CN109802063B - 电池组、电池组制造方法和介入构件 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种电池组，其包括：包含电池和介入构件的电池模块；冷却器；和设置在电池的散热表面与冷却器的冷却表面之间的导热层。介入构件包括设置在散热表面与冷却表面之间的第二介入部。第二介入部具有第二厚度并包括具有锥形形状的连通通路侧壁部，所述锥形形状沿着从散热表面朝向冷却表面的方向指向外侧。导热层具有等于或大于第二介入部的第二厚度的层厚度并填充在至少连通通路中。

Description

电池组、电池组制造方法和介入构件
技术领域
本发明涉及电池组、电池组制造方法和介入构件，所述电池组包括其中复数个电池和复数个介入构件彼此一体化的电池模块和配置为使电池模块中的电池冷却下来的冷却器。
背景技术
例如，作为设置在车辆如混合动力汽车、插电式混合动力汽车和电动车辆中的电池组，已知一种电池组，其包括彼此层叠的复数个电池、配置为通过使冷却介质循环经过冷却器而使电池冷却下来的冷却器，以及布置在电池与冷却器之间的导热构件。例如，在日本未经审查的专利申请公开号2014-229559(JP 2014-229559 A)中描述了这样的电池组(参见JP 2014-229559 A中的权利要求1、图1等)。
发明内容
在JP 2014-229559 A的电池组中，使用由金属构件制成的导热构件作为设置在电池与冷却器之间的导热构件。在这点上，为了增加从电池到冷却器的热传递，可构想以下电池组。即，将电池组配置为使得散热油脂填充在电池的散热表面与冷却器的冷却表面之间，以便在电池的散热表面与冷却器的冷却表面之间形成由散热油脂制成的导热层。此外，可构想以下电池组。即，将电池组配置为使得除了电池和冷却器外还准备复数个介入构件并且每一个介入构件设置在相邻的电池之间。此外，还可构想将介入构件的一部分设置在电池的散热表面与冷却器的冷却表面之间。在这种情况下，可构想在介入构件中设置散热表面在其中露出的连通通路并将导热层填充到该连通通路中。
然而，在这种包括导热层和介入构件的电池组中，在形成导热层的步骤中，在导热层中、特别是在导热层的在电池的散热表面与形成介入构件的连通通路的连通通路侧壁部之间的角部中，残留有空气(气泡)。在完成电池组后，气泡也只保留在电池组中的导热层中。由于这个原因，发现电池的散热表面与冷却器的冷却表面之间(导热层)的热传递量Q(W)减小。
本发明提供了一种电池组、所述电池组的制造方法和用于所述电池组的介入构件，所述电池组抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小。
本发明的第一方面涉及电池组。所述电池组包括电池模块、冷却器和导热层。电池模块配置为使得复数个电池和复数个介入构件彼此一体化。电池各自包括散热表面。介入构件各自包括设置在彼此相邻的电池之间的第一介入部。冷却器配置为经由冷却器的冷却表面使电池冷却。导热层包含导热粘性材料并设置在散热表面和冷却表面之间。电池和冷却器经由导热层彼此一体化。介入构件各自包括设置在散热表面和冷却表面之间的第二介入部。第二介入部在从散热表面至冷却表面的厚度方向上具有厚度。第二介入部包括限定连通通路的连通通路侧壁部，散热表面经由连通通路连通冷却表面。连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少一者。锥形形状配置为使得连通通路在垂直于第二介入部的厚度方向的方向上的截面积沿着从散热表面朝向冷却表面的方向增大。不平坦形状配置为使得各自从相应的散热表面朝向冷却表面延伸的凸部和各自从散热表面朝向冷却表面延伸的凹部以条纹方式交替地布置。导热层具有等于或大于第二介于部的厚度的层厚度。导热层填充在第二介入部与冷却表面之间的部分以及连通通路中的至少所述连通通路中。
在上面的电池组中，介入构件的第二介入部的连通通路侧壁部具有至少锥形形状或不平坦形状并且导热层填充在至少连通通路中。由于这个原因，可以取得抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小的电池组。
在第一方面的电池组中，电池可排列成行。冷却表面可配置为在电池排列成行的排列方向上延伸。导热层可配置为将电池的热传输到冷却器。沿着从散热表面朝向冷却表面的方向，锥形形状可配置为指向第二介入部的纵向方向的外侧。
在第一方面，连通通路侧壁部可具有锥形形状和不平坦形状。
在上面的电池组中，介入构件的连通通路侧壁部既具有锥形形状又具有不平坦形状。由于这个原因，可以取得进一步抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小的电池组。
在第一方面，连通通路侧壁部可具有自第二介入部的厚度方向的倾角为0.3°至4°的锥形形状。
