蓄电池装置

文档序号:144699 发布日期:2021-10-22 浏览:46次 >En<

阅读说明:本技术 蓄电池装置 (Accumulator device ) 是由 黑田和人 关野正宏 西牧章 山崎英生 小暮光义 佐伯洋介 于 2019-09-04 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种蓄电池装置,具备由多个单电池单元构成的单元构件、形成从多个单电池单元供给的电力或者向上述多个单电池单元供给的电力的电流流路的电流流路部件、以及与电流流路部件热结合的散热器,因此能够高效地冷却电流流路部件,容易小型化且输出较大。(The present invention relates to a battery device including a unit member including a plurality of battery cells, a current flow path member forming a current flow path for power supplied from or to the plurality of battery cells, and a heat sink thermally coupled to the current flow path member, and therefore, the battery device can efficiently cool the current flow path member, is easy to be downsized, and has a large output.)

蓄电池装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种蓄电池装置。

背景技术

以往,在各种领域中利用蓄电池装置。

构成该蓄电池装置的单电池单元的输出电压为几V,因此例如为了得到在工业、混合动力汽车等中经常使用的48V电压,可以考虑串联连接所需数量或者使用DC/DC转换器进行升压的某一种方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-185863号公报

专利文献2:日本特开2004-306726号公报

专利文献3:日本特开2016-220363号公报

专利文献4:日本特开2019-016564号公报

发明内容

发明要解决的课题

在使用DC/DC转换器的情况下,例如当从电池组输出24V向在工业设备、混合动力汽车中使用的48V进行两倍升压并输出时,电池组侧的电流成为输出电流的2倍以上。

此时,根据欧姆定律,基于铜损的发热与电流的平方成比例,因此电池组内的电流所流动的路径的发热量成为4倍。

此外,一般来说,由于负载会发生变动,因此蓄电池装置允许暂时的大电流,但与充满电池材料的电池单元的热时间常数相比,端子、汇流条等构成充放电流路的电流流路部件的热时间常数较小,因此温度会由于暂时的大电流而急剧上升。

因而,电池组侧的电流比输出电流大几倍的搭载有DC/DC转换器的蓄电池装置,被要求使电流流路部件中的暂时性的发热迅速地散热。

本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种蓄电池装置,高效地冷却电流流路部件,容易小型化,且输出较大。

用于解决课题的手段

实施方式的蓄电池装置具备:单元构件,由多个单电池单元构成;电流流路部件,形成从多个单电池单元供给的电力或者向上述多个单电池单元供给的电力的电流流路;以及散热器,与上述电流流路部件热结合。

附图说明

图1是第1实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图2是实施方式的蓄电池装置的控制系统构成框图。

图3是第1实施方式的蓄电池装置的比散热器靠下方的部分的平面图。

图4是热传导绝缘材的设置部分的放大图。

图5是第2实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图6是第3实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图7是第4实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图8是第5实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图9是第6实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图10是第7实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

图11是第7实施方式的蓄电池装置的比散热器靠下方的部分的平面图。

具体实施方式

接着,参照附图对优选的实施方式进行详细说明。

在以下的说明中,实施方式的蓄电装置以搭载于无人搬运车(AGV)的蓄电装置为例,但并不限定于此。

[1]第1实施方式

图1是第1实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

蓄电池装置10大体上具备框体11、单位电池单元(以下,简称为单元。)12、电池管理构件13、散热器14、DC/DC转换器15、汇流条16、充放电端子17N以及热传导材18。

此处,被电连接的多个单元12作为整体而构成单元构件12U。

框体11例如由树脂制材料构成,收纳多个单元12、电池管理构件13、散热器14、DC/DC转换器15、多个汇流条16以及多个热传导材18,并突出设置有正极侧充放电端子17P以及充放电端子17N。

