电池单元的制作方法

1.本公开所公开的技术涉及一种电池单元。特别是涉及一种具备在层叠方向上层叠配置有多个电池单体的电池组、冷却器和导热件的电池单元。


背景技术：

2.上述电池单元公开在日本特开2020-053148中。从电池组(在日本特开2020-053148中，称为多个电池单体)产生的热经由凝胶状的导热件传递到冷却器。在日本特开2020-053148的冷却器的与电池组相对的面上，形成有：在其与电池组之间夹持导热件的多个主冷却面；以及位于它们之间并且比主冷却面远离电池组的凹部。由此，从电池组和主冷却面之间挤出的凝胶状的导热件进入凹部。通过凹部保持被挤出的导热件，由此能够防止导热件移动至不希望的部位。


技术实现要素：

3.在日本特开2020-053148的电池单元中，进入凹部的导热件不与电池组抵接，不对电池组的冷却作出贡献。其结果是，无助于冷却的导热件部分的质量增加。另外，在为了与电池组抵接而用导热件填满凹部的情况下，导热件的使用量增加，其质量增加。进而，由于在冷却面的与电池组相对的面上形成有凹凸，所以冷却器的表面积增加。其结果是，冷却器的质量增加。本公开提供一种能够在抑制质量的增加和导热件的使用量的增加的同时冷却电池组的技术。
4.本公开所公开的电池单元具备电池组、多个母线、冷却器和导热件。电池组沿着层叠方向层叠配置有多个电池单体，具有排列有各个电池单体的电极的第一面和位于所述第一面的相反侧的第二面。多个母线分别与所述多个电池单体的至少一个电极连接，将所述多个电池单体电连接。冷却器具有与所述电池组的所述第二面相对的冷却面，对所述电池组进行冷却。导热件配置在所述电池组的所述第二面与所述冷却器的所述冷却面之间，将所述电池组的热传递到所述冷却器。所述冷却器的所述冷却面具有扁平的形状。所述导热件具有与所述多个电池单体相对且沿着所述层叠方向呈带状延伸的多个带。所述多个带在与所述层叠方向垂直的方向上位于相互分开的位置。当从与所述冷却面正交的方向观察时，所述多个带中的至少一个带的至少一部分与所述多个电池单体的各自的所述电极重叠。
5.在各个电池单体中，电流从一个电极流入，电流从另一个电极流出。因此，在各个电池单体中，电流容易在电极上密集，在电极及其附近容易成为高温。另外，由于母线与电池单体的电极连接，因此电极更容易被发热的母线的热加热。其结果是，在电池单体的电极及其附近，与电池单体的其他部位相比，发热量容易变大。在上述的电池单元中，在从与冷却面正交的方向观察时，导热件的多个带中的至少一个带的至少一部分与各个电极重叠。由此，在电极及其附近发出的热容易经由与电极重叠的位置的导热件而传递到冷却器。即，容易成为高温的电极附近容易被导热件冷却。另外，导热件的带在与层叠方向垂直的方向
上位于相互分离的位置。由此，与在冷却面整面配置导热件相比，能够减少导热件的使用量。进而，通过将冷却器的冷却面形成为扁平形状，与在冷却面上形成有凹凸的相关技术相比，能够降低冷却器自身的质量。这样，根据本公开所公开的电池单元，能够通过相对少量的导热件冷却发热量大的电池单体和母线的连接部位，同时抑制质量的增加。
6.在所述电池单元中，所述多个带可以具有至少一组以第一间隔在宽度方向上分开的带状部以及另外的至少一组以第二间隔在所述宽度方向上分开的带状部。
7.在所述电池单元中，所述导热件可以是凝胶状。
8.在所述电池单元中，所述导热件也可以作为用于将所述冷却面固定于第二面的粘接剂发挥功能。
9.在所述电池单元中，所述多个电池单体也可以分别是在所述层叠方向上具有扁平的矩形形状的方型电池。
10.在所述电池单元中，也可以是，在所述冷却器内形成有流路，该流路与所述多个电池单体相对且沿着所述层叠方向延伸，并且供冷却所述电池组的制冷剂循环。