介入构件的连通通路侧壁部具有倾角θ为0.3°至4°的锥形形状。因此，适当地抑制气泡残留在导热层的连通通路内的部分中，从而可以适当地抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小。
本发明的第二方面涉及电池组制造方法。所述制造方法包括：形成电池模块，使得复数个电池和复数个介入构件交替地布置为使得每一个介入构件的第一介入部设置在彼此相邻的电池之间并且电池的散热表面在介入构件的连通通路中露出，以及电池和介入构件彼此一体化；在冷却器的冷却表面上形成导热粘性膜，所述导热粘性膜包含导热粘性材料并且具有膜厚度；以及形成导热层，使得电池和冷却器经由导热层彼此一体化。导热层形成为使得：电池模块以使得在连通通路中露出的散热表面面向冷却表面的姿势放置在其上形成有导热粘性膜的冷却器上；导热粘性膜压靠于在连通通路中露出的散热表面；并且与散热表面和介入构件的各个连通通路侧壁部接触的导热粘性材料在从散热表面至冷却表面的方向上沿着散热表面和连通通路侧壁部移动，使得连通通路被导热粘性材料填充。介入构件各自包括设置在散热表面和冷却表面之间的第二介入部。第二介入部在从散热表面至冷却表面的厚度方向上具有厚度。第二介入部包括限定连通通路的连通通路侧壁部，散热表面经由连通通路连通冷却表面。连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少一者，所述锥形形状配置为使得连通通路在垂直于第二介入部的厚度方向的方向上的截面积沿着从散热表面朝向冷却表面的方向增大，所述不平坦形状配置为使得各自从散热表面朝向冷却表面延伸的凸部和各自从散热表面朝向冷却表面延伸的凹部以条纹方式交替地布置。导热层具有等于或大于第二介入部的厚度的层厚度。导热层填充在第二介入部与冷却表面之间的部分以及连通通路中的至少所述连通通路中。
制造方法包括形成模块(模块形成步骤)、形成导热粘性膜(成膜步骤)和电池与冷却器的一体化(一体化步骤)。介入构件的第二介入部的连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少任一者。在一体化步骤中，使导热粘性膜压靠于电池的在介入构件的连通通路中露出的散热表面，并且使与散热表面和具有至少锥形形状或不平坦形状的连通通路侧壁部接触的导热粘性材料沿着散热表面和具有至少锥形形状或不平坦形状的连通通路侧壁部朝向冷却表面侧移动。由于这个原因，即便在连通通路中留下气泡，气泡也容易随着导热粘性材料的移动朝向冷却表面侧移动，使得气泡几乎不能残留在连通通路中填充的导热粘性材料中。由于这个原因，可以抑制气泡残留在连通通路内导热层的一部分中并且可以抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小。
在第二方面，电池可排列成行。冷却表面可配置为在电池排列成行的排列方向上延伸。导热层可配置为将电池的热传输到冷却器。沿着从相应的散热表面朝向冷却表面的方向，锥形形状可配置为指向第二介入部的纵向方向的外侧。
在第二方面，连通通路侧壁部可具有锥形形状和不平坦形状。
介入构件的连通通路侧壁部既具有锥形形状又具有不平坦形状。由此，与散热表面和具有锥形形状及不平坦形状的连通通路侧壁部接触的导热粘性材料进一步容易沿着散热表面和具有锥形形状及不平坦形状二者的连通通路侧壁部朝向冷却表面侧移动。随之而来的是，气泡进一步容易朝向冷却表面侧移动。由于这个原因，可以进一步抑制气泡残留在连通通路内导热层的一部分中并且进一步抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小。
在第二方面，连通通路侧壁部可具有自第二介入部的厚度方向的倾角为0.3°至4°的锥形形状。
当介入构件的连通通路侧壁部形成为倾角小于0.3°的锥形形状时，在一体化步骤中，导热粘性材料将几乎不能沿着散热表面和连通通路侧壁部朝向冷却表面侧移动。同时发现，即便当介入构件的连通通路侧壁部形成为倾角大于4°的锥形形状时，导热粘性材料也几乎不能沿着散热表面和连通通路侧壁部朝向冷却表面侧移动。在这点上，在制造方法中，使介入构件的连通通路侧壁部形成为倾角为0.3°至4°的锥形形状。由此，在一体化步骤中，导热粘性材料可容易沿着散热表面和连通通路侧壁部朝向冷却表面侧适当移动，使得气泡几乎不能残留在连通通路中填充的导热粘性材料中。由于这个原因，可以抑制气泡残留在连通通路内导热层的一部分中并且适当抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小。
