JP2024509012A - 電池及び電気装置 - Google Patents

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Abstract

本願は、良好な放熱性能を有する電池（１０）及び電気装置を提供する。電池（１０）は、本体（３１）及び第１方向（Ｘ）に前記本体を貫通する少なくとも１つの通気路（３２）を含む空冷構造（３０）と、円柱体である複数の電池単体（２０）と、を含み、前記複数の電池単体（２０）の軸線は前記第１方向（Ｘ）に平行であり、前記複数の電池単体（２０）は前記空冷構造（３０）の周りに設置され、前記空冷構造（３０）は前記通気路（３２）に通じた風によって、前記複数の電池単体（２０）が生じた熱を排出することに用いられる。

Description

本願は、電池技術分野に関し、特に電池及び電気装置に関する。
動力電池は、エネルギー密度が高く、循環充電が可能で、安全で環境に優しいなどの利点を有するため、新エネルギー自動車、消費電子、エネルギー貯蔵システムなどの分野に広く適用されている。
しかし、動力電池は、使用中に熱が生じるため、動力電池の性能に影響を与えることに加えて、深刻な安全上の問題を招く。動力電池の正常な使用を保証するために、動力電池を放熱する必要がある。
本願は、良好な放熱性能を有する電池及び電気装置を提供する。
第１態様は、
本体及び第１方向に前記本体を貫通する少なくとも１つの通気路を含む空冷構造と、
円柱体である複数の電池単体と、を含み、前記複数の電池単体の軸線は前記第１方向に平行であり、前記複数の電池単体は前記空冷構造の周りに設置され、前記空冷構造は前記通気路内に通じた風によって、前記複数の電池単体が生じた熱を排出することに用いられる電池を提供する。
当該技術的解決手段に基づいて、本体及び電池単体の軸線方向に沿って本体を貫通する通気路を含む空冷構造の周りに、円柱形の複数の電池単体を設置することで、通気路内に通じた風によって、複数の電池単体が生じた熱を取り除くことができ、良好な放熱性能を有し、電池に高い安全性を備えさせる。
１つの可能な実施形態において、前記複数の電池単体は、熱伝導性構造用接着剤によって前記本体の前記通気路から離れる第１表面に接着される。
熱伝導性構造用接着剤は、電池単体と空冷構造との間の接続に用いられる。そして、熱伝導性構造用接着剤が良好な熱伝導性能を有するため、熱伝導性構造用接着剤によって複数の電池単体を通気路の第１表面の周りに接着することで、複数の電池単体が生じた熱を通気路に伝達するのに役立ち、放熱効率をさらに向上させる。
１つの可能な実施形態において、前記第１表面における前記複数の電池単体に接着される領域の輪郭形状は、前記複数の電池単体表面の輪郭形状に一致している。そのため、複数の電池単体の放熱面積を増加させ、放熱効率をさらに向上させる。
１つの可能な実施形態において、前記第１表面における前記複数の電池単体に接着されていない領域に減量槽が設置されている。
空冷構造の本体は通常、アルミニウムなどの金属材料で作製して形成されるため、重量が大きく、本体における電池単体と接触されていない非放熱領域に減量槽を設置することで、空冷構造の重量を減らすことができる。
１つの可能な実施形態において、前記空冷構造はカバーをさらに含み、前記カバーと前記本体の第１端部との間は第１ボルトにより固定され、前記第１端部は前記第１方向において前記通気路の排気口が位置する端部である。
空冷構造と複数の電池単体をケース内に組み立てるために、空冷構造の排気口が位置する端部にカバーを設置し、第１ボルトによってカバーと空冷構造の本体との間を固定することができる。このように、組立のニーズを満たすだけでなく、カバーによって複数の電池単体を密閉することができる。
１つの可能な実施形態において、前記カバーと前記第１端部との間に第１密閉部材が設置されている。
第１密閉部材によって、排気口でカバーと本体との間の密閉を実現することができ、電池単体が密閉空間内に位置するようにして、電池単体の気密性に対する要件を保証する。
１つの可能な実施形態において、前記カバーと前記複数の電池単体の端面との間に隙間がある。
組立のニーズに応じてカバーと電池単体の端面との間の隙間を調整することができ、当該隙間は電池の自動化組立のために十分な空間を保証することに用いられる。
１つの可能な実施形態において、前記電池は、第１筐体部と第２筐体部を含む筐体をさらに含み、前記第１筐体部と前記第２筐体部が嵌合して前記空冷構造と前記複数の電池単体を収容するための収容室を形成し、前記第１筐体部と前記第２筐体部の少なくとも１つは開口を有し、前記開口の位置する平面は前記第１方向に平行である。
第１筐体部と第２筐体部が嵌合して形成するように筐体を設置することで、空冷構造と複数の電池単体を筐体内に組み立てるのに役立つ。
１つの可能な実施形態において、前記カバーと前記筐体との間に第２密閉部材が設置されている。
第２密閉部材によって、排気口でカバーと筐体との間の密閉を実現することができ、電池単体が密閉空間内に位置するようにして、電池単体の気密性に対する要件を保証する。
１つの可能な実施形態において、前記本体の第２端部と前記筐体との間は第２ボルトによって固定され、前記第２端部は前記第１方向において前記通気路の吸気口が位置する端部である。
空冷構造と複数の電池単体をケース内に組み立てるために、第２ボルトによってカバーと空冷構造の本体との間を固定することができる。このように、組立のニーズを満たすだけでなく、複数の電池単体を密閉することもできる。
１つの可能な実施形態において、前記第２端部と前記筐体との間に第３密閉部材が設置されている。
第３密閉部材によって、吸気口で筐体と空冷構造との間の密閉を実現することができ、電池単体が密閉空間内に位置するようにして、電池単体の気密性に対する要件を保証する。
