DE102011053270B4

DE102011053270B4 - Batteriepaket mit einem Kühlkanal

Info

Publication number: DE102011053270B4
Application number: DE102011053270.6A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Souki; Teruhiko Kameoka; Manabu Yamada; Shinjirou Shimizu; Naoya Hata; Masaki Itagaki; Yoshimitsu Inoue
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2031-09-06
Also published as: CN102412429A; JP5477241B2; JP2012069284A; US20120070711A1; CN102412429B; US9166262B2; DE102011053270A1

Abstract

Batteriepaket (100) das eine Mehrzahl von Batteriemodulen (130) aufweist, die jeweils eine Batteriezelle (110) und einen Batteriemantel (120), der die Batteriezelle (110) darin häust, aufweisen, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) miteinander elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung gestapelt ist, sodass ein Kühlkanal (140) zum Ermöglichen, dass ein Kühlmedium fließt, zwischen gegenüberliegenden Oberflächen von Basiswänden (121A, 121B) von benachbarten Batteriemänteln (120) definiert ist, wobeieine der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von ersten Rippen (123A) hat, die zu der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken,die andere der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von zweiten Rippen (123B) hat, die zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, undin dem Kühlkanal (140) die ersten Rippen (123A) und die zweiten Rippen (123B) einander schneiden, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) durch Ausüben einer vorbestimmten Last aneinander fixiert sind, und Endabschnitte (1123a) der ersten Rippen (123A) und Endabschnitte (1123b) der zweiten Rippen (123B) zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) benachbarter Batteriemäntel (120) miteinander in Stapelrichtung in Berührung sind, wobei jede der ersten Rippen (123A) und zweiten Rippen (123B) eine Zickzackform aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriepaket, das mehrere Batteriemodule mit Batteriezellen aufweist, und insbesondere auf ein Batteriepaket mit einem Kühlkanal zwischen Batteriemodulen.
Ein Beispiel eines Batteriepakets ist in der japanischen Patentanmeldung JP 2009-277471 A beschrieben. Bei dem Batteriepaket sind mehrere Batteriezellen gestapelt und elektrisch in Reihe geschaltet. Ein Batteriehalter ist zwischen den gestapelten Batteriezellen angeordnet. Endplatten sind an Enden des Stapels von Batteriezellen hinsichtlich einer Stapelrichtung angeordnet. Die Endplatten sind durch ein Bindungsband verbunden. Das Bindungsband übt in einer Richtung entlang der Stapelrichtung eine Bindungskraft auf den Batteriehalter aus, um die gestapelten Batteriezellen zu fixieren.
Ein Luftkanal ist ferner zwischen einer Oberfläche der Batteriezelle, die senkrecht zu der Stapelrichtung ist, und einer Oberfläche des Batteriehalters, die der Oberfläche der Batteriezelle hinsichtlich der Stapelrichtung gegenüberliegt, gebildet. Die Oberfläche des Batteriehalters hat genauer gesagt mehrere Rippen, die zu der Oberfläche der Batteriezelle vorspringen. Jede der Rippen erstreckt sich in einer horizontalen Richtung, und die Rippen sind in einer vertikalen Richtung angeordnet. Eine Endoberfläche jeder Rippe ist ferner in einer Berührung mit der Oberfläche der Batteriezelle. Mehrere Lufträume, die sich jeweils in der horizontalen Richtung erstrecken, sind somit in der vertikalen Richtung gebildet. Der Luftkanal ist durch die mehreren Lufträume vorgesehen. Die Batteriezellen werden durch Luft, die während eines Betriebs in dem Luftkanal fließt, gekühlt.
Bei einem solchen Luftkanal ist es, da die mehreren horizontalen Lufträume, die schmal sind, in der vertikalen Richtung angeordnet sind, schwierig, wenn die Lufträume ungleichmäßig mit Luft versorgt werden, die Oberfläche der Batteriezelle gleichmäßig zu kühlen. Eine Grenzschicht wird ferner in einem Luftfluss zwischen der Oberfläche der Batteriezelle und der Oberfläche des Batteriehalters aufgrund dessen gebildet, dass die Lufträume schmal und lang sind. Als ein Resultat wird ein Wärmeübertragungskoeffizient zwischen der Luft und der Batteriezelle reduziert werden, was eine Kühlleistung verschlechtert.
Weitere Beispiele für Batteriepakete sind in den Druckschriften US 2009 0 269 657 A1 , US 2006 0 063 067 A1 , US 2006 0 214 633 A1 , US 2007 0 141 452 A1 , sowie US 2007 0 134 550 A1 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorhergehenden Sachlage gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Batteriepaket mit einer verbesserten Kühlstruktur zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit Batteriepaketen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 3 gelöst.
Ein Batteriepaket gemäß einem Aspekt weist eine Mehrzahl von Batteriemodulen, die jeweils eine Batteriezelle und einen Batteriemantel, der die Batteriezelle darin häust, haben, auf. Die Batteriemodule sind miteinander elektrisch verbunden und in einer Stapelrichtung gestapelt, sodass ein Kühlkanal zum Ermöglichen, dass ein Kühlmedium fließt, zwischen gegenüberliegenden Oberflächen benachbarter Batteriemäntel definiert ist. Eine der gegenüberliegenden Oberflächen hat erste Rippen, die zu der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen vorspringen und sich parallel zueinander entlang der einen der gegenüberliegenden Oberflächen erstrecken. Die andere der gegenüberliegenden Oberflächen hat zweite Rippen, die zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen vorspringen und sich parallel zueinander entlang der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen erstrecken. Bei dem Kühlkanal schneiden sich die ersten Rippen und die zweiten Rippen und Endabschnitte der ersten Rippen und Endabschnitte der zweiten Rippen sind hinsichtlich der Stapelrichtung in einer Berührung miteinander.
Da die ersten Rippen und die zweiten Rippen einander schneiden, wenn die gestapelten Batteriemodule entlang der Stapelrichtung angesehen werden, ist der Kühlkanal aufgrund der schneidenden ersten und zweiten Rippen in einer Maschenform gebildet. Der Kühlkanal weist erste Rippenkanalabschnitte, die zwischen den benachbarten ersten Rippen definiert sind, und zweite Rippenkanalabschnitte, die zwischen den benachbarten zweiten Rippen definiert sind, auf. Die ersten Rippenkanalabschnitte und die zweiten Rippenkanalabschnitte sind ferner durch Schnittbereiche, in denen die ersten Rippenkanalabschnitte und die zweiten Rippenkanalabschnitte einander schneiden, in einer Kommunikation. Damit stehen die ersten Rippenkanalabschnitte durch die zweiten Rippenkanalabschnitte miteinander in einer Verbindung. Die zweiten Rippenkanalabschnitte stehen ähnlicherweise durch die ersten Rippenkanalabschnitte miteinander in Verbindung. Das heißt der Kühlkanal ist in eine kontinuierliche Maschenform gebildet.
Das Kühlmedium fließt daher in den ersten Rippenkanalabschnitten und den zweiten Rippenkanalabschnitten. In diesem Fall fließt das Kühlmedium, das in dem ersten Rippenkanalabschnitt fließt, in den benachbarten ersten Rippenkanalabschnitt, während sich dasselbe durch die Schnittabschnitte ausbreitet, und das Kühlmedium, das in dem zweiten Rippenkanalabschnitt fließt, fließt in den benachbarten zweiten Rippenkanalabschnitt, während sich dasselbe durch die Schnittabschnitte ausbreitet.
Auf diese Weise fließt das Kühlmedium auf eine schlängelnde bzw. webende Weise. Das Kühlmedium kann daher fließen, während sich dasselbe über die Gesamtheit des Kühlkanals weit ausbreitet. Die Zelle wird dementsprechend effizient und gleichmäßig gekühlt.
