CN111133627B - 电源装置 - Google Patents

Abstract

提供一种电源装置，其构成为：能够将电池块插入于筒状的收纳壳体来组装而成，并且通过热粘合于电池的散热片能够高效地将二次电池单格的热能散热于外部。电源装置是：将L字形杆(59)配置于外形为四棱柱状的电池单格(1)的电池集合体(40)的沿着棱线而延伸的拐角部，并且将散热片(2)配置于电池集合体(40)的散热面(48)，而且将酰胺纤维片(3)配置于四棱柱状的收纳壳体(10)的内表面与散热片(2)之间。

Description

电源装置

技术领域

本发明涉及一种高效地对所内置的二次电池单格的热能进行散热的电源装置。

背景技术

内置有多个二次电池单格(cell)的电源装置由于动作电流的摩尔热而发热。电池的温度升高成为各种弊病的原因，因此，向外部放电来限制温度升高。特别是，关于内置有多个二次电池单格的大容量的电源装置，由于发热能变大，因此，要求具有优异的散热特性。为了使电源装置的热能高效地进行放电而使用散热片。(参照专利文献1)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017－123212号公报

发明内容

散热片配置于收纳壳体和电池等发热元件之间，使散热片表面紧贴于发热元件和收纳壳体，将发热元件的热能传导给收纳壳体来进行散热。该结构的电源装置虽然是通过使散热片以较大的面积与收纳壳体进行面接触，能够高效地将在内部产生的热能散热到外部，但是，在所有的电源装置中，使散热片以较大的面积紧贴于收纳壳体是非常困难的。特别是，在将收纳壳体设制为筒状而在内部插入由多个二次电池单格构成的电池块这样构成的电源装置中，若将散热片以较大的面积紧贴于收纳壳体，将内部的热能经由散热片而向外部进行热传导是非常困难的。

本发明正是以解决将收纳壳体设制为筒状时现有的电子设备所具有的以上缺点为目的而开发出来的，本发明的目的之一在于提供一种电源装置，该电源装置构成为能够将电池块插入于筒状的收纳壳体来进行组装，并且能够利用热粘合于电池的散热片而将二次电池单格的热能高效地散热到外部。

本发明的第一方面涉及的电源装置具备：电池集合体，其具备多个电池单格，且将外形设制为四棱柱状；支承框，其具备L字形杆，该L字形杆配置于所述电池集合体的沿着四棱柱的棱线而延伸的拐角部；散热片，其配置于所述电池集合体的散热面，该散热片的单面被热粘合于所述电池集合体的散热面；筒状的收纳壳体，其供将所述散热片配置于散热面且在拐角部配置有所述L字形杆的所述电池集合体插入；以及酰胺纤维片，其配置于所述收纳壳体和所述散热片之间。

以上的电源装置的特征在于，构成为：能够将电池集合体顺利地插入于筒状的收纳壳体而高效地进行组装，并且还能够使散热片以较大的面积紧贴于收纳壳体的内表面，从而将内置的电池单格的热能经由散热片而高效地从收纳壳体散热出去。这是因为，以上的电源装置是通过具备配置于棱线位置的L字形杆的支承框来对四棱柱状的电池集合体进行保持，并且还将散热片配置于电池集合体的散热面，此外，又将酰胺纤维片层叠于散热片的表面，由此来作为电池块，再将该电池块插入于收纳壳体来进行组装。特别是，该结构的电源装置是将酰胺纤维片层叠于散热片的表面且插入于收纳壳体，因此，不会出现：散热片一边与收纳壳体的内表面摩擦一边被插入于收纳壳体的情形，而是层叠于散热片的表面的酰胺纤维片一边与收纳壳体的内表面进行摩擦，一边将电池块插入于收纳壳体。酰胺纤维片除了绝缘性以外还能表现出非常优异的耐摩擦性能，因此，即使在酰胺纤维片被强力地加压于收纳壳体的内表面的状态下也能够将电池块插入于收纳壳体。酰胺纤维片以加压状态紧贴于收纳壳体的内表面，被插入于收纳壳体的电池块形成为：能够将散热片的内表面朝向电池单格进行按压而以优选的状态被热粘合于电池单格；散热片的外表面能够紧贴于酰胺纤维片，且经由酰胺纤维片而以优选的状态被热粘合于收纳壳体。因此，以上的电源装置构成为：能够将电池块顺利地插入于筒状的收纳壳体，并且经由散热片而将电池单格的热能以理想的状态向收纳壳体进行热传导，从而高效地向外部进行散热。

