DE102017127559A1

DE102017127559A1 - Batteriezellen-kühlstruktur, batteriekühlsystem und batteriepack

Info

Publication number: DE102017127559A1
Application number: DE102017127559.2A
Authority: DE
Inventors: Jinho Yoo; JungSik Kim
Original assignee: Mh Tech Inc; MH Technologies Inc
Current assignee: Mh Tech Inc; MH Technologies Inc
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-01-10
Also published as: KR20190004522A

Abstract

Eine Batteriezellen-Kühlstruktur umfasst ein oberes Gehäuse mit Zellsitzabschnitten, die über einen vorbestimmten Bereich gebildet sind, so dass obere Abschnitte von Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des oberen Gehäuses vorgesehen ist, sitzen, ein unteres Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über dem gleichen Bereich wie der vorbestimmte Bereich des oberen Gehäuses gebildet sind, so dass untere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten des unteren Gehäuses und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des unteren Gehäuses vorgesehen ist, sitzen, und mindestens ein Wärmeableitungselement, das aus einem elastischen Material besteht, das zwischen dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse angeordnet ist, wobei das Wärmeableitungselement mit dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des oberen Gehäuses und dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des unteren Gehäuses gekoppelt ist, wobei das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, Wärme zu absorbieren und abzuleiten, die in den Zelleinheiten erzeugt wird, die auf dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse sitzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezellen-Kühlstruktur und insbesondere eine Batteriezellen-Kühlstruktur zum Verwalten von Wärme, die in einer Batteriezelle erzeugt wird, auf eine Vielzahl von Arten.
HINTERGRUND
In einer Batterie ist eine Batteriezelle, die aus einer positiven Elektrodenplatte und einer negativen Elektrodenplatte besteht, in einen Elektrolyten in einem Gehäuse eingetaucht, das eine isolierte Kammer definiert und von einer anderen Zelle getrennt ist. In der Batterieindustrie bestand bisher ein Problem darin, wie die in der Batterie, die eine derartige Batteriezelle umfasst, erzeugte Wärme abgeführt werden kann.
Die Wärme wird insbesondere während eines Ladevorgangs in großer Menge erzeugt. Somit wird, wenn die Batterie nicht angemessen gekühlt wird, die Leistung der Batterie verringert und die Lebensdauer verkürzt. Als Ergebnis besteht ein ernstes Sicherheitsproblem in der Möglichkeit einer Explosion der Batterie.
Da die Batterie eine wesentliche Komponente ist, die in verschiedenen industriellen Bereichen weit verbreitet ist, ist die Wärmeerzeugung in der Batterie ein wichtiges Thema. So wurde ausführlich untersucht, wie die Wärmeentwicklung in der Batterie geregelt werden kann.
[Dokument des Stands der Technik]
[Patentdokument]
(Patentdokument 1): Koreanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 10-2009-0043566
ZUSAMMENFASSUNG
Im Hinblick auf die zuvor erwähnten Probleme, die dem verwandten Stand der Technik innewohnen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, die in der Lage ist, die in einer Batteriezelle erzeugte Wärme effektiv abzuführen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das es ermöglicht, eine Vielzahl von Batteriezellen leicht zu kombinieren, wenn ein Batteriepack hergestellt wird, indem die Batteriezellen verbunden werden, und den Batteriepack effektiv zu kühlen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriezellen-Kühlstruktur bereitgestellt, die durch Folgendes gekennzeichnet ist: ein oberes Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über einen vorbestimmten Bereich gebildet sind, so dass obere Abschnitte von Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des oberen Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; ein unteres Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über dem gleichen Bereich wie der vorbestimmte Bereich des oberen Gehäuses gebildet sind, so dass untere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten des unteren Gehäuses und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des unteren Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; und mindestens ein Wärmeableitungselement aus einem elastischen Material, das zwischen dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse angeordnet ist, wobei das Wärmeableitungselement mit dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des oberen Gehäuses und dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des unteren Gehäuses gekoppelt ist, wobei das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, Wärme zu absorbieren und abzuleiten, die in den Zelleinheiten erzeugt wird, die auf dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse sitzen.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement so konfiguriert sein, dass es den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrecht erhält, indem es elastisch verformt wird, wenn die Zelleinheiten durch die Erzeugung von Wärme in den Zelleinheiten bei einem Ladeprozess und einem Entladeprozess im Durchmesser expandiert und kontrahiert werden. In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement zwei Wärmeableitungselemente aufweisen, die an ihren freien Enden gebildete Stützflächen des Wärmeableitungselements aufweisen, und die beiden Wärmeableitungselemente können elastisch verformt werden, so dass die Stützflächen des Wärmeableitungselements gegeneinander gleiten, während sie miteinander in Kontakt sind.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement Folgendes umfassen: Zellkontaktflächen, die so konfiguriert sind, dass sie Kontakt mit den Zelleinheiten herstellen, um Wärme von den Zelleinheiten zu absorbieren, eine Wärmeübertragungsfläche, durch die die von den Zellkontaktflächen aufgenommene Wärme übertragen wird, und einen Kühlvorsprungsabschnitt, der sich von der Wärmeübertragungsfläche nach oben oder nach unten erstreckt, und wobei der Kühlvorsprungsabschnitt mit einem Kühlkanal verbunden sein kann, durch den Kühlwasser fließt, so dass die Wärme, die von den Zelleinheiten durch die Zellkontaktflächen absorbiert wird, über die Wärmeübertragungsfläche und den Kühlvorsprungsabschnitt auf den Kühlkanal übertragen wird.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement zwei Wärmeableitungselemente umfassen, die einen im Wesentlichen Ω-ähnlichen Querschnitt aufweisen und miteinander in Kontakt stehen.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert sein, einen Luftweg zwischen den Zelleinheiten zu definieren, und mindestens ein Schlitz kann in dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse gebildet sein, so dass Luft durch den Schlitz in den Luftweg eingeführt wird, so dass Wärme aus den Zelleinheiten aufgenommen und abgeleitet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriezellen-Kühlstruktur bereitgestellt, die durch Folgendes gekennzeichnet ist: eine Vielzahl von Zelleinheiten, die jeweils eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen darin enthaltenen Elektrolyten enthalten; und ein Wärmeableitungselement, das zwischen den Zelleinheiten vorgesehen ist, um elastisch mit den Zelleinheiten in Kontakt zu kommen, und das dafür konfiguriert ist, die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme zu absorbieren und abzuleiten, wobei das Wärmeableitungselement mindestens einen Kühlvorsprungsabschnitt umfasst, der an einer Seite davon gebildet ist und dafür konfiguriert ist, Wärme dadurch abzuleiten.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement so konfiguriert sein, dass es den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrecht erhält, indem es elastisch verformt wird, wenn die Zelleinheiten durch die Erzeugung von Wärme in den Zelleinheiten bei einem Ladeprozess und einem Entladeprozess im Durchmesser expandiert und kontrahiert werden.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann der Kühlvorsprungsabschnitt mit einem Kühlkanal verbunden sein, so dass die Wärme, die von den Zelleinheiten durch das Wärmeableitungselement aufgenommen wird, auf den Kühlkanal übertragen wird.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement zwei Wärmeableitungselemente umfassen, die einen im Wesentlichen Ω-ähnlichen Querschnitt aufweisen und miteinander in Kontakt stehen.
In der Batteriezellen-Kühlstruktur kann das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert sein, einen Luftweg zwischen den Zelleinheiten zu definieren, so dass Luft in den Luftweg eingeführt wird, so dass Wärme aus den Zelleinheiten aufgenommen und abgeleitet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriezellkühlsystem bereitgestellt, das durch Folgendes gekennzeichnet ist: eine Vielzahl von Zelleinheiten, die jeweils eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen darin enthaltenen Elektrolyten enthalten; ein Wärmeableitungselement, das mindestens einen Kühlvorsprungsabschnitt umfasst, der an einer Seite davon gebildet ist, wobei das Wärmeableitungselement, das zwischen den Zelleinheiten vorgesehen ist, um elastisch mit den Zelleinheiten in Kontakt zu kommen, und das dafür konfiguriert ist, die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme zu absorbieren und abzuleiten; und einen Kühlkanal, der mit dem Kühlvorsprungsabschnitt verbunden ist, um die Wärme, die von dem Wärmeableitungselement absorbiert wird, abzuführen.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriepack bereitgestellt, das durch Folgendes gekennzeichnet ist: eine Batterieeinheit, die eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst, die in Reihe angeordnet sind, wobei jede der Batteriezellen aus einer Vielzahl von Zelleinheiten besteht; und Leiterplatten, die oberhalb und unterhalb der Batterieeinheiten angeordnet und mit den Zelleinheiten elektrisch verbunden sind, indem sie Kontakt mit den Zelleinheiten herstellen, wobei jede der Batteriezellen Folgendes umfasst: ein oberes Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über einen vorbestimmten Bereich gebildet sind, so dass obere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des oberen Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; wobei ein unteres Gehäuse Zellsitzabschnitte umfasst, die über dem gleichen Bereich wie der vorbestimmte Bereich des oberen Gehäuses gebildet sind, so dass untere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten des unteren Gehäuses und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des unteren Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; und mindestens ein Wärmeableitungselement, das aus einem elastischen Material besteht, das zwischen dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse angeordnet ist, wobei das Wärmeableitungselement mit dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des oberen Gehäuses und dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des unteren Gehäuses gekoppelt ist, wobei das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, Wärme zu absorbieren und abzuleiten, die in den Zelleinheiten erzeugt wird, die auf dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse sitzen.
