CN101606210A - 蓄电单元 - Google Patents

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CN101606210A
CN101606210A CNA2008800042971A CN200880004297A CN101606210A CN 101606210 A CN101606210 A CN 101606210A CN A2008800042971 A CNA2008800042971 A CN A2008800042971A CN 200880004297 A CN200880004297 A CN 200880004297A CN 101606210 A CN101606210 A CN 101606210A
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Abstract

本发明涉及蓄电单元,该蓄电单元具备:多个蓄电元件块、将多个蓄电元件块电连接的外部汇流条、固定多个蓄电元件块的金属制的台座、以覆盖多个蓄电元件块的方式固定在台座上的罩。多个蓄电元件块分别具有被电连接的多个蓄电元件、保持多个蓄电元件的由高导热性绝缘树脂形成的壳体。在该蓄电单元中,能够极力降低各蓄电元件的冷却不均,具有高可靠性。

Description

蓄电单元
技术领域
本发明涉及由蓄电元件储存电力的蓄电单元。
背景技术
近年来,由于对环境的考虑及降低燃油消耗,因此市场销售有混合动力车辆。这是由于不仅利用发动机,而且也利用电动机来驱动汽车(以下,称车辆),因此效率提高,能够实现降低燃油消耗。对于该混合动力车辆而言,为了驱动电动机,需要处理大电力的蓄电单元。蓄电单元不仅驱动电动机,而且进行储存制动时的再生能量的动作。由此,能够有效利用制动能量,可以降低燃油消耗。
通过这种动作,则蓄电单元在车辆的使用中会在短时间内多次重复充放电。其结果尤其产生由储存电力的蓄电元件(二次电池及电容器等)的内部电阻而引起的发热,当将蓄电元件原封不动地放置时,蓄电元件逐渐恶化而缩短使用寿命。因此,降低可靠性。
于是,例如,专利文献1中提案有进行蓄电元件的冷却的蓄电单元。图24是这种蓄电单元的分解立体图。
图24中,对于储存电力的蓄电元件而言,例如使用由二次电池构成的单电池501。将该单电池连接多个(图24中,6个)而构成电池模块503。另外,为了供应必要的电力,而将电池模块503多列、多层地层叠形成电池模块组505。电池模块组505固定在壳体主体507上。另外,用螺钉513将汇流条511固定在形成于电池模块503的端部的带螺纹孔的端子509上,由此,将电池模块503之间进行电连接。另外,在壳体主体507上安装有冷却电池模块组505的风扇515。通过将盖517固定在壳体主体507上来完成蓄电单元。
这种蓄电单元通过在车辆使用时使风扇515工作,可以冷却电池模块组505,因此,可以得到高可靠性。
在上述的蓄电单元中,的确通过在车辆使用时用风扇515冷却电池模块组505,能得到高可靠性。但是,即使用风扇515对电池模块组505送风,各单电池501也不一定同样地被冷却。即,靠近风扇515的单电池501被有效地冷却,但远离风扇515的单电池501使冷却风的吹送变差。另外,由于被加热的风吹在靠近风扇515的单电池501上,因此,冷却效率低。其结果是,由于在各单电池501的冷却程度上产生不均,因此恶化进程(使用寿命)也不均等。因此,在上述现有的结构中,与无冷却的结构相比,虽然可以得到可靠性,但从各单电池501的恶化不均的观点来看,可靠性不够充分。
专利文献1:(日本)特许第3681051号公报
发明内容
本发明的蓄电单元具备:多个蓄电元件块、将多个蓄电元件块电连接的外部汇流条、固定多个蓄电元件块的金属制的台座、以覆盖多个蓄电元件块的方式固定在台座上的罩。多个蓄电元件块分别具有被电连接的多个蓄电元件、和保持多个蓄电元件的由高导热性绝缘树脂形成的壳体。
该蓄电单元由于能够极其降低各蓄电元件的冷却不均,因此具有高可靠性。
附图说明
图1是本发明实施方式1的蓄电单元的概略分解立体图;
图2是本发明实施方式1的蓄电单元的局部剖面图;
图3是本发明实施方式2的蓄电单元的概略分解立体图;
图4是本发明实施方式2的蓄电单元的局部剖面图;
图5是本发明实施方式3的蓄电单元的概略分解立体图;
图6是本发明实施方式3的蓄电单元的局部剖面图;
图7是本发明实施方式4的蓄电单元的概略分解立体图;
图8是本发明实施方式4的蓄电单元的局部剖面图;
图9A是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图9B是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图9C是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图9D是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图9E是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图9F是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图10是本发明实施方式4的蓄电单元的其他结构的局部剖面图;
图11是本发明实施方式5的蓄电单元的局部分解立体图;
图12是本发明实施方式5的蓄电单元的蓄电元件和汇流条的立体图;
图13是本发明实施方式5的蓄电单元的下壳体的平面图;
图14是本发明实施方式5的蓄电单元的完成立体图;
图15A是本发明实施方式5的蓄电单元的剖面图;
图15B是本发明实施方式5的蓄电单元的剖面图;
图16A是本发明实施方式5的蓄电单元的其他结构的局部剖面图;
图16B是本发明实施方式5的蓄电单元的其他结构的局部剖面图;
图17A是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图17B是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图17C是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图17D是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图17E是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图17F是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图18是本发明实施方式7的蓄电单元的局部分解立体图;
图19是本发明实施方式7的蓄电单元的蓄电元件和汇流条的立体图;
图20是本发明实施方式7的蓄电单元的下壳体的平面图;
图21是本发明实施方式7的蓄电单元的完成立体图;
图22A是本发明实施方式7的蓄电单元的剖面图;
图22B是本发明实施方式7的蓄电单元的剖面图;
图23A是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图23B是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图23C是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图23D是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图23E是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图23F是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图;
图24是现有蓄电单元的分解立体图。
标记说明
111    蓄电元件
113    壳体
115    蓄电单元块
133    台座
134    高导热性胶
141    散热片
143    罩
149    密封件
155    高导热性树脂
157    高导热性弹性体
161    冷却水路
211    蓄电元件
233    台座
213    支架
234    绝缘性高导热润滑脂
252    底部
255    贯通孔
256    台阶
311    蓄电元件
321    汇流条
329    底部
331    下壳体
333    保持孔
335    弹性部
336    贯通孔
343    上壳体
345    上部
347    抵接部
371    台座
373    绝缘性高导热润滑脂
374    台阶
411    蓄电元件
421    汇流条
429    底部
431    下壳体
433    保持孔
435    弹性部
436    贯通孔
443    上壳体
445    上部
435a   中央部
435b   梁
447    抵接部
471    台座
473    绝缘性高导热润滑脂
474    台阶
具体实施方式
(实施方式1)
图1是本发明实施方式1的蓄电单元的概略分解立体图。图2是本发明实施方式1的蓄电单元的局部剖面图。
图1中,蓄电元件111采用可快速充放电且大容量的电双层电容器。但是,由于电双层电容器的额定电压低、约为2.2V,因此,为了得到车辆用电动机的驱动等所需的高电压,而将多个蓄电元件111进行电连接。此时,蓄电元件111采用多个由壳体113机械地保持有每规定数量(在本实施方式1中,每10个)的蓄电元件块115。
壳体113由上壳体117和下壳体119构成,通过将蓄电元件111的两端插入上下壳体而保持有10个蓄电元件111。上壳体117和下壳体119通过多个固定棒121与固定螺钉机械地连接在一起。另外,上壳体117和下壳体119都通过将高导热性绝缘树脂射出成型而形成。另外,作为高导热性绝缘树脂,可以使用例如含有陶瓷制填充物的聚苯硫醚(ポリフエニレンサルフアイト)。由此,陶瓷制填充物使导热性提高,并且构成材料全部为绝缘材料,因此也可确保高绝缘性。另外,由于是高耐热性材料,因此也可得到对温度的高可靠性。
在保持壳体113的蓄电元件111的部分、与蓄电元件111的间隙内介有例如硅系高导热性树脂。具体而言,通过将高导热性树脂注入壳体113的蓄电元件保持部分,且将蓄电元件111插入高导热性树脂后使其固化并介于该间隙内。由此,能够将来自蓄电元件111的热量有效地传递到壳体113。
在上壳体117的上表面配置有构成蓄电元件111的电压检测电路及电压平衡电路等的电路基板123。电路基板123通过将设置于连接各蓄电元件111的电极间的汇流条的端子125锡焊在电路基板123上而进行电连接、机械连接。
在下壳体119上,在侧面4个部位一体形成有固定部129。在固定部129上设有下壳体螺纹孔,将下壳体固定螺钉131拧入该下壳体螺纹孔,由此,将蓄电元件块115固定在台座133上。此时,在下壳体119与台座133的接触面上介有高导热性胶134。具体而言,将高导热性胶134涂敷在下壳体119的底面全部,在该状态下,将下壳体固定螺钉131拧入。由此,可以使下壳体119的热量有效地传递到台座133。另外,代替高导热性胶134,也可以使用在橡胶等弹性体内含有例如金属及碳等良好导热性材料的高导热性弹性体、及将高导热性树脂加工成片状的高导热性片等。