单元12分别具备正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN。

图2是实施方式的蓄电池装置的控制系统构成框图。

电池管理构件13构成为,根据来自无人搬运车的车辆主体的未图示的控制器的启动信号SWU而启动,并且能够经由通信线进行通信数据COM的交换。

此外,电池管理构件13为,检测单元12的电压以及温度来进行充放电管理,并且根据需要输出控制信号SC,通过DC/DC转换器15进行来自主电路(无人搬运车侧电路)的电流切断。

在该情况下,如图1所示,在电池管理构件13的基板上设置有用于确保将汇流条16与散热器14热结合的空间的多个贯通孔13TH。

散热器14成为具有中空部14T的筒形状,对经由汇流条16传递的来自单元12的热、来自电池管理构件13的热以及来自DC/DC转换器15的热进行散热,将单元12、电池管理构件13以及DC/DC转换器15的温度维持为各自的规定温度以下。

如此,隔着散热器14将汇流条16与DC/DC转换器15对置配置。

因而,只要在中空部14T中流动足够的制冷剂,就能够除去从汇流条16以及DC/DC转换器15双方产生的热,因此能够防止热经由散热器14相互传递而产生影响。

DC/DC转换器15经由正极侧充放电端子17P以及充放电端子17N将来自与无人搬运车主体侧连接的未图示的充电装置的充电电力供给至单元12侧。

此外,DC/DC转换器15对来自单元12侧的放电电力进行升压,并经由正极侧充放电端子17P以及充放电端子17N供给至无人搬运车主体侧。

进而,当从电池管理构件13输入控制信号SC时,DC/DC转换器15进行电流切断。

汇流条16大体上具备:汇流条16I,将两个单元12之间(一个单元12的正极侧单元充放电端子12TP与另一个单元12的负极侧单元充放电端子12TN之间)进行连接;汇流条16P,将最高电位侧的单元12的正极侧单元充放电端子12TP与DC/DC转换器15的未图示的高电位侧端子连接;以及汇流条16N,将最低电位侧的单元12的负极侧单元充放电端子12TN与DC/DC转换器15的未图示的低电位侧端子连接。

图3是第1实施方式的蓄电池装置的比散热器靠下方的部分的平面图。

在蓄电池装置10的平面视图中,在近前侧配置有与散热器14热结合的电池管理构件13,并从未设置电池管理构件13的部分以及设置于电池管理构件13的基板的贯通孔13TH的形成部分起设置有汇流条16I、汇流条16P以及汇流条16N。

在图3的例子的情况下,在汇流条16P与汇流条16N之间串联连接有12个单元12。

此外,各汇流条16I经由电连接部16IT与电池管理构件13电连接。

同样,汇流条16P经由电连接部16PT与电池管理构件13电连接,汇流条16N经由电连接部16NT与电池管理构件13电连接。

在这些情况下,在图3的例子的情况下,汇流条16I、汇流条16P及汇流条16N与单元12的正极侧单元充放电端子12TP或者负极侧单元充放电端子12TN,在圆形状的汇流条开口部16H处通过焊接而连接。

此外,电连接部16IT、电连接部16PT及电连接部16NT与电池管理构件13的基板之间的电连接,通过钎焊或者螺纹紧固来实现。

由此,电池管理构件13进行各单元12的充放电管理。

图4是热传导绝缘材的设置部分的放大图。

热传导材18例如构成为具有散热性(传热性)的绝缘片。如图4所示,在将散热器14固定于框体的状态下,从散热器14侧朝汇流条16的方向施加压缩力而使热传导材18密接。在该情况下,也能够对热传导材18的两面赋予粘接性,来改善制造性(组装性)。

另外,在散热器14具有绝缘性的情况下,例如,在散热器14的表面上设置有绝缘性的树脂制薄膜或者绝缘性的陶瓷(例如,氮化铝)的情况下,或者在散热器14自身由绝缘性材料形成的情况下,作为热传导材18还能够使用热传导性粘接剂。