11.在所述电池单元中，也可以是，还具备防水板，该防水板配置在所述电池组的所述第二面与所述冷却器的所述冷却面之间，并覆盖所述冷却面。另外，所述导热件可以位于所述电池组与所述防水板之间以及所述防水板与所述冷却器之间中的一方。
12.在所述电池单元中，也可以是，还具备第2导热件，该第2导热件位于所述电池组与所述防水板之间以及所述防水板与所述冷却器之间中的另一方。另外，所述第二导热件也可以以所述防水板作为对称面而与所述导热件对称地排列。
13.本公开所公开的技术的细节和进一步的改进将在以下的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
14.以下将结合附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：
15.图1是表示第一实施例的电池单元10a的结构的立体图。
16.图2示出了沿图1的线ii-ii的剖视图。
17.图3表示第二实施例的电池单元10b的与图2同样的剖视图。
18.图4表示第三实施例的电池单元10c的与图2同样的剖视图。
具体实施方式
19.在本公开的一个实施例中，多个带可以具有以第一间隔在宽度方向(带的宽度方向)上分开的至少一组带状部和以第二间隔在所述宽度方向上分开的另外的至少一组带状部。根据这样的结构，由于提高了导热件的配置的自由度，所以容易根据发热量多的电极附近的位置来配置导热件。
20.在本公开的一实施例中，所述导热件可以为凝胶状。根据这样的结构，能够根据发热量多的电极附近的位置，比较容易地配置导热件。
21.在本公开的一个实施例中，所述导热件也可以作为用于将所述冷却面固定于所述第二面的粘接剂发挥功能。通过这样的结构，能够抑制冷却面与第二面的位置偏移。
22.在本公开的一实施例中，所述多个电池单体的各个电池单体可以是在所述层叠方向上具有扁平的矩形形状的方型电池。然而，在其他实施例中，例如，可以使用圆筒形电池。
23.在本公开的一实施例中，也可以是，在所述冷却器内形成有流路，该流路与所述多个电池单体相对且沿着所述层叠方向延伸，并且供冷却所述电池组的制冷剂循环。根据这样的结构，导热件的多个带沿着冷却器的流路延伸。其结果是，导热件的多个带与冷却器的流路的接触面积增加。因此，电池组的热容易经由导热件而被制冷剂传递。
24.在本公开的一实施例中，也可以是，还具备防水板，该防水板配置在所述电池组的所述第二面与所述冷却器的所述冷却面之间，并覆盖所述冷却面。在该情况下，所述导热件可以位于所述电池组与所述防水板之间和所述防水板与所述冷却面之间中的一方。根据这样的结构，在制冷剂从冷却器泄漏的情况下，能够防止泄漏的制冷剂到达电池组。
25.另外，在该情况下，还可以具备第二导热件，该第二导热件位于所述电池组与所述防水板之间和所述防水板与所述冷却面之间中的另一方，所述第二导热件可以以所述防水板为对称面，与所述导热件对称地排列。通过这样的结构，电池组的热首先传递到位于第二面和防水板之间的导热件，该热经由位于冷却器和防水板之间的导热件传递到冷却器。另外，由于导热件相对于防水板对称地排列，因此热容易在各个导热件之间移动。
26.(实施例)参照附图对实施例的电池单元进行说明。图1表示第一实施例的电池单元10a的立体图。此外，在图1中，为了便于理解电池单元10a的结构，将各构成部件分解记载。电池单元10a例如搭载在电动汽车的地板(省略图示)的下方。电池单元10a构成蓄积驱动电动汽车的电力的电池。另外，在图1中，仅记载电池单元10a的一部分。电池单元10a在电动汽车的宽度方向(即，图1中的箭头rh的方向)上进一步延伸。电池单元10a配置在电动汽车的地板的下方整个区域。此外，在本公开中，附图中的箭头fr表示电动汽车的前后方向(长度方向)的前方，箭头rh表示电动汽车的左右方向(宽度方向)的右方，箭头up表示电动汽车的上下方向(高度方向)的上方。