本发明的第三方面涉及介入构件。所述介入构件包括第一介入部和第二介入部。第一介入部设置在相邻的电池之间。电池各自包括散热表面。第二介入部设置在散热表面与冷却器的冷却表面之间。第二介入部包括限定连通通路的连通通路侧壁部，散热表面经由所述连通通路连通冷却表面。连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少一者。锥形形状配置为使得连通通路在垂直于第二介入部的厚度方向的方向上的截面积沿着从散热表面朝向冷却表面的方向增大。不平坦形状配置为使得各自从散热表面朝向冷却表面延伸的凸部和各自从散热表面朝向冷却表面延伸的凹部以条纹方式交替地布置。
介入构件的连通通路侧壁部包括锥形形状和不平坦形状中的至少任一者。当通过使用所述介入构件制造电池组时，可以制造如上所述的抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小的电池组。
在第三方面，沿着从散热表面朝向冷却表面的方向，锥形形状可配置为指向第二介入部的纵向方向的外侧。
在第三方面，连通通路侧壁部可具有锥形形状和不平坦形状。
介入构件的连通通路侧壁部既具有锥形形状又具有不平坦形状。由于这个原因，当通过使用所述介入构件制造电池组时，可以制造如上所述的进一步抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小的电池组。
在第三方面，连通通路侧壁部可具有自第二介入部的厚度方向的倾角为0.3°至4°的锥形形状。
介入构件的连通通路侧壁部形成为倾角θ为0.3°至4°的锥形形状。由于这个原因，当通过使用所述介入构件制造电池组时，可以制造如上所述的适当抑制由于气泡所致的导热层的热传递量Q的减小的电池组。
附图说明
本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中：
图1为根据一个实施方案的电池组的透视图；
图2为该实施方案的电池组沿着排列方向和垂直方向的局部分解剖视图；
图3为该实施方案的电池组沿着横向方向和垂直方向的剖视图；
图4为根据该实施方案的介入构件的透视图；
图5A为根据该实施方案的介入构件中图4的虚线部分A沿着横向方向和厚度方向的局部平面图；
图5B为根据该实施方案的介入构件中图4的虚线部分A沿着垂直方向和厚度方向的局部平面图；
图5C为根据该实施方案的介入构件中图4的虚线部分A沿着横向方向和垂直方向的局部平面图；
图6为根据该实施方案的电池组的制造方法的流程图；
图7为说明性视图，示意了在根据该实施方案的电池组的制造方法的一体化步骤中，在介入构件的连通通路中露出的电池底面(散热表面)面向在冷却器的冷却表面上形成的导热粘性膜的状态；
图8为说明性视图，示意了在根据该实施方案的电池组的制造方法的一体化步骤中，导热粘性膜与电池的底面接触的初始状态；
图9为说明性视图，示意了在根据该实施方案的电池组的制造方法的一体化步骤中，导热粘性膜除与电池的底面接触外还与介入构件的连通通路侧壁部接触的状态；
图10为说明性视图，示意了在根据该实施方案的电池组的制造方法的一体化步骤中，导热粘性材料沿着电池的底面和介入构件的连通通路侧壁部朝向冷却表面侧移动的状态；
图11为说明性视图，示意了在根据该实施方案的电池组的制造方法的一体化步骤中，导热粘性材料无任何间隙地填充到连通通路中并形成导热层的状态；以及
图12为示意了实施例1至6和对比例各自的电池组的电池温度在冷却时的最高温度的图。
具体实施方式
下面将结合附图描述本发明的一个实施方案。图1至3各自示意了根据本实施方案的电池组1的透视图或剖视图。注意，以下描述以如图1至3中所示的方向定义电池组1的排列方向BH、横向方向CH和垂直方向DH。电池组1为用于设置在车辆如电动车辆和插电式混合动力汽车中的车载电池组。电池组1包括电池组壳体10、容纳在电池组壳体10中并配置为使得复数个电池21和复数个介入构件31彼此一体化的电池模块20、及容纳在电池组壳体10中并配置为使容置于电池模块20中的电池21冷却下来的冷却器60。此外，在容置于电池模块20中的电池21的底面(散热表面)23b与冷却器60的冷却表面60a之间设置有导热层70，并且电池模块20的电池21与冷却器60经由导热层70而彼此一体化。
其中，电池组壳体10由铝制成并包括下壳体11和固定到下壳体11的上壳体(未示出)。电池模块20配置为使得具有方形形状的电池21和介入构件31交替层叠，端板29布置在层叠方向(排列方向BH)上相对的侧上以将电池21和介入构件31包夹在其间。它们受到端板29上方设置的在排列方向BH上处于受压状态的复数个约束构件(未示出)的限制，使得它们彼此一体化。
电池21为具有矩形固体形状的封装型锂离子二次电池。容置在电池模块20中的电池21排列在电池厚度方向IH上。电池21通过母线(bus bar，未示出)彼此串联连接。电池21配置为使得电极体(未示出)和电解液(未示出)被容纳在具有矩形箱状并由金属(在本实施方案中为铝)制成的电池壳体23内。电极体配置为使得带状正极板和带状负极板经由一对带状隔离件层叠并卷绕成扁平形状。电池壳体23具有顶面23a、底面23b、一对具有大面积的第一侧面23c和一对具有小面积的第二侧面23d。注意，在本实施方案中，电池壳体23的底面23b对应于“散热表面”。
