CN109891539B - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种在交替配置多个蓄电体和冷却构件的蓄电装置中，能够可靠地防止由蓄电体的膨胀引起的冷却性能的降低的蓄电装置的结构。蓄电装置(1)具备配置在蓄电体(21)和水套(40)之间且能够弹性变形的热传导片(30)。在水套(40)的内部，形成有：流体分配部(70)，与水套(40)中的冷却流体的入口连通；流体回收部(72)，与水套(40)中的冷却流体的出口连通；以及热交换部(67)，通过流体通路(71)连接流体分配部(70)和流体回收部(72)，该流体通路(71)由在水套(40)的厚度方向上竖立设置的散热片(80)分隔。热传导片(30)配置在主体部(41)的表面的与热交换部(67)对应且不与流体分配部(70)以及流体回收部(72)重叠的范围。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及具备对蓄电体进行冷却的冷却构件的蓄电装置。
背景技术
以往，已知一种通过冷却构件对排列配置的蓄电体进行冷却的蓄电装置。作为公开这种蓄电装置的文献，例如有专利文献1、专利文献2。在专利文献1中，记载了一种电池的热交换装置，其具有流入管道以及流出管道，并且具有供传热介质的流动横穿的平坦的热交换部。在专利文献2中，记载了一种将多个电池模块相互夹持冷却用的板而成的电池组，该电池组具备：绝缘片，设置在板和电池模块之间，且具有热传导性；以及冷媒流路，设置在板内，且供在冷媒回路中循环的冷媒流动，该冷媒回路至少具有冷媒压缩机。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2016-506030号公报
专利文献2：日本特开2011-49137号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，有蓄电体由于充放电而膨胀等从而体积发生变化的情况。若蓄电体膨胀从而体积变大，则有损坏冷却构件内部的冷却流体的流路从而使冷却性能降低的可能性。关于这一点，在专利文献1、专利文献2记载的结构中，也没有考虑由充放电引起的蓄电体的体积的膨胀，有由于膨胀产生冷却性能的降低的可能性。
本发明的目的在于提供一种在交替配置多个蓄电体和冷却构件的蓄电装置中，能够可靠地防止由蓄电体的膨胀引起的冷却性能的降低的结构。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及一种通过冷却构件(例如，后述的冷却构件35)对排列配置的多个蓄电体(例如，后述的蓄电体21)进行冷却的蓄电装置(例如，后述的蓄电装置1)，所述冷却构件具备：平板部(例如，后述的水套40)，与所述蓄电体交替配置，且冷却流体在其内部流动；以及传热片(例如，后述的热传导片30)，配置在所述蓄电体和所述平板部之间，且能够弹性变形，在所述平板部的内部，形成有：入口侧空隙部(例如，后述的流体分配部70)，与所述平板部中的冷却流体的入口连通；出口侧空隙部(例如，后述的流体回收部72)，与所述平板部中的冷却流体的出口连通；以及热交换部(例如，后述的热交换部67)，通过流体通路(例如，后述的流体通路71)连接所述入口侧空隙部和所述出口侧空隙部，所述流体通路在所述入口侧空隙部和所述出口侧空隙部之间由在所述平板部的厚度方向上竖立设置的分隔构件(例如，后述的散热片80)分隔，所述传热片配置在所述平板部的表面的与所述热交换部对应且不与所述入口侧空隙部以及所述出口侧空隙部重叠的范围。
由此，即使在蓄电体由于充放电而膨胀的情况下，也能够通过在热交换部的范围固定的传热片的弹性变形来吸收其位移量。即使在蓄电体的体积的位移量大的情况下，由于热交换部通过在厚度方向上竖立设置的分隔构件而刚性变高，因此流体通路不会由于蓄电体的按压力而损坏。此外，由于成为了在与入口侧空隙部以及出口侧空隙部对应的范围没有传热片的结构，因此确保了蓄电体的膨胀空间，入口侧空隙部以及出口侧空隙部不会经由传热片被蓄电体按压。这样，成为了即使产生蓄电体的膨胀，也对平板部的冷却流体流动的流路进行保护的结构。进而，由于在锂离子电容器等蓄电体中，一般在外周部没有内部的发热元件，因此与在水套(平板部)的整个表面上配置传热片相比，能够有效地进行冷却。
