CN102064295B - 蓄电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电装置。在将多个蓄电元件在一个方向上并排配置的结构中，抑制在排列方向上的蓄电元件的温度分布的偏差。蓄电装置具有：多个蓄电元件(10)，在一个方向上并排配置；以及一对约束部件(31、32)，配置在多个蓄电元件的排列方向上的两端，用于对多个蓄电元件施加约束力。一对约束部件中的至少一个约束部件具有突起部(31b)和遮蔽部(31d、31e)。突起部朝向与约束部件相邻的蓄电元件突出，前端接触于相邻的蓄电元件，由此在与相邻的蓄电元件之间形成空间(S4～S6)。遮蔽部在排列方向上突出，阻止用于蓄电元件的温度调节的热交换介质进入所述空间(S4、S6)。

Description

蓄电装置

技术领域

本发明涉及一种蓄电装置，在多个蓄电元件在一个方向上并排配置的结构中对多个蓄电元件施加约束力。

背景技术

具备多个单电池的电池组中，多个单电池在一个方向上并排配置，具有对多个单电池施加约束力的结构。具体而言，利用在夹着多个单电池的位置处配置的一对约束部件，对多个单电池施加约束力。约束力是使相邻配置的2个单电池向互相靠近的方向位移的力。

多个单电池中，位于排列方向两端的单电池、换言之与约束部件接触的单电池，与其他单电池相比有散热性高的倾向。并且，位于两端的单电池与其他单电池相比温度容易降低。在该情况下，排列方向上的多个单电池的温度分布中有可能产生偏差。

发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种能够抑制与约束部件接触的蓄电元件的温度过度下降的蓄电装置。

本发明的蓄电装置，具有：多个蓄电元件，在一个方向上并排配置；以及一对约束部件，配置在多个蓄电元件的排列方向上的两端，用于对多个蓄电元件施加约束力。一对约束部件中的至少一个约束部件具有突起部和遮蔽部。突起部朝向与约束部件相邻的蓄电元件突出，前端与相邻的蓄电元件接触，从而在与相邻的蓄电元件之间形成空间。遮蔽部在排列方向上突出，阻止用于蓄电元件的温度调节的热交换介质进入上述空间。

在此，遮蔽部能够设置在约束部件中与排列方向正交的方向上的两端部。此外，也能够以在从排列方向观察时包围与约束部件相邻的蓄电元件的方式设置遮蔽部。

能够在与排列方向正交的方向上夹着多个蓄电元件的位置处分别设置热交换介质的供给路径及排出路径。在该情况下，将遮蔽部沿着供给路径配置，能够使遮蔽部与相邻于约束部件的蓄电元件中面向供给路径的外表面接触。由此，能够高效率地阻止在供给路径中移动的热交换介质进入在蓄电元件和约束部件之间形成的空间。

突起部能够形成为对于与约束部件相邻的蓄电元件的外表面形成密闭空间的形状。具体而言，只要是从排列方向观察时突起部形成为包围规定区域的形状即可。在与约束部件相邻的蓄电元件的外表面上形成密闭空间，由此，能够利用密闭空间内的空气来抑制蓄电元件的温度变化。即，使密闭空间具有蓄电元件的保温功能。

本发明的蓄电装置能够搭载于车辆，能够将蓄电装置的输出用作车辆行驶中所使用的能量。此外，能够将车辆制动时产生的动能作为再生电力储存在蓄电装置中。

根据本发明，通过使用约束部件的突起部而在约束部件和蓄电元件之间形成空间(空气层)，能够使得蓄电元件的热很难传递至约束部件。即，能够抑制蓄电元件的热传递至约束部件而导致蓄电元件的温度过度降低。

并且，使用遮蔽部，阻止热交换介质进入约束部件和蓄电元件之间形成的空间，由此，能够抑制例如因蓄电元件和热交换介质之间的热交换所引起的蓄电元件的温度过度降低。

在这样与约束部件接触的蓄电装置中，通过抑制过度的温度下降，能够抑制在多个蓄电元件的排列方向的温度分布中产生偏差。由此，能够抑制在多个蓄电元件的输入输出特性(充放电)中产生偏差。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的电池组的内部构造的俯视图。

图2是表示实施例1的电池组的内部构造的侧视图。

图3是实施例1中的约束部件的外观图。

图4是图1的区域R1的放大图。

图5是图4的区域R3的放大图。

图6是图1的区域R2的放大图。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行说明。

对本发明的实施例1的电池组(相当于蓄电装置)进行说明。图1是表示本实施例的电池组的内部构造的概略图，是从上方观察时的图。在此，X轴、Y轴和Z轴是互相正交的轴，在本实施例中，设定Z轴是与铅垂方向相当的轴。X轴、Y轴和Z轴的关系在其他附图中也是同样的。