Da sich zusätzlich Ränder der Endabschnitte der ersten und der zweiten Rippen in den Schnittbereichen befinden, kann ein Turbulenzeffekt des Kühlmediums erzeugt werden. In dem Kühlkanal werden daher Grenzschichten des Kühlmediums reduziert, und ein Wärmeübertragungskoeffizient des Kühlmediums ist somit verbessert. Der Kühleffekt der Zelle verbessert sich dementsprechend.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind, vorgenommen ist, offensichtlicher. Es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines Batteriemoduls eines Batteriepakets gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht eines Batteriemantels des Batteriemoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine Querschnittsansicht eines Mantelglieds des Batteriemantels entlang einer Linie III - III in 2;
4 eine Querschnittsansicht des Batteriepakets gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Ansicht, die eine Kühlkanalstruktur des Batteriemoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
6 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie VI - VI in 5;
7 eine Draufsicht des Batteriemantels zum Darstellen von Rippen einer ersten Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
8 eine Draufsicht des Batteriemantels zum Darstellen von Rippen einer zweiten Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
9 eine Draufsicht des Batteriemantels zum Darstellen von Rippen einer dritten Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
10 eine Draufsicht des Batteriemantels zum Darstellen von Rippen einer vierten Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
11 eine Draufsicht des Batteriemantels zum Darstellen von Rippen einer fünften Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
12 eine Draufsicht des Batteriemantels zum Darstellen von Gegenstückrippen der fünften Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
13 eine schematische Ansicht, die eine Kühlkanalstruktur der fünften Modifikation gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
14 eine Draufsicht eines Batteriemantels eines Batteriepakets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
15 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XV - XV in 14;
16 eine Draufsicht des Batteriemantels eines Batteriepakets zum Darstellen von Rippen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
17 eine Querschnittsansicht von Rippen eines Batteriemantels eines Batteriepakets gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
18 eine Draufsicht eines Wandteils eines Batteriemantels eines Batteriepakets mit Wandteilen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
19 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIX - XIX in 18;
20 eine Querschnittsansicht eines Batteriepakets gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
21 eine Querschnittsansicht eines Batteriemantels des Batteriepakets gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.

Exemplarische Ausführungsbeispiele sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Teile sind durch die exemplarischen Ausführungsbeispiele hindurch durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet, und eine Beschreibung derselben ist nicht wiederholt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
Ein Batteriepaket 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise als eine Batterie eines Motors zum Laufenlassen eines Hybridfahrzeugs oder eines elektrischen Fahrzeugs, eine Speicherbatterie für Häuser und dergleichen verwendet. Bezug nehmend auf 4 ist das Batteriepaket 100 aus einem Stapel von Batteriemodulen 130 (zum Beispiel mindestens 2 Batteriemodulen) aufgebaut. Jedes der Batteriemodule 130 weist einen Batteriemantel 120 und eine Batteriezelle 110, die in dem Batteriemantel 120 gehäust ist, auf. Die Batteriemodule 130 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Ein Kühlkanal 140 ist zwischen benachbarten Batteriemodulen 130 gebildet. Auf eine Richtung, in der die Batteriemodule 130 gestapelt sind, wie zum Beispiel eine Rechts- und Linksrichtung in 4, ist im Folgenden als eine Stapelrichtung Bezug genommen.
Die Batteriezelle 110 ist eine Lade-Entlade-Batterie, die eine Plattenform (zum Beispiel eine flache Plattenform) mit einem rechtwinkligen Umriss hat. Die Batteriezelle 110 ist beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie, eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, eine Batterie eines organischen Radikals oder dergleichen. Die Batteriezelle 110 hat beispielsweise eine Rollschichtstruktur. Die Struktur hat drei Schichten, die eine Metallfolie einer positiven Seite mit einem aktiven Material, eine Metallfolie einer negativen Seite mit einem aktiven Material und einen Separator zwischen der Metallfolie einer positiven Seite und der Metallfolie einer negativen Seite aufweisen, und die drei Schichten sind gerollt und in einer flachen Form gebildet. Die Rollenschichtstruktur ist in einem Metallmantel, einem Laminatfilm oder dergleichen gehäust. Um eine vorbestimmte Batterieeigenschaft in der Batteriezelle 110 sicherzustellen, ist es notwendig, in einer Richtung entlang einer Achse der gerollten Form eine Dicke der Schichten mit einer durchgehend gleichmäßigen Dicke beizubehalten.
Beim Bilden des Batteriepakets 100 wird die Zahl von Batteriezellen 110, die in einem Batteriemantel 120 gehäust ist, abhängig von einem notwendigen Kühlgrad bei der Verwendung festgelegt. Wenn beispielsweise der notwendige Kühlgrad hoch ist, wird die Zahl der Batteriezellen 110, die in einem Batteriemantel 120 gehäust ist, reduziert (zum Beispiel mindestens eine). Wenn im Gegensatz dazu der notwendige Kühlgrad nicht so hoch ist, wird die Zahl von Batteriezellen 110, die in einem Batteriemantel 120 gehäust ist, erhöht.
Bei einem in 1 und 4 gezeigten Beispiel sind beispielsweise vier Batteriezellen 110 in einem Batteriemantel 120 gehäust. Die vier Batteriezellen 110 sind in einer Richtung entlang einer Dickenrichtung jeder Batteriezelle 110 innerhalb des Batteriemantels 120 gestapelt. Das heißt die Batteriezellen 110 sind in der Stapelrichtung der Batteriemodule 130 innerhalb jedes Batteriemantels 120 gestapelt. Das Batteriepaket 100 ist derart orientiert, dass die Stapelrichtung der Batteriezellen 110 beispielsweise einer horizontalen Richtung bei der Verwendung entspricht.
Wie in 1 gezeigt ist, hat jede der Batteriezellen 110 flache Hauptoberflächen 111, ohne Vorsprünge oder Nuten zu haben. Die Batteriezellen 110 sind derart gestapelt, dass die Hauptoberflächen 111 in einer Berührung miteinander sind. Eine innere Oberfläche 121C des Batteriemantels 120, die der Hauptoberfläche 111 der Batteriezelle 110 gegenüberliegt, ist eine flache Oberfläche, ohne Vorsprünge und Nuten zu haben. Die Hauptoberfläche 111 der Endbatteriezelle 110, die sich an dem Ende der gestapelten Batteriezellen 110 befindet, ist in einer Berührung mit der inneren Oberfläche 121C des Batteriemantels 120. Die Hauptoberfläche 111 der Batteriezelle 110 ist senkrecht zu der Stapelrichtung. Die innere Oberfläche 121C des Batteriemantels 120 ist ferner senkrecht zu der Stapelrichtung.
Der Batteriemantel 120 weist ein erstes Mantelglied 120A und ein zweites Mantelglied 120B auf. Das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B haben die gleiche Form. Sowohl das erste Mantelglied 120A als auch das zweite Mantelglied 120B sind ein dünner rechtwinkliger Parallelepipedbehälter mit einer Öffnung auf einer Seite. Das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B sind derart gekoppelt, dass die Öffnungen derselben einander zugewandt und aneinander gebunden sind. Ein innerer Raum des Mantels zum Umschließen der Batteriezellen 110 ist innerhalb der gebundenen ersten und zweiten Mantelglieder 120A, 120B gebildet. Das heißt der Batteriemantel 120 ist durch Fügen von zwei Mantelgliedern, die die gleiche Form haben, aufgebaut.
Das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B sind aus einem Harzmaterial, wie zum Beispiel Polypropylen, hergestellt. Sowohl das erste Mantelglied 120A als auch das zweite Mantelglied 120B haben eine Basiswand 121, die einer Bodenwand des Behälters entspricht, und eine periphere Wand 122, die sich von einem äußeren Ende der Basiswand 121 erstreckt und die Öffnung bildet. Für den Zweck einer Klarheit ist auf die Basiswand 121 des ersten Mantelglieds 120A als eine erste Basiswand 121A Bezug genommen, und auf die Basiswand 121 des zweiten Mantelglieds 120B ist als eine zweite Basiswand 121B Bezug genommen.
