特表 2024-510359 電池及び電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-03-07

(54)【発明の名称】電池及び電気機器

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/643 20140101AFI20240229BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240229BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALI20240229BHJP

   H01M 10/6563 20140101ALI20240229BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240229BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240229BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

H01M10/643

H01M10/613

H01M10/6551

H01M10/6563

H01M10/625

H01M50/204 401H

B60L58/26

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022567166

(86)(22)【出願日】2022-06-02

(85)【翻訳文提出日】2022-11-02

(86)【国際出願番号】 CN2022096925

(87)【国際公開番号】W WO2023134107

(87)【国際公開日】2023-07-20

(31)【優先権主張番号】202220076160.4

(32)【優先日】2022-01-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513196256

【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００

(74)【代理人】

【識別番号】100159329

【弁理士】

【氏名又は名称】三縄 隆

(72)【発明者】

【氏名】林 壮壮

(72)【発明者】

【氏名】黄 仰枝

(72)【発明者】

【氏名】季 ▲進▼清

(72)【発明者】

【氏名】▲劉▼ 建▲華▼

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ ▲遠▼瞻

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK01

5H040AA28

5H040AS07

5H040AT01

5H040AY05

5H040AY10

5H040CC05

5H040CC20

5H040NN03

5H125AA01

5H125AC12

5H125BC19

5H125CD07

5H125FF24

(57)【要約】

本願は良好な放熱性能を有する電池（１０）及び電気機器を提供する。電池（１０）は、円筒形である複数の電池セル（２０）と、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つの通風路（３２）を含み、前記第１方向（Ｘ）は前記複数の電池セル（２０）の軸線方向と平行であり、前記通風路（３２）の前記第１方向（Ｘ）に垂直な断面をフィン状とする空冷構造（３０）と、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形である複数の電池セル（２０）と、
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つの通風路（３２）を含み、前記第１方向（Ｘ）は前記複数の電池セル（２０）の軸線方向と平行であり、前記通風路（３２）の前記第１方向（Ｘ）に垂直な断面をフィン状とする空冷構造（３０）と、
を含むことを特徴とする、電池（１０）。

【請求項2】

前記複数の電池セル（２０）は前記空冷構造（３０）を囲むように設置されることを特徴とする、請求項１に記載の電池（１０）。

【請求項3】

前記複数の電池セル（２０）は熱伝導性構造用接着剤（３４）によって前記本体（３１）の前記通風路（３２）から離れた第１表面（３１３）に貼り付けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電池（１０）。

【請求項4】

前記第１表面（３１３）における前記複数の電池セル（２０）に貼り付けられた領域の輪郭形状は、前記複数の電池セル（２０）の表面の輪郭形状とマッチングすることを特徴とする、請求項３に記載の電池（１０）。

【請求項5】

前記空冷構造（３０）はさらにファン（７０）を含み、前記ファン（７０）は前記通風路（３２）内に風を通して、前記複数の電池セル（２０）が生成した熱を排出するために用いられることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池（１０）。

【請求項6】

前記電池（１０）はさらにボックス（１１）を含み、前記ボックス（１１）は第１ボックス部（１１１）及び第２ボックス部（１１２）を含み、前記第１ボックス部（１１１）及び前記第２ボックス部（１１２）は係合して前記空冷構造（３０）及び前記複数の電池セル（２０）を収容するための収容キャビティを形成し、前記第１ボックス部（１１１）及び前記第２ボックス部（１１２）のうちの少なくとも１つは開口を有し、前記開口が位置する平面は前記第１方向（Ｘ）と平行であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池（１０）。

【請求項7】

前記第１ボックス部（１１１）の底壁に第１放熱部（１１１０）が設置されており、前記第１放熱部（１１１０）における前記複数の電池セル（２０）に接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セル（２０）の表面の輪郭形状とマッチングすることを特徴とする、請求項６に記載の電池（１０）。

【請求項8】

前記第２ボックス部（１１２）の底壁に第２放熱部（１１２０）が設置されており、前記第２放熱部（１１２０）における前記複数の電池セル（２０）に接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セル（２０）の表面の輪郭形状とマッチングすることを特徴とする、請求項６又は７に記載の電池（１０）。

【請求項9】

前記空冷構造（３０）はダイカストプロセスによって形成されることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池（１０）。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の電池（１０）を含む電気機器において、前記電池（１０）が前記電気機器に電気エネルギーを供給するために用いられることを特徴とする、電気機器。

【請求項11】

円筒形である複数の電池セル（２０）を提供するステップと、
本体（３１）及び前記本体（３１）を貫通する少なくとも１つの通風路（３２）を含む空冷構造（３０）を提供するステップと、
少なくとも１つの前記通風路（３２）を第１方向（Ｘ）に沿って設置し、前記第１方向（Ｘ）は前記複数の電池セル（２０）の軸線方向と平行であり、前記通風路（３２）の前記第１方向（Ｘ）に垂直な断面をフィン状とするステップと、
を含む電池（１０）の製造方法（３００）。

【請求項12】

円筒形である複数の電池セル（２０）を提供するための第１提供モジュール（４１０）と、
本体（３１）及び前記本体（３１）を貫通する少なくとも１つの通風路（３２）を含む空冷構造（３０）を提供するための第２提供モジュール（４２０）と、
少なくとも１つの前記通風路（３２）を第１方向（Ｘ）に沿って設置し、前記第１方向（Ｘ）は前記複数の電池セル（２０）の軸線方向と平行であり、前記通風路（３２）の前記第１方向（Ｘ）に垂直な断面をフィン状とするための組み立てモジュール（４３０）と、
を含む電池（１０）の製造装置（４００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は２０２２年１月１２日に中国国家知識産権局に出願された、出願番号２０２２２００７６１６０．４、出願名称が「電池及び電気機器」の実用新案出願の優先権を主張し、その内容全体は参照により本願に組み込まれる。

【0002】

本願は電池技術分野に関し、特に電池及び電気機器に関する。

【背景技術】

【0003】

エネルギー密度が高く、サイクル充電が可能で、安全で環境にやさしいなどの利点を有するため、動力電池は新エネルギー自動車、家庭用電気機器、エネルギー貯蔵システムなどの分野に広く応用されている。

【0004】

しかし動力電池は使用の過程で熱が発生し、動力電池の性能に影響を及ぼし、ひいては深刻な安全上の問題を引き起こす。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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願は良好な放熱性能を有する電池及び電気機器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様において、円筒形である複数の電池セルと、本体及び第１方向に前記本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含み、前記第１方向は前記複数の電池セルの軸線方向と平行であり、前記通風路の前記第１方向に垂直な断面をフィン状とする空冷構造と、を含む電池を提供する。

【0007】

該技術的解決手段に基づき、電池は空冷構造を採用し、空冷構造は本体及び電池セルの軸線方向に沿って本体を貫通する通風路を含み、通風路内に導入された風により、複数の電池セルが生成する熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有する。且つ通風路の第１方向に垂直な断面の形状をフィン状とするため、このようなフィン状の通風路の断面形状は、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造と電池セルとの間の熱交換面積を増大させ、プロセスの実現可能性も保証することができる。

【0008】

一つの実現可能な形態において、前記複数の電池セルは前記空冷構造を囲むように設置される。円筒形の複数の電池セルが空冷構造を囲むように設置されることにより、通風路内に導入された風が各電池セルの熱を効果的に奪い、全体の放熱効率を向上させることができる。

【0009】

一つの実現可能な形態において、前記複数の電池セルは熱伝導性構造用接着剤で前記本体の前記通風路から離れた第１表面に貼り付けられる。

【0010】

熱伝導性構造用接着剤は電池セルと空冷構造との間の接続を実現するために用いられる。且つ、熱伝導性構造用接着剤は良好な熱伝導性を有するため、熱伝導性構造用接着剤で複数の電池セルを通風路の第１表面に囲んで貼り付けることにより、複数の電池セルが生成した熱を通風路に伝導することに役立ち、放熱効率をさらに向上させる。

【0011】

一つの実現可能な形態において、前記第１表面における前記複数の電池セルに貼り付けられた領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする。これにより複数の電池セルの放熱面積を増加させ、放熱効率をさらに向上させる。

【0012】

一つの実現可能な形態において、前記空冷構造はさらにファンを含み、前記ファンは前記通風路内に風を通して、前記複数の電池セルが生成した熱を排出するために用いられる。ファンにより通風路内の風速を増加させ、電池セルの放熱効率を向上させることができる。