在该第1实施方式中,如图1所示,对于汇流条16I的散热连接部16IC,经由电池管理构件13的贯通孔13TH使热传导材18与散热器14以绝缘状态热结合。

同样,如图1所示,对于汇流条16P的散热连接部16PC以及汇流条16N的散热连接部16NC,在未设置电池管理构件13的基板的部分(也能够成为贯通孔13TH),使热传导材18与散热器14以绝缘状态热结合。

此外,通过使汇流条16I的散热连接部16IC、汇流条16P的散热连接部16PC以及汇流条16N的散热连接部16NC的宽度(图3中的上下方向的长度)比汇流条16I、汇流条16P以及汇流条16N的其他部分的宽度长,由此提高散热效率。

另外,汇流条16I的散热连接部16IC、汇流条16P的散热连接部16PC以及汇流条16N的散热连接部16NC的形状并不限定于此,只要是能够朝散热器14侧更高效地散热的构造,就能够适当采用。

根据该第1实施方式,能够有效地冷却汇流条16(汇流条16I、汇流条16P、汇流条16N)。进而,能够经由正极侧单元充放电端子12TP以及单元12的负极侧单元充放电端子12TN而有效地冷却单元12,因此能够避免各单元12的输出限制而增大输出。

因而,如果是相同的输出,则能够构成小型的蓄电池装置,如果是相同的装置规模,则能够提供输出较大的蓄电池装置。

[2]第2实施方式

接着,对第2实施方式进行说明。

该第2实施方式与第1实施方式的不同点在于,代替使汇流条16与散热器14热结合,而使单元12的电极端子(正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN)与散热器14热结合。

图5是第2实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

在图5中,对于与图1的第1实施方式相同的部分标注相同的符号,并援用其详细说明。

散热器14成为具备中空部14T的筒形状,并且设置有多个用于与单元12的正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN热结合的突起部14P。

并且,在电池管理构件13的基板上设置有用于确保空间的多个贯通孔13TH,该空间用于将该突起部14P与单元12的正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN热结合。

并且,在与突起部14对置的单元12的正极侧单元充放电端子12TP或者负极侧单元充放电端子12TN之间配置有热传导材18,在将散热器14固定于框体的状态下,从散热器14侧朝正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN的方向施加压缩力而使其密接。

其结果,散热器14对从与各突起部14P热结合的单元12的正极侧单元充放电端子12TP或者负极侧单元充放电端子12TN传递的来自单元12的热进行散热,将单元12的温度维持为规定温度以下。

此外,与此并行,散热器14对来自电池管理构件13的热以及来自DC/DC转换器15的热进行散热,将电池管理构件13以及DC/DC转换器15的温度维持为各自的规定温度以下。

根据该第2实施方式,能够有效地冷却单元12的正极侧单元充放电端子12TP或者负极侧单元充放电端子12TN。进而,能够经由正极侧单元充放电端子12TP以及单元12的负极侧单元充放电端子12TN而有效地冷却单元12,因此能够避免各单元12的输出限制而增大输出。

因而,根据该第2实施方式,如果是相同的输出,则能够构成小型的蓄电池装置,如果是相同的装置规模,则能够提供输出较大的蓄电池装置。

[3]第3实施方式

接着,对第3实施方式进行说明。

图6是第3实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

在图6中,对于与图1的第1实施方式相同的部分标注相同的符号,并援用其详细说明。

该第3实施方式与第1实施方式的不同点在于,能够在散热器14的中空部14T的两端设置接头21,经由接头21连接制冷剂供给循环装置,向中空部14T内流动制冷剂。

通过采用这种构成,根据该第3实施方式,与第1实施方式的情况相比较,能够更有效地冷却汇流条16(汇流条16I、汇流条16P、汇流条16N)。进而,能够经由正极侧单元充放电端子12TP以及单元12的负极侧单元充放电端子12TN而有效地冷却单元12,因此能够避免各单元12的输出限制而增大输出。