Die erste Basiswand 121A und die zweite Basiswand 121B haben einen rechtwinkligen Umriss. Die erste Basiswand 121A und die zweite Basiswand 121B haben mehrere Rippen, die von dem Batteriemantel 120 nach außen vorspringen. In 2 und 5 sind die Rippen für den Zweck einer Klarheit schraffiert. Jede der Rippen hat eine lange und schmale Form. Die Rippen sind parallel zueinander angeordnet. Für den Zweck einer Klarheit ist auf die Rippen der ersten Basiswand 121A als erste Rippen 123A Bezug genommen, und auf die Rippen der zweiten Basiswand 121B ist als zweite Rippen 123B Bezug genommen.
Die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B haben jeweils zwischen dem ersten Mantelglied 120A und dem zweiten Mantelglied 120B die gleiche Form. Die ersten Rippen 123A befinden sich in einem inneren Bereich der ersten Basiswand 121A, die den rechtwinkligen Umriss hat. Die zweiten Rippen 123B befinden sich ähnlicherweise in einem inneren Bereich der zweiten Basiswand 121B, die den rechtwinkligen Umriss hat.
Sowohl die ersten als auch die zweiten Rippen 123A, 123B haben in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer Längsrichtung jeder Rippe definiert ist, einen rechtwinkligen Querschnitt. Jede Rippe 123A, 123B erstreckt sich ferner in einer Richtung, die relativ zu der vertikalen Richtung geneigt ist. Wie in 2 gezeigt ist, erstrecken sich beispielsweise die Rippen 123A, 123B diagonal rechts nach oben. Ein Endabschnitt 1123a der ersten Rippe 123A hat eine flache Endoberfläche, ohne Vorsprünge und Nuten zu haben. Ein Endabschnitt 1123b der zweiten Rippe 123B hat eine flache Endoberfläche, ohne Vorsprünge und Nuten zu haben.
Jedes der Batteriemodule 130 ist aus dem Batteriemantel 120 und den Batteriezellen 110, die in dem Batteriemantel 120 gehäust sind, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, aufgebaut. Die Batteriemodule 130 sind in der Stapelrichtung, zum Beispiel der horizontalen Richtung, die der Stapelrichtung der Batteriezellen 110 innerhalb des Batteriemantels 120 entspricht, gestapelt. Die gestapelten Batteriemodule 130 sind aneinander fixiert, indem an dieselben hinsichtlich der Stapelrichtung von gegenüberliegenden Enden derselben eine vorbestimmte Bindungskraft (Last) angelegt ist, wie es durch Pfeile in 4 gezeigt ist. Das Batteriepaket 100 ist aus den gestapelten Batteriemodulen 130, die durch die Bindungskraft fixiert sind, aufgebaut. Die Batteriemodule 130 sind auf eine Art und Weise verbunden, bei der die Batteriezellen 110 elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Der Kühlkanal 140 ist zwischen den benachbarten Batteriemodulen 130 gebildet, um es zu ermöglichen, dass ein Kühlmedium fließt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Kühlkanal 140 eine folgende Struktur.
Bei dem Stapel der Batteriemodule 130 springen beispielsweise die ersten Rippen 123A von einem der Batteriemodule 130 (zum Beispiel dem ersten Batteriemodul 130) von der ersten Basiswand 121A zu der zweiten Basiswand 121B eines benachbarten Batteriemoduls 130 (zum Beispiel des zweiten Batteriemoduls 130) vor, und die zweiten Rippen 123B des zweiten Batteriemoduls 130 springen zu der ersten Basiswand 121A des ersten Batteriemoduls 130 vor.
Das heißt der Kühlkanal 140 ist zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten Batteriemäntel 120 gebildet. Eine der gegenüberliegenden Oberflächen hat die ersten Rippen 123A, die zu der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen vorspringen. Die andere der gegenüberliegenden Oberflächen hat ferner die zweiten Rippen 123B, die zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen vorspringen. Die gegenüberliegenden Oberflächen sind durch die erste Basiswand 121A und die gegenüberliegende zweite Basiswand 121B der benachbarten Batteriemäntel 120 vorgesehen.
Die ersten Rippen 123A des ersten Batteriemoduls 130 und die zweiten Rippen 123B des zweiten Batteriemoduls 130 liegen einander hinsichtlich der Stapelrichtung gegenüber. Da an die gestapelten Batteriemodule 130 die vorbestimmte Bindungskraft in der Stapelrichtung angelegt ist, sind die Endabschnitte 1123a der ersten Rippen 123A und die Endabschnitte 1123b der zweiten Rippen 123B miteinander in Berührung. Das heißt die Berührungsabschnitte zwischen den Endabschnitten 1123a und den Endabschnitten 1123b nehmen die vorbestimmte Bindungskraft in den benachbarten Batteriemänteln 120 auf.
Das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B haben die gleiche Form. Die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B haben somit die gleiche sich diagonal erstreckende Form. Wenn das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B gekoppelt sind, ist eins derselben um 180 Grad relativ zu dem anderen gewendet oder gedreht. Zwischen den benachbarten ersten und zweiten Batteriemodulen 130 erstrecken sich somit die zweiten Rippen 123B des zweiten Batteriemoduls 130 diagonal rechts nach unten, das heißt 180 Grad entgegengesetzt zu den ersten Rippen 123A des ersten Batteriemoduls 130, während sich die ersten Rippen 123A des ersten Batteriemoduls 130 gesehen entlang der Stapelrichtung diagonal rechts nach oben erstrecken. Daher sind die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B in einer diagonalen Maschenform einander schneidend, wie in 5 gezeigt ist, angeordnet. Die Endabschnitte 1123a und die Endabschnitte 1123b sind an den Schnittpunkten in einer Berührung miteinander.
Bei der ersten Basiswand 121A des ersten Batteriemoduls 130 sind mehrere erste Rippenkanäle 141 zwischen den benachbarten ersten Rippen 123A, das heißt entlang der ersten Rippen 123A, gebildet. Bei der zweiten Basiswand 121B des zweiten Batteriemoduls 130 sind mehrere zweite Rippenkanäle 142 zwischen den benachbarten zweiten Rippen 123B, das heißt entlang der zweiten Rippen 123B, gebildet. Der Kühlkanal 140 ist zwischen den benachbarten Batteriemodulen 130 durch den ersten Rippenkanal 141 und den zweiten Rippenkanal 142 vorgesehen.
In einem Schnittbereich 140a, bei dem der erste Rippenkanal 141 und der zweite Rippenkanal 142 einander schneiden, sind der erste Rippenkanal 141 und der zweite Rippenkanal 142 miteinander in einer Kommunikation. Daher kann der erste Rippenkanal 141 durch die zweiten Rippenkanäle 142 mit einem anderen ersten Rippenkanal 141 in einer Verbindung stehen. Der zweite Rippenkanal 142 kann ähnlicherweise mit einem anderen zweiten Rippenkanal 142 durch die ersten Rippenkanäle 141 in einer Verbindung stehen. Als solcher ist der Kühlkanal 140 als Ganzes gesehen als ein maschenförmiger kontinuierlicher Kanal konfiguriert.
Luft fließt beispielsweise als das Kühlmedium in dem Kühlkanal 140. Die Luft kann in den Kühlkanal natürlich eingeleitet werden. Wie in 4 gezeigt ist, fließt die Luft von einem Bodenende des Batteriepakets 100 in den Kühlkanal 140 und fließt von einem oberen Ende des Batteriepakets 100, nach dem Fließen durch den Kühlkanal 140, hinaus. Wie durch Pfeile in 5 gezeigt ist, fließt die Luft durch den Kühlkanal 140 beispielsweise allgemein in einer Aufwärtsrichtung. Es ist nicht immer notwendig, dass die Luft in den Kühlkanal 140 natürlich eingeleitet wird. Ein Gebläse kann alternativ verwendet sein, um den Kühlkanal 140 zwangsweise mit Luft zu versorgen.
Ein Betrieb des Batteriepakets 100 ist als Nächstes beschrieben.