27.电池单元10a具有电池组2、多个母线4v、4c、下壳体6、冷却器20、下板8、单电池侧导热件30a和冷却侧导热件30b。电池组2通过多个电池单体2c沿着宽度方向(即，箭头rh方向)层叠配置而构成。在图1中，仅记载了构成电池组2的多个电池单体2c中的4个电池单体2c，但实际上还层叠配置有多个电池单体2c。每个电池单体2c在其层叠方向(即，箭头rh方向)上具有扁平的矩形形状。即，电池单体2c分别是所谓的方型电池。由于构成电池组2的多个电池单体2c分别具有相同的构造，因此以下对1个电池单体2c进行说明。
28.虽然省略了图示，但电池单体2c是在其内部收容有负极材料、正极材料、以及将它们分离的隔膜等的二次电池。电池单体2c是使用含锂的氧化物作为正极材料的锂离子电池。在电池单体2c的上表面的一个端部设置有正极电极2p。在电池单体2c的上表面的另一个端部设置有负极电极2n。电池单体2c内的锂离子(省略图示)从正极电极2p向负极电极2n移动，从而在电池单体2c内蓄积电力。电池单体2c内的锂离子(省略图示)从负极电极2n向正极电极2p移动，由此放出电池单体2c内的电力。
29.如图1所示，当多个电池单体2c在宽度方向上层叠配置时，在电池组2的上表面2u，各个电池单体2c的电极2p、2n沿着层叠方向交替排列。在各电池单体2c的电极2p、2n上连接有由铜板构成的母线。设备侧母线4v配置于电池单体2c的正极电极2p，该正极电极2p位于图1中的最左侧(即，在图1的纸面近前侧)。设备侧母线4v在其前方连接到电力转换器(省略
图示)。另外，邻接的电池单体2c的正极电极2p和负极电极2n通过连接母线4c连接。即，各电池单体2c串联连接。电流经由设备侧母线4v和连接母线4c流入各电池单体2c。其结果，电池组2发热。
30.在位于电池组2的上表面2u的相反侧的下表面2d的下方配置有下壳体6的底壁。图1中仅示出了下壳体6的底壁，但下壳体6是从下方覆盖电池组2的箱状的板金部件。详细情况将在后面叙述，制冷剂在配置于下壳体6的下方的冷却器20内循环。通过用下壳体6从下方覆盖电池组2，即使在冷却器20内的制冷剂泄漏的情况下，也能防止制冷剂附着在电池组2上。另外，在下壳体6和电池组2之间配置有单电池侧导热件30a。单电池侧导热件30a具备在前后方向上呈带状延伸的一条带31b和在宽度方向(即电池单体2c的层叠方向)上呈带状延伸的四条带31a。带31b在下壳体6的上表面6u的左端部沿前后方向延伸。四条带31a以在宽度方向上跨过电池组2的多个电池单体2c的方式延伸。其结果，四条带31a与多个电池单体2c相对。另外，四条带31a以相互平行的方式在宽度方向上延伸。即，四条带31a在下壳体6的上表面6u中在与层叠方向垂直的方向上彼此分开。单电池侧导热件30a在上表面6u呈带状配置时，为半流动体(即凝胶状)。因此，单电池侧导热件30a容易地配置于下部壳体6的上表面6u。关于单电池侧导热件30a的配置的详细情况，参照图2在后面叙述。
31.如上所述，由于电池组2因电流而发热，所以在下壳体6的下方配置用于冷却电池组2的冷却器20。冷却器20与供制冷剂循环的制冷剂循环流路(省略图示)连接。冷却器20具备左侧流路20s、右侧流路(省略图示)、前侧流路20f以及后侧流路20r。各流路20s、20f、20r是中空的，制冷剂在其内部循环。位于冷却器20的左侧的端部的左侧流路20s沿长度方向(即，图1的纸面左右方向)延伸。前侧流路20f以及后侧流路20r沿左右方向(即，图1的纸面的进深方向)延伸。前侧流路20f和后侧流路20r以在宽度方向上跨过电池组2的多个电池单体2c的方式延伸。其结果是，前侧流路20f和后侧流路20r与多个电池单体2c相对。从制冷剂循环流路流入冷却器20(参照虚线箭头f1)的制冷剂通过前侧流路20f而向右方(参照虚线箭头f2)流动。同样，通过了左侧流路20s(参照虚线箭头f4)的制冷剂也通过后侧流路20r而向右方(参照虚线箭头f3)流动。通过了前侧流路20f以及后侧流路20r的制冷剂通过位于冷却器20的右侧端部的右侧流路(省略图示)而向前方(参照虚线箭头f5)流动。这样，通过制冷剂在冷却器20内以描绘梯子的方式循环，电池组2被冷却。
