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Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr.
2021-118684 , eingereicht am 19. Juli 2021 beim Japanischen Patentamt, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine in einem Fahrzeug eingebaute Energiespeichervorrichtung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Als eine herkömmliche Energiespeichervorrichtung offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2019-125449 eine Energiespeichervorrichtung, in der ein Kühler, ein Wärmeübertragungselement und ein Energiespeicherstapel in einem Gehäuse aufgenommen und in dieser Reihenfolge von der Seite einer Bodenwand des Gehäuses angeordnet sind. Das Wärmeübertragungselement ist zwischen dem Energiespeicherstapel und dem Kühler angeordnet und umfasst Gummipartikel und ein Harz mit guter Wärmeleitfähigkeit.
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KURZDARSTELLUNG
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Allgemein umfasst eine Energiespeichervorrichtung, in der ein Kühler, ein Wärmeübertragungselement und ein Energiespeicherstapel in einem Gehäuse aufgenommen sind, wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
2019-125449 offenbart ist, eine Befestigungsstruktur, die den Kühler an dem Gehäuse befestigt, und eine Befestigungsstruktur, die den Energiespeicherstapel an dem Gehäuse befestigt.
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In den vergangenen Jahren ist die Nachfrage nach Energiespeichervorrichtung mit großer Kapazität gestiegen, und auch die Größe eines in einem Gehäuse untergebrachten Energiespeichermoduls hat zugenommen. Um die Befestigungsstrukturen zu vereinfachen oder den Raum in dem Gehäuse effizient zu nutzen, kann der Kühler außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Wenn in einem solchen Fall der Energiespeicherstapel mit einer wärmeleitenden Klebeschicht an dem Bodenwandabschnitt des Gehäuses befestigt ist, ohne dass Maßnahmen ergriffen werden, kann das Drücken des Energiespeicherstapels gegen das Gehäuse über die Klebeschicht das Gehäuse verformen oder das Gehäuse unzureichend drücken. Ferner kann im Fall einer Kondensation in dem Gehäuse ein Kurzschluss in dem Energiespeicherstapel auftreten.
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Die vorliegende Offenbarung ist im Hinblick auf die oben genannten Probleme gemacht worden, und es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Energiespeichervorrichtung bereitzustellen, die die Verwendung einer einfachen Konfiguration zum geeigneten Befestigen eines Energiespeicherstapels an einem Gehäuse erlaubt und einen Kurzschluss des Energiespeicherstapels bei einer Kondensation in dem Gehäuse verhindern kann.
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Eine Energiespeichervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Energiespeicherstapel; ein Gehäuse, das einen Bodenwandabschnitt umfasst und in dem der Energiespeicherstapel aufgenommen ist; und eine wärmeleitende Klebeschicht, durch die der Energiespeicherstapel an dem Bodenwandabschnitt befestigt ist. Der Bodenwandabschnitt umfasst einen Aufnahmeabschnitt, der eine Aufnahmeoberfläche besitzt, auf der der Energiespeicherstapel aufgenommen ist, einen unteren Wandabschnitt, der an einer niedrigeren Position als die Aufnahmeoberfläche angeordnet ist, und einen Verbindungsabschnitt, der den Aufnahmeabschnitt mit dem unteren Wandabschnitt verbindet. Die Klebeschicht umfasst einen Abschnitt, der zwischen der Aufnahmeoberfläche und dem Energiespeicherstapel angeordnet ist, und einen Vorsprungsabschnitt der von der Aufnahmeoberfläche zu dem Verbindungsabschnitt ragt.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist der Energiespeicherstapel mit der wärmeleitenden Klebeschicht an der Bodenwandabschnitt des Gehäuses befestigt, und der Energiespeicherstapel kann mit einer einfachen Konfiguration befestigt sein Ferner erlaubt das Befestigen des Energiespeicherstapels an dem Bodenwandabschnitt derart, dass die Klebeschicht von der Aufnahmeoberfläche vorragt, dass der Energiespeicherstapel mit verringertem Drucklastverlust gegen die Bodenwandabschnitt gedrückt und an ihr befestigt wird. Somit kann der Energiespeicherstapel ausreichend gegen den Bodenwandabschnitt gedrückt werden. Ferner kann der Bodenwandabschnitt mit der Aufnahmeoberfläche und dem unteren Wandabschnitt eine große Steifigkeit besitzen, so dass eine Verformung von ihm verhindert wird, wenn der Energiespeicherstapel gegen den Bodenwandabschnitt gedrückt und an ihm befestigt wird.