【0013】

一つの実現可能な形態において、前記電池はさらにボックスを含み、前記ボックスは第１ボックス部及び第２ボックス部を含み、前記第１ボックス部及び前記第２ボックス部は係合して前記空冷構造及び前記複数の電池セルを収容するための収容キャビティを形成し、前記第１ボックス部及び前記第２ボックス部のうちの少なくとも１つは開口を有し、前記開口が位置する平面は前記第１方向と平行である。

【0014】

ボックスが第１ボックス部及び第２ボックス部を係合させて形成されるように設置することにより、空冷構造及び複数の電池セルのボックス内での組み立てを容易にする。

【0015】

一つの実現可能な形態において、前記第１ボックス部の底壁に第１放熱部が設置されており、前記第１放熱部における前記複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする。

【0016】

第１放熱部は、第１ボックス部の底壁の一部であってもよく、第１ボックス部の底壁に相対して単独で設けられた構造であってもよい。第１放熱部は倣い設計であり、第１放熱部における複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングするように設計され、これにより複数の電池セルの放熱面積を増加させ、放熱効率をより向上させる。

【0017】

一つの実現可能な形態において、前記第２ボックス部の底壁に第２放熱部が設置されており、前記第２放熱部における前記複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする。

【0018】

第２放熱部は、第２ボックス部の底壁の一部であってもよく、第２ボックス部の底壁に相対して単独で設けられた構造であってもよい。第２放熱部は倣い設計であり、第２放熱部における複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングするように設計され、これにより複数の電池セルの放熱面積を増加させ、放熱効率をより向上させる。

【0019】

一つの実現可能な形態において、前記空冷構造はダイカストプロセスによって形成され、プロセスが簡単であり、且つ信頼性が高い。

【0020】

第２態様において、上記第１態様又は第１態様における任意の実現可能な形態に記載の電池を含む電気機器において、前記電池は前記電気機器に電気エネルギーを供給するために用いられる電気機器を提供する。

【0021】

以上から分かるように、電池は空冷構造を採用し、空冷構造は本体及び電池セルの軸線方向に沿って本体を貫通する通風路を含み、通風路内に導入された風により、複数の電池セルが生成する熱を奪うことができる。通風路の第１方向に垂直な断面をフィン状とするため、このようなフィン状の通風路の断面形状は、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造と電池セルとの間の熱交換面積を増大させ、プロセスの実現可能性も保証することができる。

【0022】

第３態様において、円筒形である複数の電池セルを提供するステップと、本体及び本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含む空冷構造を提供するステップと、少なくとも１つの通風路を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セルの軸線方向と平行であり、通風路の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするステップと、を含む電池の製造方法を提供する。

【0023】

本願の一実施例は、円筒形である複数の電池セルを提供するための第１提供モジュールと、本体及び本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含む空冷構造を提供するための第２提供モジュールと、少なくとも１つの通風路を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セルの軸線方向と平行であり、通風路の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするための組み立てモジュールと、を含む電池の製造装置をさらに提供する。

【0024】

本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に紹介し、理解すべきことは、以下に示された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、図面に基づいて他の図面をさらに取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本願の実施例が適用可能な車両の構造概略図である。

【図2】本願の実施例における電池の構造概略図である。

【図3】本願の実施例における電池の断面概略図である。

【図4】本願の実施例における電池の放熱の概略図である。

【図5】本願の実施例における電池の空冷構造のカバープレートの構造概略図である。

【図6】本願の実施例における電池の立体分解図である。

【図7】本願の実施例の吹き出し口における電池の断面概略図である。

【図8】本願の実施例の吸い込み口における電池の断面概略図である。

【図9】本願の実施例における電池の製造方法の概略フローチャートである。

【図10】本願の実施例における電池の製造装置の概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図面において、図面は実際の比率に従って描かれたものではない。
以下に図面及び実施例を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は本願の原理を例示的に説明するために用いられるが、本願の範囲を限定するものではなく、即ち、本願は記載された実施例に限定されない。

【0027】

本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」の意味は２つ以上であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものとして解釈されるべきではない。「垂直」は、厳密な意味での垂直ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。「平行」は、厳密な意味での平行ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。

【0028】

以下の説明に出現する方位表現はいずれも図に示す方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の記載においてさらに説明すべきことは、別途明確に規定及び限定されない限り、「取り付ける」、「つながる」、「接続」という用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよい。直接つながってもよく、中間媒体を介して間接的につながってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。

【0029】

本願における「及び／又は」という用語は、単に関連対象の関連関係を説明しているに過ぎず、３種類の関係が存在可能であることを示し、例として、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂが単独で存在する、という３つの状況を示すことができる。なお、本願において記号「／」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。

【0030】

別途定義されない限り、本願で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本願の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。本願において出願の明細書で使用される用語は、単に具体的な実施例を説明することが目的であり、本願を限定することを意図したものではない。本願の明細書と特許請求の範囲及び上記図面の説明における「含む」及び「有する」という用語及びそれらの任意の変形は、排他的ではない包含をカバーすることを意図している。本願の明細書と特許請求の範囲又は上記図面における「第１」、「第２」等の用語は異なる対象を区別するために用いられ、特定の順序又は主従関係を説明するために用いられるものではない。

【0031】

本願における「実施例」への言及は、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、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。本明細書の各箇所にこの単語が出現しても、必ずしも全てが同じ実施例を指すわけではなく、他の実施例と相互に排他的で独立した又は代替的な実施例を指すものでもない。当業者は、本明細書に記載の実施例は他の実施例と組み合わせることができることを明示的かつ暗示的に理解する。

【0032】

好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

【0033】

本願において、電池セル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等を含むことができる。電池セルは一般的にセルとも呼ばれる。電池セルは円筒形、扁平体、直方体、又は他の規則的又は不規則な形状であってもよい。本願の実施例の技術的解決手段は如何なる形状の電池セルにも適用できるが、特に、円筒形の電池セルに適し、且つ円筒形の電池セルに対して放熱を行う。

【0034】

本願で言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するために１つ又は複数の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指す。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むことができる。電池は、一般的に１つ又は複数の電池セルをパッケージ化するためのボックスを含む。ボックスは液体又は他の異物が電池セルの充放電に影響を及ぼすことを防止する。

【0035】

電池セルは電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは正極シート、負極シート及びセパレータから構成される。電池セルは、主に金属イオンが正極シートと負極シートとの間を移動することによって動作する。正極シート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塗布され、正極活物質層が塗布されていない正極集電体は正極活物質層が塗布された正極集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない正極集電体を正極タブとする。リチウムイオン電池を例とすると、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、三元系リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極シート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塗布され、負極活物質層が塗布されていない負極集電体は負極活物質層が塗布された負極集電体から突出し、負極活物質層が塗布されていない負極集電体を負極タブとする。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シリコン等であってもよい。大電流によって溶断が発生しないことを保証するために、正極タブの数は複数であり且つ一体に積層され、負極タブの数は複数であり且つ一体に積層される。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）等であってもよい。また、電極アセンブリは巻回式構造であってもよく、又は積層式構造であってもよく、本願はこれに限定されない。

【0036】

電池のボックス内に、さらに信号伝送アセンブリを含むことができる。信号伝送アセンブリは電池セルの電圧及び／又は温度等の信号を伝送するために用いられる。信号伝送アセンブリは、複数の電池セル間の電気的な接続、例えば、並列接続、直列接続又は直並列接続を実現するためのバスバーを含むことができる。バスバーは電池セルの電極端子を接続することによって、電池セル間の電気的な接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バスバーは溶接によって電池セルの電極端子に固定されてもよい。バスバーは電池セルの電圧を伝送し、複数の電池セルが直列接続されると高い電圧が得られ、それに応じて、バスバーが形成する電気的接続は「高圧接続」とも呼ばれる。

【0037】

バスバー以外に、信号伝送アセンブリはさらに電池セルの状態を検知するためのセンサデバイスを含むことができ、例えば、該センサデバイスは電池セルの温度、充電状態などの検知信号を測定及び伝送するために用いることができる。本願において、電池内の電気接続部材は、バスバー及び／又はセンサデバイスを含むことができる。

【0038】

バスバー及びセンサデバイスは絶縁層内にパッケージ化され、信号伝送アセンブリを形成することができる。それに応じて、信号伝送アセンブリは電池セルの電圧及び／又は検知信号を伝送するために用いることができる。信号伝送アセンブリは電池セルの電極端子との接続箇所に絶縁層がなく、即ち、その箇所で絶縁層は開孔を有し、それにより電池セルの電極端子と接続される。

【0039】

電池技術の発展には多方面の設計要素、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電効率等の性能パラメータを同時に考慮する必要がある。また、電池の安全性を考慮する必要もある。