优选如下结构：在所述热交换部中，在所述平板部的内侧面，沿着所述冷却流体的流动的方向延伸的切口部作为所述分隔构件在与所述冷却流体的流体的方向正交的方向上形成多个，该切口部相对于所述内侧面竖立。
由此，因为平板部由从内侧面竖立的多个切口部从内侧支承，所以能够有效地提高对于按压力的刚性，能够更可靠地保护形成热交换部的流体通路。
优选地，还具备：入口侧连接构件(例如，后述的入侧连接管60a以及入侧接头部61a)，连接配置在所述蓄电体的两侧的所述平板部的各个入口；以及出口侧连接构件(例如，后述的出侧连接管60b以及出侧接头部61b)，连接配置在所述蓄电体的两侧的所述平板部的各个出口。
由此，能够以简单的结构实现冷却流体向各平板部的供给以及回收。
发明效果
根据本发明的蓄电装置，能够可靠地防止由蓄电体的膨胀引起的冷却性能的降低。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的蓄电装置的立体图。
图2是本实施方式的蓄电装置的分解立体图。
图3是本实施方式的电路体的分解立体图。
图4是夹入构成本实施方式的LiC/WJ堆的水套的蓄电体的立体图。
图5是示出构成本实施方式的LiC/WJ堆的各构件的一部分的分解立体图。
图6是本实施方式的水套的分解立体图。
图7是示出本实施方式的水套的散热片的放大立体图。
图8是示意性地示出本实施方式的水套内部的冷却流体的流动的立体图。
图9是示意性地示出本实施方式的LiC/WJ堆的冷却流体的流动的立体图。
图10是示意性地示出变形例的LiC/WJ堆的冷却流体的流动的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的蓄电装置1的立体图。图2是本实施方式的蓄电装置1的分解立体图。另外，在以下的说明中为了方便示出了上下方向以及左右方向来进行说明，但本实施方式的蓄电装置1的方向不限于后述的上下左右的方向。
如图1以及图2所示，本实施方式的蓄电装置1具备框体10、LiC/WJ堆20、电路体12、控制基板13以及冷却构件35作为主要的结构。
框体10构成为能够在其内侧收纳LiC/WJ堆20。在LiC/WJ堆20的上方配置有电路体12。在电路体12的上方，配置有控制基板13。
图3是本实施方式的电路体12的分解立体图。如图3所示，电路体12具备电路15、配置在电路15的上方的基板支承体16以及配置在电路15的下方的倒T字状的绝缘体17。
LiC/WJ堆20是由在给定方向上并列配置的多个蓄电体21构成的LiC(锂离子电容器)的层叠体。蓄电体21的形状是横长的长方体形状(平板状)，其平面部分朝向配置蓄电体21的方向。在以下的说明中，有时将配置蓄电体21的方向作为堆叠方向进行说明。在堆叠方向上配置的多个蓄电体21通过冷却构件35冷却。
图4是夹入构成本实施方式的LiC/WJ堆20的水套40的蓄电体21的立体图。图5是示出构成本实施方式的LiC/WJ堆20的各构件的一部分的分解立体图。
如图4以及图5所示，本实施方式的冷却构件35具备平板状的水套(平板部)40和热传导片(传热片)30。构成包括冷却构件35的LiC/WJ堆20的各构件按照水套40、热传导片30、蓄电体21、热传导片30、水套40…的顺序反复配置。
热传导片30分别配置在蓄电体21的堆叠方向的两侧，蓄电体21的热量经由热传导片30传递到水套40。
热传导片30由具有热传导性的材料例如硅酮构成。热传导片30具有厚度，且构成为在其厚度方向上能够弹性变形。本实施方式的热传导片30配置在作为水套40的表面的热交换面410上。热交换面410为与后述的水套40内部的后述的热交换部67的范围对应的范围。
对水套40进行说明。图6是本实施方式的水套40的分解立体图。图7是示出本实施方式的水套40的散热片80的放大立体图，是对图6的区域A进行放大的图。
本实施方式的水套40具备主体部41和分别配置在主体部41的上部两端的延长部42。
