DE102018131822A1

DE102018131822A1 - Wärmeabführende struktur und batterie mit dieser struktur

Info

Publication number: DE102018131822A1
Application number: DE102018131822.7A
Authority: DE
Inventors: Takao Shimizu; Hitoshi Ando
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2019-06-19
Also published as: JP2019109968A; CN109950653A; CN209312962U; US11217835B2; US20190190094A1

Abstract

Vorgesehen IST eine wärmeabführende Struktur, die sich verformt, um lösbar in engen Kontakt mit den Batteriezellen zu kommen, welche zwischen den Batteriezellen und einem Kühlkörper angeordnet ist, um das Risiko eines Flüssigkeitsaustritts in den Batteriezellen zu verringern und die exzellent Wärme abführende Eigenschaften hat, und eine Batterie mit der wärmeabführende Struktur. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wärmeabführende Struktur 30, die zwischen Batteriezellen 20 und einem Kühlelement 15 vorgesehen ist, Wärme von den Batteriezellen 20 zum Kühlelement 15 leitet, um die Wärmeabfuhr von den Batteriezellen 20 zu fördern, und Halteelemente 31 und 32 beinhaltet, die die Endteile 25 der jeweiligen Batteriezellen 20 lösbar halten, sowie auf eine Batterie 1, die die Wärmeabfuhrstruktur 30 beinhaltet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wärmeabführende Struktur und eine damit ausgestattete Batterie.
STAND DER TECHNIK
Zur Reduzierung der Last auf die kriechende Umwelt nimmt derzeit weltweit eine Bewegung zur schrittweisen Umrüstung bestehender benzinbetriebener Fahrzeuge oder dieselbetriebener Fahrzeuge auf Elektrofahrzeuge zu. Insbesondere hat China neben verschiedenen europäischen Ländern wie Frankreich, den Niederlanden und Deutschland eine Erklärung über die Umstellung von Benzinfahrzeugen und Dieselfahrzeugen auf Elektrofahrzeuge bis 2040 abgegeben. Um die Elektrofahrzeuge weit zu verbreiten, gibt es Themen wie die Installation einer großen Anzahl von Ladestationen sowie die Entwicklung einer leistungsstarken Batterie. Insbesondere die Entwicklung von Technologien zur Verbesserung der Lade- und Entladefunktionen einer Lithium-Fahrzeugbatterie ist ein großes Thema. Es ist bekannt, dass die oben beschriebene Fahrzeugbatterie die Lade-/Entladefunktionen bei hohen Temperaturen von 60°C oder mehr nicht ausreichend ausüben kann. Daher wird die Verbesserung der Wärmeabführeigenschaften (d.h. der Wärmeableitungseigenschaften) als wichtig für die Batterie angesehen.
Um eine schnelle Wärmeabfuhr der Batterie zu erreichen, wird eine Struktur eingeführt, in der ein Wasserkühlrohr in einem Metallgehäuse mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit wie Aluminium angeordnet ist, eine große Anzahl von Batteriezellen im Gehäuse angeordnet ist und eine selbstklebende Gummiplatte zwischen den Batteriezellen und einer Unterseite des Gehäuses eingeklemmt ist.
Weiterhin wurde in den letzten Jahren eine Batteriezelle mit einer laminierten Struktur aus einer Harzschicht und einer Metallschicht entwickelt. Eine solche Batteriezelle beinhaltet eine Taschenform und eine Struktur, in der ein Außenumfang (insbesondere oberer Endteil und unterer Endteil) abgedichtet ist. Dementsprechend stellt sich in einem Fall, in dem eine Struktur vorgesehen ist, durch die Kühlwasser strömt, beispielsweise auf dem unteren Teil des mit den Batteriezellen montierten Gehäuses, das Problem der verringerten Haftfestigkeit zwischen den unteren Endteilen der jeweiligen Batteriezellen und dem Teil, durch den das Kühlwasser strömt, dar. Um ein solches Problem zu lösen, wird ein Verfahren zum Verbinden eines wärmeleitenden Elements mit den unteren Endteilen der jeweiligen Batteriezellen vorgesehen (siehe japanische Patent Offenlegung Nr. 2013-118189 ).
Die in der japanischen Patent Offenlegung No. 2013-118189 offenbarte wärmeabführende Struktur beinhaltet jedoch noch zu lösende Probleme. Als erstes Problem wird, wenn das wärmeleitende Element mit den abgedichteten Teilen der jeweiligen Batteriezellen verbunden ist, das wärmeleitende Element beim Austausch der Batteriezellen zwangsläufig zusammen mit den Batteriezellen entsorgt. Als zweites Problem wird, wenn das wärmeleitende Element zwischen den oberen und unteren Schichten des abgedichteten Teils eingesetzt und befestigt wird, neben dem oben beschriebenen ersten Problem auch das Risiko erhöht, dass Flüssigkeit in den Batteriezellen austritt.
Die vorliegende Erfindung wird unter Berücksichtigung der oben beschriebenen Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wärmeabführende Struktur bereitzustellen, die sich verformt, um lösbar in engen Kontakt mit den Batteriezellen zu kommen, zwischen den Batteriezellen und einem Kühlelement angeordnet ist, um das Risiko eines Flüssigkeitsaustritts innerhalb der Batteriezellen zu verringern, und die hervorragende wärmeabführende Eigenschaften aufweist, und eine Batterie bereitzustellen, die mit der wärmeabführenden Struktur vorgesehen ist.
ZUSAMMENFASSUNG
(1) Eine wärmeabführende Struktur gemäß einer Ausführungsform zum Erreichen des vorstehend beschriebenen Aufgabe ist eine wärmeabführende Struktur, die zwischen Batteriezellen und einem Kühlelement vorgesehen ist und Wärme von den Batteriezellen zum Kühlelement leitet, um die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen zu fördern, und beinhaltet Halteelemente, die konfiguriert sind, um Endteile der jeweiligen Batteriezellen lösbar zu halten. In der vorliegenden Anmeldung bezeichnet der Begriff „wärmeabführende Struktur“ ein Element, das die Batteriezellen als Beispiel für eine Wärmequelle dazu bringt, Wärme schnell abzuführen. Die wärmeabführende Struktur kann als Wärmeübertragungsstruktur oder als Wärmeübertragungselement umschrieben werden, das die Wärme von den Batteriezellen auf das Kühlelement überträgt.
(2) In der wärmeabführenden Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform verformen sich die vorstehend beschriebenen Halteelemente vorzugsweise elastisch, um von beiden Seiten Vorsprünge an den äußeren Rändern der jeweiligen taschenförmigen Batteriezellen zu halten.