由铝制成的正极端子构件25和由铜制成的负极端子构件26以与电池壳体23绝缘的状态以凸出的方式设置在电池壳体23的顶面23a上。正极端子构件25以导电的方式连接到电池壳体23内部的电极体的正极板并穿过电池壳体23的顶面23a以延伸到电池外部。此外，负极端子构件26以导电的方式连接到电池壳体23内部的电极体的负极板并穿过电池壳体23的顶面23a以延伸到电池外部。
接下来将描述介入构件31(除图1至3外，还参见图4、5A、5B和5C)。注意，以下描述以如图4等中所示的方向定义介入构件31的厚度方向EH、横向方向FH和垂直方向GH。介入构件31由绝缘树脂以一体化方式制成。介入构件31由在横向方向FH和垂直方向GH上扩展的板状第一介入部33、在厚度方向EH和横向方向FH上扩展的板状第二介入部35及一对在厚度方向EH和垂直方向GH上扩展的板状第三介入部37构成。
第一介入部33和第二介入部35连接为使得第一介入部33的在垂直方向GH上的下端(图4中的下侧)连接到第二介入部35的在厚度方向EH上的第一端(图4中的右上侧)。此外，第一介入部33和第三介入部37连接为使得第一介入部33的在横向方向FH上相对的端(图4中的右侧和左侧)连接到第三介入部37的在厚度方向EH上的相应第一端(图4中的右上侧)。此外，第二介入部35和第三介入部37连接为使得第二介入部35的在横向方向FH上相对的端(图4中的右侧和左侧)连接到第三介入部37的在垂直方向GH上的相应下端(图4中的下侧)。
第一介入部33是与电池21中具有大面积的整个第一侧面23c接触的部分，并且在形成电池模块20的状态下，第一介入部33设置在彼此相邻的电池21的相应第一侧面23c之间。此外，第二介入部35是与电池21的底面23b接触的部分，并且在形成电池模块20和电池组1的状态下，第二介入部35设置在电池21的底面23b与冷却器60的冷却表面60a之间。此外，第三介入部37是与电池21中具有小面积的第二侧面23d接触的部分以从外面覆盖第二侧面23d。
其中，第二厚度T2(厚度)设定为T2＝1.5mm，作为第二介入部35的厚度(在厚度方向JH上连接电池21的底面23b到冷却器60(下文描述)的冷却表面60a的尺寸)。此外，第二介入部35设置有具有凹口形状的连通通路35k使得电池21的底面23b经由连通通路35k连通冷却器60的冷却表面60a。连通通路35k在平面图中形成为矩形形状以设置在厚度方向EH上第二介入部35在横向方向FH上的中心部分中。
第二介入部35具有一对形成连通通路35k的连通通路侧壁部35f，并且从电池21的底面23b朝向冷却器60的冷却表面60a侧，连通通路侧壁部35f具有沿着冷却表面60a(在介入构件31的厚度方向EH和横向方向FH、电池组1的排列方向BH和横向方向CH上)指向冷却表面方向RH的外侧(图4中的右侧和左侧)的锥形形状。换句话说，从散热表面23b朝向冷却表面60a，连通通路侧壁部35f具有指向第二介入部的纵向方向的外侧的锥形形状。锥形形状的倾角θ为0.3°至4°(在本实施方案中，θ＝3.0°)。
此外，连通通路侧壁部35f具有不平坦形状，其中从电池21的底面23b侧朝向冷却器60的冷却表面60a侧延伸的凸部35f1和凹部35f2以条纹方式交替地布置(参见图5A、5B和5C)。在本实施方案中，每一个凸部35f1的宽度W1设定为W1＝0.15mm，每一个凹部35f2的宽度W2设定为W2＝0.15mm，并且凸部35f1的重复距离P设定为P＝0.30mm。此外，以凸部35f1的顶部为基准，凹部35f2的深度D设定为D＝0.15mm。
端板29布置在排列方向BH上相对的侧上使得彼此层叠的电池21和介入构件31被包夹在其间。端板29设置有复数个固定部(未示出)，电池模块20经由所述固定部固定到电池组壳体10的下壳体11并通过使用双头螺栓和螺母(未示出)与冷却器60(下文描述)一起固定到下壳体11。由此，电池模块20以其中冷却器60被包夹在电池模块20的电池21的底面23b与下壳体11之间的状态固定到下壳体11。
接下来将描述冷却器60(参见图1至3)。冷却器60布置在电池模块20下方。冷却器60由铝制成并具有在排列方向BH上延伸的方管形状。冷却器60配置为使得冷却至预定温度(在本实施方案中，10℃)的冷却介质RB(在本实施方案中，一种用于车载空调器的冷却介质)循环通过冷却器60。此外，在冷却器60的底面60b和电池组壳体10的下壳体11之间布置有由海绵制成的板状构件15，该板状构件15具有优异的绝热性并在排列方向BH上延伸。
冷却器60设置有复数个固定部(未示出)，冷却器60经由所述固定部固定到电池组壳体10。如上所述，通过使用双头螺栓和螺母(未示出)，冷却器60与电池模块20一起被固定到电池组壳体10的下壳体11，板状构件15包夹在其间。在这样的组装状态下，电池21的底面23b与冷却器60的在排列方向BH上延伸的作为顶面的冷却表面60a之间的距离KC设定为KC＝1.8mm。