Das Batteriepaket 100 ist beispielsweise als eine Leistungsversorgungsquelle zum Versorgen eines Objekts mit einer elektrischen Leistung, wie zum Beispiel des Motors zum Laufenlassen eines Fahrzeugs, einer elektrischen Vorrichtung und dergleichen, genutzt. Wenn die Menge einer Ladung des Batteriepakets 100 selbst als das Resultat der Leistungsversorgung reduziert wird, kann das Batteriepaket 100 extern neu geladen werden. Das Batteriepaket 100 kann somit weiter mit der elektrischen Leistung versorgen. Bei einem Betrieb des Batteriepakets 100 wird Wärme, die von den Batteriezellen 110 erzeugt wird, durch die Luft, die durch den Kühlkanal 140 geht, gekühlt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, fließt, da der Kühlkanal 140 der maschenförmige kontinuierliche Kanal ist, die Luft auf eine schlängelnde Art und Weise als sich durch die Masche schlängelnd. Als solche kann die Luft in der Gesamtheit des Kühlkanals 140 auf eine weit ausbreitende Art und Weise fließen. Die Batteriezellen 110 können dementsprechend über sich gleichmäßig und gesamt mit der Luft versorgt werden. Die Batteriezellen 110 können als ein Resultat effektiv gekühlt werden.
In den Schnittbereichen 140a, in denen die ersten Rippenkanäle 141 und die zweiten Rippenkanäle 142 einander schneider, befinden sich Ränder der Endabschnitte 1123a der ersten Rippen 123A und Ränder der Endabschnitte 1123b der zweiten Rippen 123B. Der Luftfluss kann daher an den Rändern der ersten und der zweiten Rippen 123A, 123B gestört sein. Das heißt ein Turbulenzeffekt kann durch die Ränder erzeugt werden. Das Bilden der Grenzschichten wird reduziert, und der Wärmeübertragungskoeffizient der Luft kann verbessert werden. Die Kühleffizienz der Batteriezellen 110 verbessert sich dementsprechend.
Die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B sind relativ zu einer Zuflussrichtung (zum Beispiel vertikalen Richtung) der Luft in den Kühlkanal 140 geneigt. Innerhalb des Kühlkanals 140 bewegt sich daher die Luft, während dieselbe ihre Richtungen relativ zu der Zuflussrichtung aufgrund der diagonalen ersten und zweiten Rippen 123A, 123B ändert. Das heißt die Luft fließt auf eine mäandernde Art und Weise in dem Kühlkanal 140. Die Luft breitet sich dementsprechend über die Gesamtheit des Kühlkanals 140 aus.
Beim Fixieren der Batteriemodule 130 wird die vorbestimmte Bindungskraft von den abgewandten Enden des Stapels von Batteriemodulen 130 in der Stapelrichtung angelegt. Die Bindungskraft wird an den Berührungsabschnitten zwischen den Endabschnitten 1123a, 1123b der gegenüberliegenden ersten und zweiten Rippen 123A, 123B aufgenommen. Die Berührungsabschnitte zwischen den Endabschnitten 1123a, 1123b sind über die erste und die zweite Basiswand 121A, 121B gleichmäßig verteilt. Die vorbestimmte Bindungskraft kann daher durch die ersten und zweiten Basiswände 121A, 121B hindurch gleichmäßig aufgenommen werden. Die Bindungskraft ist ferner über die Batteriezellen 110 gleichmäßig angelegt. Es ist daher weniger wahrscheinlich, dass eine Abmessung der Batteriezellen 110 in der Stapelrichtung ungleichmäßig sein wird. Die Batterieeigenschaft der Batteriezellen 110 verbessert sich dementsprechend.
Der Batteriemantel 120 ist aus dem ersten Mantelglied 120A und dem zweiten Mantelglied 120B, die hinsichtlich der Stapelrichtung aneinandergefügt sind, hergestellt. Ein Herstellungsaufwand des Batteriepakets 100 kann daher reduziert werden.
Wenn die Endabschnitte der Rippen in einer direkten Berührung mit der Batteriezelle sind, werden die Batteriezellen 110 ohne Weiteres und teilweise verformt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist andererseits die Hauptoberfläche 111 der Batteriezelle 110 mit der inneren Oberfläche 121C des Batteriemantels 120 in einer Berührung. Das heißt die Batteriezellen 110 sind gleichmäßig oder insgesamt zusammengedrückt. Die Gleichmäßigkeit der Abmessung der Batteriezellen 110 hinsichtlich der Stapelrichtung verbessert sich daher. Die Batterieeigenschaft der Batteriezellen 110 verbessert sich dementsprechend.
Die Form der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B kann auf verschiedene andere Weisen modifiziert sein. 7 bis 13 stellen erste bis fünfte Modifikationen der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B dar. Bei den ersten bis vierten Modifikationen haben das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B ähnlich zu dem im Vorhergehenden beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiel die gleiche Form.
7 ist eine Draufsicht des Batteriemantels 120 zum Darstellen der ersten Modifikation der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B. In 7 bis 13 sind ferner die Rippen 123A, 123B für den Zweck einer Klarheit schraffiert. Wie in 7 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Rippen 123A, 123B in der Längsrichtung (Erstreckungsrichtung) derselben diskontinuierlich bzw. unterbrochen gebildet. Das heißt jede der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B bildet hinsichtlich der Längsrichtung mehrere scharfe Abschnitte 124.
Bei einer solchen Konfiguration befinden sich Ränder 1123c jeder Rippe 123A, 123B, die die scharfen Abschnitte 124 definieren, in dem Kühlkanal 140. Zusätzlich zu den Rändern der Endabschnitte 1123a, 1123b, die im Vorhergehenden beschrieben sind, kann der Störungseffekt durch die Ränder 1123c der Rippen 123A, 123B weiter verbessert werden. Der Wärmeübertragungskoeffizient des Kühlmediums kann daher weiter verbessert werden, und die Kühleffizienz der Batteriezellen 110 kann weiter verbessert werden.
8 ist eine Draufsicht des Batteriemantels 120 zum Darstellen der zweiten Modifikation der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B. Wie in 8 gezeigt ist, hat das erste Mantelglied 120A mehrere Rippengruppen 123A1 bis 123A4, die jeweils eine Reihe der ersten Rippen 123A aufweisen. Ähnlicherweise hat das zweite Mantelglied 120B mehrere Rippengruppen, die jeweils eine Reihe der zweiten Rippen 123B aufweisen. Die Länge von jeder ersten Rippe 123A ist kürzer als dieselbe des in 5 gezeigten Beispiels. Die Länge von jeder zweiten Rippe 123B ist ähnlicherweise kürzer als dieselbe des in 5 gezeigten Beispiels. Die mehreren Rippengruppen 123A1 bis 123A4 sind in der vertikalen Richtung angeordnet. Bei jeder der Rippengruppen 123A1 bis 123A4 sind beispielsweise die ersten Rippen 123A in der horizontalen Richtung in einer Reihe ausgerichtet. Die zweiten Rippen 123B sind ähnlicherweise in jeder der Rippengruppen in einer horizontalen Reihe ausgerichtet.
Bei der ersten Rippengruppe 123A1 sind die ersten Rippen 123A ähnlich zu den bei dem Beispiel von 2 gezeigten Rippen 123A diagonal rechts nach oben angeordnet. Bei der dritten Rippengruppe 123A3 sind ähnlich zu den Rippen 123A der ersten Rippengruppe 123A1 die ersten Rippen 123A diagonal rechts nach oben angeordnet. Die ersten Rippen 123A der zweiten Rippengruppe 123A2 und die ersten Rippen 123A der vierten Rippengruppe 123A4 sind diagonal rechts nach unten angeordnet, das heißt entgegengesetzt zu den Rippen 123A der ersten und der dritten Gruppe 123A1, 123A3 geneigt.