１つの可能な実施形態において、前記通気路の前記第１方向に垂直である断面はフィン状である。
フィン状の通気路断面形状を用いることで、放熱効率とプロセスの実現可能性の両方を備えることができ、空冷構造と電池単体との間の熱交換面積を増加するだけでなく、プロセスの実現可能性を保証する。
１つの可能な実施形態において、前記空冷構造は、前記通気路内に風を通じるためのファンをさらに含むことで、電池単体の放熱効率を向上させる。
第２態様は、上記第１態様又は第１態様の任意の可能な実施形態に記載の電池を含む電気装置において、前記電池が前記電気装置に電気エネルギーを提供するために用いられる電気装置を提供する。
以上から分かるように、本体及び電池単体の軸線方向に沿って本体を貫通する通気路を含む空冷構造の周りに、円柱形の複数の電池単体を設置することで、通気路内に通じた風によって、複数の電池単体が生じた熱を取り除くことができ、良好な放熱性能を有し、電池に高い安全性を備えさせる。
本願の実施例にかかる技術的解決手段をより明らかに説明するために、以下に本願の実施例で使用する必要がある図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は本願の幾つかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要することなく、図面に応じて他の図面を得ることもできる。
本願の実施例が適用可能な車両の構成概略図である。 本願の実施例にかかる電池の構成概略図である。 本願の実施例にかかる電池の断面概略図である。 本願の実施例にかかる電池が放熱する模式図である。 本願の実施例にかかる電池の空冷構造の構成概略図である。 本願の実施例にかかる電池の空冷構造のカバーの構成概略図である。 本願の実施例にかかる電池の拡大図である。 本願の実施例にかかる排気口における電池断面概略図である。 本願の実施例にかかる吸気口における電池断面概略図である。
図面において、図面は実際の比率で描かれていない。
以下、図面及び実施例に合わせて本願の実施形態をさらに詳しく説明する。下記実施例の詳しい説明や図面は、例示的に本願の原理を説明しているが、本願の範囲を制限することができず、即ち本願は説明される実施例に限定するものではない。
本願の説明において、説明すべきことは、別途説明がない限り、「複数」の意味は２つ以上であること指す。「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などの用語で指示される方向又は位置関係は、本願を説明し、説明を簡略化するものに過ぎず、示された装置又は素子が特定の方向を有し、特定の方向で構成して操作しなければならないことを指示又は暗示しないため、本願に対する制限として理解すべきではない。また、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、説明するためのものに過ぎず、相対重要性を指示又は暗示すると理解すべきではない。「垂直」は厳密には垂直ではなく、許容誤差範囲内である。「平行」は厳密には平行ではなく、許容誤差範囲内である。
下記説明に現れた方向の単語はいずれも図に示されている方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の説明において、更に説明すべきことは、別途明確な規定や限定がない限り、「取付」、「連結」、「接続」という用語は、広く理解する必要がある。例えば、固定するように接続されてもよく、着脱可能に接続されてもよく、又は一体的に接続されてもよい。直接連結してもよく、中間仲介部材によって間接的に連結してもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて、本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。
本願において、「及び／又は」という用語は、関連するオブジェクトを説明するための関連関係に過ぎず、３種類の関係が存在できることを示す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂが存在するという３つのケースを示すことができる。また、本願の文字「／」は一般的に、前後に関連するオブジェクトが「又は」の関係であることを示す。
別段の定義がない限り、本願で使用される全ての技術と科学用語は、当業者に通常理解される意味と同じである。本願の明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明するものに過ぎず、本願を制限することを意図しない。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記の図面の用語における「含む」、「有する」及びそれらの任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記の図面の用語における「第１」、「第２」などは、特定の順序や優先順位の関係を説明するものではなく、様々なオブジェクトを区別するために使用される。
本願で言及される「実施例」は、実施例で説明される特定の特徴、構造又は特性と組み合わせて本願の少なくとも１つの実施例に含まれ得ることを意味する。明細書の様々な場所での当該句の出現は、必ずしも全てが同じ実施例を指しているわけではなく、他の実施例と互いに排他的である独立又は代替な実施例でもない。当技術分野の当業者によって明示的及び暗黙的に理解すべきことは、本願で説明される実施例が他の実施例と組み合わせることができる。
