JP7374194B2 - 単電池及び電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、単電池及び電池パックに関する。
現在、一般的な電池は、電極組立体の外部を囲むハウジングを通じてしか熱交換することができず、熱交換効果が悪い。電池の内部温度が高すぎる場合、電池内に熱が蓄積して電池の充放電効率及び信頼性の低下を招き、一方、極めて寒い環境に置かれる場合、電池の内部温度が低すぎ、このような２種類の場合のいずれも、電気エネルギーの利用効率及び信頼性を損なう。
本発明は、従来技術に存在する技術的課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。このため、本発明は熱交換が良好である単電池を提案する。本発明は、各単電池が良好な熱交換効果を達成し、電池パックのエネルギー利用率を向上できる電池パックをさらに提案する。
本発明の実施例の第１の態様の実施例に係る単電池は、両端のそれぞれに第１の端蓋と第２の端蓋が設けられ、前記第１の端蓋及び前記第２の端蓋とともに、電極組立体を設けるための収容スペースを画定する円筒体と、前記第１の端蓋及び前記第２の端蓋に挿通され、前記収容スペースを貫通しており、外側壁が前記電極組立体と接触する熱交換管とを含む。
本発明の実施例に係る単電池は、少なくとも下記有益な効果を有する。
以上の単電池にその内部を貫通している熱交換管が設けられ、熱交換管の管壁が電極組立体と接触し、熱交換管は外部の低温流体に連通して電極組立体と熱交換することで電極組立体により生じた熱の一部を放出し、単電池の内部温度の上昇により電池の充放電効率及び信頼性が低下することを回避することができ、熱交換管は外部の暖かい流体に連通して電極組立体と熱交換することで、極めて寒い条件下で電極組立体を素早く昇温させ、さらに単電池の電気エネルギーの利用効率を高めることができる。
本発明のいくつかの実施例では、前記熱交換管は、中心管、第１のコネクタ、及び第２のコネクタを含み、前記第１の端蓋及び前記第２の端蓋のそれぞれには、前記中心管に適合する第１の取付孔及び第２の取付孔が開けられ、前記第１のコネクタは前記中心管の一端に取り外し可能に接続され、前記第１の端蓋に押し付けられ、前記第２のコネクタは前記中心管の他端に取り外し可能に接続され、前記第２の端蓋に押し付けられ、前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタのそれぞれの内部には、前記中心管の内部に連通している第１のスルーホール及び第２のスルーホールが設けられる。
本発明のいくつかの実施例では、前記中心管の両端はそれぞれ前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタに螺合される。
本発明のいくつかの実施例では、単電池は、第１のシール部材と第２のシール部材をさらに含み、前記第１のシール部材は前記第１のコネクタと前記第１の端蓋との間にシールして設けられ、前記第２のシール部材は前記第２のコネクタと前記第２の端蓋との間にシールして設けられる。
本発明のいくつかの実施例では、前記第１の端蓋には、別の前記単電池の前記第２の端蓋に接続するための接続ユニットが設けられる。
本発明のいくつかの実施例では、前記第１の端蓋には第１の雌ネジが設けられ、前記第２の端蓋には第２の雌ネジが設けられ、前記接続ユニットには前記第１の雌ネジに接続される第１の雄ネジが設けられ、前記接続ユニットには前記第２の雌ネジに対応する第２の雄ネジが設けられる。
本発明は、上記いずれかの技術案の単電池を少なくとも２つ含み、前記単電池同士は接続ユニットを介して順次直列され、隣接する前記単電池の前記熱交換管は互いに連通している電池パックをさらに提案する。
本発明の実施例に係る電池パックは、少なくとも下記有益な効果を有する。
以上の電池パックは、単電池を少なくとも２つ含み、単電池同士は接続ユニットを介して順次直列され、隣接する前記単電池の前記熱交換管は互いに連通しており、それにより、電池パックの一端の熱交換管から外部流体を導入すると、流体は電池パックの他端の熱交換管から吐出されて、電池パックのすべての単電池と熱交換することができる。
本発明のいくつかの実施例では、隣接する前記単電池と、対応する前記接続ユニットとにより密閉室が形成され、前記熱交換管はすべて前記密閉室に連通している。
本発明のいくつかの実施例では、前記接続ユニットの側壁には、前記密閉室と外部とを連通させる貫通穴が設けられ、前記貫通穴には、前記貫通穴をシールするシーリングプラグが取り外し可能に取付けられる。
