CN101330136A - 蓄电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄电装置，该蓄电装置包括：多个蓄电体(20a)，各蓄电体由发电元件和容纳所述发电元件的发电元件壳体(20c)构成，并且彼此相邻地配置；以及容纳所述蓄电体(20a)和绝缘性流体(4)的壳体(3)。在各蓄电体(20a)的发电元件壳体(20c)上形成有至少一个槽(20d)，使得所述发电元件壳体(20c)响应于该发电元件壳体(20c)内的压力的过度增加而在所述槽(20d)处破裂。所述槽(20d)形成于所述发电元件壳体的不面向任何其他蓄电体(20a)的部分内。

Description

蓄电装置

技术领域

本发明涉及一种具有多个蓄电体的蓄电装置，各蓄电体由发电元件和容纳发电元件的壳体构成，壳体的壁面上有至少一个槽。

背景技术

在由发电元件和容纳发电元件的壳体构成的二次电池内，由于过度充电等而从发电元件中产生气体，该气体过度地增加了壳体的内压。

日本实用新型申请公报No.06-21172(JP-Y-06-21172)(例如图1)公开了一种具有壳体的二次电池，在壳体上形成有槽，使得壳体在槽处的壁厚小于其他部位的壁厚。当壳体内的压力由于其中产生气体而过度增加时，二次电池的壳体在槽处破裂，从而气体由壳体释放至外部。

以下，将说明JP-Y-06-21172中公开的由多个二次电池构成电池组件的情况。

根据该电池组件，在二次电池之中的一个二次电池的壳体响应于所述壳体内的压力过度增加而在槽处破裂的情况下，该壳体向外变形。此时，变形壳体的一部分可能会与相邻的二次电池接触。特别地，如果两个相邻电池之间的间隔小，则这种接触的可能性高。

相反地，如果两个相邻的二次电池的间隔大，则壳体的变形部分不会接触相邻的二次电池。

然而，各相邻的二次电池之间的间隔越大，则由多个二次电池构成的电池组必然越大，这是不希望的。

发明内容

本发明的一方面涉及一种蓄电装置，所述蓄电装置包括：多个蓄电体，各蓄电体由发电元件和容纳所述发电元件的发电元件壳体构成，并且彼此相邻地配置；以及容纳所述蓄电体和绝缘性流体的壳体，其中在各蓄电体的所述发电元件壳体上形成有至少一个槽，使得所述发电元件壳体响应于所述发电元件壳体内的压力的过度增加而在所述槽处破裂，所述槽形成于所述发电元件壳体的不面向任何其他蓄电体的部分内。

上述蓄电装置可以设置成：所述蓄电体包括第一蓄电体和第二蓄电体，所述第二蓄电体在重力方向上位于所述第一蓄电体的下方；并且所述第二蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽被定位为，使得响应于所述第二蓄电体的所述发电元件壳体内的压力的过度增加，所述第二蓄电体的所述发电元件壳体在重力方向上向下破裂。

上述蓄电装置可以设置成：所述蓄电体包括第一蓄电体和第二蓄电体，所述第二蓄电体沿重力方向位于所述第一蓄电体的下方；并且所述第一蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽被定位为，使得响应于所述第一蓄电体的所述发电元件壳体内的压力的过度增加，所述第一蓄电体的所述发电元件壳体在与重力方向相反的方向上向上破裂。

上述蓄电装置可以设置成：所述蓄电体在一个平面上彼此相邻地配置。

上述蓄电装置可以设置成：所述蓄电体设置在多个平面上。

上述蓄电装置可以设置成：在一个平面上的所述蓄电体和在其他平面上的所述蓄电体在与重力方向垂直的方向上交错设置。

上述蓄电装置可以设置成：所述蓄电体设置为相互接近但不接触。

上述蓄电装置可以设置成：所述发电元件壳体的不面向任何其他蓄电体的所述部分为，当所述发电元件壳体响应于所述蓄电体内的压力的过度增加而在所述槽处破裂并变形时，所述发电元件壳体的不与任何其他蓄电体接触的部分。

上述蓄电装置可以设置成：各蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽在所述蓄电体的纵向上延伸。