(3) In der wärmeabführenden Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht eines der oben beschriebenen Halteelemente vorzugsweise hauptsächlich aus einem gummiartigen elastischen Körper.
(4) Die wärmeabführende Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet vorzugsweise weiterhin eine Platte, die eine Vielzahl der oben beschriebenen Halteelemente beinhaltet und mit der Seite des Kühlkörpers in Kontakt steht.
(5) Die wärmeabführende Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet vorzugsweise weiterhin wärmeabführende Platten, die in entsprechenden Spalten zwischen einer der oben beschriebenen Batteriezellen angeordnet sind.
(6) In der wärmeabführenden Struktur gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhalten die oben beschriebenen wärmeabgebenden Platten jeweils vorzugsweise eine Dicke, die dazu führt, dass die wärmeabgebende Platte während der Wärmeentwicklung der Batteriezellen mehr als vor der Wärmeentwicklung in engerem Kontakt mit den Batteriezellen steht.
(7) Eine Batterie gemäß einer Ausführungsform beinhaltet Batteriezellen in einem Gehäuse, das den Kontakt mit einem Kühlelement bewirkt, und beinhaltet eine wärmeabführende Struktur, die zwischen Endteilen der jeweiligen Batteriezellen auf der Seite nahe dem Kühlelement und einem Teil des Gehäuses auf der Seite nahe dem Kühlelement vorgesehen ist und Wärme von den Batteriezellen zum Kühlelement leitet, um die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen zu fördern, und die wärmeabführende Struktur beinhaltet Halteelemente, die die Endteile der jeweiligen Batteriezellen lösbar halten.
(8) In der Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform verformen sich die vorstehend beschriebenen Halteelemente vorzugsweise elastisch, um von beiden Seiten Vorsprünge an den äußeren Rändern der jeweiligen taschenförmigen Batteriezellen aufzunehmen.
(9) In der Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform besteht eines der oben beschriebenen Halteelemente vorzugsweise hauptsächlich aus einem gummiartigen elastischen Körper.
(10) Die Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet vorzugsweise weiterhin eine Platte, die eine Vielzahl der oben beschriebenen Halteelemente beinhaltet und mit der Seite des Kühlkörpers in Kontakt steht.
(11) Die Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet vorzugsweise weiterhin Wärmeabführplatten, die in entsprechenden Spalten zwischen einer der oben beschriebenen Batteriezellen angeordnet sind.
(12) In der Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhalten die oben beschriebenen Wärmeabführplatten jeweils vorzugsweise eine Dicke, die dazu führt, dass die Wärmeabführplatte während der Wärmeentwicklung der Batteriezellen mehr als vor der Wärmeentwicklung in engerem Kontakt mit den Batteriezellen steht.
VORTEILHAFTE WIRKUNG DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die wärmeabführende Struktur vorzusehen, die sich verformt, um lösbar in engen Kontakt mit den Batteriezellen zu kommen, zwischen den Batteriezellen und dem Kühlelement angeordnet ist, um das Risiko eines Flüssigkeitsaustritts innerhalb der Batteriezellen zu verringern, und die hervorragend wärmeabführend ist, und die mit der wärmeabführenden Struktur vorgesehene Batterie bereit zu stellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Situation veranschaulicht, in der Batteriezellen gemäß einer ersten Ausführungsform an einer wärmeabführenden Struktur befestigt sind;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Batteriezellen durch die Situation von 1 an der wärmeabführenden Struktur befestigt wurden;
3 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Batterie, die die wärmeabführende Struktur von 1 beinhaltet;
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Montagesituation einer wärmeabführenden Struktur und eine Situation veranschaulicht, in der Batteriezellen gemäß einer zweiten Ausführungsform an der wärmeabführenden Struktur befestigt sind;
5 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Batterie mit der wärmeabführenden Struktur von 4;
6 veranschaulicht die Änderung eines Zustands, bei dem eine in 5 dargestellte Wärmeabführplatte in einem Spalt zwischen den Batteriezellen angeordnet ist;
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Batterie mit einer wärmeabführenden Struktur gemäß einer dritten Ausführungsform; und
8 veranschaulicht verschiedene Arten von Modifikationen der wärmeabführenden Struktur.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand von Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht einschränken, und alle in den Ausführungsformen und Kombinationen davon beschriebenen Komponenten sind nicht unbedingt für die Lösung der vorliegenden Erfindung unerlässlich.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Situation veranschaulicht, in der Batteriezellen gemäß einer ersten Ausführungsform an einer wärmeabführenden Struktur befestigt sind. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem die Batteriezellen durch die Situation von 1 an der wärmeabführenden Struktur befestigt wurden. 3 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Batterie mit der wärmeabführenden Struktur von 1.
Eine wärmeabführende Struktur 30 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Struktur, die zwischen den Batteriezellen 20 und einem Kühlelement 15 vorgesehen ist und Wärme von den Batteriezellen 20 zu dem Kühlelement 15 leitet, um die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen 20 zu fördern. Die wärmeabführende Struktur 30 beinhaltet Halteelemente 31 und 32, die Endteile der jeweiligen Batteriezellen 20 lösbar halten. Die Halteelemente 31 und 32 verformen sich vorzugsweise elastisch, um von beiden Seiten Vorsprünge 25 (Beispiele für Endteile von Batteriezellen 20) an den äußeren Rändern der jeweiligen taschenförmigen Batteriezellen 20 zu halten. Die Batteriezellen 20, die wärmeabführende Struktur 30 und eine Batterie 1 werden im Folgenden beschrieben.
Batteriezelle
Die Batteriezellen 20 sind Komponenten der Batterie 1, sind aber keine Komponenten der Wärmeableitungsstruktur 30. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede der Batteriezellen 20 vorzugsweise eine taschenförmige Zelle, die eine laminierte Struktur aus einer Harzschicht und einer Metallschicht beinhaltet. Jede der Batteriezellen 20 beinhaltet an ihrem äußeren Umfang eine Dichtkante, die die Tasche dichtet. Die Dichtkante kann über einen ganzen Umfang jeder der Batteriezellen 20 vorgesehen sein, ist jedoch an einem oberen Endteil und einem unteren Endteil in vertikaler Richtung von 1 in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen. Jede der Batteriezellen 20 beinhaltet am oberen Endteil einen Vorsprung 21 als Dichtkante. Jede der Batteriezellen 20 beinhaltet in der Nähe des Vorsprungs 21 zwei Elektroden 22 und 23, die von einer Innenseite der Zelle nach außen freiliegen. Jede der Batteriezellen 20 beinhaltet, ebenfalls am unteren Endteil, den Vorsprung 25 als Dichtkante. Die wärmeabführende Struktur 30 beinhaltet eine Struktur, die die Vorsprünge 25, die sich an den unteren Endteilen der jeweiligen Batteriezellen 20 befinden, von beiden Seiten halten kann.