好ましい実施例を参照して本願を説明しているが、本願の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるとともに、等価物でその中の部材を置き換えることができる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例で言及される各技術的特徴はいずれも任意に組み合わせることができる。本願は、明細書に開示される特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲内にある全ての技術的解決手段が含まれ得る。
本願において、電池単体は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池などを含んでもよい。通常、電池単体は電池コアとも呼ばれる。電池単体は、円柱体、フラット体、長方体、又はその他の規則的又は不規則的な形状であってもよい。本願の実施例にかかる技術的解決手段は、任意の形状の電池単体に適用することができ、特に、円柱形の電池単体に適用し、円柱形の電池単体を放熱する。
本願で言及される電池は、より高い電圧と容量を提供するために１つ又は複数の電池単体を含む単一の物理モジュールを指す。例えば、本願で言及される電池は、電池モジュール又は電池パックなどを含んでもよい。電池は一般的に、１つ又は複数の電池単体をカプセル化するためのケースを含む。ケースは、液体又はその他の異物が電池単体の充電又は放電に影響を与えるのを防ぐことができる。
電池単体は、正極ピース、負極ピース及びセパレータで構成された電極アセンブリ及び電解液を含む。電池単体は主に、正極ピースと負極ピースとの間での金属イオンの動きに依存して機能する。正極ピースは正極集電体及び正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面にコーティングされ、正極活物質層でコーティングされていない正極集電体は、正極活物質層でコーティングされた正極集電体から突出し、正極活物質層でコーティングされていない正極集電体は正極タブとして使用されている。リチウムイオン電池を例に挙げると、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウムなどであってもよい。負極ピースは負極集電体及び負極活物質層を含み、負極活物質層は負極集電体の表面にコーティングされ、負極活物質層でコーティングされていない負極集電体は、負極活物質層でコーティングされた負極集電体から突出し、負極活物質層でコーティングされていない負極集電体は負極タブとして使用されている。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質は炭素又はケイ素などであってもよい。大きい電流が溶けずに流れるようにするために、正極タブの数は複数で積み重ねられ、負極タブの数は複数で積み重ねされている。セパレータの材質はポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）又はポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）などであってもよい。又は、電極アセンブリは、捲回構造又は積層構造であってもよく、本願はこれらに対して限定されない。
電池の筐体には、電池単体の電圧及び／又は温度などの信号を伝送するための信号伝送コンポーネントをさらに含んでもよい。信号伝送コンポーネントは、並列接続、直列接続又は直並列接続などの複数の電池単体の間の電気的接続を実現するための合流部材を含んでもよい。合流部材は、電池単体の電極端子を接続するによって電池単体の間の電気的接続を実現することができる。幾つかの実施例において、合流部材は、溶接によって電池単体の電極端子に固定することができる。合流部材は電池単体の電圧を伝送し、複数の電池単体が直列接続後に高い電圧を取得し、対応的には合流部材により形成された電気的接続は「高圧接続」とも呼ばれる。
合流部材外に加えて、信号伝送コンポーネントは、電池単体の状態を感知するためのセンサをさらに含んでもよい。例えば、該センサは、電池単体の温度、荷電状態などの感知信号を測定及び伝送することができる。本願において、電池内の電気的接続部材は合流部材及び／又はセンサを含んでもよい。
合流部材及びセンサを絶縁層にカプセル化して信号伝送コンポーネントを形成することができる。対応的には、信号伝送コンポーネントは電池単体の電圧及び／又は感知信号の伝送に使用することができる。信号伝送コンポーネントは、電池単体の電極端子との接続部に絶縁層を持たず、即ち、ここで、電池単体の電極端子と接続するために絶縁層の開口部を有する。
電池技術の開発では、エネルギー密度、循環寿命、放電容量、充放電レートなどの性能パラメータなど、多くの設計要素を同時に考慮する必要がある。また、電池の安全性も考慮する必要がある。
動力電池は使用中に継続的に発熱するため、熱が高すぎると、重大な安全上の問題を引き起こす可能性がある。動力電池の安全性を保証するために、動力電池を放熱する必要がある。
これらを鑑み、本願は、空冷構造を設置し、空冷構造の周りに複数の電池単体を設置するという技術的解決手段を提供する。それにより、効果的に通気路内に通じた風により電池単体の熱を取り除くことができ、良好な放熱性能を備える。
本願で説明される技術的解決手段は、車両、携帯電話、ポータブルデバイス、ノートパソコン、船、宇宙船、電気玩具及び電気工具など、電池を使用する様々な電気装置に適用される。車両は燃料自動車、ガソリン自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド車両又は拡張範囲車両などであってもよい。宇宙船には、飛行機、ロケット、スペースシャトル、宇宙シャトルなどが含まれる。電気玩具には、ゲーム機、電気自動車玩具、電気船玩具、電気飛行機玩具などの固定式又は可動式の電気玩具が含まれる。電動工具には、電動ドリル、電動グラインダー、電動レンチ、電動スクリュードライバー、電動ハンマー、インパクトドリル、コンクリートバイブレーター、プレーナーなど、金属切削電動工具、研削電動工具、組立電動工具及び鉄道電動工具が含まれる。
