JP2024035141A - 電気自動車バッテリー - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明の電気自動車バッテリーは、シェル１０と、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０と、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０と、を含む。各熱伝導バッグは、複数の取付穴を有する。取付穴を通して複数の取付柱がそれぞれ挿入され、各熱伝導バッグを各バッテリーセルモジュールとシェルとの間に取り付ける。【効果】各熱伝導バッグは、各バッテリーセルモジュールとシェルとの間の隙間を埋めるために柔軟であり、各バッテリーセルモジュールによって発生する熱を吸収して伝導する熱伝導液を収容し、よって、電気自動車バッテリーがより効率的に熱を放散することを可能にする。温度が動作温度範囲内に維持されるので、電気自動車バッテリーはより効率的に動作し、より長い寿命を享受する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車バッテリーに関し、より詳細には、優れた熱放散を有する電気自動車バッテリーに関する。

技術が進化するにつれて、充電式リチウムバッテリーは、日常生活用途および産業用途に広く使用されるようになる。例えば、充電式リチウムバッテリーは、電気自動車や電話に使用されることが多い。典型的な電気自動車バッテリーの場合、典型的な電気自動車バッテリーは複数のバッテリーセルモジュールからなる。そのため、典型的な電気自動車バッテリーは、充放電時に大量の熱を発生し、よって典型的な電気自動車バッテリーの温度を上昇させる。そのような熱を適時に放散しなければ、典型的な電気自動車バッテリーでは、充放電の効率が低下するとともに、危険性も増す。

充放電効率を維持し、かつ安全性を維持するために、典型的な電気自動車バッテリーのバッテリーセルモジュールの各々の表面には冷却プレートが取り付けられている。図５を参照すると、冷却プレート６０のうちの１つが、典型的な電気自動車バッテリーのバッテリーセルモジュール５０のうちの１つの表面に取り付けられている。冷却プレート６０の接触面６１は、バッテリーセルモジュール５０のうちの１つの表面に接触し、熱伝導によりバッテリーセルモジュール５０のうちの１つから冷却プレート６０に熱が放散されることを可能にする。しかしながら、バッテリーセルモジュール５０の表面は凸凹しており、冷却プレート６０の接触面６１は平坦であるため、冷却プレート６０とバッテリーセルモジュール５０とは互いに完全に接触するには適さない。冷却プレート６０の接触面６１とバッテリーセルモジュール５０の表面との間には多くの隙間が存在するため、バッテリーセルモジュール５０の熱放散が不十分になり、よって、典型的な電気自動車バッテリー内で温度上昇を引き起こす。その結果、典型的な電気自動車バッテリーは、充放電効率をさらに失い、過熱の可能性により正常に機能しなくなる場合もある。

台湾特許出願公開第２０１７０３３１２号は、熱管理機能を有するバッテリーシステムを開示した。前記バッテリーシステムは、ハウジングと、複数のバッテリーセルと、少なくとも１つの温度制御ユニットとを備える。温度制御ユニットは、少なくとも１つの放熱プレートと、液体熱交換器とを含む。少なくとも１つの放熱プレートは少なくとも１つの密閉された空洞を含み、少なくとも１つの密閉された空洞内には、液相と気相との間で変化することができる作動流体が配置されている。液体熱交換器は熱交換プレートと熱的に接触しており、液体は液体熱交換器を通過するように駆動される。

台湾特許出願公開第２０１７０３３１２号

典型的な電気自動車バッテリーは複数のバッテリーセルモジュールを有し、バッテリーセルモジュールは、ぴったりと適合する接触部を欠くために冷却プレートを介して熱を効果的に放散することができない。冷却プレートの接触面とバッテリーセルモジュールの表面との間には多くの隙間が存在し、バッテリーセルモジュールによって発生する熱が効果的に放散されるのを妨げる。その結果、典型的な電気自動車バッテリー内で温度が上昇し、よって典型的な電気自動車バッテリーが充放電効率を失い、正常に機能しなくなる可能性さえある。

本発明は、
シェルと、
シェル内に取り付けられ、複数のバッテリーセルを有する、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールと、
取付構造によって少なくとも１つのバッテリーセルモジュールとシェルとの間に取り付けられ、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールにぴったりと適合して接触する、少なくとも１つの熱伝導バッグと
を含む、電気自動車バッテリーを提供する。