Wärmeabführende Struktur
Die wärmeabführende Struktur 30 beinhaltet die Halteelemente 31 und 32 und eine Platte 33, die eine Vielzahl der Halteelemente 31 und 32 beinhaltet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Halteelemente 31 und 32 und die Platte 33 jeweils hauptsächlich aus einem gummiartigen elastischen Körper gefertigt. Der Begriff „hauptsächlich“ zeigt an, dass der gummiartige elastische Körper in einem Volumenverhältnis einen Bereich von mehr als 50% (einschließlich 100%) einnimmt und andere Materialien als der gummiartige elastische Körper einen verbleibenden Bereich (einschließlich 0%). In der vorliegenden Ausführungsform ist jedes der Halteelemente 31 und 32 vorzugsweise ein zylindrisches Rohr. Jedes Rohr beinhaltet eine Durchgangsbohrung 34, die durch beide Enden des Rohres an einer Position einer Mittelachse hindurchgeht. Ein Satz der Halteelemente 31 und 32 hält den Vorsprung 25 einer Batteriezelle 20. Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet die Batterie 1 in der vorliegenden Ausführungsform acht Batteriezellen 20. Dementsprechend beinhaltet die wärmeabführende Struktur 30 acht Sätze der Halteelemente 31 und 32 (insgesamt 16 Halteelemente) auf der Platte 33. Es ist zu beachten, dass 1 nur drei Batteriezellen 20 darstellt und die Darstellung der verbleibenden fünf Batteriezellen 20 weggelassen ist.
Die Halteelemente 31 und 32 beinhalten jeweils vorzugsweise eine Länge, die gleich oder größer als die Länge jedes der Vorsprünge 25 ist, um die von den Batteriezellen 20 auf die Vorsprünge 25 zu den Halteelementen 31 und 32 übertragene Wärme effizient zu übertragen. Die Länge jedes der Halteelemente 31 und 32 kann jedoch kleiner gemacht werden als die Länge jedes der Vorsprünge 25. Ein Spalt zwischen den Sätzen der Halteelemente 31 und 32 ist im Allgemeinen größer als ein Spalt zwischen den Halteelementen 31 und 32 des Satzes. Denn wenn man eine Dicke von jedem der Vorsprünge 25 und eine Dicke von jeder der Batteriezellen 20 vergleicht, ist die Dicke von jeder der Batteriezellen 20 im Allgemeinen deutlich größer als die Dicke von jedem der Vorsprünge 25. Da jedes der Halteelemente 31 und 32 hauptsächlich aus dem gummiartigen elastischen Körper besteht und die Durchgangsbohrung 34 beinhaltet, ist der Spalt zwischen den Halteelementen 31 und 32 des Satzes beim Einsetzen oder Herausziehen des entsprechenden Vorsprungsteils 25 leicht veränderbar. Dementsprechend sind die Halteelemente 31 und 32 des Satzes mit dem Spalt vorgesehen, der etwas kleiner ist als die Dicke jedes der Vorsprünge 25 ist, was es ermöglicht, die Halteelemente 31 und 32 beim Einsetzen der Vorsprünge 25 in engen Kontakt mit den beiden Oberflächen des entsprechenden Vorsprungs 25 zu bringen. Dadurch ist es möglich, die Wärme aus den Batteriezellen 20 effizient auf die Halteelemente 31 und 32 zu übertragen.
Die Platte 33 beinhaltet die acht Sätze der Halteelemente 31 und 32 und kommt mit der Seite des Kühlelements 15 (Innenfläche des Unterteils 12 des Gehäuses 11, dargestellt in 3) des Gehäuses 11 der Batterie 1 in Kontakt. Die Platte 33 ist in der Fläche nicht besonders begrenzt und hat vorzugsweise eine Größe, bei der alle Halteelemente 31 und 32 befestigt werden können. Die Platte 33 ist nicht besonders dickenbegrenzt, aber weist vorzugsweise eine möglichst geringe Dicke auf, um die auf die Halteelemente 31 und 32, das Unterteil 12 und das Kühlmittel 15 übertragene Wärme schnell zu übertragen.
Der gummiartige elastische Körper, der hauptsächlich die Halteelemente 31 und 32 und/oder die Platte 33 konfiguriert, enthält vorzugsweise ein wärmehärtbares Elastomer wie Silikonkautschuk, Urethankautschuk, Isoprenkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Naturkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Nitrilkautschuk (NBR) und StyrolButadien-Kautschuk (SBR), thermoplastisches Elastomer wie Urethan-Elastomer, Ester-Elastomer, Styrol-Elastomer, Olefin-Elastomer, Butadien-Elastomer und Elastomer auf Fluorbasis oder einen Verbund davon. Der gummiartige elastische Körper enthält vorzugsweise ein Material mit hoher Wärmeformbeständigkeit, ausreichend, um den Zustand der Halteelemente 31 und 32 und der Platte 33 durch übertragene Wärme ohne Schmelzen, Zersetzung usw. aufrechtzuerhalten. In der vorliegenden Ausführungsform enthält der gummiartige elastische Körper vorzugsweise Elastomer auf Urethanbasis, das mit Silikon oder Silikonkautschuk imprägniert ist. Um die Wärmeleitfähigkeit des gummiartigen elastischen Körpers auch nur geringfügig zu verbessern, werden verschiedene Arten von Partikeln aus AlN, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminium, cBN, hBN, Graphit, Kohlenstoff, Diamant, Siliziumnitrid, Kupfer oder Silber oder ein Füllstoff, dargestellt durch einen faserigen Füllstoff, Whisker und einen plattenförmigen Füllstoff, vorzugsweise im Gummi dispergiert.
Mindestens eines der Halteelemente 31 und 32 und die Platte 33 können aus einem anderen Material als dem gummiartigen elastischen Körper bestehen, beispielsweise einem Metall, einer Keramik, einem Kohlenstoffmaterial oder einem harten Harz. In einem Fall, bei dem die Halteelemente 31 und 32 oder die Platte 33 aus einem Metall bestehen, kann ein Metall mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer und eine Kupferlegierung verwendet werden. In einem Fall, in dem die Halteelemente 31 und 32 oder die Platte 33 aus einer Keramik bestehen, können die Halteelemente 31 und 32 oder die Platte 33 aus Aluminiumnitrid, cBN, Aluminiumoxid usw. geformt werden, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, obwohl eine elastische Verformung schwierig zu verwenden ist. In einem Fall, in dem die Halteelemente 31 und 32 oder die Platte 33 aus einem Kohlenstoffmaterial hergestellt sind, können die Halteelemente 31 und 32 oder die Platte 33 aus einem gestapelten Plattenkörper oder einem Grundkörper geformt werden, bei dem Fasern dispergiert oder Fasern gestrickt sind zusätzlich zu einem Formkörper aus diamantartigem Kohlenstoff, Diamant, Graphit oder dergleichen. In einem Fall, in dem die Halteelemente 31 und 32 oder die Platte 33 aus einem harten Harz bestehen, wird vorzugsweise ein Harz mit hoher Wärmeformbeständigkeit als Basismaterial verwendet und ein Keramik-, Metall- oder Kohlenstoffmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit, die höher als die Wärmeleitfähigkeit des Harzes ist, vorzugsweise in das Basismaterial dispergiert.
