CN203481341U - 电池组的冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够高效冷却构成电池组的电池单体的电池组的冷却结构。冷却结构具有：以垂直状配置的多个扁平状电池单体(1)；多个平板状热管(2)，该多个平板状热管具有设有热管部(4)的基板(3)；收纳电池单体(1)和平板状热管(2)的外壳(5)；和安装在外壳(5)的上壁(5a)外面上的冷却装置(6)。平板状热管(2)的基板(3)具有：在与电池单体(1)的至少一面热接触的垂直状受热部(8)；和以与受热部(8)相连并与电池单体(1)相比向上方突出的方式设置且与受热部(8)呈直角的水平状散热部(9)。热管部(4)从基板(3)的受热部(8)直到散热部(9)的范围内设置。在使基板(3)的散热部(8)沿着外壳的上壁(5a)内面的状态下固定，冷却装置(6)安装在外壳(5)的上壁(5a)外面上。

Description

电池组的冷却结构

技术领域

本实用新型涉及电池组的冷却结构。 

在本说明书及权利要求书中所提及的上下，是以图2的上下为基准的。 

背景技术

近年来，由于环境问题等，混合动力汽车、电动汽车等备受瞩目，并因此开发了各种蓄电池。在各种蓄电池中，又因为锂离子蓄电池的能量密度高，密封性好且免保养而优选用作混合动力汽车和电动汽车的电池，但大型的锂离子蓄电池还未被实用化。于是，将多个小型的电池单体串联或并联连接而形成电池组的形态，由此确保所期望的电压和容量。 

根据使用温度，锂离子蓄电池的性能和寿命会发生变化，因此，为了长时间高效率地使用，而需要在适当的温度下使用。但是，在以上述那样的电池组的形态来使用的情况下，很难将从各电池单体自身释放的热量散热，存在各电池单体的温度上升而使寿命变短的问题。 

于是，以抑制上述电池组中的电池单体的温度上升为目的，提出了一种冷却结构，该冷却结构将多个扁平状的电池单体和多个平板状热管以使两者成为水平的方式交替地配置为层叠状，并且，在平板状热管的周缘部的至少一部分上设有散热部，该散热部与电池单体相比向外侧突出且与散热用散热器接触(参照专利文献1)。 

但是，在最近要求电池组进一步提高冷却效率。 

在先技术文献 

专利文献1：日本特开2009-140714号公报 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，应对上述要求，而提供一种能够更高效率地冷却构成电池组的电池单体的电池组的冷却结构。 

本实用新型为了达成上述目的而由以下方式构成。 

1)一种电池组的冷却结构，具有：以垂直状配置的多个扁平状电池单体；多个平板状热管，该多个平板状热管具有设有热管部的基板；收纳电池单体和平板状热管的外壳；和安装在外壳的上壁外面上的冷却装置，平板状热管的基板具有：在与电池单体的至少一面热接触的状态下与电池单体一同以层叠状配置的垂直状受热部；和以与受热部相连并与电池单体相比向上方突出的方式设置且与受热部呈直角的水平状散热部，热管部通过使工作液封入至中空状工作液封入部内，而从基板的受热部直到散热部的范围内设置，并在使基板的散热部沿着外壳的上壁内面的状态下固定，冷却装置以跨着多个平板状热管的基板的散热部的方式安装在外壳的上壁外面上。 

2)在上述1)所述的电池组的冷却结构中，平板状热管的基板的散热部由按压部件来固定，该按压部件沿着该散热部的下侧配置且拆装自由地安装在外壳的上壁上。 

3)在上述2)所述的电池组的冷却结构中，平板状热管的基板的散热部以及按压部件是将长度方向朝向相同方向的长方形，在按压部件的长度方向的两端部，设有与散热部的长度方向两端部相比向外侧突出的突出部，并且，在该突出部上形成有内螺纹孔，将外壳的上壁从上方贯穿的外螺纹部件螺合嵌入在按压部件的突出部的内螺纹孔内。 

4)在上述3)所述的电池组的冷却结构中，按压部件及外螺纹部件是合成树脂制。 

5)在上述2)～4)所述的电池组的冷却结构中，平板状热管的基板由相互接合的两片金属板构成，平板状热管的基板的热管部的 工作液封入部通过使基板的至少任意一方的金属板鼓出而形成，在按压部件的上面，形成有供基板的散热部进入的凹部，散热部由外壳的上壁内面和按压部件的凹部的底面来夹持固定。 