In dem Batteriepack kann jede der Leiterplatten elastische konvexe Bereiche aufweisen, die in Positionen angeordnet sind, in denen die oberen Abschnitte und die unteren Abschnitte der Zelleinheiten Kontakt mit den Leiterplatten herstellen, und die konvexen Bereiche können gegen die oberen Abschnitte und die unteren Abschnitte der Zelleinheiten gedrückt werden, um die Leiterplatten und die Batterieeinheiten elektrisch zu verbinden, wenn die Leiterplatten mit den Batterieeinheiten zusammengebaut werden.
In dem Batteriepack können die Leiterplatten an den oberen Abschnitten und den unteren Abschnitten der Batterieeinheit durch eine Vielzahl von Schrauben befestigt sein.
In dem Batteriepack kann die Batterieeinheit mit den Leiterplatten in Spalten zusammengebaut werden, um eine elektrische Leistungskapazität zu erhöhen.
In dem Batteriepack kann jede der Zelleinheiten Kühlvorsprungsabschnitte aufweisen, die nach oben und unten vorstehen, und Kühlkanäle können mit den Kühlvorsprungsabschnitten verbunden sein, um die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme abzuführen.
In dem Batteriepack können Durchgangslöcher des Wärmeableitungselements in den Leiterplatten in Ausrichtung mit den Kühlvorsprungsabschnitten gebildet sein, und die Kühlvorsprungsabschnitte können in die Durchgangslöcher des Wärmeableitungselements eingeführt werden, wenn die Leiterplatten mit der Batterieeinheit zusammengebaut werden.
In dem Batteriepack kann jede der Batteriezellen Haken und Eingriffsnuten aufweisen, die in dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse gebildet sind, wobei die Eingriffsnuten durch Stützbasen definiert sind, und die Haken in die Eingriffsnuten eingesetzt und von den Stützbasen gehalten werden können, um die einander benachbarten Batteriezellen zusammenzubauen.
In dem Batteriepack können Gehäusevorsprungsabschnitte an Scheitelpunkten des oberen Gehäuses und des unteren Gehäuses gebildet sein, wobei Gehäusedurchgangslöcher in den Leiterplatten in Ausrichtung mit den Gehäusevorsprungsabschnitten gebildet sein können, und die Gehäusevorsprungsabschnitte können in die Durchgangslöcher des Gehäuses eingeführt werden, wenn die Leiterplatten mit der Batterieeinheit zusammengebaut werden.
Die Batteriezellen-Kühlstruktur, das Batteriezellkühlsystem und der Batteriepack gemäß der vorliegenden Erfindung haben die folgenden Wirkungen.
Erstens ist es möglich, die Batteriezelle effizient zu kühlen. In der vorliegenden Erfindung ist ein elastisches Wärmeableitungselement innerhalb der Batteriezelle vorgesehen. Das Wärmeableitungselement kontaktiert die jeweiligen Zelleinheiten, die einen Elektrolyten enthalten. In diesem Zustand wird, wenn die Zelleinheiten während eines Ladeprozesses und eines Entladevorgangs expandiert und kontrahiert werden, das Wärmeableitungselement auch elastisch kontaktiert und expandiert, um in geeigneter Weise eine Spannung aufrechtzuerhalten. wodurch eine Kontaktfläche mit den Zelleinheiten aufrechterhalten wird. Daher leitet das Wärmeableitungselement während des Ladevorgangs und des Entladevorgangs ständig Wärme ab. Dadurch kann die Batteriezelle effizient gekühlt werden.
Zweitens weist die Batteriezellen-Kühlstruktur eine einfache Struktur auf. Die Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet keine Schrauben und kein Schraubbefestigungsverfahren. Die Batteriezellen-Kühlstruktur besteht aus vier Komponenten. Mit anderen Worten werden zwei Wärmeableitungselemente mit vier Zelleinheiten in Kontakt gehalten. Die Gehäuse sind über und unter den Wärmeableitungselementen gekoppelt, wodurch die Batteriezelle gebildet wird. Infolgedessen weist die Batteriezelle eine einfache Struktur auf, bei der vier Komponenten miteinander gekoppelt sind. Folglich ist das Herstellungsverfahren einfach und die Herstellungskosten sind verringert.
Drittens können verschiedene Verfahren für das Wärmemanagement verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung stellen die Wärmeableitungselemente Kontakt mit den Zelleinheiten her. Daher kann die durch Wärmeübertragung absorbierte Wärme über einen Kühlkanal abgeführt werden. Ferner besteht zwischen den Wärmeableitungselementen ein leerer Raum. Ein Schlitz ist auf einer Seite von jedem der Gehäuse gebildet. Dadurch kann externe Luft in die Batteriezelle eingeleitet oder aus der Batteriezelle ausgeleitet werden. Daher ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, sowohl ein Wasserkühlungsverfahren zu verwenden, bei dem die Wärme, die in der Batteriezelle erzeugt wird, durch Wärmeübertragung an den Kühlkanal abgeführt wird, als auch ein Luftkühlverfahren zu verwenden, bei dem die Wärme, die in der Batteriezelle erzeugt wird, durch Luftzirkulation nach außen abgeführt wird. Dies ist für die Handhabung der in der Batteriezelle erzeugten Wärme äußerst effektiv.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Unteransicht der in 1 gezeigten Batteriezellen-Kühl struktur.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur.
4 ist eine Explosionsvorderansicht der in 3 gezeigten Batteriezellen-Kühl struktur.
5A eine Ansicht ist, die schematisch die Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, von der ein oberes Gehäuse entfernt ist, um einen Zustand zu zeigen, in dem, wenn die Zelleinheiten expandiert werden, die Zellkontaktflächen der Wärmeableitungselemente kontrahiert werden, um den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrechtzuerhalten.
5B ist eine schematische Teilansicht der Struktur von 5A, die zwei Zelleinheiten und das Wärmeableitungselement zeigt.
5C ist eine schematische Teilansicht einer alternativen Struktur von 5A, die zwei Zelleinheiten und das Wärmeableitungselement zeigt, bei dem die Zellkontaktflächen vergrößert sind und sich über einen Bereich „A“ erstrecken.
6 ist eine Seitenansicht, die die Dissipation der Wärme zeigt, die in der Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wird.
7 ist eine Seitenansicht der in 6 gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur, die aus einer anderen Richtung betrachtet wird.
8 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem, wenn die Zelleinheiten der in 5A gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur kontrahiert werden, die Wärmeableitungselemente elastisch expandiert werden, um den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrechtzuerhalten.
9A und 9B sind Draufsichten, die schematisch einen Zustand zeigen, in dem die innerhalb der Batteriezelle erzeugte Wärme durch ein Luftkühlverfahren in der Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dissipiert wird.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Batteriepack zeigt, das durch Verbinden einer Vielzahl von Batteriezellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammengebaut ist.
11 ist eine perspektivische Unteransicht des in 10 gezeigten Batteriepacks.
12 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem Haken und Stützbasen, die in einem oberen Gehäuse und einem unteren Gehäuse des in 10 gezeigten Batteriepacks gebildet sind, miteinander in Eingriff stehen.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 10 gezeigten Batteriepacks.
14 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem ein konvexer Bereich, der in einer Leiterplatte des Batteriepacks mit den Batteriezellen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, in engen Kontakt mit einer Zelleinheit kommt.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel des Batteriepacks mit den Batteriezellen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei dem Batteriezellen in der horizontalen Richtung hinzugefügt sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Einige Komponenten, die keine Beziehung zum Geist der vorliegenden Erfindung haben, werden nicht beschrieben oder kurz beschrieben. Derartige Komponenten sind jedoch keine unnötigen Komponenten in der vorliegenden Erfindung und können in Kombination von einer Person verwendet werden, die auf dem technischen Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, über ein gewisses Wissen verfügt.
<Batteriezelle>
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine perspektivische Unteransicht der in 1 gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur. 4 ist eine Explosionsvorderansicht der in 3 gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur.
Wie in 1 bis 4 gezeigt, umfasst die Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Zelleinheiten 100, ein Gehäuse und ein Wärmeableitungselement 400, die in einer Batteriezelle 1 vorgesehen sind.