Batterie
Die Batterie 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Batteriezellen 20 im Inneren des Gehäuses 11, das den Kontakt mit dem Kühlmittel 15 bewirkt, und beinhaltet die wärmeabführende Struktur 30 zwischen den Endteilen der jeweiligen Batteriezellen 20 auf der Seite nahe dem Kühlmittel 15 und einem Teil (Unterteil 12) des Gehäuses 11 auf der Seite nahe dem Kühlmittel 15. Die wärmeabführende Struktur 30 leitet die Wärme von den Batteriezellen 20 zum Kühlmittel 15, um die Wärmeabfuhr von den Batteriezellen 20 zu fördern. Die wärmeabführende Struktur 30 beinhaltet die Halteelemente 31 und 32, die die Endteile der jeweiligen Batteriezellen 20 lösbar halten. Eine Konfiguration der Batterie 1 wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Batterie 1 beispielsweise eine Batterie für ein Elektrofahrzeug und beinhaltet die acht Batteriezellen 20. Die Anzahl der Batteriezellen 20 kann jedoch eins, zwei bis sieben oder neun oder mehr sein (z.B. 100). Die Batterie 1 beinhaltet das untere Gehäuse 11, das auf einer Seite eine Öffnung aufweist. Das Gehäuse 11 besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung. Die Batteriezellen 20 sind in einem Inneren 14 des Gehäuses 11 nebeneinander angeordnet. Wie vorstehend beschrieben, stehen die Elektroden 22 und 23 hervor und sind am oberen Teil jeder der Batteriezellen 20 vorgesehen. Ein oder mehrere Wasserkühlrohre 13, durch die Kühlwasser als Beispiel für das Kühlmittel 15 strömt, sind am Unterteil 12 des Gehäuses 11 vorgesehen. Die Batteriezellen 20 sind im Inneren des Gehäuses 11 so angeordnet, dass die wärmeabführende Struktur 30 zwischen den Batteriezellen 20 und dem Unterteil 12 eingelegt ist. Die Batteriezellen 20 werden in einem Zustand gehalten, in dem die jeweiligen Vorsprünge 25 an den unteren Endteilen von den Halteelementen 31 und 32 gehalten werden, und die Umgebungen der oberen Endteile von einem oberen Befestigungselement, wie in 3 nicht dargestellt. Dementsprechend sind die Batteriezellen 20 im Inneren 14 des Gehäuses 11 befestigt, während sie in vorgegebenen Abständen voneinander stehen. In der Batterie 1 mit einer solchen Struktur wird die Wärme der Batteriezellen 20 durch die wärmeabführende Struktur 30 auf das Gehäuse 11 übertragen und durch Wasserkühlung effektiv abgeführt. Dabei ist zu beachten, dass das Kühlmittel 15 nicht auf das Kühlwasser beschränkt ist und so ausgelegt werden kann, dass es flüssigen Stickstoff oder ein organisches Lösungsmittel wie Ethanol beinhaltet. Das Kühlmittel 15 ist nicht auf Flüssigkeit unter dem Umfang beschränkt, in dem das Kühlmittel 15 zum Kühlen verwendet wird, und kann Gas oder ein Feststoff sein. Weiterhin kann der Begriff „Kühlmittel“ der vorliegenden Anwendung so interpretiert werden, dass nicht das Wasser usw. durch die Wasserkühlrohre 13 fließt, sondern der untere Teil 12 einschließlich der Wasserkühlrohre 13.
(Zweite Ausführungsform)
Anschließend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Aufbausituation einer wärmeabführenden Struktur und eine Situation darstellt, in der Batteriezellen gemäß der zweiten Ausführungsform an der wärmeabführenden Struktur befestigt sind. 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Batterie mit der wärmeabführenden Struktur von 4.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass zwischen den Batteriezellen 20 der ersten Ausführungsform weiterhin Wärmeableitplatten vorgesehen sind. Andere Konfigurationen sind für die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform im Wesentlichen gleich. Dementsprechend werden im Folgenden hauptsächlich Angelegenheiten im Zusammenhang mit den Wärmeableitplatten beschrieben, und überlappende Beschreibungen für die anderen Konfigurationen durch Ersetzung durch die oben beschriebene Beschreibung in der ersten Ausführungsform weggelassen.
Eine Batterie 1a gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet die wärmeabführende Struktur 30, die ferner Wärmeabführplatten 35 beinhaltet, die in entsprechenden Spalten 18 zwischen den Batteriezellen 20 angeordnet sind. Die Wärmeabführplatten 35 stehen auf der Platte 33. Die Verbindung der Wärmeabführplatten 35 und der Platte 33 ist nicht besonders eingeschränkt und wird durch Verkleben, Fügen oder integrales Formen ohne Klebstoff erreicht. Jede der Wärmeabführplatten 35 ist zwischen den Sätzen der Halteelemente 31 und 32 vorgesehen. In der Batterie 1a sind die Wärmeabführplatten 35 nur in den jeweiligen Spalten 18 zwischen den Batteriezellen 20 angeordnet; sie können jedoch zwischen einer Innenfläche des Gehäuses 11 und der entsprechenden Batteriezelle 20 angeordnet sein.
Jede der Wärmeabführplatten 35 beinhaltet vorzugsweise eine Breite, die gleich oder größer ist als die Breite einer Seitenfläche jeder der Batteriezellen 20 (mit Angabe der Länge in Längsrichtung des Vorsprungs 25). Weiterhin beinhaltet jede der Wärmeabführplatten 35 vorzugsweise eine Höhe, die gleich oder größer ist als eine Höhe der Seitenfläche jeder der Batteriezellen 20, um die von den Seitenflächen der Batteriezellen 20 auf die Wärmeabführplatten 35 übertragene Wärme effizient auf die Platte 33 zu übertragen. Die Breite und Höhe jeder der Wärmeabführplatten 35 kann jedoch jeweils kleiner als die Breite und Höhe jeder der Batteriezellen 20 gemacht werden.