本発明の電気自動車バッテリーは、シェルと、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールと、少なくとも１つの熱伝導バッグとを含む。少なくとも１つの熱伝導バッグの各々は、取付構造によって少なくとも１つのバッテリーセルモジュールとシェルとの間に取り付けられている。少なくとも１つの熱伝導バッグの各々は柔軟であるため、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々とシェルとの間の隙間が埋められる。少なくとも１つの熱伝導バッグはまた、容易に取り外し可能であり、元通りに取り外し可能に取り付けることができる。少なくとも１つの熱伝導バッグは熱伝導液を収容する。熱伝導液は少なくとも１つのバッテリーセルモジュールによって発生する熱を吸収して伝導するので、本発明の電気自動車バッテリーは、より良好に熱を放散する。その結果、電気自動車バッテリー内の温度が低下し、電気自動車バッテリーが動作温度範囲内で動作することが可能になり、よって、電気自動車バッテリーの良好な充放電効率および電気自動車バッテリーの寿命が保証される。

本発明の電気自動車バッテリーの三次元（３Ｄ）斜視図である。 本発明の電気自動車バッテリーの少なくとも１つのバッテリーセルモジュールおよび少なくとも１つの熱伝導バッグの３Ｄ分解図である。 本発明の電気自動車バッテリーの少なくとも１つの熱伝導バッグの部分断面図ある。 本発明の一実施形態における電気自動車バッテリーの３Ｄ分解図である。 典型的な電気自動車バッテリーの少なくとも１つのバッテリーセルモジュールおよび少なくとも１つの熱伝導バッグの３Ｄ分解図である。

図１および図２を参照すると、本発明は電気自動車バッテリーを提供する。本発明の電気自動車バッテリーは、シェル１０と、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０と、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０とを含む。

シェル１０は、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０および少なくとも１つの熱伝導バッグ３０を覆う。シェル１０の上面にはハンドル１１が取り付けられており、ハンドル１１がユーザによって把持されることを可能にする。本発明の一実施形態では、シェル１０は、アルミニウム合金などの金属で作られている。シェル１０は、上方または下方にスライドすることによって、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０および少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の外側に取り外し可能に取り付けられる。

少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０はシェル１０の内側に取り付けられており、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々は、複数のバッテリーセル２１と、バッテリーフレーム２２と、複数の導電プレート２３とを含む。バッテリーセル２１の各々は、正極接点２１ａおよび負極接点２１ｂをそれぞれ備える。本発明の一実施形態では、バッテリーセル２１の各々は円筒形の充電式バッテリーである。正極接点２１ａと負極接点２１ｂとは、バッテリーセル２１の各々の２つの対向する側面にそれぞれ形成されている。

バッテリーフレーム２２の内部は、バッテリーセル２１を収容するために使用される。バッテリーフレーム２２は、第１の表面２２０と、第１の表面２２０とは反対側の第２の表面２２１とを有する。バッテリーセル２１ごとに、正極接点２１ａおよび負極接点２１ｂが第１の表面２２０または第２の表面２２１によって露出される。より詳細には、第１の表面２２０上および第２の表面２２１上に複数の穴がそれぞれ形成されている。バッテリーセル２１ごとに、正極接点２１ａおよび負極接点２１ｂが穴を通して露出される。例えば、バッテリーセル２１のうちの１つでは、正極接点２１ａは第１の表面２２０上で露出され、負極接点２１ｂは、第１の表面２２０とは反対側の第２の表面２２１上で露出される。バッテリーセル２１の各々は、バッテリーフレーム２２内で互いに均一ではない異なる正極接点２１ａおよび負極接点２１ｂの配置を自由に有し得ることに留意されたい。このため、バッテリーセル２１のあるものは第１の表面２２０上で露出された正極接点２１ａをそれぞれ有し、バッテリーセル２１のあるものはやはり第１の表面２２０上で露出された負極接点２１ｂをそれぞれ有する。バッテリーフレーム２２内のバッテリーセル２１の配置は、バッテリーセル２１が互いにどのように電気的に接続されるか、すなわち、直列に接続されるか、それとも並列に接続されるかに依存する。そのため、バッテリーセル２１が互いにどのように電気的に接続されるかに応じて、バッテリーセル２１はいくつかのグループにグループ化され、グループの各々が異なる量のバッテリーセル２１を自由に含むことができる。