Ein Elektrolyt ist in jeder der Zelleinheiten 100 enthalten. Eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte sind in jeder der Zelleinheiten 100 kombiniert. Die Zelleinheiten 100 können dicht in einem Vielfachen von 4 angeordnet sein, wie z. B. 4, 8, 12 oder dergleichen.
Das Gehäuse ist aus einem metallischen Material oder einem Kunstharzmaterial hergestellt, das elastisch ist und nicht durch die von den Zelleinheiten 100 erzeugte Wärme verformt wird. Das Gehäuse befindet sich oberhalb und unterhalb der Zelleinheiten 100, um die Zelleinheiten 100 an Ort und Stelle zu fixieren. Das Gehäuse umfasst ein oberes Gehäuse 200, das über den Zelleinheiten 100 angeordnet ist, und ein unteres Gehäuse 300, das unter den Zelleinheiten 100 angeordnet ist.
In dieser Hinsicht können die oberen und unteren Abschnitte der Zelleinheiten 100 Abschnitte sein, in denen positive Elektroden gebildet sind, oder Abschnitte, in denen negative Elektroden gebildet sind. Wenn somit der obere Abschnitt jeder der Zelleinheiten 100 eine positive Elektrode ist, ist der untere Teil jeder der Zelleinheiten 100 eine negative Elektrode. Wenn umgekehrt der obere Abschnitt jeder der Zelleinheiten 100 eine negative Elektrode ist, ist der untere Teil jeder der Zelleinheiten 100 eine positive Elektrode. In der vorliegenden Erfindung wird aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung angenommen, dass der obere Teil jeder der Zelleinheiten 100 eine positive Elektrode ist und der untere Teil jeder der Zelleinheiten 100 eine negative Elektrode ist.
Das obere Gehäuse 200 umfasst Zellsitzabschnitte 210, Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitte 220 und Schlitze 230.
Die Zellsitzabschnitte 210 sind Durchgangslöcher, die so gebildet sind, dass vier Zelleinheiten 100 auf dem oberen Gehäuse 200 angeordnet sein können.
Die Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitte 220 sind paarweise an beiden Seiten des oberen Gehäuses 200 vorgesehen und erstrecken sich um eine vorbestimmte Länge zur Bodenfläche. Jeder der Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitte 220 weist eine Verriegelungsklaue 221 auf, die nach innen vorsteht. Die Verriegelungsklaue 221 ist mit dem Wärmeableitungselement 400 verriegelt, wodurch das obere Gehäuse 200 und das Wärmeableitungselement 400 kombiniert werden.
Die Schlitze 230 sind paarweise an den Positionen des oberen Gehäuses 200 vorgesehen, an denen die Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitte 220 gebildet sind. Die Schlitze 230 stellen Durchlässe bereit, durch die die Luft, die innerhalb der Batteriezelle 1 vorhanden ist, nach außen abgegeben wird. Die Anzahl der Schlitze 230 kann optional erhöht werden.
Das obere Gehäuse 200 und das untere Gehäuse 300 haben unterschiedliche Namen in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Zelleinheiten 100 und haben die gleiche Form. Somit sind die Zellsitzabschnitte 310, die Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitte 320 und die Verriegelungsklauen 221 des unteren Gehäuses 300 die gleichen wie jene des oberen Gehäuses 200 und haben die gleichen Funktionen wie diejenigen des oberen Gehäuses 200.
Die Schlitze 330 des unteren Gehäuses 300 unterscheiden sich jedoch in ihrer Funktion von den Schlitzen 230 des oberen Gehäuses 200. Insbesondere stellen die Schlitze 230 des oberen Gehäuses 200 Durchlässe bereit, durch die die Luft, die innerhalb der Batteriezelle 1 vorhanden ist, nach außen abgegeben wird. Die Schlitze 330 des unteren Gehäuses 300 stellen jedoch Durchlässe bereit, durch die Kühlvorsprungsabschnitte 422 des Wärmeableitungselements 400 eingeführt werden, um einen Kontakt mit Kühlkanälen herzustellen.
Das Wärmeableitungselement 400 ist aus einem elastischen metallischen Material wie Kupfer oder Aluminium hergestellt und ist so gebildet, dass es einen im Wesentlichen Ω-ähnlichen Querschnitt aufweist. Zwei Wärmeableitungselemente 400 sind innerhalb der Batteriezelle 1 vorgesehen und sind mit dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gekoppelt. Jedes der Wärmeableitungselemente 400 absorbiert die in zwei Zelleinheiten 100 erzeugte Wärme und leitet die absorbierte Wärme über einen Kühlkanal und einen Luftweg 500 ab. Jedes der Wärmeableitungselemente 400 weist Zellkontaktflächen 410, eine Wärmeübertragungsfläche 420 und eine Wärmeableitungselementstützfläche 430 auf.
Die Zellkontaktflächen 410 jedes der Wärmeableitungselemente 400 sind Flächen, die über einen Bereich von etwa 180° des Umfangs jeder der Zelleinheiten 100 und über den gesamten Bereich der Höhe jeder der Zelleinheiten 100 Kontakt mit den Zelleinheiten 100 herstellen. Jede der Zellkontaktflächen 410 wird mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, um in einer diagonalen Richtung zu den Scheitelpunkten des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 zu expandieren. Wenn somit der Durchmesser der Zelleinheiten 100 größer wird, kann jede der Zellkontaktflächen 410 expandiert oder kontrahiert werden, während sie sich in der Vorne-Hinten-Richtung und der Links-Rechts-Richtung bewegen.
Die Wärmeübertragungsfläche 420 ist eine flache Fläche zum Übertragen der Wärme, die von den Zellkontaktflächen 410 absorbiert wird, in Richtung des Kühlkanals. Die Wärmeübertragungsfläche 420 weist Gehäuseverriegelungsschlitze 421 und einen Kühlvorsprungsabschnitt 422 auf.
Die Gehäuseverriegelungsschlitze 421 sind an den oberen und unteren Enden der Wärmeübertragungsfläche 420 gebildet. Wenn das obere Gehäuse 200 und das untere Gehäuse 300 gegen die Wärmeableitungselemente 400 gedrückt werden, werden die Verriegelungsklauen 221 des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 an den Gehäuseverriegelungsschlitzen 421 verriegelt, wodurch die Wärmeableitungselemente 400 mit dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gekoppelt werden können.
In der vorliegenden Ausführungsform können als alternative Ausführungsform die Wärmeableitungselemente 400 auf andere Weise mit dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gekoppelt sein. Beispielsweise können Vorsprünge an den flachen Außenflächen der Wärmeableitungselemente 400 gebildet sein und Verriegelungsabschnitte können in dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gebildet sein. Da die Vorsprünge und die Verriegelungsabschnitte miteinander verriegelt sind, sind die Wärmeableitungselemente 400 mit dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gekoppelt. Demgemäß können in der vorliegenden Erfindung verschiedene Verriegelungsstrukturen verwendet werden, solange die Wärmeableitungselemente 400 an dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 verriegelt und befestigt werden können.
Der Kühlvorsprungsabschnitt 422 erstreckt sich von dem unteren Ende der Wärmeübertragungsfläche 420 und verläuft durch das untere Gehäuse 300, um Kontakt mit dem Kühlkanal herzustellen. Somit wird die von der Wärmeübertragungsfläche 420 absorbierte Wärme an den Kühlvorsprungsabschnitt 422 abgegeben, der in Kontakt mit dem Kühlkanal bleibt. Infolgedessen wird die Wärme von den Zelleinheiten 100 abgeführt.
Die Wärmeableitungselementstützflächen 430 der Wärmeableitungselemente 400 stellen einen Kontakt mit den Zellkontaktflächen 410 her, damit die beiden Wärmeableitungselemente 400 gegeneinander abgestützt werden können. Während des Ladens und Entladens der Zelleinheiten 100 gleiten die Wärmeableitungselementstützflächen 430 in der Links-Rechts-Richtung innerhalb der Batteriezelle 1, wenn die Zelleinheiten 100 expandiert und kontaktiert werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Ableiten der in der Batteriezelle 1 erzeugten Wärme unter Verwendung der Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
5A ist eine Ansicht, die schematisch die Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, von der ein oberes Gehäuse entfernt ist, um einen Zustand zu zeigen, in dem, wenn die Zelleinheiten expandiert werden, die Zellkontaktflächen der Wärmeableitungselemente kontrahiert werden, um den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrechtzuerhalten.