本発明のいくつかの実施例では、隣接する前記熱交換管同士は第３のジョイントを介して接続され、前記第３のジョイントの内部に、隣接する前記熱交換管の内部に連通している内孔チャンネルが設けられる。
本発明の追加の態様及び利点は以下の説明に記載され、部分的に以下の説明から明らかになるか、又は本発明を実施することにより把握できる。
本発明の上記及び／又は追加の態様及び利点は、以下の図面を参照した実施例の説明から明らかで理解しやすくなる。
本発明の単電池の一実施例の内部構造模式図である。 本発明の電池パックの一実施例の内部構造模式図である。 本発明の電池パックの別の実施例の内部構造模式図である。
以下、本発明の実施例を詳細に説明し、前記実施例を図面に例示的に示し、図面を通じて、同一又は類似の符号は、同一もしくは類似の構成要素又は同一もしくは類似の機能を有する構成要素を示す。以下、図面を参照しながら説明する実施例は例示的なものであり、本発明を解釈するために過ぎず、本発明を制限するものではない。
なお、本発明の説明において、係る方位の説明、たとえば「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語により示される方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本発明を容易に説明したり説明を簡素化させたりするために過ぎず、示す装置又は構成要素が必ずしも特定の方位を有したり、特定の方位で構造・操作されたりすることを指示又は示唆するものではなく、このため、本発明に対する制限として理解してはならない。
本発明の説明において、若干とは１つ又は複数を意味し、複数は２つ以上を意味し、「よりも大きい」、「よりも小さい」、「超える」などは、当該数を含まない、「以上」、「以下」、「以内」などは当該数を含むように理解される。「第１」、「第２」が使用される場合、技術的特徴を区別するために過ぎず、相対重要性を指示又は示唆するか、又は係る技術的特徴の数量や優先順位を暗黙的に示すものではない。
なお、本発明の説明において、別に明確な規定や限定がない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」は広義に理解すべきであり、たとえば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続されてもよく、一体に接続されてもよい。機械的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよい。直接連結してもよく、中間媒体を介して間接的に連結してもよく、２つの構成要素の内部が連通してもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本発明での意味を理解できる。
図１に示すように、本発明の実施例の第１の態様の実施例に係る単電池は、両端のそれぞれに第１の端蓋２００と第２の端蓋３００が設けられ、前記第１の端蓋２００及び前記第２の端蓋３００とともに、電極組立体４００を設けるための収容スペースを画定する円筒体１００と、前記第１の端蓋２００及び前記第２の端蓋３００に挿通され、前記収容スペースを貫通しており、外側壁が前記電極組立体４００と接触する熱交換管５００とを含む。以上の単電池にその内部を貫通している熱交換管５００が設けられ、熱交換管５００の管壁が電極組立体４００と接触し、熱交換管５００は外部の低温流体に連通して電極組立体４００と熱交換することで電極組立体４００により生じた熱の一部を放出し、単電池の内部温度の上昇により電池の充放電効率及び信頼性が低下することを回避することができ、熱交換管５００は外部の暖かい流体に連通して電極組立体４００と熱交換することで、極めて寒い条件下で電極組立体４００を素早く昇温させ、さらに電気エネルギーの利用効率を高めることができる。