本实施例的电池组搭载于车辆(未图示)，输出用于车辆行驶的能量，或者将车辆制动时产生的动能作为再生电力进行蓄积。作为车辆，例如混合动力汽车、电动汽车。

电池组1具有多个单电池(相当于蓄电元件)10和收纳多个单电池10的电池组外壳20。作为单电池10，能够使用所谓的四方形单电池的、如镍氢电池或锂离子电池这样的二次电池。此外，能够代替二次电池而使用电气双层电容器(condenser)。

多个单电池10在X方向并排配置，经由母线(未图示)串联地电连接。单电池10具有发电元件和收容发电元件的电池盒，在电池盒的上表面设有正极端子和负极端子。X方向上相邻的2个单电池10中，一个单电池10的正极端子与另一个单电池10的负极端子经由母线电连接。

发电元件是能够进行充放电的元件，例如可由正极端子、负极端子和在正极端子和负极端子之间配置的隔板(含有电解液)构成。单电池10的正极端子与发电元件的正极端子电连接，单电池10的负极端子与发电元件的负极端子电连接。

在本实施例中，将多个单电池10在X方向上并排配置，但是不限于此。例如也能够利用多个单电池构成1个电池模块(相当于蓄电元件)，将多个电池模块在X方向上并排配置。电池模块内的多个单电池被串联地电连接。

此外，在本实施方式中，将多个单电池10串联地电连接，但是不限于此。具体而言，也可以包括并联地电连接的多个单电池10。

X方向上相邻的2个单电池10之间配置有衬垫(未图示)，通过衬垫在X方向上相邻的2个单电池10之间形成空间S1，如图2所示。空间S1如后所述，作为空气移动的空间。图2是从侧面观察电池组外壳20内的构造时的概略图。

相对于多个单电池10，在X方向的两端配置有一对约束部件31、32。约束部件31、32例如可由树脂形成。如图2所示，在一对约束部件31、32上连接有在X方向上延伸的多个带40。具体而言，在多个单电池10的上表面，2个带40在Y方向上并排配置，在多个单电池的下表面，也有2个带40在Y方向上并排配置。各带40，其一端部固定于一个约束部件31，另一端部固定于另一个约束部件32。

通过将多个带40连接于一对约束部件31、32，能够使一对约束部件31、32向互相靠近的方向位移。由此，在一对约束部件31、32之间配置的多个单电池10从一对约束部件31、32受到约束力。约束力是使在X方向上相邻的2个单电池10向互相靠近的方向位移的力。

如本实施例所述，通过对单电池10施加约束力，能够抑制发热等引起的单电池10的膨胀。进而，通过抑制单电池10的膨胀，能够防止单电池10的输入输出特性(充放电特性)下降。另外，能够适当地设定配置带40的位置。即，只要能够使用带40使一对约束部件31、32向互相靠近的方向位移即可。

在电池组外壳20的端面21上连接有吸气管51和排气管52。吸气管51的一端与组件盒20的第一连接口21a连接，吸气管51的另一端设有用于取入温度调节用的空气的吸气口(未图示)。吸气口例如能够设置在面向车厢内的位置，能够将车厢内的空气吸入吸气管51。车厢是指车辆中乘坐者所乘用的空间。

吸气管51上设有风扇(未图示)，能够通过驱动风扇将空气取入吸气管51。

排气管52的一端与电池组外壳20的第二连接口21b连接，排气管52的另一端设有用于将导入到排气管52的空气排出到车外的排出口。排气管52不需要延伸到车辆的外面，能够利用车厢内的设备(例如托盘：tray)将来自排气管52的空气排出到车外。

另外，在本实施例中，在吸气管51上设置有风扇，但是也可以在排气管52上设置风扇。在该情况下也能够通过驱动风扇将空气取入吸气管51。

通过吸气管51而移动至电池组外壳20内的空气沿着电池组外壳20的第一侧壁22移动。在此，在第一侧壁22和多个单电池10之间形成的空间S2成为进行温度调节之前的空气移动的路径(供给路径)。在空间S2中移动的空气进入在相邻的2个单电池10之间形成的空间S1，并沿着空间S1前进。

然后，通过空间S1的空气移动至在多个单电池10和电池组外壳20的第二侧壁23之间形成的空间S3。空间S3成为进行了温度调节之后的空气移动的路径(排出路径)。移动到空间S3的空气被导入排气管52。图1的虚线表示的箭头示出了电池组外壳20内的空气的主要移动路径。

如本实施例所示，通过使空气接触单电池10，能够调节单电池10的温度。具体而言，在单电池10因充放电等而发热的情况下，通过使冷却用的空气接触单电池10，能够抑制单电池10的温度上升。此外，在单电池10过度冷却的情况下，通过使加热用的空气接触单电池10，能够抑制单电池10的温度下降。通过这样调节单电池10的温度，能够抑制单电池10的输入输出特性劣化。