【0040】

動力電池は使用の過程で絶えず熱が発生するため、発熱量が大きすぎると深刻な安全上の問題を引き起こす。動力電池の安全性を確保するために、動力電池を放熱する必要がある。

【0041】

これに鑑みて、本願は技術的解決手段を提供し、空冷構造を設置し、且つ複数の電池セルが空冷構造を囲むように設置されることにより、通風路内に導入された風を効果的に利用して電池セルの熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有する。

【0042】

本願に記載された技術的解決手段は電池を使用する様々な電気機器、例えば車両、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、船舶、宇宙船、電動玩具、電動工具などに適用される。車両はガソリン自動車、天然ガス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、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。宇宙船は航空機、ロケット、スペースシャトル及びスペースシップ等を含む。電動玩具はゲーム機、電動自動車玩具、電動船舶玩具及び電動航空機玩具等の固定式又は移動式の電動玩具を含む。電動工具は電動ドリル、電動グラインダ、電動レンチ、電動スクリュードライバ、電動ハンマ、電動インパクトドリル、コンクリートバイブレータ及び電動プレーナー等の金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具及び鉄道用電動工具を含む。

【0043】

以下では説明の便宜上、電気機器について車両を例として説明する。

【0044】

例えば、図１は、本願の実施例が適用できる車両１の構造概略図を示し、車両１はガソリン自動車、天然ガス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、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ８０及び電池１０を設置することができ、コントローラ８０は電池１０を制御してモータ４０に給電するために用いられる。例えば、車両１の底部又は前側又は後側に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１の給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の動作電源として、車両１の回路システムに用いることができ、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行時の作業電力の必要を賄う。いくつかの実施例において、電池１０は車両１の動作電源としてだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料又は天然ガスの代わりに又はそれを部分的に代替して車両１に駆動動力を提供することができる。

【0045】

様々な使用電力の需要を満たすために、電池１０は複数の電池セルを含むことができ、例えば、複数の円筒形の電池セルを含む。ここで、複数の電池セル間は直列接続又は並列接続又は直並列接続することができ、直並列接続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。いくつかの実施例において、複数の電池セルがまず直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池１０を構成してもよい。すなわち、複数の電池セルが電池１０を直接構成してもよく、又はまず電池モジュールを構成し、さらに電池モジュールで電池１０を構成してもよい。

【0046】

例えば、図２は本願の実施例における電池１０の構造概略図を示す。電池１０は、複数の電池セル２０を含むことができる。電池セル２０以外に、電池１０はさらにボックス１１（又はカバーと呼ばれる）を含むことができ、ボックス１１の内部は中空構造であり、複数の電池セル２０はボックス１１内に収容することができる。図２に示すように、ボックス１１は２つの部分を含むことができ、ここではそれぞれ第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２と称し、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２は一体に係合される。第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２の形状は、複数の電池セル２０が組み合わされた形状によって決定され、第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２のうち少なくとも１つは１つの開口を有する。例えば、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２はいずれも中空の直方体で且つそれぞれ１つの面のみが開口面であり、第１ボックス部１１１の開口と第２ボックス部１１２の開口は対向して設置され、且つ第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２は互いに係合して閉塞キャビティを有するボックス１１を形成してもよい。他の例として、第１部分１１１と第２部分１１２のうちの一方だけが開口を有する中空の直方体であり、他方が板状で、開口を覆うものであってもよい。電池セル２０の数は、電力の需要に応じて任意の数に設定することができる。複数の電池セル２０は、より大きな容量又は電力を実現するために、直列接続、並列接続、又は直並列接続の形態で接続されてもよい。複数の電池セル２０を互いに並列接続、直列接続、又は直並列接続して組み合わせた後、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２を係合して形成されたボックス１１内に配置する。

【0047】

いくつかの実施例において、電池１０はさらに他の構造を含むことができるが、ここで一つ一つ説明することはしない。例えば、電池１０は、複数の電池セル２０間の電気的な接続を実現するためのバスバーをさらに含んでもよい。具体的には、バスバーは電池セル２０の電極端子を接続することにより、電池セル２０間の電気的な接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バスバーは溶接によって電池セル２０の電極端子に固定されてもよい。複数の電池セル２０の電気エネルギーは、さらに導電機構を介してボックスを貫通して引き出されてもよい。該導電機構はバスバーに属してもよい。

【0048】

説明の便宜上、以下では主に図２に示す円筒形の電池セル２０を例に説明する。

【0049】

図３は本願の実施例における電池１０の構造概略図である。図２及び図３に示すように、電池１０は空冷構造３０及び複数の電池セル２０を含む。複数の電池セル２０は円筒形である。

【0050】

ここで、空冷構造３０は本体３１と、第１方向Ｘにおいて本体３１を貫通する少なくとも１つの通風路３２と、を含み、第１方向Ｘは複数の電池セル２０の軸線方向と平行であり、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とする。

【0051】

図２及び図３に示すように、通風路３２内に風が導入されると、風は、空冷構造３０を囲む複数の電池セル２０で発生した熱を奪うことができる。通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面の形状は電池セル２０の放熱効率に関連し、通風路３２の断面積が大きいほど、放熱効率が高くなるが、その製造プロセスも複雑になる。プロセスの実現可能性を確保しながら、例えば熱シミュレーション等の方式によって通風路３２の断面形状を最適化することができる。

【0052】

本願の実施例において、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とする。ダイカストプロセスを採用して形成された空冷構造３０において、フィン状の通風路断面形状を採用することで、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造３０と電池セル２０との間の熱交換面積を増大させるだけでなく、ダイカストプロセスの実現可能性も有する。

【0053】

空冷構造３０はダイカストプロセスなどによって形成することができ、プロセスが簡単であり、且つ信頼性が高い。

【0054】

本願は通風路３２の数及び位置を限定せず、図３においては１０個の通風路を例とし、且つ１０個の通風路は第２方向Ｙに沿って配列して設置され、第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直である。ここで各通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とする。例えば、図３における第２方向Ｙに沿って配列された１０個の通風路のうち最も左側に位置する３つの通風路３２と、最も右側に位置する３つの通風路３２のように、フィンの形状はアルファベットの「Ｅ」に類似した形状であってもよい。別の例として、図３における第２方向に沿って配列された１０個の通風路のうち中間に位置する４つの通風路３２のように、フィンの形状は２つの「Ｅ」を背中合わせにした「王」の字に類似した形状であってもよい。

【0055】

以上から分かるように、電池１０は空冷構造３０を採用し、空冷構造３０は本体３１及び電池セル２０の軸線方向、すなわち第１方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通風路３２を含み、通風路３２内に導入された風により、複数の電池セル２０が生成する熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有し、電池１０に高い安全性を持たせる。且つ通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするため、このようなフィン状の通風路断面形状は、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造と電池セルとの間の熱交換面積を増大させるだけでなく、プロセスの実現可能性も保証することができる。

【0056】

図３に電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）のプリント回路基板アセンブリ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＰＣＢＡ）２０１のボックス１１における位置が示されているが、簡潔且つ明瞭にするために、図３においてその具体的な構造は示されていない。

【0057】

一実現形態において、図２及び図３に示すように、複数の電池セル２０は空冷構造３０を囲むように設置される。円柱形の複数の電池セル２０が空冷構造３０を囲むように設置されることにより、通風路３２内に導入された風が各電池セル２０の熱を効果的に奪い、全体の放熱効率を向上させることができる。

【0058】

一実現形態において、図２及び図３に示すように、電池１０はさらにボックス１１を含み、ボックス１１は第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２を含み、第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２は係合して空冷構造３０及び複数の電池セル２０を収容するための収容キャビティを形成し、第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２のうちの少なくとも１つは開口を有し、開口が位置する平面は前記第１方向Ｘと平行である。ボックス１１が第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２を係合させて形成されるように設置することにより、空冷構造３０及び複数の電池セル２０のボックス内１１での組み立てを容易にする。

【0059】

複数の電池セル２０は第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２を係合させて形成される収容空間内に収容されるため、一実現形態において、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２はさらに複数の電池セル２０の放熱に用いることができる。

【0060】

例として、第１ボックス部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セル２０に接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングする。

【0061】

ここで、第１放熱部１１１０は倣い設計であり、それが複数の電池セル２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングするように設計される。第１放熱部１１１０は、第１ボックス部１１１の底壁の一部であってもよく、又は第１ボックス部１１１に相対して第１ボックス部１１１の底壁に単独で設けら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ボックス部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セル２０と接触する領域の輪郭は円弧状であり、その曲率は電池セル２０の表面に対応する位置の円弧曲率と同じである。これにより電池セル２０の放熱面積を増加させる。図４における黒破線矢印は複数の電池セル２０の放熱方向を示し、第２方向Ｙにおいて両端に位置する電池セル２０以外に、他の電池セル２０が放出する熱は、通風路３２内に導入された風によって奪われるだけでなく、第１ボックス部１１１の底壁によっても奪われて、放熱効率をさらに向上させる。

