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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieeinheit für
Fahrzeuge mit einer Anzahl von Batterien, welche durch Verbindungsteile
elektrisch verbunden sind.
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BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN
STANDES DER TECHNIK
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In
den letzten Jahren wurden die Lithiumbatterien und die Nickelbatterien,
welche einen hohen Leistungsausgang und eine hohe Energiespeicherungskapazität
haben, praktisch als Energiequelle zum Antrieb eines Automobils
in Gebrauch genommen. Diese Batterien sind mit Elektrodenanschlüssen
und Batteriebehältnissen versehen. Eine Anzahl von Batterien
werden in Gruppen zusammengefasst und als eine Batterieeinheit verwendet.
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Wenn
die Batterieeinheit für den Antrieb des Automobils verwendet
wird, wiederholen sich intensive elektrische Ladungen und elektrische
Entladungen.
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Aus
diesem Grunde kann sich die Temperatur durch die Wärmeerzeugung
der Elektroden in Begeleitung mit einer chemischen Reaktion erhöhen und
es besteht die Möglichkeit, dass die Eigenschaften der
Batterien sich verschlechtern.
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Herkömmlicherweise
kann beispielsweise eine in der
japanischen
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2005-71674 offenbarte
Batterieeinheit für Fahrzeuge vorgesehen werden, welche
einen solchen Wärmeanstieg unterdrücken kann.
12 zeigt
eine Oberseite einer herkömmlichen Batterieeinheit für
Fahrzeuge und
13 zeigt die Oberseite der herkömmlichen
Batterieeinheit für Fahrzeuge mit daran vorgesehenen isolierenden
Teilen.
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Wie
in 12 gezeigt, enthält eine Batterieeinheit
A für Fahrzeuge eine Anzahl Batterien B und eine Anzahl
von Sammelschienen oder Stromschienen C. Ein Paar von Anschlussteilen
ragen von der Oberseite jeder Batterie B weg. Eine Anzahl von Batterien
B ist in der Richtung ihrer Dicke gestapelt, um die Batterieeinheit
A zu bilden. Die Anschlussteile der Batterien B, welche in der Stapelungsrichtung
aneinandergrenzen, werden in Serie mit den Sammelschienen oder Stromschienen
C verbunden, an welchen die Kühlfahnen gebildet sind.
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Die
an den Elektroden erzeugte Wärme bewirkt eine Wärmestrahlung
zu einem Wärmeträger beispielsweise einem Kühlmittel über
die Anschlussteile und die Sammelschiene oder Stromschiene C durch
Schaffen der Kühlmittelströmung in der Stapelrichtung
längs der Oberseite der Batterien B. Hierdurch kann der
Anstieg der Wärme der Batterieinheit A für Fahrzeuge
unterdrückt werden.
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In
der oben erwähnten Batterieeinheit A wird jedoch der Wärmeanstieg
durch Abstrahlung oder Ableitung der erzeugten Wärme in
das Kühlmittel hinein unterdrückt. Es besteht
die Möglichkeit, dass die Stromschienen oder Sammelschienen
C kurzgeschlossen werden, wenn die Sammelschienen oder Stromschienen
C mit der Feuchtigkeit, welche in dem Kühlmittel enthalten
ist, benetzt werden oder wenn eine Fremdsubstanz sich in das Kühlmittel
mischt.
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Aus
diesem Grunde müssen Isolationen, welche zwischen den Sammelschienen
oder Stromschienen C der in Stapelrichtung aneinandergrenzenden
Batterien B angeordnet sind, in besonderer Weise befestigt werden.
Um jedoch die Isolationen zwischen den Sammelschienen oder Stromschienen C
zu befestigen, müssen Isolationsteile D vorgesehen werden,
welche sich in der Richtung senkrecht zu dem Strom des Kühlmittels
erstrecken, wie in 13 gezeigt ist.
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Es
besteht somit das Problem, dass eine Kühlungskapazität
aufgrund einer Blockade der Strömung des Kühlmittels
abfällt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des oben beschriebenen
Problems geschaffen und hat zur Aufgabe, eine Batterieeinheit für
Fahrzeuge vorzusehen, welche eine Befestigung der Isolation zwischen
den Verbindungsteilen der Batterien in benachbarter Anordnung zueinander
ermöglicht, ohne dass der Strom eines Wärmeträgers
blockiert wird.
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Zur
Lösung des Problems hat sich der Erfinder der vorliegenden
Erfindung Untersuchungen mit einer Vielzahl von Versuchen und Fehlschlägen
gewidmet. Im Ergebnis gelangte der Erfinder zu dem Ergebnis der
vorliegenden Erfindung zur Anordnung einer Anzahl von Batterien
Seite an Seite und Gestaltung der Zirkulationsrichtung eines Wärmeträgers, welche
es ermöglicht, die Isolationsteile, welche eine Isolation
zwischen den Verbindungsteilen bewirken, ohne eine Blockierung des
Stromes eines Wärmeträgers anzuordnen.
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Im
einzelnen enthält in einer Batterieeinheit für
Fahrzeuge gemäß einem ersten Aspekt diese Batterieeinheit
eine Anzahl von Batterien, einen Batteriebehälter, Paare
von Anschlüssen, welche zu den Batterien hin vorgesehen
sind und in derselben Richtung von einer Oberseite des Batteriebehälters
vorstehen, sowie ein Verbindungsteil, welches mit den Anschlüssen
verbunden ist, um die Anzahl von Batterien elektrisch zu verbinden,
wobei die Anzahl von Batterien so installiert sind, dass die Anschlüsse
und die Oberflächen der Batteriebehältnisse in
dieselbe Richtung weisen, wobei eine Richtung, in welche die Paare
von Anschlüssen weisen in derselben Richtung angeordnet
ist.