6)在上述1)～5)所述的电池组的冷却结构中，冷却装置为液冷式，其具有：下面形成为平坦面且在内部具有冷却液流通部的壳体；和与壳体连接的冷却液入口管及冷却液出口管，并且，在使壳体的下面与外壳的上壁外面紧密接触的状态下安装在上壁上。 

7)在上述6)所述的电池组的冷却结构中，在外壳的上壁上设有多个内螺纹部件，所述内螺纹部件具有：与上壁外面接合的基部；以及与基部一体形成且向上方偏移的上方偏移部，且该上方偏移部与上壁外面平行并形成有内螺纹孔，在冷却装置的周缘部的下端设有向外凸缘，该向外凸缘嵌入在外壳的上壁与内螺纹部件的上方偏移部之间，并在内螺纹部件的内螺纹孔内从上方螺合嵌入有外螺纹部件，冷却装置的向外凸缘通过外螺纹部件的前端部向外壳的上壁侧按压，由此，使冷却装置拆装自由地安装在外壳的上壁上。 

8)在上述1)～7)所述的电池组的冷却结构中，使两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

实用新型的效果 

根据上述1)～8)的冷却结构，其具有：以垂直状配置的多个扁平状电池单体；多个平板状热管，该多个平板状热管具有设有热管部的基板；收纳电池单体和平板状热管的外壳；和安装在外壳的上壁外面上的冷却装置，平板状热管的基板具有：在与电池单体的至少一面热接触的状态下与电池单体一同以层叠状配置的垂直状受热部；和以与受热部相连并与电池单体相比向上方突出的方式设置且与受热部呈直角的水平状散热部，热管部通过使工作液封入至中空状工作液封入部内，而从基板的受热部直到散热部的范围内设置，并在使基板的散热部沿着外壳的上壁内面的状态下固定，冷却装置以跨着多个平板状热管的基板的散热部的方式安装在外壳的上壁外 面上，因此，如下所述，能够高效率地冷却电池单体。 

即，通过从电池单体释放的热量，而使平板状热管的基板中的与电池单体热接触的散热部被加热，该热量传递至热管部的受热部的工作液封入部内的工作液中而使工作液蒸发。另一方面，在散热部中，根据安装在外壳的上壁外面上的冷却装置而通过上壁来夺取热量，工作液封入部内的气相的工作液发生冷凝，工作液封入部内的压力降低。而且，在受热部的工作液封入部内所产生的气相工作液向受热部的工作液封入部流动，因此，在热管部中产生气相工作液的流动和液相工作液的流动，从而产生工作液的循环。在散热部的工作液封入部内再次冷凝了的液相工作液，在向受热部的工作液封入部流动的过程中，也从电池单体中夺取热量而蒸发。因此，电池单体中的与平板状热管的基板的受热部热接触的部分的整体被均匀冷却。 

根据上述2)的冷却结构，在需要更换电池单体及平板状热管的情况下，也能将平板状热管从外壳的上壁拆卸。 

根据上述3)的冷却结构，能够比较简单地进行将平板状热管的基板的散热部固定在外壳的上壁内面上的作业、以及将其从上壁内面拆卸的作业。 

根据上述4)的冷却结构，能够提高电池单体与外部之间的电绝缘性。 

根据上述5)的冷却结构，在通过按压部件来固定散热部时，能够防止工作液封入部的压溃。 

根据上述6)的冷却结构，能够有效地进行平板状热管的基板的散热部的冷却，其结果是，能够高效率地冷却电池单体。 

根据上述7)的冷却结构，能够比较简单地进行将冷却装置安装在外壳的上壁外面上的作业、以及将其从上壁外面拆卸的作业。 

附图说明

图1是表示本实用新型的电池组的冷却结构的整体构成的俯视 图。 

图2是图1的A-A线剖视图。 

图3是表示将图1的冷却结构中的平板状热管的基板的散热部固定在外壳的上壁内面上的结构的分解立体图。 

图4是图1的B-B线放大剖视图。 

图5是表示将图1的冷却结构中的冷却装置安装在外壳的上壁外面上的结构的分解立体图。 

附图标记说明 

1   电池单体 

2   平板状热管 

3   基板 

4   热管部 

5   外壳 

5a  上壁 

6   冷却装置 

7   电池组 

8   受热部 

9   散热部 

12  工作液封入部 

13  按压部件 

13a 突出部 

14  内螺纹孔 

16  外螺纹部件 

19  凹部 

21  壳体 

22  冷却液流通部 

23  冷却液入口管 

24  冷却液出口管 

25  向外凸缘 

26  内螺纹部件 

27  基部 

28  上方偏移部 

29  内螺纹孔 

31  外螺纹部件。 

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。此外，在以下说明中所提及的左右，是以图1及图2的左右为基准的。 