如图6所示，水套40的主体部41由第一板状构件411和第二板状构件412这两个板状构件在堆叠方向上重叠而构成。第一板状构件411具有分别配置在其上部左右两侧且向上方延伸的第一延长片421。此外，第二板状构件412具有分别配置在其上部左右两侧且向上方延伸的第二延长片422。
第一板状构件411和第二板状构件412经由银焊料框构件65在堆叠方向上结合。银焊料框构件65形成为与第一板状构件411以及第二板状构件412的外形相应的框状，后述的热交换部67收敛于内侧。
在延长部42的堆叠方向的一侧配置有接头部61，在另一侧配置有连接管60。本实施方式的接头部61以及连接管60均为筒状构件，且成为内侧的空间相互连通的一体的构件。此外，接头部61构成为能够与堆叠方向上相邻的水套40的连接管60的内侧嵌合。
在接头部61中，形成有连接其内侧的空间和水套40的内部的开口部68。开口部68形成为在接头部61与相邻的连接管60嵌合的状态下能够连通接头部61的内侧和水套40的内部的位置、形状。
在第一延长片421中形成有第一贯通孔431，并且在第二延长片422中形成有第二贯通孔432。接头部61在贯通第一贯通孔431以及第二贯通孔432的状态下被固定。在本实施方式中，在第一延长片421的与面向第二延长片422的一侧相反侧的面上，形成有筒状部441，在前端从自该筒状部441的内侧突出的状态下，接头部61被固定。而且，从延长部42的筒状部441突出的接头部61经由O型环53与相邻的水套40的连接管60结合。位于接头部61的相反侧的连接管60在接头部61贯通第一贯通孔431以及第二贯通孔432的状态下位于第二延长片422侧。在连接管60和第二板状构件412之间，配置有第一银焊料环51以及第二银焊料环52。
另外，在本实施例中，从第一/二延长片421/422一体地设置筒状部441，但也可以设置单独的环状构件来固定连接管60。
此外，在本实施例中，将连接管60的开口部68设为切入到短径剖面的形状，但也可以在连接管60的法线方向上设置多个孔。
配置在水套40的各部分的银焊料(银焊料框构件65、第一银焊料环51、第二银焊料环52)用于焊接，用于第一板状构件411和第二板状构件412的接合固定、连接管60以及接头部61的接合固定。在堆叠方向上排列的水套40中，冷却流体通过连接管60以及接头部61循环。
接下来，对水套40内部的冷却流体的流动进行说明。在第二板状构件412的面向第一板状构件411的面上，形成与热交换面410的位置对应的冷却流体的流体通路71。如图7所示，流体通路71由在左右方向上延伸的多个散热片(分隔构件、切口部)80构成，形成该流体通路71的部分成为热交换部67。散热片80成为切口形状，且成为从水套40的内侧面直立(竖立设置)的姿态。
多个散热片80在上下方向上排列，使得冷却流体通过散热片80和散热片80之间在左右方向上流动。散热片80成为形成流体通路71的分隔构件。在本实施方式中，在通过加工加入切口之后，使得该切口立起，从而形成散热片80。
图8是示意性地示出本实施方式的水套40内部的冷却流体的流动的立体图。图9是示意性地示出本实施方式的LiC/WJ堆20的冷却流体的流动的立体图。另外，在图8以及图9中，通过箭头示出冷却流体的流动。
在水套40的内部流通的冷却流体通过作为连接构件的连接管60以及接头部61被送到各水套40，并且被回收。更具体地，通过贯通延长部42而配置的接头部61的开口部68从延长部42进出主体部41的内部。
在本实施方式中，左右方向的一侧的接头部61的开口部68成为流入主体部41的冷却流体的入口，左右方向的另一侧的接头部61的开口部68成为从主体部41流出的冷却流体的出口。在以下的说明中，将配置在左右方向的一侧的延长部42的连接管60作为入侧连接管60a，将配置在左右方向的另一侧的延长部42的连接管60作为出侧连接管60b。将配置在左右方向的一侧的延长部42的接头部61作为入侧接头部61a，将配置在左右方向的另一侧的延长部42的接头部61作为出侧接头部61b。
流体分配部70与水套40的内部的流体通路71的上游侧连接，流体回收部72与流体通路71的下游侧连接。
