JP2014524103A - ヒートパイプを有し電気エネルギーを蓄積するための蓄積ユニット - Google Patents

ヒートパイプを有し電気エネルギーを蓄積するための蓄積ユニット Download PDF

Info

Publication number
JP2014524103A
JP2014524103A JP2014516254A JP2014516254A JP2014524103A JP 2014524103 A JP2014524103 A JP 2014524103A JP 2014516254 A JP2014516254 A JP 2014516254A JP 2014516254 A JP2014516254 A JP 2014516254A JP 2014524103 A JP2014524103 A JP 2014524103A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
storage unit
heat
heat pipe
energy
storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014516254A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5800989B2 (ja
Inventor
ヒューナー シュテファン
ディルマン アドルフ
ホルプ ライナー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2014524103A publication Critical patent/JP2014524103A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5800989B2 publication Critical patent/JP5800989B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/08Structural combinations, e.g. assembly or connection, of hybrid or EDL capacitors with other electric components, at least one hybrid or EDL capacitor being the main component
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/15Solid electrolytic capacitors
    • H01G9/151Solid electrolytic capacitors with wound foil electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6552Closed pipes transferring heat by thermal conductivity or phase transition, e.g. heat pipes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/26Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/08Fastening; Joining by clamping or clipping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本発明は、少なくとも1つのエネルギー蓄積器(3,5,6,7)を有し、電気的なエネルギーを蓄積するための蓄積ユニット(1)に関している。本発明によれば、前記蓄積ユニット(1)は、ヒートシンク(45)に熱を供給するための接触面(37)を有し、前記蓄積ユニット(1)は、少なくとも1つのヒートパイプ(50)を有し、前記ヒートパイプ(50)は前記接触面(37)に接続され、さらに前記ヒートパイプ(50)は、前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)の内部において発生した損失熱が前記ヒートパイプ(50)を介して前記接触面(37)に放出されるように、前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)に接続されている。