上述蓄电装置可以设置成：各蓄电体在与所述蓄电体的纵向垂直的平面上的横截面形状大致为圆形。

上述蓄电装置可以还包括支持部件，所述蓄电体的纵向端部支持于所述支持部件上，使得所述蓄电体能够在所述支持部件上转动。

上述蓄电装置可以设置成：各蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽的宽度在所述发电元件壳体的外表面上最大，并且向着所述蓄电体的径向内侧逐步减小。

上述蓄电装置可以设置成：所述蓄电装置安装于车辆上。

根据上述蓄电装置，即使所述蓄电体的发电元件壳体破裂并变形，所述发电元件壳体也不会与任何其他蓄电体接触，因此所述蓄电体能够彼此相邻配置以使得所述蓄电装置在尺寸上更紧凑。

附图说明

由参照附图对优选实施例的以下说明，本发明的前述和/或其他目的、特征和优点将更为显而易见，附图中，相同的数字表示相同的部件，其中：

图1是根据本发明第一实施例的电池组的分解透视图；

图2A是示出第一实施例的单电池的外部的透视图；

图2B是第一实施例的单电池的横截面图；

图3是第一实施例的电池组的横截面示意图；

图4A是示出单电池上槽的位置的图；

图4B是示出另一单电池上槽的位置的图。

具体实施方式

下面将参照图1说明根据本发明第一实施例的电池组1(蓄电装置)的结构。图1是电池组1的分解透视图。电池组1安装于车辆内。

电池组1由电池组壳体3(“壳体”)、容纳于电池组壳体3内的蓄电体2以及冷却剂4构成。

电池组壳体3由限定出用于容纳蓄电体2和冷却剂4的空间的壳体部件31和盖部件32构成。盖部件32用诸如螺栓等紧固件(图未示)或通过焊接等固定在壳体部件31上，使得电池组壳体3的内部处于密闭状态。

壳体部件31用诸如螺栓等紧固件(图未示)或通过焊接等固定至车辆本体(图未示)。因此，电池组壳体3的底面与车辆本体的表面接触。车辆本体为例如地板、车身底板或车辆的车架。

在电池组壳体3的外表面设有用于提高电池组1的散热性能的散热片31a。注意可以适当省去散热片31a。优选地，壳体部件31和盖部件32由诸如铝等具有高耐久性和高耐腐蚀性的材料制成。

蓄电体2由电池组件20和两个支持部件21构成，电池组件20由多个单电池20a(“蓄电体”)组成，支持部件21支持单电池20a(即各单电池20a的纵向端部)。各单电池20a经由母线22与相邻的单电池20a电连接或机械连接，使得单电池20a经由母线22串联电连接。通过该串联连接，蓄电装置2产生高输出(例如200V)。

正极配线的一端和负极配线的一端(图未示)连接至电池组件20，这些配线的另一端连接至设于电池组壳体3外部的电动装置(例如用于驱动车辆的电动机)。

在本发明的该实施例中，圆筒形二次电池被用作单电池20a。这些电池为例如镍-氢电池或锂离子电池。单电池20a不必为圆筒形，还可以是矩形。此外，尽管在本发明的本实施例中二次电池被用作单电池20a，但也可以将双电层电容器(电容器)用作单电池20a。

电池组壳体3内的冷却剂与电池组件20(单电池20a)的外表面和电池组壳体3的内壁面接触。由于与电池组件20接触，冷却剂4吸收通过电池组件20的充放电而产生的热，并因此抑制电池组件20的温度上升。在已吸收了电池组件20的热之后，冷却剂4由于自然对流而在电池组壳体3内流动，并因此与电池组壳体3的内壁面接触，使得冷却剂的热被传送至电池组壳体3。被传送至电池组壳体3的热被放出至外部(大气中)或传导至与电池组壳体3接触的车辆本体。

尽管电池组1构造为由于温度差而导致电池组壳体3内的冷却剂4的自然对流，但冷却剂4的自然对流还可以由其他因素引起。例如，可以在电池组壳体3内设置强制使冷却剂4流动的搅动部件(即风扇)。

