CN111164786A - 电源装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种电源装置，利用灌封树脂能够高效地进行散热，并将排出阀的喷出气体顺利地予以排出而实现高安全性，还能够简单且高效地填充灌封树脂，来确保电池的散热特性和安全性。电源装置具备：将一对电池单元(40A)配置于绝缘空间(6)的相对位置、且将在电池单元(40A)的电池单格(1)设置的排出阀的排出口配置于绝缘空间(6)而构成的电池集合体(40)；灌封树脂(7)紧贴于电池集合体(40)，并且在绝缘空间(6)配置有：由绝缘材料的发泡体构成的封堵罩(61)，该绝缘材料的发泡体具有：利用电池单格(1)的喷出气体而被熔融的独立气泡，从而利用封堵罩(61)能够阻止灌封树脂(7)流向排出阀开口部。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过灌封树脂来对电池的热进行散热的电源装置。
背景技术
电源装置需要将内置电池的热能散热到外部。这是因为，电池的温度升高会成为安全性降低的原因，此外，还会成为：给电池带来不良影响而使电池老化的原因。开发出了：使灌封树脂(potting resin)紧贴于电池的表面而使热能经由灌封树脂来进行散热的电源装置。(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2008－251471号公报
发明内容
专利文献1的电源装置是将电池的端面埋设于灌封树脂，这样就会将电池的热能传导给灌封树脂来进行散热。该构造的电源装置由于是将电池的端面埋设于灌封树脂，因此，存在有：灌封树脂会封堵排出阀的排出口而阻碍迅速排出的弊病。当外装罐的内压一旦高于设定压力时就会打开排出阀，从而能够防止电池的外装罐被破坏。这是因为：打开的排出阀会从排出口顺利地将喷出气体排出到外部来阻止内压升高，所以说无法顺利排出喷出气体的构造就实现不了将内压升高的幅度迅速降低。
本发明正是以防止上述弊病为目的而开发出来的，本发明的目的之一在于提供一种下述这样的电源装置，该电源装置构成为：使灌封树脂紧贴于电池且能够高效地对热能进行散热，并且能够将排出阀的喷出气体顺利地排出去而实现高安全性。
另外，本发明的另一目的在于提供一种下述这样的电源装置，该电源装置构成为：能够将灌封树脂填充到非常适合于电池散热的位置，并且能够简单且高效地填充灌封树脂从而确保散热特性和安全性。
根据本发明的第一方面涉及的电源装置，该电源装置具备：电池集合体，其具备将排列成平行姿势的多个电池单格的两端配置在同一平面而成的电池单元，并且隔着绝缘空间将所述电池单格的端面相对地配置，且在所述绝缘空间来配置排出阀的排出口，由此构成所述电池集合体，其中多个电池单格构成为在端面来配置能够以设定压力来打开的排出阀的开口部；灌封树脂，其紧贴于所述电池集合体；以及封堵罩，其配置于所述绝缘空间内来覆盖所述排出阀的开口部。所述封堵罩是绝缘材料的发泡体，其具有利用从所述电池单格的排出阀排出的喷出气体而被熔融的独立气泡，所述封堵罩能够阻止所述灌封树脂流向所述排出阀的开口部，并且利用来自所述排出阀的喷出气体进行熔融而使喷出气体通过。
以上得电源装置具有如下所述的特征，即：使电池单格和灌封树脂紧贴，高效地对电池单格的热能进行散热，并且能够将排出阀的喷出气体顺利地排出去而实现高安全性。以上的电源装置能够高效地对电池单格的热进行散热，这是因为：使灌封树脂紧贴于电池集合体，利用灌封树脂而将电池单格的热能向外部进行散热。另外，能够将从排出阀喷射的喷出气体从电池单格顺利排出去，这是因为：虽然使灌封树脂紧贴于电池集合体，在绝缘空间配置封堵罩，利用该封堵罩来堵塞排出阀的排出口从而阻止灌封树脂的流入，但封堵罩为利用喷出气体而被熔融的独立气泡的发泡体。由利用喷出气体而被熔融的独立气泡的发泡体构成的封堵罩具有如下所述的特征，即：能够可靠地阻止灌封树脂的流入，并且通过无数的气泡能够显著增大空隙率，因此，能够极力减少实质上熔融的质量，利用从排出口喷射的高温、高压的喷出气体而迅速地熔融，并能够将喷出气体迅速地排出去。