导热层70为设置在电池21的底面23b与冷却器60的冷却表面60a之间以将电池21的热传输到冷却器60的层。导热层70为由导热粘性材料71制成并具有导热性和粘性的层，更具体地，在本实施方案中，导热层70由散热油脂制成。散热油脂具有672Pa·s的粘度并含有45重量％至50重量％的氧化铝(Al2O3)、17重量％至21重量％的氧化锌(ZnO)和30重量％的油脂形式硅基树脂。
导热层70无任何间隙地填充在介入构件31的连通通路35k中并还设置在介入构件31的第二介入部35与冷却器60的冷却表面60a之间。注意，在导热层70中，填充在连通通路35k中的部分也被称为连通通路内部部分70p，而设置在第二介入部35与冷却表面60a之间的部分也被称为连通通路外部部分70q。
导热层70的层厚度(连通通路内部部分70p中的层厚度)TD等于电池21的底面23b与冷却器60的冷却表面60a之间的距离KC(KC＝1.8mm)，即，满足TD＝KC＝1.8mm。层厚度TD比介入构件31的第二介入部35的第二厚度T2(T2＝1.5mm)要厚(参见图11)。如下文将描述的，在本实施方案的电池组1中，在导热层70的连通通路内部部分70p中没有气泡AR残留，使得电池21的底面23b与冷却器60的冷却表面60a之间的(导热层70的)热传递量Q(W)高。
接下来将描述电池组1的制造方法(参见图6至11)。首先，准备电池21、介入构件31和端板29，并在“模块形成步骤S1”中形成电池模块20。更具体地，电池21和介入构件31的第一介入部33交替地布置，使得介入构件31的第一介入部33中的每一者设置在相应的彼此相邻的电池21之间并且电池21的底面23b在介入构件31的第二介入部35的连通通路35k中露出。此外，将端板29层叠于排列方向BH上相对的侧上以将电池21和介入构件31包夹在其间。然后，在这里获得的层叠体在排列方向BH上被压制的同时在端板29、29上方设置约束构件(未示出)并将约束构件固定到端板29，使得电池21和介入构件31彼此一体化。如此形成电池模块20。
此外，单独制备冷却器60，并在“成膜步骤S2”中通过使用具有预定排出量的分配器将导热粘性材料71排出到冷却器60的冷却表面60a上，从而在冷却表面60a上形成由导热粘性材料71制成的导热粘性膜70x。注意，导热粘性膜70x(参见图7)的宽度TW和膜厚度TM的值为当介入构件31的连通通路35k被导热粘性材料71无任何间隙地填充时获得的值，导热粘性材料71还在一体化步骤S3(下文描述)中通过挤压导热粘性膜70x来形成导热层70之时被设置在介入构件31的第二介入部35与冷却器60的冷却表面60a之间。
在本实施方案中，在介入构件31的连通通路35k中，冷却器60的冷却表面60a侧上的最大开口宽度W3设定为W3＝25.0mm而电池21的底面23b侧上的最小开口宽度W4设定为W4＝24.8mm。此外，连通通路35k的深度(介入构件31的第二介入部35的第二深度T2)设定为T2＝1.5mm。同时，在一体化步骤S3(下文描述)中形成的导热层70的层厚度TD设定为TD＝1.8mm。鉴于此，导热粘性膜70x的宽度TW设定为TW＝23.0mm，其小于连通通路35k的最大开口宽度W3并且还小于最小开口宽度W4，导热粘性膜70x的膜厚度TM设定为TM＝2.0mm，其比连通通路35k的深度(第二厚度T2)要厚并且还比导热层70的层厚度TD要厚。
随后，在“一体化步骤S3”中，电池模块20的电池21和冷却器60经由导热层70而彼此一体化。更具体地，将板状构件15定位并放置在电池组壳体10的下壳体11上。此外，将冷却器60定位并放置在板状构件15上。其后，将电池模块20定位并放置在冷却器60上。然后，通过使用双头螺栓和螺母(未示出)将冷却器60的固定部(未示出)和电池模块20的固定部(未示出)固定到下壳体11。由此，将电池21的底面23b与冷却器60的冷却表面60a之间的距离KC设定为KC＝1.8mm，从而形成层厚度TD设定为TD＝KC＝1.8mm的导热层70。
图7至11示意了其中在一体化步骤S3中导热粘性膜70x被挤压变形从而形成导热层70的状态。图7示意了其中电池模块20以使得电池21的在介入构件31的连通通路35k中露出的底面23b面向冷却器60的冷却表面60a的姿势放置在其上形成有导热粘性膜70x的冷却器60上的状态。在此阶段，导热粘性膜70x不与电池21的底面23b接触。
当电池21的底面23b与冷却器60的冷却表面60a之间的距离KC进一步变窄时，导热粘性膜70x与电池21的底面23b接触，如图8所示，使得导热粘性膜70x在厚度方向(与第二介入部35的厚度方向JH相同的方向)上被轻微挤压并且导热粘性膜70x的在厚度方向上的中心部分向外膨胀。在此阶段，导热粘性膜70x不与介入构件31的第二介入部35的连通通路侧壁部35f接触。