图1中只表示了两个蓄电元件块115,但当将全部蓄电元件块115固定在台座133上时,为了将相邻的蓄电元件块115之间进行电连接,用外部汇流条螺钉137将外部汇流条135固定。由此,全部的蓄电元件111被电连接。另外,由于在外部汇流条135内流有大电流,因此采用比电阻小的铜制而成,且将厚度设定为约1mm,由此,来减小外部汇流条135的内部电阻且降低发热。另外,在外部汇流条135上设有弯曲部139。由此,缓解因热膨胀及振动等而施加在外部汇流条135的应力,可以得到高可靠性。
台座133为导热良好且轻量的铝制台座,由于将全部的蓄电元件块115配置在此,因此成为大面积,热容量极其大。其结果是,可以使全部的蓄电元件块115的热量均匀地传递到台座133上,能够降低蓄电元件111的冷却不均。因此,因热量而造成的蓄电元件111的恶化进程同等,能够实现可靠性高的蓄电单元。
另外,在台座133上,在固定蓄电元件块115的面的相反侧的面上设有多个散热片141。在本实施方式1中,将散热片141和台座133一体地形成。另外,散热片141经由台座133至少配置在与多个蓄电元件块115的各底面相对的位置。由此,传递到台座133的热量经由散热片141而散热,另外,由于在各蓄电元件块115的正下方配置有散热片141,因此可以有效地散热。另外,也可以在散热片141的底面等、冷却风能有效地到达散热片141的位置设置风扇150。在这种情况下,来自散热片141的散热更加有效,能够迅速地冷却蓄电元件块115。
将树脂制的罩143以覆盖多个蓄电元件块115全部的方式盖在台座133上,用罩螺钉将罩143经由设于台座133的罩螺纹孔145固定在台座133上。在此,图1中,散热片141以其纵深方向比台座133长的方式而形成,因此在台座133和散热片141之间设有台阶146。通过使罩143的底部与该台阶146抵接,由此,使罩143不堵塞散热片141。其结果是,散热片141的冷却效果不会因罩143而损失。
在罩143上设有用于蓄电单元与外部进行电力交换的电力端子147。电力端子147通过电力电缆与蓄电元件块115连接。
这样,通过将罩143设在台座133上,则来自蓄电单元的外部的风不会直接吹在各蓄电元件111上,因此能够降低由此造成的散热不均匀性。另外,由于能够降低来自外部的尘埃及废气中的微粒子等附着在蓄电元件块115上而造成的短路等的可能性,因此可以进一步得到高可靠性。
另外,在图1的结构中,在将罩143盖在台座133上时,在两者的嵌合部(台座133的侧面且罩螺纹孔145的上部)设有由例如O型圈构成的密封件149,因此,能够降低来自蓄电单元的外部的风经由罩143和台座133的间隙侵入内部的可能性。因此,能够进一步降低风造成的冷却不均。另外,由台座133和罩143包围的空间被密闭,因此在这里密封有干燥空气。由此,即使周围温度降低,也不会在蓄电单元内部结露,因此可以进一步得到高可靠性。另外,作为干燥空气,使用结露点为-40℃的空气。该温度为蓄电单元的最低保存温度。因此,直到最低保存温度都不会结露,另外,即使温度下降到其以下,也由于结露点为-40℃的空气中所含的水蒸汽绝对量极其微量,因此几乎不发生结露。
图2表示这样构成的蓄电单元的图1的面2的剖面图。另外,图2也是包括罩143的剖面图。
首先,对图1中看不到的部分的结构进行说明。蓄电元件111制成例如直径30mm的圆柱形状,在其两端设有电极151。图2的蓄电元件111的下端面的电极具有和蓄电元件111的圆柱体一体化的结构。通过将汇流条153焊接在该下端面的电极上,而与相邻的蓄电元件111进行电连接。
另一方面,在蓄电元件111的上端面形成有自上端面突出的电极151。在此也通过将汇流条153焊接,而与相邻的蓄电元件111进行电连接。在蓄电元件111的上端面侧的汇流条153上一体地形成有用于与电路基板123电连接的端子125。
另外,如上所述,在壳体113的蓄电元件保持部分和蓄电元件111的间隙内介有高导热性树脂155。
接着,用图2的剖面图对蓄电元件111的散热进行说明。通过重复对蓄电单元的充放电,则当蓄电元件111发热时,如图2的粗箭头所示,其热量经由下壳体119、高导热性胶134传递到台座133。此时,下壳体119由高导热性绝缘树脂构成,因此能够使蓄电元件111的热量有效地传递到台座133。另外,蓄电元件111的下端面的下壳体119的厚度越薄越能得到良好的热传导,但当其过薄时,蓄电元件111的下端面的电极电压达到数百伏(V)引起的蓄电元件111的下端面的电极与铝制的台座133之间的短路可能性增大。因此,为了得到绝缘耐力,蓄电元件111的下端面的下壳体119的厚度采用数毫米(mm)。
传递到台座133的热量向图2的下方向、及左右方向传递,同时也向散热片141传递。由于散热片141表面积大,因此,在此可以得到良好的散热。
根据以上的结构,来自外部的风不会吹在蓄电元件111上,通过蓄电元件111的下部热量被结合,从而均匀地散热,因此能够降低冷却不均,能够实现高可靠性的蓄电单元。
(实施方式2)
图3是本发明实施方式2的蓄电单元的概略分解立体图。图4是本发明实施方式2的蓄电单元的局部剖面图。另外,在图3的结构中,与图1相同的部件标注相同的符号,并省略其详细的说明。
本实施方式2的特征如下。
1)在上壳体117的上表面的一部分、即图3中电路基板123的长度方向两侧部分配有橡胶等弹性体内含有例如金属及碳等良好导热性材料的结构的高导热性弹性体157。
2)在将罩143盖在台座133上时,成为罩143经由高导热性弹性体157而与上壳体117的上表面的至少一部分抵接的结构。即,上壳体117的上表面的至少一部分和罩143经由高导热性弹性体157而相对且与高导热性弹性体157抵接。
以下,对这种结构的详细进行说明。高导热性弹性体157的上表面为安装于电路基板123的最高的部件的更上侧。由此,在将罩143盖在上表面时,高导热性弹性体157与罩143抵接,因此,避免了由电路基板123的安装部件和罩143抵接造成的应力向安装部件及电路基板施加。另外,蓄电元件块115经由高导热性弹性体157也通过罩143来固定,因此,在相对于图3的上下方向的振动也能可靠地保持,在此基础上,高导热性弹性体157能够吸收振动,能够降低振动对蓄电元件111的影响。另外,在图3的结构中,将高导热性弹性体157配置在电路基板123的长度方向两侧,但只要是未在上壳体117的上表面配有电路基板123的结构,也可以在上表面全部配置高导热性弹性体157。
罩143和壳体113同样地通过将高导热性绝缘树脂射出成型而构成。由此,可以将来自上壳体117的热量从罩143散热。另外,罩143的材质由于蓄电单元的使用电压越不高、短路可能性越低,因此,也可以和台座133同样采用铝制。在这种情况下,由于散热性比高导热性绝缘树脂优良,且为和台座133相同的金属,因此可以避免热膨胀造成的应力向罩143施加。
图4表示这样构成的蓄电单元的图3的面4的剖面图。另外,图4也是包括罩143的剖面图。
在图4中,从蓄电元件111的下部向下壳体119、台座133的散热和实施方式1全都相同。在本实施方式2中,还进行从上壳体117向罩143的散热,因此对这部分进行说明。
蓄电元件111的上部的热量如图4的斜上方向的粗箭头所示,从上壳体117经由高导热性弹性体27传递到罩143。由于上壳体117和罩143为相同的材质,因此热传导良好,能够有效地向罩143传热。
这样,在本实施方式2的结构中,不仅从蓄电元件111的下部,而且也可以从上部散热,因此能够迅速地散热,且成为蓄电元件111的整体热量被结合的状态,能够进一步降低冷却不均。
根据以上的结构,由于蓄电元件111的整体热量被结合,因此可以进一步降低冷却不均,可以实现高可靠的蓄电单元。
另外,在本实施方式2中,采用使高导热性弹性体157介于上壳体117与罩143之间的结构,但这也可以采用上壳体117的上表面的一部分即电路基板123的长度方向两侧部分的高度比安装于电路基板123的最高的电路部件高、且上壳体117和罩143直接抵接的结构。由此,也由于电路部件不与罩143抵接,因此能够避免罩143对电路部件及电路基板123的应力,可以得到高可靠性。另外,由于不需要高导热性弹性体157,因此结构简单。但是,只要根据使用蓄电单元的振动环境来决定是否使用吸收振动的影响的高导热性弹性体157即可。另外,只要是在上壳体117的上表面未配有电路基板123的结构,也可以使上表面全部与罩143抵接。
(实施方式3)
图5是本发明实施方式3的蓄电单元的概略分解立体图。图6是本发明实施方式3的蓄电单元的局部剖面图。另外,在图5的结构中,和图1相同的部件标注相同的符号,并省略其详细的说明。但是,蓄电元件块115的详细构成和实施方式2全都相同,因此未标注蓄电元件块115的详细构成的符号。
本实施方式3的特征为在台座133上设有冷却水路161的结构。通过使由防冻液构成的冷却水流过该冷却水路161,可以进一步有效地实现冷却。冷却水路161内置于台座133中,且配置在和多个蓄电元件块115的底面相对的位置。即、冷却水路161配置在各蓄电元件块115的底面的正下方的延长线上。另外,只要冷却水路161的配置为至少配置在各蓄电元件块115的底面的正下方的延长线上即可,但在本实施方式3中,为了进一步提高冷却效率,而在各蓄电元件块115的底面的正下方的延长线上配有冷却水路161。其结果是,由于在蓄电元件块115上配置有两列蓄电元件111,因此在各蓄电元件块115的底面配置有两条冷却水路161。
如图5所示,冷却水路161从冷却水入口163到冷却水出口165配置成曲折状。为了使这种形状的冷却水路161以内置于台座133的方式形成,将台座133用接缝167分割为上下的结构。因此,在台座133的上侧和下侧分别形成截面为半圆状的冷却水路161,将两者合在一起并用螺钉固定,由此完成冷却水路161。
接着,图6表示图5的蓄电单元的面6的剖面图。图6中也和图2同样表示包括罩143的剖面图。由图6表明,在各蓄电元件111的底部的正下方的延长线上配置有冷却水路161。因此,由于蓄电元件111和冷却水路161的距离比蓄电元件111和散热片141的距离短,因此,如图6的粗箭头所示,能够极其有效地吸收蓄电元件111的热量,能够降低冷却不均,且能够更迅速地冷却。
另外,有时根据蓄电单元所要求的电力规格,散热量不太大,只进行冷却水路161的冷却,就能充分地降低冷却不均,此时也可以将散热片141废除。
另外,也可以不将台座133一分为二而形成冷却水路161,而采用将作为冷却水路161的冷却管通过焊接等安装在台座133的底部的结构。在这种情况下,结构简单,但在也设置散热片141的情况下,需要以避开冷却管部分的方式进行配置,因此散热片141的数量减少。因此,只要根据散热量适当决定冷却管的位置及散热片141的有无、数量等即可。
根据以上的结构,由于可以通过冷却水而更有效地吸收被热结合的蓄电元件111的热量,因此可以实现能降低冷却不均且能迅速冷却的高可靠的蓄电单元。
另外,在实施方式1~3中,作为蓄电元件111采用了电双层电容器,但该蓄电元件111也可以为电化学电容器、及存在散热问题的二次电池等。