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Ferner bewegt sich, wenn in dem Gehäuse Kondensation auftritt, das Kondenswasser zu dem unteren Wandabschnitt, der an einer niedrigeren Position als die Aufnahmeoberfläche angeordnet ist. Dies kann einen Kurzschluss verhindern des Energiespeicherstapels auf der Aufnahmeoberfläche in Folge des Kondenswassers verhindern.
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In der offenbarten Energiespeichervorrichtung umfasst der Energiespeicherstapel mehrere Energiespeicherzellen, die in einer Anordnungsrichtung ausgerichtet sind. In diesem Fall kann die Aufnahmeoberfläche einen ersten Abschnitt, auf dem eine Seite in einer Querrichtung, die die Anordnungsrichtung schneidet, des Energiespeicherstapels aufgenommen ist, einen zweiten Abschnitt, auf dem die weitere Seite in der Querrichtung des Energiespeicherstapels aufgenommen ist, und eine Vertiefung, die sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, umfassen.
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In Folge der obigen Konfiguration kann Luft zu einem Spalt zwischen der Vertiefung, die sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt befindet, und dem Energiespeicherstapel entweichen, wenn der Energiespeicherstapel gegen die Klebeschicht gedrückt wird. Dies kann die Bildung einer Luftschicht zwischen dem Energiespeicherstapel und der Klebeschicht verhindern, was wiederum eine Verringerung der Wärmeübertragungseffizienz verhindern kann.
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Die offenbarte Energiespeichervorrichtung umfasst ferner einen Kühler der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und den Energiespeicherstapel kühlt. In diesem Fall kann der Kühler einen Kühlungsabschnitt mit einem Kühlkanal, durch den ein Kühlmedium hindurchtritt, umfassen. Ferner ist es in diesem Fall vorteilhaft, dass der Kühlungsabschnitt in Kontakt mit einer hinteren Oberfläche des Aufnahmeabschnitts angeordnet ist, die auf einer Seite angeordnet ist, die von die Aufnahmeoberfläche weg weist.
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Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann der Aufnahmeabschnitt durch der Kühlungsabschnitt effizient gekühlt werden, wodurch der Energiespeicherstapel auf der Aufnahmeoberfläche effizient gekühlt werden kann.
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Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden ersichtlicher aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist ein Teilschnitt der Energiespeichervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, der ein Ende eines Energiespeicherstapels zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- 4 ist ein Querschnitt der Energiespeichervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform auf der Seite eines Bodenwandabschnitts eines Gehäuses.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der folgenden Ausführungsform sind identische oder gemeinsame Komponenten identisch bezeichnet und werden nicht wiederholt beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. Nachfolgend ist eine Energiespeichervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben.
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Die Energiespeichervorrichtung 100 ist in ein Hybridelektrofahrzeug eingebaut, das unter Nutzung der Energie von wenigstens einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor fahren kann, oder ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, das sich durch eine aus elektrischer Energie gewonnenen Antriebskraft fortbewegt.
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Die Energiespeichervorrichtung 100 umfasst mehrere Energiespeicherstapel 10, ein Gehäuse 20, einen Kühler 30, eine Klebeschicht 40 (siehe 2) und eine geteilte Platte 50. Die geteilte Platte ist eine Abdeckplatte.
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Die mehreren Energiespeicherstapel 10 umfassen jeweils mehrere Energiespeicherzellen 11, die in einer Anordnungsrichtung DR1 ausgerichtet sind. Wenn die Energiespeichervorrichtung 100 in einem Fahrzeug eingebaut ist, ist die Anordnungsrichtung DR1 zum Beispiel im Wesentlichen parallel zu der Querrichtung des Fahrzeugs. Die mehreren Energiespeicherzellen 11 sind in der Anordnungsrichtung DR1 zwischen einem Paar von bzw. zwei Endplatten 16 angeordnet (siehe 2). Abstandshalter 15 (siehe 2) sind jeweils zwischen zwei benachbarten Energiespeicherzellen 11 angeordnet.
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Die mehreren Energiespeicherstapel 10 sind in einer Querrichtung DR2 angeordnet, die die Anordnungsrichtung DR1 (insbesondere eine Richtung orthogonal zu der Anordnungsrichtung) schneidet. Im eingebauten Zustand ist die Querrichtung DR2 zum Beispiel im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung des Fahrzeugs.