Wie in 5A gezeigt, erzeugt die Batteriezelle 1 Wärme, wenn die Zelleinheiten 100 geladen oder entladen werden.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Durchmesser der Zelleinheiten 100 geringfügig erhöht, wenn Wärme von den Zelleinheiten 100 erzeugt wird. Infolgedessen werden die Zellkontaktflächen 410, die zwischen den Zelleinheiten 100 innerhalb der Batteriezelle 1 so angeordnet sind, dass sie die Zelleinheiten 100 kontaktieren, mit Kraft angebracht. Aufgrund der Elastizität der Wärmeableitungselemente 400 werden die Zellkontaktflächen 410 leicht bewegt und in den Richtungen expandiert, die durch die Pfeile F angezeigt sind, wobei die Wärmeübertragungsflächen 420 stationär gehalten werden, so dass die Zellkontaktflächen 410 in Richtung der inneren Mitte der Batteriezelle 1 bewegt werden können, während sie in Kontakt mit den Zelleinheiten 100 bleiben.
In diesem Fall müssen die Zelleinheiten 100 nicht immer kreisförmig expandiert werden. Mit anderen Worten können die Zelleinheiten 100 während der Wärmeerzeugung ungleichmäßig um einen Abstand „a“ in einem horizontalen Durchmesser und einen Abstand „b“ in einem vertikalen Durchmesser expandiert werden. Somit werden die jeweiligen Zellkontaktflächen 410 mit einer elastischen Rückstellkraft beaufschlagt, die in Richtung der Eckpunkte des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 wirkt. Daher werden die Zellkontaktflächen 410 um den Abstand „a“ in der horizontalen Richtung und den Abstand „b“ in der vertikalen Richtung bewegt und kontrahiert. Infolgedessen können die Zellkontaktflächen 410 der Wärmeableitungselemente 400 in der Vorne-Hinten-Richtung und der Links-Rechts-Richtung expandiert oder kontrahiert werden.
Die Wärmeübertragungsflächen 420 werden stationär gehalten. Die Wärmeableitungselementstützflächen 430 der jeweiligen Wärmeableitungselemente 400 stellen einen Kontakt mit den gegenüberliegenden Zellkontaktflächen 410 her und gleiten in Bezug auf die gegenüberliegenden Zellkontaktflächen 410, so dass die Wärmeableitungselemente 400 gegeneinander abgestützt sind. Infolgedessen halten die Wärmeableitungselementstützflächen 430 und die Wärmeübertragungsflächen 420 die Struktur der Wärmeableitungselemente 400 innerhalb der Batteriezelle 1 aufrecht.
In 5A ist ein Zustand gezeigt, in dem, wenn die Zelleinheiten 100 expandiert werden, Zugkräfte auf die Zellkontaktflächen 410 aufgebracht werden, um eine Spannung zu maximieren.
5B ist eine schematische Teilansicht der Struktur von 5A, die zwei Zelleinheiten und das Wärmeableitungselement zeigt.
5C ist eine schematische Teilansicht einer alternativen Struktur von 5A, die zwei Zelleinheiten und das Wärmeableitungselement zeigt, bei dem die Zellkontaktflächen vergrößert sind und sich über einen Bereich „A“ erstrecken. Dementsprechend sind die Zellkontaktflächen bei der Struktur von 5C größer als diejenigen von 5B. Der Bereich A kann auf jeden beliebigen Wert größer 0° und kleiner als 90° festgelegt werden.
6 ist eine Seitenansicht, die die Dissipation der Wärme zeigt, die in der Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung übertragen wird. 7 ist eine Seitenansicht der in 6 gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur, die aus einer anderen Richtung betrachtet wird.
Wie in 6 und 7 gezeigt, wird die Wärme der Zelleinheiten 100 durch die Zellkontaktflächen 410 absorbiert und auf die gesamte Fläche des Wärmeableitungselements 400 übertragen. Da das Wärmeableitungselement 400 aus einem metallischen Material hergestellt ist, verteilt sich die Wärme, die von den Zellkontaktflächen 410 absorbiert wird, gleichmäßig und wird auf die Wärmeübertragungsfläche 420 übertragen.
Die Wärmeübertragungsfläche 420 ist in einer vorbestimmten Höhe in der vertikalen Richtung gebildet. Der Kühlvorsprungsabschnitt 422, der durch das untere Gehäuse 300 hindurchgeht, ist am unteren Ende der Wärmeübertragungsfläche 420 gebildet. Somit wird die übertragene Wärme an den Kühlvorsprungsabschnitt 422 verteilt, wie durch einen Pfeil angezeigt. Da der Kühlvorsprungsabschnitt 422 mit dem Kühlkanal verbunden ist, durch den Kühlwasser fließt, wird die von den Zelleinheiten 100 absorbierte Wärme schließlich an den Kühlkanal abgeführt, wodurch die Zelleinheiten 100 gekühlt werden können.
Zusammenfassend wird die Wärme, die von den Zellkontaktflächen 410 absorbiert wird, auf die Wärmeübertragungsfläche 420 übertragen und dann zu dem Kühlvorsprungsabschnitt 422 übertragen, der an dem unteren Ende der Wärmeübertragungsfläche 420 gebildet ist. Somit wird die Wärme an den Kühlkanal abgeführt, der mit dem Kühlvorsprungsabschnitt 422 verbunden ist. Dadurch ist es möglich, die Zelleinheiten 100 zu kühlen.
8 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem, wenn die Zelleinheiten der in 5A gezeigten Batteriezellen-Kühlstruktur kontrahiert werden, die Wärmeableitungselemente elastisch expandiert werden, um den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrechtzuerhalten.
Wie in 8 gezeigt ist, wird, wenn die Zelleinheiten 100 gekühlt werden, der Durchmesser der Zelleinheiten 100 auf die ursprüngliche Größe verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird das Wärmeableitungselement 400 durch eine elastische Rückstellkraft expandiert, wenn die Zelleinheiten 100 kontrahiert werden.
Mit anderen Worten, wenn der Durchmesser der Zelleinheiten 100 in einem Zustand verringert wird, in dem die Zellkontaktflächen 410 mit den Zelleinheiten 100 in Kontakt stehen, werden die Zellkontaktflächen 410, die in der Expansionsrichtung der Zelleinheiten 100 kontrahiert sind, durch eine elastische Rückstellkraft in den Richtungen, die durch die Pfeile F' angegeben sind, expandiert. Somit gleiten die Wärmeableitungselementstützflächen 430, die miteinander in Kontakt sind, in den Richtungen, die durch die Pfeile angezeigt sind.
In dem Fall, in dem die Wärme nicht gleichmäßig während eines Ladeprozesses oder eines Entladeprozesses erzeugt wird, können vier Zelleinheiten 100 nicht gleichmäßig expandiert oder kontrahiert werden. Mit anderen Worten können, wie in 8 gezeigt, einige der Zelleinheiten 100 der Batteriezelle 1 um den Abstand „a“ expandiert werden und die verbleibenden Zelleinheiten 100 können um einen Abstand „b“ größer als der Abstand „a“ expandiert werden.
Wenn die Zelleinheiten 100, die in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind, in unterschiedlichen Durchmessern expandiert werden, gleiten die Wärmeableitungselementstützflächen 430 in diesem Fall zu der Mitte der Batteriezelle 1 um unterschiedliche Abstände proportional zu den vergrößerten Durchmessern der Zelleinheiten 100, wodurch die Zellkontaktflächen 410 des Wärmeableitungselements 400 kontrahiert werden.
Daher können in der Batteriezelle 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die Zelleinheiten 100 in unterschiedlichen Durchmessern expandiert werden, die Zellkontaktflächen 410, die in Kontakt mit den jeweiligen Zelleinheiten 100 stehen, in verschiedenen Ausmaßen zusammen mit der Expansion der Zelleinheiten 100 in Richtung der Mitte der Batteriezelle 1 elastisch kontrahiert werden, wodurch die Zelleinheiten 100 und die Zellkontaktflächen 410 weiterhin in Kontakt miteinander treten können.
In dem Fall, in dem die Zelleinheiten 100, die in der Oben-Unten-Richtung angeordnet sind, in unterschiedlichen Durchmessern expandiert sind, können die Wärmeableitungselementstützflächen 430 nicht einheitlich in Richtung der Mitte der Batteriezelle 1 gleiten. Das heißt, wenn die Zelleinheiten 100, die in der Oben-Unten-Richtung angeordnet sind, auf verschiedene Durchmessern expandiert werden, können die Wärmeableitungselementstützflächen 430 von zwei Wärmeableitungselementen 400 nicht in der gleichen Entfernung gleiten.
Da die Länge der Wärmeableitungselementstützflächen 430 lang genug eingestellt werden kann, um die Ausdehnung der Zelleinheiten 100 zu ermöglichen, selbst wenn die Zelleinheiten 100, die in der Oben-Unten-Richtung angeordnet sind, während der Wärmeerzeugung in unterschiedlichen Durchmessern expandiert werden, können zwei Zellkontaktflächen 410 durch die Wärmeableitungselementstützflächen 430 in einem wechselseitig verschobenen Zustand gehalten werden. Selbst wenn die Zelleinheiten 100 während der Wärmeerzeugung in unterschiedlichen Durchmessern expandiert werden, können die Zellkontaktflächen 410 infolgedessen den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 kontinuierlich aufrechterhalten.