另外,实施方式1~3中记述的蓄电单元不限于混合动力车辆用,也可适用于如怠速停止、电动转向装置、电动增压器等各系统那样在短时间内重复蓄电元件111的充放电的车辆用辅助电源等。另外,不限于车辆用,也可适用于应急用电源等。
(实施方式4)
以下,用附图对本发明实施方式4的蓄电单元的结构进行说明。另外,本实施方式4中记述有如下的蓄电单元的结构,即该蓄电单元在下支架中,在蓄电元件的底部和台座相对的部分设置贯通孔,在该贯通孔中配有绝缘性高导热润滑脂。
图7是本发明实施方式4的蓄电单元的概略分解立体图。图8是本发明实施方式4的蓄电单元的局部剖面图。另外,图9A~图9F是表示本发明实施方式4的蓄电单元的组装方法的局部剖面图。图9A是蓄电元件向下支架插入时的局部剖面图。图9B是上支架和汇流条向蓄电元件安装时的局部剖面图。图9C是上支架向固定棒的安装、和电路基板向端子安装时的局部剖面图。图9D是从组装台上卸下蓄电元件块时的局部剖面图。图9E是向下支架的背面涂敷绝缘性高导热润滑脂时的局部剖面图。图9F是向下支架的背面涂敷绝缘性高导热润滑脂后的局部剖面图。图10是本发明实施方式4的蓄电单元的其他结构的局部剖面图。
图7中,蓄电元件211采用可快速充放电且大容量的电双层电容器。但是,由于电双层电容器的额定电压低、约为2.2V,因此,为了得到车辆用电动机的驱动等必要的高电压,而将多个蓄电元件211进行电连接。此时,蓄电元件211使用数十个由支架213机械地保持有每规定数量(在本实施方式4中,每10个)的蓄电元件块215。
支架213由上支架217和下支架219构成,通过将蓄电元件211的两端插入这两个支架内而保持有10个蓄电元件211。上支架217和下支架219通过多个固定棒221和固定螺钉机械地连接。另外,上支架217和下支架219都通过将高导热性绝缘树脂射出成型而形成。
在上支架217的上表面配置有构成蓄电元件211的电压检测电路及电压平衡电路等的电路基板223。电路基板223通过将设置于连接各蓄电元件211的电极间的汇流条的端子225锡焊在电路基板223上而进行电连接且机械连接。
在下支架219上,在侧面4个部位一体形成有固定部229。在固定部229上设有下支架螺纹孔,在此拧入下支架固定螺钉231,由此,将蓄电元件块215固定在台座233上。此时,在下支架219与台座233之间介有绝缘性高导热润滑脂234,关于绝缘性高导热润滑脂234的详细内容,后面叙述。
图7中只表示了两个蓄电元件块215,但当将全部蓄电元件块215固定在台座233上时,为了将相邻的蓄电元件块215之间进行电连接,用外部汇流条螺钉237将外部汇流条235固定。由此,全部的蓄电元件211被电连接。另外,由于在外部汇流条235内流有大电流,因此采用比电阻小的铜制材料构成,另外,将厚度设定为约1mm,由此来减小外部汇流条235的内部电阻且降低发热。另外,在外部汇流条235上设有弯曲部239。由此,缓解因热膨胀及振动等而施加在外部汇流条235的应力,可以得到高可靠性。
台座233为导热良好且轻量的铝制台座,由于将全部的蓄电元件块215配置在这里,因此成为大面积,热容量极其大。其结果是,可以使全部的蓄电元件块215的热量有效且均匀地传递到台座233上,能够降低蓄电元件211的冷却不均。
另外,在台座233上,在固定蓄电元件块215的面的相反侧的面上设有多个散热片241。在本实施方式4中,将散热片241和台座233一体地形成。另外,散热片241经由台座233至少配置在与全蓄电元件块215的各底面相对的位置。由此,传递到台座233的热量经由散热片241而散热,另外,由于在各蓄电元件块215的正下方配置有散热片241,因此可以有效地散热。另外,也可以在散热片241的底面等、冷却风能有效地到达散热片241的位置设置风扇250。在这种情况下,来自散热片241的散热更加有效,能够迅速地冷却蓄电元件块215。
将树脂制的罩243以全部覆盖多个蓄电元件块215的方式盖在台座233上,用罩螺钉将罩243经由设于台座233的罩螺纹孔245固定在台座233上。在此,图7中,散热片241以其纵深方向比台座233长的方式形成,因此在台座233和散热片241之间设有突出部246。通过使罩243的底部与该突出部246抵接,由此,使罩243不堵塞散热片241。其结果是,散热片241的冷却效果不会因罩243而损失。
在罩243上设有用于蓄电单元与外部进行电力交换的电力端子247。电力端子247通过电力电缆和蓄电元件块215连接。
这样,通过将罩243设在台座233上,则来自蓄电单元的外部的风不会直接吹在各蓄电元件211上,因此能够降低由此造成的散热不均匀性。另外,由于能够降低来自外部的尘埃及废气中的微粒子等附着在蓄电元件块215上造成的短路等的可能性,因此可以进一步得到高可靠性。
另外,在图7的结构中,在将罩243盖在台座233上时,在两者的嵌合部(台座233的侧面且罩螺纹孔245的上部)设有由例如O型圈构成的密封件249,因此,能够降低来自蓄电单元的外部的风经由罩143和台座133的间隙侵入内部的可能性。因此,能够进一步降低风造成的冷却不均。另外,由台座233和罩243包围的空间被密闭,因此在这里密封有干燥空气。由此,即使周围温度降低,也不会在蓄电单元内部结露,因此可以进一步得到高可靠性。另外,作为干燥空气,使用结露点为-40℃的空气。该温度为蓄电单元的最低保存温度。因此,直到最低保存温度都不会结露,另外,即使温度下降到其以下,也由于结露点为-40℃的空气中所含的水蒸汽绝对量极其微量,因此几乎不发生结露。
图8表示这样构成的蓄电单元的图7的面8的剖面图。另外,图8也是包括罩243的剖面图。
在此,以图7中看不到的部分的结构为中心进行说明。蓄电元件211制成例如直径30mm的圆柱形状,在其两端设有电极251。
在此,设置于图8的蓄电元件211的底部252的电极具有与蓄电元件211的圆柱主体一体化的结构。因此,通过将汇流条253焊接在底部252的电极上,而和相邻的蓄电元件211进行电连接。
另一方面,蓄电元件211的上端面的电极251自上端面突出而形成。在此也通过将汇流条253焊接,而和相邻的蓄电元件211进行电连接。在蓄电元件211的上端面侧的汇流条253上一体地形成有用于和电路基板223进行电连接的端子225。
在下支架219上,在和台座233相对且与底部252抵接的部分的一部分设有贯通孔255。即,在图8的结构中,在下支架219中,在和蓄电元件211的底面的抵接面上设有贯通孔255。贯通孔255的高度在配有绝缘性高导热润滑脂234时、为兼得良好的散热特性和绝缘性两者而设定为约为0.5mm。另外,如图8所示,由于在底部252上焊接接合有汇流条253,因此贯通孔255的截面积形成为比汇流条253大。
另外,在下支架219的与台座233的相对部分的一部分设有台阶256。台阶256和下支架219一体地形成,在本实施方式4中,设在固定部229的底面侧。另外,台阶256的高度为了得到尽量良好的散热性而设定为从下支架219到台座233约为0.2mm。
在贯通孔255的内部、下支架219和底部252之间(相当于两者的间隙)、及下支架219和台座233之间配有绝缘性高导热润滑脂234。绝缘性高导热润滑脂234具有例如在硅系树脂中混合有陶瓷(例如,氧化铝)制的填充物的构成。另外,填充物的形状可以为粒状、针状,也可以为两者的混合。由此,能够确保高绝缘性且得到高导热性。
根据这种结构,如图8的箭头所示,由重复充放电的蓄电元件211产生的热量主要从底部252经由配置于贯通孔255的绝缘性高导热润滑脂234传递到台座233。此时,下支架219和台座233之间遍及整个面而配有绝缘性高导热润滑脂234,因此来自贯通孔255内部的绝缘性高导热润滑脂234的热量可以传导到台座233大的范围内,因此能够有效地使蓄电元件211散热。另外,由于在下支架219和底部252之间也配有绝缘性高导热润滑脂234,因此来自底部252的侧面的热量也传导到下支架219。由此,蓄电元件211的热量极其有效地传导到台座233,可以得到良好的散热。另外,由于蓄电元件211的热量通过绝缘性高导热润滑脂234而有效地进行传导,因此下支架219的材质不限定于具有高导热性的树脂。因此,作为车辆用可以适当选择、使用具有为保持蓄电元件211所需要的强度且射出成型性良好的树脂。
另外,由于在下支架219上设有台阶256,因此,配置于下支架219和台座233之间的绝缘性高导热润滑脂234的厚度和台阶256的高度(0.2mm)相等。其结果是,相对于多个蓄电元件块215而言,下支架219和台座233之间的绝缘性高导热润滑脂234的厚度分别相等,因此能够降低蓄电元件块215间的散热不均。
传递到台座233的热量向图8的下方向、及左右方向传递的同时,也向散热片241传递。由于散热片241的表面积大,因此可以得到更良好的散热。
接着,利用图9A~图9F对在贯通孔255的内部、下支架219和底部252之间、及下支架219和台座233之间配有绝缘性高导热润滑脂234时的蓄电元件块215的组装方法进行说明。
首先,如图9A所示,在预先将固定棒221连接在下支架219的状态下,通过用下支架固定螺钉231将固定部229和组装台257拧紧,而将下支架219固定于组装台257。另外,下支架219和固定棒221用螺钉固定,但也可以两者一体形成。
在该状态下,将绝缘性高导热润滑脂234注入贯通孔255。此时,绝缘性高导热润滑脂234的注入量预先设定为至少能够将贯通孔255的内部、及下支架219和底部252之间埋入的量。因此,注入量比贯通孔255的内部体积多。另外,为了只将绝缘性高导热润滑脂234注入已决定的量,使用分配器。
注入绝缘性高导热润滑脂234后,如图9A的箭头所示,将蓄电元件211的底部252插入下支架219。这时,连接在底部252的汇流条253不能在组装后连接,因此,仅将底部252的汇流条253预先焊接连接。
当将蓄电元件211的底部252插入下支架219时,如图9B所示,底部252的一部分与下支架219的一部分相接,并且用绝缘性高导热润滑脂234填满贯通孔255的内部整体。另外,所注入的绝缘性高导热润滑脂234的量如上所述比贯通孔255的内部体积多,因此,多余的部分通过下支架219和底部252的间隙而上升,而埋入两者之间。由此,贯通孔255的内部、及下支架219和底部252之间被绝缘性高导热润滑脂234填满。这时,用底部252压缩绝缘性高导热润滑脂234的同时,将蓄电元件211插入下支架219,因此不会产生使热传导恶化的气泡,能够配置绝缘性高导热润滑脂234。另外,绝缘性高导热润滑脂234的一部分也扩展到由台阶256形成的、下支架219和组装台257的间隙。
在该状态下,将上支架217插入蓄电元件211。这时,由于在上支架217上且在与电极251相对的部分设有电极孔259,因此电极251不会被上支架217覆盖。接着,将汇流条253与自电极孔259露出的电极251焊接连接。
图9C表示组装至此的状态。由于在汇流条253上一体形成有端子225,因此,在此将电路基板223插入,且通过锡焊来进行电连接且机械连接,由此将电路基板223固定。这时,为了将上支架和固定棒221进行机械的连接,而将由沉头螺钉构成的固定螺钉261拧紧。另外,将固定螺钉261制成沉头螺钉的理由是,不使固定螺钉261的头部自上支架217露出。另外,电极251和汇流条253的焊接连接、固定螺钉261的拧紧哪个在先进行都可以。