此外，以上的电源装置具有如下所述的特征，即：能够在由封堵罩对排出阀的排出口进行封堵的状态下来填充灌封树脂，因此，能够可靠地阻止灌封树脂封堵排出阀的排出口的情形，并将灌封树脂填充到非常适合于电池单格散热的位置，而且能够简单、容易且高效地对灌封树脂进行填充，能够高效地进行批量生产。因此，以上的电源装置还实现如下所述的特征，即：利用灌封树脂实现优异的散热特性，并且阻止排出阀的排出口被灌封树脂封堵，而且还能够将喷出气体顺利地排出去，从而实现高安全性。
另外，根据第二方面涉及的电源装置，在上述结构的基础上，所述封堵罩的熔融温度可以为100℃以上且500℃以下。
此外，根据第三方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述封堵罩可以为橡胶状弹性体的绝缘材料。
此外，根据本发明的第四方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述封堵罩可以是合成橡胶和软质塑料任意一者的发泡体。
此外，根据第五方面涉及的电源装置，在上述任意结构的基础上，所述封堵罩可以具有对所述绝缘空间的外周部进行封堵的外周框部，所述灌封树脂被填充到所述外周框部的外侧，并且在所述外周框部的内侧设置有排气室，在所述排气室开口设置有所述排出阀的排出口。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的电源装置的垂直剖视图。
图2是图1的电源装置的要部放大剖视图。
图3是图1的电源装置的III－III线剖视图。
图4是图1的电源装置的电池集合体的分解立体图。
图5是图4所示的封堵罩的分解立体图。
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特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，只要没有特别特定的记载，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，对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3所示的电源装置100在外壳9内来设置电池集合体40。电池集合体40具备一对电池单元40A，将一对电池单元40A配置于相对位置(图1中左右)并连结。
(电池单元40A)
电池单元40A构成为：如图1以及图4所示，将多个二次电池单格(cell)1排列成平行姿势而将两端配置于同一平面，将引线板45与两端的端部电极13连接。电池集合体40构成为：将配置于相对位置的一对电池单元40A在二次电池单格1的轴向上排列配置，并且在一对电池单元40A之间设置有绝缘空间6。各个电池单元40A如图2的放大剖视图所示，是将端部电极13配置于绝缘空间6的相对位置。
(二次电池单格1)
二次电池单格1是将以设定压力而被打开的排出阀的排出口(未图示)设置于端面。二次电池单格1是将端部电极13设置于两端。该二次电池单格1构成为：将铝等金属制外装罐的开口部通过封口板密闭为气密结构，并将凸部电极设置于封口板来作为第1端部电极13A，且将外装罐的底面作为第2的端部电极13B。排出阀的排出口设置于凸部电极侧，或者设置于外装罐的底面。
二次电池单格1是圆筒形电池的锂离子电池。锂离子电池的相对于大小、重量的容量较大，能够增大电源装置100的总容量。不过，本发明的电源装置不是将二次电池单格限定于锂离子电池。二次电池单格也可以使用能充电的其他二次电池。另外，图1的电源装置100将二次电池单格1设制成圆筒形电池，但二次电池单格也可以使用方形电池。将引线板45熔接于各个二次电池单格1的两端的端部电极13，从而将相邻的二次电池单格1串联连接或者并联连接。