例如，可以从各种绝缘性的油或非活性流体中选取冷却剂4。绝缘性的油包括硅油，非活性流体包括氟系非活性流体，如Fluorinert、Novec HFE(含氢氟醚)和Novec1230(明尼苏达矿业及制造公司(3M公司)的产品)。

然后，将参照图2A和图2B来详细说明各单电池20a的结构。图2A是示出单电池20a的外部的透视图，图2B是示出沿图2A中的线2B-2B的横截面区域的横截面图，在该区域形成有后面将说明的槽。

在单电池20a的两纵向端部处设有正极端子20b1和负极端子20b2。相邻的单电池20a的端子20b1、20b2经由母线22彼此电连接。

各单电池20a由发电元件(图未示)和容纳发电元件的电池壳体20c(“发电元件壳体”)构成。发电元件由正极体、负极体和电解液构成，由发电元件进行充放电。

在将镍-氢电池用作单电池20a的情况下，例如，正极体的集电体上的活性材料为镍氧化物，而负极体的集电体上的活性材料为诸如MmNi_(5-x-y-z)Al_xMn_yCo_z(Mm：混合稀土(misch metal))等氢吸附合金，电解液为氢氧化钾。

另一方面，在将锂离子电池用作单电池20a的情况下，例如，正极体的集电体上的活性材料为锂-迁移金属(transition metal)复合氧化物，而负极体的集电体上的活性材料为碳，电解液为有机电解液。

同时，在各单电池20a的电池壳体20c的外表面上形成有槽20d。槽20d在单电池20a的纵向上延伸。参照图2B，槽20d的宽度在外表面处最大，并向着单电池20a的径向内侧逐渐减小。因此，在槽20d处的电池壳体20c的厚度小于在其他部位的电池壳体20c的厚度。即，形成有槽20d的部位的机械强度低于电池壳体20c的其他部位的机械强度。

当电池壳体20c内的压力超出一定水平时，电池壳体20c在槽20d处破裂，使得气体从单电池20a中释放出来。此时，由于以下原因，气体从单电池20a中释放的速度相对较低。即，由于槽20d形成于电池壳体20c的侧面内，所以比形成于电池壳体20c的端面(设有正极端子20b1或负极端子20b2处)内时长。

也就是说，当槽20d形成于电池壳体20c的侧面内时，气体从单电池20a中释放所通过的开口的面积相对较大，因此与槽20d形成于电池壳体20c的端面内时相比，气体释放速度相对较低。气体释放速度越低，则当气体从单电池20a中释放出来时施加于电池组壳体3上的载荷越低，而电池组壳体3上的载荷越低，则电池组壳体3的结构能够做得更简化。

注意，槽20d的横截面形状不限于图2B中所示的形状，还可以是其他形状。即，只要电池壳体20c在槽20d处的厚度小于在其它部位处的厚度，槽20d就可以形成为任意形状。

因此，槽20d用作当单电池20a(电池壳体20c)内的压力过度增加时开启电池壳体20c的阀(破裂阀)。注意，该破裂阀不能够从“关状态”逆向切换至“开状态”。

例如，当单电池20a已经过充电时，可能会从所述单电池20a内的发电元件中产生气体。在这种情况下，气体增加了单电池20a内的压力。当单电池20a内的压力达到一定水平时，电池壳体20c在槽20d处破裂，使得从发电元件中产生的气体被释放至外部。

然后，参照图3，将说明电池组件20的各单电池20a的电池壳体20c上的槽20d的位置。图3是电池组1的横截面示意图，图示了各单电池20a的槽20a之间的位置关系。在图3中，三角形黑色标记表示各槽20d的位置。这些标记的顶角表示各槽20d所面向的方向。

单电池20a在各平面P1至P4内彼此相邻配置。尽管图3示出相邻的单电池20a彼此间隔开，但它们实际上是彼此接近的。注意，相邻的单电池20a相互不接触。注意，平面P1至P4可以视为本发明中“预定平面”的例子。