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Die mehreren Energiespeicherstapel 10 sind jeweils durch eine Klebeschicht 40 an einem Bodenwandabschnitt 23 des Gehäuses 20 befestigt (siehe 2).
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Die Energiespeicherzelle 11 ist zum Beispiel eine Sekundärbatterie wie etwa eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder eine Lithiumionenbatterie. Die Einheitszelle ist zum Beispiel rechteckig. Die Sekundärbatterie kann entweder einen Flüssigelektrolyten oder einen Festelektrolyten verwenden. Die Energiespeicherzelle kann ein Einheitskondensator sein, der dazu geeignet ist, elektrische Energie zu speichern.
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In dem Gehäuse 20 sind die mehreren Energiespeicherstapel 10 aufgenommen. Das Gehäuse 20 umfasst ein oberes Gehäuseteil 21 und ein unteres Gehäuseteil 22. Das obere Gehäuseteil 21 hat allgemein die Form eines Kastens, der nach unten offen ist. Das untere Gehäuseteil 22 umfasst den Bodenwandabschnitt 23 und hat allgemein die Form eines Kastens, der nach oben offen ist.
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Der Bodenwandabschnitt 23 umfasst zum Beispiel einen Aufnahmeabschnitt 24, ein Paar von unteren bzw. zwei untere Wandabschnitte(n) 25 und ein Paar von bzw. zwei Verbindungsabschnitte 26. Der Aufnahmeabschnitt 24 hat eine Aufnahmeoberfläche 24a, auf der der Energiespeicherstapel 10 aufgenommen ist. Die Aufnahmefläche 24a ist im Wesentlichen flach. Die Aufnahmefläche 24a ist durch ein Unterteilungselement 27 in der Querrichtung in mehrere Teilflächen unterteilt. Die Energiespeicherstapel 10 befinden sich jeweils in einem der mehreren durch das Unterteilungselement 27 unterteilten Teilbereiche R1.
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Die zwei unteren Wandabschnitte 25 sind an in der Anordnungsrichtung gegenüberliegenden Enden des Bodenwandabschnitts 23 angeordnet. Der untere Wandabschnitt 25 erstreckt sich in einer Richtung, in der die mehreren Energiespeicherstapel 10 angeordnet sind (d. h. die Querrichtung DR2). Der untere Wandabschnitt 25 ist an einer niedrigeren Position als die Aufnahmeoberfläche 24a angeordnet. Die Höhenrichtung ist eine Richtung parallel zu einer Richtung, in der das obere Gehäuseteil 21 und das untere Gehäuseteil 22 angeordnet sind und entspricht der vertikalen Richtung.
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Die zwei Verbindungsabschnitte 26 verbinden die zwei unteren Wandabschnitte 25 und den Aufnahmeabschnitt 24. Die zwei Verbindungsabschnitte 26 sind gekrümmt, um in der Anordnungsrichtung zu einer Außenseite hin niedriger zu sein.
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Der Kühler 30 ist eine Vorrichtung, die die mehreren Energiespeicherstapel 10 kühlt. Der Kühler 30 ist außerhalb des Gehäuses 20 angeordnet. Insbesondere ist der Kühler 30 unter dem Bodenwandabschnitt 23 des unteren Gehäuseteils 22 angeordnet.
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Der Kühler 30 ist aus einem metallischen Material wie etwa Aluminium hergestellt. Der Kühler 30 umfasst mehrere Kühlungsabschnitte 32 und einen Halterahmenabschnitt 34.
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Die mehreren Kühlungsabschnitte 32 sind in einer Richtung parallel zu der Querrichtung DR2 ausgerichtet. Die mehreren Kühlungsabschnitte 32 sind jeweils an einer Position gegenüber dem Energiespeicherstapel 10 angeordnet, wobei sich der Bodenwandabschnitt 23 dazwischen befindet. Der Kühlungsabschnitt 32 befindet sich in thermischem Kontakt mit einer hinteren Oberfläche 24b (siehe 2) des Aufnahmeabschnitts 24, die von der Aufnahmeoberfläche 24a weg weist. Somit kann der Aufnahmeabschnitt 24 durch den Kühlungsabschnitt 32 effizient gekühlt werden, und der auf der Aufnahmeoberfläche 24a aufgenommene Energiespeicherstapel 10 kann über die Klebeschicht 40 effizient gekühlt werden.