(电池座44)
二次电池单格1如图4所示，在电池座44，被配置于固定位置。电池座44是通过对塑料等绝缘材料进行成型来制作出的。附图的电池座44是将所有的二次电池单格1以平行的姿势配置于固定位置。由于利用电池座44而被配置于固定位置的二次电池单格1的两端熔接有引线板45，因此，以使得熔接于各二次电池单格1端部的引线板45位于同一面地，将各二次电池单格1以各二次电池单格1的两端部位于大致同一面的方式配置于电池座44。
电池座44设置有：供二次电池单格1插入且将它配置于固定位置的插入部44A。附图的电源装置100是将二次电池单格1设制成圆筒形电池，因此，将插入部44A设制为圆柱状。电池座44构成为：将塑料成型为筒状而在内侧设置有插入部44A。插入部44A在两端设置有：供电池端部露出的开口部44B。开口部44B能够使插入到插入部44A的二次电池单格1的端部从插入部44A露出到外部。露出于开口部44B的二次电池单格1的端面成为端部电极13，且在这里熔接引线板45并固定。
(灌封树脂7)
电池集合体40紧贴于灌封树脂7，从而能够将二次电池单格1的热能传导到灌封树脂7，并进行散热。灌封树脂7可以直接紧贴于电池表面而对二次电池单格1的热进行散热，或者也可以经由电池座44、引线板45而紧贴于二次电池单格1来对二次电池单格1的热进行散热。关于灌封树脂7，例如，将电池集合体40放入到防水袋75中，将未固化且液态的灌封树脂7填充到防水袋75，再使灌封树脂7进行固化，从而成为该灌封树脂7紧贴于电池集合体40的紧贴状态。不过，本发明并不限定于将灌封树脂7紧贴于电池集合体40的二次电池单格1、电池座44等的构造、方法，因此，可以将电池集合体放入到外壳中，再将灌封树脂填充于外壳中并进行紧贴，另外，还可以在电池座设置出能够填充灌封树脂的空间，或者将电池集合体放入到能够填充灌封树脂的筐体中来进行填充。灌封树脂7能够增大与电池集合体40的电池表面等紧贴的导热面积，从而能够有效地对二次电池单格1进行散热。未固化的灌封树脂7呈现液态而被填充地浸入到窄的间隙中，因此，能够从与二次电池单格1的端面熔接的引线板45的开口部浸入、或从与二次电池单格1之间的间隙浸入而紧贴于二次电池单格1的表面。
如图1所示，电池集合体40构成为：在一对电池单元40A之间设置有绝缘空间6，并将二次电池单格1的端面配置于绝缘空间6的两侧，排出阀的排出口露出于绝缘空间6。当排出阀打开时，会从排出口喷射高温的喷出气体。一旦灌封树脂7填充到绝缘空间6，灌封树脂7就会将排出阀的排出口封堵住而阻碍喷出气体的排出。另外，从排出口浸入到内部的灌封树脂7就会阻碍排出阀的正常的动作。一旦电源装置的二次电池单格1的内压异常地升高，就会打开排出阀而防止二次电池单格1的破裂，因此，无法将喷出气体顺利地排出的构造即使是例如能够高效地对二次电池单格1的热进行散热，也是无法确保高安全性的。
(封堵罩61)
电源装置100是以灌封树脂7不会封堵排出阀的排出口的方式而将封堵罩61配置于绝缘空间6。电源装置100的封堵罩61如图1到图5所示，具有：对绝缘空间6的外周部进行封堵的外周框部62，利用该外周框部62能够阻止灌封树脂7朝向绝缘空间6的注入，灌封树脂7会被填充到外周框部62的外侧，在外周框部62的内侧设置有排气室63，并使排出阀的排出口露出于排气室63。外周框部62以沿着绝缘空间6的外周缘部延伸的形状而无间隙地紧贴于电池单元40A的端面，从而能够阻止灌封树脂7朝向绝缘空间6的流入。该构造的封堵罩61具有如下所述的特征，即：在外周框部62的内侧设置出大容积的排气室63，从而能够向该排气室63喷射喷出气体，因此，能够顺利地将喷出气体予以排出的特征。这是因为，大容积的排气室63能够使得从排出阀的排出口喷射的喷出气体所引起的内压升高变得缓慢，且使得排气阻力的升高梯度变缓。