在设置在平面P1和P2内的单电池20a处，槽20d形成于各单电池20a的上侧。平面P2内的各单电池20a设置在面向在平面P1内的相应两个单电池20a之间的间隔的位置处。即，平面P1内的单电池20a和平面P2内的单电池20a在与重力方向垂直的方向(图3的水平方向)上交错设置。

另一方面，在设置在平面P3和P4内的单电池20a处，槽20d形成于各单电池20a的下侧。平面P3内的各单电池20a设置在面向在平面P4内的相应两个单电池20a之间的间隔的位置处。即，平面P3内的单电池20a和平面P4内的单电池20a在与重力方向垂直的方向(图3的水平方向)上交错设置。

平面P1内的单电池20a和平面P3内的单电池20a在重力方向上相互面对，平面P2内的单电池20a和平面P4内的单电池20a在重力方向上相互面对。

尽管在图3所示的结构中单电池20a设置在四个平面P1至P4内，但它们还可以其他方式设置。例如，单电池20a彼此相邻配置于其上的平面的数量可以设定为任意数量。此外，尽管各平面P1至P4内的单电池20a在与重力方向垂直的方向上交错设置，但还可以其他方式设置。例如，各平面P1至P4内的单电池20a可以在重力方向上对齐。

然后，将参照图4A和图4B说明确定各单电池20a上的槽20d的位置的原则。

图4A示出了在给定平面(例如，平面P1至P4中的任意一个)内两个相邻的单电池20a之间的关系。参照图4A，“R1”表示面向相邻的单电池20a的单电池20a外周面区域，“R2”表示其它区域。即，区域R2为不面向相邻的单电池20a的区域。

槽20d形成于区域R2内。如果槽20d形成于区域R1内，则当电池壳体20c在槽20d处破裂时，单电池20a可能会与相邻的单电池20a接触。即，当电池壳体20c在槽20d处破裂时，形成有槽20d的部分径向地向外侧变形，然后与相邻的单电池20a接触。

另一方面，如果槽20d形成于区域R2内，则当电池壳体20c在槽20d处破裂时，电池壳体20c不与相邻的单电池20a接触。

然后，图4示出了在给定的平面内设置三个单电池20a的情况，其中一个单电池20a位于两侧的另外两个单电池20a之间。

三个单电池20a之中居中的单电池20a的外周面的大部分被区域R1占用。在这种情况下，区域R2为在面向右侧的相邻单电池20a的区域R1与面向左侧的相邻单电池20a的区域R1之间的边界。因此，槽20d形成于两个区域R1之间的边界处的各区域R2内。

根据上述结构，即使居中的单电池20a的电池壳体20c在槽20d处破裂，也不会与两侧的相邻单电池20a接触。

即，基于以上参照图4A和图4B所述的原则来确定平面P1至P4中的单电池20a的位置。

同时，在图3所示的结构中，在重力方向上彼此相对的单电池20a的槽20d设置为使得其电池壳体20c在相反的方向上破裂。当在重力方向上彼此相对的两个单电池20a之中下方的单电池20a的电池壳体20c在槽20d处破裂时，气体从下方的单电池20a中释放出来，然后气体向上(在与重力方向相反的方向上)移动并与上方的单电池20a接触。

在这种情况下，如果下方的单电池20a的槽20d形成于上方的单电池20a所在的一侧，则所释放的气体很容易到达上方的单电池20a。由于从下方的单电池20a释放的气体的温度高，上方的单电池20a被该气体加热。此时，取决于上方的单电池20a被释放的气体加热的程度，还可能会在上方的单电池20a中产生气体。

同时，在本发明的实施例的结构中，由于在重力方向上彼此相对的两个单电池20a的槽20d设置为使得其电池壳体20c在相反的方向上破裂，所以当气体从下方的单电池20a中释放出来时，气体在到达上方的单电池20a之前需要移动较长的距离。即，释放的气体在冷却剂4中移动的距离相对较长，因此释放的气体与冷却剂4保持接触的时间相对较长。

释放的气体与冷却剂4保持接触的时间越长，气体越能够被有效地冷却。因此，即使所释放的气体接触上方的单电池20a，上方的单电池也不会被释放的气体过度地加热，因此，能够防止由于加热而使得上方的单电池内产生前述气体。