以下、説明しやすくするために、例として、車両を電気装置として説明する。
例えば、図１に示すように、本願の実施例が適用可能な車両１の構成概略図である。車両１は燃料自動車、ガソリン自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド車両又は拡張範囲車両などであってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ８０及び電池１０が設置されてもよい。コントローラ８０は、電池１０がモータ４０に電力を提供するように制御する。例えば、車両１の底部又は車両前部又は車両後部に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１に電力を提供するために用いられることができる。例えば、電池１０は車両１の操作電源として、車両１の電路システムに用いられてもよく、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行時の動作電力需要に用いられる。幾つかの実施例において、電池１０は車両１の操作電源だけでなく、車両１の駆動電源として、燃料又は天然ガスを代替又は一部代替して車両１に駆動の動力を提供することができる。
様々な使用電力需要を満たすために、電池１０は、複数の電池単体を含み、例えば、複数の円柱形の電池単体を含んでもよい。そのうち、複数の電池単体の間は直列接続、並列接続又は直並列接続できる。直並列接続とは、直列接続と並列接続の混合を指す。電池は電池パックとも呼ばれる。幾つかの実施例において、複数の電池単体はまず直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを形成し、複数の電池モジュールはさらに直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池１０を構成することができる。即ち、複数の電池単体は電池１０を直接構成してもよいが、まず電池モジュールを形成して、電池モジュールがさらに電池１０を構成してもよい。
例えば、図２に示すように、本願の実施例にかかる電池１０の構成概略図である。電池１０は複数の電池単体２０を含んでもよい。電池単体２０に加えて、電池１０は筐体１１（又はカバー本体）を含んでもよく、筐体１１の内部は中空構造であり、複数の電池単体２０は筐体１１内に収容してもよい。図２に示すように、筐体１１は、それぞれ第１筐体部１１１と第２筐体部１１２と呼ばれる２つの部分を含んでもよく、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合されている。第１筐体部１１１と第２筐体部１１２の形状は複数の電池単体２０が組み合わせた形状に応じて決定され、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２の少なくとも１つは開口を有する。例えば、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２はいずれも、中空の長方体で、且つそれぞれ１つの面のみが開口面であり、第１筐体部１１１の開口と第２筐体部１１２の開口は対向して設置され、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が互いに嵌合して密閉収容室を有する筐体１１を形成する。また、例えば、第１部分１１１と第２部分１１２は、１つのみが開口を有する中空の長方体であり、もう１つが開口をカバーするためのプレート状であってもよい。様々な電力需要に応じて、電池単体２０の数は任意の数に設置されてもよい。大きい容量又は電力を実現するために、複数の電池単体２０は直列接続、並列接続又は直並列接続されてもよい。複数の電池単体２０は互いに並列接続、直列接続又は直並列接続された後、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合後に形成された筐体１１内に収容される。
幾つかの実施例において、電池１０は、さらに他の構造を含んでもよく、ここでその説明を省略する。例えば、電池１０は、複数の電池単体２０の間の電気的接続を実現するための合流部材をさらに含んでもよい。具体的には、合流部材は、電池単体２０の電極端子を接続することによって、電池単体２０の間の電気的接続を実現することができる。幾つかの実施例において、合流部材は、溶接によって電池単体２０の電極端子に固定することができる。複数の電池単体２０の電気エネルギーはさらに、導電機構によって筐体を通過して導出することができる。該導電機構は合流部材に属してもよい。
説明しやすくするために、以下、主に図２に示される円柱形の電池単体２０を例として説明する。
図３は本願の実施例にかかる電池１０の構成概略図である。図２と図３に示すように、電池１０は空冷構造３０と複数の電池単体２０を含む。
そのうち、空冷構造３０は、本体３１及び第１方向Ｘにおいて本体３１を貫通する少なくとも１つの通気路３２を含む。
複数の電池単体２０は円柱体であり、複数の電池単体２０の軸線は第１方向Ｘに平行であり、複数の電池単体２０は空冷構造３０の周りに設置され、空冷構造３０は通気路３２内に通じた風によって、複数の電池単体２０が生じた熱を排出することに用いられる。
本体３１及び電池単体の軸線方向即ち第１方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通気路３２を含む空冷構造３０の周りに、円柱形の複数の電池単体２０を設置することで、通気路３２内に通じた風によって、複数の電池単体２０が生じた熱を取り除くことができ、良好な放熱性能を有し、電池１０に高い安全性を備えさせる。