至此,蓄电元件块215已被组装,因此如图9D所示,将蓄电元件块215从组装台257卸下。具体而言,将下支架固定螺钉231卸下之后,将蓄电元件块215抬起。通过该工序,则绝缘性高导热润滑脂234附着在下支架219侧和组装台257侧双方,其表面如图9D所示成为凹凸状。
因此,为了将该凹凸平滑化,同时在下支架219的底面涂敷台阶256的高度量的绝缘性高导热润滑脂234,而使卸下的蓄电元件块215的上下颠倒过来。将此时的状态表示在图9E中。通过使涂刷器263沿箭头方向移动,而对台阶256以外的下支架219的底面涂敷绝缘性高导热润滑脂234。此时,如上所述,由于将固定螺钉261制成沉头螺钉,因此固定螺钉261的头部不会露出上支架217。因此,即使将蓄电元件块215上下颠倒过来,也能够稳定放置,因此可精度良好地由涂刷器263进行绝缘性高导热润滑脂234的涂敷。
将涂敷后的状态表示在图9F中。通过使用涂刷器263,可以将绝缘性高导热润滑脂234平滑地涂敷在包括贯通孔255的下支架219的底面全部(除台阶256以外)。这时,即使万一具有气泡,也能够通过再次利用涂刷器263将绝缘性高导热润滑脂234涂敷,而成为无气泡的状态。
其后,将蓄电元件块215上下颠倒过来而恢复到原状,在该状态下,用下支架固定螺钉231将其固定在台座233上,由此如图8所示,组装完成。
通过这种组装方法,贯通孔255的内部、下支架219和底部252之间、及下支架219和台座233之间都不会产生气泡,能够配置均匀量的绝缘性高导热润滑脂234,因此可以使蓄电元件211的热量均匀且有效地传递到台座233。
根据以上的结构,通过蓄电元件211的底部252和台座233热结合而均匀地散热,因此能够降低冷却不均,能够实现高可靠性的蓄电单元。
另外,在本实施方式4中,在将蓄电元件块215组装时,采用了暂时在组装台257组装之后再安装在台座233上的工序,但这也考虑不使用组装台257而最初就将下支架219固定组装在台座233上的方法。但是,这种情况由于将数十个蓄电元件块215安装在台座233上,因此如上所述,台座233成为大面积。因而,在组装时,作业性极差,因此使用组装台257。
另外,在本实施方式4中,采用了在下支架219上一体地设置台阶256的结构,这也可以代替台阶256而采用使隔板介于下支架219和台座233之间的一部分的结构。只要隔板配置在例如固定部229的底面,且以下支架固定螺钉231贯通的方式作成厚度0.2mm的垫片形状,就能够容易地进行隔板的定位。作为隔板的材料,只要采用具有至少与下支架219相等或以上的热传导率的高导热性材料(例如,金属及碳)即可。由此,与设有台阶256的情况相比,虽然构成零件数增加,但可以进一步实现从下支架219向台座233的散热性的改进。
另外,在本实施方式4中,从和贯通孔255的蓄电元件211的底部252抵接的部分向台座233的截面积为一定,即以贯通孔255的高度方向的壁面相对于台座233成垂直方向的方式而构成,但这也可以构成为:如图10的虚线所示,从和底部252抵接的部分向台座233截面积增大、即贯通孔255的高度方向的壁面相对于台座233成倾斜方向。在这种情况下,绝缘性高导热润滑脂234的总量与图8的结构相比多,相应地,导热性良好,可以有效地进行散热。
另外,在本实施方式4中,在台座233上设有散热片241,但尤其是,在具有能够将台座233的热容量充分散热的效果的情况下,也可以不设散热片。反之,在即使设置散热片241及风扇而散热也不充分的情况下,也可以在台座233的内部及外表面设置流动冷却水的水路。
另外,在本实施方式4中,作为蓄电元件211采用了电双层电容器,但该蓄电元件211也可以为电化学电容器、及存在散热问题的二次电池等。
另外,本实施方式4中记述的蓄电单元不限于混合动力车辆用,也可适用于如怠速停止、电动转向装置、电动增压器等各系统那样在短时间内重复蓄电元件211的充放电的车辆用辅助电源等。另外,不限于车辆用,也可适用于应急用电源等。
(实施方式5)
以下,用附图对本实施方式5的蓄电单元的构成进行说明。另外,在本实施方式5中,记述有如下蓄电单元的构成:在实施方式4的贯通孔内设置悬臂梁形状的弹性部,由此,可吸收蓄电元件的高度差。
图11是本发明实施方式5的蓄电单元的局部分解立体图。图12是本发明实施方式5的蓄电单元的蓄电元件和汇流条的立体图。图13是本发明实施方式5的蓄电单元的下壳体的平面图。图14是本发明实施方式5的蓄电单元的完成立体图。图15A和图15B是本发明实施方式5的蓄电单元的剖面图。图15A是蓄电元件向下壳体插入时的局部剖面图,图15B是完成后的剖面图。图16A和图16B是本发明实施方式5的蓄电单元的其他结构的局部剖面图。图16A是蓄电元件向下壳体插入时的局部剖面图,图16B是插入后的局部剖面图。
图11中,储存电力的蓄电元件311为例如直径3cm的圆柱形状的电双层电容器。蓄电元件311的制法和通常的圆筒式电池相同。因此,在蓄电元件311的一端面(图1中,上表面)形成有通过铆接工序而隆起的端面周围部313。另外,蓄电元件311的圆柱侧面为铝制,且以成为负极的方式在内部被连接。因此,蓄电元件311的圆柱侧面的整体形成侧面电极315。另外,端面为铝制的盖部分,通过将盖挤压成型,而形成高度比端面周围部313高的半圆状的端面电极317。端面电极317以成为正极的方式在内部被连接。因此,在蓄电元件311的圆柱部分和盖部分之间以配置有绝缘部件的方式进行铆接。另外,在盖部分且在端面电极317以外的位置设有调压阀319。调压阀319为在填充于蓄电元件311的内部的电解液汽化时用于排气的阀。由此,能够防止蓄电元件311的内压上升。
接着,对将多个这种蓄电元件311并列并相互之间电连接、机械连接时使用的汇流条321进行说明。汇流条321采用和侧面电极315及端面电极317相同的铝制而成。另外,只要它们是同一金属,也可以是其他的金属,但由于电双层电容器的内部电极为铝制,因此在将内部电极与侧面电极315及端面电极317焊接接合方面,它们都采用铝制。因此,后面有述,在将汇流条321与侧面电极315及端面电极317接合时,也进行焊接,因此汇流条321也采用铝制。另外,通过采用同一金属,不仅提高焊接性,而且由于不会因湿气而形成局部电池,因此也提高了防腐蚀性。
如图12所示,汇流条321具有嵌入蓄电元件311的侧面的圆周部322、和用于与相邻的蓄电元件311的端面电极317焊接连接的平坦部323,它们都通过将板厚0.5mm的铝板挤压成型而一体地得到。另外,汇流条321的形状也可以在与端面电极317连接的部分(平坦部323)、和与侧面电极315连接的部分(圆周部322)之间设有弯曲部。由此,由于可以用弯曲部吸收施加于汇流条321的焊接时及车辆振动时的应力、或热膨胀造成的位移,因此可靠性进一步提高。另外,弯曲部设置在平坦部323时易加工。
汇流条321为了沿图12的箭头所示的方向嵌入蓄电元件311的侧面、且得到和侧面电极315可靠的电连接及机械连接,而利用激光焊接来连接。图11表示激光焊接部位390。在图11中焊点状地焊接有多点,但这也可以依次移动焊接位置而线状地焊接连接。该情况与焊点状相比,提高连接可靠性。这样,可形成和汇流条321成为一体的蓄电元件311。
另外,汇流条321与多个蓄电元件311之中、除具有成为最高电压或最低电压的任一个的侧面电极315的蓄电元件311以外的其他的蓄电元件311连接。即,在本实施方式5中,如图11所示,为将5个蓄电元件311串联地连接的结构,侧面电极315为负极,端面电极317为正极,因此,当将这5个蓄电元件311串联地连接时,图11的最跟前的蓄电元件311的侧面电极315成为最低的电压。因此,在除最跟前的蓄电元件311以外的其他的4个蓄电元件311上连接有汇流条321。另外,在使蓄电元件311的内部连接反向的情况下,最跟前的蓄电元件311的侧面电极315成为最高的电压。即使是这种情况,也可以只使正极和负极反向,蓄电单元的结构相同。
在最跟前的蓄电元件311上连接有负极端子汇流条325以代替汇流条321。负极端子汇流条325的构成和汇流条321大致相同,但由于没有相邻的蓄电元件311,因此不需要与端面电极317连接的部分。但是,为了和蓄电单元的外部进行电连接,而在负极端子汇流条325上设有用于和电力线及后述的外部汇流条进行连接的螺纹孔327。另外,为了使与电力线及外部汇流条连接容易,而实施后述的与上壳体的端部嵌合那样的弯曲加工。该部分不限定于图11的结构,只要根据蓄电单元的形状及电力线的绕线等适当变更即可。另外,最跟前的蓄电元件311的侧面电极315和负极端子汇流条325的连接使用与将汇流条321与其他的蓄电元件311连接时相同的方法进行焊接。
这样,将焊接连接有汇流条321、或负极端子汇流条325的蓄电元件311的底部329插入设置于下壳体331的保持孔333内。这时,由于保持孔333的直径比蓄电元件311的外径大例如0.1~0.2mm左右,因此能够将蓄电元件311平稳地收纳。
下壳体331为树脂制,在保持孔333的底面一体形成有多个弹性部335。弹性部335的形状为从保持孔333的底面中保持孔333的壁面侧向中央上方的悬臂梁形状。即,弹性部335的两端中一端固定在壁面,另一端不固定,可以位移。在本实施方式5中,作为弹性部335,如图11所示,形成有8个扇形的悬臂梁。另外,将相邻的弹性部335之间、及保持孔333的底面的中央部分作成贯通孔336。将该贯通孔336的形状表示在图13中。图13是从上表面看下壳体331时的平面图。贯通孔336采用设置于保持孔333的底面的中央部分的圆形的孔、和以该圆形的孔为中心的8个方向的放射状的孔连续的形状。另外,如图13所示,放射状孔的保持孔333的壁面侧前端设有圆弧。这是为了减轻弹性部335的壁面侧的应力集中。另外,由于设置于保持孔333的底面的中央部分的孔为圆形的孔,因此弹性部335的前端成为圆弧形状,但这不限定于圆弧形状,也可以为例如直线形状。
如上所述,弹性部335为从保持孔333的壁面侧向中央上方的悬臂梁形状,因此其前端位于比保持孔333的底面更高的位置。因此,当蓄电元件311的底部329与弹性部335抵接时,弹性部335的前端向图11的下方向被按压。这时,由于距弹性部335的前端的保持孔333的底面的高度、即弹性部335的位移幅度比预先求出的多个蓄电元件311的高度差大,因此,无论将具有什么样的高度差的蓄电元件311插入保持孔333,也可以使弹性部335位移而吸收其差,因此能够可靠地保持蓄电元件311。
另外,由于保持孔333的底面设有贯通孔336,因此,即使将蓄电元件311插入保持孔333,蓄电元件311的底面也会自贯通孔333露出。因此,可以确保来自贯通孔336的散热性,另外,如果以在贯通孔336通风的方式配置蓄电单元,就可以进一步得到散热性。
另外,为了得到良好的散热性,优选如下构成:在保持孔333的底部,使贯通孔336的面积(在此,面积如图13所示,定义为从上表面看到下壳体331时的投影面积。以下相同。)比弹性部335的整体面积大,尽可能地使底部329的端面露出。但是,当贯通孔336的面积太大时,产生如下的不良情况。