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Die
Anschlüsse und die Verbindungsteile werden durch einen
Wärmeträger gekühlt oder erwärmt,
der in der Richtung strömt, in welcher die Paare von Anschlüssen
längs der Oberfläche des Batteriebehälters
verbunden sind und die Batterieeinheit für Fahrzeuge enthält
weiter ein Isolierteil, welches keine elektrische Leitfähigkeit
aufweist und welches sich in der Richtung erstreckt, in welcher
die Paare von Anschlüssen verbunden sind, zwischen den
Verbindungsteilen, welche aneinander anschließend angeordnet
sind und welche elektrisch mit den verschiedenen Batterien verbunden
sind.
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Gemäß dem
obigen Aufbau ist die Anzahl von Batterien mit in der selben Richtung
gewandten Anschlüssen installiert, wobei eine Richtung,
in welcher die Paare von Anschlüssen verbunden sind, in der
selben Richtung orientiert ist und die Anschlüsse durch
die Verbindungsteile verbunden werden. Ein Wärmeträger
strömt in der Richtung in welcher die Paare von Anschlüssen
verbunden sind und kühlt oder erwärmt die Anschlüsse
oder die Verbindungsteile.
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Vorliegend
sind die isolierenden Teile zwischen den Verbindungsteilen gelegen,
welche aneinander anschließend angeordnet und mit verschiedenen
Batterien verbunden sind. Zusätzlich sind die isolierenden
Teile so gelegen, dass sie sich in der Richtung erstrecken, in welcher
die Paare von Anschlüssen miteinander verbunden sind.
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Aus
diesem Grunde erstrecken sich die isolierenden Teile nicht so, dass
sie senkrecht zu der Strömung des Wärmeträgers
diese Strömung schneidend verlaufen, wie dies bei der herkömmlichen
Batterieeinheit der Fall ist. Demzufolge können Isolationsteile
zwischen den Verbindungsteilen, welche aneinander anschließend
angeordnet sind und verschiedene Batterien verbinden, so befestigt
werden, dass sie nicht die Strömung des Wärmeträgers blockieren.
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In
der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einem
zweiten Aspekt hat das Isolationsteil eine hohe thermische Leitfähigkeit
und ist zwischen den Batterien gelegen, wobei das Isolationsteil
thermisch mit dem Batteriebehälter in Berührung
steht.
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In
der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einem
dritten Aspekt ist das Isolationsteil thermisch isolierend und zwischen
den Batterien angeordnet, wobei das Isolationsteil in Berührung
mit dem Batteriebehälter steht.
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In
der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einem
vierten Aspekt besitzt das Isolationsteil eine Elastizität
in einer Richtung, welche diejenige Richtung senkrecht schneidet,
in welcher Paare von Anschlüssen verbunden sind, sowie
eine Richtung, in welcher die Batterien Seite an Seite installiert
sind.
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In
der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einem
fünften Aspekt enthält diese weiter ein erstes Wärmeleitungsteil
das sich in der Richtung erstreckt, in welcher die Paare von Anschlüssen
verbunden sind, d. h., das Wärmeleitungsteil ist thermisch
mit den Verbindungsteilen gekoppelt.
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In
der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einem
sechsten Aspekt enthält diese weiter ein zweites Wärmeleitungsteil,
welches keine elektrische Leitfähigkeit besitzt und sich
in der Richtung erstreckt, in welcher die Paare von Anschlüssen
verbunden sind, d. h. das Wärmeleitungsteil ist thermisch
mit dem Paar von Anschlüssen und/oder mit den Verbindungsteilen
gekoppelt, welche elektrisch mit den Paaren von Anschlüssen
verbunden sind.
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In
der Batterieinheit für Fahrzeuge gemäß einem
siebten Aspekt verbinden die Verbindungsteile die Anzahl von Batterien
in Serienschaltung. In der Batterieinheit für Fahrzeuge
gemäß einem achten Aspekt ist die Anzahl von Batterien
Ausrüstungsteil eines Fahrzeugs. Es sei angemerkt, dass
die Bezeichnungen „erstes Wärmeleitungsteil” und „zweites Wärmeleitungsteil” aus
Zweckmäßigkeitsgründen eingeführt
sind, um zwischen den Wärmeleitungsteilen unterscheiden
zu können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen stellen dar:
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1 die
Zusammensetzung einer Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 eine
perspektivische Abbildung der Batterieeinheit für Fahrzeuge
gemäß 1 in einem Zustand, in welchem
eine isolierende Platte nicht daran angeordnet ist;
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3 eine
Teil-Seitenansicht der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß 1 mit
Blickrichtung von ihrer rechten Seite aus;
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4 eine
Seitenansicht der Batterieeinheit für Fahrzeuge in einer
abgewandelten Form;
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5 eine
Seitenansicht der Batterieinheit für Fahrzeuge in einer
weiteren abgewandelten Form;
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6 eine
Seitenansicht der Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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7 eine
Seitenansicht der Batterieeinheit für Fahrzeuge in einer
abgewandelten Form;
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8 eine
Seitenansicht der Batterieinheit für Fahrzeuge in einer
weiteren abgewandelten Form;
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9 eine
Schnittansicht der isolierenden Platten der Batterieeinheit für
Fahrzeuge in der dritten Ausführungsform;
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10 eine
Vorderansicht der Batterieeinheit für Fahrzeuge in einem
Zustand, in welchem keine isolierenden Platten des vordersten Teiles
in der vierten Ausführungsform eingesetzt sind;
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11 eine
Schnittansicht entsprechend der in 10 angedeuteten
Linie a-a;
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12 eine
Oberseite einer herkömmlichen Batterieinheit für
Fahrzeuge; und
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13 eine
Oberseite einer herkömmlichen Batterieeinheit für
Fahrzeuge mit daran vorgesehenen isolierenden Teilen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nunmehr im einzelnen beschrieben.
