CN104823322A - 电池模块以及电池模块的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的与接合体接合的电池模块，具备：多个电池单元、和分别设置于相邻的电池单元之间的多个导热板。所述多个导热板分别具有：设置于相邻的电池单元之间的被夹持部、和与所述接合体接合并且具有与该接合体对置的对置面的被接合部。在各所述导热板的所述被夹持部上设置有与所述电池单元抵接的第一热传导层，该第一热传导层具有第一厚度。在所述被接合部与所述接合体接合时，至少在距离所述接合体最近的导热板以外的导热板的所述对置面上设置有第二热传导层，该第二热传导层构成为与所述接合体抵接。在所述被接合部与所述接合体接合时，距离所述接合体最远的导热板的所述第二热传导层具有第二厚度，该第二厚度比所述第一厚度厚。

Description

电池模块以及电池模块的制造方法
技术领域
本发明涉及在电池单元之间设置有导热板的电池模块以及电池模块的制造方法。
背景技术
作为将多个电池单元并排设置而成的电池模块，例如已知有专利文献1中记载的蓄电池组装体。专利文献1中记载的蓄电池组装体具有：多个单体蓄电池(电池单元)、以及分别设置在相邻的单体蓄电池之间的多个导热板。通过导热板在单体蓄电池与外部空气之间适当地进行热交换，由此单体蓄电池被冷却。
专利文献1:日本特开平8-148187号公报
在蓄电池组装体中，希望进一步提高单体蓄电池的冷却效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高电池单元的冷却效率的电池模块以及电池模块的制造方法。
解决上述课题的电池模块，是构成为与接合体接合的电池模块，具备多个电池单元和分别设置于相邻的电池单元之间的多个导热板。所述多个导热板分别具有：被夹持部，其设置于相邻的电池单元之间；被接合部，其构成为与所述接合体接合并且具有与该接合体对置的对置面。在各所述导热板的所述被夹持部上设置有至少与一个所述电池单元抵接的第一热传导层，该第一热传导层具有从与所述被夹持部抵接的部分到与所述电池单元抵接的部分的第一厚度。在所述被接合部与所述接合体接合时，至少在距离所述接合体最近的导热板以外的导热板的所述对置面上，设置有第二热传导层，该第二热传导层构成为与所述接合体抵接。在所述被接合部与所述接合体接合时，距离所述接合体最远的导热板的所述第二热传导层，具有从与所述被接合部抵接的部分到与所述接合体抵接的部分的第二厚度，该第二厚度比所述第一厚度厚。
附图说明
图1是表示具有实施方式的电池模块的叉式升降车的概略侧视图。
图2是表示具有实施方式的电池模块的电池包的立体图。
图3是表示实施方式的电池模块的立体图。
图4是表示图3的电池模块的端板、导热板以及电池架的关系的立体图。
图5是表示图3的电池模块的剖视图。
图6是图5的电池模块的局部放大图。
图7(a)～(c)是表示实施方式的电池模块的制造方法的剖视图。
具体实施方式
以下，按照图1～图7对将电池模块具体化为搭载于叉式升降车的电池模块的一个实施方式进行说明。在以下的说明中，“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”，是以叉式升降车的驾驶员朝向叉式升降车的前方的状态为基准。
如图1所示，作为工业车辆的叉式升降车10具有：车体11、位于车体11的前下部的驱动轮12、位于车体11的后下部的转向轮13、以及位于车体11的前方的装卸装置。装卸装置具有：立设于车体11的前方的门架(mast)14、和经由升降托架15而安装于门架14的左右一对货叉16。而且，货叉16借助与门架14连结的升降缸17的驱动，而与升降托架15一起升降。另外，货叉16借助与门架14的摆动液压缸18的驱动，而与门架14一起倾转。货物19搭载于货叉16。在车体11搭载有：成为驱动轮12的驱动源的行驶用马达M1、和成为货叉16的驱动源的装卸用马达M2。