バッテリーセル２１が異なるグループにグループ化されるので、第１の表面２２０および第２の表面２２１にも複数の異なる接続領域２２２が形成される。穴は、バッテリーセル２１が露出されることを可能にするために接続領域２２２の各々に含まれる。本実施形態では、接続領域２２２の各々の表面が、第１の表面２２０および第２の表面２２１よりも相対的に低い。他の実施形態では、接続領域２２２の各々の表面は、第１の表面２２０および第２の表面２２１よりも相対的に高い。

導電プレート２３は、接続領域２２２の各々にそれぞれ取り付けられる。導電プレート２３の各々の形状は、導電プレート２３の各々が対応する接続領域２２２内のバッテリーセル２１を電気的に接続するために使用されるので、接続領域２２２のうちの１つの形状に概ね対応している。導電プレート２３の各々は導電性材料で作られており、よって、対応する接続領域２２２内の正極接点２１ａおよび負極接点２１ｂが電気的に接続されることを可能にする。さらに、導電プレート２３の各々は複数の開口部２３０を含み、開口部２３０の各々は正極接点２１ａまたは負極接点２１ｂに対応する。

少なくとも１つの熱伝導バッグ３０は、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０とシェル１０との間に取り付けられる。図３を参照すると、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々は熱伝導材料で作られており、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々は熱伝導液３１を収容する。本発明の一実施形態では、熱伝導材料はアルミニウム箔であり、熱伝導液３１は水である。少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々は柔軟なＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）発泡体を含有する。柔軟なＥＶＡ発泡体は、熱伝導液３１を吸収するために使用され、よって、熱伝導液３１の大部分が重力のせいで少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々の底部にのみ留まることを防止する。これにより、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々がシェル１０と少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々との間により容易に留まることも可能になる。さらに、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々は、取付構造によって少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０と第１の表面２２０との間に取り付けられる。より詳細には、取付構造は、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々に取り付けられた複数の取付柱２４と、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々に形成された複数の取付穴３２とを含む。取付柱２４は取付穴３２を通してそれぞれ挿入され、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々が第１の表面２２０上に取り付けられることを可能にする。本発明の一実施形態では、取付穴３２は、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の側面に形成されている。少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々が柔軟であるため、シェル１０が少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々を覆って押しつぶすと、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々は、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々の第１の表面２２０およびシェル１０の内面に密接にぴったりと適合して接触することができる。

図４を参照すると、本発明の一実施形態では、少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０は、実際には複数のバッテリーセルモジュール２０であり、電気自動車バッテリーは複数の熱パッド４０をさらに含む。熱パッド４０の各々は液体シリコーンの射出成形によって形成され、熱パッド４０の各々は、隣接するバッテリーセルモジュール２０のうちの２つの間に取り付けられる。熱パッド４０の各々は２つの対向する側面に２つの接触面４１を有し、接触面４１は、接触構造を介して少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々の表面にそれぞれ接触する。一実施形態では、接触構造は凸凹面であり、凸凹面は少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々の表面の輪郭に一致する。接触構造が少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々の表面に沿って成形されているため、接触構造は、熱パッド４０の各々と少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々とが互いにより密接にぴったりと適合して接触するのを助け、よって、熱パッド４０の各々と少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々との間のより良好な熱伝導が保証される。

一実施形態では、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々と熱パッド４０の各々との間のより良好な熱伝導を確保するために、熱ペーストが、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々と少なくとも１つのバッテリーセルモジュール２０の各々との間と、少なくとも１つの熱伝導バッグ３０の各々とシェル１０との間と、熱パッド４０の各々の２つの接触面４１とにそれぞれ付加される。