即,当使例如图11的贯通孔336的中央的圆形的孔过大时,弹性部335的长度变短。因此,当在弹性部335上确保蓄电元件331的高度差以上的位移幅度时,在将蓄电元件311插入保持孔333而组装蓄电单元时,在蓄电元件311的底面上必然会施加大的应力。其结果是,既可能产生弹性部335因应力而破损,或产生蓄电元件311的底面变形。
另一方面,当使贯通孔336的放射状的孔的宽度过大时,弹性部335的宽度变窄,蓄电元件311的保持力减弱。其结果是,有可能相对于车辆振动等的应力而不能充分地保持蓄电元件311。
由以上可知,贯通孔336的面积优选按照弹性部335能够确保尽可能充分保持蓄电元件311的位移幅度和保持力的范围内、并以尽可能大的方式进行设计。另外,此时,在本实施方式5中,弹性部335的数量也设定为8个,但也可以按照使贯通孔336的面积在上述条件下尽可能大的方式进行增减。这些设计根据使用的蓄电元件311的大小及重量、还有被施加的车辆振动及必要的散热特性等条件进行变更,因此只要考虑这些而适当设计即可。
在此,返回图11的结构说明。在下壳体331上为了和后述的上壳体牢固地固定而预先安装有固定棒337。在本实施方式5中,使用了4根固定棒337。固定棒337在两端形成有内螺纹,另一方面,在下壳体331上设有固定螺纹孔339。因此,在将固定棒337配置在固定螺纹孔339的位置的状态下,将固定螺钉341拧紧,由此,将下壳体331和固定棒337固定。这时,将例如固定螺钉341制成沉头螺钉,以使固定螺钉341的头部不自下壳体331突出。
接着,在将蓄电元件311插入下壳体331的保持孔333时,汇流条321的平坦部323需要盖在相邻的蓄电元件311的端面电极317上,因此,如图11所示,从最跟前的蓄电元件311依次向内侧插入。由此,连接在相邻的蓄电元件311上的汇流条321的平坦部323与端面电极317抵接。但是,由于在图11中最内侧的蓄电元件311的端面电极317上没有相邻的蓄电元件311,因此汇流条321未被盖住。在此连接有后述的正极端子汇流条。
将蓄电元件311插入下壳体331后,将蓄电元件311的上部345插入上壳体343。上壳体343以使汇流条321及调压阀319露出的方式从上表面看时呈“口”字形状。另外,在上壳体343上设有与蓄电元件311的端面周围部313的一部分抵接的抵接部347。由于抵接部347与上壳体一体形成,因此抵接部347成为各蓄电元件311的固定位置的基准。另外,在本实施方式5中,抵接部347采用与端面周围部313的一部分抵接的结构,但抵接部347也可以采用与端面周围部313的全部抵接的形状。另外,在上壳体343上也为了和固定棒337机械地连接而设有和下壳体331相同的固定螺纹孔339。另外,在与负极端子汇流条325的螺纹孔327相对的位置埋入有嵌入螺母349。另外,设置于图11的最内侧的蓄电元件311的端面电极317成为最高的电压,因此,在此为了进行外部配线而安装有正极端子汇流条351,在正极端子汇流条351上也具有和负极端子汇流条325的螺纹孔327相同的螺纹孔。因此,在与正极端子汇流条351的螺纹孔相对的位置也埋入有嵌入螺母。另外,由于上壳体343也和下壳体331相同为树脂制,因此通过射出成型来一体形成上述的构成元件。
当将蓄电元件311的上部345插入上壳体343时,蓄电元件311的端面周围部313的一部分与抵接部347抵接。但是,弹性部335为向图11的上方向推上蓄电元件311的状态,相对于此,成为在上壳体343和固定棒337之间产生间隙的状态。在此,在以消除该间隙的方式按压上壳体343的状态下,拧紧固定螺钉341。其结果是,将上壳体343和下壳体331连接固定。
将至此组装的状态表示在图14中。由于汇流条321盖在相邻的蓄电元件311的端面电极317上,因此将这里进行激光焊接而进行电连接、机械连接。这时,由于端面电极317的高度比端面周围部313高,因此不会使汇流条321与端面周围部313接触而短路。图14表示激光焊接部分391。和对侧面电极315的激光焊接相同,可以进行点焊状地多点焊接,也可以进行线状地焊接。
这时,将正极端子汇流条351盖在图14中最内侧的蓄电元件311的端面电极317上,该汇流条也和其他的汇流条321相同进行激光焊接连接。由此,可以在正极端子汇流条351上进行外部配线。另一方面,如图14所示,负极端子汇流条325的弯曲部分和上壳体343嵌合,因此在负极端子汇流条325上也可以进行外部配线。另外,在本实施方式5中,利用外部汇流条353进行外部配线。外部汇流条353为厚度1mm的铜制材料,在其局部一体形成有弯曲部355。弯曲部355在将外部汇流条353固定时用于吸收振动及热膨胀等造成的应力。另外,也设有用于进行螺钉固定的的螺纹孔357。因此,外部汇流条353以螺纹孔357和负极端子汇流条325的螺纹孔327一致的方式配置,并将螺钉359和垫圈360一同拧紧到嵌入螺母349,由此,将外部汇流条353和负极端子汇流条325电连接。外部汇流条与正极端子汇流条351也进行同样地连接。另外,在图14中已省略,外部汇流条353的另一端与另外的蓄电单元361连接。由此,能够将更多的蓄电单元361连接。
另外,相邻的蓄电元件311在插入上壳体343和下壳体331时具有间隙。由此,汇流条321的平坦部323的长度加长了间隙量,因此汇流条321的位移变得容易。其结果是,在由抵接部347将蓄电元件311压入时,由于汇流条321能够容易地进行位移,因此能够降低其他蓄电元件311的汇流条321的压住等影响,能够将每个蓄电元件311更独立地固定。另外,如果在汇流条321上设置上述的弯曲部,就更能够吸收其他蓄电元件311的汇流条321的压住等影响。
在此,将图14的蓄电单元的面15B的剖面图表示在图15A和图15B中。图15A是表示在预先将固定棒337安装在下壳体331上的状态下、将蓄电元件311的底部329沿箭头方向插入保持孔333的情形的局部剖面图。另外,图15B是蓄电单元361的完成时的剖面图。另外,在图15A和图15B中,省略了蓄电元件311和保持孔333的直径差形成的间隙。
如上所述,弹性部335为从保持孔333的壁面侧向中央上方的悬臂梁形状,因此,图15A的弹性部335的前端沿上方向抬起。在将蓄电元件311插入保持孔333完成,且底部329的端面与弹性部335的前端抵接的状态下,当将蓄电元件311的上部345插入上壳体343,且用固定螺钉341将上壳体343与固定棒337拧紧时,如图15B所示,蓄电元件311利用抵接部347将端面周围部313的一部分按压。但是,由于固定螺钉341为沉头螺钉,因此在图15B中未进行图示。根据该构成,蓄电元件311的底部329将弹性部335按压而被固定。如图15B中箭头所示,此时的弹性部335的位移幅度WD1比蓄电元件311的高度差大,因此,即使以抵接部347为基准而蓄电元件311的高度上存在差距,也可以通过改变弹性部335的位移量来吸收该差距。因此,能够将全部蓄电元件311可靠地固定,可以降低向焊接连接部分及汇流条321施加的车辆振动应力,可以得到高可靠性。另外,由于在弹性部335之间和保持孔333的底面的中央部分设有贯通孔336,因此,例如,通过在下壳体331的底面以通风的方式配置蓄电单元361,而经由贯通孔336将由蓄电元件311产生的热量散热。因此,能够确保良好的散热性,得到高可靠性。
根据以上的结构,由于贯通孔336的散热性的提高、及蓄电元件311的高度差由弹性部335吸收,因此能够降低蓄电元件311的发热及汇流条321的变动产生的疲劳应力,能够实现得到高可靠性的蓄电单元。
另外,在图11~图15B的结构中,采用了蓄电元件311具有侧面电极315的构成,因此不需要在蓄电元件311的底面安装汇流条321,但在蓄电元件311的结构上、只在柱形状的两端具有电极的情况下,也需要将汇流条321连接在蓄电元件311的底面。将该情况的蓄电单元361的局部剖面图表示在图16A和图16B中。另外,图16A是表示在预先将固定棒337安装在下壳体331上的状态下、将蓄电元件311的底部329沿箭头方向插入保持孔333的情形的局部剖面图。另外,图16B是蓄电单元361插入后的局部剖面图。另外,在图16A和图16B中,也省略了蓄电元件311和保持孔333的直径差形成的间隙。
汇流条321具有在蓄电元件311的底部329的底面被连接、并且为了和其他的蓄电元件311连接而向上部引出的结构。因此,如图16A所示,底部329的汇流条321的截面呈L字形状。当在该状态下将底部329沿箭头方向插入保持孔333时,弹性部335的前端与底部329的底面抵接而被按压,但由于在其底面连接有汇流条321,因此其底面不是如图15A及图15B那样的平面。在这种情况下,如图16B虚线所示,连接有汇流条321的部分的弹性部335(右侧两个)与未连接有汇流条321的部分的弹性部335(左侧两个)相比,达到汇流条321的厚度部分那样大地位移。由此,弹性部335不仅吸收蓄电元件311的高度差,而且也吸收汇流条321的厚度造成的底面的不均一性,即使是汇流条321在其底面被连接那样的结构,也能够可靠地将全部的蓄电元件311固定,可以得到高可靠性。另外,为了能够对应于底面的任何不均一性,优选弹性部335的数量多。
另外,在本实施方式5中,采用了用嵌入螺母349拧紧螺钉359的构成,但这也可以采用如下构成:在上壳体343的、和螺纹孔327相对的位置一体成型地设置与螺母抵接的具有内槽的螺母收纳部,且将螺母收纳在螺母收纳部。在这种情况下,螺母的角与螺母收纳部的内槽部分的壁面抵接,因此螺母不会空转,能够将螺钉359拧紧。也可以将与此相同的构成设置在正极端子汇流条351侧。
(实施方式6)
图17A~图17F是表示本发明实施方式6的蓄电单元的组装方法的局部剖面图。图17A是表示蓄电元件向下壳体插入时的局部剖面图。图17B是表示蓄电元件完成后的局部剖面图。图17C是表示从组装台上卸下蓄电单元时的局部剖面图。图17D是表示向下壳体背面涂敷绝缘性高导热润滑脂时的局部剖面图。图17E是表示向下壳体背面涂敷绝缘性高导热润滑脂后的局部剖面图。图17F是表示蓄电单元向台座安装后的局部剖面图。另外,在图17A~图17F中,蓄电元件311和保持孔333的直径差形成的间隙为了显而易见而进行了放大表示。
在本实施方式6的构成元件中,和实施方式5相同的部件标注同一符号并省略详细的说明。即,本实施方式6的特征为如下之点:在将多个蓄电单元361并列配置而构成蓄电装置时,即使在下壳体331的底面以不通风的方式并列配置,也能够确保散热性。为了实现之,在本实施方式6中,对实施方式5的结构追加以下的结构。
1)通过将下壳体331固定在金属制的台座371上来将多个蓄电单元361并列配置的结构。
2)在蓄电元件311的底部329和台座371之间、及下壳体331和台座371之间配有绝缘性高导热润滑脂373。
3)在下壳体331的与台座371的相对部分的局部设有台阶374。
另外,作为金属制的台座371,在本实施方式6中,采用导热性良好且轻量的铝制材料。另外,绝缘性高导热润滑脂373采用例如在硅系树脂中混合有陶瓷(氧化铝)制的填充物的结构。另外,台阶374和下壳体331一体地形成,为了得到尽可能良好的散热性,其高度从下壳体331到台座371设定为约0.2mm。通过如此设置台阶374,则配置在台座371的与下壳体331相对的部分的绝缘性高导热润滑脂373的厚度和台阶374的高度(0.2mm)相等。其结果是,在将多个蓄电单元361配置在台座371上时,下壳体331和台座371之间的绝缘性高导热润滑脂373的厚度分别相等,因此能够降低蓄电单元361间的散热不均。