図３に電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）の印刷回路ボードアセンブリ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＰＣＢＡ）２０１の筐体１１での位置が示されている。簡潔且つ明らかにするために、図３にその具体的な構造が示されていない。
一実施形態において、図２と図３に示すように、電池１０は、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２を含む筐体１１を含み、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合して空冷構造３０と複数の電池単体２０を収容するための収容室を形成し、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２の少なくとも１つは開口を有し、開口が位置する平面は第１方向Ｘに平行である。第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合して形成されるように筐体１１を設置することで、空冷構造３０と複数の電池単体２０が筐体１１内に組み立てるのに役立つ。
複数の電池単体２０は第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合して形成された収容空間内に収容されているため、一実施形態において、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２は、複数の電池単体２０の放熱にも使用できる。
例えば、第１筐体部１１１の底壁に第１放熱部１１１０が設置され、第１放熱部１１１０における複数の電池単体２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池単体２０表面の輪郭形状と一致している。
そのうち、第１放熱部１１１０は形状模倣の設計であり、複数の電池単体２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池単体２０表面の輪郭形状と一致するように設計されている。第１放熱部１１１０は第１筐体部１１１の底壁の一部であってもよいが、第１筐体部１１１と相対的に独立して第１筐体部１１１の底壁に設置された構造であってもよい。図４に示すように、第１放熱部１１１０は第１筐体部１１１の底壁に設置された熱伝導板であり、熱伝導板の表面における複数の電池単体２０と接触する領域の輪郭は円弧形であり、その曲率が電池単体２０表面の対応する位置の円弧形の曲率と同じである。このように、電池単体２０の放熱面積が増加する。図４の黒い点線の矢印は複数の電池単体２０の放熱方向が示され、第２方向Ｙの両端に位置する電池単体２０を除いて、他の電池単体２０が発した熱は、通気路３２内に通じた風によって取り除くだけでなく、第１筐体部１１１の底壁によって取り除くことができるため、放熱効率をさらに向上させる。
また、例えば、第２筐体部１１２の底壁に第２放熱部１１２０が設置され、第２放熱部１１２０における複数の電池単体２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池単体２０表面の輪郭形状と一致している。
そのうち、第２放熱部１１２０は形状模倣の設計であり、複数の電池単体２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池単体２０表面の輪郭形状と一致するように設計されている。第２放熱部１１２０は第２筐体部１１２の底壁の一部であってもよいが、第２筐体部１１２と相対的に独立して第２筐体部１１２の底壁に設置された構造であってもよい。図４に示すように、第２筐体部１１２の底壁を電池単体２０の表面に向いて、第２放熱部１１２０とする。第２放熱部１１２０における複数の電池単体２０と接触する領域の輪郭は円弧形であり、その曲率が電池単体２０表面の対応する位置の円弧形の曲率と同じである。このように、電池単体２０の放熱面積が増加する。図４の黒い点線の矢印は複数の電池単体２０の放熱方向が示され、第２方向Ｙの両端に位置する電池単体２０を除いて、他の電池単体２０が発した熱は、通気路３２内に通じた風によって取り除くだけでなく、第２筐体部１１２の底壁によって取り除くことができるため、放熱効率をさらに向上させる。
図３と図４に示すように、通気路３２内に風を通じる場合、風は空冷構造３０を取り囲む複数の電池単体２０が生じた熱を取り除くことができる。通気路３２の第１方向Ｘに垂直である断面の形状は、電池単体２０の放熱効率に関連する。通気路３２の当該断面の面積が大きいほど、放熱効率が高くなるが、通気路３２の製造プロセスもより複雑になる。プロセスの実現可能性を保証する前提において、熱シミュレーションなどによって通気路３２の断面形状を最適化することができる。
一実施形態において、通気路３２の第１方向Ｘに垂直である断面はフィン状である。ダイカストプロセスによって形成された空冷構造３０の場合、通気路３２はフィン状の断面形状を用いることで、放熱効率とプロセスの実現可能性の両方を備えることができ、空冷構造３０と電池単体２０との間の熱交換面積を増加させるだけでなく、ダイカストプロセスの実現可能性も同時に備える。
本願は通気路３２の数と位置を限定せず、図３と図４において１０個の通気路を例として、且つ１０個の通気路３２は第２方向Ｙに沿って並べて設置され、第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直である。そのうち、各通気路３２の第１方向Ｘに垂直である断面はフィン状である。例えば、フィン状はアルファベット「Ｅ」と類似する形状であり、図３における第２方向Ｙに沿って並べている１０個の通気路３２のうちの最も左側の３つの通気路３２、及び最も右側の３つの通気路３２を参照する。また、例えば、フィン状は２つの「Ｅ」が対向するように形成された文字「王」と類似する形状であってもよく、図３における第２方向に沿って並べている１０個の通気路３２のうちの中央の４つの通気路３２を参照する。