流体分配部70是作为与水套40内部的冷却流体的入口连通的空间而形成的入口侧空隙部。本实施方式的流体分配部70配置在水套40内部的流体通路71的左右方向一侧，且与散热片80的始端部相邻。流体通路71经由该流体分配部70与入侧接头部61a的开口部68连通。从入侧接头部61a进入水套40内部的冷却流体由流体分配部70分配到由在上下方向上排列的散热片80构成的多个路径，并从流体分配部70侧流向流体回收部72侧。
通过流体分配部70供给到流体通路71的冷却流体进行热交换，从而冷却蓄电体21。在本实施方式中，由散热片80构成的流体通路71的范围成为进行热交换的热交换面410。如图5所示，在蓄电体21和水套40之间，配置有与热交换面410的范围相应的大小的热传导片30，蓄电体21经由该热传导片30冷却。此外，热传导片30成为在堆叠方向上不与流体分配部70以及流体回收部72重叠的尺寸。
流体回收部72是作为与水套40内部的冷却流体的出口连通的空间而形成的出口侧空隙部。本实施方式的流体回收部72相对于流体分配部70配置在水套40内部的流体通路71的左右方向另一侧，并与散热片80的末端部相邻。出侧接头部61b的开口部68经由该流体回收部72与流体通路71连通。在多个散热片80之间(流体通路71)从上游侧流过来的流体在流体回收部72合流并从出侧接头部61b流出到水套40的外部。由此，在流体通路71的通过中通过热交换而温度上升了的冷却流体排出到水套40的外部。
在图9所示的例子中，在冷却流体最后供给的最前侧的水套40的入侧接头部61a的出口91，配置有防止冷却流体向外部流出的栓(省略图示)。此外，在最前侧的水套40的出侧连接管60b的出口92，也配置有防止冷却流体向外部流出的栓(省略图示)。
通过冷却流体从与冷却流体的供给源连接的上游侧(图9中的IN侧)流向堆叠方向的一侧，从而冷却流体分别供给到在堆叠方向上排列的各水套40的流体分配部70。在水套40的内部的流体通路71中进行了热交换的冷却流体从流体回收部72通过出侧连接管60b以及出侧接头部61b被送到下游侧(图9中的OUT侧)。
在本实施方式中，在热交换面410的范围配置热传导片30，水套40和蓄电体21的热交换经由热传导片30进行。另外，在水套40的热交换面410的两侧，即在堆叠方向上与流体分配部70以及流体回收部72重叠的范围，没有配置热传导片30。因此，在与水套40中的流体分配部70以及流体回收部72对应的范围，在与蓄电体21之间，形成与热传导片30的厚度相应的间隙。此外，由于蓄电体21和水套40在堆叠方向上交替配置，因此热传导片30配置在水套40的两侧。
根据以上说明的实施方式，起到以下的效果。
蓄电装置1所具备的冷却构件35具备：水套40，与蓄电体21交替配置，且冷却流体在其内部流动；以及热传导片30，配置在蓄电体21和水套40之间，且能够弹性变形。在水套40的内部，形成有：流体分配部70，与水套40中的冷却流体的入口连通；流体回收部72，与水套40中的冷却流体的出口连通；热交换部67，通过流体通路71连接流体分配部70和流体回收部72，该流体通路71在流体分配部70和流体回收部72之间被在水套40的厚度方向上竖立设置的散热片80分隔。热传导片30配置(粘贴)在主体部41的表面的与热交换部67对应的范围，即不与流体分配部70以及流体回收部72重叠的范围。
由此，即使在蓄电体21由于充放电而膨胀的情况下，也能够通过在作为热交换部67的范围的热交换面410上固定的热传导片30的弹性变形来吸收其位移量。即使在蓄电体21的体积的位移量大的情况下，由于热交换部67通过在厚度方向上竖立设置的散热片80而刚性变高，因此流体通路71不会由于蓄电体21的按压力而损坏。此外，由于成为了在与流体分配部70以及流体回收部72对应的范围没有热传导片30的结构，因此确保了蓄电体21的膨胀空间，在与水套40中的流体分配部70以及流体回收部72对应的范围，在与蓄电体21之间，形成有堆叠方向的间隙。由此，流体分配部70以及流体回收部72不再经由热传导片30被蓄电体21按压，能够有效地避免流体分配部70以及流体回收部72损坏的事态的发生。这样，即使产生蓄电体21的膨胀，也成为了对水套40的内部的流路进行保护的结构。
进而，由于在锂离子电容器等蓄电体中，一般在外周部没有内部的发热元件，因此与在水套40的整个表面配置热传导片30相比，能够有效地冷却。