并且，以上的电源装置还能够实现如下所述的特征，即：通过在电池集合体的四角位置来配置支承框的L字形杆，能够将各个电池单格配置于固定位置，由于将散热片配置于：通过支承框而被配置在固定位置的电池集合体的散热面，能够将该散热片以理想的状态热粘合于收纳壳体，因此，能够长时间地将电池单格的热能从收纳壳体散热到外部。这是因为，能够长时间地将散热片的内表面以热粘合状态配置于：在固定位置配置的电池单格，从而能够将电池单格的热能向收纳壳体进行热传导来散热。

另外，根据第二方面涉及的电源装置，在上述结构的基础上，所述散热片可以配置于相邻的所述L字形杆之间。

并且，根据第三方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述散热片可以是：能够在厚度方向上变形的片。

另外，根据第四方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述酰胺纤维片可以在两侧缘具有弯折部，所述弯折部能够覆盖所述L字形杆的表面。

另外，根据第五方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述散热片可以配置于：所述电池集合体的四棱柱状的相对的2个面。

另外，根据第六方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述电池单格可以为圆筒形电池，所述电池集合体构成为：将圆筒形电池的端面配置于所述散热面，并将用于对相邻的该电池单格进行电连接的引线板配置于所述电池单格的端面，且将所述散热片热粘合于所述引线板的表面。

另外，根据第七方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述散热片可以为石墨片。

另外，根据第八方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述支承框和所述收纳壳体可以是金属制的。

另外，根据第九方面涉及的电源装置，在上述结构的基础上，所述支承框可以是铁制的，所述收纳壳体可以是铝制的。

另外，根据第十方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述酰胺纤维片可以是对酰胺纤维进行湿式抄纸而得到的酰胺纸。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式涉及的电源装置的立体图。

图2是从斜下方观察图1的电源装置的立体图。

图3是图1的电源装置的分解立体图。

图4是从斜下方观察图3的电源装置的分解立体图。

图5是图1的电源装置的V-V线的剖视图。

图6是图1的电源装置的VI-VI线的剖视图。

图7是从图3的电池集合体拆卸下金属板后的分解立体图。

图8是从斜下方观察图7的电池集合体的分解立体图。

图9是图7的电池集合体的分解立体图。

图10是图9的电池集合体进一步分解的分解立体图。

图11是表示由金属板来紧固电池集合体的状态的分解侧视图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。但是，以下所示的实施方式对用于将本发明的技术思想具体化的结构进行例示，本发明并不限定于以下的内容。另外，权利要求书所示的部件决不限定于实施方式的部件。特别是实施方式所记载的结构部件的尺寸、材质、形状、及其相对配置等，只要没有特别限定的记载，就不是将本发明的范围仅限定于此的意思，不过是单纯的说明例而已。此外，各附图所示的部件的大小、位置关系等有时为了明确说明而进行了夸张性描画。并且，在以下的说明中，相同的名称、符号表示相同或同质的部件，适当省略详细说明。进一步地，关于构成本发明的各要素，既可以是由同一部件构成多个要素来由一个部件兼用作多个要素的方式，相反，也可以由多个部件分担实现一个部件的功能。另外，在一部分实施例、实施方式中说明的内容也能够利用于其他实施例、实施方式等。

对于以下所示的电源装置，主要是对：应用于仅通过马达来行驶的电动汽车或电动手推车等电动车辆的驱动用电源的例子进行说明。此外，也可以将本发明的电源装置用于通过发动机和马达双方进行行驶的混合动力车，或者用于电动车辆以外的要求大输出的用途，例如家庭用、工厂用的蓄电装置等。

(实施方式1)

图1至图6表示实施方式1涉及的电源装置100。在这些图中，图1是表示本发明的一个实施方式涉及的电源装置100的立体图，图2是从斜下方观察图1的电源装置100的立体图，图3是图1的电源装置100的分解立体图，图4是从斜下方观察图3的电源装置100的分解立体图，图5是图1的电源装置100的V-V线的剖视图，图6是图1的电源装置100的VI-VI线的剖视图。

(电池块4)

图1至图6所示的电源装置100将电池块4内置于筒状的收纳壳体10的内部。电池块4在电池集合体40的棱线位置配置有支承框50的L字形杆52、53、59。并且，电池块4使散热片2紧贴于电池集合体40的散热面48而将酰胺纤维片3层叠于散热片2的表面。