另外，在车体11的中央设置有驾驶室20。在驾驶室20设置有操作者(驾驶员)能够就座的驾驶座椅21。在驾驶座椅21的前方设置有方向盘22。在驾驶室20的下方搭载有电池包30。以下，对电池包30进行详细地说明。
如图2所示，电池包30具备壳体C。壳体C具备用于与搭载于货叉16的货物19取得平衡的配重块31。配重块31由呈长方体状的配重部32和矩形板状的配重主体33构成，该配重主体33从配重部32的短边方向第一端32a沿配重部32的厚度方向立设，并且从配重部32的长边方向第一端32c延伸到长边方向第二端32d。换言之，配重部32从配重主体33的基端沿配重主体33的厚度方向立设。在配重主体33的前端(与配重主体33的基端相反侧的端部)形成有切缺部34，该切缺部34是将配重主体33沿该配重主体33的厚度方向切割而成的。
在配重部32的短边方向第二端32b，从配重部32立设有大致倒U字状的框架41，该框架41从配重主体33分离地设置。框架41构成为包括：从配重部32的上表面的短边方向第二端32b的两个角部立设的第一柱部42和第二柱部43、以及将第一柱部42与第二柱部43的上端部(与和配重部32接合的端部相反侧的端部)连接的基部44。即，电池包30在配重部32的短边方向第二端32b侧，具有由配重部32和框架41包围的正面开口部30a。该正面开口部30a被呈矩形板状的盖部件45封闭。
各柱部42，43的沿立设方向的长度(各柱部42、43的长边方向的长度)形成为与从配重部32的上表面到配重主体33的前端面的最短的长度相同，在框架41的上表面与配重主体33的上表面支承有顶板46。配重主体33与框架41之间的开口部(未图示)被该顶板46封闭。此外，电池包30在配重部32的长边方向第一端32c侧，具有由配重主体33、配重部32、第一柱部42以及顶板46包围的第一开口部30b。另外，电池包30在配重部32的长边方向第二端32d侧具有由配重主体33、配重部32、第二柱部43以及顶板46包围的第二开口部30c。另外，第一开口部30b被第一盖部件47封闭，第二开口部30c被第二盖部件48封闭。而且，由配重块31、框架41、顶板46以及各个盖部件45、47、48形成壳体C。
切缺部34在比配重主体33的前端面低的位置，形成水平的载置面。在该载置面固定有呈矩形平板状的载置板35。在载置板35上配设有：收容壳体36，其收容有进行后述的电池模块50的控制的控制设备；以及接线盒37，其收容继电器、布线等。
作为接合体的配重主体33的厚度方向的一个面(壳体C的内面)，形成为设置电池模块50的设置面33a。在设置面33a并排设置有多个电池模块50。在本实施方式中，三个电池模块50沿配重主体33的短边方向排列而成的电池列，沿配重主体33的长边方向设置有两组。
如图3～图5所示，电池模块50具有多个电池架60、和保持于电池架60的作为电池单元的多个方型电池51。方型电池51沿其厚度方向并排设置。在相邻的方型电池51之间夹装有导热板70。在电池模块50中，在方型电池51并排设置方向的两端设置有端板52、53。在端板52与和端板52相邻的方型电池51之间设置有端部板80。端部板80为与导热板70相同的形状。通过使插通于端板52的螺栓B1，插通各电池架60并且在插通端板53之后与螺母N螺合，来组装电池模块50。由此方型电池51被两个端板52、53从方型电池51的并排设置方向夹持。
如图4所示，电池架60具有：呈四方箱状的架主体61、和从架主体61的外表面的四角突出的长方体状的脚部62。具体而言，架主体61具有矩形平板状的第一覆盖部63和矩形平板状的第二覆盖部64，该第二覆盖部64从第一覆盖部63的长边方向第一端部63a沿第一覆盖部63的厚度方向延伸设置。另外，在第一覆盖部63的长边方向第二端部63b设置有矩形平板状的第三覆盖部65，该第三覆盖部65沿第一覆盖部63的厚度方向延伸设置。在第一覆盖部63的短边方向第一端部63c设置有矩形平板状的第四覆盖部66，该第四覆盖部66沿第一覆盖部63的厚度方向延伸设置。在第一覆盖部63的短边方向第二端部63d设置有矩形平板状的第五覆盖部67，该第五覆盖部67沿第一覆盖部63的厚度方向延伸设置。被各覆盖部63～67包围的区域成为收容方型电池51的收容部S。第五覆盖部67的短边方向的尺寸形成为比第四覆盖部66的短边方向的尺寸略小。