接着,利用图17A~图17F对用于实现上述那种构成的组装方法进行说明。
首先,如图17A所示,预先将固定有固定棒337的下壳体331安装在组装台375上。该安装是经由和下壳体331一体地形成的固定部的螺纹孔将螺钉拧紧在组装台375上来进行的。
接着,将绝缘性高导热润滑脂373注入保持孔333的底面。此时的注入量预先设定为能够将蓄电单元361向台座371安装后的底部329和台座371之间埋入的量。在本实施方式6中,如图17A的虚线所示,通过规定量的绝缘性高导热润滑脂373的注入,弹性部335埋没在绝缘性高导热润滑脂373中。因此,成为在贯通孔336内填充有绝缘性高导热润滑脂373的状态。另外,为了将绝缘性高导热润滑脂373注入已确定的量,而使用分配器。
接着,将蓄电元件311的底部329沿箭头方向插入保持孔333,和实施方式5同样地将上壳体343固定在固定棒337上,且进行汇流条321的焊接连接,由此,完成蓄电单元361的组装。将此时的下壳体331附近的剖面图表示在图17B中。通过将底部329插入保持孔333,使底部329的底面和弹性部335的前端抵接,从而按压弹性部335。其结果是,和实施方式5同样,能够吸收蓄电元件311的高度差,能可靠地进行保持。
另外,用绝缘性高导热润滑脂373填满由底部329的底面和保持孔333的壁面和组装台375包围的空间。同时,通过将底部329插入保持孔333内,则绝缘性高导热润滑脂373通过两者的间隙(间隙部分)而上升,而埋入间隙。由此,底部329和保持孔333的间隙、即其空间和间隙部分中、整体由绝缘性高导热润滑脂373填满。这时,绝缘性高导热润滑脂373用底部329压缩的同时,将蓄电元件311插入保持孔333内,因此不会产生使热传导恶化的气泡,且能够配置绝缘性高导热润滑脂373。另外,绝缘性高导热润滑脂373的一部分也向由台阶374形成的、下壳体331和组装台375的间隙扩展。
接着,如图17C所示,将蓄电单元361从组装台375上卸下。具体而言,将安装两者的螺钉卸下之后,将蓄电单元361抬起。通过该工序,则绝缘性高导热润滑脂373附着在下壳体331侧和组装台375侧双方,如图17C所示,其表面成为凹凸状。
因此,为了将该凹凸平滑化同时将台阶374的高度部分的绝缘性高导热润滑脂373涂敷在下壳体331的底面,而将已卸下的蓄电单元361的上下颠倒过来。将此时的状态表示在图17D中。在此,利用涂刷器377并使其沿箭头方向移动,由此,对台阶374以外的下壳体331的底面涂敷绝缘性高导热润滑脂373。这时,如实施方式5所述,将固定螺钉341做成沉头螺钉,因此固定螺钉341的头部不会自下壳体331露出。因此,如图17E所示,利用涂刷器377对下壳体331的整个底面(除台阶374以外)一次平滑地进行绝缘性高导热润滑脂373的涂敷。这时,即使万一具有气孔(打开的气泡),也可以通过再次利用涂刷器377涂敷绝缘性高导热润滑脂373,而成为无气孔的状态。
其后,如图17F所示,将蓄电元件361上下颠倒过来而恢复到原状,在该状态下,用螺钉将其固定在台座371上,由此蓄电单元361的组装完成。
通过这种组装方法,由底部329的底面和保持孔333的壁面和台座371包围的空间、保持孔333和底部329的间隙部分、及下壳体331和台座371之间都不会产生气泡,能够配置均匀量的绝缘性高导热润滑脂373,因此,如图17F的箭头所示,可以将蓄电元件311的热量均匀且有效地传递到台座371。
根据以上的构成,蓄电元件311的底部329经由绝缘性高导热润滑脂373和台座371进行热结合,由此即使是不能向下壳体331的底面通风的结构,也能够有效地散热,并且能够可靠地保持具有高度差的蓄电元件311,因此可实现高可靠的蓄电单元。
另外,为了进一步对台座371改善散热性,也可以采用如下构成:既在固定有蓄电单元361的面的背侧设置散热片,或在台座371的内部及外表面设置流过冷却水的水路。
另外,在本实施方式6中,在组装蓄电单元361时,采用了暂时在组装台375组装之后再安装在台座371上的工序,但为了简化工序,也考虑不利用组装台375而最初就将下壳体331固定组装在台座371上的方法。但是,这种情况如图17C所示,由于没有将下壳体331从组装台375上卸下的工序,因此也不能确认绝缘性高导热润滑脂373是否已可靠地填充在弹性部335的背面,而且,如果在未填充且具有气泡的情况下,不能在后面的工序中将绝缘性高导热润滑脂373填充在那里。另外,如果是利用多个蓄电单元361的蓄电装置,则台座371成为大面积,组装作业性极其差。从这些理由考虑,优选利用组装台375的工序。
另外,在本实施方式6中,采用了在下壳体331上一体地设置台阶374的结构,但这也可以代替台阶374而采用使厚度0.2mm的隔板介于下壳体331和台座371之间的一部分的结构。作为隔板的材料,只要采用具有至少和下壳体331相等或以上的热传导率的高导热性材料(例如,金属及碳)即可。由此,与设有台阶374的情况相比,虽然构成零件数增加,但可以进一步实现从下壳体331向台座371的散热性的改善。
另外,在实施方式5、6中,将蓄电元件311设定为圆柱形状并进行了说明,但蓄电元件也可以为角柱形状。另外,对蓄电元件311采用了电双层电容器的构成进行了说明,但该蓄电元件311也可以为电化学电容器等其他的电容器及二次电池等。
另外,实施方式5、6中记述的蓄电单元361不限于车辆的辅助电源用,也可适用于通常的应急用辅助电源等。
(实施方式7)
以下,用附图对本实施方式7的蓄电单元的结构进行说明。另外,在本实施方式7中,记述有如下蓄电单元的构成:在实施方式4的贯通孔内设置由通过多个梁而连接的中央部构成的弹性部,由此,能够吸收蓄电元件的高度差。
图18是本发明实施方式7的蓄电单元的局部分解立体图。图19是本发明实施方式7的蓄电单元的蓄电元件和汇流条的立体图。图20是本发明实施方式7的蓄电单元的下壳体的平面图。图21是本发明实施方式7的蓄电单元的完成立体图。图22A和图22B是本发明实施方式7的蓄电单元的剖面图。图22A是蓄电元件向下壳体插入时的局部剖面图,图22B是完成后的剖面图。
图18中,储存电力的蓄电元件411为例如直径3cm的圆柱形状的电双层电容器。蓄电元件411的制法和通常的圆筒式电池相同。因此,在蓄电元件411的一端面(图18中,上表面)形成有通过铆接工序而隆起的端面周围部413。另外,蓄电元件411的圆柱侧面为铝制,以成为负极的方式在内部被连接。因此,蓄电元件411的圆柱侧面的整体形成侧面电极415。另外,端面为铝制的盖,通过将盖挤压成型,而形成高度比端面周围部413高的半圆状的端面电极417。端面电极417以成为正极的方式在内部被连接。因此,在蓄电元件411的圆柱部分和盖部分之间以配置有绝缘部件的方式进行铆接。另外,在盖部分且在端面电极417以外的位置设有调压阀419。调压阀419在填充于蓄电元件411的内部的电解液汽化时用于排气。由此,能够防止蓄电元件411的内压上升。
接着,对将多个这种蓄电元件411并列配置并相互之间进行电连接、机械连接时使用的汇流条421进行说明。汇流条421采用和侧面电极415及端面电极417相同的铝制材料。另外,只要它们是同一金属,也可以是其他的金属,但由于电双层电容器的内部电极为铝制,因此在将内部电极与侧面电极415及端面电极417焊接接合方面,它们都采用铝制。因此,后面有述,在将汇流条421与侧面电极415及端面电极417接合时,也进行焊接,因此汇流条421也采用铝制。另外,通过采用同一金属,不仅提高焊接性,而且由于不会因湿气而形成局部电池,因此也提高了防腐蚀性。
如图19所示,汇流条421具有嵌入蓄电元件411的侧面的圆周部422、和用于与相邻的蓄电元件411的端面电极417焊接连接的平坦部423,它们都通过将板厚0.5mm的铝板挤压成型而一体地得到。另外,汇流条421的形状也可以在与端面电极417连接的部分(平坦部423)、和与侧面电极415连接的部分(圆周部422)之间设有弯曲部。由此,可以用弯曲部吸收施加于汇流条421的焊接时及车辆振动时的应力、或热膨胀造成的位移,因此,可靠性进一步提高。另外,弯曲部设置在平坦部423时容易加工。
汇流条421为了沿图19的箭头所示的方向嵌入蓄电元件411的侧面、且得到和侧面电极415可靠的电连接、机械连接,而利用激光焊接来连接。图18表示激光焊接部位490。在图18中焊点状地焊接有多点,但这也可以依次挪动焊接位置而线状地焊接连接。该情况与焊点状相比,提高连接可靠性。这样,可形成和汇流条421成为一体的蓄电元件411。
另外,汇流条421与多个蓄电元件411之中、除具有成为最高电压或最低电压的任一个的侧面电极415的蓄电元件411以外的其他的蓄电元件411连接。即,在本实施方式7中,如图18所示,为将5个蓄电元件411串联地连接的结构,侧面电极415为负极,端面电极417为正极,因此当将这5个蓄电元件411串联地连接时,图18的最跟前的蓄电元件411的侧面电极415成为最低的电压。因此,在除最跟前的蓄电元件411以外的其他的4个蓄电元件411上连接有汇流条421。另外,在使蓄电元件411的内部连接反向的情况下,最跟前的蓄电元件411的侧面电极415成为最高的电压。即使是这种情况,也可以只使正极和负极反向,蓄电单元的结构相同。
在最跟前的蓄电元件411上连接有负极端子汇流条425以代替汇流条421。负极端子汇流条425的结构和汇流条421大致相同,但由于没有相邻的蓄电元件411,因此不需要与端面电极417连接的部分。但是,为了和蓄电单元的外部进行电连接,而在负极端子汇流条425上设有用于和电力线及后述的外部汇流条进行连接的螺纹孔427。另外,为了容易与电力线及外部汇流条连接,而实施弯曲加工以与后述的与上壳体的端部嵌合。该部分不限定于图18的结构,只要根据蓄电单元的形状及电力线的绕线等适当变更即可。另外,最跟前的蓄电元件411的侧面电极415和负极端子汇流条425的连接、使用和将汇流条421与其他的蓄电元件411连接时相同的方法进行焊接。
这样,将焊接连接有汇流条421、或负极端子汇流条425的蓄电元件411的底部429插入设置于下壳体431的保持孔433内。这时,由于保持孔433的直径比蓄电元件411的外径大例如0.1~0.2mm左右,因此能够将蓄电元件411平稳地收纳。
下壳体431为树脂制,在保持孔433的底面一体形成有多个弹性部435。弹性部435由设置于保持孔433的底面的中央的和蓄电元件411的底部429抵接的中央部435a、和从保持孔433的底面的壁面侧向中央上方而形成且和中央部435a连接的多个梁435b构成。在本实施方式7中,在8个部位形成有梁435b。另外,将相邻的梁435b之间作成贯通孔436。这种复杂的弹性复杂的弹性部435的形状通过将下壳体431射出成型而一体地形成。
在此,将弹性部435的形状表示在图20中。图20是从上表面看下壳体431时的平面图。弹性部435采用设置于保持孔433的底面的中央的圆形的中央部435a、和以中央部435a为中心的8个方向的放射状的梁435b连续的形状。这样,通过将梁435b作成双支承梁结构,而提高了梁435b的耐振动性。另外,如图20所示,梁435b的两端设有圆弧,因此能够减轻梁435b的两端的应力集中,提高梁435b的可靠性。另外,中央部435a采用圆形,但不局限于此,也可以采用例如将梁435b和中央部435a的连接部间作成直线的多边形(图20的例子中,为八边形)。