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Diese
Ausfürhrungsform zeigt ein Beispiel in Anwendung auf eine
Batterieeinheit für Fahrzeuge, welche aus einer Lithium-Ionenbatterie
besteht, in welcher die Batterieeinheit für Fahrzeuge der
vorliegenden Erfindung zur Ausrüstung von Fahrzeugen, beispielsweise
von einem Kraftfahrzeug, dient.
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[Erste Ausführungsform]
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Zunächst
wird die Zusammensetzung der Batterieeinheit für Fahrzeuge
unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erklärt.
Hierin ist 1 eine perspektivische Abbildung
der Batterieinheit für Fahrzeuge in der ersten Ausführungsform. 2 ist
eine perspektivische Abbildung der Batterieeinheit für Fahrzeuge
gemäß 1 in einem Zustand, in welchem
isolierende Platten nicht darin angeordnet sind. 3 ist
eine Teil-Seitenansicht der Batterieeinheit gemäß 1 in
Blickrichtung von der rechten Seite der Batterieeinheit. Richtungen
wie „vorne” und „hinten”, „links” und „rechts” sowie „oben” und „unten” sind
in die Figuren zweckmäßig eingesetzt, um für die
Erläuterung der Batterieeinheit für Fahrzeuge
zu dienen. Zusätlich zeigen helle Pfeile in den Figuren die
Richtung einer Kühlmittelzirkulation.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, enthält die
Batterieeinheit für Fahrzeuge 1 (nachfolgend vereinfacht
mit „Batterieeinheit 1” bezeichnet) eine
Anzahl von Batterien 10, eine Anzahl von Sammelschienen
oder Stromschienen 11–13 (Verbindungsteile), eine
Anzahl von isolierenden Platten 14–16 (isolierende
Teile).
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Wie
in 2 gezeigt ist jede Batterie 10 mit einem
Paar von Anschlüssen versehen, d. h., einem positiven Anschluss 101 (Anschluss)
und einem negativen Anschluss 102 (Anschluss), welche in
gleicher Richtung von der Oberfläche eines rechteckig parallepipedförmigen
Gehäuses 100 (Batteriebehälter) aufragen.
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Eine
Anzahl von Batterien 10 ist in der Links-Rechts-Richtung
senkrecht zu den Oberseiten der Gehäuse 100 installiert,
wobei die Richtung, in welcher die Paare von Anschlüssen
verbunden sind, dieselbe Richtung hat. Genauer betrachtet ist beispielsweise
eine Anzahl von Batterien 10 in der Richtung vorne-hinten
Seite an Seite gestapelt, um eine Batteriegruppe zu bilden und ein
Paar von Batteriegruppen ist Seite an Seite in der Richtung links-rechts
installiert.
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Die
Batterien 10, welche in der Richtung vorne-hinten installiert
sind, sind mit den Anschlüssen entgegengesetzter Polarität
nahe beieinander angeordnet, so dass die positiven Anschlüsse 101 und
die negativen Anschlüsse 102 einander in der Richtung vorne-hinten
gegenüberstehen.
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Die
Batterien 10, welche in der Links-Rechts-Richtung installiert
sind, sind so angeordnet, dass die positiven Anschlüsse 101 und
die negativen Anschlüsse 102 einander in der Links-Rechts-Richtung
gegenüberstehen. Es ist eine Abdichtung eines positiven
Poles und eines negativen Poles (beide nicht dargestellt) vorgesehen,
welche das die Batterie 10 bildende Lithium und den Nicht-Wasser-Batterieelektrolythen
einschließt, welcher durch Auflösung von Elektrolythsalz
in einem von Wasser verschiedenen Lösungsmittel in dem Gehäuse 100 gebildet
ist.
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Weiter
ist der positive Pol elektrisch mit dem positiven Anschluss 101 verbunden
und der negative Pol ist elektrisch mit dem negativen Anschluss 102 verbinden.
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Die
Sammelschienen oder Stromschienen 11 sind Teile, welche
beispielsweise aus rechteckigen Metallplatten gefertigt sind und
elektrisch in Serienschaltung in der Links-Rechts-Richtung zwischen die
Batterien gelegt sind.
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Die
Sammelschienen oder Stromschienen 11 sind in der Mitte
der Links-Rechts-Richtung der Batterieeinheit 1 angeordnet.
Endbereiche der Stromschienen oder Sammelschienen 11 sind
elektrisch mit den positiven Anschlüssen 101 verbunden und
die anderen Enden sind elektrisch mit den negativen Anschlüssen 102 jeweils
verbunden.
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Kühlfahnen 110 (erste
Wärmeleitungsteile) sind an der Oberseite der Stromschienen
oder Sammelschienen 11 angeordnet.
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Die
Kühlfahnen 110 sind Teile, welche beispielsweise
aus wellenförmigen Metallplatten gebildet sind. Die Kühlfahnen 110 haben
eine hohe thermische Leitfähigkeit, wobei ihre Oberflächen
größer als diejenigen der Stromschienen oder Sammelschienen 11 sind,
um wirkungsvoll Wärme abzustrahlen.
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Die
beiden Enden der Kühlfahnen 110, welche wellenförmig
sind, weisen nach rechts und nach links und die Kühlfahnen 110 sind
thermisch mit den Oberseiten der Stromschienen oder Sammelschienen 11,
welche sich in der Links-Rechts-Richtung erstrecken, gekoppelt.
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Die
Stromschienen oder Sammelschienen 12 sind Teile, welche
beispielsweise aus quadratischen Metallplatten gefertigt und elektrisch
in Serienschaltung in der Vorn-Hinten-Richtung zwischen die Batterien 10 gelegt
sind. Die Stromschienen oder Sammelschienen 12 sind elektrisch
in der Vorn-Hinten-Richtung angeordnet und befinden sich auf der rechten
Seite der Batterieeinheit 1.