32.冷却器20的上表面即冷却面20u与电池组2的下表面2d相对。在冷却面20u配置有冷却侧导热件30b。冷却侧导热件30b由与上述单电池侧导热件30a相同的材质构成。冷却侧导热件30b也与单电池侧导热件30a同样地，具备在前后方向上呈带状延伸的一条带32b和在宽度方向(即电池单体2c的层叠方向)上呈带状延伸的四条带32a。位于冷却器20的左侧的端部的带32b沿前后方向延伸。四条带32a以在宽度方向上跨过电池组2的多个电池单体2c的方式延伸。其结果，四条带32a与多个电池单体2c相对。另外，四条带32a以相互平行的方式沿宽度方向延伸。即，四条带32a在冷却面20u中在与层叠方向垂直的方向上彼此分开。这样，冷却侧导热件30b的四条带32a与单电池侧导热件30a的四条带31a同样地配置。其结果是，四条带32a以下壳体6为对称面与四条带31a对称地排列。
33.在冷却器20的下方配置有下板8。下板8由板金部件构成，从下方覆盖冷却器20。
34.参照图2，对电池单元10a的构造的详细情况进行说明。图2是电池组2(参照图1)所具备的多个电池单体2c中的1个电池单体2c的剖视图，其他电池单体2c也具有同样的构造。
另外，为了容易理解附图，在图2～图4中，省略了电池单体2c的剖面线。
35.例如，在将电力存储在电池单体2c中的情况下，经由连接母线4c传递到正极电极2p的电流在使电池单体2c中的锂离子从正极电极2p向负极电极2n移动的同时，经由负极电极2n流到连接母线4c。因此，如图2的虚线箭头i所示，电流从正极电极2p进入电池单体2c内之后，在电池单体2c内暂时沿上下方向扩散。扩散了的电流在负极电极2n再次聚集，并且经由连接母线4c流到邻接的电池单体2c。因此，与电池单体2c的其他部位相比，在各电极2p、2n附近，流动的电流容易密集。其结果是，在各电极2p、2n附近，与电池单体2c的其他部位相比容易成为高温。此外，各电极2p、2n连接于连接母线4c。如上所述，由于连接母线4c由铜板构成，所以由于电流的流动而发热。连接母线4c的热经由各电极2p、2n传递到电池单体2c。其结果是，电池单体2c内的温度在各电极2p、2n附近最高。当电池单体2c的温度局部上升时，电池单体2c内的锂离子偏向移动，因此电池单体2c的寿命变短。
36.在本实施例的电池单元10a(参照图1)中，在电池组2的下表面2d与下壳体6的上表面6u之间配置有单电池侧导热件30a。如参照图1所说明的那样，单电池侧导热件30a具备四条带31a，各带31a在长度方向(即，图2的纸面左右方向)上分离配置。四条带31a被分为正极电极2p侧的一组带状部35a和负极电极2n侧的一组带状部35a而配置。此外，第一实施例的电池单元10a具有以长度方向的中心为对称面而左右对称的形状。因此，以下主要对正极电极2p侧的一组带状部35a进行说明。另外，以下，有时将正极电极2p侧的一组带状部35a简称为“带状部35a”。
37.如图2的圆弧h所示，正极电极2p附近的热在长度方向上扩散，并从正极电极2p朝向冷却器20传递到电池单体2c内。带状部35a的右侧的带31a配置在正极电极2p的正下方。在从与下壳体6的上表面6u正交的方向(即，箭头up方向)观察时，右侧的带31a与正极电极2p重叠距离r1。换言之，右侧的带31a在上表面6u配置于距离正极电极2p最近的位置。因此，正极电极2p附近的热容易传递到右侧的带31a。因此，正极电极2p附近的热难以传递到电池单体2c内的其他部位。即，电池单体2c内的其他部位不容易因正极电极2p附近的热而成为高温。