Description

本発明は、電気エネルギーを蓄積するための蓄積ユニットに関する。この蓄積ユニットは、少なくとも1つのエネルギー蓄積器を有している。
蓄積ユニットは本発明によれば、ヒートシンクに熱を放出するための接触面も有している。この蓄積ユニットは、少なくとも1つのヒートパイプを有しており、このヒートパイプは前記接触面に接続され、かつ、エネルギー蓄積器内で生じた放散熱がヒートパイプを介して前記接触面に放熱されるように前記エネルギー蓄積器に接続されている。
有利には、前記のようなヒートパイプを用いることにより、例えば金属製の熱伝導体を用いた場合よりも多くの熱がエネルギー蓄積器からヒートシンクに放熱される。なぜならヒートパイプは、金属製熱伝導体と比較して著しく高い熱伝導率を有しているからである。
熱を放出するための接触面は、例えば冷却要素の構成要素、とりわけヒートシンクに熱を放出するための接触面を有する金属ブロックの構成要素であってもよい。前記冷却要素は、例えばヒートパイプに接続してもよく、特にヒートパイプの端部領域においてヒートパイプに接続されてもよい。
好ましい実施形態によれば、前記蓄積ユニットは、少なくとも2つのエネルギー蓄積器を有する。これらのエネルギー蓄積器は、間隙を介して互いに分離されており、さらに好ましくは互いに隣接して配置されている。ヒートパイプは、少なくとも1つの熱伝導体を介してエネルギー蓄積器に接続されている。熱伝導体は、有利には間隙に隣接する少なくとも1つのエネルギー蓄積器と作用的に接触する。熱伝導体は、例えば熱伝導性の薄板又は熱伝導性のブロックによって形成される。前記薄板は例えば金属製の薄板であり、前記ブロックは例えば金属ブロックである。
このように形成された装置は、有利にはエネルギー蓄積器のホットスポットからの熱を排出することができ、特に相互に隣接して配置されたエネルギー蓄積器の接合部のホットスポットからの熱を排出することができる。
有利な実施形態によれば、前記熱伝導体、特に間隙内に配置される薄板は弾性的に形成されている。これにより、エネルギー蓄積器の長手延在部に沿ってエネルギー蓄積器の熱に起因する長手方向の熱膨張が生じた場合でも、ヒートパイプを介して熱が放出されるため、エネルギー蓄積器の熱膨張が加熱のもとで熱伝導体の弾性特性によって補償される。前記熱伝導体は、当該実施形態によれば、弾性的に形成された熱伝導体として、例えば相互に平行に配置された2つの薄板によって形成されてもよい。これらの薄板は、板バネを介して長手方向に沿って相互に接続されており、この場合の板バネは、相互に平行に配置された薄板間の間隙内に配置されている。
好ましい実施形態では、エネルギー蓄積器の少なくとも1つの電気的な接続が電気的接触線路によって接続される。この電気的接触線路は、蓄積ユニットの少なくとも1つの外部からの電気的な端子に接続される。
前記蓄積ユニットは、好ましくは、外部からの電気的な端子を介して、さらなる電気的な装置、例えば駆動バッテリーやインバーターに接続できるように構成されている。前記接触線路は接触面と、有利には冷却要素と、熱伝導的に接続されている。そのため、有利には、ヒートパイプを介したホットスポットからの熱伝導に加えてさらに付加的に、エネルギー蓄積器の内部からの熱が、エネルギー蓄積器の電気的な端子を介して放出されるようになる。
エネルギー蓄積器の電気的な端子は、例えばそれぞれ導電層によって、特にショープ層によって形成されている。
好ましい実施形態によれば、前記蓄積ユニットは既に前述したように冷却要素を有している。この冷却要素は、外方に向いた表面領域を有しており、この表面領域は接触面を形成している。
別の有利な実施形態によれば、前記エネルギー蓄積器はコンデンサである。このコンデンサは、例えばコイルコンデンサ又はスーパーコンデンサである。有利には前記エネルギー蓄積器の電気的な端子は、導電層、特にショープ層によって形成される。
別の実施形態によれば、エネルギー蓄積器は蓄電池ある。この蓄電池は、例えば、ニッケル水素電池、鉛電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、又はリン酸鉄リチウム電池である。このリン酸鉄リチウム電池は有利には大電流での迅速な充放電が可能である。
また、互いに蓄積ユニットの構成要素である異なるエネルギー蓄積器からの組み合わせも考えられる。例えば、蓄積ユニットは、エネルギー蓄積器としての少なくとも1つの蓄電池と、エネルギー蓄積器としての少なくとも1つのコンデンサとを有していてもよい。
別の有利な実施形態によれば、エネルギー蓄積器の電気的な端子は、特に導電層であり、接触線路と電気的にかつ熱伝導的に接続される。このため前記接触線路は例えば少なくとも1つの溶接接続又は半田接続により、前記導電層と接合されていてもよい。
有利には前記ヒートパイプは、一方の端部領域においてヒートパイプ内に封入されている流体の凝縮状態変化を用いて熱を受け入れ、前記端部の対向側の端分領域において再び熱を放出するように構成されている。このヒートパイプは例えば内部において、1013ヘクトパスカルの標準大気圧と比較して負圧を有している。そのため封入流体の沸点又は露点と、ヒートパイプの温度動作範囲は、負圧に依存して定められる。
好ましい実施形態では、前記ヒートパイプは、流体で満たされた少なくとも1つの管路を含む。この流体は、例えば、水、アンモニウム、アルコール、特にエタノール又はイソプロパノールである。
別の好ましい実施形態では、熱伝導体がガイドスリーブを用いて前記ヒートパイプの長手部分においてヒートパイプと熱伝導的に接続され、この場合前記ガイドスリーブは、ヒートパイプの長手区間に沿ってガイドスリーブが往復移動可能となるように、ヒートパイプを弾性的にかつ熱伝導的に保持するように形成されている。それにより、熱伝導体は、ヒートパイプとの接合箇所の領域において、エネルギー蓄積器の熱膨張時に破断若しくは破裂しないようになる。