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Der Kühlungsabschnitt 32 hat einen Kühlkanal 32a (siehe 4), durch den ein Kühlmedium (Wasser oder dergleichen) zum Kühlen des Energiespeicherstapels 10 hindurchtritt.
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Der Halterahmenabschnitt 34 hält die einzelnen Kühlungsabschnitte 32. Der Halterahmenabschnitt 34 ist ringförmig und umgibt die mehreren Kühlungsabschnitte 32. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Halterahmenabschnitt 34 im Wesentlichen rechteckig. Die Kühlungsabschnitte 32 sind jeweils an in der Anordnungsrichtung gegenüberliegenden Enden mit dem Halterahmenabschnitt 34 verbunden.
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Die geteilte Platte 50 deckt den Kühler 30 an einer unteren Seite. Die geteilte Platte 50 schützt den Kühler 30. Die geteilte Platte 50 ist aus einem metallischen Material hergestellt.
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2 ist ein Teilschnitt der Energiespeichervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, die ein Ende des Energiespeicherstapels zeigt. Das eine Ende des Energiespeicherstapels 10 ist ein Ende in der Anordnungsrichtung DR1. In 2 sind der Kühler 30 und die geteilte Platte 50 der Einfachheit halber nicht gezeigt.
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Wie es in 2 gezeigt ist, ist der Bodenwandabschnitt 23 so ausgelegt, dass der Aufnahmeabschnitt 24 allgemein an einer höheren Position als der untere Wandabschnitt 25 angeordnet ist. Dies kann die Steifigkeit des Bodenwandabschnitts 23 erhöhen.
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Ferner ist der Energiespeicherstapel 10 so auf dem Aufnahmeabschnitt 24 aufgenommen, dass die Endplatte 16 über dem unteren Wandabschnitt 25 angeordnet ist. Ein Schutzelement 28, das den Energiespeicherstapel 10 schützt, ist an dem unteren Wandabschnitt 25 angeordnet.
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Wie es oben beschrieben ist, ist der Energiespeicherstapel 10 durch die Klebeschicht 40 an dem Bodenwandabschnitt 23 befestigt. Somit kann der Energiespeicherstapel 10 in einer einfachen Konfiguration befestigt werden.
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Die Klebeschicht 40 ist aus einem wärmeleitenden Harzelement gebildet. Als die Klebeschicht 40 kann zum Beispiel ein Klebemittel mit Harz auf Silikonbasis, Acrylharz, Epoxidharz oder dergleichen verwendet werden. Die Klebeschicht 40 wird durch Aushärten des Klebemittels gebildet.
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Die Klebeschicht 40 umfasst einen Abschnitt 41, der zwischen der Energiespeicherstapel 10 und der Aufnahmeoberfläche 24a angeordnet ist, und einen Vorsprungsabschnitt 42, der von der Aufnahmeoberfläche 24a zu dem Verbindungsabschnitt 26 vorragt.
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Wenn der Energiespeicherstapel 10 an dem Bodenwandabschnitt 23 befestigt wird, wird ein Klebeelement auf die Aufnahmeoberfläche 24a aufgebracht und der Energiespeicherstapel 10 gegen den Bodenwandabschnitt 23 gedrückt. Das Drücken und somit Verteilen des Klebemittels durch den Energiespeicherstapel 10, um die Klebeschicht 40 so zu bilden, dass sie von der Aufnahmeoberfläche 24a vorragt, kann einen Drucklastverlust verringern. Somit kann der Energiespeicherstapel 10 ausreichend gegen den Bodenwandabschnitt 23 gedrückt werden.
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Der Energiespeicherstapel 10 kann einen Bodenabschnitt mit Unregelmäßigkeiten aufweisen, die dadurch entstehen, dass die Bodenflächenabschnitte der mehreren Energiespeicherzellen 11 in der Höhe versetzt sind. Selbst in einem solchen Fall kann durch Drücken des Energiespeicherstapels 10 gegen den Bodenwandabschnitt 23, wie es oben beschrieben ist, das Klebemittel verformt werden, um den Unregelmäßigkeiten zu folgen. Dadurch kann die Klebeschicht 40 in engen Kontakt mit dem Bodenabschnitt des Energiespeicherstapels 10 gebracht und eine gute thermische Leitfähigkeit kann gewährleistet werden.