当底面23b与冷却表面60a之间的距离KC进一步变窄时，导热粘性膜70x在厚度方向上被进一步挤压，使得导热粘性膜70x与介入构件31的第二介入部35的连通通路侧壁部35f以及电池21的底面23b接触，如图9所示。此时，由于导热粘性膜70x的在厚度方向上的中心部分先与连通通路侧壁部35f接触，从而使得气泡AR可被留在电池21的底面23b与介入构件31的连通通路侧壁部35f之间的角部BF处。
当底面23b与冷却表面60a之间的距离KC进一步变窄时，导热粘性膜70x在厚度方向上被进一步挤压。结果，如图10所示，与电池21的底面23b和连通通路侧壁部35f接触的导热粘性材料71沿着电池21的底面23b和连通通路侧壁部35f逐渐朝向冷却器60的冷却表面60a侧移动。由于这个原因，留在电池21的底面23b与连通通路侧壁部35f之间的角部BF处的气泡AR也随着导热粘性材料71的移动沿着连通通路侧壁部35f逐渐朝向冷却表面60a侧移动。
当底面23b与冷却表面60a之间的距离KC进一步变窄时，导热粘性材料71无任何间隙地填充到连通通路35k中，如图11所示。随之而来的是，导热粘性材料71从连通通路35k部分地凸出并在介入构件31的第二介入部35与冷却器60的冷却表面60a之间扩展。如此形成导热层70。此外，留在导热层70的连通通路内部部分70p中的连通通路35k中的气泡AR移动到介入构件31的第二介入部35与冷却器60的冷却表面60a之间的部分并且进一步向外推，使得气泡AR几乎不能停留在连通通路内部部分70p中。
随后，在“上壳体附接步骤S4”中，将上壳体(未示出)固定到下壳体11，从而形成电池组壳体10。如此，完成电池组1。
实施例和对比例
接下来将描述为验证本发明的效果而进行的测试的结果。作为实施例1至6及比较例，通过改变介入构件的第二介入部的连通通路侧壁部的配置来制造七种类型的电池组，如表1所示。更具体地，在对比例和实施例3中，第二介入部的连通通路侧壁部不具有锥形形状。另一方面，在实施例1、2、4至6中，第二介入部的连通通路侧壁部形成为倾角θ为0.5°至3.0°的锥形形状。同时，在实施例3至6中，第二介入部的连通通路侧壁部形成为与上述实施方案中由凸部35f1和凹部35f2构成的不平坦形状相似的不平坦形状。注意，实施例6的电池组对应于上述实施方案的电池组1。
表1
Figure BDA0001828676180000131
然后，在预定的条件下使用实施例1至6和对比例的电池组。更具体地，在冷却至10℃的冷却介质RB循环通过冷却器60的同时，重复充放电2000秒使得包含在电池组中的电池21以恒定电流3C从SOC为100％放电至SOC为90％，之后，电池21以恒定电流3C从SOC为90％充电至SOC为100％。然后，测量包含在电池组中的电池21的电池壳体23的顶面23a的电池温度(℃)。注意，通过使用布置在电池21的电池壳体23的顶面23a上的热电偶来测量电池温度。
注意，表1中的“最高温度”为包含在电池组中的电池21中具有最高温度的电池21的电池温度。在测试中，基于最高温度的高点来评价电池组的冷却性能。更具体地，将最高温度低于32.0℃的电池组评价为特别好(评价记分“A”)，将最高温度等于或高于32.0℃但低于34.5℃的电池组评价为良好(评价记分“B”)，并将最高温度为34.5℃或更高的电池组评价为差(评价记分“C”)。
表1和图12中示出了结果。在对比例的电池组中，最高温度高(34.5℃或更高)，因此冷却性能差。另一方面，在实施例1至6的电池组中，最高温度低(低于34.5℃)，因而冷却性能良好。特别地，在实施例4至6的电池组中，最高温度低(低于32.0℃)，因而冷却性能良好。获得这种结果的可能原因如下。
即，在对比例的电池组中，介入构件的第二介入部的连通通路侧壁部不具有锥形形状并且也不具有不平坦形状。由于这个原因，在形成导热层70的步骤中留在连通通路35k中、特别是电池21的底面23b与介入构件31的连通通路侧壁部35f之间的角部BF处的气泡AR残留在导热层70的连通通路内部部分70p中，使得导热层70的热传递量Q低(散热性能低)。结果，认为电池21的最高温度高。
另一方面，在实施例1、2、4至6的电池组中，介入构件的第二介入部的连通通路侧壁部形成为锥形形状。由于这个原因，即便在形成导热层70的步骤中在连通通路35k中、特别是在角部BF处留下了气泡AR，气泡AR也会随着导热粘性材料71沿着电池21的底面23b和形成为锥形形状的连通通路侧壁部35f朝向冷却器60的冷却表面60a的移动，沿着电池21的底面23b和形成为锥形形状的连通通路侧壁部35f朝向冷却表面60a侧移动，使得气泡AR容易排出到连通通路35k外部。因此，留在导热层70的连通通路内部部分70p中的气泡AR少于对比例的电池组，并且导热层70的热传递量Q高。结果，认为电池21的最高温度被限制为低的。