別の有利な実施形態では、前記ヒートパイプが平坦に形成される。より好ましくは、前記ヒートパイプは、断面幅の方が断面高さよりも大きい断面を有する。これにより、ヒートパイプは、有利には平行六面体形状の蓄積ユニット内で省スペース的に配置することができる。有利には、平坦に形成されているヒートパイプの断面の幅と高さの比は、好ましくは30:1である。例えば平坦形状のヒートパイプの断面高さは、1ミリメートル〜3ミリメートルの間であってもよい。
前記蓄積ユニットは、例えば電気自動車の駆動部の中間回路コンデンサである。別の実施形態によれば、前記蓄積ユニットは、ソーラーインバーターの中間回路コンデンサである。
以下の明細書では本発明を図面とさらなる実施例に基づいて詳細に説明する。本発明のさらなる有利な変化実施例は、図面と従属請求項に記載の特徴に由来する。
ヒートパイプを有する蓄積ユニットの実施例を示した図 図1によるヒートパイプが往復移動可能なガイドスリーブを用いて熱導体に接続されているヒートパイプの接合箇所の概略図 図1に長手区間が示されている実施形態の蓄積ユニットであって、エネルギー蓄積器の電気的端子からの熱が、エネルギー蓄積器の少なくとも1つのホットスポットと熱伝導的に接続されたヒートパイプを介して蓄積ユニットの底板に放出されるように形成されている蓄積ユニットの実施例を示した図
発明を実施するための形態
図1は、蓄積ユニット1の実施例を示している。この蓄積ユニット1は、エネルギー蓄積器3、エネルギー蓄積器5、エネルギー蓄積器6及びエネルギー蓄積器8を有している。エネルギー蓄積器3,5,6,及び8は、当該実施例では巻線コンデンサとしてそれぞれ形成されている。ここではまた、蓄電池としてのエネルギー蓄積器の実施形態も考えられる。
前記エネルギー蓄積器3,5,6及び8は、蓄積ユニット1の長手延在部に沿ってそれぞれチャネル又はウェルの形態で収容されており、これらのチャネルは、2つの接触線路によって形成されている。これらの接触線路は、それぞれ屈曲された薄板によって形成されている。チャネルを形成している接触線路は、図3の断面図に詳細に示されている。
エネルギー蓄積器3は、蓄積ユニット1の長手延在部に沿って間隙によりエネルギー蓄積器5から分離されている。エネルギー蓄積器装置5は、間隙によってエネルギー蓄積器6から分離され、エネルギー蓄積器6は、隙間によってエネルギー蓄積器8から分離されている。エネルギー蓄積器3と5の間の間隙には、熱伝導体60が配置されている。エネルギー蓄積器5とエネルギー蓄積器6との間の間隙には熱伝導体62が配置され、エネルギー蓄積器6とエネルギー蓄積器8との間の間隙には熱伝導体64が配置されている。これらの熱伝導体60,62及び64は、例えば熱伝導性の薄板、特に銅薄板によって形成されている。これらの熱伝導体60,62及び64は、図2に詳細に示されているように、電気的に絶縁性の熱伝導性フィルムを用いてエネルギー蓄積器の接触面に接続され、この接触面は前記熱伝導体と熱伝導的に接続している。
図1の断面図では、接触線路の屈曲部分10a、12aが示されており、これらは共に、上記したチャネルの底部を形成している。接触線路はそれぞれ相互に電気的に絶縁されている。接触線路の前記屈曲部分10a及び12aは、冷却要素35と熱的に作用接続し、前記冷却要素の表面が前記屈曲部分12aと熱的に接触している。ここでの冷却要素35は、当該実施例によれば、熱伝導性のプレート、特にアルミニウムプレート又は銅プレートによって形成されている。冷却要素35は、冷却ドーム47及び冷却ドーム46を介してさらなる冷却要素45と熱伝導的に接続されている。
前記蓄積ユニット1は、ヒートパイプ50も含んでいる。このヒートパイプ50は、当該実施例では、円形の断面を有する管路として形成されている。ヒートパイプ50は、平坦で特に次のような矩形の断面を有するヒートパイプ50であることも考えられる。すなわち、その断面の高さがその断面の幅よりも小さい断面である。このヒートパイプ50は、一方の端部が冷却ドーム46の領域において冷却素子45の凹部44に開口している。これらの冷却ドーム46及び47は蓄積ユニット1の長手延在部に沿って相互に離間されている。ヒートパイプ50は、熱伝導性のガイドスリーブ52を介し熱伝導体60と熱的に作用接続している。ヒートパイプ50は、ヒートパイプ50の長手延在部に沿ってガイドスリーブ52から間隔をあけて熱伝導体62と熱的に作用接続している。ヒートパイプ50は、長手延在部に沿ってガイドスリーブ54から離間されてガイドスリーブ56を介して熱伝導体64と熱伝導的に接続されている。ガイドスリーブ52は、図2に詳細に示されている。これらのガイドスリーブ52,54及び56は、少なくとも長手延在部において前記ヒートパイプ50を取り囲み、さらに少なくとも力結合によって前記長手延在部に保持されている。蓄積ユニット1は、ハウジング70も有しており、該ハウジングはエネルギー蓄積器3,5,6及び8を取り囲んでいる。このハウジング70は、例えばプラスチックから形成されている。前記ハウジング70のハウジング壁と前記エネルギー蓄積器3,5,6,8との間には、当該実施例では平坦に形成された弾性要素72が配置されており、この弾性要素は例えば発泡材によって形成されている。この弾性要素72を用いて前記ハウジング70のハウジング壁、当該実施例ではウェル状に形成されているハウジング壁は、エネルギー蓄積器を熱伝導性のプレート35に対して押し付けている。エネルギー蓄積器3,5,6及び8は、それによってハウジング70内で保持されている。