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Ferner besitzt die Bodenwandabschnitt 23 mit dem Aufnahmeabschnitt 24 und dem unteren Wandabschnitt 25 unterschiedlicher Höhe eine erhöhte Steifigkeit. Dies kann eine Verformung des Bodenwandabschnitts 23 verhindern, wenn der Energiespeicherstapel 10 gegen den Bodenwandabschnitt 23 gedrückt und an ihm befestigt wird.
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Ferner, wenn in dem Gehäuse 20 Kondensation auftritt, bewegt sich das Kondenswasser zu dem unteren Wandabschnitt 25, der sich an einer niedrigeren Position als die Aufnahmeoberfläche 24a befindet. Dies kann einen Kurzschluss des Energiespeicherstapels 10 auf der Aufnahmeoberfläche 24a durch Kondenswasser verhindern.
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(Zweite Ausführungsform)
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4 ist ein Querschnitt der Energiespeichervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform auf der Seite eines Bodenwandabschnitts eines Gehäuses. Nachfolgend ist eine Energiespeichervorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
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Wie es in den 3 und 4 gezeigt ist, unterscheidet sich die Energiespeichervorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform von der Energiespeichervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform in der Form des Aufnahmeabschnitts 24 und der Konfiguration des Kühlers 30. Die restliche Konfiguration ist im Wesentlichen gleich der der ersten Ausführungsform.
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In jedem der Teilbereiche R1 umfasst die Aufnahmeoberfläche 24a einen ersten Abschnitt 241, einen zweiten Abschnitt 242 und eine Vertiefung 243.
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In dem ersten Abschnitt 241 ist eine Seite in Querrichtung DR2 des Energiespeicherstapels 10 aufgenommen. In dem zweiten Abschnitt 242 ist die weitere Seite in der Querrichtung DR2 des Energiespeicherstapels 10 aufgenommen. Die Vertiefung 243 befindet sich zwischen dem ersten Abschnitt 241 und dem zweiten Abschnitt 242. Die Vertiefung 243 erstreckt sich in der Anordnungsrichtung DR1 kontinuierlich von dem einen Ende zu dem weiteren Ende der Aufnahmeoberfläche 24a.
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Ferner ist in der zweiten Ausführungsform in jedem Teilbereich R1 der untere Wandabschnitt 25 so ausgelegt, dass er von oben betrachtet die Aufnahmeoberfläche 24a umgibt.
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Der Kühler 30 unterscheidet sich von dem der ersten Ausführungsform in der Anzahl der Kühlungsabschnitte 32. Die mehreren Kühlungsabschnitte 32 entsprechen dem ersten Abschnitt 241 und dem zweiten Abschnitt 242 in jedem Teilbereich R1. Die mehreren Kühlungsabschnitte 32 sind über eine wärmeleitende Schicht 60 in thermischem Kontakt mit der hinteren Oberfläche 24b eines Abschnitts, der von dem ersten Abschnitt 241 und dem zweiten Abschnitt 242 weg weist. Als wärmeleitende Schicht 60 kann zum Beispiel Silikonharz, Acrylharz, Epoxidharz oder dergleichen verwendet werden. Die wärmeleitende Schicht 60 kann verzichtet werden.
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Auch in der zweiten Ausführungsform umfasst die Klebeschicht 40 einen Abschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 241 bzw. 242 und dem Energiespeicherstapel 10 angeordnet ist, und den Vorsprungsabschnitt 42, der von der Aufnahmeoberfläche 24a zu dem Verbindungsabschnitt 26 vorragt, und im Wesentlichen der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform kann gewonnen werden.
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Ferner, wenn der Energiespeicherstapel 10 befestigt wird, wird ein Klebeelement auf den ersten Abschnitt 241 und den zweiten Abschnitt 242 aufgebracht, und wenn der Energiespeicherstapel 10 zu der Bodenwandabschnitt 23 gedrückt wird, kann Luft zu einem Spalt S zwischen der Vertiefung 243 und dem Energiespeicherstapel 10 entweichen. Dies kann die Bildung einer Luftschicht zwischen dem Energiespeicherstapel 10 und der Klebeschicht 40 verhindern, was wiederum eine Verringerung der Wärmeübertragungseffizienz verhindern kann.
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Obwohl oben die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, sollte beachtet werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen der Veranschaulichung dienen und in keiner Weise einschränkend sind. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und soll alle Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs und Äquivalenz der Ansprüche umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2021118684 [0001]
- JP 2019125449 [0004]