流条11之间，汇流条12之间，以及汇流条13之间。因此，可以保障汇流条11-13之间的电绝缘并且可以防止短路。
另外，绝缘板15和16沿冷却剂流动的左右方向延伸。因此，可以保障绝缘而不阻碍冷却剂的流动。
最后说明电池单元1的效果。
根据第一实施方式，多个电池10安装成使端子朝向相同方向，其中成对端子的朝向布置成在相同的方向上，并且电池10通过汇流条11-13而电连接。
冷却剂在成对端子连接的方向上流动，并冷却正极端子101、负极端子102和汇流条11-13。
这里，绝缘板15和16设置在汇流条12之间以及汇流条13之间，使汇流条12和13布置成相邻于不同的电池10。另外，绝缘板15和16在成对端子连接的方向上延伸设置。
因此，绝缘板15和16延伸成不与冷却剂的流动垂直相交，传统电池单元中其与冷却剂的流动垂直相交。
因此，可以保障邻接布置并与不同电池10连接的汇流条11之间、汇流条12之间和汇流条13之间的绝缘，而不阻碍车辆中配备的电池单元1中的冷却剂的流动。
另外，根据第一实施方式，高热传导冷却翅片110、120和130热力连接于汇流条11-13的上表面。因此，可以通过冷却翅片110、120和130冷却汇流条11-13。因此，可以有效冷却电池单元1。
此外，根据第一实施方式，多个电池10通过汇流条11-13串联连接。因此，电池单元1的电压可以更高。
虽然作为实施例在第一实施方式中绝缘板15和16是具有板形和非导电性的部件，但是其并不受此限制。
绝缘板可以是不具有导电性的部件并在这样的方向上具有弹性，该方向与成对端子连接的方向垂直相交，在该方向上电池10并排安装，具体为在其厚度方向上并排安装。
这种情况下，由于绝缘板弹性变形，即使各个部件尺寸变化导致汇流条之间的间距很窄，也可以可靠地安装电池。这能够提高组装性能。
具体来说，如图4所示，通过在侧端表面上形成在图1中的左右方向上穿透的矩形孔170，绝缘板17可以在其厚度方向上具有弹性。
此外，如图5所示，通过在上端表面上形成在图1中的左右方向上延伸的狭槽180，绝缘板18可以在其厚度方向上具有弹性。
第二实施方式
下面说明第二实施方式的车用电池单元。第二实施方式的车用电池单元是将绝缘板改为也具有导热性，不仅布置在汇流条之间，还布置在第一实施方式的车用电池单元的电池壳体之间。
首先，参照图6说明车用电池单元的组成。此处，图6是第二实施方式的车用电池单元的侧视图。为了方便起见，图中引入了前后和上下方向，以说明车用电池单元，并且所示方向与第一实施方式相同。
这里说明绝缘板，其为不同于第一实施方式的车用电池单元的部件，关于同样部件的说明被省略，除非需要说明的部件。
如图6所示，车用电池单元2(此后简化为“电池单元2”)设有绝缘板25和26(绝缘部件)。
电池20、壳体200(壳体容器)、正极端子201(端子)、负极端子202(端子)、汇流条22(连接部件)、冷却翅片220(第一热传导部件)、绝缘板25和26(绝缘部件)与第一实施方式中的电池10、壳体100、正极端子101、负极端子102、汇流条12、冷却翅片120、绝缘板15和16相同。
绝缘板25和26为矩形板状部件并不具有导电性，但其具有导热性且与第一实施方式的绝缘板15和16相比延伸的非常低。具体来说，绝缘板25和26具有的导热性高于壳体200。
与第一实施例的绝缘板15和16类似，绝缘板25和26的上侧布置在设有冷却翅片220的汇流条22之间。
另一方面，绝缘板25和26的下侧布置在电池20之间，其中壳体200的表面与其热力接触。
下面参照图6，说明车用电池单元的冷却操作和效果。
图6所示电池单元2能够将电池20内产生的热散发给冷却剂，类似于第一实施例的电池单元。
壳体200可以通过具有导热性的绝缘板25和26进行冷却。因此，可以有效冷却(或加热)电池单元2。
虽然作为实施例在第二实施方式中绝缘板25和26是具有板形、导热性和非导电性的部件，但是其并不受此限制。
类似于第一实施方式，绝缘板可以在这样的方向上具有弹性，该方向与成对端子连接的方向垂直相交，在该方向上电池20并排安装，具体为在其厚度方向上并排安装。
这种情况下，由于绝缘板弹性变形，即使各个部件尺寸变化导致汇流条之间的间距很窄，也可以可靠地安装电池。这能够提高组装性能。
具体来说，如图7所示，通过在侧端表面上形成在左右方向上穿透的矩形孔270，绝缘板27可以在其厚度方向上具有弹性。
此外，如图8所示，通过在上端表面上形成在左右方向上延伸的狭槽280，绝缘板28可以在其厚度方向上具有弹性。
第三实施方式
下面说明第三实施方式的车用电池单元。第三实施方式的车用电池单元改变了第二实施方式的车用电池单元的绝缘板。具体来说，绝缘板绝热并且不具有导电性。
首先，参照图9说明车用电池单元的组成。此处，图9是第三实施方式的车用电池单元的绝缘板的剖视图。为了方便起见，图中引入了前后和上下方向，以说明车用电池单元，并且所示方向与第二实施方式相同。
这里说明绝缘板，其为不同于第二实施方式的车用电池单元的部件，关于同样部件的说明被省略，除非需要说明的部件。
车用电池单元设有图9所示的绝缘板35(绝缘部件)。除了绝缘板35之外，组成部分与第二实施方式的组分相同。绝缘板35为矩形板状部件并不具有导电性，但其具有导热性。
绝缘板在这样的方向上的绝热高于壳体，该方向与成对端子连接的方向垂直相交，在该方向上电池并排安装，具体为在其厚度方向上并排安装。