熱伝導体60,62及び64を用いることによって、エネルギー蓄積器3,5,6及び8のホットスポットを形成しているそれぞれの領域から、相互接合されてエネルギー蓄積器を形成しているブロック手段の内部からの熱が放出される。それ故に有利には前記ヒートパイプ50は、例えば塊状の銅よりも高い熱伝導率を有する。
図2は、図1に既に示したヒートパイプ50と熱伝導体60,62及び64との接続箇所が、熱伝導体60を例に示されている。この図では縦断面が示されているヒートパイプ20は、長手延在部においてガイドスリーブ52との熱伝導的に作用接続されている。この目的のためにガイドスリーブ52は中空の円筒形状を有している。ヒートパイプ50の長手部分は、中空円筒部によって取り囲まれた長手方向に延在する中空空間内に配置されている。前記ガイドスリーブ52は当該実施例では、その長手延在部に沿って少なくとも1つの環状のエンボス加工部を有し、図2には当該環状のエンボス加工部55が例示的に示されている。この環状のエンボス加工部55は、外方に向けて放射状に延在している。この僅かな形状のエンボス加工部には、ガイドスリーブ52の長手方向に沿って前記ヒートパイプ50を弾性的に保持している長手部分が接続しており、このガイドスリーブ52の長手部分においては熱伝導的な接触が形成されている。
当該実施例において熱伝導性の薄板として形成されている熱伝導体60は、貫通部を有しており、該貫通部では、ヒートパイプ50がガイドスリーブ52を介して熱伝導体60に、少なくとも当該貫通部領域の長手部分において熱伝導的に接触している。前記ヒートパイプ50は前記貫通部領域において前記熱伝導体60からの、特に貫通部の内壁からの熱をガイドスリーブ52と、当該ガイドスリーブ52とヒートパイプ50との接触箇所を介して受け入れる。前記ヒートパイプ50は、前記ガイドスリーブ52において、ヒートパイプの長手延在部80に沿って往復移動可能に配置されている。それにより、前記ヒートパイプ50は、エネルギー蓄積器3,5,6及び8の熱に起因する長手方向の膨張に基づき前記ガイドスリーブ52,54及び56内で移動し得る。前記熱伝導体60,62及び64は、ここではヒートパイプ50の長手延在部80に対して垂直に延在している。
エネルギー蓄積器5は、熱伝導性でかつ電気絶縁性の層、当該実施例ではポリイミド層を介して熱伝導体60と接続されている。エネルギー蓄積器3は、熱伝導性でかつ電気絶縁性の層52を介して熱伝導体60と接続されている。それによりこれらのエネルギー蓄積器3及び5からの熱は、熱伝導性絶縁層40及び42を介して熱伝導体60に流入する。さらに熱伝導体60からの熱は、ガイドスリーブ52を介してヒートパイプ50に流入し得る。熱伝導体60に接続されているガイドスリーブ52がヒートパイプ50の長手延在部80に沿ってシフトした場合にも、熱伝導体60は前後に変形又は屈曲されることはない。そのため熱伝導体60はヒートパイプとの接続領域において、エネルギー蓄積器3及び5の熱的に誘起される長さ変化によって破断されることはない。
例えば、半田付け、溶接、又は熱収縮によって形成される移行部を用いたヒートパイプ50への熱伝導体60の熱的接続も考えられる。この目的のためにヒートパイプ50は、例えば熱伝導体60の貫通部において熱伝導体60によって固定的に取り囲まれる。それに対して熱伝導体60は、弾性的に形成された銅、特に銅合金から構成されてもよい。
これに対して前記熱伝導体60には、クロム、銀、鉄、チタン、シリコンなどを含めた混合物が好ましく、大半の部分は銅を有している。
前記混合の割合は、有利には、例えば0.5%のクロム、0.1%の銀、0.08%の鉄、0.06%のチタン及び0.03%のシリコンである。より線又は不織布の電気伝導度は、好ましくは少なくともメートル当たり40メガシーメンス、より好ましくは46メガシーメンスである。
熱伝導体の材料としては、例えば"US-Norm-United-Numbering-System C18080"による銅合金であってもよい。
図3には、蓄積ユニット1の実施形態が概略的に示されている。この蓄積ユニット1は、エネルギー蓄積器3を有している。このエネルギー蓄積器3は正の電気的端子7を有しており、この電気的端子7は、導電性の層、特に金属層の形態で形成されている。この金属層は、例えば銅や亜鉛を含む合金によって形成されるショープ層である。別の実施形態によれば、それに対してさらに付加的にアルミニウムから形成され得る。
エネルギー蓄積器3、負の電気的端子9を有している。この負の電気的端子9は、例えば導電性の金属層、例えばショープ層によって形成されている。エネルギー蓄積器3は、当該実施形態によれば、平行六面体形状で形成されている。導電層により形成される端子7,9は、それぞれ平坦であり、好ましくはそれぞれ平面に形成され、エネルギー蓄積器の相互に対向している端面側に配置されている。エネルギー蓄積器3の端面側との間には、例えば長手軸が延在し、この長手軸周りにコンデンサ、特に巻線コンデンサが巻回されている。それにより前記長手軸は前記層7及び9に対して直行方向に延在する。
エネルギー蓄積器3の負の電気的端子を形成する層9は、当該実施例によれば、L字状のコンタクト14と溶接接合、特にスポット溶接接合によって電気的に接続されている。またスポット溶接接合24によって前記端子9に電気的に接続されるL字状のコンタクト16も示されている。このL字状のコンタクトはそれぞれ接触線路12を形成する薄板から押し抜き加工によって形成されている。前記コンタクト14及び16は、この実施形態では接触線路12に成形されている。また複数のさらなるL字状コンタクトが示されており、それらのうちから例示的にコンタクト18及び20が示されている。これらのL字状のコンタクトは、エネルギー蓄積器の熱膨張の際に、有利には三次元的にバネ負荷され、それによってこのコンタクトは端子から引き剥がされることはない。