另外，在以下说明中，术语“铝”中除了纯铝外还包括铝合金。 

图1及图2表示本实用新型的电池组的冷却结构的整体构成，图3～图5表示其主要部分的构成。 

在图1及图2中，电池组的冷却结构具有：由锂离子蓄电池构成的多个电池单体1；多个平板状热管2，该多个平板状热管2具有设有热管部4的基板3；例如由不锈钢形成且收纳电池单体1及平板状热管2的密闭箱状的外壳5；和安装在外壳5的上壁5a外面上的多个冷却装置6。 

电池单体1为扁平长方体状，以沿左右方向排列为层叠状的方式配置在外壳5内。虽省略了图示，但在电池单体1的上端以上方突出状设有一对端子，利用该端子使所有的电池单体1以串联状或并联状连接，由此构成了电池组7。 

此外，在本说明书中，术语“长方体”不仅包含数学上定义的严格的长方体，也包括近似于长方体的形状。另外，电池单体1并不限于扁平长方体状，只要是扁平状即可。 

如图1～图3所示，平板状热管2的基板3由相互接合的两片铝板构成，并具有：垂直状受热部8，该垂直状受热部8配置在相邻的电池单体1之间以及任何一端、在此为左端的电池单体1的左侧，并与电池单体1热接触；和水平状散热部9，该水平状散热部9以与电池单体1相比向上方突出的方式设置在受热部8的上端部且与受 热部8呈直角，并向一方、在此为右方延伸。在受热部8的上端中的宽度方向(图1的上下方向)的中央部上，以与电池单体1相比向上方突出的方式设有垂直状的窄幅部11，并与窄幅部11的上端相连地设有散热部9。虽省略了图示，但是优选为，在电池单体1与平板状热管2的受热部8之间夹置有电绝缘膜，或者在平板状热管2的受热部8的左右两面上施加有电绝缘涂层，由此使电池单体1与平板状热管2的受热部8之间形成电绝缘状态。 

平板状热管2的基板3的热管部4是使工作液封入至一个中空环状工作液封入部12内而形成的，且从基板3的受热部8经过窄幅部11而直到散热部9范围内设置，该中空环状工作液封入部12通过使基板3的任意一方的铝板向外侧鼓出而形成。在此，工作液封入部12以仅向散热部9的下面侧鼓出的方式形成，散热部9的上面成为平坦面。 

平板状热管2的基板3通过所谓的压焊式(roll-bond)工艺而制造，该压焊式工艺具体为，例如在两片铝板的对合面中的至少任意一方的面上以所需图案印刷防开裂剂，并在该状态下将两片铝板压接而制成对合板，然后向对合板的非压接部导入流体压力，由此一举形成工作液封入部12。对合板的非压接部由形状与工作液封入部12对应的工作液封入部用非压接部、和从工作液封入部用非压接部到达对合板的周缘的流体压力导入用非压接部而构成。若从流体压力导入用非压接部导入流体压力而形成工作液封入部12，则流体压力导入用非压接部成为一端与工作液封入部12相连并且另一端向对合板的周缘开口的工作液注入部。工作液注入部在注入工作液之后被封闭 

此外，基板3也可以通过对具有外侧鼓出部的两片铝板例如进行钎焊而形成，该外侧鼓出部用于使至少一片铝板形成工作液封入部12。 

如图3及图4所示，平板状热管2的基板3的散热部9在使上面与外壳5的上壁5a内面进行面接触的状态下，通过合成树脂制按 压部件13而固定，该合成树脂制按压部件13沿着散热部9的下侧配置且拆装自由地安装在外壳5的上壁5a上。平板状热管2的基板3的散热部9以及按压部件13分别是将长度方向朝向图1的上下方向的长方形。在按压部件13的长度方向的两端部，设有与散热部9的长度方向两端部相比向外侧突出的突出部13a，并且，在突出部13a上形成有内螺纹孔14，从上方穿插到形成在外壳5的上壁5a上的贯穿孔15内的合成树脂制外螺纹部件16螺合嵌入在按压部件13的突出部13a的内螺纹孔14内，由此，散热部9通过按压部件13而拆装自由地安装在外壳5的上壁5a内面上。在上壁5a上面中的贯穿孔15的周围部分与外螺纹部件16的头部之间，以使衬垫17位于上壁5a侧的方式配置有衬垫17及不锈钢制垫圈18。在按压部件13的上面上，形成有供基板3的散热部9进入的凹部19。而且，基板3的散热部9的上面与上壁5a内面进行面接触，并且，工作液封入部12的鼓出顶面与凹部19的底面进行面接触，散热部9通过外壳5的上壁5a内面和按压部件13的凹部19的底面而夹持固定。 