Der Grund für die Bildung eines leeren Raums, so dass die innere Fläche 340 des unteren Gehäuses 300 nicht in Kontakt mit den Wärmeableitungselementstützflächen 430 steht, besteht in Folgendem. Wenn die Zelleinheiten 100 aufgrund der Wärmeerzeugung in den Zelleinheiten 100 im Durchmesser expandiert oder kontaktiert werden, werden die Zellkontaktflächen 410 ebenfalls expandiert oder kontrahiert. Durch das Sichern des Raums, in dem die Wärmeableitungselementstützflächen 430 gleiten können, kann ermöglicht werden, dass die Zellkontaktflächen 410 mit Leichtigkeit expandiert oder kontrahiert werden können. Dies gilt im Gehäuse der inneren Fläche des oberen Gehäuses 200.
Wie oben beschrieben, werden in der Batteriezelle 1 gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn die Zelleinheiten 100 aufgrund der Wärmeerzeugung in den Zelleinheiten 100 im Durchmesser expandiert oder kontrahiert werden, die Zellkontaktflächen 410 des Wärmeableitungselements 400, die die Zelleinheiten 100 kontaktieren, elastisch in der Vorne-Hinten-Richtung und in der Links-Rechts-Richtung expandiert oder kontrahiert, um die Zelleinheiten 100 jederzeit zu kontaktieren. Dadurch ist es möglich, die Wärme der Zelleinheiten 100 zu absorbieren und die Zelleinheiten 100 leicht zu kühlen.
9A und 9B sind Draufsichten, die schematisch einen Zustand zeigen, in dem die innerhalb der Batteriezelle erzeugte Wärme durch ein Luftkühlverfahren in der Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dissipiert wird.
Wie in 9A und 9B gezeigt, kann die Batteriezellen-Kühlstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung Wärme nicht nur unter Verwendung eines Wasserkühlungsverfahrens abführen, bei dem Wärme durch einen Kühlkanal abgeführt wird, durch den Kühlwasser fließt, jedoch auch durch ein Luftkühlungsverfahren, bei dem Wärme durch die Strömung von Luft abgeführt wird.
In der Batteriezelle 1 kontaktieren zwei Zellkontaktflächen 410 an den Wärmeableitungselementstützflächen 430 einander. Der Bereich, der sich von den Kontaktstellen unterscheidet, ist leer, um einen Luftweg 500 zu bilden.
Somit kann die Außenluft von den Schlitzen 230, die in dem oberen Gehäuse 200 gebildet sind, in den Luftpfad 500 eingeführt werden. Die so eingeführte Luft strömt in die Batteriezelle 1 und stellt einen Kontakt mit den Zelleinheiten 100 und den Wärmeableitungselementen 400 her, die Wärme von den Zelleinheiten 100 absorbieren, wodurch die Luft die Wärme der Zelleinheiten 100 und der Wärmeableitungselemente 400 absorbieren kann.
Die Luft, die auf diese Weise Wärme aufgenommen hat, neigt dazu, sich nach oben zu bewegen. Wenn sich die wärmeabsorbierte Wärme innerhalb der Batteriezelle 1 nach oben bewegt, wird kalte Luft in die Batteriezelle 1 eingeführt. So entsteht eine natürliche Luftzirkulation.
In diesem Prozess wird die wärmeabsorbierte Luft ferner nach oben bewegt und durch die Schlitze 230 des oberen Gehäuses 200 in den Richtungen ausgestoßen, die durch Pfeile angezeigt sind. Die Außenluft wird in den auf diese Weise evakuierten Luftpfad 500 eingeleitet. Die eingeleitete Luft nimmt Wärme auf und bewegt sich nach oben. Durch Wiederholung dieses Prozesses wird die Wärme nach außen abgeführt.
Somit kann in der vorliegenden Erfindung die Batteriezellen-Kühlstruktur mit zwei Verfahren betrieben werden, nämlich einem Verfahren, bei dem die Zelleinheiten 100 gekühlt werden, indem Wärme mit den Wärmeableitungselementen 400 absorbiert wird und die absorbierte Wärme an den Kühlkanal, der mit den Wärmeableitungselementen 400 verbunden ist, abgeleitet wird, und einem Verfahren, bei dem die in den Zelleinheiten 100 erzeugte Wärme durch die Luftströmung, die in die Batteriezelle 1 eingeleitet wird, abgeleitet wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Struktur beschrieben, bei der zwei Wärmeableitungselemente 400 mit vier Zelleinheiten 100 in Kontakt gebracht werden. Falls erforderlich, kann jedoch ein Wärmeableitungselement 400 vorgesehen sein, das vier Zelleinheiten 100 kontaktiert.
Zum Beispiel können die Wärmeableitungselementstützflächen 430 von zwei Wärmeableitungselementen 400, die oben beschrieben sind, einstückig miteinander gebildet sein, um ein Wärmeableitungselement bereitzustellen. Infolgedessen kann, wenn die Zelleinheiten 100 expandiert oder kontrahiert werden, ein Wärmeableitungselement elastisch expandiert oder kontrahiert werden, um den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 aufrechtzuerhalten.
Alternativ können vier Wärmeableitungselemente 400 vorgesehen sein, um jeweils vier Zelleinheiten 100 zu kontaktieren.
Zum Beispiel kann die Wärmeübertragungsfläche von jedem der Wärmeableitungselemente zweigeteilt sein. In den vier Wärmeableitungselementen, die auf diese Weise geteilt und innerhalb der Batteriezelle 1 angeordnet sind, stoßen die Wärmeableitungselementstützflächen gegeneinander und stellen einen Kontakt mit den Zelleinheiten 100 her, wodurch eine Kühlstruktur bereitgestellt wird. Infolgedessen können, wenn die Zelleinheiten 100 expandiert oder kontrahiert werden, vier Wärmeableitungselemente elastisch expandiert oder kontrahiert werden, um den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 aufrechtzuerhalten
Wie oben beschrieben, können in der vorliegenden Erfindung zwei Wärmeableitungselemente 400 den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 innerhalb der Batteriezelle 1 aufrechterhalten, um die Wärme abzuleiten, die in vier Zelleinheiten 100 erzeugt wird. Darüber hinaus kann ein Wärmeableitungselement Kontakt mit vier Zelleinheiten 100 herstellen, um die Wärme abzuleiten, die in den Zelleinheiten 100 erzeugt wird. Zusätzlich können vier Wärmeableitungselemente Kontakt mit den jeweiligen Zelleinheiten 100 herstellen, um die Wärme abzuleiten, die in den Zelleinheiten 100 erzeugt wird.
Demgemäß ist es in der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Anzahl der Wärmeableitungselemente 400 möglich, dass die Wärmeableitungselemente 400 einen Kontakt mit den Zelleinheiten 100 herstellen, wodurch die in den Zelleinheiten 100 erzeugte Wärme nach außen abgeleitet wird.
<Batteriepack>
10 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Batteriepack zeigt, das durch Verbinden einer Vielzahl von Batteriezellen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammengebaut ist. 11 ist eine perspektivische Unteransicht des in 10 gezeigten Batteriepacks.
Wie in 10 und 11 gezeigt, wird der Batteriepack durch Anordnen einer Vielzahl von Batteriezellen 600, 700 und 800 in Reihen und Spalten und Installieren von Leiterplatten 900 an den oberen und unteren Enden der Batteriezellen 600, 700 und 800 gebildet.
Der Montagezustand der Batteriezellen 600, 700 und 800 in dem Batteriepack wird zuerst unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
12 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem Haken und Stützbasen, die in dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse des in 10 gezeigten Batteriepacks gebildet sind, miteinander in Eingriff stehen.
Wie in 12 gezeigt, können die jeweiligen Batteriezellen 600, 700 und 800 zusammengebaut werden, wenn die Haken 610 und 810, die in dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gebildet sind, in Eingriffsnuten 710 angebracht und mit Stützbasen 720 in Eingriff gebracht werden.
Zum Beispiel wird angenommen, dass die in einer Reihe zusammengebauten Batteriezellen eine erste Batteriezelle 600, eine zweite Batteriezelle 700 und eine dritte Batteriezelle 800 sind. In diesem Fall sind die Haken 610 und 810 in der ersten Batteriezelle 600 und der dritten Batteriezelle 800 auf einer Seite des Umfangs des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 gebildet.
In der zweiten Batteriezelle 700 sind Eingriffsnuten 710 an beiden Umfängen des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 gebildet. Die Eingriffsnuten 710 sind so gebildet, dass die Haken 610 und 810 in die Eingriffsnuten 710 in Richtung der Zentren des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 angebracht werden können. Die Stützbasen 720 sind so gebildet, dass die Haken 610 und 810 nicht aus den Eingriffsnuten 710 entfernt werden.