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Die
Stromschienen oder Sammelschienen 13 sind Teile, welche
beispielsweise aus quadratischen Metallplatten gefertigt sind und
elektrisch in Serie in der Vorn-Hinten-Richtung zwischen die Batterien 10 geschaltet
sind. Die Stromschienen oder Sammelschienen 13 liegen elektrisch
in der Vorn-Hinten-Richtung und sind an der linken Seite der Batterieeinheit 1 gelegen.
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Endteile
der Stromschienen oder Sammelschienen 12 und 13 sind
elektrisch jeweils mit den positiven Anschlüssen 101 verbunden
und die anderen Enden sind elektrisch jeweils mit den negativen Anschlüssen 102 verbunden.
Kühlfahnen 120 und 130 (erste Wärmeleitungsteile)
sind auf der Oberseite der Stromschienen oder Sammelschienen 12 und 13 angeordnet.
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Die
Kühlfahnen 120 und 130 sind Teile, welche
beispielsweise aus wellenförmigen Metallplatten gefertigt
sind. Die Kühlfahnen 120 und 130 haben eine
hohe thermische Leitfähigkeit, wobei ihre Oberflächen
größer als diejenigen der Stromschienen oder Sammelschienen
sind, um wirkungsvoll Wärme abzustrahlen. Die beiden Enden
der Kühlfahnen 120 und 130, welche wellenförmig
sind, weisen nach rechts und nach links und die Kühlfahnen 120 und 130 sind
thermisch mit den Oberseiten der Stromschienen oder Sammelschienen 12 und 13 gekoppelt,
welche sich in der Vorn-Hinten-Richtung erstrecken.
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Wie
in den 1 und 2 dargestellt, sind die isolierenden
Platten 14 rechteckige, plattenartige Teile und haben keine
elektrische Leitfähigkeit, so dass sie die Stromschienen
oder Sammelschienen 11–13 und die Kühlfahnen 110, 120 und 130,
welche elektrisch mit den vordersten und hintersten Batterien 10 in
dem Teil der Batterieeinheit 1 verbunden sind, gegenüber
der Umgebung isolieren.
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Die
isolierende Platte 14 ist so angeordnet, dass sie sich
in der Links-Rechts-Richtung an der Oberseite des Gehäuses 100 vor
den Sammelschienen 11–13, welche mit
den Kühlfahnen 110, 120 und 130 versehen
sind, die mit den vordersten Batterien 10 verbunden sind,
erstreckt.
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Zusätzlich
ist die weitere isolierende Platte 14 so angeordnet, dass
sie sich in der Links-Rechts-Richtung auf der Oberseite der Gehäuse 100 hinter
den Sammelschienen 11–13, welche mit
den Kühlfahnen 110, 120 und 130 versehen
sind, die mit den hintersten Batterien 10 verbunden sind, erstreckt.
Die Höhe der Isolationsplatten 14 ist größer als
die Höhe der oberen Enden der Kühlfahnen 110, 120 und 130 gewählt.
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Die
isolierenden Platten 15 und 16 sind rechteckige,
plattenartige Teile ohne elektrische Leitfähigkeit, welche
eine Isolierung zwischen den Sammelschienen oder Stromschienen 11 mit
den daran befindlichen Kühlfahnen 110 und zwischen
den Sammelschienen oder Stromschienen 12 mit den daran befindlichen
Kühlfahnen 120 sowie zwischen den Stromschienen 13 mit
den daran befindlichen Kühlfahnen 113 jeweils
bewirken.
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Die
Kühlfahnen 110, 120 und 130 sind
elektrisch mit den verschiedenen Batterien 10 verbunden,
die in der Vorn-Hinten-Richtung aneinander grenzen.
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Wie
in den 1 bis 3 gezeigt, sind die isolierenden
Platten 15 so angeordnet, dass sie sich in der Links-Rechts-Richtung
auf der Oberseite des Gehäuses 100 zwischen den
Stromschienen oder Sammelschienen 11, die mit den Kühlfahnen 110 versehen
sind und in der Vorn-Hinten-Richtung benachbart sind, und zwischen
den Sammelschienen 12 angeordnet sind, die mit den Kühlfahnen 120 versehen sind.
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Die
Höhe der isolierenden Platte 15 ist größer
als die Höhe der oberen Enden der Kühlfahnen 110 und 120 gewählt.
Weiter sind, wie in den 1 bis 3 dargestellt
ist, die isolierenden Platten 16 so angeordnet, dass sich
in der Links-Rechts-Richtung auf der Oberseite der Gehäuse 100 zwischen den
mit den Kühlfahnen 110 versehenen Stromschienen
oder Sammelschienen 11, welche in der Vorn-Hinten-Richtung
benachbart angeordnet sind, und zwischen den Stromschienen oder
Sammelschienen 13 erstrecken, welche mit den Kühlfahnen 130 versehen
sind.
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Die
Höhe der Isolierplatten 16 ist größer
als die Höhe der oberen Enden der Kühlfahnen 110 und 130 gewählt.
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Nunmehr
wird der Kühlvorgang bei der Batterieeinheit 1 für
Fahrzeuge unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erklärt.
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Die
intensive elektrische Ladung und elektrische Entladung wiederholt
sich, wenn die Batterieeinheit 1 gemäß 1 in
Fahrzeugen verwendet wird. Aus diesem Grunde steigt die Temperatur
durch die Wärme an, welche innerhalb der Batterien 10 erzeugt
wird.
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Wie
in den 1 und 2 angedeutet, wird die Batterieeinheit 1 durch
Kühlmittel gekühlt. Im Einzelnen werden, wie durch
einen hellen Pfeil angedeutet, die positiven Anschlüsse 101,
die negativen Anschlüsse 102 und die Stromschienen
oder Sammelschienen 11–13 durch das Kühlmittel
und/oder durch Luft gekühlt, welches bzw. welche von links
nach rechts über die Oberseite der Gehäuse 100 strömt.
