CN110048182A - 传热构件、电池组及车辆 - Google Patents

Abstract

提供了一种抗振性优异的传热构件以及一种有效地防止冷却效率因振动而降低的电池组。传热构件用于电池组，该电池组包括按电池堆、传热构件和冷却器这一顺序相接触的电池组、传热构件和冷却器。传热构件包括：多个橡胶颗粒；以及树脂，该树脂的热导率高于多个橡胶的热导率。

Description

传热构件、电池组及车辆

技术领域

本公开涉及传热构件、电池组及车辆。

背景技术

已经通过例如空气对具有电池堆的电池组进行冷却，以便防止由于电池堆中生成的热量而导致的过热。另一方面，随着电池组的输出功率的增加，正在研究借助于冷却器的冷却。

例如，日本未经审查的专利申请公开第2013-033668号公开了一种构造，在该构造中，在以堆叠状态固定的多个棱柱形的电池单体的底面上设置冷却板，并且在多个棱柱形的电池单体和冷却板之间设置绝缘导热片。

发明内容

为了通过冷却器来冷却电池堆，在电池堆和冷却器之间有必要具有接触区域。当电池堆和冷却器被布置为二者之间设置传热构件时，在传热构件和电池堆之间以及在传热构件和冷却器之间有必要具有接触区域。

电池堆由多个堆叠的电池单体组成。由于制造原因，在电池堆的冷却面上可能有许多凸起和凹陷。作为从这样的视角进行深入研究的结果，本发明人发现通过使用树脂传热构件作为传热构件，即使对于具有一些凸起和凹陷的电池堆也能够具有接触区域。

另一方面，当将包括设置在树脂传热构件上的电池堆的电池组安装至车辆等时，超过电池堆的重力的力可能通过振动而瞬间地施加至传热构件。此时，传热构件可能会被挤压，即使在解除该力之后，由于挤压产生的变形可能无法完全恢复。因此，有时存在电池堆和传热构件没有彼此相接触的部分，降低了冷却效率。

本公开正是鉴于上述情况而作出的。本公开的目的在于提供一种抗振性优异的传热构件、有效地防止冷却效率因振动而降低的电池组、以及包括该电池组的车辆。

本公开的示例性方面是一种传热构件，其用于电池组，该电池组包括按电池堆、传热构件和冷却器这一顺序彼此相接触的电池堆、传热构件和冷却器。传热构件包括：多个橡胶颗粒；以及树脂，树脂的热导率高于多个橡胶颗粒的热导率。

本公开的另一示例性方面是一种电池组，该电池组包括：电池堆、传热构件和冷却器。传热构件包括多个橡胶颗粒和树脂，树脂的热导率高于多个橡胶颗粒的热导率。

本公开的另一示例性方面是一种车辆，该车辆包括电池组，该电池组包括按电池堆、传热构件和冷却器这一顺序彼此相接触的电池堆、传热构件和冷却器。传热构件包括多个橡胶颗粒和树脂，树脂的热导率高于多个橡胶颗粒的热导率。

根据本公开，能够提供抗振性优异的传热构件、有效地防止冷却效率因振动而降低的电池组、以及包括该电池组的车辆。

根据下文给出的详细描述和附图将更全面地理解本公开的上述和其他目的、特征和优点，附图仅以说明的方式给出，因此不应被视为限制本公开。

附图说明

图1是示出作为根据实施例的电池组的示例的电池组的示意性构造的分解透视图；

图2是示出根据本实施例的电池组的层结构的示例的横截面示意图；以及

图3是示出根据本实施例的传热构件的示例的横截面示意图。

具体实施方式

下文将描述根据本实施例的传热构件、电池组和车辆。为了清楚起见，适当地省略和简化了以下描述和附图。在全部附图中，由相同的附图标记表示相同的元件，并且将根据需要省略重复的描述。注意，在附图中示出的右手xyz坐标系是为了便于解释各部件的位置关系。

首先，将参考附图描述根据本实施例电池组的示意性构造。图1是示出作为根据本实施例的电池组的示例的电池组20的示意性构造的分解透视图。如图1所示，电池组20包括按电池堆1、传热构件10和冷却器2这一顺序排列的电池堆1、传热构件10和冷却器2。电池组20可以根据需要而包括用于容纳这些部件的下壳体30。在不损害本公开的效果的情况下，电池组20还可以根据需要而包括其他部件。

这些部件的另一示例是例如在低温环境下激活电池时使用的加热器。加热器例如设置在下壳体3和冷却器2之间(未示出)。

电池堆1由多个堆叠的电池单体1a组成。在图1的示例中，电池单体1a在X轴方向上堆叠，并且通过已知的方式串联地电连接。电池单体的构造没有特别地限制。电池单体可以是例如锂离子电池和镍氢电池的二次电池，或者可以是燃料单体电池。