(电池集合体40)

电池集合体40配置成：将多个二次电池单格(cell)1连接起来而使外形成为四棱柱状的形状。二次电池单格1是锂离子二次电池的圆筒形电池。锂离子二次电池能够增大相对于容积和重量的充放电容量。但是，本发明并不将二次电池单格限定为锂离子二次电池。关于二次电池单格，优选可以使用充放电容量大的其他所有的二次电池。

如图5至图10所示，电池集合体40是将多个圆筒型电池以平行姿势且以多段多列的方式配置于电池座44而成。图9和图10的电池集合体40构成为：将多个圆筒型电池以多段多列的方式配置于电池座44来构成电池单元40A，再将一对电池单元40A排列于二次电池单格1的轴向而将整体的外形设制为四棱柱状。配置于各电池单元40A的多个圆筒型电池是将在轴向上相对的2个圆筒形电池排列为直线状而成为1列电池列，再将电池列以平行姿势配置成多段多列。

外形呈四棱柱状的电池集合体40具有：顶面41、底面42和侧面43。顶面41和底面42以相互大致平行的姿势分离开。另外，如图4所示，设制为：使底面42的一个边的部分欠缺(或缺失)后而得到的形状，能够用来配置输出端子33等部件。另外，侧面43具备：相互相邻的第一侧面43A和第二侧面43B，在顶面41和底面42之间将它们连接起来。电池集合体40是将四棱柱状的相对的2个面亦即第二侧面43B作为散热面48，并在该散热面48来配置散热片2。

电池集合体40是将所有二次电池单格1的一部分配置于散热面48。图6的电池集合体40是将二次电池单格1作为圆筒形电池而把该二次电池单格1的一个端面配置于散热面48。将圆筒形电池的两端作为电极端面而在相对面来配置金属板的引线板45，并连接于该引线板45。引线板45将相邻的二次电池单格1串联连接或者并联连接。在电池集合体40的散热面48配置引线板45，引线板45接近于二次电池单格1的端面而被配置于相对位置。引线板45被固定于电极端面而与二次电池单格1热粘合。由于引线板45使用：电阻小且热传导特性优异的金属板，因此，相邻的二次电池单格1经由引线板45而以优选的状态被热粘合。

电池集合体40构成为：将配置于散热面48的电极端面配置成同一面，将电极端面连接于平面状的引线板45。使散热片2紧贴于平面状的引线板45的表面，从而将引线板45配置成优选的热粘合状态。该电池集合体40经由引线板45而将二次电池单格1的热能传导于散热片2。连接于散热片2之间的引线板45能够使二次电池单格1的温度差变小并将二次电池单格1的热能传导于散热片2。

图6和图10的电池集合体40是将一对电池单元40A配置于相对位置，并将配置于相对位置的圆筒形电池配置为直线状。将绝缘层60配置于一对电池单元40A之间，将引线板45配置于绝缘层60的两侧，将各电池单元40A的二次电池单格1串联连接或者并联连接。电池集合体40放入于防水袋(未图示)而能够成为防水构造。

(支承框50)

一对电池单元40A构成为：将各个二次电池单格1配置于塑料制的电池座44上的固定位置。将一对电池单元40A连结成一体结构就会得到电池集合体40，该电池集合体40通过支承框50而被组装成电池块4。图6、图7以及图8的分解立体图所示的支承框50具备：沿着四棱柱状的电池集合体40的棱线而延伸的多个L字形杆52、53、59，将配置于垂直方向上的L字形杆52的上下的两端通过加强板56进行连结起来。支承框50是铁制的，图7以及图8的支承框50构成为：将上侧的L字形杆53和两侧的L字形杆52作为带状部51，并由1个金属板构成为コ字状，且由1个金属板构成下侧的L字形杆59。此外，本说明书中，铁还用于包含铁合金的含义。

该支承框50如图11所示，在未利用下侧的L字形杆59而将两侧的L字形杆52的下端进行连结的状态下，将两侧的L字形杆52的下端打开而将电池集合体40插入，然后成为使两侧的L字形杆52沿着电池集合体40的棱线的状态，此外，再将两侧的L字形杆52的下端利用螺钉而固定于下侧的L字形杆59和加强板56，来进行组装。

(散热片2)