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Die
Kühlfahnen 110, 120 und 130,
welche eine höhere thermische Leitfähigkeit als
die Stromschienen oder Sammelschienen 11–13 haben,
sind thermisch mit den Oberseiten der Stromschienen oder Sammelschienen 11–13 gekoppelt.
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Aus
diesem Grunde kann die Wärme, welche innerhalb der Batterien 10 erzeugt
wird, zu einem Kühlmittel über die positiven Anschlüsse 101,
die negativen Anschlüsse 120 und die Stromschienen
oder Sammelschienen 11–13 abgestrahlt
oder abgegeben werden. Weiter kann die Wärme wirkungsvoll über die
Kühlfahnen 110, 120 und 130 zu
dem Kühlmittel abgegeben oder abgestrahlt werden.
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Es
sei bemerkt, dass die Kühlfahnen 110, 120 und 130 sich
in der Links-Rechts-Richtung erstrecken, in welcher das Kühlmittel
strömt. Aus diesem Grunde kann die Wärme abgegeben
oder abgestrahlt werden, ohne dass der Kühlmittelstrom
blockiert wird.
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Es
besteht ein mögliches Risiko in der Hinsicht, dass ein
Kurzschluss zwischen den Sammelschienen oder Stromschienen 11,
zwischen den Sammelschienen oder Stromschienen 12 und zwischen
den Sammelschienen oder Stromschienen 13 aufgetreten sein
könnte, wenn die Stromschienen oder Sammelschienen 11–13 mit
Feuchtigkeit benetzt worden sind, das in dem Kühlmittel
enthalten ist, oder wenn sich eine Fremdsubstanz in das Kühlmittel
gemischt hat.
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Es
sind jedoch die isolierenden Platten 15 und 16 zwischen
den Sammelschienen oder Stromschienen 11, zwischen den
Sammelschienen oder Stromschienen 12 und zwischen den Stromschienen oder
Sammelschienen 13 vorgesehen. Aus diesem Grunde kann die
elektrische Isolation zwischen diesen Stromschienen oder Sammelschienen 11–13 sichergestellt
und ein Kurzschluss kann verhindert werden.
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Zusätzlich
erstrecken sich die isolierenden Platten 15 und 16 in
der Richtung links-rechts, in welcher das Kühlmittel strömt.
Aus diesem Grunde kann die Isolation sichergestellt werden, ohne
dass der Kühlmittelstrom blockiert wird.
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Schließlich
sei eine Wirkungsweise der Batterieeinheit 1 erläutert.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform ist eine Anzahl von Batterien 10 so
angeordnet, dass die Anschlüsse in dieselbe Richtung weisen,
wobei die Richtung, in welcher Paare von Anschlüssen weisen, dieselbe
Richtung ist und die Batterien 10 elektrisch durch die
Sammelschienen 11–13 verbunden sind.
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Das
Kühlmittel strömt in der Richtung, in welcher
die Paare von Anschlüssen verbunden sind und kühlt
die positiven Anschlüsse 101, die negativen Anschlüsse 102 und
die Sammelschienen oder Stromschienen 110, 120 und 130.
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Vorliegend
sind die isolierenden Platten 15 und 16 zwischen
den Stromschienen oder Sammelschienen 12 und zwischen den
Stromschienen oder Sammelschienen 13 gelegen, wobei die
Sammelschienen oder Stromschienen 12 und 13 so
angeordnet sind, dass zueinander auf verschiedenen Batterien 10 benachbart
sind. Weiter sind die isolierenden Platten 15 und 16 so
angeordnet, dass sie sich in einer Richtung erstrecken, in welcher
Paare von Anschlüssen verbunden sind.
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Aus
diesem Grunde erstrecken sich die isolierenden Platten 15 und 16 nicht
so, dass sie die Strömung des Kühlmittels senkrecht
schneiden, wie dies bei der herkömmlichen Betterieeinheit
der Fall ist.
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Dies
hat zur Folge, dass Isolationen zwischen den Stromschienen oder
Sammelschienen 11, zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen 12 und
zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen 13, welche
einander benachbart angeordnet und mit verschiedenen Batterien 10 verbunden sind,
befestigt werden können, ohne dass sie den Strom des Kühlmittels
in der Batterieeinheit 1 blockieren, welche in den Fahrzeugen
eingebaut ist.
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Weiter
sind gemäß der ersten Ausführungsform
die thermisch hochleitfähigen Kühlfahnen 110, 120 und 130 thermisch
mit den Oberseiten der Stromschienen oder Sammelschienen 11, 13 gekoppelt.
Daher können die Stromschienen oder Sammelschienen 11–13 über
die Kühlfahnen 110, 120 und 130 gekühlt
werden. Folglich kann die Batterieeinheit 1 wirksam gekühlt
werden.
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Weiter
ist die Anzahl von Batterien 10 gemäß der
ersten Ausführungsform durch die Stromschienen oder Sammelschienen 11–13 in
Serie geschaltet. Die Spannung der Batterieeinheit 1 kann
daher höher gemacht werden. Obwohl die isolierenden Platten 15 und 16 Teile
sind, welche Plattengestalt haben und keine elektrische Leitfähigkeit
in dem ersten Ausführungsbeispiel haben, besteht keine
Beschränkung hierauf.
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Eine
isolierende Platte kann ein Teil ohne elektrische Leitfähigkeit
sein und hat eine Elastizität in der Richtung, welche senkrecht
die Richtung schneidet, in welcher Paare von Anschlüssen
verbunden sind, sowie auch die Richtung in welcher die Batterien 10 Seite
an Seite installiert sind, insbesondere in ihrer Dickenrichtung.