如图4及图5所示，冷却装置6为液冷式，具有：壳体21，该壳体21使下面形成为平坦面且在内部具有沿左右方向延伸的冷却液流通部22，并且在下端设有向外凸缘25；与壳体21的一端部连接并向冷却液流通部22内供给冷却液的冷却液入口管23；和与壳体21的另一端部连接并将冷却液从冷却液流通部22排出的冷却液出口管24。 

在冷却装置6的冷却液流通部22内，配置有波纹状的铝制内翅片33，该内翅片33是由沿左右方向延伸的波峰部、沿左右方向延伸的波谷部、以及沿左右方向延伸且将波峰部和波谷部连结的连结部构成。冷却液入口管23及冷却液出口管24的壳体21侧端部变形为扁平状，其前端开口被封闭，并且在下壁部分上形成有贯穿孔(省略图示)。而且，在冷却装置6的壳体21的顶壁上形成有开口(省略图示)，两管23、24的扁平部的下壁部分的上述贯穿孔的周围部分通过在壳体21的顶壁中的上述开口的周围部分上钎焊等而金属接 合。 

冷却装置6在使壳体21的下面与外壳5的上壁5a外面紧密接触的状态下，以跨着沿左右方向排列的多个平板状热管2的基板3的散热部9的方式安装在外壳5的上壁5a外面上。在此，冷却装置6以跨着全部平板状热管2的基板3的散热部9中一部分的多个散热部9的方式配置，且以相邻的彼此之间互不干扰的方式，以在图1的上下方向上错开的状态如下所述地安装在外壳5的上壁5a外面上。 

即，在外壳5的上壁5a上设有多个不锈钢制内螺纹部件26，所述内螺纹部件26具有：与上壁5a外面接合的基部27；以及与基部27一体形成且向上方偏移的上方偏移部28，该上方偏移部28与上壁5a外面平行并形成有内螺纹孔29。而且，冷却装置6的壳体21下端的向外凸缘25嵌入在外壳5的上壁5a与内螺纹部件26的上方偏移部28之间，并在上方偏移部28的内螺纹孔29内，从上方螺合嵌入有不锈钢制外螺纹部件31，向外凸缘25通过外螺纹部件31的前端部并经由不锈钢制按压板32而向外壳5的上壁5a侧被按压，由此，冷却装置6拆装自由地安装在外壳5的上壁5a外面上。 

在上述冷却结构中，当对电池单体1进行冷却时，通过从电池单体1释放的热量，而使平板状热管2的基板3中的与电池单体1热接触的受热部8被加热，该热量传递至热管部4的受热部8的工作液封入部12内的工作液中而使工作液蒸发。另一方面，从冷却液入口管23供给冷却液并且将其从冷却液出口管24排出，通过使冷却液在冷却装置6的壳体21的冷却液流通部22内流动，而从经由外壳5的上壁5a与冷却装置6热接触的平板状热管2的基板3的散热部9中夺取热量，在散热部9中，使工作液封入部12内的气相的工作液冷凝，则工作液封入部12内的压力降低。而且，在受热部8的工作液封入部12内所产生的气相工作液流动至压力降低了的散热部9的工作液封入部12内，并且，再次冷凝了的液相工作液因重力而流入至受热部8的工作液封入部12内，因此，在热管部4中，产 生气相工作液的向上方流动和液相工作液的向下方流动，从而产生工作液的循环。在热管部4的散热部9的工作液封入部12内冷凝了的液相工作液，在返回至受热部8的工作液封入部12的过程中，也在平板状热管2的基板3的垂直状主体部分5a中的与电池单体1热接触的部分的工作液封入部12内从电池单体1中夺取热量而蒸发。因此，电池单体1上的与平板状热管2热接触的部分的整体被均匀冷却。 

本实用新型的电池组的冷却结构适用于例如具有由多个锂离子蓄电池构成的电池组的混合动力汽车中。 

Claims (15)