另外，在本实施例中，如图1所示，使空气从电池组外壳20的第一侧壁22向第二侧壁23移动，但不限于此。

例如，能够使空气从电池组外壳20的上表面向下表面移动，或者使空气从电池组外壳20的下表面向上表面移动。即，只要能够使温度调节用的空气进入在X方向上相邻的2个单电池10之间形成的空间S1并将该空气排出即可。并且，只要考虑电池组外壳20内的空气的移动路径而适当地设定吸气管51和排气管52相对于电池组外壳20的连接位置即可。

此外，本实施例中，使吸气管51和排气管相对于电池组外壳20的一端面21连接，但不限于此。即，只要能够将外部的空气(热交换前的空气)供给到电池组外壳20并且使电池组外壳20内的空气(温度调节后的空气)排出到外部即可。

例如，能够相对于电池组外壳20的2个端面21、24，分别连接吸气管51和排气管52。端面21、24构成与多个单电池10的排列方向(X方向)正交的面(Y-Z平面)。在此，优选将吸气管51和排气管52相对于电池组外壳20的连接口设置在从单电池10的排列方向(X方向)观察时相互不同的位置。由此，能够使温度调节用的空气在电池组外壳20内移动。

此外，在本实施例中，向电池组外壳20内供给空气，但也可以是其他气体或液体。即，只要使用能够通过与单电池10的热交换来调节单电池10的温度的物质(热交换介质)即可。在使用液体的情况下，优选使用具有绝缘性的液体。

接着，利用附图3～6说明本实施例的约束部件31、32的构造。

如图1及图4所示，在约束部件31的外表面上通过螺栓63固定有用于确保约束部件31的强度的金属板61。金属板61配置在电池组外壳20的端面21和约束部件31之间。图4是图1的点划线所示区域R1的放大图。

如图1及图6所示，在约束部件32的外表面上通过螺栓63固定有用于确保约束部件32的强度的金属板62。金属板62配置在电池组外壳20的端面24和约束部件32之间。图6是图1的点划线所示区域R2的放大图。另外，也可以省略金属板61、62。

如图3所示，约束部件31在面对单电池10的内表面31a上具有形成为凸状的约束部(相当于突起部)31b。约束部31b的前端面与单电池10的侧面(Y-Z平面)接触。通过形成约束部31b，在约束部件31的内表面31a上设置了在Z方向上并排配置的多个凹部31c。各凹部31c在Y方向上延伸。约束部31b的大小如下设定：从X方向观察时约束部31b收缩在单电池10的外边缘的内侧。

若使约束部31b与单电池10的侧面(Y-Z平面)接触，则与凹部31c对应的空间S4(参照图4)成为密闭空间。即，空间S4成为空气的进出基本被阻止的空间，能够利用空间S4内的空气层对单电池10进行保温。另外，由于空间S4是通过使约束部31b与单电池10接触而形成的空间，因此并没有形成完全密闭的空间。

在本实施例中，将约束部31b形成为图3所示的形状，但是不限于此。即，只要能够使用约束部31b在约束部件31和单电池10之间形成密闭空间(空间S4)即可，基于这一点，能够适当地设定约束部31b的形状。具体而言，只要从X方向观察时内表面31a上的规定区域被约束部31b包围即可。

约束部件31在Y方向的两端部上具有在X方向上突出的一对遮蔽部31d、31e。一个遮蔽部31d与单电池10中与第一侧壁21相对的侧面(X-Z平面)接触。另一个遮蔽部31e沿着单电池10中与第二侧壁22相对的侧面(X-Z平面)而配置，与单电池10的侧面(X-Z平面)分离。另外，也能够使遮蔽部31e与单电池10的侧面(X-Z平面)接触。

在此，约束部31b与单电池10的侧面(X-Y平面)接触，因此如图4所示，变成在单电池10和约束部件31之间形成空间S4～S6。遮蔽部31d阻止沿着第一侧壁22移动的空气进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间(主要是空间S5)。此外，遮蔽部31e阻止沿着第二侧壁23移动的空气进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间(主要是空间S6)。

通过使用遮蔽部31d、31e，能够阻止空气调节用的循环空气与单电池10中与约束部件31相对的侧面(Y-Z平面)接触。由此，能够抑制在X方向上与约束部件31并排配置的单电池10被温度调节用的空气过度地冷却。并且，能够抑制该单电池10与X方向上相邻的其他单电池10之间的温度的偏差。

另一方面，约束部件32具有与上述的约束部件31相同的构造。具体而言，如图6所示，约束部件32具有在与单电池10相对的内表面32a上设置的约束部32b和遮蔽部32d、32e。约束部32b具有与上述的约束部31b相同的构造。遮蔽部32d、32e具有与上述的遮蔽部31d、31e相同的构造。并且，在单电池10和约束部件32之间形成有空间S4～S6。