Jede der Wärmeabführplatten 35 kann aus einem gummiartigen elastischen Körper, einem Metall, einer Keramik und einem Kohlenstoffmaterial mit jeweils hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen. In einem Fall, in dem jede der Wärmeabführplatten 35 aus einem gummiartigen elastischen Körper besteht, kann ein Material verwendet werden, das dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Material der Platte 33 ähnlich ist. Dementsprechend werden zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit des gummiartigen elastischen Körpers auch nur geringfügig verschiedene Arten von Partikeln aus AlN, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Aluminium, cBN, hBN, Graphit, Kohlenstoff, Diamant, Siliziumnitrid, Kupfer oder Silber oder ein Füllstoff, dargestellt durch einen faserigen Füllstoff, Whisker und einen plattenförmigen Füllstoff, vorzugsweise im Gummi dispergiert.
Jede der Wärmeabführplatten 35 kann aus einem anderen Material als dem gummiartigen elastischen Körper bestehen, beispielsweise einem Metall, einer Keramik, einem Kohlenstoffmaterial oder einem harten Harz. In einem Fall, in dem jede der Wärmeabführplatten 35 aus einem Metall besteht, kann ein Metall mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer und eine Kupferlegierung verwendet werden. In einem Fall, in dem jede der Wärmeabführplatten 35 aus einer Keramik besteht, kann Aluminiumnitrid, cBN, Aluminiumoxid usw. verwendet werden. In einem Fall, in dem jede der Wärmeabführplatten 35 aus einem Kohlenstoffmaterial besteht, kann jede der Wärmeabführplatten 35 neben einem Formkörper aus diamantartigem Kohlenstoff, Diamant, Graphit oder dergleichen aus einem Plattenpaket oder einem Grundkörper geformt werden, in dem Fasern dispergiert oder Fasern gestrickt sind. In einem Fall, in dem jede der Wärmeabführplatten 35 aus einem harten Harz besteht, wird vorzugsweise ein Harz mit hoher Wärmeformbeständigkeit als Basismaterial verwendet und ein Keramik-, Metall- oder Kohlenstoffmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit, die höher als die Wärmeleitfähigkeit des Harzes ist, vorzugsweise in das Basismaterial dispergiert. Als Dispersion können beispielsweise verschiedene Arten von Füllstoffen wie AlN verwendet werden, die in die vorstehend beschriebenen Wärmeabführplatten 35 dispergiert werden können.
6 veranschaulicht die Änderung eines Zustands, bei dem die in 5 dargestellte Wärmeabführplatte im Spalt zwischen den Batteriezellen angeordnet ist.
Eine Dicke jeder der Wärmeabführplatten 35 ist kleiner als eine Breite jeder der Spalten 18 zwischen den Batteriezellen 20. Zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt des Ladens und Entladens der Batteriezellen 20 (mit Ausnahme der Wärmeentwicklung) berühren die Wärmeabführplatten 35 nicht die Seitenflächen der Batteriezellen 20, wie auf der linken Seite in 6 dargestellt. Im Gegensatz dazu dehnen sich die Batteriezellen 20 beim Laden und Entladen der Batteriezellen 20 (während der Wärmeentwicklung) aus, um die Breite der jeweiligen Spalten 18 zu reduzieren. Wie in 6 auf der rechten Seite dargestellt, sind die Wärmeabführplatten 35 mit den Seitenflächen der zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens expandierten Batteriezellen 20 in Kontakt. Jede der Wärmeabführplatten 35 beinhaltet die Dicke so, dass die Wärmeabführplatte 35 während der Wärmeentwicklung der Batteriezellen 20 stärker als vor der Wärmeentwicklung in engerem Kontakt mit den Batteriezellen 20 steht. Die Dicke jeder der Wärmeabführplatten 35 ist nicht so dünn, dass die Wärmeabführplatte 35 vor und während der Wärmeentwicklung der Batteriezellen 20 nicht mit den Seitenflächen der Batteriezellen 20 in Berührung kommt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Differenz zwischen der Breite jeder der Spalten 18 und der Dicke jeder der Wärmeabführplatten 35 gleich oder niedriger als eine Differenz zwischen den Dicken vor und nach der Expansion der beiden Batteriezellen 20. Wie vorstehend beschrieben, sind die Wärmeabführplatten 35 nicht mit den Batteriezellen 20 in Kontakt, wenn die Batteriezellen 20 keine Wärme erzeugen, und die Wärmeabführplatten 35 sind mit den Batteriezellen 20 in Kontakt, wenn die Batteriezellen 20 Wärme erzeugen. Daher fungieren die Wärmeabführplatten 35 zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens der Batteriezellen 20 als Wärmeabführelemente und ansonsten als Wärmerückhalteelemente unter Lufteinwirkung. Alternativ können die Wärmeabführplatten 35, die jeweils die Dicke gleich oder größer als die Breite jeder der Spalten 18 aufweisen, in der wärmeabführenden Struktur 30 vorgesehen werden. In diesem Fall sind die Wärmeabführplatten 35 vor und nach der Wärmeerzeugung ständig mit den Seitenflächen der Batteriezellen 20 in Kontakt, und die Batteriezellen 20 dehnen sich während der Wärmeentwicklung der Batteriezellen 20 auf einen engeren Kontakt mit den Wärmeabführplatten 35 aus. Weiterhin ist es auch vorzuziehen, dass jede der Wärmeabführplatten 35 eine variable Dicke aufweist. Beispiele für die Wärmeabführplatten 35 sind eine mit einem Schwamm verklebte Aluminiumplatte, eine Platte, die einen wellenförmigen Querschnitt aufweist und in einer Federform verformbar und wiederherstellbar ist, und eine Aluminiumplatte, in der ein Gummi oder Gel teilweise in einer Inselform vorgesehen ist.
(Dritte Ausführungsform)
Anschließend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
7 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer Batterie mit einer wärmeabführenden Struktur gemäß einer dritten Ausführungsform.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass die wärmeabführende Struktur die Platte der ersten Ausführungsform nicht beinhaltet. Andere Konfigurationen sind für die erste Ausführungsform und die dritte Ausführungsform im Wesentlichen gleich. Dementsprechend werden im Folgenden hauptsächlich andere Sachverhalte als die erste Ausführungsform beschrieben, und überlappende Beschreibungen für die anderen Konfigurationen durch Ersetzung durch die oben beschriebene Beschreibung in der ersten Ausführungsform weggelassen.