Das heißt bei den mehreren Rippengruppen 123A1 bis 123A4 sind die ersten Rippen 123A von mindestens einer Rippengruppe in der diagonalen Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung der ersten Rippen 123A einer anderen Rippengruppe ist, angeordnet. Bei dem Beispiel von 8 sind die ersten Rippen 123A in abwechselnd entgegengesetzten Richtungen von der ersten Rippengruppe 123A1 bis zu der vierten Rippengruppe 123A4 geneigt. Bei dem zweiten Mantelglied 120B sind die zweiten Rippen 123B auf eine ähnliche Art und Weise wie die ersten Rippen 123A des ersten Mantelglieds 120A gebildet.
Bei der zweiten Modifikation sind die Rippen 123A, 123B relativ zu der Zuflussrichtung der Luft in den Kühlkanal 140 bei den mehreren Rippengruppen 123A1 bis 123A4 in unterschiedlichen diagonalen Richtungen angeordnet. Bei einer solchen Konfiguration werden Orte, um die Flussrichtung der Kühlluft zu ändern, erhöht. Der Luftfluss wird daher komplexer, und die Luft kann in der Gesamtheit des Kühlkanals 140 weit verteilt werden. Die Kühleffizienz der Batteriezellen 110 verbessert sich dementsprechend weiter.
9 ist eine Draufsicht des Batteriemantels 120 zum Darstellen der dritten Modifikation der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B. Bei der dritten Modifikation hat das erste Mantelglied 120A die mehreren Rippengruppen 123A1 bis 123A4, die jeweils die horizontale Reihe der ersten Rippen 123A ähnlich zu der zweiten Modifikation aufweisen, wobei sich jedoch die Richtung der Neigung der ersten Rippen 123A von derselben der zweiten Modifikation unterscheidet. Das heißt die ersten Rippen 123A der ersten Rippengruppe 123A1 und die ersten Rippen 123A der vierten Rippengruppe 123A4 sind in die gleiche Richtung geneigt. Die ersten Rippen 123A der ersten und der vierten Rippengruppe 123A1, 123A4 sind beispielsweise diagonal rechts nach unten angeordnet. Die ersten Rippen 123A der zweiten Rippengruppe 123A2 und die ersten Rippen 123A der dritten Rippengruppe 123A3 sind andererseits in der gleichen Richtung geneigt, jedoch in der entgegengesetzten Richtung zu derselben der ersten Rippen 123A der ersten und der vierten Rippengruppe 123A1, 123A4. Die zweiten Rippen 123B des zweiten Mantelglieds 120B können auf eine ähnliche Art und Weise wie die ersten Rippen 123A, die in 9 gezeigt sind, angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Richtung einer Neigung der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B zufällig zwischen den Rippengruppen 123A1 bis 123A4 variiert sein. In einem solchen Fall können ferner ähnliche vorteilhafte Effekte erreicht werden.
10 ist eine Draufsicht des Batteriemantels 120 zum Darstellen der vierten Modifikation der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B. Wie in 10 gezeigt ist, hat jede der ersten Rippen 123A und der zweiten Rippen 123B eine Zickzackform.
Bei einer solchen Konfiguration können die Orte zum Ändern der Flussrichtung der Luft ähnlich zu der zweiten und der dritten Modifikation erhöht werden. Der Luftfluss wird daher komplexer, und die Luft kann in der Gesamtheit des Kühlkanals 140 weit verteilt werden. Die Kühleffizienz der Batteriezellen 110 verbessert sich dementsprechend weiter.
Wenn die Rippen lediglich in einer Richtung geneigt sind, kann ein Steifigkeitsunterschied auftreten. Das heißt die Steifigkeit ist in einer Richtung hoch, während die Steifigkeit in einer anderen Richtung niedrig ist. Bei den zweiten bis vierten Modifikationen sind die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B angeordnet, um sich in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen zu erstrecken. Das heißt jede der ersten Rippen 123A und der zweiten Rippen 123B ist nicht angeordnet, um sich nur in einer Richtung zu erstrecken. Daher ist der Steifigkeitsunterschied reduziert, und somit kann eine Verwindung der ersten und zweiten Mantelglieder 120A, 120B reduziert werden.
11 ist eine Draufsicht des ersten Mantelglieds 120A zum Darstellen der ersten Rippen 123A der fünften Modifikation. 12 ist eine Draufsicht des zweiten Mantelglieds 120B zum Darstellen der zweiten Rippen 123B der fünften Modifikation. 13 ist eine Draufsicht einer Kühlkanalstruktur der fünften Modifikation. Bei der fünften Modifikation haben das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B unterschiedliche Formen.
Bei dem ersten Mantelglied 120A erstrecken sich die ersten Rippen 123A in der Zuflussrichtung der Luft in den Kühlkanal 140, das heißt in der vertikalen Richtung, wie es in 11 gezeigt ist. Bei dem zweiten Mantelglied 120B erstrecken sich die zweiten Rippen 123B in einer Richtung, die senkrecht zu der Zuflussrichtung der Luft in den Kühlkanal 140 ist, das heißt in der horizontalen Richtung, wie in 12 gezeigt ist. Wenn daher das erste Mantelglied 120A von einem der Batteriemodule 130 (zum Beispiel dem ersten Batteriemodul) dem zweiten Mantelglied 120B des benachbarten Batteriemoduls 130 (zum Beispiel des zweiten Batteriemoduls) gegenüberliegt, sind die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B in der Maschenform in einer Berührung miteinander. Das heißt der maschenförmige Kühlkanal 140 ist durch die vertikalen ersten Rippenkanalabschnitte 141 und die horizontalen zweiten Rippenkanalabschnitte 142, wie in 13 gezeigt ist, gebildet.
Bei einer solchen Konfiguration fließt die Luft in den Kühlkanal 140, während dieselbe die Flussrichtung in mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen durch die vertikalen ersten Rippen 123A und die horizontalen zweiten Rippen 123B ändert. Die Luft kann daher über die Gesamtheit des Kühlkanals 140 weit ausgebreitet werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 14 und 15 beschrieben. Wie in 14 und 15 gezeigt ist, haben das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B, die die gleiche Form haben, zusätzlich zu der Struktur des ersten Ausführungsbeispiels einen männlichen Eingriffsabschnitt 125 und einen weiblichen Eingriffsabschnitt 126 zum Fixieren.
Der männliche Eingriffsabschnitt 125 ist ein Vorsprung, der mit dem weiblichen Eingriffsabschnitt 126 in Eingriff gehen kann. Der männliche Eingriffsabschnitt 125 befindet sich an einer von vier Seiten der peripheren Wand 122 von jedem der ersten und zweiten Mantelglieder 120A, 120B. Das heißt der männliche Eingriffsabschnitt 125 befindet sich auf einer ersten Seite der rechtwinkligen peripheren Wand 122. Zwei männliche Eingriffsabschnitte 125 sind beispielsweise auf der ersten Seite der peripheren Wand 122 angeordnet. Die zwei männlichen Eingriffsabschnitte 125 sind voneinander hinsichtlich der Längsrichtung der ersten Seite der peripheren Wand 122, wie zum Beispiel in einer Rechts- und Linksrichtung in 14, beabstandet.
Der weibliche Eingriffsabschnitt 126 ist ein konkav geformter Abschnitt, der mit dem männlichen Eingriffsabschnitt 125 in Eingriff gehen kann. Der weibliche Eingriffsabschnitt 126 befindet sich auf einer anderen der vier Seiten der peripheren Wand 122. Das heißt der weibliche Eingriffsabschnitt befindet sich auf einer zweiten Seite der rechtwinkligen peripheren Wand 122, wobei die zweite Seite von der ersten Seite, auf der sich der männliche Eingriffsabschnitt 125 befindet, abgewandt ist. Zwei weibliche Eingriffsabschnitte 125 sind beispielsweise auf der zweiten Seite der peripheren Wand 122 in einem vorbestimmten Abstand weg voneinander hinsichtlich der Längsrichtung der zweiten Seite der peripheren Wand 122 angeordnet.
Das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B haben die gleiche Form. Wenn das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B aneinandergefügt sind, ist eins der ersten und zweiten Mantelglieder 120A, 120B relativ zu dem anderen gewendet. Die männlichen Eingriffsabschnitte 125 und die weiblichen Eingriffsabschnitte 126 sind daher an Orten angeordnet, die hinsichtlich einer Wendeachse (Drehachse) A des einen symmetrisch sind.