封堵罩61是由绝缘材料的发泡体成型而成的，该绝缘材料的发泡体具有：利用从排出阀排出的喷出气体而被熔融的独立气泡。利用喷出气体而被熔融的封堵罩61的熔融温度例如为100℃以上且500℃以下，优选为200℃以上且400℃以下。熔融温度低的封堵罩61通过喷出气体而迅速熔融，并将喷出气体排出到绝缘空间6的外部，熔融温度高的封堵罩61在使用状态下能够可靠地对绝缘空间6进行封堵。若封堵罩61的熔融温度过低，利用电池温度就会熔融或者变形，另外，若熔融温度过高，就不能通过喷出气体而迅速地熔融。因此，在考虑到了：利用喷出气体而能够迅速地熔融、且在不喷射喷出气体的状态下不会变形或不会熔融的温度特征的基础之上，将封堵罩61的熔融温度设定于上述范围。
利用喷出气体而熔融的封堵罩61是在填充液态的灌封树脂7的工序中不被熔融而阻止灌封树脂7向绝缘空间6流入，利用从打开了的排出阀喷射出的高温的喷出气体而被熔融。熔融后的封堵罩61将绝缘空间6向外部敞开，从而将喷射的喷出气体如图2以及图3的箭头所示那样从绝缘空间6排出出去。绝缘材料的封堵罩61紧贴于电池单元40A的端部电极13侧而能够对绝缘空间6进行封堵。特别是，由于在端部电极13侧配置有金属板的引线板45，因此，绝缘材料的封堵罩61紧贴于引线板45而不会使引线板45短路地能够将绝缘空间6封堵住。并且，具有独立气泡的发泡体的封堵罩61因为相对于单位体积的重量而变小且密度降低，因此，具有：能够利用高温的喷出气体而迅速地被熔融从而将喷出气体从绝缘空间6迅速地排出到外部的特征。此外，由于能够控制发泡体的封堵罩61成型时的发泡倍率从而实现更低的比重，因此，能够极度地缩短封堵罩61利用喷出气体而被熔融的时间。
封堵罩61由橡胶状弹性体的发泡体成型。橡胶状弹性体的封堵罩61例如由合成橡胶发泡体、或软质的塑料发泡体成型。合成橡胶发泡体可以使用丙烯橡胶。软质的塑料发泡体例如可以使用软质聚氨酯发泡体。橡胶状弹性体的封堵罩61配置于一对电池单元40A之间，并由两侧的电池单元40A进行按压而被弹性变形为压缩的状态,由此紧贴于电池单元40A的相对面40a。紧贴于电池单元40A的相对面40a的封堵罩61具有如下所述的特征：能够可靠地阻止朝向绝缘空间6注入的液态的灌封树脂7浸入到绝缘空间6的情形。特别是，在与绝缘空间6相对的相对面40a固定有引线板45的电池单元40A虽然能够因为引线板45而在相对面40a形成出凹凸或间隙，但是，发生弹性变形而紧贴的封堵罩61具有如下所述的特征，即：能够吸收凹凸并封堵间隙从而能够可靠地阻止灌封树脂7向绝缘空间6浸入。此外，由具有独立气泡的发泡体构成的橡胶状弹性体的封堵罩61具有如下所述的特征，即：因为无数的气泡而更加被柔软化，从而能够变形的自由度变大，无间隙地紧贴于具有凹凸的电池单元40A的相对面40a，另外还能够封堵间隙而更可靠地阻止灌封树脂7向绝缘空间6流入。此外，由橡胶状弹性体的发泡体构成的封堵罩61在发生弹性变形而紧贴于电池单元40A的相对面40a的状态下能够减小电池单元40A的相对面40a的按压力。因此，具有如下所述的特征：紧贴于电池单元40A的相对面40a，且不是将无用的应力作用于电池单元40A地而能够可靠地对绝缘空间6进行封堵。
不过，关于本发明的电源装置，并非必须由橡胶状弹性体成型为封堵罩61。这是因为，可以在封堵罩61与电池单元40A的相对面40a之间配置弹性变形的填充料、或者涂敷密封材料，而能够将封堵罩61无间隙地紧贴于电池单元40A的相对面40a。
图1到图3的电源装置100是在封堵罩61设置有外周框部62，在外周框部62的内侧设置有排气室63，但本发明并非将封堵罩61限定于该形状。例如，虽然未图示，但封堵罩可以成型为：在与二次电池单格的排出阀的排出口相对的相对面设置有凹部的板状的发泡体，或者成型为：无间隙地配置于绝缘空间且不设置排气室的板状，从而能够对排出阀的排出口进行阻塞。如上所述等形状的封堵罩提高了发泡体的发泡倍率，从而提高了封堵罩内部的空隙率，另外，还能够降低熔融温度而缩短利用高温的喷出气体而被熔融的时间，从而能够将喷射到绝缘空间的喷出气体迅速地排出到外部。