Wenn die Haken 610 und 810, die in dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 der ersten Batteriezelle 600 und der zweiten Batteriezelle 700 gebildet sind, in die Eingriffsnuten 710 eingeführt werden, werden somit die Stützbasen 720 elastisch durch die Haken 610 und 810 geschoben. Nachdem die Haken 610 und 810 vollständig in die Eingriffsnuten 710 eingeführt wurden, werden die Stützbasen 720 in die ursprüngliche Form zurückgebracht und mit den Haken 610 und 810 in Eingriff gebracht. Infolgedessen sind die erste Batteriezelle 600 und die dritte Batteriezelle 800 mit der zweiten Batteriezelle 700 aufgrund des Eingriffs der Haken 610 und 810 und der Stützbasen 720 zusammengebaut.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem unterschiedliche Batteriezellen zusammengebaut werden, wenn die Haken 610 und 810, die in dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 gebildet sind, mit den Stützbasen 720 in Eingriff gebracht werden, die nahe den Eingriffsnuten 710 gebildet sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Beispiel beschränkt, bei dem die Haken 610 und 810 mit den Stützbasen 720 in Eingriff stehen, die nahe den Eingriffsnuten 710 gebildet sind. In den Batteriezellen 600, 700 und 800 können verschiedene Befestigungsmittel vorgesehen sein, um die Batteriezellen 600, 700 und 800 zusammenzubauen.
Als nächstes wird der Montagezustand der Batteriezellen 600, 700 und 800 und der Leiterplatten 900 beschrieben.
13 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 10 gezeigten Batteriepacks.
Wie in 13 gezeigt ist, bilden die erste Batteriezelle 600, die zweite Batteriezelle 700 und die dritte Batteriezelle 800, die in einer Reihe angeordnet sind, eine Batterieeinheit. Eine Vielzahl von Batterieeinheiten ist in Spalten angeordnet und an den Leiterplatten 900 durch Schrauben 2 befestigt, wodurch schließlich ein Batteriepack bereitgestellt wird.
Insbesondere sind Schraubverbindungsnuten 620, 730 und 820 in dem oberen Gehäuse 200 und dem unteren Gehäuse 300 der jeweiligen Batteriezellen 600, 700 und 800 gebildet. Darüber hinaus sind Schraubendurchgangslöcher 910 mit der gleichen Größe wie die Schraubverbindungsnuten 620, 730 und 820 des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 in den Leiterplatten 900 gebildet. Wenn somit die Schrauben 2 durch die Schraubendurchgangslöcher 910 eingeführt und an den Schraubverbindungsnuten 620, 730 und 820 in einem Zustand festgezogen werden, in dem die Leiterplatten 900 Kontakt mit den oberen und unteren Enden der Batteriezellen herstellen, werden die Leiterplatten 900 und die Batteriezellen 600, 700 und 800 gegeneinander gedrückt. Infolgedessen sind die Leiterplatten 900 und die Batteriezellen 600, 700 und 800 durch den Kontakt zwischen den Zelleinheiten und den Leiterplatten 900 elektrisch miteinander verbunden.
Wie oben beschrieben, ist es durch Zusammenbauen einer erhöhten Anzahl von Batterieeinheiten mit den Leiterplatten 900 möglich, eine Batteriepack mit einer großen Kapazität herzustellen.
Um die Leiterplatten 900 mit den Batteriezellen fest zu montieren, sind in den Leiterplatten 900 zusätzlich Durchgangslöcher gebildet. Mit anderen Worten sind Gehäusedurchgangslöcher 920 in den Leiterplatten 900 gebildet, und Gehäusevorsprungsabschnitte 630, 740 und 830 sind vertikal an den Eckpunkten des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 jeder der Batteriezellen 600, 700 und 800 gebildet.
Folglich werden, wenn die Leiterplatten 900 mit den Batteriezellen in Kontakt gebracht werden, die Gehäusevorsprungsabschnitte 630, 740 und 830 in die Gehäusedurchgangslöcher 920 eingeführt. Somit werden die Gehäusevorsprungsabschnitte 630, 740 und 830 durch die Gehäusedurchgangslöcher 920 zurückgehalten. Dadurch ist es möglich, die Batteriezellen und die Leiterplatten 900 fest zu montieren. Selbst wenn die Batteriezellen aufgrund der Wärme, die in den Batteriezellen erzeugt wird, expandieren, ist es möglich, die Positionen der Batteriezellen zuverlässig aufrechtzuerhalten.
In der oben beschriebenen Batteriezelle 1 steht der Kühlvorsprungsabschnitt 422 von dem unteren Ende des Wärmeableitungselements 400 nach unten vor. Alternativ kann, wie in den 10 bis 13 gezeigt, der Kühlvorsprungsabschnitt 640, 750 oder 840 am oberen Ende des Wärmeableitungselements 400 gebildet sein.
Insbesondere kann, wie in 10 bis 13 gezeigt, der Kühlvorsprungsabschnitt 640, 750 oder 840, der sich durch das obere Gehäuse 200 erstreckt, in jeder der Batteriezellen 600, 700 und 800 gebildet sein. In diesem Fall sind ähnlich wie bei den Gehäusedurchgangslöchern 920 Wärmeableitungselement-Durchgangslöcher 930 sowohl in der Leiterplatte 900, die einen Kontakt mit den oberen Enden der Batteriezellen herstellt, als auch in der Leiterplatte 900, die einen Kontakt mit den unteren Enden der Batteriezellen herstellt, gebildet.
Wenn die Leiterplatten 900 Kontakt mit den Batteriezellen 600, 700 und 800 herstellen, verlaufen somit die Kühlvorsprungsabschnitte 640, 750 und 840 durch die Wärmeableitungselement-Durchgangslöcher 930. Infolgedessen gewährleisten die Kühlvorsprungsabschnitte 640, 750 und 840 ähnlich wie die Gehäusevorsprungsabschnitte 630, 740 und 830 einen starken Zusammenbau der Batteriezellen 600, 700 und 800 und der Leiterplatten 900. Auch wenn die Batteriezellen 600, 700 und 800 aufgrund der Wärme, die in den Batteriezellen 600, 700 und 800 erzeugt wird, expandiert werden, ist es möglich, die Positionen der Batteriezellen 600, 700 und 800 zuverlässig aufrechtzuerhalten.
Wie oben beschrieben, sind die Kühlvorsprungsabschnitte 640, 750 und 840 mit den Kühlplatten verbunden, nachdem der Batterieblock zusammengebaut wurde, wodurch die im Batteriepack erzeugte Wärme nach außen abgeführt werden kann.
Wenn die Kühlvorsprungsabschnitte 640, 750 und 840 sowohl an den oberen Enden als auch an den unteren Enden der Wärmeableitungselemente 400 vorgesehen sind, ist es möglich, den Freiheitsgrad der Installation beim Installieren des Batteriepacks zu verbessern.
Wenn der Batteriepack und die elektrisch mit dem Batteriepack verbundenen Komponenten zum Beispiel aufgrund des engen Installationsraums im oberen Raum anstatt am Boden installiert werden müssen, kann der Batteriepack installiert werden, indem die Kühlplatten mit den Kühlvorsprungsabschnitten 640, 750 und 840 verbunden werden, die von dem unteren Ende des Batteriepacks vorstehen.
In dem Fall, in dem der Batterie im Hinblick auf die Positionen der Batterie und der Komponenten, die elektrisch mit der Batterie verbunden sind, auf dem Boden installiert werden muss, kann der Batteriepack installiert werden, indem die Kühlplatten mit den Kühlvorsprungsabschnitten 640, 750 und 840 verbunden werden, die von dem oberen Ende des Batteriepacks vorstehen.
In der vorliegenden Erfindung können die Kühlplatten mit dem oberen und dem unteren Ende des Batteriepacks verbunden sein. Daher ist es möglich, die Positionen und die Anordnung der Komponenten in dem Raum, in dem die Batterie installiert wird, einfach anzupassen.
In dem Batteriepack, der in 14 gezeigt ist, können feine konvexe Bereiche 940 auf den Leiterplatten 900 gebildet sein, um einen engen Kontakt zwischen den Leiterplatten 900 und den Zelleinheiten sicherzustellen.
14 ist eine Ansicht, die schematisch einen Zustand zeigt, in dem der konvexe Bereich, der in der Leiterplatte des Batteriepacks mit den Batteriezellen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, in engen Kontakt mit der Zelleinheit kommt.
Wie in 14 gezeigt, ist ein elastisch verformbarer konvexer Bereich 940 auf dem Abschnitt der Leiterplatte 900 gebildet, der mit der Zelleinheit 100 ausgerichtet ist. Wenn die Batteriezelle und die Leiterplatte 900 durch die Schrauben 2 fest zusammengebaut werden, wird die Leiterplatte 900 nach unten bewegt, so dass der konvexe Bereich 940 die Zelleinheit 100 in die durch einen Pfeil angezeigte Richtung drückt. Infolgedessen können die Zelleinheit 100 und die Leiterplatte 900 einen elektrischen Kontakt miteinander herstellen.