図１に示すように、本発明のいくつかの実施例では、前記熱交換管５００は、中心管５１０、第１のコネクタ５２０、及び第２のコネクタ５３０を含み、前記第１のコネクタ５２０及び前記第２のコネクタ５３０のそれぞれの内部に、前記中心管５１０の内部に連通している第１のスルーホール５２１及び第２のスルーホール５３１が設けられ、第１のスルーホール５２１及び第２のスルーホール５３１はそれぞれ中心管５１０の２つのポートに正対し、前記第１の端蓋２００及び前記第２の端蓋３００のそれぞれには、前記中心管５１０に適合する第１の取付孔及び第２の取付孔が開けられ、第１の取付孔、第２の取付孔は、それぞれ中心管５１０の両端が通り抜けるものであり、前記第１のコネクタ５２０は前記中心管５１０の一端に取り外し可能に接続され、前記第１の端蓋２００に押し付けられ、前記第２のコネクタ５３０は前記中心管５１０の他端に取り外し可能に接続され、前記第２の端蓋３００に押し付けられ、第１のコネクタ５２０及び第２のコネクタ５３０は、中心管５１０を単電池の内部に固定するとともに、第１の端蓋２００と円筒体１００との間の接続及び第２の端蓋３００と円筒体１００との間の接続に対して補強作用を果たす。
図１に示すように、本発明のいくつかの実施例では、取付方式の簡素化のため、前記中心管５１０の両端のそれぞれは前記第１のコネクタ５２０及び前記第２のコネクタ５３０に螺合される。
図１に示すように、本発明のいくつかの実施例では、円筒体１００内に電解液を含む単電池の場合、電解液の漏れを避けるために、単電池は、第１のシール部材５４０及び第２のシール部材５５０をさらに含み、前記第１のシール部材５４０は前記第１のコネクタ５２０と前記第１の端蓋２００との間にシールして設けられ、前記第２のシール部材５５０は前記第２のコネクタ５３０と前記第２の端蓋３００との間にシールして設けられる。
図１及び図２に示すように、本発明のいくつかの実施例では、前記第１の端蓋２００に、別の前記単電池の前記第２の端蓋３００に接続するための接続ユニット６００が設けられ、それにより、複数の単電池の連結が可能になる。
本発明のいくつかの実施例では、前記第１の端蓋２００には第１の雌ネジ２２０が設けられ、前記第２の端蓋３００には第２の雌ネジ３２０が設けられ、前記接続ユニット６００には前記第１の雌ネジ２２０に接続される第１の雄ネジ６１０が設けられ、前記接続ユニット６００には前記第２の雌ネジ３２０に対応する第２の雄ネジ６２０が設けられる。つまり、隣接する２つの単電池はネジ構造を通じて接続され、それにより、単電池の直列数を必要に応じて調整することができ、そして、１つだけの単電池が使用される場合、使用に影響を与えることなく接続ユニット６００を単電池から取り外すことができる。
本発明のいくつかの実施例では、前記電極組立体４００は、前記収容スペース内の電極群と電解液を含み、前記第１の端蓋２００及び／又は前記第２の端蓋３００に注液口が設けられ、前記注液口に安全弁７００が取り外し可能に取付けられる。
図２又は図３に示すように、本発明は、上記いずれかの技術案の単電池を少なくとも２つ含み、前記単電池同士は接続ユニット６００を介して順次直列され、隣接する単電池の熱交換管５００は連通している電池パックをさらに提案する。以上の電池パックでは、一端の熱交換管５００から外部流体が導入されると、流体は電池パックの他端の熱交換管５００から吐出されて、電池パックのすべての単電池と熱交換することができる。
図１及び図２に示すように、本発明のいくつかの実施例では、隣接する前記単電池と、対応する前記接続ユニット６００とにより密閉室８００が形成され、隣接する前記単電池の前記熱交換管５００はすべて前記密閉室８００に連通している。
図３に示すように、本発明のいくつかの実施例では、隣接する前記熱交換管５００同士は第３のジョイント９００を介して接続され、前記第３のジョイント９００の内部には、隣接する前記熱交換管５００の内部に連通している内孔チャンネルが設けられる。すべての熱交換管５００は連結されて密閉管路となり、上記実施例の密閉室８００を通じて連通する必要がなくなる。
図１及び図２に示すように、本発明のいくつかの実施例では、前記接続ユニット６００の側壁に、密閉室８００と外部とを連通させる貫通穴６３０が設けられ、前記貫通穴６３０に、前記貫通穴６３０をシールするシーリングプラグが取り外し可能に取付けられる。熱交換管５００の内部に外部流体を流さないとき、シーリングプラグを貫通穴６３０から取り外し、第１の端蓋２００及び第２の端蓋３００に伝達される熱は、熱気流の形態として貫通穴６３０から外部へ排出されるか、又は外部の気流は貫通穴６３０から密閉室８００に入り、第１の端蓋２００及び第２の端蓋３００と熱交換することができる。
本発明のいくつかの実施例では、前記接続ユニット６００の側壁には、前記熱交換管５００の軸心周りに分布している前記貫通穴６３０が複数設けられ、これは、熱交換効率の向上に有利である。
以上の前記実施例の各技術的特徴は任意に組み合わせることができ、説明の便宜上、上記実施例の各技術的特徴のすべての可能な組み合わせを説明していないが、これらの技術的特徴の組み合わせは、矛盾しない限り、本明細書に記載の範囲とみなすべきである。