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In
diesem Falle kann, da die isolierende Platte sich elastisch verformt,
selbst wenn der Zwischenraum zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen
durch eine Variation in der Größe jedes Teils
enger wird, eine Batterie zuverlässig aufgebaut werden.
Dies kann die Zusammenbaueingenschaften erhöhen.
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Insbesondere,
wie in 4 gezeigt, kann eine isolierende Platte 17 eine
Elastizität oder Nachgiebigkeit in ihrer Dickenrichtung
erhalten, indem eine rechteckige Öffnung 170 an
den Endflächen vorgesehen ist, welche sich in der Links-Rechts-Richtung
von 1 erstreckt.
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Wie
weiter in 5 gezeigt ist, kann eine isolierende
Platte 18 mit einer Nachgiebigkeit oder Elastizität
in Dickenrichtung dadurch gebildet werden, dass ein Schlitz 180 an
der oberen Endfläche gebildet wird, der sich in der Links-Rechts-Richtung
gemäß 1 erstreckt.
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[Zweite Ausführungsform]
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Nunmehr
wird eine Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß der
zweiten Ausführungsform erläutert. Die Batterieeinheit
für Fahrzeuge gemäß der zweiten Ausführungsform
sieht eine Änderung der isolierenden Platten in eine Form
vor, welche auch eine thermische Leitfähigkeit hat und
nicht nur zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen, sondern
auch zwischen den Gehäusen der Batterien der Batterieeinheit
für Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform
angeordnet sind.
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Zunächst
wird der Aufbau der Batterieeinheit für Fahrzeuge unter
Bezugnahme auf 6 erläutert. Vorliegend
ist 6 eine Seitenansicht der Batterieeinheit für
Fahrzeuge gemäß der zweiten Ausführungsform.
Richtungen für vorne und hinten sowie oben und unten sind
in den Figuren zweckmäßig eingeführt,
um die Batterieeinheit für Fahrzeuge zu erklären
und es handelt sich um dieselben Richtungen wie bei der ersten Ausführungsform.
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Hier
werden die Isolierplatten, welche gegenüber der Batterieeinheit
für Fahrzeuge nach der ersten Ausführungsform
verschieden sind, erläutert und Erläuterungen
bezüglich gemeinsamer Teile werden unter Ausnahme der Teile,
bei welchen Erläuterungen notwendig sind, weggelassen.
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Wie
in 6 gezeigt, ist die Batterieeinheit für
Fahrzeuge 2 (nachfolgend vereinfacht mit „Batterieeinheit 2” bezeichnet)
mit den isolierenden Platten 25 und 26 (isolierende
Teile) versehen.
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Eine
Batterie 20, ein Gehäuse 200 (Batteriebehälter),
ein positiver Anschluss 201 (Anschluss), ein negativer
Anschluss 202 (Anschluss), eine Stromschiene oder Sammelschiene 22 (verbindende Teile),
eine Kühlfahne 220 (das erste wärmeleitende Teil)
und isolierende Platten 25 und 26 (isolierende Teile)
haben dieselbe Zusammensetzung bzw. denselben Aufbau wie die Batterie 10,
das Gehäuse 100, der positive Anschluss 101,
der negative Anschluss 102, die Stromschiene oder Sammelschiene 12,
die Kühlfahne 120 und die isolierenden Platten 15 und 16 bei
der ersten Ausführungsform.
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Die
isolierenden Platten 25 und 26 sind rechteckige
plattenartige Teile und besitzen keine elektrische Leitfähigkeit,
haben auch eine thermische Leitfähigkeit und erstrecken
sich im starken Maße nach unten, im Vergleich zu den isolierenden
Platten 15 und 16 der ersten Ausführungsform.
Im einzelnen sind die isolierenden Platten 25 und 26 die
Teile, welche eine höhere thermische Leitfähigkeit
haben als das Gehäuse 200.
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Die
Oberseiten der isolierenden Platten 25 und 26 sind
ebenso wie die isolierenden Platten 15 und 16 der
ersten Ausführungsform zwischen den Stromschienen oder
Sammelschienen 22 angeordnet, an welchen die Kühlfahnen 220 vorgesehen sind.
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Andererseits
sind die unteren Seiten der isolierenden Platten 25 und 26 zwischen
den Batterien 20 gelegen, wo die Oberflächen der
Gehäuse 200 damit thermisch gekoppelt sind.
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Nunmehr
werden unter Bezugnahme auf 6 ein Kühlvorgang
und die Wirkungsweise der Batterieinheit für Fahrzeuge
erläutert. Die Batterieeinheit 2 gemäß 6 kann
die Wärme, welche innerhalb der Batterie 20 erzeugt
wird, an ein Kühlmittel ebenso wie bei der Batterie 1 der
ersten Ausführungsform abgeben oder abstrahlen.
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Die
Gehäuse 200 können über die
isolierenden Platten 25 und 26 gekühlt
werden, welche eine thermische Leitfähigkeit besitzen.
Aus diesem Grunde kann die Batterieinheit 2 wirkungsvoll
gekühlt (oder erwärmt) werden.
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Obwohl
die isolierenden Platten 25 und 26 diejenigen
Teile sind, welche die Gestalt einer Platte haben, welche beispielsweise
bei der zweiten Ausführungsform eine thermische Leitfähigkeit
und keine elektrische Leitfähigkeit besitzen, besteht keine
Beschränkung hierauf.
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Ähnlich
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann eine isolierende
Platte ein Teil sein, welches eine Elastizität oder Nachgiebkeit
in der Richtung aufweist, welche senkrecht die Richtung schneidet,
in welcher Paare von Anschlüssen verbunden sind, sowie
die Richtung in welcher die Batterien 20 Seite an Seite,
insbesondere in der Dickenrichtung angeordnet sind.