Eine Batterie 1b gemäß der dritten Ausführungsform beinhaltet die wärmeabführende Struktur 30, die die Platte 33 nicht beinhaltet. Dementsprechend beinhaltet die wärmeabführende Struktur 30 gemäß der dritten Ausführungsform nur die Halteelemente 31 und 32. Die Halteelemente 31 und 32 sind an der Innenfläche des Unterteils 12 des Gehäuses 11 befestigt, während sie voneinander getrennt oder miteinander verbunden sind. Die Batteriezellen 20 sind im Inneren 14 des Gehäuses 11 in dem Zustand gehalten, in dem die jeweiligen Vorsprünge 25 von den Halteelementen 31 und 32 gehalten werden. Die beim Be- und Entladen der Batteriezellen 20 entstehende Wärme wird von den jeweiligen Vorsprüngen 25 auf das Unterteil 12 und das Kühlmittel 15 durch die Halteelemente 31 und 32 übertragen. Dadurch wird die Wärme effizient aus den Batteriezellen 20 abgeführt.
Es ist zu beachten, dass die Wärmeabführplatten 35 gemäß der zweiten Ausführungsform in der Batterie 1b gemäß der dritten Ausführungsform vorgesehen sein können. In diesem Fall werden die Wärmeabführplatten 35 vorzugsweise durch Kleben, Fügen oder dergleichen an der Innenfläche des Unterteils 12 befestigt. Als Modifikation kann jede der Wärmeabführplatten 35 mit dem Halteelement 32, das eine Batteriezelle 20 fixiert, und dem Halteelement 31, das die Batteriezelle 20 angrenzend an die eine Batteriezelle 20 fixiert, verbunden sein und in den entsprechenden Spalt 18 eingesetzt werden, während sie vom Unterteil 12 geflutet wird. Die wärmeabführende Struktur 30 mit einer solchen Form beinhaltet nicht die Platte 33, sondern die acht Sätze von Halteelementen 31 und 32 und sieben Wärmeabführplatten 35. Das Verhältnis zwischen der Dicke jeder der Wärmeabführplatten 35 und der Breite jeder der Süalte 18 zwischen den Batteriezellen 20 ist das gleiche wie das in der zweiten Ausführungsform beschriebene Verhältnis.
(Modifikationen)
8 veranschaulicht verschiedene Arten von Modifikationen der wärmeabführenden Struktur.
Eine in 8A dargestellte wärmeabführende Struktur 30a beinhaltet eine Struktur, in der ein Halteelement 31a und ein Halteelement 32a in einem Verbindungsteil 37 mit einem Spalt 38 angeordnet sind. Das Verbindungsteil ist ein Element, das durch Reduzieren der Breite der Platte 33 der wärmeabführenden Struktur 30 gemäß der ersten Ausführungsform erhalten wird. Jedes der Halteelemente 31a und 32a beinhaltet die Durchgangsbohrung 34. Die wärmeabführende Struktur 30a beinhaltet eine Form, die der wärmeabführenden Struktur 30 gemäß der dritten Ausführungsform sehr ähnlich ist. Jeder der Vorsprünge 25 der jeweiligen Batteriezellen 20 wird in den Spalt 38 eingesetzt und von den Halteelementen 31a und 32a gehalten.
Eine in 8B veranschaulichte wärmeabführende Struktur 30b ist eine Struktur, in der jedes der Halteelemente 31b und 32b eine säulenförmige Form ohne das Durchgangsloch 34 beinhaltet. Andere Konfigurationen ähneln denen der wärmeabführenden Struktur 30a aus 8A. Die Halteelemente 31b und 32b sind jeweils vorzugsweise aus einem gummiartigen elastischen Körper gefertigt und können den Spalt 38 durch elastische Verformung der Halteelemente 31b und 32b selbst auch ohne die Durchgangsbohrung 34 verändern, um jeden Vorsprung 25 zu halten.
Eine in 8C veranschaulichte wärmeabführende Struktur 30c ist eine Struktur, die Halteelemente 31c und 32c beinhaltet, die jeweils einen Querschnitt aufweisen, der durch Wickeln eines Blechs oder eines Metalldrahts in eine Spulenform erhalten wird. Wenn jeder der Vorsprünge 25 in den Spalt 38 zwischen dem Halteelement 31c und dem Halteelement 32c eingesetzt wird, verformt und verlängert sich der Spalt 38 so, dass die Halteelemente 31c und 32c nach innen gewickelt werden. Die Halteelemente 31c und 32c werden in einer Richtung unter Spannung gesetzt, in der die Halteelemente 31c und 32c wieder in ihre ursprüngliche Form gebracht werden und der Spalt 38 in den Ausgangszustand zurückversetzt wird. Jeder der Vorsprünge 25 wird zwischen den Halteelementen 31c und 32c unter Verwendung der Rückstellkraft der Halteelemente 31c und 32c gehalten. Mit anderen Worten, die Halteelemente 31c und 32c können die Vorsprünge 25 durch Federverformung halten. Neben einem rohrförmigen Federelement, das einen wirbelförmigen Querschnitt wie die Halteelemente 31c und 32c aufweist, kann auch ein spiralförmig gewickeltes Federelement usw. verwendet werden. Beispiele für das Material eines solchen federförmigen Elements sind Federstahl. Das Anschlussteil 37 ist in der wärmeabführenden Stuktur 30c vorgesehen, ähnlich wie die wärmeabführende Struktur 30a aus 8A.
Eine in 8D veranschaulichte wärmeabführende Struktur 30d ist eine Struktur, die rechteckige quaderförmige Halteelemente 31d und 32d beinhaltet, die sich in einer Tiefenrichtung der Zeichnungsebene erstrecken. Andere Konfigurationen ähneln denen der wärmeabführenden Struktur 30b aus 8B. Die Halteelemente 31d und 32d sind jeweils vorzugsweise aus einem gummiartigen elastischen Körper gefertigt und können den Spalt 38 durch elastische Verformung der Halteelemente 31d und 32d selbst auch ohne die Durchgangsbohrung 34 verändern, um jeden Vorsprung 25 zu halten.
Eine in 8E dargestellte wärmeabführende Struktur 30e beinhaltet einen rechteckigen Quader, der sich in Tiefenrichtung der Zeichnungsebene erstreckt. Der rechteckige Parallelepiped beinhaltet den Spalt 38 (auch als Nut 39 bezeichnet) mit einem V-förmigen Querschnitt. Linke und rechte Bereiche des Spaltes 38 in der Figur konfigurieren jeweils ein Halteelement 31e und ein Halteelement 32e. Andere Konfigurationen ähneln denen der wärmeabführenden Struktur 30d von 8D. Die Halteelemente 31e und 32e sind jeweils vorzugsweise aus einem gummiartigen elastischen Körper gefertigt und können jeden Vorsprung 25 durch elastische Verformung der Halteelemente 31e und 32e selbst im Spalt 38 halten.