本発明の実施例を例示的に説明したが、当業者にとって明らかなように、本発明の原理及び主旨を逸脱することなく、これらの実施例に対して、さまざまな変化、修正、置換及び変形を行うことができ、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等物により限定される。

Claims (8)

  1. 単電池であって、
    両端のそれぞれに第１の端蓋（２００）と第２の端蓋（３００）が設けられ、前記第１の端蓋（２００）及び前記第２の端蓋（３００）とともに、電極組立体（４００）を設けるための収容スペースを画定する円筒体（１００）と、
    前記第１の端蓋（２００）及び前記第２の端蓋（３００）に挿通され、前記収容スペースを貫通しており、外側壁が前記電極組立体（４００）と接触する熱交換管（５００）とを含み、
    前記第１の端蓋（２００）には、別の前記単電池の前記第２の端蓋（３００）に接続するための接続ユニット（６００）が設けられ、
    前記第１の端蓋（２００）には第１の雌ネジ（２２０）が設けられ、前記第２の端蓋（３００）には第２の雌ネジ（３２０）が設けられ、前記接続ユニット（６００）には前記第１の雌ネジ（２２０）に接続される第１の雄ネジ（６１０）が設けられ、前記接続ユニット（６００）には前記第２の雌ネジ（３２０）に対応する第２の雄ネジ（６２０）が設けられる、ことを特徴とする単電池。
  2. 前記熱交換管（５００）は、中心管（５１０）、第１のコネクタ（５２０）、及び第２のコネクタ（５３０）を含み、前記第１の端蓋（２００）及び前記第２の端蓋（３００）のそれぞれには、前記中心管（５１０）に適合する第１の取付孔及び第２の取付孔が開けられ、前記第１のコネクタ（５２０）は前記中心管（５１０）の一端に取り外し可能に接続され、前記第１の端蓋（２００）に押し付けられ、前記第２のコネクタ（５３０）は前記中心管（５１０）の他端に取り外し可能に接続され、前記第２の端蓋（３００）に押し付けられ、前記第１のコネクタ（５２０）及び前記第２のコネクタ（５３０）のそれぞれの内部には、前記中心管（５１０）の内部に連通している第１のスルーホール（５２１）及び第２のスルーホール（５３１）が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の単電池。
  3. 前記中心管（５１０）の両端はそれぞれ前記第１のコネクタ（５２０）及び前記第２のコネクタ（５３０）に螺合される、ことを特徴とする請求項２に記載の単電池。
  4. 第１のシール部材（５４０）と第２のシール部材（５５０）をさらに含み、前記第１のシール部材（５４０）は前記第１のコネクタ（５２０）と前記第１の端蓋（２００）との間にシールして設けられ、前記第２のシール部材（５５０）は前記第２のコネクタ（５３０）と前記第２の端蓋（３００）との間にシールして設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載の単電池。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の単電池を少なくとも２つ含み、前記単電池同士は接続ユニット（６００）を介して順次直列され、隣接する前記単電池の前記熱交換管（５００）は互いに連通している、ことを特徴とする電池パック。
  6. 隣接する前記単電池と対応する前記接続ユニット（６００）とにより密閉室（８００）が形成され、前記熱交換管（５００）はすべて前記密閉室（８００）に連通している、ことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
  7. 前記接続ユニット（６００）の側壁には、前記密閉室（８００）と外部とを連通させる貫通穴（６３０）が設けられ、前記貫通穴（６３０）には前記貫通穴（６３０）をシールするシーリングプラグが取り外し可能に取付けられる、ことを特徴とする請求項６に記載の電池パック。
  8. 隣接する前記熱交換管（５００）同士は第３のジョイント（９００）を介して接続され、前記第３のジョイント（９００）の内部に、隣接する前記熱交換管（５００）の内部に連通している内孔チャンネルが設けられる、ことを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
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