前記接触線路12は、当該実施形態によれば、屈曲された薄板によって形成されている。この場合接触線路12の屈曲部分12aは、当該実施例では複数のコンタクトが形成されている部分に対して垂直方向に延在している。記憶ユニット1は負の接触線路10も有している。この負の接触線路12等は導電層7と接続されており、前記導電層7は、前記エネルギー蓄積器3の負の端子を形成する。前記層7は、例えばショープ層によって形成されている。負の接触線路10は前記正の接触線路12のように屈曲部分10aを有している。この屈曲部分10aは前記接触線路の電気的端子7と導電的に接続されている部分に対して垂直方向に延在している。
それぞれ前記端子7ないし9に接続されている前記接触線路10及び12のコンタクトは、当該実施形態によれば、層状に形成された前記端子7,9に対して平行に延在し、例えばそれらに接触していてもよい。それにより追加の電気的ガルバニックコンタクトが形成され得る。このコンタクトは特に溶接接合が引き剥がされた場合に、溶接接合点22及び24の他に、端子を接触線路に電気的に接続させる。
前記接触線路10及び12の屈曲部分10a,12aは、当該実施形態によれば、相互に重畳的に配置され、この場合前記部分10a及び12aのそれぞれ平坦に延在している薄板領域が互いに重なり合って上下に存在している。これらの部分10aと12aとの間には、熱伝導性の電気的絶縁層28が配置されている。
それにより前記接触線路10及び12は、エネルギー蓄積器3を少なくとも部分的に、特に当該実施例では完全に収容しているチャネル又はウェルの形態で形成されている。相互に平行に延在し、それぞれ前記エネルギー蓄積器3の端子に接続されている接触線路10及び12の薄板部分は、それぞれ1つのチャネル壁を形成する。
前記接触線路は、当該実施形態によれば、0.5から2ミリメートルの厚さを有する金属薄板から形成されている。前記蓄積ユニットは、例えば20センチメートルから30センチメートルの間の長さと、3センチメートルから5センチメートルの間の接触線路間隔を有している。前記部分10a又は12aは、他方の上に位置してエネルギー蓄積器3に向けられた部分がどちらかに応じて、前記チャネル又はウェルの底部を形成する。前記チャネル又はウェルの底部を形成する部分と前記エネルギー蓄積器3との間には、当該実施形態によれば、電気的な絶縁層26が配置されている。
前記絶縁層26及び/又は28は、例えば接着フィルムなどによって形成されてもよい。このフィルムは、プラスチックフィルムの表面領域に接着剤がコーティングされたプラスチックフィルムである。
前記接着剤は、例えば、アクリル系接着剤又はホットメルト接着剤である。
別の実施形態では、前記接着剤は、特にそれぞれ有利には相変化のもとで流れ出さないシリコーン又はアクリルを含むマトリックス材料を有している相変化材料である。このマトリックス材料は、特にシリコーン又はアクリルを含むマトリックス材料の場合に、有利には少なくとも室温で粘着性の特性を有しており、そのため、接触線路は、相変化材料を用いて室温で相互に接着させて一緒に組み立てることが可能である。
前記相変化材料は、好ましくは固体粒子を有している。この固体粒子は有利にはセラミック粒子であり、とりわけ酸化アルミニウム粒子、酸化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、窒化ホウ素粒子、窒化アルミニウム粒子、又はこれらの組み合わせからなる。前記相変化材料によって有利には、単一若しくは複数の前記接触線路とプレートとの間に空隙は何も発生しない。なぜなら前記相変化材料は、有利には蓄積ユニットの作動温度よりも低い相変化温度を有するからである。この相変化温度は、例えば50〜70℃の間である。前記固体粒子は、それぞれ有利には良好な熱伝導性を有する。そのためこのような熱伝導性がマトリックス材料として相変化材料に含まれた熱伝導体が形成される。
前記絶縁層は、有利には、ポリイミドフィルム又はポリエチレンフィルムである。このポリイミドフィルムは、有利には10〜100マイクロメートルの間の厚さを有する。また前記ポリイミドフィルムは、有利には、1000〜4000ボルトの間の電圧を絶縁し得るように構成されている。
接触線路12の部分12aは当該実施例によれば、接触線路10及び12を用いて形成されたチャネルの内部空間の底部を形成している。それに対して接触線路10の部分10aは、その表面が外方に向いた底部の一部を形成している。前記部分10aの外方に向いた表面は、当該実施例では、熱伝導性のプレート35、当該実施例ではアルミニウムプレートに接続している。このプレート35は当該実施例では、そこから熱が放散される冷却要素を形成している。
エネルギー蓄積器3で発生した熱は、有利には電気的端子7及び9と、溶接部22及び24と、L字状のコンタクト14及び16と、さらに接触線路12を介して、接触線路12の屈曲部分12aに流出し、そこからこの熱がさらに電気的絶縁層28を介して接触線路10の屈曲部分10aに流出する。この屈曲部分10aは前記部分12aと共にエネルギー蓄積器3を収容しているチャネルの底部を形成している。前記屈曲部分10aからは熱がさらに、熱伝導性の電気的絶縁体30(これは当該実施例では絶縁層、特に絶縁フィルムによって形成されている)を介してプレート35に流出し、このプレート35は当該実施例ではヒートシンクを形成している。前記プレート35は、蓄積ユニット1の外表面37を形成している表面領域を有している。前記プレート35は当該実施例によればその外表面37によって冷却体45と熱伝導的に接続されている。形成され絶縁膜を継続することができる。この場合前記冷却体45は、例えば相互に離間した冷却フィンを有し、対流によって周辺空気に熱を放出することが可能である。また前記さらなる冷却要素として、流体を誘導するように構成された熱交換器も考えられる。