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In
diesem Falle kann, da die isolierende Platte sich elastisch deformiert,
selbst dann, wenn der Zwischenraum zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen
durch Abmessungsvariationen in der Größe der jeweiligen
Teile enger wird, eine Batterie sicher aufgebaut werden. Dies kann
die Zusammenbaueigenschaften verbessern.
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Wie
im einzelnen in 7 gezeigt ist, kann eine isolierende
Platte 27 eine Elastizität oder Nachgiebigkeit
in der Dickenrichtung erhalten, in dem eine rechteckige Öffnung 270 auf
den seitlichen Endflächen vorgesehen wird, welche sich
in der Links-Rechts-Richtung erstreckt oder durchgeht.
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Wie
weiterhin in 8 gezeigt ist, kann eine isolierende
Platte 28 eine Elastizität in ihrer Dickenrichtung
dadurch erhalten, dass ein Schlitz 280 auf der oberen Fläche
gebildet wird, der sich in der Links-Rechts-Richtung erstreckt.
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[Dritte Ausführungsform]
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Nunmehr
wird eine Batterieeinheit für Fahrzeuge der dritten Ausführungsform
beschrieben. Die Batterieeinheit für Fahrzeuge der dritten
Ausführungsform sieht eine Änderung einer isolierenden Platte
der Batterieeinheit für Fahrzeuge der zweiten Ausführungsform
vor. Im einzelnen ist die isolierende Platte thermisch isolierend
und besitzt keine elektrische Leitfähigkeit.
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Zunächst
sei die Zusammensetzung bzw. der Aufbau einer Batterieeinheit für
Fahrzeuge unter Bezugnahme auf 9 erläutert. 9 ist
hier eine Schnittansicht der isolierenden Platte der Batterieeinheit
für Fahrzeuge gemäß der dritten Ausführungsform.
Richtungen für vorne und hinten sowie oben und unten sind
zweckmäßig in den Figuren eingezeichnet, um die
Batterieeinheit für Fahrzeuge zu erläutern und
es handelt sich um dieselben Richtungen wie bei der zweiten Ausführungsform.
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Hier
werden die isolierenden Platten, welche gegenüber der Batterieeinheit
für Fahrzeuge der zweiten Ausführungsform verschiedene
Teile sind, erläutert und Erläuterungen über
gemeinsame Teile werden unter Ausnahme der Teile für welche
eine Erläuterung notwendig ist, weggelassen.
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Die
Batterieeinheit für Fahrzeuge ist mit den isolierenden
Platten 35 (isolierende Teile) gemäß 9 versehen.
Aufbaumerkmale außer den isolierenden Platten 35 sind
dieselben wie bei der zweiten Ausführungsform. Die isolierende
Platte 35 ist ein plattenartiges Bauteil mit der Gestalt
eines Rechtecks und hat keine elektrische Leitfähigkeit,
hat aber auch thermische Leitfähigkeit.
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Die
isolierende Platte isoliert thermisch höher als in dem
Falle der Richtung, welche senkrecht die Richtung schneidet, in
welcher ein Paar von Anschlüssen verbunden sind, sowie
die Richtung in welcher die Batterien Seite an Seite, genauer gesagt
in der Dickenrichtung installiert sind.
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Die
isolierende Platte 35 enthält ein thermisch isolierendes
Teil 350 und ein elektrisch isolierendes Teil 351.
Der thermisch isolierende Teil 350 ist ein rechteckiges dünnes
plattenartiges Teil, welches eine adiabatische Eigenschaft besitzt.
Das elektrisch isolierende Teil 351 ist ein rechteckiges,
dünnes plattenartiges Teil, welches keine elektrische Leiteigenschaften
hat.
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Das
elektrisch isolierende Teil 351 ist auf der Vorderseite
und der Rückseite des thermisch isolierenden Teiles 350 jeweils
vorgesehen. Die isolierenden Platten 35 sind ebenso wie
die isolierenden Platten 25 und 26 der zweiten
Ausführungsform zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen,
an welchen die Kühlfahnen vorgesehen sind, und zwischen
den Gehäusen angeordnet.
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Nunmehr
werden unter Bezugnahme auf 9 ein Kühlvorgang
und eine besondere Wirkung der Batterieeinheit für Fahrzeuge
erklärt.
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Die
Batterieeinheit kann die innerhalb der Batterie erzeugte Wärme
an ein Kühlmittel genauso wie die Batterieinheit 1 der
ersten Ausführungsform abgeben oder abstrahlen.
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Zusätzlich
kann ein Übergang der Wärme zwischen den Batterien
durch die isolierenden Platten 35 gesperrt werden, welche
adiabatische Eigenschaften haben. Aus diesem Grunde kann, selbst dann
wenn eine bestimmte Batterie ungewöhnlich Wärme
erzeugt, eine benachbarte Batterie vor dem thermischen Einfluss
geschützt werden.
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Obwohl
die isolierende Platte 35 aus dem thermisch isolierenden
Teil 350 und dem elektrisch isolierenden Teil 351 besteht
und adiabatische Eigenschaften in dem dritten Ausführungsbeispiel
hat, besteht keine Beschränkung hierauf. Das elektrisch isolierende
Teil 351 kann eine thermische Leitfähigkeit besitzen.
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In
diesem Falle kann, während der Wärmeübergang
zwischen den Batterien durch das thermisch isolierende Teil 350 verhindert
wird, jede Batterie über das elektrisch isolierende Teil 351 gekühlt
werden.
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[Vierte Ausführungsform]
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Nunmehr
wird eine Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß der
vierten Ausführungsform erläutert. Die Batterieeinheit
für Fahrzeuge der vierten Ausführungsform sieht
neuerlich Kühler zwischen den Stromschienen oder Sammelschienen 11 und 12 und zwischen
den Stromschienen oder Sammelschienen 11 und 13 der
Batterieeinheit für Fahrzeuge gemäß der
ersten Ausführungsform vor.