(Aktion und Wirkungen der Ausführungsformen)
Jede der wärmeabführenden Strukturen 30, 30a, 30b, 30c, 30d und 30e (bezeichnet als „wärmeabführende Struktur 30 usw.“) gemäß den jeweiligen Ausführungsformen ist die Wärmeableitungsstruktur, die zwischen den Batteriezellen 20 und dem Kühlmittel 15 vorgesehen ist und Wärme von den Batteriezellen 20 an das Kühlmittel 15 leitet, um die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen 20 zu fördern. Darüber hinaus beinhalten die wärmeabführenden Strukturen 30, 30a, 30b, 30c, 30d und 30e jeweils die Halteelemente 31 und 32, die Halteelemente 31a und 32a, die Halteelemente 31b und 32b, die Halteelemente 31c und 32c, die Halteelemente 31d und 32d sowie die Halteelemente 31e und 32e (bezeichnet als „Halteelemente 31 und 32, etc.“), die die Endteile (z.B. Vorsprünge 25) der jeweiligen Batteriezellen 20 lösbar halten.
Weiterhin beinhaltet jede der Batterien 1, 1a und 1b (bezeichnet als „Batterie 1 usw.“) gemäß den jeweiligen Ausführungsformen die Batteriezellen 20 im Inneren des Gehäuses 11, die den Kontakt mit dem Kühlmittel 15 bewirken, und beinhaltet zwischen den Endteilen (z.B, Vorsprünge 25) der jeweiligen Batteriezellen 20 auf der Seite nahe dem Kühlmittel 15 und einen Teil (z.B. Unterteil 12) des Gehäuses 11 auf der Seite nahe dem Kühlmittel 15, der wärmeabführenden Struktur 30 usw., die die Wärme von den Batteriezellen 20 zum Kühlmittel 15 leitet, um die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen 20 zu fördern. Die wärmeabführende Struktur 30 usw. beinhaltet die Halteelemente 31 und 32 usw., die sich verformen können, um die Endteile (z.B. Vorsprünge 25) der jeweiligen Batteriezellen 20 in einem engen Kontaktzustand lösbar zu halten.
Die Konfigurationen der vorstehend beschriebenen wärmeabführende Struktur 30 usw. und der Batterie 1 usw. ermöglichen es, die Wärmeabführeigenschaften der Batteriezellen 20 auf das Kühlmittel 15 zu verbessern und die Batteriezellen 20 und die wärmeabführende Struktur 30 usw. ebenfalls voneinander lösbar zu machen. Da sich die Halteelemente 31 und 32 usw. verformen können, um in engen Kontakt mit den Batteriezellen 20 zu kommen, sind die Wärmeübertragungseigenschaften mit den Batteriezellen 20 hoch. Da die wärmeabführende Struktur 30 usw. an der Außenseite der Batteriezellen 20 befestigt ist und nicht in das Innere der Batteriezellen 20 eindringt, wird zudem das Risiko eines Flüssigkeitsaustritts in den Batteriezellen 20 reduziert.
In der wärmeabführende Struktur 30 usw. verformen sich die Halteelemente 31 und 32 usw. vorzugsweise elastisch, um die Vorsprünge 25 an den Außenumfängen der jeweiligen taschenförmigen Batteriezellen 20 von beiden Seiten zu halten. Dementsprechend ist es auch dann möglich, wenn die Batteriezellen 20 jeweils eine verformbare Taschenform aufweisen, die Wärme aus den Batteriezellen 20 effizient abzuführen, indem man die Vorsprünge 25 als Dichtkanten an den Außenrändern der jeweiligen Batteriezellen 20 in den Spalten 18 der Halteelemente 31 und 32 usw. hält und einen Teil (Platte 33, Verbindungsteil 37 oder Halteelemente 31 und 32 usw.) der wärmeabführenden Struktur 30 usw. mit dem Unterteil 12 verbindet. Die Halteelemente 31 und 32 usw. können sich elastisch verformen, um die Breite der jeweiligen Spalten 18 (siehe 8) in Bezug auf die Platte 33 oder von selbst zu verändern. Daher können die Halteelemente 31 und 32 usw. die Endteile der jeweiligen Batteriezellen 20 leicht halten, ohne beweglich konfiguriert zu sein.
Darüber hinaus sind die Halteelemente 31 und 32 usw. jeweils hauptsächlich aus dem gummiartigen elastischen Körper gefertigt. Daher können die Halteelemente 31 und 32 usw. eng mit den Endteilen der jeweiligen Batteriezellen 20 in Kontakt kommen, was die Wärmeleitfähigkeit erhöht. Darüber hinaus ist eine elastische Verformung der Halteelemente 31 und 32 usw. leichter zu erreichen. Darüber hinaus tragen die Halteelemente 31 und 32 usw., die jeweils hauptsächlich aus dem gummiartigen elastischen Körper bestehen, zur Gewichtsreduzierung der Batterie 1 usw. bei.
Die wärmeabführende Struktur 30 usw. beinhaltet vorzugsweise weiterhin die Platte 33, das die Halteelemente 31 und 32 usw. beinhaltet und mit der Seite des Kühlmittel 15 in Kontakt steht. Dadurch ist es möglich, die wärmeabführende Struktur 30 etc. einfach im Gehäuse 11 der Batterie 1 etc. einzustellen. Darüber hinaus lassen sich die Komponenten (z.B. Wärmeabführplatten 35) anders als die Halteelemente 31 und 32 usw. leicht an der wärmeabführende Struktur 30 usw. befestigen.
Die wärmeabführedne Struktur 30 usw. beinhaltet vorzugsweise weiterhin die Wärmeabführplatten 35, die in den jeweiligen Spalten 18 zwischen den Batteriezellen 20 angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, eine Wärmeabfuhr von den Seitenflächen der Batteriezellen 20 zu erreichen und die Wärmeabführfähigkeit der gesamten Batteriezellen 20 zu verbessern.
Insbesondere wenn jede der Wärmeabführplatten 35 die Dicke aufweist, so dass die Wärmeabführplatte 35 während der Wärmeerzeugung der Batteriezellen 20 mehr als vor der Wärmeerzeugung in engerem Kontakt mit den Batteriezellen 20 steht, ist es möglich, die Wärmeabführfähigkeit beim Laden und Entladen der Batteriezellen 20 zu verbessern. Wenn ferner die Dicke jeder der Wärmeabführplatten 35 so dünn gemacht wird, dass die Wärmeabführplatte 35 zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt des Ladens und Entladens der Batteriezellen 20 nicht mit den Seitenflächen der Batteriezellen 20 in Berührung kommt, ist es möglich, die Luft in den Spalten 18 zwischen den Batteriezellen 20 zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt des Ladens und Entladens zu halten. Dadurch ist es möglich, die Warmhalteeigenschaften zu einem anderen Zeitpunkt als dem Zeitpunkt des Ladens und Entladens auszuüben. Dies ist vorteilhaft für die Verwendung der Batterie 1 usw. in einem kalten Gebiet. Die Leistung der Batterie 1 usw. wird auch durch niedrige Temperaturen beeinträchtigt. Daher ist es im kalten Bereich notwendig, die Batteriezellen 20 zusätzlich zur Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen 20 zu erwärmen. Die Wärmeabführplatten 35 können auch eine Funktion der Temperaturregelung der Batteriezelle 20 innerhalb eines konstanten Temperaturbereichs ausüben.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereits beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und kann mit verschiedenen Modifikationen umgesetzt werden.