根据本实施例，在将多个单电池10在一个方向上并排配置的结构中，通过对配置在排列方向两端的单电池10限制温度调节用的空气的供给，能够抑制单电池10的温度过度降低。由此，能够抑制多个单电池10在X方向的温度分布的偏差。并且，能够抑制单电池10的输入输出特性的偏差，能够高效率地使用多个单电池10。

在此，如果省略约束部31b，使约束部件31的内表面31a与单电池10的侧面(Y-Z平面)接触，就能够阻止温度调节用的空气进入约束部件31和单电池10之间。但是，在该结构中，单电池10和约束部件31之间的接触面积会增加，导致单电池10的热容易传递到约束部件31上。即，由于空气的热传导率低于约束部件31的热传导率，因此，与使约束部件31与单电池10接触相比，使约束部件31与单电池10分离更好。

在本实施例中，在约束部件31中Y方向的两端部上设置遮蔽部31d、31e，但是不限于此。例如，能够省略遮蔽部31e而仅设置遮蔽部31d。在该情况下也能够阻止从吸气管31导入的空气进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间。

此外，在改变电池组外壳20内空气的移动路径的情况下，只要在与空气的移动路径对应的位置处设置与遮蔽部31d、31e相当的部分即可。例如，在使空气从单电池10的上方朝向下方移动的结构中，只要对于约束部件31的上部和下部设置与遮蔽部31d、31e相当的部分即可。

进而，能够以从X方向观察时包围单电池10的全部外边缘的方式设置遮蔽部。如果这样构成，则能够阻止空气从Y-Z平面内的所有方向进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间S4～S6。

在本实施例中，如图4所示，使遮蔽部31d与单电池10中与第一侧壁22相对的侧面(X-Z平面)接触，但是不限于此。具体而言，能够使遮蔽部31d的前端面与单电池10中与约束部件31相对的侧面(Y-Z平面)接触。关于遮蔽部31e，也能够设置成同样的结构。即使这样构成，也能够阻止空气进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间。

此外，通过使遮蔽部31d在X方向上延伸，不仅能够阻止空气进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间，还能够阻止空气进入相邻配置的2个单电池10之间形成的空间。

在本实施例中，对约束部件31设置了约束部31b和遮蔽部31d、31e，但是不限于此。具体而言，也可以只设置约束部31d和遮蔽部31c、31d中的一个。

在只设置约束部31的结构中，温度调节用的空气不进入与凹部31c对应的空间S4，能够利用空间S4内的空气层对单电池10进行保温。在该结构中，约束部31b的一部分(在图3的Z方向上延伸的部分)相当于本发明的遮蔽部，约束部31b的其他部分(在图3的Y方向上延伸的部分)相当于本发明的突起部。

在只设置遮蔽部31c、31d的结构中，能够阻止温度调节用的空气在Y方向上进入在单电池10和约束部件31之间形成的空间。在此，为了在单电池10和约束部件31之间形成空间，需要在例如约束部件31上设置突起部。该突起部与本实施方式所说明的约束部31b相同，具有在单电池10和约束部件31之间形成空间的功能，但是不具有如约束部31b那样形成密闭空间的功能。具体而言，也可以只是使在Y方向上延伸的突起部在Z方向上隔开规定间隔而排列。

在只使用遮蔽部31c、31d的结构中，也容易使空气滞留在单电池10和约束部件31之间形成的空间，能够对单电池10进行保温。

Claims (6)

1.一种蓄电装置，其特征在于，具有：

多个蓄电元件，在一个方向上并排配置；以及

一对约束部件，配置在所述多个蓄电元件的排列方向上的两端，用于对所述多个蓄电元件施加约束力，

所述一对约束部件中的至少一个约束部件具有：

突起部，朝向相邻的所述蓄电元件突出，前端与所述相邻的蓄电元件接触，从而在与所述相邻的蓄电元件之间形成空间；以及

遮蔽部，在所述排列方向上突出，阻止用于所述蓄电元件的温度调节的热交换介质进入所述空间。

2.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，

所述遮蔽部设置在所述约束部件中与所述排列方向正交的方向上的两端部。

3.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，

所述遮蔽部设置在从所述排列方向观察时包围与所述约束部件相邻的所述蓄电元件的位置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，

在与所述排列方向正交的方向上夹着所述多个蓄电元件的位置处，设置所述热交换介质的供给路径和排出路径，

所述遮蔽部沿着所述供给路径配置，并与相邻于所述约束部件的所述蓄电元件中面对所述供给路径的外表面接触。

5.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，

所述突起部形成为相对于与所述约束部件相邻的所述蓄电元件的外表面形成密闭空间的形状。

6.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，

所述蓄电装置搭载于车辆，输出用于所述车辆行驶的能量。

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