此外，在本实施方式的热交换部67中，在水套40的内侧面，沿着冷却流体的流动的方向延伸的散热片80作为分隔构件在与冷却流体的流动的方向正交的方向上隔开给定的间隔形成多个，该散热片80为相对于内侧面竖立的构造。
由此，由于水套40由从内侧面直立的多个散热片80从内侧支承，因此能够有效地提高对于按压力的刚性，能够更可靠地保护形成热交换部67的流体通路71。
此外，本实施方式的蓄电装置1还具备：入侧连接管60a以及入侧接头部61a，连接配置在蓄电体21的两侧的水套40的各个冷却流体的入口；以及出侧连接管60b以及出侧接头部61b，连接配置在蓄电体21的两侧的水套40的各个出口。
由此，能够以简单的结构实现向各水套40的冷却流体的供给以及回收。
以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，能够适当变更。
例如，能够适当变更流动冷却流体的方向。接下来，对示出冷却流体的流动方向不同的例子的变形例进行说明。图10是示意性地示出变形例的LiC/WJ堆20a的冷却流体的流动的立体图。在图10所示的例子中，在冷却流体最后供给的最前侧的水套40的入侧接头部61a的出口91，配置有防止冷却流体向外部流出的栓(省略图示)，并且在最后侧的水套40的出侧连接管60b的出口93，也配置有防止冷却流体向外部流出的栓(省略图示)。在图10所示的变形例的情况下，冷却流体在入侧连接管60a以及入侧接头部61a中流动的方向和冷却流体在出侧连接管60b以及出侧接头部61b中流动的方向为相同的方向。即使在该变形例中，也能够向各水套40供给冷却流体并回收。
此外，蓄电体21不限于锂离子电容器，也能够应用于包括锂离子电池的进行发热和膨胀的蓄电体。
进而，散热片80通过铸造等一般的金属成形方法也能够制造，且形状也不限于本实施例。
附图标记说明
1 蓄电装置
21 蓄电体
30 热传导片(传热片)
40 水套(平板部)
60a 入侧连接管(连接构件)
60b 出侧连接管(连接构件)
61a 入侧接头部(连接构件)
61b 出侧接头部(连接构件)
67 热交换部
70 流体分配部(入口侧空隙部)
71 流体通路
72 流体回收部(出口侧空隙部)
80 散热片(分隔构件、切口部)

Claims (3)

1.一种通过冷却构件对排列配置的多个蓄电体进行冷却的蓄电装置，其中，
所述冷却构件具备：
平板部，与所述蓄电体交替配置，且冷却流体在其内部流动；以及
传热片，配置在所述蓄电体和所述平板部之间，且能够弹性变形，
在所述平板部的内部，形成有：
热交换部，在上下方向形成了多个流体通路，所述流体通路由在所述平板部的厚度方向上竖立设置且在所述冷却流体流动的左右方向上延伸的分隔构件分隔；
入口侧空隙部，设置在所述平板部中的冷却流体的入口与所述热交换部之间，并在上下方向上延伸以使所述入口与所述多个流体通路的始端部连通；以及
出口侧空隙部，设置在所述平板部中的冷却流体的出口与所述热交换部之间，并在上下方向上延伸以使所述出口与所述多个流体通路的末端部连通，
所述传热片仅配置在所述平板部的表面的与所述热交换部对应的范围，
在将所述冷却构件与所述蓄电体交替地配置的状态下，在与所述蓄电体重叠且与所述平板部的表面中的所述入口侧空隙部以及所述出口侧空隙部对应的范围，在与所述蓄电体之间形成与所述传热片的厚度相应的间隙。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，
在所述热交换部中，
在所述平板部的内侧面，沿着所述冷却流体流动的方向延伸的切口部作为所述分隔构件在与所述冷却流体流动的方向正交的方向上形成多个，
该切口部是相对于所述内侧面竖立的构造。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中，
还具备：
入口侧连接构件，连接配置在所述蓄电体的两侧的所述平板部的各个入口；以及
出口侧连接构件，连接配置在所述蓄电体的两侧的所述平板部的各个出口。
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