【0062】

他の例として、第２ボックス部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セル２０に接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングする。

【0063】

ここで、第２放熱部１１２０は倣い設計であり、それが複数の電池セル２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングするように設計される。第２放熱部１１２０は、第２ボックス部１１２の底壁の一部であってもよく、又は第２ボックス部１１２に相対して第２ボックス部１１２の底壁に単独で設けられた構造であってもよい。図４に示すように、第２ボックス部１１２の底壁を電池セル２０の表面に向けて、第２放熱部１１２０とする。第２放熱部１１２０における複数の電池セル２０と接触する領域の輪郭は円弧状であり、その曲率は電池セル２０の表面に対応する位置の円弧曲率と同じであり、これにより電池セル２０の放熱面積を増加させる。図４における黒破線矢印は複数の電池セル２０の放熱方向を示し、第２方向Ｙにおいて両端に位置する電池セル２０以外に、他の電池セル２０が放出する熱は、通風路３２内に導入された風によって奪われるだけでなく、第２ボックス部１１２の底壁によっても奪われて、放熱効率をさらに向上させる。

【0064】

一実現形態において、図３及び図４に示すように、複数の電池セル２０は熱伝導性構造用接着剤３４によって本体３１の通風路３２から離れた第１表面３１３に貼り付けられる。

【0065】

熱伝導性構造用接着剤３４は電池セル２０と空冷構造３０との間の接続を実現するために用いられる。且つ、熱伝導性構造用接着剤３４は良好な熱伝導性を有するため、熱伝導性構造用接着剤３４で複数の電池セル２０を通風路３２の第１表面３１３に囲んで貼り付けることにより、複数の電池セル２０が生成した熱を通風路３２に伝導することに役立ち、放熱効率をさらに向上させる。

【0066】

一実現形態において、本体３１の第１表面３１３における複数の電池セル２０に貼り付けられた領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングする。

【0067】

例えば、図３から図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セル２０に貼り付けられた領域の輪郭は円弧状であり、その曲率は電池セル２０の表面に対応する位置の円弧曲率と同じであり、これにより電池セル２０と第１表面３１３との間の接触面積が増加し、複数の電池セル２０の放熱面積を増加させて、放熱効率をさらに向上させる。

【0068】

一実現形態において、図３から図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セル２０に貼り付けられていない領域に重量低減溝３１２が設けられている。

【0069】

空冷構造３０の本体３１は、一般的にアルミニウム材等の金属材料で製造され、大きな重量を有するため、本体３１の電池セル２０と接触しない非放熱領域に重量低減溝３１２を設けることにより、空冷構造３０の重量を減らすことができる。本願は重量低減溝３１２の数及びサイズを限定しておらず、図３から図５では８つの重量低減溝を示す。

【0070】

一実現形態において、空冷構造３０はカバープレート３３をさらに含む。ここで、カバープレート３３と本体３２の第１端部３１１との間は第１ボルト４１を介して固定される。第１端部３１１は第１方向Ｘにおける通風路３２の吹き出し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。

【0071】

図７及び図８に示すように、空冷構造３０及び複数の電池セル２０はボックス１１内に収容され、空冷構造１０の吹き出し口が位置する端部にカバープレート３３が設置され、且つ第１ボルト４１を介してカバープレート３３と空冷構造３０の本体３１が一体に組み立てられる。空冷構造３０と複数の電池セル２０との間を熱伝導性構造用接着剤３４で接続してモジュールを形成してから、該モジュールを第２ボックス部１１２の開口からボックス１１に入れ、さらに第１ボルト４１を介してカバープレート３３を本体３１の第１端部３１１に固定することができる。これにより電池１０の組み立ての要件を満たすだけでなく、空冷構造３０と複数の電池セル２０のケース１１内での組み立てを実現し、さらにカバープレート３３によって複数の電池セル２０を密閉することができる。

【0072】

一実現形態において、図７に示すように、カバープレート３３と本体３１の第１端部３１１との間に第１シール部材５１が設置されている。第１シール部材５１により、吹き出し口の箇所においてカバープレート３３と本体３１との間のシールを実現して、電池セル２０を密閉空間内に置き、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0073】

一実現形態において、図７に示すように、カバープレート３３とボックス１１との間に第２シール部材５２が設置されている。第２シール部材５２により、吹き出し口の箇所においてカバープレート３３とボックス１１との間のシールを実現して、電池セル２０を密閉空間内に置き、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0074】

以上から分かるように、吹き出し口の箇所において、第１シール部材５１によってカバープレート３３と空冷構造３０との間を密封し、第２シール部材５２によってカバープレート３３とボックス１１との間を密封することにより、複数の電池セル２０が空冷構造３０を囲むように設置された後にケース１１とカバープレート３３と空冷構造３０で形成された密閉空間内に置かれ、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0075】

一実現形態では、図７に示すように、カバープレート３３と複数の電池セル２０の端面との間に隙間６０を有する。カバープレート３３と電池セル２０の端面との間の隙間６０は組み立て要件に応じて設計することができ、該隙間６０は電池１０の自動組み立ての十分な空間を残すために用いられる。

【0076】

一実現形態において、空冷構造３０の本体３２の第２端部３１２とボックス１１との間は、第２ボルト４２を介して固定される。ここで、第２端部３１２は第１方向Ｘにおける通風路の吸い込み口が位置する端部であり、空冷構造の前部とも呼ばれる。

【0077】

図６及び図８に示すように、空冷構造３０及び複数の電池セル２０はボックス１１内に収容され、第２ボルト４２を介してボックス１１と空冷構造３０の本体３１が一体に組み立てられる。空冷構造３０と複数の電池セル２０との間を熱伝導性構造用接着剤３４で接続してモジュールを形成してから、該モジュールを第２ボックス部１１２の開口からボックス１１に入れ、さらに第２ボルト４２を介して本体３１の第２端部３１２とボックス１１との間を固定することができる。これにより電池１０の組み立ての要件を満たすだけでなく、空冷構造３０と複数の電池セル２０のケース１１内での組み立てを実現し、さらに複数の電池セル２０の密閉を実現することができる。

【0078】

一実現形態において、図８に示すように、本体３１の第２端部３１２とボックス１１との間に第３シール部材５３が設置されている。第３シール部材５３により、吸い込み口の箇所においてボックス１１と空冷構造３０との間のシールを実現して、電池セル２０を密閉空間内に置き、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0079】

一実現形態において、空冷構造３０はさらにファン７０を含み、ファン７０は通風路３２内に風を通して、複数の電池セル２０が生成した熱を排出することに用いられる。ファン７０により通風路３２内の風速を増加させ、電池セル２０の放熱効率を向上させることができる。

【0080】

図８に示すように、吸い込み口にファン７０が設置され、ファン７０は例えば軸流ファンであり、第１方向Ｘに沿う冷風を生成するために用いられ、冷風が通風路３２を通過すると、電池セル２０が生成する熱を電池１０の内部から排出して、それにより電池１０の温度を低下させることができる。

【0081】

本願の一実施例は電気機器をさらに提供し、該電気機器は、それに電気エネルギーを供給するために用いられるように、前記各実施例における電池１０を含むことができる。

【0082】

電気機器に前記実施例の電池１０が設置され、ここで、電池１０においては、円筒形の複数の電池セル２０が空冷構造３０を囲むように設置され、且つ空冷構造３０は本体３１及び電池セルの軸線方向、すなわち第１方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通風路３２を含み、通風路内に導入された風により、複数の電池セル２０が生成する熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有し、電池１０に高い安全性を持たせて、電気機器の普及及び使用に役立つ。

【0083】

以上は本願の実施例の電池１０及び電気機器１を説明した。以下では本願の実施例の電池１０の製造方法３００及び製造装置４００を説明し、ここで詳細に説明しない部分は上記各実施例を参照することができる。

【0084】

図９は本願の実施例における電池１０の製造方法３００の概略フローチャートを示す。図９に示すように、製造方法３００は、円筒形である複数の電池セル２０を提供するステップ３１０と、本体３１及び本体３１を貫通する少なくとも１つの通風路３２を含む空冷構造３０を提供するステップ３２０と、少なくとも１つの通風路３２を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セル２０の軸線方向と平行であり、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするステップ３３０と、を含む。

【0085】

図１０は本願の実施例における電池１０の製造装置４００の概略ブロック図である。図１０に示すように、製造装置４００は、円筒形である複数の電池セル２０を提供するための第１提供モジュール４１０と、本体３１及び本体３１を貫通する少なくとも１つの通風路３２を含む空冷構造３０を提供するための第２提供モジュール４２０と、少なくとも１つの通風路３２を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セル２０の軸線方向と平行であり、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするための組み立てモジュール４３０と、を含む。

【0086】

好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

【符号の説明】

【0087】

１ 車両
１０ 電池
１１ ボックス
２０ 電池セル
３０ 空冷構造
３１ 本体
３２ 通風路
３３ カバープレート
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
５１ 第１シール部材
５２ 第２シール部材
５３ 第３シール部材
６０ 隙間
７０ ファン
８０ コントローラ
１１１ 第１ボックス部
１１２ 第２ボックス部
２０１ プリント回路基板アセンブリ
３１１ 第１端部
３１２ 第２端部
３１３ 第１表面
３１４ 重量低減溝
４００ 製造装置
４１０ 第１提供モジュール
４２０ 第２提供モジュール
４３０ 組み立てモジュール
１１１０ 第１放熱部
１１２０ 第２放熱部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-02

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形である複数の電池セルと、
本体及び第１方向に前記本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含み、前記第１方向は前記複数の電池セルの軸線方向と平行であり、前記通風路の前記第１方向に垂直な断面をフィン状とする空冷構造と、
を含む、電池。

【請求項2】

前記複数の電池セルは前記空冷構造を囲むように設置される、請求項１に記載の電池。

【請求項3】

前記複数の電池セルは熱伝導性構造用接着剤によって前記本体の前記通風路から離れた第１表面に貼り付けられる、請求項１又は２に記載の電池。

【請求項4】

前記第１表面における前記複数の電池セルに貼り付けられた領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする、請求項３に記載の電池。

【請求項5】

前記空冷構造はさらにファンを含み、前記ファンは前記通風路内に風を通して、前記複数の電池セルが生成した熱を排出するために用いられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の電池。

【請求項6】

前記電池はさらにボックスを含み、前記ボックスは第１ボックス部及び第２ボックス部を含み、前記第１ボックス部及び前記第２ボックス部は係合して前記空冷構造及び前記複数の電池セルを収容するための収容キャビティを形成し、前記第１ボックス部及び前記第２ボックス部のうちの少なくとも１つは開口を有し、前記開口が位置する平面は前記第１方向と平行である、請求項１～５のいずれか一項に記載の電池。

【請求項7】

前記第１ボックス部の底壁に第１放熱部が設置されており、前記第１放熱部における前記複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする、請求項６に記載の電池。

【請求項8】

前記第２ボックス部の底壁に第２放熱部が設置されており、前記第２放熱部における前記複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする、請求項６又は７に記載の電池。

【請求項9】

前記空冷構造はダイカストプロセスによって形成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の電池を含む電気機器において、前記電池が前記電気機器に電気エネルギーを供給するために用いられる、電気機器。

【請求項11】

円筒形である複数の電池セルを提供するステップと、
本体及び前記本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含む空冷構造を提供するステップと、
前記少なくとも１つの通風路を第１方向に沿って設置し、前記第１方向は前記複数の電池セルの軸線方向と平行であり、前記通風路の前記第１方向に垂直な断面をフィン状とするステップと、
を含む電池の製造方法。

【請求項12】

円筒形である複数の電池セルを提供するための第１提供モジュールと、
本体及び前記本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含む空冷構造を提供するための第２提供モジュールと、
前記少なくとも１つの通風路を第１方向に沿って設置し、前記第１方向は前記複数の電池セルの軸線方向と平行であり、前記通風路の前記第１方向に垂直な断面をフィン状とするための組み立てモジュールと、
を含む電池の製造装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は２０２２年１月１２日に中国国家知識産権局に出願された、出願番号２０２２２００７６１６０．４、出願名称が「電池及び電気機器」の実用新案出願の優先権を主張し、その内容全体は参照により本願に組み込まれる。

【0002】

本願は電池技術分野に関し、特に電池及び電気機器に関する。

【背景技術】

【0003】

エネルギー密度が高く、サイクル充電が可能で、安全で環境にやさしいなどの利点を有するため、動力電池は新エネルギー自動車、家庭用電気機器、エネルギー貯蔵システムなどの分野に広く応用されている。

【0004】

しかし動力電池は使用の過程で熱が発生し、動力電池の性能に影響を及ぼし、ひいては深刻な安全上の問題を引き起こす。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。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願は良好な放熱性能を有する電池及び電気機器を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１態様において、円筒形である複数の電池セルと、本体及び第１方向に前記本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含み、前記第１方向は前記複数の電池セルの軸線方向と平行であり、前記通風路の前記第１方向に垂直な断面をフィン状とする空冷構造と、を含む電池を提供する。

【0007】

該技術的解決手段に基づき、電池は空冷構造を採用し、空冷構造は本体及び電池セルの軸線方向に沿って本体を貫通する通風路を含み、通風路内に導入された風により、複数の電池セルが生成する熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有する。且つ通風路の第１方向に垂直な断面の形状をフィン状とするため、このようなフィン状の通風路の断面形状は、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造と電池セルとの間の熱交換面積を増大させ、プロセスの実現可能性も保証することができる。

【0008】

一つの実現可能な形態において、前記複数の電池セルは前記空冷構造を囲むように設置される。円筒形の複数の電池セルが空冷構造を囲むように設置されることにより、通風路内に導入された風が各電池セルの熱を効果的に奪い、全体の放熱効率を向上させることができる。

【0009】

一つの実現可能な形態において、前記複数の電池セルは熱伝導性構造用接着剤で前記本体の前記通風路から離れた第１表面に貼り付けられる。

【0010】

熱伝導性構造用接着剤は電池セルと空冷構造との間の接続を実現するために用いられる。且つ、熱伝導性構造用接着剤は良好な熱伝導性を有するため、熱伝導性構造用接着剤で複数の電池セルを通風路の第１表面に囲んで貼り付けることにより、複数の電池セルが生成した熱を通風路に伝導することに役立ち、放熱効率をさらに向上させる。

【0011】

一つの実現可能な形態において、前記第１表面における前記複数の電池セルに貼り付けられた領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする。これにより複数の電池セルの放熱面積を増加させ、放熱効率をさらに向上させる。

【0012】

一つの実現可能な形態において、前記空冷構造はさらにファンを含み、前記ファンは前記通風路内に風を通して、前記複数の電池セルが生成した熱を排出するために用いられる。ファンにより通風路内の風速を増加させ、電池セルの放熱効率を向上させることができる。

【0013】

一つの実現可能な形態において、前記電池はさらにボックスを含み、前記ボックスは第１ボックス部及び第２ボックス部を含み、前記第１ボックス部及び前記第２ボックス部は係合して前記空冷構造及び前記複数の電池セルを収容するための収容キャビティを形成し、前記第１ボックス部及び前記第２ボックス部のうちの少なくとも１つは開口を有し、前記開口が位置する平面は前記第１方向と平行である。

【0014】

ボックスが第１ボックス部及び第２ボックス部を係合させて形成されるように設置することにより、空冷構造及び複数の電池セルのボックス内での組み立てを容易にする。

【0015】

一つの実現可能な形態において、前記第１ボックス部の底壁に第１放熱部が設置されており、前記第１放熱部における前記複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする。

【0016】

第１放熱部は、第１ボックス部の底壁の一部であってもよく、第１ボックス部の底壁に相対して単独で設けられた構造であってもよい。第１放熱部は倣い設計であり、第１放熱部における複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングするように設計され、これにより複数の電池セルの放熱面積を増加させ、放熱効率をより向上させる。

【0017】

一つの実現可能な形態において、前記第２ボックス部の底壁に第２放熱部が設置されており、前記第２放熱部における前記複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、前記複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングする。

【0018】

第２放熱部は、第２ボックス部の底壁の一部であってもよく、第２ボックス部の底壁に相対して単独で設けられた構造であってもよい。第２放熱部は倣い設計であり、第２放熱部における複数の電池セルに接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セルの表面の輪郭形状とマッチングするように設計され、これにより複数の電池セルの放熱面積を増加させ、放熱効率をより向上させる。

【0019】

一つの実現可能な形態において、前記空冷構造はダイカストプロセスによって形成され、プロセスが簡単であり、且つ信頼性が高い。

【0020】

第２態様において、上記第１態様又は第１態様における任意の実現可能な形態に記載の電池を含む電気機器において、前記電池は前記電気機器に電気エネルギーを供給するために用いられる電気機器を提供する。

【0021】

以上から分かるように、電池は空冷構造を採用し、空冷構造は本体及び電池セルの軸線方向に沿って本体を貫通する通風路を含み、通風路内に導入された風により、複数の電池セルが生成する熱を奪うことができる。通風路の第１方向に垂直な断面をフィン状とするため、このようなフィン状の通風路の断面形状は、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造と電池セルとの間の熱交換面積を増大させ、プロセスの実現可能性も保証することができる。

【0022】

第３態様において、円筒形である複数の電池セルを提供するステップと、本体及び本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含む空冷構造を提供するステップと、少なくとも１つの通風路を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セルの軸線方向と平行であり、通風路の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするステップと、を含む電池の製造方法を提供する。

【0023】

本願の一実施例は、円筒形である複数の電池セルを提供するための第１提供モジュールと、本体及び本体を貫通する少なくとも１つの通風路を含む空冷構造を提供するための第２提供モジュールと、少なくとも１つの通風路を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セルの軸線方向と平行であり、通風路の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするための組み立てモジュールと、を含む電池の製造装置をさらに提供する。

【0024】

本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に紹介し、理解すべきことは、以下に示された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、図面に基づいて他の図面をさらに取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本願の実施例が適用可能な車両の構造概略図である。

【図2】本願の実施例における電池の構造概略図である。

【図3】本願の実施例における電池の断面概略図である。

【図4】本願の実施例における電池の放熱の概略図である。

【図5】本願の実施例における電池の空冷構造のカバープレートの構造概略図である。

【図6】本願の実施例における電池の立体分解図である。

【図7】本願の実施例の吹き出し口における電池の断面概略図である。

【図8】本願の実施例の吸い込み口における電池の断面概略図である。

【図9】本願の実施例における電池の製造方法の概略フローチャートである。

【図10】本願の実施例における電池の製造装置の概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図面において、図面は実際の比率に従って描かれたものではない。
以下に図面及び実施例を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は本願の原理を例示的に説明するために用いられるが、本願の範囲を限定するものではなく、即ち、本願は記載された実施例に限定されない。

【0027】

本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」の意味は２つ以上であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものとして解釈されるべきではない。「垂直」は、厳密な意味での垂直ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。「平行」は、厳密な意味での平行ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。

【0028】

以下の説明に出現する方位表現はいずれも図に示す方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の記載においてさらに説明すべきことは、別途明確に規定及び限定されない限り、「取り付ける」、「つながる」、「接続」という用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよい。直接つながってもよく、中間媒体を介して間接的につながってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。

【0029】

本願における「及び／又は」という用語は、単に関連対象の関連関係を説明しているに過ぎず、３種類の関係が存在可能であることを示し、例として、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂが単独で存在する、という３つの状況を示すことができる。なお、本願において記号「／」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。

【0030】

別途定義されない限り、本願で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本願の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。本願において出願の明細書で使用される用語は、単に具体的な実施例を説明することが目的であり、本願を限定することを意図したものではない。本願の明細書と特許請求の範囲及び上記図面の説明における「含む」及び「有する」という用語及びそれらの任意の変形は、排他的ではない包含をカバーすることを意図している。本願の明細書と特許請求の範囲又は上記図面における「第１」、「第２」等の用語は異なる対象を区別するために用いられ、特定の順序又は主従関係を説明するために用いられるものではない。

【0031】

本願における「実施例」への言及は、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、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。本明細書の各箇所にこの単語が出現しても、必ずしも全てが同じ実施例を指すわけではなく、他の実施例と相互に排他的で独立した又は代替的な実施例を指すものでもない。当業者は、本明細書に記載の実施例は他の実施例と組み合わせることができることを明示的かつ暗示的に理解する。

【0032】

好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

【0033】

本願において、電池セル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等を含むことができる。電池セルは一般的にセルとも呼ばれる。電池セルは円筒形、扁平体、直方体、又は他の規則的又は不規則な形状であってもよい。本願の実施例の技術的解決手段は如何なる形状の電池セルにも適用できるが、特に、円筒形の電池セルに適し、且つ円筒形の電池セルに対して放熱を行う。

【0034】

本願で言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するために１つ又は複数の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指す。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むことができる。電池は、一般的に１つ又は複数の電池セルをパッケージ化するためのボックスを含む。ボックスは液体又は他の異物が電池セルの充放電に影響を及ぼすことを防止する。

【0035】

電池セルは電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは正極シート、負極シート及びセパレータから構成される。電池セルは、主に金属イオンが正極シートと負極シートとの間を移動することによって動作する。正極シート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塗布され、正極活物質層が塗布されていない正極集電体は正極活物質層が塗布された正極集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない正極集電体を正極タブとする。リチウムイオン電池を例とすると、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、三元系リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極シート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塗布され、負極活物質層が塗布されていない負極集電体は負極活物質層が塗布された負極集電体から突出し、負極活物質層が塗布されていない負極集電体を負極タブとする。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シリコン等であってもよい。大電流によって溶断が発生しないことを保証するために、正極タブの数は複数であり且つ一体に積層され、負極タブの数は複数であり且つ一体に積層される。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）等であってもよい。また、電極アセンブリは巻回式構造であってもよく、又は積層式構造であってもよく、本願はこれに限定されない。

【0036】

電池のボックス内に、さらに信号伝送アセンブリを含むことができる。信号伝送アセンブリは電池セルの電圧及び／又は温度等の信号を伝送するために用いられる。信号伝送アセンブリは、複数の電池セル間の電気的な接続、例えば、並列接続、直列接続又は直並列接続を実現するためのバスバーを含むことができる。バスバーは電池セルの電極端子を接続することによって、電池セル間の電気的な接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バスバーは溶接によって電池セルの電極端子に固定されてもよい。バスバーは電池セルの電圧を伝送し、複数の電池セルが直列接続されると高い電圧が得られ、それに応じて、バスバーが形成する電気的接続は「高圧接続」とも呼ばれる。

【0037】

バスバー以外に、信号伝送アセンブリはさらに電池セルの状態を検知するためのセンサデバイスを含むことができ、例えば、該センサデバイスは電池セルの温度、充電状態などの検知信号を測定及び伝送するために用いることができる。本願において、電池内の電気接続部材は、バスバー及び／又はセンサデバイスを含むことができる。

【0038】

バスバー及びセンサデバイスは絶縁層内にパッケージ化され、信号伝送アセンブリを形成することができる。それに応じて、信号伝送アセンブリは電池セルの電圧及び／又は検知信号を伝送するために用いることができる。信号伝送アセンブリは電池セルの電極端子との接続箇所に絶縁層がなく、即ち、その箇所で絶縁層は開孔を有し、それにより電池セルの電極端子と接続される。

【0039】

電池技術の発展には多方面の設計要素、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電効率等の性能パラメータを同時に考慮する必要がある。また、電池の安全性を考慮する必要もある。

【0040】

動力電池は使用の過程で絶えず熱が発生するため、発熱量が大きすぎると深刻な安全上の問題を引き起こす。動力電池の安全性を確保するために、動力電池を放熱する必要がある。

【0041】

これに鑑みて、本願は技術的解決手段を提供し、空冷構造を設置し、且つ複数の電池セルが空冷構造を囲むように設置されることにより、通風路内に導入された風を効果的に利用して電池セルの熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有する。

【0042】

本願に記載された技術的解決手段は電池を使用する様々な電気機器、例えば車両、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、船舶、宇宙船、電動玩具、電動工具などに適用される。車両はガソリン自動車、天然ガス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、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。宇宙船は航空機、ロケット、スペースシャトル及びスペースシップ等を含む。電動玩具はゲーム機、電動自動車玩具、電動船舶玩具及び電動航空機玩具等の固定式又は移動式の電動玩具を含む。電動工具は電動ドリル、電動グラインダ、電動レンチ、電動スクリュードライバ、電動ハンマ、電動インパクトドリル、コンクリートバイブレータ及び電動プレーナー等の金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具及び鉄道用電動工具を含む。

【0043】

以下では説明の便宜上、電気機器について車両を例として説明する。

【0044】

例えば、図１は、本願の実施例が適用できる車両１の構造概略図を示し、車両１はガソリン自動車、天然ガス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、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ８０及び電池１０を設置することができ、コントローラ８０は電池１０を制御してモータ４０に給電するために用いられる。例えば、車両１の底部又は前側又は後側に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１の給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の動作電源として、車両１の回路システムに用いることができ、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行時の作業電力の必要を賄う。いくつかの実施例において、電池１０は車両１の動作電源としてだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料又は天然ガスの代わりに又はそれを部分的に代替して車両１に駆動動力を提供することができる。

【0045】

様々な使用電力の需要を満たすために、電池１０は複数の電池セルを含むことができ、例えば、複数の円筒形の電池セルを含む。ここで、複数の電池セル間は直列接続又は並列接続又は直並列接続することができ、直並列接続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。いくつかの実施例において、複数の電池セルがまず直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池１０を構成してもよい。すなわち、複数の電池セルが電池１０を直接構成してもよく、又はまず電池モジュールを構成し、さらに電池モジュールで電池１０を構成してもよい。

【0046】

例えば、図２は本願の実施例における電池１０の構造概略図を示す。電池１０は、複数の電池セル２０を含むことができる。電池セル２０以外に、電池１０はさらにボックス１１（又はカバーと呼ばれる）を含むことができ、ボックス１１の内部は中空構造であり、複数の電池セル２０はボックス１１内に収容することができる。図２に示すように、ボックス１１は２つの部分を含むことができ、ここではそれぞれ第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２と称し、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２は一体に係合される。第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２の形状は、複数の電池セル２０が組み合わされた形状によって決定され、第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２のうち少なくとも１つは１つの開口を有する。例えば、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２はいずれも中空の直方体で且つそれぞれ１つの面のみが開口面であり、第１ボックス部１１１の開口と第２ボックス部１１２の開口は対向して設置され、且つ第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２は互いに係合して閉塞キャビティを有するボックス１１を形成してもよい。他の例として、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２のうちの一方だけが開口を有する中空の直方体であり、他方が板状で、開口を覆うものであってもよい。電池セル２０の数は、電力の需要に応じて任意の数に設定することができる。複数の電池セル２０は、より大きな容量又は電力を実現するために、直列接続、並列接続、又は直並列接続の形態で接続されてもよい。複数の電池セル２０を互いに並列接続、直列接続、又は直並列接続して組み合わせた後、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２を係合して形成されたボックス１１内に配置する。

【0047】

いくつかの実施例において、電池１０はさらに他の構造を含むことができるが、ここで一つ一つ説明することはしない。例えば、電池１０は、複数の電池セル２０間の電気的な接続を実現するためのバスバーをさらに含んでもよい。具体的には、バスバーは電池セル２０の電極端子を接続することにより、電池セル２０間の電気的な接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バスバーは溶接によって電池セル２０の電極端子に固定されてもよい。複数の電池セル２０の電気エネルギーは、さらに導電機構を介してボックスを貫通して引き出されてもよい。該導電機構はバスバーに属してもよい。

【0048】

説明の便宜上、以下では主に図２に示す円筒形の電池セル２０を例に説明する。

【0049】

図３は本願の実施例における電池１０の構造概略図である。図２及び図３に示すように、電池１０は空冷構造３０及び複数の電池セル２０を含む。複数の電池セル２０は円筒形である。

【0050】

ここで、空冷構造３０は本体３１と、第１方向Ｘにおいて本体３１を貫通する少なくとも１つの通風路３２と、を含み、第１方向Ｘは複数の電池セル２０の軸線方向と平行であり、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とする。

【0051】

図２及び図３に示すように、通風路３２内に風が導入されると、風は、空冷構造３０を囲む複数の電池セル２０で発生した熱を奪うことができる。通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面の形状は電池セル２０の放熱効率に関連し、通風路３２の断面積が大きいほど、放熱効率が高くなるが、その製造プロセスも複雑になる。プロセスの実現可能性を確保しながら、例えば熱シミュレーション等の方式によって通風路３２の断面形状を最適化することができる。

【0052】

本願の実施例において、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とする。ダイカストプロセスを採用して形成された空冷構造３０において、フィン状の通風路断面形状を採用することで、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造３０と電池セル２０との間の熱交換面積を増大させるだけでなく、ダイカストプロセスの実現可能性も有する。

【0053】

空冷構造３０はダイカストプロセスなどによって形成することができ、プロセスが簡単であり、且つ信頼性が高い。

【0054】

本願は通風路３２の数及び位置を限定せず、図３においては１０個の通風路を例とし、且つ１０個の通風路は第２方向Ｙに沿って配列して設置され、第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直である。ここで各通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とする。例えば、図３における第２方向Ｙに沿って配列された１０個の通風路のうち最も左側に位置する３つの通風路３２と、最も右側に位置する３つの通風路３２のように、フィンの形状はアルファベットの「Ｅ」に類似した形状であってもよい。別の例として、図３における第２方向に沿って配列された１０個の通風路のうち中間に位置する４つの通風路３２のように、フィンの形状は２つの「Ｅ」を背中合わせにした「王」の字に類似した形状であってもよい。

【0055】

以上から分かるように、電池１０は空冷構造３０を採用し、空冷構造３０は本体３１及び電池セル２０の軸線方向、すなわち第１方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通風路３２を含み、通風路３２内に導入された風により、複数の電池セル２０が生成する熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有し、電池１０に高い安全性を持たせる。且つ通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするため、このようなフィン状の通風路断面形状は、放熱効率とプロセスの実現可能性を兼ね備えており、空冷構造と電池セルとの間の熱交換面積を増大させるだけでなく、プロセスの実現可能性も保証することができる。

【0056】

図３に電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）のプリント回路基板アセンブリ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＰＣＢＡ）２０１のボックス１１における位置が示されているが、簡潔且つ明瞭にするために、図３においてその具体的な構造は示されていない。

【0057】

一実現形態において、図２及び図３に示すように、複数の電池セル２０は空冷構造３０を囲むように設置される。円柱形の複数の電池セル２０が空冷構造３０を囲むように設置されることにより、通風路３２内に導入された風が各電池セル２０の熱を効果的に奪い、全体の放熱効率を向上させることができる。

【0058】

一実現形態において、図２及び図３に示すように、電池１０はさらにボックス１１を含み、ボックス１１は第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２を含み、第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２は係合して空冷構造３０及び複数の電池セル２０を収容するための収容キャビティを形成し、第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２のうちの少なくとも１つは開口を有し、開口が位置する平面は前記第１方向Ｘと平行である。ボックス１１が第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２を係合させて形成されるように設置することにより、空冷構造３０及び複数の電池セル２０のボックス内１１での組み立てを容易にする。

【0059】

複数の電池セル２０は第１ボックス部１１１及び第２ボックス部１１２を係合させて形成される収容空間内に収容されるため、一実現形態において、第１ボックス部１１１と第２ボックス部１１２はさらに複数の電池セル２０の放熱に用いることができる。

【0060】

例として、第１ボックス部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セル２０に接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングする。

【0061】

ここで、第１放熱部１１１０は倣い設計であり、それが複数の電池セル２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングするように設計される。第１放熱部１１１０は、第１ボックス部１１１の底壁の一部であってもよく、又は第１ボックス部１１１に相対して第１ボックス部１１１の底壁に単独で設けら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ボックス部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セル２０と接触する領域の輪郭は円弧状であり、その曲率は電池セル２０の表面に対応する位置の円弧曲率と同じである。これにより電池セル２０の放熱面積を増加させる。図４における黒破線矢印は複数の電池セル２０の放熱方向を示し、第２方向Ｙにおいて両端に位置する電池セル２０以外に、他の電池セル２０が放出する熱は、通風路３２内に導入された風によって奪われるだけでなく、第１ボックス部１１１の底壁によっても奪われて、放熱効率をさらに向上させる。

【0062】

他の例として、第２ボックス部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セル２０に接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングする。

【0063】

ここで、第２放熱部１１２０は倣い設計であり、それが複数の電池セル２０と接触する領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングするように設計される。第２放熱部１１２０は、第２ボックス部１１２の底壁の一部であってもよく、又は第２ボックス部１１２に相対して第２ボックス部１１２の底壁に単独で設けられた構造であってもよい。図４に示すように、第２ボックス部１１２の底壁を電池セル２０の表面に向けて、第２放熱部１１２０とする。第２放熱部１１２０における複数の電池セル２０と接触する領域の輪郭は円弧状であり、その曲率は電池セル２０の表面に対応する位置の円弧曲率と同じであり、これにより電池セル２０の放熱面積を増加させる。図４における黒破線矢印は複数の電池セル２０の放熱方向を示し、第２方向Ｙにおいて両端に位置する電池セル２０以外に、他の電池セル２０が放出する熱は、通風路３２内に導入された風によって奪われるだけでなく、第２ボックス部１１２の底壁によっても奪われて、放熱効率をさらに向上させる。

【0064】

一実現形態において、図３及び図４に示すように、複数の電池セル２０は熱伝導性構造用接着剤３４によって本体３１の通風路３２から離れた第１表面３１３に貼り付けられる。

【0065】

熱伝導性構造用接着剤３４は電池セル２０と空冷構造３０との間の接続を実現するために用いられる。且つ、熱伝導性構造用接着剤３４は良好な熱伝導性を有するため、熱伝導性構造用接着剤３４で複数の電池セル２０を通風路３２の第１表面３１３に囲んで貼り付けることにより、複数の電池セル２０が生成した熱を通風路３２に伝導することに役立ち、放熱効率をさらに向上させる。

【0066】

一実現形態において、本体３１の第１表面３１３における複数の電池セル２０に貼り付けられた領域の輪郭形状は、複数の電池セル２０の表面の輪郭形状とマッチングする。

【0067】

例えば、図３から図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セル２０に貼り付けられた領域の輪郭は円弧状であり、その曲率は電池セル２０の表面に対応する位置の円弧曲率と同じであり、これにより電池セル２０と第１表面３１３との間の接触面積が増加し、複数の電池セル２０の放熱面積を増加させて、放熱効率をさらに向上させる。

【0068】

一実現形態において、図３から図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セル２０に貼り付けられていない領域に重量低減溝３１４が設けられている。

【0069】

空冷構造３０の本体３１は、一般的にアルミニウム材等の金属材料で製造され、大きな重量を有するため、本体３１の電池セル２０と接触しない非放熱領域に重量低減溝３１４を設けることにより、空冷構造３０の重量を減らすことができる。本願は重量低減溝３１４の数及びサイズを限定しておらず、図３から図５では８つの重量低減溝を示す。

【0070】

一実現形態において、空冷構造３０はカバープレート３３をさらに含む。ここで、カバープレート３３と本体３１の第１端部３１１との間は第１ボルト４１を介して固定される。第１端部３１１は第１方向Ｘにおける通風路３２の吹き出し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。

【0071】

図７及び図８に示すように、空冷構造３０及び複数の電池セル２０はボックス１１内に収容され、空冷構造３０の吹き出し口が位置する端部にカバープレート３３が設置され、且つ第１ボルト４１を介してカバープレート３３と空冷構造３０の本体３１が一体に組み立てられる。空冷構造３０と複数の電池セル２０との間を熱伝導性構造用接着剤３４で接続してモジュールを形成してから、該モジュールを第２ボックス部１１２の開口からボックス１１に入れ、さらに第１ボルト４１を介してカバープレート３３を本体３１の第１端部３１１に固定することができる。これにより電池１０の組み立ての要件を満たすだけでなく、空冷構造３０と複数の電池セル２０のボックス１１内での組み立てを実現し、さらにカバープレート３３によって複数の電池セル２０を密閉することができる。

【0072】

一実現形態において、図７に示すように、カバープレート３３と本体３１の第１端部３１１との間に第１シール部材５１が設置されている。第１シール部材５１により、吹き出し口の箇所においてカバープレート３３と本体３１との間のシールを実現して、電池セル２０を密閉空間内に置き、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0073】

一実現形態において、図７に示すように、カバープレート３３とボックス１１との間に第２シール部材５２が設置されている。第２シール部材５２により、吹き出し口の箇所においてカバープレート３３とボックス１１との間のシールを実現して、電池セル２０を密閉空間内に置き、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0074】

以上から分かるように、吹き出し口の箇所において、第１シール部材５１によってカバープレート３３と空冷構造３０との間を密封し、第２シール部材５２によってカバープレート３３とボックス１１との間を密封することにより、複数の電池セル２０が空冷構造３０を囲むように設置された後にボックス１１とカバープレート３３と空冷構造３０で形成された密閉空間内に置かれ、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0075】

一実現形態では、図７に示すように、カバープレート３３と複数の電池セル２０の端面との間に隙間６０を有する。カバープレート３３と電池セル２０の端面との間の隙間６０は組み立て要件に応じて設計することができ、該隙間６０は電池１０の自動組み立ての十分な空間を残すために用いられる。

【0076】

一実現形態において、空冷構造３０の本体３１の第２端部３１２とボックス１１との間は、第２ボルト４２を介して固定される。ここで、第２端部３１２は第１方向Ｘにおける通風路３２の吸い込み口が位置する端部であり、空冷構造の前部とも呼ばれる。

【0077】

図６及び図８に示すように、空冷構造３０及び複数の電池セル２０はボックス１１内に収容され、第２ボルト４２を介してボックス１１と空冷構造３０の本体３１が一体に組み立てられる。空冷構造３０と複数の電池セル２０との間を熱伝導性構造用接着剤３４で接続してモジュールを形成してから、該モジュールを第２ボックス部１１２の開口からボックス１１に入れ、さらに第２ボルト４２を介して本体３１の第２端部３１２とボックス１１との間を固定することができる。これにより電池１０の組み立ての要件を満たすだけでなく、空冷構造３０と複数の電池セル２０のボックス１１内での組み立てを実現し、さらに複数の電池セル２０の密閉を実現することができる。

【0078】

一実現形態において、図８に示すように、本体３１の第２端部３１２とボックス１１との間に第３シール部材５３が設置されている。第３シール部材５３により、吸い込み口の箇所においてボックス１１と空冷構造３０との間のシールを実現して、電池セル２０を密閉空間内に置き、電池セル２０の気密性に対する要件を保証することができる。

【0079】

一実現形態において、空冷構造３０はさらにファン７０を含み、ファン７０は通風路３２内に風を通して、複数の電池セル２０が生成した熱を排出することに用いられる。ファン７０により通風路３２内の風速を増加させ、電池セル２０の放熱効率を向上させることができる。

【0080】

図８に示すように、吸い込み口にファン７０が設置され、ファン７０は例えば軸流ファンであり、第１方向Ｘに沿う冷風を生成するために用いられ、冷風が通風路３２を通過すると、電池セル２０が生成する熱を電池１０の内部から排出して、それにより電池１０の温度を低下させることができる。

【0081】

本願の一実施例は電気機器をさらに提供し、該電気機器は、それに電気エネルギーを供給するために用いられるように、前記各実施例における電池１０を含むことができる。

【0082】

電気機器に前記実施例の電池１０が設置され、ここで、電池１０においては、円筒形の複数の電池セル２０が空冷構造３０を囲むように設置され、且つ空冷構造３０は本体３１及び電池セルの軸線方向、すなわち第１方向Ｘに沿って本体３１を貫通する通風路３２を含み、通風路３２内に導入された風により、複数の電池セル２０が生成する熱を奪うことができ、良好な放熱性能を有し、電池１０に高い安全性を持たせて、電気機器の普及及び使用に役立つ。

【0083】

以上は本願の実施例の電池１０及び電気機器１を説明した。以下では本願の実施例の電池１０の製造方法３００及び製造装置４００を説明し、ここで詳細に説明しない部分は上記各実施例を参照することができる。

【0084】

図９は本願の実施例における電池１０の製造方法３００の概略フローチャートを示す。図９に示すように、製造方法３００は、円筒形である複数の電池セル２０を提供するステップ３１０と、本体３１及び本体３１を貫通する少なくとも１つの通風路３２を含む空冷構造３０を提供するステップ３２０と、少なくとも１つの通風路３２を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セル２０の軸線方向と平行であり、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするステップ３３０と、を含む。

【0085】

図１０は本願の実施例における電池１０の製造装置４００の概略ブロック図である。図１０に示すように、製造装置４００は、円筒形である複数の電池セル２０を提供するための第１提供モジュール４１０と、本体３１及び本体３１を貫通する少なくとも１つの通風路３２を含む空冷構造３０を提供するための第２提供モジュール４２０と、少なくとも１つの通風路３２を第１方向Ｘに沿って設置し、第１方向Ｘは複数の電池セル２０の軸線方向と平行であり、通風路３２の第１方向Ｘに垂直な断面をフィン状とするための組み立てモジュール４３０と、を含む。

【0086】

好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

【符号の説明】

【0087】

１ 車両
１０ 電池
１１ ボックス
２０ 電池セル
３０ 空冷構造
３１ 本体
３２ 通風路
３３ カバープレート
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
５１ 第１シール部材
５２ 第２シール部材
５３ 第３シール部材
６０ 隙間
７０ ファン
８０ コントローラ
１１１ 第１ボックス部
１１２ 第２ボックス部
２０１ プリント回路基板アセンブリ
３１１ 第１端部
３１２ 第２端部
３１３ 第１表面
３１４ 重量低減溝
４００ 製造装置
４１０ 第１提供モジュール
４２０ 第２提供モジュール
４３０ 組み立てモジュール
１１１０ 第１放熱部
１１２０ 第２放熱部

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図3】

【手続補正4】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図5】

【国際調査報告】