Claims (10)

  1. 少なくとも1つのエネルギー蓄積器(3,5,6,7)を有している、電気的なエネルギーを蓄積するための蓄積ユニット(1)において、
    前記蓄積ユニット(1)は、ヒートシンク(45)に熱を供給するための接触面(37)を有し、
    前記蓄積ユニット(1)は、少なくとも1つのヒートパイプ(50)を有し、
    前記ヒートパイプ(50)は、前記接触面(37)に接続され、さらに、
    前記ヒートパイプ(50)は、前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)の内部において発生した損失熱が前記ヒートパイプ(50)を介して前記接触面(37)に放出されるように、前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)に接続されていることを特徴とする、蓄積ユニット(1)。
  2. 前記蓄積ユニット(1)は、少なくとも2つのエネルギー蓄積器(3、5、6、8)を有し、前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)は、間隙を介して相互に離間されて配置されており、前記ヒートパイプ(50)は、少なくとも1つの熱伝導体(60,62,64)を介して前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)に接続され、前記熱伝導体(60,62,64)は、前記間隙内に配置され、前記間隙に隣接する少なくとも1つのエネルギー蓄積器(3,5,6,8)に作用接触している、請求項1記載の蓄積ユニット(1)。
  3. 前記熱伝導体(60,62,64)は、前記ヒートパイプ(50)の長手部分においてガイドスリーブ(52,54,56)を用いて前記ヒートパイプ(50)と熱伝導的に接続されており、前記ガイドスリーブ(52,54,56)は、前記ヒートパイプ(50)を、前記ガイドスリーブ(52,54,56)が前記ヒートパイプ(50)の長手延在部に沿って往復移動するように弾性的にかつ熱伝導的に保持している、請求項2記載の蓄積ユニット(1)。
  4. 前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)の少なくとも1つの電気的な端子(7,9)が電気的な接触線路(10,12)に接続されており、前記接触線路(10,12)は、前記蓄積ユニット(1)の少なくとも1つの外部端子に接続されており、さらに前記接触線路(10,12)は、前記接触面と熱伝導的に接続されている、請求項1から3いずれか1項記載の蓄積ユニット(1)。
  5. 前記蓄積ユニット(1)は、熱伝導的な冷却要素(35)を有し、該冷却要素(35)は外方に向いた表面領域(37)を有し、該表面領域(37)は接触面(37)を形成している、請求項1から4いずれか1項記載の蓄積ユニット(1)。
  6. 前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)は、コンデンサである、請求項1から5いずれか1項記載の蓄積ユニット(1)。
  7. 前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)は、蓄電池である、請求項1から5いずれか1項記載の蓄積ユニット(1)。
  8. 前記エネルギー蓄積器(3,5,6,8)は、巻線コンデンサである、請求項6記載の蓄積ユニット(1)。
  9. 前記巻線コンデンサは、電気的な端子(7,9)としての導電層を有しており、前記導電層は前記接触線路(10,12)と電気的にかつ熱伝導的に接続されている、請求項8記載の蓄積ユニット(1)。
  10. 前記ヒートパイプ(50)は、平坦に構成されている、請求項1から9いずれか1項記載の蓄積ユニット(1)。
JP2014516254A 2011-06-21 2012-05-30 ヒートパイプを有し電気エネルギーを蓄積するための蓄積ユニット Expired - Fee Related JP5800989B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011077924.8 2011-06-21
DE201110077924 DE102011077924A1 (de) 2011-06-21 2011-06-21 Speichereinheit zum Speichern elektrischer Energie mit einer Heat-Pipe
PCT/EP2012/060154 WO2012175300A1 (de) 2011-06-21 2012-05-30 Speichereinheit zum speichern elektrischer energie mit einer heat-pipe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014524103A true JP2014524103A (ja) 2014-09-18
JP5800989B2 JP5800989B2 (ja) 2015-10-28