So können beispielsweise die Halteelemente 31 und 32 usw. nicht nur die Vorsprünge 25, die sich an den unteren Enden der jeweiligen Batteriezellen 20 befinden, halten, sondern auch die unteren Teile der Hauptkörper der jeweiligen Batteriezellen 20, die jeweils das Vorsprungsstück 25 oder die unteren Teile ohne das Vorsprungsstück 25 beinhalten, wenn die Vorsprünge 25 nicht an den jeweiligen unteren Enden vorgesehen sind. Weiterhin können die Halteelemente 31 und 32 usw. die Seitenteile oder die Oberteile der jeweiligen Batteriezellen 20 oder die Außenumfänge der jeweiligen Batteriezellen 20 aufnehmen.
Jede der Batteriezellen 20 beinhaltet nicht die taschenförmige Form (wie ein Batteriepack), sondern kann eine Form eines harten Behälters beinhalten. In diesem Fall halten die Halteelemente 31 und 32 usw. vorzugsweise einen Teil oder die Gesamtheit der äußeren Umfangsteile der jeweiligen Batteriezellen 20, einschließlich der unteren Endteile, der seitlichen Endteile und der oberen Endteile. Alternativ kann ein Satz der Halteelemente 31 und 32 usw. zwei oder mehr Batteriezellen 20 aufnehmen.
Die Halteelemente 31 und 32 können beweglich in der wärmeabführenden Struktur 30 usw. angeordnet sein. In diesem Fall werden die Halteelemente 31 und 32 usw. von beiden Seiten in die Nähe der Endteile (die im Falle von Vorsprüngen 25 entsprechende Vorsprünge 25 beinhalten können) der jeweiligen Batteriezellen 20 gebracht, um die Endteile zu halten.
Die Vielzahl der Komponenten in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann frei kombiniert werden, außer in einem Fall, in dem keine gegenseitige Kombination möglich ist. So kann beispielsweise jede der wärmeabführenden Strukturen 30a bis 30e gemäß den Änderungen in einer der ersten bis dritten Ausführungsformen vorgesehen werden. Weiterhin kann die Platte 33 gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform in jeder der wärmeabführenden Strukturen 30a bis 30e gemäß den Änderungen vorgesehen werden.
Die wärmeabgebende Struktur nach der vorliegenden Erfindung kann auch beispielsweise in einer Fahrzeugbatterie, einer aufladbaren, entladbaren Batterie für den Hausgebrauch, einer Batterie für einen PC und einem mobilen elektronischen Gerät verwendet werden.

1, 1a, 1b: Batterie
11: Gehäuse
12: Unterteil (Beispiel eines Gehäuseteils)
15: Kühlmittel
18: Spalt
20: Batteriezelle
25: Vorsprung (Beispiel Endstück)
30, 30a, 30b, 30c, 30d, 30e: wärmeabführende Struktur
31, 31a, 31b, 31c, 31d, 31e: Halteelement
32, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32e: Halteelement
33: Platte
35: Wärmeabführplatte
38: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013118189 [0004, 0005]

Claims

Wärmeabführende Struktur, die zwischen Batteriezellen und einem Kühlelement vorgesehen ist und Wärme von den Batteriezellen zu dem Kühlmittel leitet, um die Wärmeabfuhr von den Batteriezellen zu fördern, wobei die wärmeabführende Struktur Halteelemente umfasst, die konfiguriert sind, um Endteile der jeweiligen Batteriezellen lösbar zu halten.
Wärmeabführende Struktur nach Anspruch 1, wobei sich die Halteelemente elastisch verformen, um von beiden Seiten Vorsprünge an den äußeren Rändern der jeweiligen taschenförmigen Batteriezellen zu halten.
Wärmeabführende Struktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halteelemente jeweils hauptsächlich aus einem gummiartigen elastischen Körper bestehen.
Wärmeabführende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend eine Platte, die eine Vielzahl der Halteelemente beinhaltet und mit der Kühlmittelseite in Kontakt steht.
Wärmeabführende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend Wärmeabführplatten, die in entsprechenden Spalten zwischen den Batteriezellen angeordnet sind.
Wärmeabführende Struktur nach Anspruch 5, wobei die Wärmeabführplatten jeweils eine Dicke aufweisen, die bewirkt, dass die Wärmeabführplatte während der Wärmeerzeugung der Batteriezellen mehr als vor der Wärmeerzeugung in engerem Kontakt mit den Batteriezellen steht.
Batterie mit Batteriezellen in einem Gehäuse, das den Kontakt mit einem Kühlmittel herstellt, wobei die Batterie eine wärmeabführende Struktur aufweist, die zwischen Endteilen der jeweiligen Batteriezellen auf der Seite nahe dem Kühlmittel und einem Teil des Gehäuses auf der Seite nahe dem Kühlmittel vorgesehen ist und Wärme von den Batteriezellen zu dem Kühlmittel leitet, um die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen zu fördern, wobei die wärmeabführende Struktur Halteelemente umfasst, die die Endteile der jeweiligen Batteriezellen lösbar halten.
Batterie nach Anspruch 7, wobei sich die Halteelemente elastisch verformen, um von beiden Seiten Vorsprünge an den äußeren Rändern der jeweiligen taschenförmigen Batteriezellen zu halten.
Batterie nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Halteelemente jeweils hauptsächlich aus einem gummiartigen elastischen Körper bestehen.
Batterie nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner aufweisend eine Platte, die eine Vielzahl der Halteelemente beinhaltet und mit der Seite des Kühlmittels in Kontakt steht.
Batterie nach einem der Ansprüche 7 bis 10, ferner aufweisend Wärmeabführplatten, die in entsprechenden Spalten zwischen den Batteriezellen angeordnet sind.
Batterie nach Anspruch 11, wobei die Wärmeableitplatten jeweils eine Dicke beinhalten, die bewirkt, dass die Wärmeabführplatte während der Wärmeerzeugung der Batteriezellen mehr als vor der Wärmeerzeugung in engerem Kontakt mit den Batteriezellen steht.