电池块4构成为：将散热片2附着于由支承框50而被固定的电池集合体40的散热面48。图3、图4以及图6的电池块4是将引线板45配置于散热面48上，因此，散热片2被附着于引线板45的表面。散热片2通过比L字形杆52、53、59还厚的硅胶片而被附着于L字形杆52、53、59之间。例如，将L字形杆52、53、59设制成厚度为1mm的铁制的，将硅胶片的厚度设制成3mm至4mm。硅胶片通过能在厚度方向上被压缩的橡胶状弹性体而以较大的面积被紧贴于：具有凹凸的引线板45的表面，从而能够实现优选的热粘合状态。另外，具有如下所述的特征，即：在将电池块4以朝向筒状的收纳壳体10插入的状态下进行薄薄地压扁从而能够顺利地插入于收纳壳体10，又在被插入的状态下开始复原而被紧贴于酰胺纤维片3，另外，由于将酰胺纤维片3按压于收纳壳体10，因此，能够将引线板45、散热片2、酰胺纤维片3和收纳壳体10设置成为优选的热粘合状态。另外，硅胶片还表现出优异的绝缘特性，因此，直接紧贴于引线板45而能够实现优选的热粘合状态。散热片2经由粘结层、粘接层而被紧贴于散热面48。

不过，本发明并不将散热片限定于硅胶片，例如，还可以使用：具有非常优异的热传导特性的石墨片等其他所有的散热片。具有导电性的石墨片等散热片经由硅胶片等绝缘片而被层叠于引线板。绝缘片和具有导电性的散热片经由粘接层、或附着层而被紧贴。

关于将散热片2经由粘接层、或附着层而接合于电池集合体40的散热面48上的电池块4，由于散热片2不会从电池块4剥离下来，因此，能够使之后的组装工序变得简单。不过，没有必要：散热片2以不能够从散热面48剥离的方式进行接合，例如，可以经由硅油等热传导膏而以热粘合状态而被层叠于散热面48。经由热传导膏而附着于散热面48的散热片2能够将橡胶状的没有弹性的石墨片等通过具有凹凸的散热面48以理想的状态进行热粘合而固定。

(酰胺纤维片3)

电池块4是将酰胺纤维片3层叠于散热片2的表面，而被插入于筒状的收纳壳体10，因此，能够借助酰胺纤维片3而将散热片2配置于散热面48。酰胺纤维片3是通过将两侧粘接于支承框50、电池集合体40而被连结于电池块4的固定位置。

酰胺纤维片是将酰胺纤维以湿式或者干式来制成片状而得到的，通过结合纤维的交点而能够实现：更优异的耐摩擦特性和切创阻力。关于酰胺纤维的交点，可以将纤维片从两面进行热压来进行结合，另外，也可以使用黏合剂来进行结合。酰胺纤维片3例如能够对酰胺纤维进行湿式抄纸来制成酰胺纸。该酰胺纤维片3可以制作成厚度较薄的，例如为大约0.1mm，能够防止：在将配置有散热片2的电池集合体40的周围进行覆盖的状态下电池块整体体积变大的问题，并且还能够将电池块4顺利插入于筒状的收纳壳体10。针对于对两面进行加热、加压来结合纤维的交点的酰胺纤维片3而言，因为能够调整进行加热的温度、和进行加压的压力，来对空隙率进行控制，所以，该酰胺纤维片3还能够成型为板状。

图3、图4以及图6的电源装置100是将散热片2配置于电池块4的相对面，并将酰胺纤维片3层叠于散热片2的表面。在将电池块4插入于筒状的收纳壳体10时，酰胺纤维片3处于电池块4和收纳壳体10之间，能够将电池块4顺利地插入于收纳壳体10。四棱柱状的电池块4是利用酰胺纤维片3来覆盖周围的4个面，并被插入于筒状的收纳壳体10。酰胺纤维片3被裁断成：比电池块4的横向宽度还宽，并在酰胺纤维片3的两侧缘设置出弯折部3A。弯折部3A利用能够将两侧的L字形杆52的表面覆盖的横向宽度，来覆盖：在四棱柱状的电池集合体40的四角部位置配置的L字形杆52的整个表面。此外，酰胺纤维片3还能够覆盖：在电池集合体40的散热面40配置的上下的L字形杆53、59的表面。

图3和图4的电源装置100通过酰胺纤维片3来覆盖：在电池集合体40的相对面亦即第二侧面43B设置的散热面48，并且通过两侧的弯折部3A来覆盖：在设置于相对的散热面48之间的第一侧面43A配置的L字形杆52的表面。在该结构中，酰胺纤维片3覆盖：电池块4的相对的散热面48的整个面，剩余的2个侧面43在两侧部则对L字形杆52的表面进行覆盖。