从这些结果发现，介入构件的连通通路侧壁部的倾角θ应设定为0.3°以上。当倾角θ小于0.3°时，认为气泡AR几乎不能随着导热粘性材料71的移动而移动，从而气泡AR容易残留在连通通路内部部分70p中。同时，介入构件的连通通路侧壁部的倾角θ应设定为4°以下。在具有倾角θ大于4°的锥形形状的电池组中，导热粘性材料71几乎不能移动到冷却表面60a侧，因而认为气泡AR往往残留在连通通路内部部分70p中。相应地，优选介入构件的连通通路侧壁部形成为倾角θ为0.3°至4°的锥形形状。
同时，在实施例3至6的电池组中，介入构件的第二介入部的连通通路侧壁部形成为不平坦形状。由于这个原因，在一体化步骤S3中，导热粘性材料71容易沿着凸部和凹部的延伸方向朝向冷却表面60a移动。即，认为通过设置凸部和凹部，导热粘性材料71容易从电池21的底面23b朝向冷却表面60a侧移动。由此，气泡AR容易随着导热粘性材料71向冷却表面60a侧的移动朝向冷却表面60a侧移动从而被排出到连通通路35k外部。因此，留在导热层70的连通通路内部部分70p中的气泡AR少于对比例的电池组，并且导热层70的热传递量Q高。结果，认为电池21的最高温度被限制为低的。
特别地，在实施例4至6中，介入构件的连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状。由于这个原因，在一体化步骤S3中，导热粘性材料71进一步容易沿着电池21的底面23b和具有锥形形状及不平坦形状的连通通路侧壁部35f朝向冷却表面60a侧移动。随之而来的是，通过沿着电池21的底面23b和具有锥形形状及不平坦形状的连通通路侧壁部35f进一步朝向冷却表面60a侧移动，气泡AR进一步容易排出到连通通路35k外部。因此，留在导热层70的连通通路内部部分70p中的气泡AR进一步少于实施例1至3的电池组，并且导热层70的热传递量Q进一步更高。结果，认为电池21的最高温度被限制为特别低。
如上所述，电池组1的制造方法包括模块形成步骤S1、成膜步骤S2和一体化步骤S3。介入构件31的第二介入部35的连通通路侧壁部35f形成为至少锥形形状或不平坦形状。在一体化步骤S3中，使导热粘性膜70x压靠于电池21的在介入构件31的连通通路35k中露出的底面23b，并且使与电池21的底面23b和具有锥形形状及不平坦形状的连通通路侧壁部35f接触的导热粘性材料71沿着电池21的底面23b和具有锥形形状及不平坦形状的连通通路侧壁部35f朝向冷却表面60a侧移动。由于这个原因，即便在连通通路35k中留下气泡AR，气泡AR也容易随着导热粘性材料71的移动朝向冷却表面60a侧移动，使得气泡AR几乎不能残留在连通通路35k中填充的导热粘性材料71中。由于这个原因，可以抑制气泡AR残留在导热层70的连通通路内部部分70p中并抑制由于气泡AR所致的导热层70的热传递量Q的减小。
在其中介入构件31的第二介入部35的连通通路侧壁部35f形成为具有锥形形状和不平坦形状的情况下，可以特别抑制气泡AR残留在导热层70的连通通路内部部分70p中并进一步抑制由于气泡AR所致的导热层70的热传递量Q的减小。
此外，在本实施方案中，介入构件31的连通通路侧壁部35f形成为倾角θ为0.3°至4°的锥形形状。由于这个原因，在一体化步骤S3中，导热粘性材料71进一步容易沿着电池21的底面23b和具有锥形形状的连通通路侧壁部35f朝向冷却表面60a侧移动，使得气泡AR几乎不能残留在连通通路35k中填充的导热粘性材料71中。因此，可以进一步抑制气泡AR残留在导热层70的连通通路内部部分70p中并进一步抑制由于气泡AR所致的导热层70的热传递量Q的减小。
上文已按实施方案描述了本发明，但本发明还包括其中锥形形状配置为使得连通通路在垂直于第二介入部的厚度方向的方向上的截面积增大的情况。本发明不限于所述实施方案并可在不偏离本发明的主旨的情况下适当地修改和应用。

Claims (9)

1.一种电池组，特征在于所述电池组包括：
电池模块，其配置为使得复数个电池和复数个介入构件彼此一体化，所述电池各自包括散热表面，所述介入构件各自包括设置在相应的彼此相邻的电池之间的第一介入部；
冷却器，其配置为经由所述冷却器的冷却表面使所述电池冷却；和
导热层，其包含导热粘性材料并设置在所述散热表面和所述冷却表面之间，其中：
所述电池和所述冷却器接触所述导热层；
所述介入构件各自包括设置在所述散热表面和所述冷却表面之间的第二介入部；
所述第二介入部在从所述散热表面至所述冷却表面的厚度方向上具有厚度；
所述第二介入部包括限定连通通路的连通通路侧壁部，所述散热表面经由所述连通通路连通所述冷却表面；