冷却器2对电池堆1进行冷却，并且设置在电池堆1的至少一侧上。在图1的示例中，冷却器2设置在电池堆1的底面侧上。电池堆1的底面为被冷却面1b。

图2为示出根据本实施例的电池组20的层结构的示例的横截面示意图。如图2所示，组装之后，在电池组20中，电池堆1和传热构件10彼此相接触，并且传热构件10和冷却器2彼此相接触。电池堆1中生成的热量经由传热构件10传递至冷却器2，从而对电池堆1进行冷却。

冷却器2没有特别地限制。冷却器2可以是例如散热器或包括冷却剂流动路径的构件。就冷却效率而言，冷却器2优选地是包括冷却剂流动路径的构件。当冷却器2是包括冷却剂流动路径的构件时，通过已知的方式将流动路径连接至供应冷却剂的冷却装置。

图3是示出根据本实施例的传热构件10的示例的横截面示意图。在本实施例中，传热构件10包括多个橡胶颗粒5和树脂4，树脂4的热导率具有高于多个橡胶颗粒5的热导率。该特定的传热构件10具有优异的抗振性，有效地防止了电池组的冷却效率因振动而降低。

根据本实施例的传热构件10中所包含的树脂4可以确保即使在电池堆1的被冷却面1b上存在一些凸起和凹陷时，也具有符合被冷却面1b的形状的接触区域。进一步地，根据本实施例的传热构件10中所包含的多个橡胶颗粒5使电池堆1保持与传热构件10接触，因为即使在由于振动而施加至传热构件10的负载的变化而使传热构件10变形时，传热构件10也可以容易地从变形进行恢复。此外，在根据本实施例的传热构件10中，颗粒的橡胶与具有高热导率的树脂4相结合，可以通过橡胶的性质有效地防止热导率降低。

如上所述，根据本实施例的传热构件10具有优异的抗振性，从而防止使用传热构件10的电池组的冷却效率因振动而降低。

本实施例的传热构件10至少包括树脂4和多个橡胶颗粒5，并且只要在不损害本公开的目的的情况下，还可以包含其他部件。

在本实施例中，树脂可以适当地选自热导率比多个橡胶颗粒的热导率高的树脂，这将在后面进行描述。树脂可以是热塑性树脂或三维交联树脂。在本实施例中，就机械强度等而言，优选使用三维交联树脂。三维交联树脂的示例是可固化树脂的固化产品。树脂可以是光固化树脂、热固性树脂和双组分混合的可固化树脂。进一步地，在本实施例中，树脂优选地具有弹性，以符合电池堆1的被冷却面1b上的凸起和凹陷。

此类树脂的优选示例包括硅树脂(silicone resin)、丙烯酸树脂(acrylicresin)和环氧树脂(epoxy resin)。就热导率而言，在上述的树脂中优选硅树脂或丙烯酸树脂。就形状适应性而言，在上述的树脂中优选硅树脂或环氧树脂。就生产时便于处理而言，硅树脂优选为双组分混合的可固化树脂。

在本实施例中，多个橡胶颗粒为弹性系数高于树脂的弹性系数的橡胶物质。由于传热构件中所包含的多个橡胶颗粒，传热构件具有优异的形状恢复能力，从而即使在传热构件被振动等挤压时，也可以维持电池堆和冷却器之间的热导率。

构成多个橡胶颗粒的橡胶优选是具有链状结构的聚合物。该聚合物可以是其中部分地由硫等形成交联结构的聚合物。

优选使用热固性弹性体作为橡胶，因为其具有优异的弹性。热固性弹性体的示例包括二烯类合成橡胶，例如聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶和乙烯-丙烯橡胶；乙烯-丙烯橡胶、丁基橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶，非二烯类合成橡胶，例如乙烯-丙烯橡胶、丁基橡胶、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶、硅橡胶、环氧氯丙烷橡胶；和天然橡胶。在本实施例中，在以上列出的橡胶中优选二烯类合成橡胶。进一步地，在二烯类合成橡胶中优选苯乙烯-丁二烯橡胶。

在本实施例中，多个橡胶颗粒的平均初始颗粒直径没有特别限制。然而，多个橡胶颗粒的平均初始颗粒直径优选为大于等于50nm且小于等于500nm，并且优选为大于等于100nm且小于等于400nm。

通过使用电子显微镜直接地测量多个初始颗粒的尺寸的方法，可以计算平均初始颗粒直径。具体地，测量每个初始颗粒的短轴直径和长轴直径，并且使用初始颗粒的短轴直径和长轴直径的平均值作为该颗粒的平均直径。使用20个或更多个橡胶颗粒的颗粒直径的平均值作为平均初始颗粒直径。

在本实施例中，在传热构件中的多个橡胶颗粒的含量比没有特别地限制。然而，就抗振性而言，多个橡胶颗粒与传热构件的总量的比例优选为1质量％或大于1质量％，优选为4质量％或大于4质量％，并且更优选为5质量％或大于5质量％。另一方面，就热导率而言，多个橡胶颗粒与传热构件的总量的比例优选为25质量％或小于25质量％，更优选为22质量％或小于22质量％，进一步优选为20质量％或小于20质量％，特别优选为15质量％或小于15质量％。