1.一种电池组的冷却结构，其特征在于，具有：以垂直状配置的多个扁平状电池单体；多个平板状热管，该多个平板状热管具有设有热管部的基板；收纳电池单体和平板状热管的外壳；和安装在外壳的上壁外面上的冷却装置，平板状热管的基板具有：在与电池单体的至少一面热接触的状态下与电池单体一同以层叠状配置的垂直状受热部；和以与受热部相连并与电池单体相比向上方突出的方式设置且与受热部呈直角的水平状散热部，热管部通过使工作液封入至中空状工作液封入部内，而从基板的受热部直到散热部的范围内设置，并在使基板的散热部沿着外壳的上壁内面的状态下固定，冷却装置以跨着多个平板状热管的基板的散热部的方式安装在外壳的上壁外面上。 

2.根据权利要求1所述的电池组的冷却结构，其特征在于，平板状热管的基板的散热部由按压部件来固定，该按压部件沿着该散热部的下侧配置且拆装自由地安装在外壳的上壁上。 

3.根据权利要求2所述的电池组的冷却结构，其特征在于，平板状热管的基板的散热部以及按压部件是将长度方向朝向相同方向的长方形，在按压部件的长度方向的两端部，设有与散热部的长度方向两端部相比向外侧突出的突出部，并且，在该突出部上形成有内螺纹孔，将外壳的上壁从上方贯穿的外螺纹部件螺合嵌入在按压部件的突出部的内螺纹孔内。 

4.根据权利要求3所述的电池组的冷却结构，其特征在于，按压部件及外螺纹部件是合成树脂制。 

5.根据权利要求2～4中任一项所述的电池组的冷却结构，其特征在于，平板状热管的基板由相互接合的两片金属板构成，平板状热管的基板的热管部的工作液封入部通过使基板的至少任意一方的金属板鼓出而形成，在按压部件的上面，形成有供基板的散热部进入的凹部，散热部由外壳的上壁内面和按压部件的凹部的底面来夹 持固定。 

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电池组的冷却结构，其特征在于，冷却装置为液冷式，其具有：下面形成为平坦面且在内部具有冷却液流通部的壳体；和与壳体连接的冷却液入口管及冷却液出口管，并且，在使壳体的下面与外壳的上壁外面紧密接触的状态下安装在上壁上。 

7.根据权利要求5所述的电池组的冷却结构，其特征在于，冷却装置为液冷式，其具有：下面形成为平坦面且在内部具有冷却液流通部的壳体；和与壳体连接的冷却液入口管及冷却液出口管，并且，在使壳体的下面与外壳的上壁外面紧密接触的状态下安装在上壁上。 

8.根据权利要求6所述的电池组的冷却结构，其特征在于，在外壳的上壁上设有多个内螺纹部件，所述内螺纹部件具有：与上壁外面接合的基部；以及与基部一体形成且向上方偏移的上方偏移部，且该上方偏移部与上壁外面平行并形成有内螺纹孔，在冷却装置的周缘部的下端设有向外凸缘，该向外凸缘嵌入在外壳的上壁与内螺纹部件的上方偏移部之间，并在内螺纹部件的内螺纹孔内从上方螺合嵌入有外螺纹部件，冷却装置的向外凸缘通过外螺纹部件的前端部向外壳的上壁侧按压，由此，使冷却装置拆装自由地安装在外壳的上壁上。 

9.根据权利要求7所述的电池组的冷却结构，其特征在于，在外壳的上壁上设有多个内螺纹部件，所述内螺纹部件具有：与上壁外面接合的基部；以及与基部一体形成且向上方偏移的上方偏移部，且该上方偏移部与上壁外面平行并形成有内螺纹孔，在冷却装置的周缘部的下端设有向外凸缘，该向外凸缘嵌入在外壳的上壁与内螺纹部件的上方偏移部之间，并在内螺纹部件的内螺纹孔内从上方螺合嵌入有外螺纹部件，冷却装置的向外凸缘通过外螺纹部件的前端部向外壳的上壁侧按压，由此，使冷却装置拆装自由地安装在外壳的上壁上。 

10.根据权利要求1～4中任一项所述的电池组的冷却结构，其特征在于，使在两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

11.根据权利要求5所述的电池组的冷却结构，其特征在于，使在两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

12.根据权利要求6所述的电池组的冷却结构，其特征在于，使在两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

13.根据权利要求7所述的电池组的冷却结构，其特征在于，使在两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

14.根据权利要求8所述的电池组的冷却结构，其特征在于，使在两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

15.根据权利要求9所述的电池组的冷却结构，其特征在于，使在两面与平板状热管的基板的受热部热接触的电池单体、和仅使一面与受热部热接触的电池单体混合存在。 

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