Wenn die Leiterplatte 900 die Zelleinheit 100 drückt, stellen die Leiterplatte 900 und die Zelleinheit 100 einen engen Kontakt miteinander her. Es ist daher möglich, die Reibung zwischen der Zelleinheit 100 und der Leiterplatte 900 zu erhöhen. Infolgedessen können die Batteriezelle und die Leiterplatte 900 fest zusammengebaut werden.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel des Batteriepacks mit den Batteriezellen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei dem Batteriezellen in der horizontalen Richtung hinzugefügt sind.
Wie in 15 gezeigt, ist eine Batteriezelle zu der Batterieeinheit hinzugefügt, die die erste Batteriezelle 600, die zweite Batteriezelle 700 und die dritte Batteriezelle 800 umfasst, wobei vier Batteriezellen eine Batterieeinheit bilden, die sich in horizontaler Richtung erstreckt.
In diesem Fall sind ein Haken 610 und eine Eingriffsnut 710 an beiden Seiten sowohl des oberen Gehäuses 200 als auch des unteren Gehäuses 300 gebildet. Mit anderen Worten, wenn der Haken 610 an einer Seite sowohl des oberen Gehäuses 200 als auch des unteren Gehäuses 300 gebildet ist, ist die Eingriffsnut 710 an der anderen Seite des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 gebildet. Umgekehrt, wenn die Eingriffsnut 710 an einer Seite des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 gebildet ist, ist der Haken 610 an der anderen Seite des oberen Gehäuses 200 und des unteren Gehäuses 300 gebildet. Infolgedessen ist es möglich, Batteriezellen in horizontaler Richtung unbegrenzt zusammenzubauen, wenn der Haken 610 einer Batteriezelle in die Eingriffsnut 710 einer anderen Batteriezelle eingreift. Durch die Verbindung der Batteriezellen mit den 900 n Reihen der Leiterplatte ist es möglich, die Größe des Batteriepacks frei anzupassen.
Wie oben beschrieben, ist es in dem Batteriepack, der die Batteriezellen gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, falls notwendig theoretisch möglich, die Reihen und Spalten der Batteriepacks unbegrenzt zu vergrößern. Folglich ist es möglich, die Anzahl der Batteriepacks, die für eine Maschine oder eine Vorrichtung erforderlich ist, zu installieren und die Wärme von den Batteriezellen einfach abzuleiten.
In der vorliegenden Erfindung stellen die Zelleinheiten 100 der Batteriezelle 1 einen eins-zu-eins-Kontakt mit den Zellkontaktflächen 410 des Wärmeableitungselements 400 über eine große Fläche her. Daher ist es im Vergleich zum Stand der Technik möglich, die Effizienz der Wärmeableitung von der Batteriezelle 1 und dem Batteriepack, der aus der Batteriezelle 1 besteht, zu maximieren.
Insbesondere sind im Stand der Technik die Zelleinheiten, die die Batteriezelle und den Batteriepack bilden, in Reihen und Spalten angeordnet. Ein Kühlrohr oder eine Kühlplatte ist außerhalb und zwischen den in Reihen und Spalten angeordneten Zelleinheiten angeordnet, wodurch Wärme absorbiert und abgeführt wird.
Die Kühlstruktur des Stands der Technik deckt jedoch nur einen Teilbereich ab, der etwa 1/5 der Gesamtfläche der Außenflächen der Zelleinheiten beträgt. Die im zentralen Teil des Batteriepacks befindlichen Zelleinheiten stehen über einen engeren Bereich mit dem Kühlrohr oder der Kühlplatte in Kontakt.
In dieser Situation werden die jeweiligen Zelleinheiten während der Wärmeerzeugung im Durchmesser unterschiedlich expandiert. Da das Kühlrohr oder die Kühlplatte des Stands der Technik nicht aus einem elastischen Material hergestellt ist, können die Zelleinheiten, wenn die Ausdehnung der Zelleinheiten aufrechterhalten wird, aus dem expandierten Zustand nicht in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden. Somit können die Zelleinheiten bei jeder Wärmeerzeugungszeit im Durchmesser unterschiedlich expandiert werden. Als Ergebnis kann es vorkommen, dass das Kühlrohr oder die Kühlplatte nicht gleichmäßig expandiert wird und die Zelleinheiten nicht wie beabsichtigt kontaktiert. Folglich ist es unter Umständen nicht möglich, die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme effizient abzuleiten. Dies kann ein Problem darstellen, da die Lebensdauer der Batteriezelle und des Batteriepacks verkürzt wird.
Auf der anderen Seite sind in der Batteriezelle 1 gemäß der vorliegenden Erfindung die Wärmeableitungselemente 400 zwischen vier Zelleinheiten 100 angeordnet. Somit kontaktieren die jeweiligen Zelleinheiten 100 und die Zellkontaktflächen 410 der Wärmeableitungselemente 400 miteinander über eine große Fläche.
Insbesondere sind in der vorliegenden Erfindung vier Zelleinheiten 100 innerhalb der Batteriezelle 1 angeordnet. Zwei Wärmeableitungselemente 400 sind zwischen den vier Zelleinheiten 100 angeordnet. so dass die Zellkontaktflächen 410 der Wärmeableitungselemente 400 mit den Zelleinheiten 100 in Kontakt stehen.
Wie in 5, 8 und 9 gezeigt, kontaktieren die Zellkontaktflächen 410 die Zelleinheiten 100 über etwa die Hälfte der Fläche der Zelleinheiten 100. Somit können in der Batteriezelle 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und dem Batteriepack, das aus der Batteriezelle 1 besteht, die Zellkontaktflächen 410 Wärme von den Zelleinheiten 100 über eine größere Fläche als im Stand der Technik absorbieren. Infolgedessen ist es möglich, eine größere Wärmemenge aufzunehmen und abzuführen als im Stand der Technik.
In der Batteriezelle 1 gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Wärmeableitungselemente 400 aus einem elastischen Material hergestellt. Sogar wenn die Zelleinheiten 100 während der Wärmeerzeugung im Durchmesser unterschiedlich expandiert werden, stellen die Wärmeableitungselemente 400 daher weiterhin den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 her. Dadurch ist es möglich, die Wirkung der Absorption und Ableitung der Wärme der Zelleinheiten 100 zu maximieren.
Insbesondere werden die Zelleinheiten 100 aufgrund der Wärme, die bei einem Ladeprozess und einem Entladeprozess erzeugt wird, im Durchmesser expandiert. Aufgrund dieser Expansion werden die Zellkontaktflächen 410, die mit den Zelleinheiten 100 in Kontakt stehen, gemäß dem vergrößerten Durchmesser der Zelleinheiten 100 kontrahiert.
Wenn die Zelleinheiten 100 daraufhin einhergehend mit der Abnahme der Wärmeerzeugungsmenge der Zelleinheiten 100 im Durchmesser kontrahiert werden, werden die Zellkontaktflächen 410 des Wärmeableitungselements 400, das aus einem elastischen Material hergestellt ist, durch eine elastische Rückstellkraft entsprechend der Abnahme des Durchmessers der Zelleinheiten 100 expandiert, wodurch die Zellkontaktflächen 410 den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 aufrechterhalten.
In der Kühlstruktur des Stands der Technik kann das Kühlrohr oder die Kühlplatte einen Kontakt mit den Zelleinheiten herstellen, wenn die Zelleinheiten maximal im Durchmesser expandiert sind. Da das Kühlrohr oder die Kühlplatte jedoch eine verringerte Rückstelleigenschaft aufweist, besteht die Möglichkeit, dass das Kühlrohr oder das Kühlrohr keinen guten Kontakt mit den Zelleinheiten herstellt, wenn die Zelleinheiten im Durchmesser nicht maximal expandiert sind. Infolgedessen ist es unmöglich, die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme effektiv zu absorbieren und abzuleiten. Dies führt zu dem Problem, dass die Lebensdauer der Batteriezelle und der Batterie verkürzt wird.
Auf der anderen Seite halten in der Batteriezelle 1 und dem Batteriepack, der aus der Batteriezelle 1 besteht, die Zellkontaktflächen 410 ferner den Kontakt mit den Zelleinheiten 100 unabhängig davon aufrecht, ob die Zelleinheiten 100 im Durchmesser maximal expandiert sind. Es ist daher möglich, die in den Zelleinheiten 100 erzeugte Wärme effektiv zu absorbieren und abzuleiten. Infolgedessen ist es möglich, die Lebensdauer der Batteriezelle 1 und des aus der Batteriezelle 1 bestehenden Batteriepacks zu erhöhen.