全体として、本発明の電気自動車バッテリーは、シェルと、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールと、少なくとも１つの熱伝導バッグとを含む。少なくとも１つの熱伝導バッグの各々は、取付構造によって少なくとも１つのバッテリーセルモジュールとシェルとの間に取り付けられ、少なくとも１つの熱伝導バッグの各々は、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々の表面に接触する。さらに、少なくとも１つの熱伝導バッグの各々は、熱伝導液を収容する。熱伝導液は少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々によって発生する熱を吸収して伝導し、本発明の電気自動車バッテリーがより効率的に熱を放散することを可能にする。そのため、電気自動車バッテリー内の温度が低下し、電気自動車バッテリーが動作温度範囲内で動作することが可能になり、よって、電気自動車バッテリーの良好な充放電効率および電気自動車バッテリーの寿命が保証される。

さらに、少なくとも１つの熱伝導バッグの各々は柔軟なＥＶＡ発泡体を含有する。柔軟なＥＶＡ発泡体は、熱伝導液を吸収するために使用され、よって、熱伝導液が少なくとも１つの熱伝導バッグ内でより均一に広がることを可能にし、熱伝導液の大部分が重力のせいで少なくとも１つの熱伝導バッグの各々の底部にのみ留まることを防止する。熱伝導液は均一に分布しているため、少なくとも１つの熱伝導バッグは概ね均一な形状を維持し、その結果、少なくとも１つの熱伝導バッグはまた、容易に取り外し可能になり、２つの隣接するバッテリーセルモジュール間に元通りに取り外し可能取り付けることができる。実際には、シェルが組立作業員によって取り外されているとき、シェルは、上方にスライドすることによって少なくとも１つの熱伝導バッグから取り外すことができる。熱伝導液が重力のせいで下方に流れることがほとんどないため、熱伝導液の大部分は少なくとも１つの熱伝導バッグ内で均一広がったままであり、よって、シェルが取り外されているときにシェルと少なくとも１つの熱伝導バッグとの間に最小限の摩擦しか生じず、シェルを容易に取り外すことが可能になる。

Claims (10)

1. シェルと、
   前記シェル内に取り付けられ、複数のバッテリーセルを有する、少なくとも１つのバッテリーセルモジュールと、
   取付構造によって前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールと前記シェルとの間に取り付けられ、前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールにぴったりと適合して接触する、少なくとも１つの熱伝導バッグと
   を備える、電気自動車バッテリー。
2. 前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールが複数のバッテリーセルモジュールであり、隣接する前記バッテリーセルモジュールのうちの２つの間に熱パッドが取り付けられている、請求項１に記載の電気自動車バッテリー。
3. 前記少なくとも１つの熱伝導バッグがアルミニウム箔で作られており、前記少なくとも１つの熱伝導バッグの各々が熱伝導液を収容する、請求項１に記載の電気自動車バッテリー。
4. 前記少なくとも１つの熱伝導バッグの各々が柔軟なＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）発泡体を含有する、請求項１に記載の電気自動車バッテリー。
5. 前記取付構造が、
   前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々に取り付けられた、複数の取付柱と、
   前記少なくとも１つの熱伝導バッグの各々に形成された複数の取付穴であって、前記取付柱が前記取付穴を通してそれぞれ挿入される、複数の取付穴と
   を備える、請求項１に記載の電気自動車バッテリー。
6. 前記取付穴が前記少なくとも１つの熱伝導バッグの側面に形成されている、請求項５に記載の電気自動車バッテリー。
7. 熱ペーストが、前記少なくとも１つの熱伝導バッグの各々と前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々との間と、前記少なくとも１つの熱伝導バッグの各々と前記シェルとの間とにそれぞれ付加されている、請求項１に記載の電気自動車バッテリー。
8. 前記熱パッドの各々が液体シリコーンの射出成形によって形成されており、
   前記熱パッドの各々が２つの対向する側面に２つの接触面を有し、前記熱パッドの各々の前記２つの接触面に熱ペーストが付加されている、請求項２に記載の電気自動車バッテリー。
9. 前記熱パッドの各々が２つの対向する側面に２つの接触面を有し、前記接触面が、接触構造を介して前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々の表面にそれぞれ接触する、請求項２に記載の電気自動車バッテリー。
10. 前記接触構造が凸凹面であり、前記凸凹面が前記少なくとも１つのバッテリーセルモジュールの各々の前記表面の輪郭に一致する、請求項９に記載の電気自動車バッテリー。

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