38.另外，正极电极2p附近的热在圆弧h上向电池单体2c内扩散。因此，在正极电极2p的正下方附近，其温度有时会上升。带状部35a具备从右侧的带31a在长边方向(即，带31a的宽度方向)上分开间隔d1的左侧的带31a。正极电极2p附近的热容易传递到配置在其正下方附近的带状部35a的两条带31a。
39.另一方面，电池单体2c的长度方向(即，图2的纸面左右方向)的中央部与正极电极2p分开。因此，正极电极2p附近的热难以传递到中央部。位于电池单体2c的长度方向的中央部的一组带状部33a的各个带31a在长度方向(即，带31a的宽度方向)相互分开间隔d2。如图2所示，间隔d2比间隔d1长。在电池单元10a中，将单电池侧导热件30a的四条带31a在容易成为高温的各电极2p、2n的正下方附近以窄的间隔d1配置为一组带状部35a，在不容易成为高温的中央部附近以宽的间隔d2配置为一组带状部33a。在电池单元10a中，使带31a密集地配置在容易变成高温的各电极2p、2n的正下方附近，在其他部位减少带31a的条数。由此，电池单元10a能够通过较少量的单电池侧导热件30a高效地冷却容易成为高温的电池单体2c的各电极2p、2n附近。
40.传递至四条带31a的热经由下壳体6传递至冷却侧导热件30b的四条带32a。如上所
述，冷却侧导热件30b的四条带32a以下壳体6为对称面，与单电池侧导热件30a的四条带31a对称地排列。其结果，各带32a配置在对称的带31a的正下方。因此，传递到各带31a的热容易传递到配置在其正下方的带32a。其结果是，冷却侧导热件30b能够通过四条带32a将单电池侧导热件30a的热高效地传递至冷却器20。传递至冷却侧导热件30b的四条带32a的热经由冷却器20的冷却面20u传递至冷却器20内的制冷剂r1、r2。其结果是，各电极2p、2n附近的热被释放到制冷剂中，电池单体2c被冷却。
41.如图2所示，在冷却器20的冷却面20u没有形成凹凸。即，冷却面20u具有扁平的形状。由此，在制造电池单元10a时，在凝胶状的带32a被下壳体6的下表面和冷却面20u挤压的情况下，带32a容易在长度方向(即，带的宽度方向)上延伸。其结果是，能够在不增加冷却侧导热件30b的使用量的情况下，扩大冷却侧导热件30b夹设在下壳体6的下表面与冷却面20u之间的范围。由此，能够在不增加冷却侧导热件30b的使用量的情况下提高冷却效率。此外，通过将冷却面20u形成为扁平的形状，可以抑制冷却器20的截面积的增加。其结果是，能够抑制冷却器20的质量的增加。另外，在此所说的“扁平的形状”表示至少未设置比各导热件30a、30b的厚度高的凹凸的形状。
42.另外，凝胶状的单电池侧导热件30a和冷却侧导热件30b也作为粘接剂发挥作用。因此，通过单电池侧导热件30a，电池组2(参照图1)的下表面2d与下壳体6的上表面6u被固定。另外，通过冷却侧导热件30b，将下壳体6的下表面与冷却器20的冷却面20u固定。各导热件30a、30b也作为粘接剂发挥作用，因此，电池组2、下壳体6和冷却器20的位置不易相对偏移。
43.在第一实施例中，间隔d1是“第一间隔”的一例，间隔d2是“第二间隔”的一例。电池组2的上表面2u是“第一面”的一例，下表面2d是“第二面”的一例。单电池侧导热件30a是“第二导热件”的一例。下壳体6是“防水板”的一例。