绝缘板35包括绝热部件350和电绝缘部件351。绝热部件350为具有绝热性能的矩形薄板状部件。电绝缘部件351为不具有导电性能的矩形薄板状部件。
电绝缘部件351分别形成在绝热部件350的前后两侧。与第二实施方式的绝缘板25和26类似，绝缘板35布置在设有冷却翅片的汇流条之间以及壳体之间。
下面参照图9，说明车用电池单元的冷却操作和效果。
电池单元能够将电池内产生的热散发给冷却剂，类似于第一实施例的电池单元1。
另外，电池之间的热传递可以被具有绝热特性的绝缘板35所阻断。因此，即使某一电池产生不寻常的热量，也可以保护相邻电池不受热影响。
虽然作为实施例在第三实施方式中绝缘板35包括绝热部件350和电绝缘部件351，并具有绝热特性，但其并不受此限制。电绝缘部件350也可以具有导热性。
在这种情况下，虽然通过绝热部件350阻断了电池之间的热传递，但是可以通过电绝缘部件351来冷却各电池。
第四实施方式
下面说明第四实施方式的车用电池单元。第四实施方式的车用电池单元在第一实施方式的车用电池单元的汇流条11和12之间以及汇流条11和13之间新设冷却件。
首先，参照图10和11说明车用电池单元的组成。此处，图10示出了第四实施方式的车用电池单元的正视图，其中没有最前部件的绝缘板；图11示出了沿图10的a-a线所截取的剖视图。为了方便起见，图中引入了前后、左右和上下方向，以说明车用电池单元，并且所示方向与第一实施方式相同。
这里仅说明冷却件，其为不同于第一实施方式的车用电池单元的部件，关于同样部件的说明被省略，除非需要说明的部件。
如图10和11所示，车用电池单元4(此后简化为“电池单元4”)设有多个冷却件49(第二热传导部件)。
电池40、壳体400(壳体容器)、正极端子401(端子)、负极端子402(端子)、汇流条41-43(连接部件)、冷却翅片410、420和430(第一热传导部件)、绝缘板44、45和46(绝缘部件)与第一实施方式中的电池10、壳体100、正极端子101、负极端子102、汇流条11-13、冷却翅片110、120和130、绝缘板14、15和16相同。
冷却件49为不具有导电性的部件并具有导热性以有效散热。冷却件49包括主部件490和翅片部件491。主部件490是矩形板状部件，并且热力连接于成对端子，即正极端子401和负极端子402。
翅片部件491为形成在主部件490上表面的波形板状部件。波形翅片部件491的两端朝向左右方向，并且翅片部件491沿左右方向延伸形成在主部件490的上表面。
下面参照图10和11，说明车用电池单元的冷却操作和效果。电池单元4能够将电池40内产生的热散发给冷却剂，类似于第一实施例的电池单元1。
另外，也可以通过具有导热性的冷却件49来冷却正极端子401和负极端子402。此外，冷却件49不具有导电性。
因此，可以有效冷却电池单元4而不会短路正极端子401和负极端子402。
虽然作为实施例在第四实施方式中冷却件49的主部件490连接于正极端子401和负极端子402，但其不受此限制。主部件490可以热力连接于汇流条41-43。
另外，虽然作为实施例在第一至第四实施方式中空气用作冷却剂，但其不受此限制。冷却剂可以是空气以外的气体或者可以是液体。
此外，虽然作为实施例在第一至第四实施方式中车用电池单元被冷却剂冷却，但其不受此限制。车用电池单元可以被具有高温的热载体加热以调节温度。
此外，虽然作为实施例在第一至第四实施方式中车用电池单元包括锂离子电池，但其不受此限制。车用电池单元可以使用其它的二次电池。

Claims (8)

1.一种车用电池单元，包括：
多个电池，
电池容器，
设在电池上的成对端子，其从电池容器的表面沿相同方向突出，和
与端子连接的连接部件，用于将所述多个电池电连接，
其中，所述多个电池安装成，使端子和电池容器的表面朝向相同方向，其中成对端子成一线的方向设置为相同方向，
端子和连接部件通过热载体进行冷却或加热，热载体沿电池容器的表面在所述多个电池中的每一个的成对端子成一线的方向上流动，以及
该车用电池单元还包括不具有导电性的绝缘部件，绝缘部件在所述多个电池中的每一个的成对端子成一线的方向上延伸在连接部件之间，连接部件相邻布置并电连接于不同的电池。
2.根据权利要求1的车用电池单元，
其中绝缘部件具有高导热性且设置在电池之间，绝缘部件与电池容器热力接触。
3.根据权利要求1的车用电池单元，
其中绝缘部件绝热且设置在电池之间，绝缘部件与电池容器接触。
4.根据权利要求1的车用电池单元，
其中绝缘部件在这样的方向上具有弹性，该方向与所述多个电池中的每一个的成对端子成一线的方向垂直相交，并且电池并排安装在该方向上。
5.根据权利要求1的车用电池单元，
该车用电池单元还包括第一传导部件，第一传导部件在所述多个电池中的每一个的成对端子成一线的方向上延伸并且热力连接于连接部件。
6.根据权利要求1的车用电池单元，
该车用电池单元还包括不具有导电性的第二传导部件，第二传导部件在所述多个电池中的每一个的成对端子成一线的方向上延伸并且至少热力连接于成对端子或与成对端子电连接的连接部件之一。
7.根据权利要求1的车用电池单元，
其中，连接部件以串联形式连接所述多个电池。
8.根据权利要求1的车用电池单元，
其中所述多个电池配备在车辆中。
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