一実施形態において、図３と図４に示すように、複数の電池単体２０は、熱伝導性構造用接着剤３４によって本体３１の通気路３２から離れる第１表面３１３に接着される。
熱伝導性構造用接着剤３４は、電池単体２０と空冷構造３０との間の接続に用いられる。そして、熱伝導性構造用接着剤３４が良好な熱伝導性能を有するため、熱伝導性構造用接着剤３４によって複数の電池単体２０を通気路３２の第１表面３１３の周りに接着することで、複数の電池単体２０が生じた熱を通気路３２に伝達するのに役立ち、放熱効率をさらに向上させる。
一実施形態において、本体３１の第１表面３１３における複数の電池単体２０と接着する領域の輪郭形状は、複数の電池単体２０表面の輪郭形状と一致している。
例えば、図３～図５に示すように、本体３１の第１表面３１３における複数の電池単体２０と接着する領域の輪郭は円弧形であり、その曲率が電池単体２０表面の対応する位置の円弧形の曲率と同じである。このように、電池単体２０と第１表面３１３との間の接触面積を増加させ、複数の電池単体２０の放熱面積を増加させ、放熱効率をさらに向上させる。
一実施形態において、図３～図５に示すように、本体３１の第１表面３１３における複数の電池単体２０と接着されていない領域に減量槽３１４が設置されている。
空冷構造３０の本体３１は通常、アルミニウム材料などの金属材料で製造して形成され、大きい重量を有するため、本体３１における電池単体２０と接触されていない非放熱領域に減量槽３１４を設置することで、空冷構造３０の重量を減少できる。本願は減量槽３１４の数とサイズを限定せず、図３～図５に８個の減量槽が示されている。
一実施形態において、空冷構造３０はカバー３３をさらに含む。そのうち、カバー３３と本体３１の第１端部３１１との間は第１ボルト４１によって固定される。第１端部３１１は第１方向Ｘの通気路３２の排気口が位置する端部であり、空冷構造３０の後部とも呼ばれる。
図６は、空冷構造３０のカバー３３の構造を示す。図７と図８に示すように、空冷構造３０と複数の電池単体２０が筐体１１内に収容され、空冷構造１０の排気口が位置する端部にカバー３３が設置され、第１ボルト４１によってカバー３３と空冷構造３０の本体３１が組み立てられている。空冷構造３０と複数の電池単体２０との間は熱伝導性構造用接着剤３４によって接続され、モジュールを形成した後、第２筐体部１１２の開口から該モジュールを筐体１１に入れ、さらに第１ボルト４１によってカバー３３を本体３１の第１端部３１１に固定することができる。このように、電池１０の組立のニーズを満たし、空冷構造３０と複数の電池単体２０をケース１１内に組み立てるだけでなく、また、カバー３３によって複数の電池単体２０を密閉することができる。
一実施形態において、図８に示すように、カバー３３と本体３１の第１端部３１１との間に第１密閉部材５１が設置されている。第１密閉部材５１によって、排気口でカバー３３と本体３１との間の密閉を実現することができ、電池単体２０が密閉空間内に位置するようにして、電池単体２０の気密性に対する要件を保証する。
一実施形態において、図８に示すように、カバー３３と筐体１１との間に第２密閉部材５２が設置されている。第２密閉部材５２によって、排気口でカバー３３と筐体１１との間の密閉を実現することができ、電池単体２０が密閉空間内に位置するようにして、電池単体２０の気密性に対する要件を保証する。
以上から分かるように、排気口で、第１密閉部材５１によってカバー３３と空冷構造３０との間が密閉され、第２密閉部材５２によってカバー３３と筐体１１との間が密閉されることで、複数の電池単体２０が空冷構造３０の周りに設置された後、ケース１１、カバー３３及び空冷構造３０により形成された密閉空間内に位置するようにできて、電池単体２０の気密性に対する要件を保証する。
一実施形態において、図８に示すように、カバー３３と複数の電池単体２０の端面との間に隙間６０がある。組立のニーズに応じてカバー３３と電池単体２０の端面との間の隙間６０を設計することができ、当該隙間６０は電池１０の自動化組立のために十分な空間を保証することに用いられる。
一実施形態において、空冷構造３０の本体３１の第２端部３１２と筐体１１との間は第２ボルト４２によって固定される。そのうち、第２端部３１２は第１方向Ｘの通気路３２の吸気口が位置する端部であり、空冷構造の前部とも呼ばれる。
図７と図９に示すように、空冷構造３０と複数の電池単体２０が筐体１１内に収容され、第２ボルト４２によって筐体１１と空冷構造３０の本体３１が組み立てられている。空冷構造３０と複数の電池単体２０との間は熱伝導性構造用接着剤３４によって接続され、モジュールを形成した後、第２筐体部１１２の開口から該モジュールを筐体１１に入れ、さらに第２ボルト４２によって本体３１の第２端部３１２と筐体１１との間を固定することができる。このように、電池１０の組立のニーズを満たし、空冷構造３０と複数の電池単体２０をケース１１内に組み立てるだけでなく、また、複数の電池単体２０を密閉することができる。
一実施形態において、図９に示すように、本体３１の第２端部３１２と筐体１１との間に第３密閉部材５３が設置されている。第３密閉部材５３によって、吸気口で筐体１１と空冷構造３０との間の密閉を実現することができ、電池単体２０が密閉空間内に位置するようにして、電池単体２０の気密性に対する要件を保証する。
一実施形態において、空冷構造３０は、通気路３２内に風を通じるためのファン７０をさらに含むことで、電池単体２０の放熱効率を向上させる。
図９に示すように、吸気口で軸流ファンなど、第１方向Ｘに沿った冷たい冷風を生成するためのファン７０が設置されている。冷風が通気路３２を通過する場合、電池単体２０が生じた熱を電池１０の内部から取り除くことができ、それにより電池１０の温度を下げる。