44.以下，参照图3和图4，对其他实施例的电池单元10b、10c进行说明。图3所示的第二实施例的电池单元10b与第一实施例的电池单元10a的不同之处在于，电池单元10b不具有下壳体6，并且单电池侧导热件30c的排列不同。图4所示的第三实施例的电池单元10c是将第一实施例的电池单元10a的单电池侧导热件30a变更为单电池侧导热件30d的电池单元。在其他部分，第二实施例的电池单元10b和第三实施例的电池单元10c与第一实施例的电池单元10a相同。
45.如图3所示，在第二实施例的电池单元10b中，电池组2的下表面2d与冷却器20的冷却面20u相对而不隔着下壳体6(参照图2)。其结果是，单电池侧导热件30c与电池组2的下表面2d和冷却器20的冷却面20u这两者抵接。单电池侧导热件30c具备6条带31c。6条带31c被分开配置成由正极电极2p侧的三条带31c构成的一组带状部35c和由负极电极2n侧的三条带31c构成的一组带状部35c。第二实施例的电池单元10b具有以其长度方向的中心为对称面的左右对称的形状。因此，在此，对于正极电极2p侧的带状部35c，仅作为带状部35c进行主要说明。
46.带状部35c的各个带31c在长度方向(即，带31c的宽度方向)上相互分开间隔d3。而且，带状部35c的右端的带31c配置在正极电极2p的正下方。当从与冷却器20的冷却面20u垂直的方向(即，箭头up的方向)观察时，右端的带31c与正极电极2p重叠距离r2。因此，如上所述，右端的带31c能够在正极电极2p附近的热传递到电池单体2c的其他部位之前将该热传
递到冷却器20。
47.另外，如图3所示，位于电池单体2c的中央部的一组带状部33c的各个带31c在其宽度方向上相互分开间隔d4地配置。间隔d4比间隔d3长。在第二实施例的电池单元10b中，在正极电极2p的正下方附近，以窄间隔d3密集配置带31c，在不容易成为高温的中央部附近以宽间隔d4配置带31c。由此，电池单元10b能够通过较少量的单电池侧导热件30c高效地冷却容易成为高温的电池单体2c的各电极2p、2n附近。
48.在第二实施例中，间隔d3是“第一间隔”的一例，间隔d4是“第二间隔”的一例。
49.图4所示的第三实施例的电池单元10c代替第一实施例的电池单元10a的单电池侧导热件30a而具备单电池侧导热件30d。单电池侧导热件30d具备两片导热片31d。各导热片31d与带32a同样地，在层叠方向(即，图4的纸面的进深方向)上延伸。另外，两片导热片31d以长度方向(即，图4的纸面左右方向)的中心为对称面而左右对称地配置。因此，在下文中，主要对正极电极2p的导热片31d进行说明。
50.正极电极2p侧的导热片31d配置在正极电极2p侧的两条带32a的正上方。其结果是，正极电极2p侧的导热片31d位于正极电极2p的正下方。即，在从与下壳体6的上表面6u正交的方向(即，箭头up的方向)观察时，正极电极2p侧的导热片31d与正极电极2p重叠距离r1。如参照图2所说明的那样，因此，正极电极2p附近的热在传递到电池单体2c内的其他部位之前，被传递到正极电极2p侧的导热片31d。传递到正极电极2p侧的导热片31d的热，经由下壳体6和冷却侧导热件30b传递到冷却器20。由此，电池组2被冷却。这样，通过改变单电池侧导热件30d和冷却侧导热件30b的排列和材质，能够提高电池单元10c的制造工序中的自由度。
51.在第三实施例中，单电池侧导热件30d是“第二导热件”的一例。
52.以上，详细地说明了本发明的具体例，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书。权利要求书所记载的技术中包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更而得到的技术。本公开或附图中说明的技术要素通过单独或各种组合来发挥技术上的有用性，并不限定于申请时权利要求书所记载的组合。此外，本公开或附图中例示的技术能够同时实现多个目的，实现其中一个目的本身就具有技术上的有用性。