在本实施例中，形成传热构件的方法没有特别地限制，可以使用已知的方法。已知的方法的示例包括：(1)制备包含可固化树脂、橡胶颗粒、和根据需要的溶剂等的树脂合成物，将树脂合成物施加至冷却器，以及根据需要进行加热或用光照射，使得树脂合成物固化的方法；以及(2)在可剥离的基板上形成包含树脂和橡胶颗粒的传热构件用片材，并将该片材附接至冷却器的方法。

在本实施例中，传热构件的厚度没有特别地限制。然而，就抵抗振动等的机械强度而言，传热结构的厚度优选为1mm或大于1mm，更优选为3mm或大于3mm。此外，就热导率而言，传热构件的厚度优选为10mm或小于10mm，并且更优选为8mm或小于8mm。

在根据本实施例的电池组中，防止了电池组的冷却效率因振动而降低，因为该电池组包括上述的根据本实施例的传热构件。因此，根据本实施例的电池组可以优选地用于易受振动影响的构件，并且可以优选地用于例如车辆的电池组。

示例

下文将使用示例更详细地描述根据本实施例的传热构件。注意，本公开不限于示例的描述。

[示例1]

将颗粒直径为167nm的苯乙烯-丁二烯橡胶(Styrene-butadiene rubber,SBR)添加至双组分混合型可固化的硅树脂中以达到3.5质量％，使用静态混合器进行混合，并且通过分配器排出到冷却器上，以获得厚度为5mm且宽度为30mm的传热构件。

[示例2至6]

除了示例1中的SBR的含量如下表1所示进行了更改之外，以与示例1相同的方式获得根据示例2至6的传热构件。

[比较示例1]

除了在比较示例1中没有添加SBR之外，以与示例1相同的方式获得根据比较示例1的传热构件。

<抗振性评估>

将电池堆安装且固定至根据示例和比较示例的每个传热构件上。接下来，将施加三倍重力(3G)的振动施予至传热构件以15分钟。在振动之后，将电池堆从传热构件移除，观察该电池堆的底部，计算传热构件没有附着的部分的面积与传热构件所接触的面积的比例。计算值在表1中示出为非接触面积比例。可以评估的是，关于没有附着电热元件的部分，传热构件由于振动而从电池堆上剥落。

<热导率比率的评估>

制备具有和上述示例1至6及比较示例1相同组分，且厚度为5mm、直径为33mm的传热构件。通过根据ASTM D5470的稳态方法测量该传热构件的热导率。具体地，将热敏电阻测量装置(TIM Tester 1400)传热构件夹在冷却板和加热器之间，并且根据传热构件的上部和下部之间的温度差的变化来测量热导率。结果如表1所示。

[表1]

表1

[结果总结]

热导率的评估结果提示了即使将颗粒的橡胶添加至树脂，热导率也几乎没有降低。特别地，当橡胶颗粒的含量比为20质量％或小于20质量％时，实现了与没有添加颗粒的比较示例1的热导率相同的热导率。根据抗振性评估结果，在没有添加橡胶颗粒的比较示例1中，发现当电池堆的非接触面积比例为80％时，传热构件剥落且冷却效率降低。另一方面，在示例1至6中，电热构件剥落更少，示出了即使在施予振动时，冷却效率也是优异的。

根据如此描述的本公开，本公开的实施例可以以多种方式变化是显而易见的。这些变化不应被认为是脱离本公开的精神和范围，并且对于本领域技术人员而言是显而易见的所有的这些变化，旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种传热构件，其用于电池组，所述电池组包括按电池堆、传热构件和冷却器这一顺序彼此相接触的电池堆、传热构件和冷却器，所述传热构件包括：

多个橡胶颗粒；以及

树脂，所述树脂的热导率高于所述多个橡胶颗粒的热导率。

2.一种电池组，包括：

电池堆；

传热构件；以及

冷却器，其中

所述电池堆、所述传热构件和所述冷却器按电池堆、传热构件和冷却器这一顺序彼此相接触，并且

所述传热构件包括多个橡胶颗粒和树脂，所述树脂的热导率高于所述多个橡胶颗粒的热导率。

3.一种车辆，其包括电池组，所述电池组包括按电池堆、传热构件和冷却器这一顺序彼此相接触的电池堆、传热构件和冷却器，其中所述传热构件包括多个橡胶颗粒和树脂，所述树脂的热导率高于所述多个橡胶颗粒的热导率。

4.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述多个橡胶颗粒的含量比为20质量％或小于20质量％。

5.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述多个橡胶颗粒的含量比为15质量％或小于15质量％。

6.根据权利要求4或5所述的电池组，其特征在于，所述多个橡胶颗粒的含量比为5质量％或小于5质量％。