因而,能够实现蓄电池装置的进一步小型化或者蓄电池装置的进一步大输出化。

[4]第4实施方式

接着,对第4实施方式进行说明。

图7是第4实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

在图7中,对于与图1的第1实施方式相同的部分标注相同的符号,并援用其详细说明。

该第4实施方式与第1实施方式的不同点在于,其构成为,在散热器14的一端侧的中空部14T配置鼓风机25,将通过过滤器26后的空气强制地供给到中空部14T内,并经由中空部14T的另一端侧的开口强制地排出。

通过采用这种构成,能够在散热器14中回收热,而更有效地冷却汇流条16、单元12、电池管理构件13以及DC/DC转换器15。因而,能够更进一步地实现蓄电池装置的小型化或者大输出化。

[5]第5实施方式

接着,对第5实施方式进行说明。

图8是第5实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

在图8中,对于与图1的第1实施方式相同的部分标注相同的符号,并援用其详细说明。

该第5实施方式与第1实施方式的不同点在于,代替散热器14而具备热管30。

热管30在内部形成有管芯,并封入有工作液。

进而,热管30具备:蒸发(吸热)部30H,与汇流条16、电池管理构件13以及DC/DC转换器15热结合;以及冷凝(散热)部30C,经由隔热部30I与蒸发部30H连接,并设置有散热器31。

根据上述构成,在蒸发部30H中工作液蒸发,由此从汇流条16、单元12、电池管理构件13以及DC/DC转换器15回收热,并且蒸发后的工作液朝冷凝部30C高速地移动。

然后,在冷凝部30C中工作液冷凝而释放出蒸发潜热,将从汇流条16、电池管理构件13以及DC/DC转换器15回收的热朝蓄电池装置10外释放。

此时,工作液通过管芯的毛细管现象而向蒸发部30H回流。

如以上说明的那样,在热管30中,能够回收热而更有效地冷却汇流条16、单元12、电池管理构件13以及DC/DC转换器15,因此能够更进一步地实现蓄电池装置的小型化或者大输出化。

此外,由于能够将蒸发部30H(散热面)设置在任意场所,因此适合于设置场所有限的汽车等。

[6]第6实施方式

图9是第6实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

在图9中,对于与图1的第1实施方式相同的部分标注相同的符号,并援用其详细说明。

该第6实施方式与第1实施方式的不同点在于,其构成为,使热传导材18具有导电性而将汇流条16的散热连接部(例如,散热连接部16IC、16PC、16NC)与电池管理构件13的基板电连接,并且经由电池管理构件13的基板与散热器14热结合。

在该情况下,使用导电性粘接剂、板簧、螺钉等,将汇流条16与电池管理构件13的基板电连接且热连接。

通过采用这种构成,能够在散热器14中经由电池管理构件13的基板回收汇流条16的热、进而回收单元12的热。

因而,根据该第6实施方式,也能够更有效地冷却汇流条16、单元12、电池管理构件13以及DC/DC转换器15,因此能够更进一步地实现蓄电池装置的小型化或者大输出化。

[7]第7实施方式

接着,对第7实施方式进行说明。

图10是第7实施方式的蓄电池装置的概要构成说明图。

在图10中,对于与图1的第1实施方式相同的部分标注相同的符号。

第7实施方式中与第1实施方式的不同点在于,将电池管理构件13以及DC/DC转换器15配置在散热器14的单元12侧的面上,以及将正极侧充放电端子17P以及充放电端子17N配置在框体的同一侧面侧。

蓄电池装置10A大体上具备框体11、单电池单元(以下,简称为单元。)12、电池管理构件13、散热器14、DC/DC转换器15、汇流条16、充放电端子17N以及热传导材18。