本願の一実施例は、前述の各実施例にかかる電池１０を含む電気装置において、前記電池１０が前記電気装置に電気エネルギーを提供するために用いられる電気装置をさらに提供する。
電気装置に前述の実施例の電池１０を設置し、電池１０内の円柱形の複数の電池単体２０を空冷構造３０の周りに設置し、且つ空冷構造３０が本体３１及び電池単体２０の軸線方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通気路３２を含み、通気路３２内に通じた風によって、複数の電池単体１０の熱を取り除くことができるため、良好な放熱性能を有し、電池１０が高い安全性を備えさせ、電気装置の普及及び使用に役立つ。
好ましい実施例を参照して本願を説明しているが、本願の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるとともに、等価物でその中の部材を置き換えることができる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例で言及される各技術的特徴はいずれも任意に組み合わせることができる。本願は、明細書に開示される特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲内にある全ての技術的解決手段が含まれ得る。
１ 車両
１０ 電池
１１ 筐体
２０ 電池単体
３０ 空冷構造
３１ 本体
３２ 通気路
３３ カバー
３４ 熱伝導性構造用接着剤
４０ モータ
４１ 第１ボルト
４２ 第２ボルト
４３ 第２ボルト
５１ 第１密閉部材
５２ 第２密閉部材
５３ 第３密閉部材
６０ 隙間
７０ ファン
８０ コントローラ
１１１ 第１筐体部
１１２ 第２筐体部
２０１ 印刷回路ボードアセンブリ
３１１ 第１端部
３１２ 第２端部
３１３ 第１表面
３１４ 減量槽
１１１０ 第１放熱部
１１２０ 第２放熱部
空冷構造と複数の電池単体をケース内に組み立てるために、第２ボルトによって筐体と空冷構造の本体との間を固定することができる。このように、組立のニーズを満たすだけでなく、複数の電池単体を密閉することもできる。
例えば、図２に示すように、本願の実施例にかかる電池１０の構成概略図である。電池１０は複数の電池単体２０を含んでもよい。電池単体２０に加えて、電池１０は筐体１１（又はカバー本体）を含んでもよく、筐体１１の内部は中空構造であり、複数の電池単体２０は筐体１１内に収容してもよい。図２に示すように、筐体１１は、それぞれ第１筐体部１１１と第２筐体部１１２と呼ばれる２つの部分を含んでもよく、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合されている。第１筐体部１１１と第２筐体部１１２の形状は複数の電池単体２０が組み合わせた形状に応じて決定され、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２の少なくとも１つは開口を有する。例えば、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２はいずれも、中空の長方体で、且つそれぞれ１つの面のみが開口面であり、第１筐体部１１１の開口と第２筐体部１１２の開口は対向して設置され、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が互いに嵌合して密閉収容室を有する筐体１１を形成する。また、例えば、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２は、１つのみが開口を有する中空の長方体であり、もう１つが開口をカバーするためのプレート状であってもよい。様々な電力需要に応じて、電池単体２０の数は任意の数に設置されてもよい。大きい容量又は電力を実現するために、複数の電池単体２０は直列接続、並列接続又は直並列接続されてもよい。複数の電池単体２０は互いに並列接続、直列接続又は直並列接続された後、第１筐体部１１１と第２筐体部１１２が嵌合後に形成された筐体１１内に収容される。
そのうち、空冷構造３０は、本体３１及び第１方向Ｘにおいて本体３１を貫通する少なくとも１つの通気路３２を含む。
一実施形態において、空冷構造３０はカバー３３をさらに含む。そのうち、カバー３３と本体３１の第１端部３１１との間は第１ボルト４１によって固定される。第１端部３１１は第１方向Ｘの通気路３２の排気口が位置する端部であり、空冷構造３０の後部とも呼ばれる。
図６は、空冷構造３０のカバー３３の構造を示す。図７と図８に示すように、空冷構造３０と複数の電池単体２０が筐体１１内に収容され、空冷構造３０の排気口が位置する端部にカバー３３が設置され、第１ボルト４１によってカバー３３と空冷構造３０の本体３１が組み立てられている。空冷構造３０と複数の電池単体２０との間は熱伝導性構造用接着剤３４によって接続され、モジュールを形成した後、第２筐体部１１２の開口から該モジュールを筐体１１に入れ、さらに第１ボルト４１によってカバー３３を本体３１の第１端部３１１に固定することができる。このように、電池１０の組立のニーズを満たし、空冷構造３０と複数の電池単体２０を筐体１１内に組み立てるだけでなく、また、カバー３３によって複数の電池単体２０を密閉することができる。
以上から分かるように、排気口で、第１密閉部材５１によってカバー３３と空冷構造３０との間が密閉され、第２密閉部材５２によってカバー３３と筐体１１との間が密閉されることで、複数の電池単体２０が空冷構造３０の周りに設置された後、筐体１１、カバー３３及び空冷構造３０により形成された密閉空間内に位置するようにできて、電池単体２０の気密性に対する要件を保証する。
一実施形態において、空冷構造３０の本体３１の第２端部３１２と筐体１１との間は第２ボルト４２によって固定される。そのうち、第２端部３１２は第１方向Ｘの通気路３２の吸気口が位置する端部であり、空冷構造の前部とも呼ばれる。
図７と図９に示すように、空冷構造３０と複数の電池単体２０が筐体１１内に収容され、第２ボルト４２によって筐体１１と空冷構造３０の本体３１が組み立てられている。空冷構造３０と複数の電池単体２０との間は熱伝導性構造用接着剤３４によって接続され、モジュールを形成した後、第２筐体部１１２の開口から該モジュールを筐体１１に入れ、さらに第２ボルト４２によって本体３１の第２端部３１２と筐体１１との間を固定することができる。このように、電池１０の組立のニーズを満たし、空冷構造３０と複数の電池単体２０を筐体１１内に組み立てるだけでなく、また、複数の電池単体２０を密閉することができる。
電気装置に前述の実施例の電池１０を設置し、電池１０内の円柱形の複数の電池単体２０を空冷構造３０の周りに設置し、且つ空冷構造３０が本体３１及び電池単体２０の軸線方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通気路３２を含み、通気路３２内に通じた風によって、複数の電池単体２０の熱を取り除くことができるため、良好な放熱性能を有し、電池１０が高い安全性を備えさせ、電気装置の普及及び使用に役立つ。

Claims (14)

  1. 本体（３１）及び第１方向（Ｘ）に前記本体（３１）を貫通する少なくとも１つの通気路（３２）を含む空冷構造（３０）と、
    円柱体である複数の電池単体（２０）と、を含み、前記複数の電池単体（２０）の軸線は前記第１方向（Ｘ）に平行であり、前記複数の電池単体（２０）は前記空冷構造（３０）の周りに設置され、前記空冷構造（３０）は前記通気路（３２）内に通じた風によって前記複数の電池単体（２０）が生じた熱を排出することに用いられる、
    ことを特徴とする電池（１０）。
  2. 前記複数の電池単体（２０）は、熱伝導性構造用接着剤（３４）によって前記本体（３１）の前記通気路（３２）から離れる第１表面（３１３）に接着される、
    ことを特徴とする請求項１に記載の電池（１０）。
  3. 第１表面（３１３）における前記複数の電池単体（２０）に接着される領域の輪郭形状は、前記複数の電池単体（２０）表面の輪郭形状と一致している、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池（１０）。
  4. 第１表面（３１３）における前記複数の電池単体（２０）に接着されていない領域に減量槽（３１４）が設置されている、
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の電池（１０）。
  5. 前記空冷構造（３０）はカバー（３３）をさらに含み、前記カバー（３３）と前記本体（３１）の第１端部（３１１）との間は第１ボルト（４１）により固定され、前記第１端部（３１１）は前記第１方向（Ｘ）において前記通気路（３２）の排気口が位置する端部である、
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の電池（１０）。
  6. 前記カバー（３３）と前記第１端部（３１１）との間に第１密閉部材（５１）が設置されている、
    ことを特徴とする請求項５に記載の電池（１０）。
  7. 前記カバー（３３）と前記複数の電池単体（２０）の端面との間に隙間（６０）がある、
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電池（１０）。
  8. 前記電池（１０）は、第１筐体部（１１１）と第２筐体部（１１２）を含む筐体（１１）をさらに含み、前記第１筐体部（１１１）と前記第２筐体部（１１２）が嵌合して前記空冷構造（３０）と前記複数の電池単体（２０）を収容するための収容室を形成し、前記第１筐体部（１１１）と前記第２筐体部（１１２）の少なくとも１つは開口を有し、前記開口の位置する平面は前記第１方向（Ｘ）に平行である、
    ことを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載の電池（１０）。
  9. 前記カバー（３３）と前記筐体（１１）との間に第２密閉部材（５２）が設置されている、
    ことを特徴とする請求項８に記載の電池（１０）。
  10. 前記本体（３１）の第２端部（３１２）と前記筐体（１１）との間は第２ボルト（４３）により固定され、前記第２端部（３１２）は前記第１方向（Ｘ）において前記通気路（３２）の吸気口が位置する端部である、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電池（１０）。
  11. 前記第２端部（３１２）と前記筐体（１１）との間に第３密閉部材（５３）が設置されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電池（１０）。
  12. 前記通気路（３２）の前記第１方向（Ｘ）に垂直である断面はフィン状である、
    ことを特徴とする請求項１～１１の何れか１項に記載の電池（１０）。
  13. 前記空冷構造（３０）は、前記通気路（３２）内に風を通じるためのファン（７０）をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１～１２の何れか１項に記載の電池（１０）。
  14. 請求項１～１３の何れか１項に記載の電池（１０）を含む電気装置において、前記電池（１０）が前記電気装置に電気エネルギーを提供するために用いられる、
    ことを特徴とする電気装置。
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