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor erwähnten Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich, dass Fachleute verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen können, ohne von dem Geist und Umfang der in den Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 1020090043566 [0005]

Claims

Batteriezellen-Kühlstruktur, die durch Folgendes gekennzeichnet ist: ein oberes Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über einen vorbestimmten Bereich gebildet sind, so dass obere Abschnitte von Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des oberen Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; ein unteres Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über den gleichen Bereich wie der vorbestimmte Bereich des oberen Gehäuses gebildet sind, so dass untere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten des unteren Gehäuses und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des unteren Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; und mindestens ein Wärmeableitungselement, das aus einem elastischen Material besteht, das zwischen dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse angeordnet ist, wobei das Wärmeableitungselement mit dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des oberen Gehäuses und dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des unteren Gehäuses gekoppelt ist, wobei das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, Wärme zu absorbieren und abzuleiten, die in den Zelleinheiten erzeugt wird, die auf dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse sitzen.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement so konfiguriert ist, dass es den Kontakt mit den Zelleinheiten durch elastisches Verformen aufrechterhält, wenn die Zelleinheiten durch die Erzeugung von Wärme in den Zelleinheiten bei einem Ladeprozess und einem Entladeprozess im Durchmesser expandiert und kontrahiert werden.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement zwei Wärmeableitungselemente aufweist, die an ihren freien Enden Wärmeableitungselementstützflächen aufweisen, und die beiden Wärmeableitungselemente elastisch verformt sind, so dass die Stützflächen des Wärmeableitungselements gegeneinander gleiten, während sie miteinander in Kontakt sind.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement Folgendes umfasst: Zellkontaktflächen, die so konfiguriert sind, dass sie Kontakt mit den Zelleinheiten herstellen, um Wärme von den Zelleinheiten zu absorbieren, eine Wärmeübertragungsfläche, durch die die von den Zellkontaktflächen aufgenommene Wärme übertragen wird, und einen Kühlvorsprungsabschnitt, der sich von der Wärmeübertragungsfläche nach oben oder nach unten erstreckt, und wobei der Kühlvorsprungsabschnitt mit einem Kühlkanal verbunden ist, durch den Kühlwasser fließt, so dass die Wärme, die von den Zelleinheiten durch die Zellkontaktflächen absorbiert wird, über die Wärmeübertragungsfläche und den Kühlvorsprungsabschnitt auf den Kühlkanal übertragen wird.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement zwei Wärmeableitungselemente umfasst, die einen im Wesentlichen Ω-ähnlichen Querschnitt aufweisen und miteinander in Kontakt stehen.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, einen Luftweg zwischen den Zelleinheiten zu definieren, und mindestens ein Schlitz in dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse gebildet ist, so dass Luft durch den Schlitz in den Luftweg eingeführt wird, so dass Wärme aus den Zelleinheiten aufgenommen und abgeleitet wird.
Batteriezellen-Kühlstruktur, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Zelleinheiten, die jeweils eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen darin enthaltenen Elektrolyten enthalten; und ein Wärmeableitungselement, das zwischen den Zelleinheiten vorgesehen ist, um elastisch mit den Zelleinheiten in Kontakt zu kommen, und das dafür konfiguriert ist, die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme zu absorbieren und abzuleiten, wobei das Wärmeableitungselement mindestens einen Kühlvorsprungsabschnitt umfasst, der an einer Seite davon gebildet ist und dafür konfiguriert ist, Wärme dadurch abzuleiten.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, den Kontakt mit den Zelleinheiten aufrechtzuerhalten, indem es elastisch verformt wird, wenn die Zelleinheiten durch die Erzeugung von Wärme in den Zelleinheiten bei einem Ladeprozess und einem Entladeprozess im Durchmesser expandiert und kontrahiert werden.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlvorsprungsabschnitt mit einem Kühlkanal verbunden ist, so dass die Wärme, die von den Zelleinheiten durch das Wärmeableitungselement aufgenommen wird, auf den Kühlkanal übertragen wird.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement zwei Wärmeableitungselemente umfasst, die einen im Wesentlichen Ω-ähnlichen Querschnitt aufweisen und miteinander in Kontakt stehen.
Batteriezellen-Kühlstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, einen Luftweg zwischen den Zelleinheiten zu definieren, so dass Luft in den Luftweg eingeführt wird, so dass Wärme aus den Zelleinheiten aufgenommen und abgeleitet wird.
Batteriezellkühlsystem, das durch Folgendes gekennzeichnet ist: eine Vielzahl von Zelleinheiten, die jeweils eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen darin enthaltenen Elektrolyten enthalten; ein Wärmeableitungselement, das mindestens einen Kühlvorsprungsabschnitt aufweist, der an einer Seite davon gebildet ist, wobei das Wärmeableitungselement zwischen den Zelleinheiten vorgesehen ist, um elastisch mit den Zelleinheiten in Kontakt zu kommen, und das dafür konfiguriert ist, die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme zu absorbieren und abzuleiten; und einen Kühlkanal, der mit dem Kühlvorsprungsabschnitt verbunden ist, um die Wärme, die von dem Wärmeableitungselement absorbiert wird, abzuführen.
Batteriepack, der durch Folgendes gekennzeichnet ist: eine Batterieeinheit mit einer Vielzahl von in Zeilen angeordneten Batteriezellen, wobei jede der Batteriezellen aus einer Vielzahl von Zelleinheiten besteht; und Leiterplatten, die oberhalb und unterhalb der Batterieeinheiten angeordnet und mit den Zelleinheiten elektrisch verbunden sind, indem sie Kontakt mit den Zelleinheiten herstellen, wobei jede der Batteriezellen Folgendes umfasst: ein oberes Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über einem vorbestimmten Bereich gebildet sind, so dass obere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des oberen Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; ein unteres Gehäuse, das Zellsitzabschnitte umfasst, die über dem gleichen Bereich wie der vorbestimmte Bereich des oberen Gehäuses gebildet sind, so dass untere Abschnitte der Zelleinheiten auf den Zellsitzabschnitten des unteren Gehäuses und einem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt, der auf einer Seite des unteren Gehäuses vorgesehen ist, sitzen; und mindestens ein Wärmeableitungselement, das aus einem elastischen Material besteht, das zwischen dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse angeordnet ist, wobei das Wärmeableitungselement mit dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des oberen Gehäuses und dem Wärmeableitungselement-Kopplungsabschnitt des unteren Gehäuses gekoppelt ist, wobei das Wärmeableitungselement dafür konfiguriert ist, Wärme zu absorbieren und abzuleiten, die in den Zelleinheiten erzeugt wird, die auf dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse sitzen.
Batteriepack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Leiterplatten elastische konvexe Bereiche aufweist, die an Positionen angeordnet sind, in denen die oberen Abschnitte und die unteren Abschnitte der Zelleinheiten Kontakt mit den Leiterplatten herstellen und die konvexen Bereiche gegen die oberen Abschnitte und die unteren Abschnitte der Zelleinheiten gedrückt werden, um die Leiterplatten und die Batterieeinheiten elektrisch zu verbinden, wenn die Leiterplatten mit den Batterieeinheiten zusammengebaut werden.
Batteriepack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatten an den oberen Abschnitten und den unteren Abschnitten der Batterieeinheit durch eine Vielzahl von Schrauben befestigt sind.
Batteriepack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinheit in Spalten mit den Leiterplatten bestückt ist, um eine elektrische Leistungskapazität zu erhöhen.
Batteriepack nach Anspruch 13, daduch gekennzeichnet, dass jede der Zelleinheiten Kühlvorsprungsabschnitte aufweist, die nach oben und unten vorstehen, und Kühlkanäle mit den Kühlvorsprungsabschnitten verbunden sind, um die in den Zelleinheiten erzeugte Wärme abzuführen.
Batteriepack nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgangslöcher des Wärmeableitungselements in den Leiterplatten in Ausrichtung mit den Kühlvorsprungsabschnitten gebildet sind, und die Kühlvorsprungsabschnitte in die Durchgangslöcher des Wärmeableitungselements eingeführt werden, wenn die Leiterplatten mit der Batterieeinheit zusammengebaut werden.
Batteriepack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Batteriezellen Haken und Eingriffsnuten umfasst, die in dem oberen Gehäuse und dem unteren Gehäuse gebildet sind, die Eingriffsnuten durch Stützbasen definiert sind, und die Haken in die Eingriffsnuten eingesetzt und von den Stützbasen gehalten werden, um die einander benachbarten Batteriezellen zusammenzubauen.
Batteriepack nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Vorsprungsabschnitte an Scheitelpunkten des oberen Gehäuses und des unteren Gehäuses gebildet sind, Gehäusedurchgangslöcher in den Leiterplatten in Ausrichtung mit den Gehäuseverbindungsabschnitten gebildet sind, und die Gehäusevorsprungsabschnitte in die Durchgangslöcher des Gehäuses eingeführt werden, wenn die Leiterplatten mit der Batterieeinheit zusammengebaut werden.