脚部62从第二覆盖部64以及第三覆盖部65的长边方向两端向各个覆盖部64、65的长边方向突出。在脚部62沿脚部62的长边方向贯通地设置有供螺栓B1插通的插通孔62a。
端板52、53构成为包括：呈矩形平板状的基部54、和从基部54的四角突出的矩形平板状的突出部55。在突出部55沿突出部55的厚度方向贯通地设置有供螺栓B1插通的插通孔55a。
导热板70具有：被夹持部71，其呈矩形平板状并且设置于方型电池51之间；矩形平板状的被接合部72，其从被夹持部71的长边方向第一端部71a沿被夹持部71的厚度方向延伸。被接合部72覆盖电池架60的第二覆盖部64。由此，被接合部72在与电池架60的第二覆盖部64对应的部位，露出至电池模块50的外侧。另外，被夹持部71被方型电池51的厚度方向的面夹住。
如图5以及图6所示，在导热板70上设置有热传导层73。热传导层73由第一热传导层74和第二热传导层75构成。第一热传导层74覆盖被夹持部71的整体。即，第一热传导层74抵接于被夹持部71。进而，第一热传导层74与方型电池51的厚度方向的面抵接。另外，第二热传导层75设置在被接合部72的厚度方向的面中与设置有被夹持部71的面相反侧的对置面72a上。即，第二热传导层75与对置面72a抵接。第二热传导层75由两层构成，包括：覆盖对置面72a的第三热传导层76、和覆盖第三热传导层76的第四热传导层77。另外，如前所述，端部板80为与导热板70相同的形状，在端部板80上也与导热板70同样地设置有热传导层73。
通过使插通托架56之后的螺栓B2螺合于配重主体33，从而电池模块50被固定于配重主体33，其中托架56固定于两个端板52、53。由此导热板70的被接合部72经由第二热传导层75而接合于配重主体33的设置面33a上。即，第二热传导层75与配重主体33抵接。
若对多个方型电池51、电池架60、导热板70、端部板80以及端板52、53进行组装，则由于制造误差而如图6中用A表示的那样，各部件彼此会产生若干错位。具体来说，例如由于脚部62的插通孔62a的制造误差，使得相邻的电池架60的相对位置在第一覆盖部63的长边方向上错开的状态下被组装。由此，成为相邻的导热板70的被接合部72的相对位置在被夹持部71的长边方向上错开的状态。因此全部的导热板70的对置面72a不能成为同一平面，而会在由多个对置面72a形成的面产生凹凸。另外，也考虑通过将对置面72a按压于配重主体33的设置面33a来消除凹凸的方式，但在对电池模块50施加朝向方型电池51并排设置的方向的束缚载荷的情况下，则凹凸难以被吸收。
在各导热板70的对置面72a与配重主体33之间，以无间隙的方式填充有第二热传导层75。即，在被接合部72与配重主体33接合时在距离配重主体33更远的导热板70上，设置有从与被接合部72抵接的部分到与配重主体33抵接的部分的厚度更厚的第二热传导层75。由此防止在对置面72a与配重主体33之间产生间隙。而且，在被接合部72与配重主体33接合时，距离配重主体33最远的导热板70的第二热传导层75的厚度(从与被接合部72抵接的部分到与配重主体33抵接的部分的厚度)形成为比第一热传导层74的厚度(从与被夹持部71抵接的部分到与方型电池51抵接的部分的厚度)更厚。
接下来，对电池模块50的制造方法进行说明。
如图7(a)所示，首先，形成覆盖导热板70整体的整体热传导层81。具体而言，将导热板70浸渍于液状并且具有固化性的热传导材料(thermal interface material：TIM)，在导热板70的整体附着有热传导材料的状态下使热传导材料固化。由此形成覆盖导热板70整体的整体热传导层81。而且，该整体热传导层81中覆盖被夹持部71的部分为第一热传导层74，覆盖对置面72a的部分为第三热传导层76。另外，在本实施方式中，热传导材料为绝缘性的材料。
如图7(b)所示，将方型电池51、电池架60、导热板70、端部板80以及端板52、53并排设置，并且利用螺栓B1以及螺母N将各个部件固定。在该阶段，由于所有导热板70的对置面72a不处于一个面，因此在由多个对置面72a形成的面上产生凹凸。
如图7(c)所示，以对形成于对置面72a的整体热传导层81进行覆盖的方式，形成增加热传导层82(第四热传导层77)。具体而言，以对形成于对置面72a的整体热传导层81进行覆盖的方式，涂覆液状且具有固化性的热传导材料。此时，以由热传导材料来吸收被接合部72侧的凹凸的方式，即，以越是更凹陷的部分热传导材料的涂覆量越多的方式，涂覆热传导材料。通过该热传导材料固化，从而形成由增加热传导层82和覆盖对置面72a的整体热传导层81构成的第二热传导层75。换言之，在电池模块50固定于配重主体33前的状态下，多个对置面72a包括相对距离最长的第一对置面和第二对置面。而且覆盖第一对置面以及第二对置面中的一方的第二热传导层75的厚度最薄，覆盖第一对置面以及第二对置面中的另一方的第二热传导层75的厚度最厚。即，设置在位于距离配重主体33最远的场所的对置面72a上的第二热传导层75最厚，设置在位于距离配重主体33最近的场所的对置面72a上的第二热传导层最薄。
接下来，对电池模块50的作用进行说明。
电池模块50构成为：形成在距离配重主体33最远的导热板70上的第二热传导层75，形成为比第一热传导层74厚，由此吸收导热板70的对置面72a的凹凸，以使距离配重主体33最远的导热板70与配重主体33接合。即，第一热传导层74为用于使方型电池51与导热板70接合的层，其不需要第二热传导层75那样的厚度，与此相对，第二热传导层75为了使导热板70与配重块31接合，并且需要吸收导热板70的对置面72a的凹凸，因而需要能够吸收该凹凸的程度的厚度。因此，根据用途来区分热传导层73的厚度，从而抑制在各导热板70的对置面72a与配重主体33之间产生间隙。例如在不形成第二热传导层75，而利用第一热传导层74来覆盖导热板70整体的情况下，在距离配重主体33最远的导热板70与配重主体33之间易形成间隙，该间隙发挥作为隔热层的功能，因此阻碍从导热板70向配重主体33进行热传导。
在本实施方式的电池模块50中，传导到导热板70的热量，经由第二热传导层75而向配重主体33传导，从而易使配重主体33吸收各方型电池51发出的热量。因此提高对方型电池51的冷却效率。
因此根据上述实施方式，能够得到以下的效果。
(1)电池模块50通过使形成在距离配重主体33最远的导热板70的对置面72a上的第二热传导层75比第一热传导层74厚，从而距离配重主体33最远的导热板70与配重主体33，经由第二热传导层75而接合，因而不产生间隙。因此距离配重主体33最远的方型电池51发出的热量，经由导热板70以及第二热传导层75而适当地向配重主体33传导，从而提高方型电池51的冷却效率。
(2)在电池模块50固定于配重主体33之前的状态下，设置于多个导热板70的对置面72a上的第二热传导层75的最厚的部分的厚度比第一热传导层74厚。因此在将电池模块50固定于配重主体33时，凹凸易被第二热传导层75吸收，因此提高方型电池51的冷却效率。
(3)第二热传导层75由第三热传导层76和第四热传导层77构成。因此在形成覆盖导热板70整体的整体热传导层81之后，通过在整体热传导层81的覆盖对置面72a的部分形成增加热传导层82，从而能够形成第二热传导层75。因此第二热传导层75的形成变得容易。
(4)热传导层73由液状且具有固化性的热传导材料构成。因此在形成第一热传导层74以及第三热传导层76时，仅将导热板70浸渍于热传导材料即可，另外，在形成第四热传导层77时，对第三热传导层76涂覆热传导材料即可。例如若使用片状的热传导材料作为热传导层73，则需要将片卷绕于导热板7，因此很繁琐。与使用片状的热传导材料的情况相比，通过使用液状的热传导材料，能够容易地形成热传导层73。
(5)使用配重块31(配重主体33)作为接合体。通过使叉式升降车10原本具备的配重块31兼做为接合体，因此与另外准备接合体的情况相比，能够实现部件数量的削减。
(6)第四热传导层77是在导热板70上形成第三热传导层76，并与方型电池51、电池架60、端板52、53组装之后形成。因此，在组装导热板70，且在由多个对置面72a形成的面产生凹凸之后，能够利用第四热传导层77来吸收凹凸。因此在将电池模块50固定于配重主体33时，难以在对置面72a与配重主体33之间产生间隙。
(7)通过在导热板70上形成热传导层73，来确保导热板70与方型电池51的绝缘性。在方型电池51上形成热传导层，并借助该热传导层确保与导热板70的绝缘性的情况下，若形成覆盖方型电池51的整体的热传导层，则与形成覆盖导热板70的热传导层的情况相比，需要更大量的热传导材料。另外，在方型电池51中，仅在与导热板70接触的部分形成热传导层的情况很繁琐。通过在导热板70上形成热传导层73，能够减少用于形成热传导层73的热传导材料的量。
另外，实施方式也可以变更如下。
在电池模块50与配重主体33接合时，第二热传导层75抵接于配重主体33，并且只要最厚的部分的厚度比第一热传导层74厚，则第二热传导层75的材料也可以与第一热传导层74的材料不同。例如第二热传导层75可以使用比第一热传导层74更柔软的材料。
第二热传导层75可以由三层以上的层形成。另外，第一热传导层74也可以由两层以上的层形成。
在实施方式中，热传导层73由液状且具有固化性的热传导材料形成，但不限于此。例如也可以使用热传导片等。
在实施方式中，在导热板70上形成第一热传导层74以及第三热传导层76之后，且在形成第四热传导层77之前，对方型电池51、电池架60、导热板70以及端板52、53进行组装，但不限于此。例如也可以使用预先形成有第一热传导层74以及第二热传导层75的导热板70。
也可以使用配重块31以外的部件作为接合体。例如在将电池模块50收容于框体并且固定于框体的侧壁的情况下，该侧壁成为接合体。
第一热传导层74的形状可以为任何形状。例如方型电池51存在厚度方向的两面的中央在方型电池51的厚度方向上略微突出的情况。在这样的情况下，在与方型电池51的突出的部分对置的部分，使第一热传导层74的厚度减薄，并且在与不突出的部分对置的部分，使第一热传导层74的厚度加厚。由此，能够抑制在方型电池51的厚度方向的两面与第一热传导层74之间形成间隙，从而提高方型电池51的冷却效率。
在距离配重主体33最近的导热板70上，也可以不设置第二热传导层75。即，在实施方式中，距离配重主体33最近的导热板70的对置面72a可以与配重主体33抵接。
只要方型电池51(方型电池51的壳体)的厚度方向上的面具有绝缘性，则可以使用不具有绝缘性的热传导材料作为第一热传导层74。
第一热传导层74可以与多个方型电池51抵接。例如电池架60的形状只要是能够使导热板70与方型电池51的厚度方向上的两面接触地配置的形状，则第一热传导层74与相邻的两个方型电池51的厚度方向上的面抵接。
电池模块50可以具备不具有被接合部72的板。例如在多个方型电池51中，设置在方型电池51并排设置方向的两端的方型电池51难以蓄积热量，因此存在可以不利用导热板70主动向配重主体33散热的情况。在这样的情况下，通过将与设置在并排设置方向的两端的方型电池51接合的导热板70(或者端部板80)，置换为不具有被接合部72的板，从而能够减小在方型电池51之间的温度差。
电池模块50可以具备不具有第一热传导层74的板。
工业车辆可以是电铲车等。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电池模块，是构成为与接合体接合的电池模块，其特征在于，具备：
多个电池单元；和
分别设置于相邻的电池单元之间的多个导热板，
所述多个导热板分别具有：被夹持部，其设置于相邻的电池单元之间；被接合部，其构成为与所述接合体接合并且具有与该接合体对置的对置面，
在各所述导热板的所述被夹持部上设置有至少与一个所述电池单元抵接的第一热传导层，该第一热传导层具有从与所述被夹持部抵接的部分到与所述电池单元抵接的部分的第一厚度，
在所述被接合部与所述接合体接合时，至少在距离所述接合体最近的导热板以外的导热板的所述对置面上设置有第二热传导层，该第二热传导层构成为与所述接合体抵接，
在所述被接合部与所述接合体接合时，距离所述接合体最远的导热板的所述第二热传导层，具有从与所述被接合部抵接的部分到与所述接合体抵接的部分的第二厚度，该第二厚度比所述第一厚度厚。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述第二热传导层具有多个层。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，
所述热传导层通过使液状且具有固化性的热传导材料固化而形成。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述接合体是工业车辆所具有的配重块。
5.一种电池模块的制造方法，该电池模块构成为与接合体接合，该电池模块的制造方法的特征在于，
所述电池模块具有多个电池单元和多个导热板，各导热板具有：被夹在相邻的电池单元之间的被夹持部、和构成为与所述接合体接合并且具有与该接合体对置的对置面的被接合部，
所述制造方法具备：
形成有覆盖所述被夹持部以及所述被接合部的整体热传导层，
将所述电池单元以及所述导热板相互组装，
形成增加热传导层，该增加热传导层对在所述被接合部的所述对置面形成的所述整体热传导层进行覆盖。
6.(删除)

Claims (6)

1.一种电池模块，是构成为与接合体接合的电池模块，其特征在于，具备：
多个电池单元；和
分别设置于相邻的电池单元之间的多个导热板，
所述多个导热板分别具有：被夹持部，其设置于相邻的电池单元之间；被接合部，其构成为与所述接合体接合并且具有与该接合体对置的对置面，
在各所述导热板的所述被夹持部上设置有至少与一个所述电池单元抵接的第一热传导层，该第一热传导层具有从与所述被夹持部抵接的部分到与所述电池单元抵接的部分的第一厚度，
在所述被接合部与所述接合体接合时，至少在距离所述接合体最近的导热板以外的导热板的所述对置面上设置有第二热传导层，该第二热传导层构成为与所述接合体抵接，
在所述被接合部与所述接合体接合时，距离所述接合体最远的导热板的所述第二热传导层，具有从与所述被接合部抵接的部分到与所述接合体抵接的部分的第二厚度，该第二厚度比所述第一厚度厚。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
所述第二热传导层具有多个层。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，
所述热传导层通过使液状且具有固化性的热传导材料固化而形成。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述接合体是工业车辆所具有的配重块。
5.一种电池模块的制造方法，该电池模块构成为与接合体接合，该电池模块的制造方法的特征在于，
所述电池模块具有多个电池单元和多个导热板，各导热板具有：被夹在相邻的电池单元之间的被夹持部、和构成为与所述接合体接合并且具有与该接合体对置的对置面的被接合部，
所述制造方法具备：
形成有覆盖所述被夹持部以及所述被接合部的整体热传导层，
将所述电池单元以及所述导热板相互组装，
形成增加热传导层，该增加热传导层对在所述被接合部的所述对置面形成的所述整体热传导层进行覆盖。
6.一种电池模块，是构成为与接合体接合的电气模块，其特征在于，具备：
多个电池单元；和
多个导热板，它们分别具有被相邻的电池单元夹住的被夹持部、和与所述接合体接合的被接合部，
在所述接合体与所述被接合部之间设置有热传导层。
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