(耐热片64)
图1以及图2的电源装置100是将耐热片64配置于绝缘空间6的中间位置，并将封堵罩61配置于耐热片64的两侧位置，且将封堵罩61配置于耐热片64与电池单元40A之间。耐热片64是不被喷出气体熔融的耐热特性的片，保护所相对的二次电池单格1而不会受到朝向绝缘空间6喷射的喷出气体影响，从而能够防止二次电池单格1的热失控。耐热片64是绝缘性的片，从而能够防止：在其两面亦即绝缘空间6的相对面40a配置的电池单元40A的引线板45的短路。耐热片64可以使用：集合有阻燃处理后的绝缘纸、或绝缘性的耐热纤维而得到的纸、或无纺布。如上所述这些耐热片64可以制成薄薄的，因此，具有如下所述的特征，即：耐热片64不会减小绝缘空间6的实质容积，而是增大绝缘空间6从而能够将喷出气体顺利排出出去。
并且，图1以及图3的电源装置100如图2以及图5所示，在封堵罩61的外周框部62的表面和耐热片64的表面层叠有绝缘片65。绝缘片65为塑料制的，将封堵罩61配置于耐热片64的两面而将耐热片64和两侧的封堵罩61连结为一体构造，来作为配置于绝缘空间6的板状的绝缘间隔件60。绝缘间隔件60配置成：被夹持于一对电池单元40A之间的状态，将封堵罩61和耐热片64配置于绝缘空间6的固定位置。因此，该构造具有如下所述的特征，即：能够使组装工序简单而高效地进行批量生产，从而能够将耐热片64和封堵罩61配置于正确的位置。
工业上的可利用性
本发明的电源装置便于用于高效地对内置的多个二次电池单格进行散热、且要求高安全性的用途。
附图标记说明
100…电源装置 1…二次电池单格
6…绝缘空间 7…灌封树脂
9…外壳 13…端部电极
13A…第1端部电极 13B…第2端部电极
40…电池集合体 40A…电池单元
40a…相对面 44…电池座
44A…插入部 44B…开口部
45…引线板 60…绝缘间隔件
61…封堵罩 62…外周框部
63…排气室 64…耐热片
65…绝缘片 75…防水袋
Claims (5)
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，其具备将排列成平行姿势的多个电池单格的两端配置在同一平面而成的电池单元，并且隔着绝缘空间而将所述电池单格的端面相对地配置，且在所述绝缘空间来配置排出阀的排出口，由此构成所述电池集合体，其中多个电池单格构成为在端面来配置能以设定压力来打开的排出阀的开口部；
灌封树脂，其紧贴于所述电池集合体；以及
封堵罩，其配置于所述绝缘空间内来覆盖所述排出阀的开口部，
所述封堵罩是绝缘材料的发泡体，其具有：利用从所述电池单格的排出阀排出的喷出气体而被熔融的独立气泡，
所述封堵罩能够阻止所述灌封树脂流向所述排出阀的开口部，并且利用来自所述排出阀的喷出气体进行熔融而使喷出气体通过。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述封堵罩的熔融温度为100℃以上且500℃以下。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
所述封堵罩为：橡胶状弹性体的绝缘材料。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，
所述封堵罩是：合成橡胶和软质塑料任意一者的发泡体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其特征在于，
所述封堵罩具有：对所述绝缘空间的外周部进行封堵的外周框部，所述灌封树脂被填充到所述外周框部的外侧，并且在所述外周框部的内侧设置有排气室，
在所述排气室开口设置有所述排出阀的排出口。
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