Beim Fixieren des Batteriemoduls 130 werden die Batteriezellen 110 in dem ersten Mantelglied 120A platziert, und dann wird das zweite Mantelglied 120B an das erste Mantelglied 120A gefügt, sodass die Öffnung des zweiten Mantelglieds 120B zu der Öffnung des ersten Mantelglieds 120A gewandt ist. In einem solchen Fall liegen die männlichen Eingriffsabschnitte 125 und die weiblichen Eingriffsabschnitte 126 des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B einander gegenüber. Das heißt die männlichen Eingriffsabschnitte 125 des ersten Mantelglieds 120A sind mit den weiblichen Eingriffsabschnitten 126 des zweiten Mantelglieds 120B in Eingriff, und die männlichen Eingriffsabschnitte 125 des zweiten Mantelglieds 120B sind mit den weiblichen Eingriffsabschnitten 126 des ersten Mantelglieds 120A in Eingriff. Auf diese Weise wird das Batteriemodul 130 gebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Batteriemantel 120 aus dem ersten Mantelglied 120A und dem zweiten Mantelglied 120B, die die gleiche Form haben, aufgebaut. Das heißt der Batteriemantel 120 ist unter Verwendung von zwei gleichen Mantelgliedern aufgebaut. Ein Herstellungsaufwand des Batteriepakets 100 wird daher reduziert. Nachdem die Batteriezellen 110 in dem ersten Mantelglied 120A platziert sind, wird das zweite Mantelglied 120B an das erste Mantelglied 120A gefügt, und die männlichen Eingriffsabschnitte 125 und die weiblichen Eingriffsabschnitte 126 des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B werden miteinander in Eingriff gebracht. Das Batteriemodul 130 wird dementsprechend ohne Weiteres gebildet.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein drittes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Wie in 16 gezeigt ist, sind die ersten Rippen 123A des ersten Mantelglieds 120A mit einer gleichen Teilung (Intervall) P parallel angeordnet. Die zweiten Rippen 123B des zweiten Mantelglieds 120B sind ähnlicherweise mit der gleichen Teilung (Intervall) P parallel zueinander angeordnet. Das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B haben ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel die gleiche Form.
In einem solchen Fall haben die ersten Rippenkanäle 141 an der ersten Basiswand 121A eine gleiche Breite. Die zweiten Rippenkanäle 142 haben ähnlicherweise an der zweiten Basiswand 121B eine gleiche Breite. Die Größe der Schnittbereiche 140a ist somit durch den maschenförmigen Kühlkanal 140 hindurch gleich. Die Luft kann daher über die Gesamtheit des Kühlkanals 140 gleichmäßig ausgebreitet werden, und eine Kühleffizienz der Batteriezellen 110 kann somit verbessert werden.
Da die ersten und zweiten Rippen 123A 123B mit der gleichen Teilung P angeordnet sind, sind die Berührungsabschnitte zwischen den Endabschnitten 1123a der ersten Rippen 123A und den Endabschnitten 1123b der zweiten Rippen 123B durch die erste und zweite Basiswand 121A, 121B hindurch gleich verteilt. Die Bindungskraft, die angelegt ist, wenn die Batteriemodule 130a zusammengebaut werden, kann daher über die Gesamtheit der ersten und zweiten Basiswände 121A, 121B gleich aufgenommen werden. Die Bindungskraft wird ferner über die Batteriezellen 110 gleich angelegt. Eine Ungleichmäßigkeit der Abmessung der Batteriezellen 110 in der Stapelrichtung wird daher reduziert, und die Batterieeigenschaft der Batteriezellen 110 wird verbessert.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein viertes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Wie in 17 gezeigt ist, ist eine Querschnittsform der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B zu derselben des ersten Ausführungsbeispiels modifiziert. Jede der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B hat in einem Querschnitt, der senkrecht zu der Längsrichtung der Rippe 123A, 123B definiert ist, eine Trapezform. Das heißt die Breite jeder Rippe 123A, 123B reduziert sich von einem Basisabschnitt, der mit der entsprechenden Basiswand 121A, 121B verbunden ist, zu dem Endabschnitt 1123a, 1123b.
Bei einer solchen Konfiguration kann, wenn durch die Berührungsabschnitte zwischen den Endabschnitten 123A, 123B der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B die vorbestimmte Bindungskraft an die Basisabschnitte der Rippen 123A, 123B als eine Reaktionskraft angelegt ist, die Bindungskraft zu den ersten und zweiten Basiswänden 121A, 121B übertragen werden, während sich dieselben gemäß der Ausdehnung der Breite der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B zu den Basisabschnitten ausdehnen. Die Last kann daher über die ersten und zweiten Basiswänden 121A, 121B gleichmäßig verstreut werden.
Da die ersten und zweiten Rippen 123A, 123B gebildet sind, um die trapezförmige Querschnittsform zu haben, ist es leicht, ein Formwerkzeug von den ersten und zweiten Mantelgliedern 120A, 120B, nachdem die ersten und zweiten Mantelglieder 120A, 120B mit einem Harzmaterial geformt wurden, zu separieren. Als solches verbessert sich ein Ausbeuteverhältnis.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Ein fünftes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 18 und 19 beschrieben. Wie in 18 und 19 gezeigt ist, haben bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B, die eine identische Form haben, zusätzlich Wandteile 127.
Die Wandteile 127 befinden sich hinsichtlich der Richtung, die senkrecht zu der Zuflussrichtung der Luft in den Kühlkanal 140 ist, an gegenüberliegenden Enden des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B. Die Wandteile 127 springen ähnlich zu den ersten und zweiten Rippen 123A, 123B von den Enden der ersten und zweiten Basiswände 121A, 121B nach außen vor, das heißt zu den gegenüberliegenden Mantelgliedern 120A, 120B. Die Wandteile 127 erstrecken sich entlang der Enden der ersten und zweiten Mantelglieder 120A, 120B gerade.
Wenn die Batteriemodule 130 gestapelt sind, das heißt die Batteriemäntel 120 in der Stapelrichtung gestapelt sind, liegen die Wandteile 127 des ersten Mantelglieds 120A eines der Batteriemodule 130 (zum Beispiel des ersten Batteriemoduls) den Wandteilen 127 des zweiten Mantelglieds 120B des benachbarten Batteriemoduls 130 (zum Beispiel des zweiten Batteriemoduls) gegenüber. In diesem Fall sind ferner Enden der Wandteile 127 des ersten Mantelglieds 120A und Enden der Wandteile 127 des zweiten Mantelglieds 120B in einer Berührung miteinander oder befinden sich benachbart zueinander. Die Enden des Kühlkanals 140 sind daher mit den Wandteilen 127 bedeckt.
Die Abmessung bzw. Größe der Wandteile 127 von den ersten und zweiten Basiswänden 121A, 121B weg ist hinsichtlich der Stapelrichtung gleich oder leicht kleiner als die Abmessung der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B von der ersten und der zweiten Basiswand 121A, 121B weg. In einem Fall, bei dem die Abmessung der Wandteile 127 gleich der Abmessung der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B ist, werden, wenn die vorbestimmte Bindungskraft angelegt ist, um die Batteriemodule 130 in der Stapelrichtung zu fixieren, die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B der benachbarten Batteriemäntel 120 in eine Berührung miteinander gebracht, und die Wandteile 127 der benachbarten Batteriemäntel 120 werden miteinander in Berührung gebracht. In diesem Fall nehmen daher die Wandteile 127 ähnlich zu den ersten und zweiten Rippen 123A, 123B die Bindungskraft auf. In einem Fall, bei dem die Abmessung der Wandteile 127 leicht kleiner als die Abmessung der ersten und zweiten Rippen 123A, 123B ist, werden alternativ, wenn die vorbestimmte Bindungskraft angelegt ist, um die Batteriemodule 130 in der Stapelrichtung zu fixieren, die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B der benachbarten Batteriemäntel 120 miteinander in eine Berührung gebracht, während die Wandteile 127 die Bindungskraft nicht aufnehmen.
Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Konfiguration beschränken die Wandteile 127, dass Luft aus dem Kühlkanal 140, wie durch gestrichelte Pfeile in 18 gezeigt ist, leckt. Die Kühleffizienz der Batteriezellen 110 verbessert sich daher.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Ein sechstes Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf 20 und 21 beschrieben. Wie in 20 und 21 gezeigt ist, haben das erste Mantelglied 120A und das zweite Mantelglied 120B, die die identische Form haben, zusätzlich Kopplungsteile 128. Die Kopplungsteile 128 sind vorgesehen, um die Batteriemodule 130 ordnungsgemäß zu positionieren und zu koppeln, wenn die Batteriemodule 130 gestapelt werden.
Die Kopplungsteile 128 sind durch zylindrische Stifte 128a und kreisförmige Löcher 128b vorgesehen. Die Stifte 128a befinden sich an den oberen Ecken des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B, um in der Stapelrichtung vorzuspringen. Die Löcher 128b befinden sich an den unteren Ecken des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B. Die äußere Abmessung (zum Beispiel ein Durchmesser) der Stifte 128a ist leicht kleiner als die innere Abmessung (zum Beispiel ein Durchmesser) der Löcher 128b.
Wenn das erste Mantelglied 120A mit dem zweiten Mantelglied 120B gekoppelt ist, um das Batteriemodul 130 zu bilden, ist entweder das erste Mantelglied 120A oder das zweite Mantelglied 120B (zum Beispiel das zweite Mantelglied 120B) relativ zu dem anderen gewendet oder gedreht. Bei dem ersten Mantelglied 120A befinden sich somit die Stifte 128a an den oberen Ecken des ersten Mantelglieds 120A, und die Löcher 128b befinden sich an den unteren Ecken des ersten Mantelglieds 120A. Im Gegensatz dazu befinden sich bei dem zweiten Mantelglied 120B, das gedreht wurde, die Löcher 128b an den oberen Ecken des zweiten Mantelglieds 120B, und die Stifte 128a befinden sich an den unteren Ecken des zweiten Mantelglieds 120A.
Wenn daher die Batteriemodule 130 gestapelt sind, liegen die Stifte 128a des ersten Batteriemoduls 130 den Löchern 128b des benachbarten Batteriemoduls 130 gegenüber. Die Löcher 128b des ersten Batteriemoduls 130 liegen ebenfalls den Stiften 128a des benachbarten Batteriemoduls 130 gegenüber. Die Stifte 128a sind in den gegenüberliegenden Löchern 128b aufgenommen.
Wenn daher die Batteriemodule 130 gestapelt sind, ist die Position der Batteriemodule 130 geregelt, und die Batteriemodule 130 sind miteinander gekoppelt. Die vorbestimmte Bindungskraft ist ferner von den gegenüberliegenden Enden der gestapelten Batteriemodule 130 in der Stapelrichtung angelegt. Die Batteriemodule 130 sind als solche fixiert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Batteriemodule 130 gestapelt, während die Positionen derselben durch die Kopplungsteile 128 geregelt sind. Eine Zusammenbaubarkeit verbessert sich daher.
Die Kopplungsstifte 128 können auf die folgende Art und Weise modifiziert sein. In den folgenden Fällen kann ebenfalls ein ähnlicher vorteilhafter Effekt erreicht werden.
Die äußere Abmessung der Stifte 128a kann beispielsweise leicht größer als die innere Abmessung der Löcher 128b sein. In diesem Fall sind die Stifte 128a in die Löcher 128b auf eine gepresste Art und Weise gepasst, wenn die Batteriemodule 130 miteinander gekoppelt sind, während die Positionen derselben geregelt sind.
Als ein anderes Beispiel kann die äußere Abmessung der Enden der Stifte 128a leicht größer als die innere Abmessung der Löcher 128b sein. In diesem Fall werden, wenn die Stifte 128 in die Löcher 128b eingeführt werden, die Enden der Stifte 128a, das heißt die Abschnitte eines größeren Durchmessers der Stifte 128a, elastisch verformt. Wenn die Stifte 128a ferner in die Löcher 128b mit einer Menge, die der Dicke des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B entspricht, eingeführt werden, werden die elastisch verformten Abschnitte innerhalb der Löcher 128b wiederhergestellt. Auf diese Weise können die Stifte 128a mit den Löchern 128b in Eingriff gebracht werden. Als ein weiteres anderes Beispiel können die Kopplungsteile 128 mit Eingriffsvorsprüngen und Eingriffsvertiefungen versehen sein. Die Eingriffsvorsprünge und die Eingriffsvertiefungen können aneinander, nachdem dieselben in Eingriff gebracht sind, gepasst werden.
Verschiedene exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Vorhergehenden beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die im Vorhergehenden beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiele begrenzt, kann jedoch auf verschiedene andere Weisen implementiert sein, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung kann ferner durch Kombinieren der ganzen oder einiger Strukturen der im Vorhergehenden beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weisen implementiert sein.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen kreuzen beispielsweise alle erste Rippen 123A und alle zweite Rippen 123B einander, wie in 5 gezeigt ist. Es ist jedoch nicht immer notwendig, dass sich alle erste Rippen 123A und alle zweite Rippen 123B schneiden. Einige der ersten Rippen 123A und/oder einige der zweiten Rippen 123B können beispielsweise einander nicht kreuzen. An einem Einlassbereich und einem Auslassbereich des Kühlkanals 140 können beispielsweise die ersten Rippen 123A und die zweiten Rippen 123B gebildet sein, um sich in der Zuflussrichtung der Luft zu erstrecken, sodass sich die ersten Rippenkanäle 141 und die zweiten Rippenkanäle 142 in der gleichen Richtung erstrecken. In einem solchen Fall kann ein Druckverlust an dem Einlassbereich und dem Auslassbereich des Kühlkanals 140 reduziert sein.
Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen fließt die Luft allgemein durch den Kühlkanal 140 in der Aufwärtsrichtung, und somit entspricht die Zuflussrichtung der vertikalen Aufwärtsrichtung. Die Flussrichtung der Luft ist jedoch nicht auf die allgemeine Aufwärtsrichtung begrenzt. Die Luft kann beispielsweise in der allgemeinen horizontalen Richtung in dem Kühlkanal 140 fließen. In einem solchen Fall sind die Wandteile 127 des fünften Ausführungsbeispiels an den oberen Enden und den unteren Enden des ersten und des zweiten Mantelglieds 120A, 120B angeordnet, um sich in der horizontalen Richtung gerade zu erstrecken.
Das Kühlmedium ist nicht auf Luft begrenzt, kann jedoch eine Kühlflüssigkeit oder dergleichen sein. In einem solchen Fall ist das Batteriepaket 100 durch ein Gehäuse ummantelt, und die Kühlkanäle 140 sind zwischen den Batteriemodulen 130 innerhalb des Gehäuses gebildet.
Bei einigen der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Batteriemantel 120 durch Kopplen von zwei Mantelgliedern 120A, 120B, die eine identische Form haben, aufgebaut. Es ist jedoch nicht immer notwendig, dass der Batteriemantel 120 durch Koppeln von zwei Mantelgliedern, die eine identische Form haben, aufgebaut ist, solange durch die Rippen zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der benachbarten Batteriemäntel 120 der maschenförmige kontinuierliche Kühlkanal 140 gebildet ist.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen sind Fachleuten ohne Weiteres offensichtlich. Die Erfindung ist daher in ihrer breiteren Ausdrucksweise nicht auf die spezifischen Details, eine darstellende Vorrichtung und darstellende Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, begrenzt.