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Zunächst
sei der Aufbau einer Batterieeinheit für Fahrzeuge unter
Bezugnahme auf die 10 und 11 erklärt.
Hier ist 10 eine Seitenansicht der Batterieeinheit
für Fahrzeuge in dem Zustand, in welchem keine isolierenden
Platten des vordersten Teiles in der Ausführungsform nach 4 eingesetzt sind
und 11 ist eine Schnittansicht entsprechend der in 10 angedeuteten
Linie A-A. Richtungen für vorn und hinten, links und rechts
sowie oben und unten sind zweckmäßig in den Zeichnungsfiguren
eingesetzt, um die Batterieeinheit für Fahrzeuge zu verdeutlichen
und sie zeigen dieselben Richtungen wie bei der ersten Ausführungsform.
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Hier
seien nur die Kühler, welche gegenüber der Batterieeinheit
für Fahrzeuge gemäß der ersten Ausführungsform
verschiedene Teile sind, erläutert, und die Erläuterungen
bezüglich gemeinsamer Teile werden unter Ausnahme der Teile,
welche einer Erläuterung bedürfen, weggelassen.
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Wie
in den 10 und 11 gezeigt
ist, ist die Batterieeinheit für Fahrzeuge 4 (nachfolgend
vereinfacht als „Batterieeinheit 4” bezeichnet)
mit einer Anzahl von Kühlern 49 versehen (zweite
Wärmeleitungsteile).
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Eine
Batterie 40, ein Gehäuse 400 (Batteriebehälter),
ein positiver Anschluss 401 (Anschluss), ein negativer
Anschluss 402 (Anschluss), Stromschienen oder Sammelschienen 41–43 (verbindende Teile),
Kühlfahnen 410, 420 und 430 (erste
Wärmeleitungsteile), und isolierende Platten 44, 45 und 46 (isolierende
Teile) sind dieselben Bestandteile wie die Batterie 10,
das Gehäuse 100, der positive Anschluss 101,
der negative Anschluss 102, die Stromschienen oder Sammelschienen 11–13,
die Kühlfahnen 110, 120 und 130 und
die isolierenden Platten 14, 15 und 16 der
ersten Ausführungsform.
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Die
Kühler 49 sind Teile, welche keine elektrische
Leitfähigkeit besitzen und eine thermische Leitfähigkeit
zur Abgabe oder Abstrahlung von Wärme in wirkungsvoller
Weise haben. Die Kühler 49 enthalten Hauptteile 490 und
Flügelteile oder Rippenteile 491. Die Hauptteile 490 sind
rechteckige, plattenartige Teile, welche thermisch mit den Paaren
von Anschlüssen gekoppelt sind, d. h., mit den positiven Anschlüssen 401 und
den negativen Anschlüssen 402.
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Die
Flügelteile oder Rippenteile 491 sind wellenförmige,
plattenartige Teile, welche an der Oberseite der Hauptteile 490 gebildet
sind. Die beiden Enden der flügelartigen Teile 491,
welche wellenförmig sind, weisen nach rechts und nach links,
und die flügelartigen Teile 491 sind auf der Oberseite
der sich in Links-Rechts-Richtung erstreckenden Hauptteile 490 gebildet.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf die 10 und 11 ein
Kühlvorgang beschrieben und eine besondere Wirkung der
Batterieeinheit für Fahrzeuge erläutert. Die Batterieeinheit 4 kann
die innerhalb der Batterie 40 erzeugte Wärme an
ein Kühlmittel abgeben oder abstrahlen, in gleicher Weise, wie
dies bei der Batterieeinheit 1 der ersten Ausführungsform
der Fall ist.
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Zusätzlich
können die positiven Anschlüsse 401 und
die negativen Anschlüsse 402 über die
Kühler 49 gekühlt werden, welche eine
thermische Leitfähigkeit haben. Weiter besitzen die Kühler 49 keine elektrische
Leitfähigkeit.
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Aus
diesem Grunde kann die Batterieeinheit 4 wirkungsvoll gekühlt
werden, ohne dass die positiven Anschlüsse 401 und
die negativen Anschlüsse 402 kurzgeschlossen werden.
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Zwar
sind die Hauptteile 490 der Kühler 49 an
die positiven Anschlüsse 401 und die negativen Anschlüsse 402 in
dem Beispiel der vierten Ausführungsform angeschlossen,
doch besteht keine Beschränkung hierauf. Die Hauptteile 490 können
thermisch mit den Stromschienen oder Sammelschienen 41–42 verbunden
sein.
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Zwar
wird beispielsweise Luft als Kühlmittel in den ersten bis
vierten Ausführungsformen verwendet, doch ist zusätzlich
anzumerken, dass eine Beschränkung hierauf nicht besteht.
Die Kühlmittel können ein von Luft verschiedenes
Gas oder ein anders Strömungsmittel oder eine Flüssigkeit
sein.
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Weiter
ist anzumerken, dass zwar die Batterieeinheit für Fahrzeuge
in den ersten bis vierten Ausführungsformen als Beispiel
durch Kühlmittel gekühlt wird, dass jedoch hierauf
eine Beschränkung nicht besteht. Die Batterieeinheit für
Fahrzeuge kann durch einen Wärmeträger erhöhter
Temperatur zur Temperatureinstellung erwärmt werden.
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Weiterhin
ist anzumerken, dass in den ersten bis vierten Ausführungsformen
als Beispiel zwar die Batterieeinheit für Fahrzeuge eine
Lithium-Ionenbatterie enthält, das jedoch hierauf keine
Beschränkung besteht. Die Batterieeinheit für
Fahrzeuge kann andere Sekundärbatterien einsetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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