Family

ID=46201630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014516254A Expired - Fee Related JP5800989B2 (ja) 2011-06-21 2012-05-30 ヒートパイプを有し電気エネルギーを蓄積するための蓄積ユニット

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9196936B2 (ja)
EP (1) EP2724109B1 (ja)
JP (1) JP5800989B2 (ja)
CN (1) CN103636057B (ja)
DE (1) DE102011077924A1 (ja)
WO (1) WO2012175300A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018523282A (ja) * 2015-09-08 2018-08-16 エルジー・ケム・リミテッド 冷却性能の改善したバッテリーモジュール

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013216941B4 (de) * 2013-08-26 2016-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Gekühlte Kondensatoranordnung und Verwendung einer solchen
US9296310B2 (en) * 2014-03-18 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal management system
DE102014016623B4 (de) * 2014-10-24 2023-10-05 Audi Ag Energiespeicher, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers
US10032561B2 (en) * 2015-06-11 2018-07-24 Electronic Concepts Inc. Thermal control for capacitor
US9995535B2 (en) * 2015-06-30 2018-06-12 Faraday&Future Inc. Heat pipe for vehicle energy-storage systems
US10215499B2 (en) * 2015-08-07 2019-02-26 Asia Vital Components Co., Ltd. Heat dissipation device
DE102015218888A1 (de) 2015-09-30 2017-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Kondensatoranordnung zum Betrieb an einem Gleichspannungskreis
US10374272B1 (en) 2015-11-04 2019-08-06 Boston Dynamics, Inc. Battery thermal management system
JP6670448B2 (ja) * 2016-08-16 2020-03-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 蓄電モジュール
DE102016218151A1 (de) 2016-09-21 2018-03-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Integrierter Elektronikbausatz mit direkter aktiver Kondensatorkühlung über Sammelschienen
DE102016219213B4 (de) * 2016-10-04 2019-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Leistungselektronik mit direkt und aktiv gekühlter Kondensatoreinheit mittels Wärmerohren
US20180244127A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-30 General Electric Company Thermal management system and method
US10175003B2 (en) 2017-02-28 2019-01-08 General Electric Company Additively manufactured heat exchanger
US10211125B2 (en) * 2017-07-19 2019-02-19 Heatscape.Com, Inc. Configurable mounting hole structure for flush mount integration with vapor chamber forming plates
DE102019213153A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Zwischenkreiskondensator mit Latentwärmespeicher
DE102022209102A1 (de) 2022-09-01 2024-03-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Zwischenkreisanordnung

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134177A (ja) * 2000-10-26 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック
JP2009515305A (ja) * 2005-11-08 2009-04-09 ビーワイディー カンパニー リミテッド バッテリパック用の熱放散装置及びそれを使用したバッテリパック