各单电池20a中的槽20d的上述设置允许单电池20a位于相互接近的位置，同时确保当任意的单电池20a的电池壳体20c由于其中产生气体而变形时，所述壳体的一部分不会接触相邻的单电池20a。因此，通过将单电池20a设置成相互接近，能够使得电池组1在尺寸上紧凑。

电池组件20的所有的单电池20a具有如图2A和2B所示的相同的结构。因此，当将单电池20a附装到支持部件21上时，可以通过转动单电池20a来改变各槽20d的位置。

尽管各槽20d形成在单电池20a的纵向上，但它们还可以形成为其他形式。即，可以根据需要改变各槽20d的方向。此外，可以在各单电池20a上形成两个或更多的槽20d。

然而，在各单电池20a上形成有两个或更多的槽20d的情况下，或者在各单电池20a上形成有在单电池20a的圆周方向上延伸的单个槽20d的情况下，在单电池20a的圆周方向上的槽20d的区域大于在各单电池20a上形成在单电池20a的纵向上延伸的单个槽20d时的区域。因此，在这种情况下槽20d可能会越过区域R2的边界。

因此，优选地，各槽20d形成为在单电池20a的纵向上延伸。该结构最小化了在单电池20a的圆周方向上槽20d的区域。

已经参照实施例对本发明进行了说明，但应当理解，本发明不限于上述实施例或结构。相反地，本发明意在覆盖各种改变和等同配置。另外，实施例的各种元件以各种组合和构成示出，这些组合和构成为示例性的，包括更多、更少或仅包含单个元件的其他组合和构成也在本发明的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种蓄电装置，包括：

多个蓄电体，各蓄电体由发电元件和容纳所述发电元件的发电元件壳体构成，并且彼此相邻地配置，以及

容纳所述蓄电体和绝缘性流体的壳体，其中

在各蓄电体的所述发电元件壳体上形成有至少一个槽，使得所述发电元件壳体响应于所述发电元件壳体内的压力的过度增加而在所述槽处破裂，所述槽形成于所述发电元件壳体的不面向任何其他蓄电体的部分内。

2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中：

所述蓄电体包括第一蓄电体和第二蓄电体，所述第二蓄电体在重力方向上位于所述第一蓄电体的下方；并且

所述第二蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽被定位为，使得响应于所述第二蓄电体的所述发电元件壳体内的压力的过度增加，所述第二蓄电体的所述发电元件壳体在重力方向上向下破裂。

3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中：

所述蓄电体包括第一蓄电体和第二蓄电体，所述第二蓄电体沿重力方向位于所述第一蓄电体的下方；并且

所述第一蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽被定位为，使得响应于所述第一蓄电体的所述发电元件壳体内的压力的过度增加，所述第一蓄电体的所述发电元件壳体在与重力方向相反的方向上向上破裂。

4.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中所述蓄电体在一个平面上彼此相邻地设置。

5.根据权利要求4所述的蓄电装置，其中所述蓄电体设置在多个平面上。

6.根据权利要求5所述的蓄电装置，其中在一个平面上的所述蓄电体和在其他平面上的所述蓄电体在与重力方向垂直的方向上交错设置。

7.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中所述蓄电体设置为相互接近但不接触。

8.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中所述发电元件壳体的不面向任何其他蓄电体的所述部分为，当所述发电元件壳体响应于所述蓄电体内的压力的过度增加而在所述槽处破裂并变形时，所述发电元件壳体的不与任何其他蓄电体接触的部分。

9.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中各蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽在所述蓄电体的纵向上延伸。

10.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中

各蓄电体在与所述蓄电体的纵向垂直的平面上的横截面形状大致为圆形。

11.根据权利要求10所述的蓄电装置，还包括支持部件，所述蓄电体的纵向端部支持于所述支持部件上，使得所述蓄电体能够在所述支持部件上转动。

12.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中各蓄电体的所述发电元件壳体的所述槽的宽度在所述发电元件壳体的外表面上最大，并且向着所述蓄电体的径向内侧逐步减小。

13.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其中所述蓄电装置安装于车辆上。

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