如上所述,梁435b为从保持孔433的壁面侧向中央上方的双支承梁形状,因此与梁435b连接的中央部435a位于比保持孔433的底面更高的位置。因此,当蓄电元件411的底部429与弹性部435的一部分即中央部435a抵接时,中央部435a沿图18的下方向被按压,中央部435a被按压的距离即作为弹性部435整体的位移幅度比预先求出的多个蓄电元件411的高度差大,因此无论将具有什么样的高度差的蓄电元件411插入保持孔433,也可以使弹性部435的一部分即梁435b以挠曲的方式位移而吸收其差,因此能够可靠地保持蓄电元件411。
另外,梁435b的平均宽度比贯通孔436的平均宽度小。在此,梁435b的平均宽度被定义为:将梁435b的宽度也包括圆弧部分进行平均的值,但图20的情况几乎可以忽略不计圆弧部分,因此,梁435b的平均宽度和梁435b的宽度大致相等。另一方面,贯通孔436的平均宽度被定义为:将以中央部435a为中心的圆周方向的贯通孔436的宽度进行平均的值。在图20的情况下,由于梁435b的形状为平行线状,因此,贯通孔436的平均宽度近似成最窄的宽度(贯通孔436中的中央部435a的端部的宽度)和最宽的宽度(贯通孔436中的保持孔433的壁面的宽度)的平均值。当根据这些平均宽度的定义来参照图20时,可知梁435b的平均宽度明显地比贯通孔436的平均宽度小。由此,在将蓄电元件411插入保持孔433时,梁435b能够充分地挠曲,因此能够有效地吸收蓄电元件411的高度差。
另外,在保持孔433的底面设置有贯通孔436,因此,即使将蓄电元件411插入保持孔433内,蓄电元件411的底面通过贯通孔436露出。因此可以确保来自贯通孔436的散热性,另外,如果以在贯通孔436通风的方式配置蓄电单元,就可以进一步得到散热性。
另外,为了得到良好的散热性,优选如下构成:在保持孔433的底部,使贯通孔436的整体面积(在此,面积如图20所示,定义为从上表面看到下壳体431时的投影面积。以下相同。)比弹性部435的整体面积大,尽可能地使底部429的端面露出。但是,当贯通孔436的整体面积太大时,产生如下的不良情况。
即,为了加大贯通孔436的整体面积,得要减小中央部435a的面积,或使梁435b的宽度变窄,或减少梁435b的数量。当减小中央部435a的面积时,相对于此,梁435b就会变长且易挠曲,因此有可能不能得到对蓄电元件411的充分的保持力。另外,即使使梁435b的宽度过窄,或使梁435b的数量过少,也有可能不能得到对蓄电元件411的充分的保持力。
因此,贯通孔436的整体面积优选在弹性部435能够确保尽可能充分保持蓄电元件411的位移幅度和保持力的范围内、以尽可能大的方式进行设计。另外,此时梁435b的数量在本实施方式7中也采用8根,但也可以按照使贯通孔436的整体面积在上述条件下尽可能大的方式进行增减。这些设计根据使用的蓄电元件411的大小及重量、还有被施加的车辆振动及必要的散热特性等条件进行变更,因此只要考虑这些而适当设计即可。
在此,返回图18的结构说明。在下壳体431上为了和后述的上壳体牢固地固定而预先安装有固定棒437。在本实施方式7中,使用了4根固定棒437。固定棒437在两端形成有内螺纹,另一方面,在下壳体431上设有固定螺纹孔439。因此,在将固定棒437配置在固定螺纹孔439的位置的状态下,将固定螺钉441拧紧,由此,将下壳体431和固定棒437固定。这时,将例如固定螺钉441制成沉头螺钉,以使固定螺钉441的头部不自下壳体431突出。
接着,在将蓄电元件411插入下壳体431的保持孔433时,汇流条421的平坦部423需要盖在相邻的蓄电元件411的端面电极417上,因此如图18所示,从最跟前的蓄电元件411依次向内侧插入。由此,连接在相邻的蓄电元件411上的汇流条421的平坦部423与端面电极417抵接。但是,由于在图18中最内侧的蓄电元件411的端面电极417上没有相邻的蓄电元件411,因此汇流条421未被盖住。在此连接有后述的正极端子汇流条。
将蓄电元件411插入下壳体431后,将蓄电元件411的上部445插入上壳体443。上壳体443以使汇流条421及调压阀419露出的方式从上面看时呈“口”字形状。另外,在上壳体443上设有与蓄电元件411的端面周围部413的一部分抵接的抵接部447。由于抵接部447与上壳体一体形成,因此,抵接部447成为各蓄电元件411的固定位置的基准。另外,在本实施方式7中,抵接部447采用和端面周围部413的一部分抵接的结构,但抵接部447也可以采用端面周围部413的全部进行抵接的形状。另外,在上壳体443上和下壳体431同样也设有用于与固定棒437机械连接的固定螺纹孔439。另外,在与负极端子汇流条425的螺纹孔427相对的位置埋入有嵌入螺母449。另外,设置于图18的最内侧的蓄电元件411的端面电极417成为最高的电压,因此,在此为了进行外部配线而安装有正极端子汇流条451,在正极端子汇流条451上也具有和负极端子汇流条425的螺纹孔427同样的螺纹孔。因此,在与正极端子汇流条451的螺纹孔相对的位置也埋入有嵌入螺母。另外,由于上壳体443也和下壳体431相同为树脂制,因此通过射出成型来一体形成上述的构成元件。
当将蓄电元件411的上部445插入上壳体443时,蓄电元件411的端面周围部413的一部分与抵接部447抵接。但是,弹性部435的中央部435a为沿图18的上方向将蓄电元件411推起的状态,相对于此,成为在上壳体443和固定棒437之间产生间隙的状态。在此,在以消除该间隙的方式按压上壳体443的状态下,拧紧固定螺钉441。其结果是,将上壳体443和下壳体431连接固定。
将至此组装的状态表示在图21中。由于汇流条421盖在相邻的蓄电元件411的端面电极417上,因此,对这里进行激光焊接而进行电连接、机械连接。这时,由于端面电极417的高度比端面周围部413高,因此不会使汇流条421与端面周围部413接触而短路。图21表示激光焊接部分491。和对侧面电极415的激光焊接相同,可以进行焊点状地多点焊接,也可以进行线状地焊接。
这时,将正极端子汇流条451盖在图21中最内侧的蓄电元件411的端面电极417上,该汇流条也和其他的汇流条421同样地进行激光焊接连接。由此,可以在正极端子汇流条451上进行外部配线。另一方面,如图21所示,负极端子汇流条425的弯曲部分和上壳体443嵌合,因此,在负极端子汇流条425上也可以进行外部配线。另外,在本实施方式7中,利用外部汇流条453进行外部配线。外部汇流条453为厚度1mm的铜制,在其局部一体形成有弯曲部455。弯曲部455在将外部汇流条453固定时用于吸收振动及热膨胀等造成的应力。另外,也设有用于进行螺钉固定的的螺纹孔457。因此,外部汇流条453以螺纹孔457和负极端子汇流条425的螺纹孔427一致的方式配置,并将螺钉459和垫圈460一同拧紧到嵌入螺母449,由此,将外部汇流条453和负极端子汇流条425电连接。外部汇流条与正极端子汇流条451也进行同样地连接。另外,在图21中已省略,外部汇流条453的另一端与另外的蓄电单元461连接。由此,能够将更多的蓄电单元461连接。
另外,相邻的蓄电元件411在插入上壳体443和下壳体431时具有间隙。由此,汇流条421的平坦部423加长了间隙量,因此汇流条421的位移变得容易。其结果是,在由抵接部447将蓄电元件411压入时,由于汇流条421能够容易地进行位移,因此能够降低其他蓄电元件411的汇流条421的压住等影响,能够将每个蓄电元件411更独立地固定。另外,只要在汇流条421上设置上述的弯曲部,就更能够吸收其他蓄电元件411的汇流条421的压住等影响。
在此,将图21的蓄电单元的面22B的剖面图表示在图22A和图22B中。图22A是表示在预先将固定棒437安装在下壳体431上的状态下、将蓄电元件411的底部429沿箭头方向插入保持孔433的情形的局部剖面图。另外,图22B是蓄电单元461的完成时的剖面图。另外,在图22A和图22B中,省略了蓄电元件411和保持孔433的直径差形成的间隙。
如图22A所示,弹性部435具有由从保持孔433的壁面侧朝向中央上方的多个梁435b将中央部435a抬起的形状。在将蓄电元件411插入保持孔433完成,且底部429的端面与弹性部435的中央部435a抵接的状态下,当将蓄电元件411的上部445插入上壳体443,且用固定螺钉441将上壳体443与固定棒437拧紧时,如图22B所示,蓄电元件411利用抵接部447将端面周围部413的一部分按压。但是,由于固定螺钉441为沉头螺钉,因此在图22B中未进行图示。根据该结构,蓄电元件411的底部429将中央部435a按压。由此,梁435b产生挠曲,蓄电元件411被固定。如图22B中箭头所示,此时的中央部435a的按压幅度即弹性部435的位移幅度WD2比蓄电元件411的高度差大,因此,即使以抵接部447为基准而蓄电元件411的高度上存在差距,也可以通过改变弹性部435的位移量来吸收该差距。因此,能够将全部蓄电元件411可靠地固定,可以降低向焊接连接部分及汇流条421施加的车辆振动应力,可以得到高可靠性。另外,由于在相邻的梁435b之间设有贯通孔436,因此,例如,通过在下壳体431的底面以通风的方式配置蓄电单元461,而经由贯通孔436将由蓄电元件411产生的热量进行散热。因此,能够确保良好的散热性,得到高可靠性。
根据以上的结构,由于贯通孔436的散热性的提高、及蓄电元件411的高度差的弹性部435的吸收,因此能够降低蓄电元件411的发热及汇流条421的变动产生的疲劳应力,能够实现得到高可靠性的蓄电单元。
另外,在本实施方式7中,采用了用嵌入螺母449将螺钉459拧紧的构成。但这也可以采用如下构成:在上壳体443的、和螺纹孔427相对的位置一体成型地设置具有与螺母抵接的内槽的螺母收纳部,且将螺母收纳在螺母收纳部。在这种情况下,螺母的角与螺母收纳部的内槽部分的壁面抵接,因此螺母不会空转,能够将螺钉459拧紧。也可以将与此相同的构成设置在正极端子汇流条451侧。
(实施方式8)
图23A~图23F是表示本发明实施方式8的蓄电单元的组装方法的局部剖面图。图23A是表示蓄电元件向下壳体插入时的局部剖面图。图23B是表示蓄电元件完成后的局部剖面图。图23C是表示从组装台上卸下蓄电单元时的局部剖面图。图23D是表示向下壳体背面涂敷绝缘性高导热润滑脂时的局部剖面图。图23E是表示向下壳体背面涂敷绝缘性高导热润滑脂后的局部剖面图。图23F是表示蓄电单元向台座安装后的局部剖面图。另外,在图23A~图23F中,蓄电元件411和保持孔433的直径差形成的间隙为了显而易见而进行了放大表示。
在本实施方式8的构成元件中,和实施方式7相同的部件标注同一符号并省略详细的说明。即,本实施方式8的特征为如下之点,在将多个蓄电单元461并列配置而构成蓄电装置时,即使在下壳体431的底面以不通风的方式并列配置,也能够确保散热性。为了实现之,在本实施方式8中,对实施方式7的结构追加以下的结构。
1)通过将下壳体431固定在金属制的台座471上来将多个蓄电单元461并列配置的结构。
2)在蓄电元件411的底部429和台座471之间、及下壳体431和台座471之间配有绝缘性高导热润滑脂473。
3)在下壳体431的与台座471的相对部分的一部分设有台阶474。
另外,作为金属制的台座471,在本实施方式8中,采用导热性良好且轻量的铝制。另外,绝缘性高导热润滑脂473采用例如在硅系树脂中混合有陶瓷(氧化铝)制的填充物的结构。另外,台阶474和下壳体431一体地形成,为了得到尽可能良好的散热性,其高度从下壳体431到台座471设定为约0.2mm。通过这样设置台阶474,则配置在台座471的与下壳体431相对的部分的绝缘性高导热润滑脂473的厚度和台阶474的高度(0.2mm)相等。其结果是,在将多个蓄电单元461配置在台座471上时,下壳体431和台座471之间的绝缘性高导热润滑脂473的厚度分别相等,因此能够降低蓄电单元461间的散热不均。
接着,利用图23A~图23F对用于实现上述那种结构的组装方法进行说明。
首先,如图23A所示,预先将固定有固定棒437的下壳体431安装在组装台475上。该安装是经由和下壳体431一体地形成的固定部的螺纹孔将螺钉拧紧在组装台475上来进行的。
接着,将绝缘性高导热润滑脂473注入保持孔433的底面。此时的注入量预先设定为能够将蓄电单元461向台座471安装后的底部429和台座471之间埋入的量。在本实施方式8中,如图23A的虚线所示,通过规定量的绝缘性高导热润滑脂473的注入,则弹性部435埋没在绝缘性高导热润滑脂473中。因此,成为在贯通孔436内填充有绝缘性高导热润滑脂473的状态。另外,为了将绝缘性高导热润滑脂473注入已确定的量,而使用分配器。
接着,将蓄电元件411的底部429沿箭头方向插入保持孔433,和实施方式7同样地将上壳体443固定在固定棒437上,且进行汇流条421的焊接连接,由此完成蓄电单元461的组装。将此时的下壳体431附近的剖面图表示在图23B中。通过将底部429插入保持孔433,使底部429的底面和弹性部435的中央部435a抵接并被按压。其结果是,和实施方式7同样,能够吸收蓄电元件411的高度差,可以可靠地进行保持。
另外,用绝缘性高导热润滑脂473填满由底部429的底面和保持孔433的壁面及组装台475包围的空间。同时,通过将底部429插入保持孔433,则绝缘性高导热润滑脂473通过两者的间隙(间隙部分)而上升,埋入间隙。由此,底部429和保持孔433的间隙、即其空间和间隙部分中、整体由绝缘性高导热润滑脂473填满。这时,用底部429压缩绝缘性高导热润滑脂473的同时,将蓄电元件411插入保持孔433,因此不会产生使热传导恶化的气泡,且能够配置绝缘性高导热润滑脂473。另外,绝缘性高导热润滑脂473的一部分也向由台阶474形成的、下壳体431和组装台475的间隙扩展。
接着,如图23C所示,将蓄电单元461从组装台475上卸下。具体而言,将安装两者的螺钉卸下之后,将蓄电单元461抬起。通过该工序,则绝缘性高导热润滑脂473附着在下壳体431侧和组装台475侧双方,其表面如图23C所示成为凹凸状。
因此,为了将该凹凸平滑化,同时在下壳体431的底面涂敷台阶474的高度量的绝缘性高导热润滑脂473,而将已卸下的蓄电单元461的上下颠倒过来。将此时的状态表示在图23D中。在此,利用涂刷器477并使其沿箭头方向移动,由此,对台阶474以外的下壳体431的底面涂敷绝缘性高导热润滑脂473。这时,如实施方式7所述,将固定螺钉441做成沉头螺钉,因此固定螺钉441的头部不会自下壳体431露出。因此,如图23E所示,利用涂刷器477对下壳体431的整个底面(除台阶474以外)一次平滑地进行绝缘性高导热润滑脂473的涂敷。这时,即使万一具有气孔(打开的气泡),也可以通过再次利用涂刷器477涂敷绝缘性高导热润滑脂473,而成为无气孔的状态。
其后,如图23F所示,将蓄电元件461上下颠倒过来而恢复到原状,在该状态下,用螺钉将其固定在台座471上,由此蓄电单元461的组装完成。
通过这种组装方法,由底部429的底面和保持孔433的壁面和台座471包围的空间、保持孔433和底部429的间隙部分、及下壳体431和台座471之间都不会产生气泡,能够配置均匀量的绝缘性高导热润滑脂473,因此,如图23F的箭头所示,可以将蓄电元件411的热量均匀且有效地传递到台座471。
根据以上的构成,蓄电元件411的底部429经由绝缘性高导热润滑脂473和台座471进行热结合,由此即使是不能向下壳体431的底面通风的结构,也能够有效地散热,并且能够可靠地保持具有高度差的蓄电元件411,因此,可实现高可靠性的蓄电单元。
另外,为了进一步对台座471改善散热性,也可以采用如下构成:即、在固定蓄电单元461的面的背侧设置散热片,或在台座471的内部及外表面设置流过冷却水的水路。
另外,在本实施方式8中,在组装蓄电单元461时,采用了暂时用组装台475组装之后再安装在台座471上的工序,但为了简化工序,也考虑不利用组装台475而最初就将下壳体431固定组装在台座471上的方法。但是,这种情况如图23C所示,由于没有将下壳体431从组装台475上卸下的工序,因此也不能确认绝缘性高导热润滑脂473是否已可靠地填充在弹性部435的、尤其是中央部435a的背面,而且,如果在未填充且具有气泡的情况下,不能在后面的工序中将绝缘性高导热润滑脂473填充在那里。另外,如果是利用多个蓄电单元461的蓄电装置,则台座471成为大面积,组装作业性极差。从这些理由考虑,优选利用组装台475的工序。
另外,在本实施方式8中,采用了在下壳体431上一体地设置台阶474的结构,但这也可以采用使厚度0.2mm的隔板以代替台阶474介于下壳体431和台座471之间的一部分的结构。作为隔板的材料,只要采用具有至少与下壳体431相等或以上的热传导率的高导热性材料(例如,金属及碳)即可。由此,与设有台阶474的情况相比,虽然构成零件数增加,但可以进一步实现从下壳体431向台座471的散热性的改善。
另外,在实施方式7、8中,蓄电元件411设定为圆柱形状并进行了说明,但蓄电元件也可以为角柱形状。另外,对蓄电元件411采用了电双层电容器的构成进行了说明,但该蓄电元件411也可以为电化学电容器等其他的电容器及二次电池等。
另外,实施方式7、8中记述的蓄电单元461并不限于车辆的辅助电源用,也可适用于通常的应急用辅助电源等。
产业上的可利用性
本发明的蓄电单元能够降低各蓄电元件的冷却不均,且可以得到高可靠性,因此,尤其适用于作为车辆用辅助电源及应急用辅助电源中使用的蓄电单元等。

Claims (24)

1、一种蓄电单元,其具备:
多个蓄电元件块,其分别具有电连接的多个蓄电元件、保持所述多个蓄电元件的由高导热性绝缘树脂形成的壳体;
外部汇流条,其将所述多个蓄电元件块电连接;
金属制的台座,其固定所述多个蓄电元件块;
罩,其以覆盖所述多个蓄电元件块的方式固定于所述台座。
2、如权利要求1所述的蓄电单元,还具备介于所述壳体与所述多个蓄电元件之间的高导热性树脂。
3、如权利要求1所述的蓄电单元,所述台座具有在固定所述蓄电元件块的面的相反侧的面上设置的多个散热片。
4、如权利要求3所述的蓄电单元,所述多个散热片经由所述台座至少配置在与所述多个蓄电元件块的底面相对的位置。
5、如权利要求3所述的蓄电单元,还具备在冷却风能够到达所述多个散热片的位置设置的风扇。
6、如权利要求1所述的蓄电单元,还具备介于所述壳体与所述台座之间的高导热性弹性体或高导热性胶或高导热性片。
7、如权利要求1所述的蓄电单元,所述壳体的上表面的至少一部分与所述罩抵接。
8、如权利要求1所述的蓄电单元,
还具备配置于所述壳体的上表面的至少一部分与所述罩之间的高导热性弹性体,
所述壳体的上表面的至少一部分和所述罩经由所述高导热性弹性体而相对配置,且与所述高导热性弹性体抵接。
9、如权利要求1所述的蓄电单元,还具备设置于所述台座的冷却水路。
10、如权利要求9所述的蓄电单元,所述冷却水路配置于与所述多个蓄电元件块的底面相对的位置。
11、如权利要求1所述的蓄电单元,还具备设于所述台座与所述罩的嵌合部的密封件。
12、如权利要求11所述的蓄电单元,在由所述台座和所述罩包围的空间封入了干燥空气。
13、一种蓄电单元,其具备:
多个蓄电元件;
支架,其通过将所述多个蓄电元件的底部插入来保持所述多个蓄电元件;
金属制的台座,其固定所述支架,
在所述支架中,在与所述台座相对且所述底部抵接的部分的一部分设置贯通孔,在所述贯通孔的内部、所述支架与所述底部之间、所述支架与所述台座之间配有绝缘性高导热润滑脂。
14、如权利要求13所述的蓄电单元,在所述支架的与所述台座相对部分的一部分设有台阶。
15、如权利要求13所述的蓄电单元,还具备隔板,该隔板介于所述支架与所述台座之间的一部分。
16、如权利要求15所述的蓄电单元,所述隔板由具有与所述支架相等或以上的热传导率的高导热性材料构成。
17、如权利要求13所述的蓄电单元,从与所述底部抵接的部分朝向所述台座,所述贯通孔的截面积变宽。
18、如权利要求13所述的蓄电单元,所述绝缘性高导热润滑脂含有树脂、和混入所述树脂中的陶瓷制的填充物。
19、一种蓄电单元,其具备:
具有柱形状的多个蓄电元件;
将所述多个蓄电元件的电极间连接的汇流条;
下壳体,其具有所述多个蓄电元件的底部分别插入的多个保持孔;
上壳体,其使所述多个蓄电元件的上部插入且与所述上部的端面至少一部分抵接,
所述下壳体具有设于所述多个保持孔的各自底面的多个弹性部,
所述多个蓄电元件的所述底面分别与所述多个弹性部抵接,
所述多个弹性部在所述多个保持孔的各自所述底面形成为从所述保持孔的壁面侧朝向中央上方的悬臂梁形状,并且,
在所述下壳体上,在所述多个弹性部中相邻的弹性部之间、及所述多个保持孔的各自底面的中央部分设有贯通孔,
所述多个弹性部的位移幅度比所述多个蓄电元件的高度差大。
20、如权利要求19所述的蓄电单元,在所述多个保持孔的各自所述底部,所述贯通孔的面积比所述弹性部的整体面积大。
21、如权利要求19所述的蓄电单元,还具备:
固定所述下壳体的金属制的台座;
配置于所述底部与所述台座之间、及所述下壳体与所述台座之间的绝缘性高导热润滑脂。
22、一种蓄电单元,其具备:
具有柱形状的多个蓄电元件;
将所述多个蓄电元件的电极间连接的汇流条;
下壳体,其具有所述多个蓄电元件的底部分别插入的多个保持孔;
上壳体,其使所述多个蓄电元件的上部插入且与所述上部的端面至少一部分抵接,
所述下壳体具有设于所述多个保持孔的各自底面的弹性部,
所述多个蓄电元件的所述底面分别与所述弹性部抵接,
所述弹性部具有:
中央部,其设于所述多个保持孔的各自所述底面的中央,与所述多个蓄电元件的各自底部抵接、
多个梁,其在所述多个保持孔的各自所述底面从壁面侧朝向中央上方而形成,且与所述中央部连接,
在所述下壳体上,在所述多个梁中的相邻的梁之间形成贯通孔,
所述弹性部的位移幅度比所述多个蓄电元件的高度差大。
23、如权利要求22所述的蓄电单元,所述多个梁的平均宽度比所述贯通孔的平均宽度小。
24、如权利要求22所述的蓄电单元,在所述多个保持孔的底部,所述贯通孔的整体面积比所述弹性部的面积大。
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