被插入于收纳壳体10的电池块4在插入于收纳壳体10的状态下，利用酰胺纤维片3而将包含散热面48在内的相对的2个面亦即第二侧面43B、和处于相对的2个面的两侧位置的第一侧面43A的L字形杆52的表面进行覆盖。对相对的2个面和其两侧的2个侧面43的L字形杆52的表面进行覆盖的酰胺纤维片3能够一边摩擦于筒状的收纳壳体10的内表面一边进行移动，从而将电池块4插入于收纳壳体10的内部。酰胺纤维片3具有：非常优异的耐摩擦性能和切创阻力，在将电池块4插入的状态下不会发生破损，能够保护电池块4而将其插入于收纳壳体10。特别是，能够在将酰胺纤维片3强力地向收纳壳体10的内表面按压的状态下，将电池块4插入于收纳壳体10，因此，在已被插入到收纳壳体10的状态下，能够实现下述的状态，即：酰胺纤维片3被紧贴于收纳壳体10的内表面，此外，散热片2又被紧贴于酰胺纤维片3，另外，散热片2被紧贴于散热面48的状态，从而能够实现：将二次电池单格1的热能从散热面48经由散热片2和酰胺纤维片3而高效地向收纳壳体10进行热传导的状态。

(收纳壳体10)

收纳壳体10是铝制的金属壳体。铝表现出优异的热传导特性，因此，能够将经由散热片2而被热传导的热能高效地散热到外部。此外，本说明书中，铝用于包含铝合金的含义。图中的收纳壳体10设制成：能够在内部收纳电池块4的中空状且使上表面和下表面呈开口的筒状。收纳壳体10的上表面侧的壳体第一开口部11由顶盖部20来封堵，另外，收纳壳体10的下表面侧的壳体第二开口部12由底盖部30来封堵。不过，还可以对铝板进行挤压而成型为：底被封堵住而上方呈开口的四棱柱状，由此来制作出收纳壳体。

工业上的可利用性

作为本发明的电源装置的用途，能够方便地应用于重视如下情形之时，即：将内置的各个二次电池单格的热能高效地散热到外部而减小二次电池单格的温度升高幅度来使用的情形。

附图标记的说明

100…电源装置 1…二次电池单格

2…散热片 3…酰胺纤维片

3A…弯折部 4…电池块

10…收纳壳体 11…壳体第一开口部

12…壳体第二开口部 20…顶盖部

30…底盖部 40…电池集合体

40A…电池单元 41…顶面

42…底面 43…侧面

43A…第一侧面 43B…第二侧面

44…电池座 45…引线板

48…散热面 50…支承框

51…带状部 52…L字形杆

53…L字形杆 56…加强板

59…L字形杆 60…绝缘层

Claims (9)

1.一种电源装置，其特征在于，

所述电源装置具备：

电池集合体，其具备多个电池单格，且将外形设制为四棱柱状；

支承框，其具备L字形杆，该L字形杆配置于所述电池集合体的沿着四棱柱的棱线而延伸的拐角部；

散热片，其配置于所述电池集合体的散热面，该散热片的单面被热粘合于所述电池集合体的散热面；

筒状的收纳壳体，其供将所述散热片配置于散热面且在拐角部配置有所述L字形杆的所述电池集合体插入；以及

酰胺纤维片，其配置于所述收纳壳体和所述散热片之间，紧贴于所述收纳壳体的内表面，

所述酰胺纤维片在两侧缘具有弯折部，所述弯折部能够覆盖所述L字形杆的表面。

2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，

所述散热片配置于相邻的所述L字形杆之间。

3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述散热片是：能够在厚度方向上变形的片。

4.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述散热片配置于：所述电池集合体的四棱柱状的相对的2个面。

5.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述电池单格为圆筒形电池，

所述电池集合体构成为：将圆筒形电池的端面配置于所述散热面，并且对相邻的该电池单格进行电连接的引线板被配置于所述电池单格的端面，而且将所述散热片热粘合于所述引线板的表面。

6.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述散热片为石墨片。

7.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述支承框和所述收纳壳体是金属制的。

8.根据权利要求7所述的电源装置，其特征在于，

所述支承框是铁制的，所述收纳壳体是铝制的。

9.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，

所述酰胺纤维片是：对酰胺纤维进行湿式抄纸而得到的酰胺纸。