Claims

Batteriepaket (100) das eine Mehrzahl von Batteriemodulen (130) aufweist, die jeweils eine Batteriezelle (110) und einen Batteriemantel (120), der die Batteriezelle (110) darin häust, aufweisen, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) miteinander elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung gestapelt ist, sodass ein Kühlkanal (140) zum Ermöglichen, dass ein Kühlmedium fließt, zwischen gegenüberliegenden Oberflächen von Basiswänden (121A, 121B) von benachbarten Batteriemänteln (120) definiert ist, wobei eine der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von ersten Rippen (123A) hat, die zu der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, die andere der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von zweiten Rippen (123B) hat, die zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, und in dem Kühlkanal (140) die ersten Rippen (123A) und die zweiten Rippen (123B) einander schneiden, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) durch Ausüben einer vorbestimmten Last aneinander fixiert sind, und Endabschnitte (1123a) der ersten Rippen (123A) und Endabschnitte (1123b) der zweiten Rippen (123B) zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) benachbarter Batteriemäntel (120) miteinander in Stapelrichtung in Berührung sind, wobei jede der ersten Rippen (123A) und zweiten Rippen (123B) eine Zickzackform aufweist.
Batteriepaket (100) das eine Mehrzahl von Batteriemodulen (130) aufweist, die jeweils eine Batteriezelle (110) und einen Batteriemantel (120), der die Batteriezelle (110) darin häust, aufweisen, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) miteinander elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung gestapelt ist, sodass ein Kühlkanal (140) zum Ermöglichen, dass ein Kühlmedium fließt, zwischen gegenüberliegenden Oberflächen von Basiswänden (121A, 121B) von benachbarten Batteriemänteln (120) definiert ist, wobei eine der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von ersten Rippen (123A) hat, die zu der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, die andere der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von zweiten Rippen (123B) hat, die zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, und in dem Kühlkanal (140) die ersten Rippen (123A) und die zweiten Rippen (123B) einander schneiden, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) durch Ausüben einer vorbestimmten Last aneinander fixiert sind, und Endabschnitte (1123a) der ersten Rippen (123A) und Endabschnitte (1123b) der zweiten Rippen (123B) zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) benachbarter Batteriemäntel (120) miteinander in Stapelrichtung in Berührung sind, wobei die ersten Rippen (123A) in eine Mehrzahl von Rippengruppen (123A1, 123A2, 123A3, 123A4) geteilt sind, die zweiten Rippen (123B) in eine Mehrzahl von Rippengruppen geteilt sind, sich die ersten Rippen (123A) einer der Rippengruppen (123A1, 123A2, 123A3, 123A4) in einer ersten Richtung erstrecken, die relativ zu einer Zuflussrichtung des Kühlmediums in den Kühlkanal (140) geneigt ist, und sich die ersten Rippen (123A) einer anderen der Rippengruppen in einer zweiten Richtung erstrecken, die relativ zu der Zuflussrichtung des Kühlmediums geneigt ist und sich von der ersten Richtung unterscheidet, und sich die zweiten Rippen (123B) einer der Rippengruppen in einer dritten Richtung erstrecken, die relativ zu der Zuflussrichtung des Kühlmediums geneigt ist, und sich die zweiten Rippen (123B) einer anderen der Rippengruppen in einer vierten Richtung erstrecken, die relativ zu der Zuflussrichtung des Kühlmediums geneigt ist und sich von der dritten Richtung unterscheidet.
Batteriepaket (100) das eine Mehrzahl von Batteriemodulen (130) aufweist, die jeweils eine Batteriezelle (110) und einen Batteriemantel (120), der die Batteriezelle (110) darin häust, aufweisen, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) miteinander elektrisch verbunden ist und in einer Stapelrichtung gestapelt ist, sodass ein Kühlkanal (140) zum Ermöglichen, dass ein Kühlmedium fließt, zwischen gegenüberliegenden Oberflächen von Basiswänden (121A, 121B) von benachbarten Batteriemänteln (120) definiert ist, wobei eine der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von ersten Rippen (123A) hat, die zu der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, die andere der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) eine Mehrzahl von zweiten Rippen (123B) hat, die zu der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) vorspringen und sich parallel zueinander entlang der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) erstrecken, und in dem Kühlkanal (140) die ersten Rippen (123A) und die zweiten Rippen (123B) einander schneiden, wobei die Mehrzahl von Batteriemodulen (130) durch Ausüben einer vorbestimmten Last aneinander fixiert sind, und Endabschnitte (1123a) der ersten Rippen (123A) und Endabschnitte (1123b) der zweiten Rippen (123B) zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) benachbarter Batteriemäntel (120) miteinander in Stapelrichtung in Berührung sind, wobei sich die ersten Rippen (123A) in einer Richtung parallel zu einer Zuflussrichtung des Kühlmediums in den Kühlkanal (140) erstrecken, und sich die zweiten Rippen (123B) in einer Richtung senkrecht zu der Zuflussrichtung des Kühlmediums erstrecken.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bei dem sich die ersten Rippen (123A) und die zweiten Rippen (123B) entlang der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) unterbrochen erstrecken.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zwischen den benachbarten Batteriemänteln (120) die vorbestimmte Last an Berührungsabschnitten zwischen den Endabschnitten (1123a) der ersten Rippen (123A) und den Endabschnitten (1123b) der zweiten Rippen (123B) aufgenommen wird.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Batteriemantel (120) ein erstes Mantelglied (120A) und ein zweites Mantelglied (120B), die eine identische Form haben, aufweist, wobei das erste Mantelglied (120A) und das zweite Mantelglied (120B) in der Stapelrichtung miteinander gekoppelt sind, sowohl das erste Mantelglied (120A) als auch das zweite Mantelglied (120B) einen männlichen Eingriffsabschnitt (125) und einen weiblichen Eingriffsabschnitt (126) haben, wobei sich der männliche Eingriffsabschnitt (125) auf einer ersten Seite eines peripheren Abschnitts des entsprechenden Mantelglieds (120A, 120B) befindet, sich der weibliche Eingriffsabschnitt (126) auf einer zweiten Seite des peripheren Abschnitts des entsprechenden Mantelglieds (120A, 120B) befindet, wobei die zweite Seite von der ersten Seite abgewandt ist, das erste Mantelglied (120A) und das zweite Mantelglied (120B) miteinander gekoppelt sind, sodass der männliche Eingriffsabschnitt (125) des ersten Mantelglieds (120A) mit dem weiblichen Eingriffsabschnitt (126) des zweiten Mantelglieds (120B) in Eingriff ist, und der weibliche Eingriffsabschnitt (126) des ersten Mantelglieds (120A) mit dem männlichen Eingriffsabschnitt (125) des zweiten Mantelglieds (120B) in Eingriff ist.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die ersten Rippen (123A) und die zweiten Rippen (123B) mit einer gleichen Teilung (P) angeordnet sind.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem jede der ersten Rippen (123A) einen trapezförmigen Querschnitt hat, bei dem sich eine Breite als eine Funktion eines Abstands von der einen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer Längsrichtung der ersten Rippe (123A) definiert ist, reduziert, und jede der zweiten Rippen (123B) einen trapezförmigen Querschnitt hat, bei dem sich eine Breite als eine Funktion eines Abstands von der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer Längsrichtung der zweiten Rippe (123B) definiert ist, reduziert.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die benachbarten Batteriemäntel (120) hinsichtlich einer Richtung, die senkrecht zu einer Zuflussrichtung des Kühlmediums in den Kühlkanal (140) ist, Wandteile (127) an gegenüberliegenden Enden der gegenüberliegenden Oberflächen der Basiswände (121A, 121B) haben, und die Wandteile (127) zwischen den benachbarten Batteriemänteln (120) Enden des Kühlkanals (140) bedecken.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Batteriemantel (120) einen Kopplungsteil (128) zum Positionieren der Batteriemodule (130) relativ zueinander und zum Koppeln der Batteriemodule (130) hat, wenn die Batteriemodule (130) gestapelt sind.
Batteriepaket (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem eine Oberfläche der Batteriezelle (110) mit einer inneren Oberfläche (121C) des Batteriemantels (120) in Berührung ist, wobei die Oberfläche der Batteriezelle (110) und die innere Oberfläche (121C) des Batteriemantels (120) senkrecht zu der Stapelrichtung sind.