所述连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少一者，所述锥形形状配置为具有自所述第二介入部的厚度方向的0.3°至4°的倾角，使得所述连通通路在垂直于所述第二介入部的厚度方向的方向上的截面积沿着从所述散热表面朝向所述冷却表面的方向增大，所述不平坦形状配置为使得各自从所述散热表面朝向所述冷却表面延伸的凸部和各自从所述散热表面朝向所述冷却表面延伸的凹部以条纹方式交替地布置；
所述导热层具有大于所述第二介入部的厚度的层厚度；以及
所述导热层填充在所述第二介入部与所述冷却表面之间的部分以及所述连通通路中的至少所述连通通路中。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于：
所述电池排列成行；
所述冷却表面配置为在所述电池排列成行的排列方向上延伸；
所述导热层配置为将所述电池的热传输到所述冷却器；以及
沿着从所述散热表面朝向所述冷却表面的方向，所述锥形形状配置为指向所述第二介入部的纵向方向的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其特征在于所述连通通路侧壁部具有所述锥形形状和所述不平坦形状。
4.一种电池组制造方法，所述制造方法的特征在于包括：
形成电池模块，使得复数个电池和复数个介入构件交替地布置为使得每一个所述介入构件的第一介入部设置在彼此相邻的电池之间并且所述电池的散热表面在所述介入构件的连通通路中露出，以及所述电池和所述介入构件彼此一体化；
在冷却器的冷却表面上形成导热粘性膜，所述导热粘性膜包含导热粘性材料并且具有膜厚度；以及
形成导热层，使得所述电池和所述冷却器接触所述导热层，所述导热层形成为使得所述电池模块以使得在所述连通通路中露出的所述散热表面面向所述冷却表面的姿势放置在其上形成有所述导热粘性膜的所述冷却器上，所述导热粘性膜压靠于在所述连通通路中露出的所述散热表面，并且与所述散热表面和所述介入构件的连通通路侧壁部接触的所述导热粘性材料在从所述散热表面至所述冷却表面的方向上沿着所述散热表面和所述连通通路侧壁部移动，使得所述连通通路被所述导热粘性材料填充，其中：
所述介入构件各自包括设置在所述散热表面和所述冷却表面之间的第二介入部；
所述第二介入部在从所述散热表面至所述冷却表面的厚度方向上具有厚度；
所述第二介入部包括限定所述连通通路的所述连通通路侧壁部，所述散热表面经由所述连通通路连通所述冷却表面；
所述连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少一者，所述锥形形状配置为具有自所述第二介入部的厚度方向的0.3°至4°的倾角，使得所述连通通路在垂直于所述第二介入部的厚度方向的方向上的截面积沿着从所述散热表面朝向所述冷却表面的方向增大，所述不平坦形状配置为使得各自从所述散热表面朝向所述冷却表面延伸的凸部和各自从所述散热表面朝向所述冷却表面延伸的凹部以条纹方式交替地布置；
所述导热层具有大于所述第二介入部的厚度的层厚度；
所述导热层填充在所述第二介入部与所述冷却表面之间的部分以及所述连通通路中的至少所述连通通路中；以及
所述膜厚度厚于所述层厚度。
5.根据权利要求4所述的电池组制造方法，其特征在于：
所述电池排列成行；
所述冷却表面配置为在所述电池排列成行的排列方向上延伸；
所述导热层配置为将所述电池的热传输到所述冷却器；以及
沿着从所述散热表面朝向所述冷却表面的方向，所述锥形形状配置为指向所述第二介入部的纵向方向的外侧。
6.根据权利要求4或5所述的电池组制造方法，其特征在于所述连通通路侧壁部具有所述锥形形状和所述不平坦形状。
7.一种用于电池组的介入构件，所述介入构件的特征在于包括：
第一介入部，其用于设置在相邻的电池之间，所述电池各自包括散热表面；和
第二介入部，其用于设置在所述散热表面与冷却器的冷却表面之间，
所述第二介入部包括限定连通通路的连通通路侧壁部，所述散热表面经由所述连通通路通过导热层连通所述冷却表面，所述导热层接触所述散热表面和所述冷却表面，所述导热层具有大于所述第二介入部的厚度的层厚度，
所述连通通路侧壁部具有锥形形状和不平坦形状中的至少一者，所述锥形形状配置为具有自所述第二介入部的厚度方向的0.3°至4°的倾角，使得所述连通通路在垂直于所述第二介入部的厚度方向的方向上的截面积沿着从所述散热表面朝向所述冷却表面的方向增大，所述不平坦形状配置为使得各自从所述散热表面朝向所述冷却表面延伸的凸部和各自从所述散热表面朝向所述冷却表面延伸的凹进部以条纹方式交替地布置。
8.根据权利要求7所述的介入构件，其特征在于沿着从所述散热表面朝向所述冷却表面的方向，所述锥形形状配置为指向所述第二介入部的纵向方向的外侧。
9.根据权利要求7或8所述的介入构件，其特征在于所述连通通路侧壁部具有所述锥形形状和所述不平坦形状。
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