框体11例如由树脂制材料构成,收纳多个单元12、电池管理构件13、散热器14、DC/DC转换器15、多个汇流条16以及多个热传导材18,正极侧充放电端子17P以及充放电端子17N突出设置于同一侧面(在图10中,为左侧面)。

单元12分别具备正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN。

图11是第7实施方式的蓄电池装置的比散热器靠下方的部分的平面图。

在蓄电池装置10A的平面视图中,在近前右侧配置有与散热器14热结合的电池管理构件13,在近前左侧配置有与散热器14热结合的DC/DC转换器15。

进而,在未设置电池管理构件13的部分、设置于电池管理构件13的基板的贯通孔13TH的形成部分以及未设置DC/DC转换器15的部分15TH,设置有汇流条16I、汇流条16P以及汇流条16N。

在图11的例子的情况下,在汇流条16P与汇流条16N之间串联连接有12个单元12。

此外,各汇流条16I经由电连接部16IT与电池管理构件13电连接。

同样,汇流条16P经由电连接部16PT与电池管理构件13电连接,汇流条16N经由电连接部16NT与电池管理构件13电连接。

由此,电池管理构件13进行各单元12的充放电管理。

在该第7实施方式中,如图10所示,对于汇流条16I的散热连接部16IC,经由未设置电池管理构件13的部分、设置于电池管理构件13的基板的贯通孔13TH的形成部分以及未设置DC/DC转换器15的部分15TH,使热传导材18与散热器14以绝缘状态热结合。

同样,如图1所示,对于汇流条16P的散热连接部16PC以及汇流条16N的散热连接部16NC,在未设置DC/DC转换器15的基板的部分(也可以是未设置电池管理构件13的部分或者也能够成为贯通孔13TH),使热传导材18与散热器14以绝缘状态热结合。

在该情况下,更优选为,通过如图10的箭头所示,从发热更少的电池管理构件13侧朝发热更多的DC/DC转换器15侧流动制冷剂,由此能够更有效地进行冷却。

如以上说明的那样,根据该第7实施方式,能够通过更紧凑的构成来有效地冷却电池管理构件13、DC/DC转换器15以及汇流条16(汇流条16I、汇流条16P、汇流条16N)。进而,能够经由正极侧单元充放电端子12TP以及单元12的负极侧单元充放电端子12TN而有效地冷却单元12,因此能够避免各单元12的输出限制而增大输出。

因而,如果是相同的输出,则能够构成小型的蓄电池装置,如果是相同的规模,则能够提供输出较大的蓄电池装置。

在以上的说明中,对电池管理构件13的基板与DC/DC转换器15的基板分体的情况进行了说明,但也能够构成在同一基板上并以与散热器14热结合的方式构成。

[8]实施方式的变形例

在以上的说明中,对汇流条16的形状进行了详细说明,但为了增大表面积或者抑制发热以便能够进一步散热,也能够增大与正极侧单元充放电端子12TP以及负极侧单元充放电端子12TN的接触面积。

在以上的说明中,将多个单元12串联连接而构成单元构件12U,但并不限定于此,也可以将多个单元12串并联连接而构成单元构件12U。

对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图对发明的范围进行限定。这些新的实施方式能够以其他各种方式加以实施,在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中,并且包含于请求范围所记载的发明和与其等同的范围中。

符号的说明

10、10A:蓄电池装置;11:框体;12:单元;12TN:负极侧单元充放电端子;12TP:正极侧单元充放电端子;12U:单元构件;13:电池管理构件;13TH:贯通孔;14:散热器;14P:突起部;14T:中空部;15:DC/DC转换器;16:汇流条;16H:汇流条开口部;16I:汇流条;16IC:散热连接部;16IT:电连接部;16N:汇流条;16NC:散热连接部;16NT:电连接部;16P:汇流条;16PC:散热连接部;16PT:电连接部;17N:负极侧充放电端子;17P:正极侧充放电端子;18:热传导材;21:接头;26:过滤器;30:热管。

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