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0498070A (ja) 1990-08-14 1992-03-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱気器からの給水の冷却装置
JPH09298070A (ja) * 1996-04-30 1997-11-18 Tokyo Electric Power Co Inc:The モジュール型二次電池及びモジュール型二次電池ユニット
US6392387B1 (en) * 2000-03-14 2002-05-21 Sage Electronics And Technology, Inc. Passively protected battery pack with on load charge and on load conditioning-discharge capability and charging system
JP4079572B2 (ja) * 2000-04-14 2008-04-23 松下電器産業株式会社 電池パック
DE10139050A1 (de) * 2001-08-08 2003-02-20 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung eines automatischen Ladezustandsausgleichs
JP3824928B2 (ja) * 2001-12-25 2006-09-20 本田技研工業株式会社 蓄電装置および車両駆動装置
DE10259119A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-01 Huber, Robert Mittel und Hochfrequenzkondensator mit modularem Aufbau
JP4366100B2 (ja) * 2003-03-24 2009-11-18 パナソニックEvエナジー株式会社 電池パック
DE102005017057A1 (de) * 2005-04-13 2006-10-19 Robert Bosch Gmbh Batteriekühlvorrichtung
CN100517860C (zh) * 2006-03-30 2009-07-22 比亚迪股份有限公司 动力电池组用散热装置及动力电池组
DE102007045182A1 (de) * 2007-09-21 2009-04-02 Robert Bosch Gmbh Verwendung einer Fahrzeugbatterie
US7864506B2 (en) * 2007-11-30 2011-01-04 Hamilton Sundstrand Corporation System and method of film capacitor cooling
US8231996B2 (en) * 2008-02-15 2012-07-31 Atieva Usa, Inc Method of cooling a battery pack using flat heat pipes
JP5450981B2 (ja) 2008-05-16 2014-03-26 Necエナジーデバイス株式会社 単電池および電池パック
DE102008002103A1 (de) * 2008-05-30 2009-12-03 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Temperaturregelung eines Speichers für elektrische Energie
DE102008054958A1 (de) * 2008-12-19 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Temperiersystem zum Temperieren mindestens eines elektrischen Speichers und Energiespeichersystem mit Temperiersystem
KR101352659B1 (ko) * 2009-06-08 2014-01-16 주식회사 엘지화학 히트파이프가 구비된 노트북 컴퓨터용 배터리팩
JP2011076950A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Toshiba Corp バッテリユニット
KR101106373B1 (ko) * 2009-11-19 2012-01-18 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
KR101108191B1 (ko) 2010-05-24 2012-02-06 에스비리모티브 주식회사 배터리 팩
KR20120020507A (ko) * 2010-08-30 2012-03-08 삼성전기주식회사 충전 모듈
DE102010044999A1 (de) * 2010-09-10 2012-03-15 Li-Tec Battery Gmbh Anordnung und Verfahren zum Laden einer Fahrzeugbatterie

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134177A (ja) * 2000-10-26 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池パック
JP2009515305A (ja) * 2005-11-08 2009-04-09 ビーワイディー カンパニー リミテッド バッテリパック用の熱放散装置及びそれを使用したバッテリパック

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018523282A (ja) * 2015-09-08 2018-08-16 エルジー・ケム・リミテッド 冷却性能の改善したバッテリーモジュール

Also Published As

Publication number Publication date
EP2724109B1 (de) 2017-07-12
US20140154548A1 (en) 2014-06-05
EP2724109A1 (de) 2014-04-30
US9196936B2 (en) 2015-11-24
JP5800989B2 (ja) 2015-10-28
DE102011077924A1 (de) 2012-12-27
WO2012175300A1 (de) 2012-12-27
CN103636057B (zh) 2016-05-18
CN103636057A (zh) 2014-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5800989B2 (ja) ヒートパイプを有し電気エネルギーを蓄積するための蓄積ユニット
JP5137480B2 (ja) 車両用の電源装置
TWI481096B (zh) 新穎結構之匯流排條
JP2013528306A (ja) 電気エネルギー貯蔵セルおよび電気エネルギー貯蔵装置
CN103155226B (zh) 集成式电池极耳
US20110129706A1 (en) Lithium-Ion Secondary Battery
US20110183178A1 (en) Battery pack
US20180248238A1 (en) Graphene enhanced cooling fin
CN106463799A (zh) 用于电能存储器的冷却板
JP2019501502A (ja) バッテリーシステム
JP2012523654A (ja) ガルバニ電池、電池スタック、および冷却体
KR102246729B1 (ko) 전류 분산 부재를 갖는 이차 전지
JP2018186272A (ja) 高圧端子の冷却構造
WO2014142033A1 (ja) 温度調節装置及びそれを備えたバッテリ
JP6186209B2 (ja) 組電池の冷却兼加熱構造
JP2013101773A (ja) 二次電池、二次電池の温度調節構造、及び二次電池を搭載した車両
JP5599106B2 (ja) 二次電池および二次電池モジュール
CN107871914A (zh) 车辆电池冷却系统
JP2014018810A (ja) 抵抗溶接装置、及びそれを用いた抵抗溶接方法
CN106463602B (zh) 用于热电组件中热电装置的绝缘子和连接器
JP6936058B2 (ja) 吸熱体付き導体及び電池パック
CN107819361B (zh) 具有散热功能的无线充电线圈结构
JPWO2017204064A1 (ja) 二次電池
CN112368875A (zh) 用于耗散来自可再充电电化学能量存储器的布置的热的装置
EP3413393A1 (en) Electrode assembly for a battery module

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150316

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150603

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150727

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5800989

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees