CN102479986B - 电池组设备 - Google Patents

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Abstract

实施例的电池组设备包括电池模块、外壳、进气口、出气口和通风道。在电池模块中，放置了彼此堆叠的多个电池单元。外壳被安装并且将电池模块容纳在其中。进气口被提供在外壳中并且使外面的空气进入外壳。出气口被提供在外壳中，被放置在与进气口的位置相比更高的位置处，并且使空气从外壳排出。外壳中的通风道连接进气口和出气口，并且相对于水平方向倾斜。

Description

电池组设备
相关申请的交叉引用
本申请基于并且要求于2010年11月22日提交的日本专利申请No.2010-260287的优先权的权益；其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
概括地说，本文所描述的实施例涉及电池组设备。
背景技术
存在已知的电池组，该电池组的电池模块被容纳在用于电池存储的外壳中，其中，在该电池模块中，多个基本上为矩形平行六面体形状的电池单元经由绝缘体等在其厚度方向上被堆叠。
这种类型的电池组通常需要对能量密度(电池组的每单位体积的输出功率)进行改进。因此，对这种类型的电池组施加对部件布局的限制，诸如各种类型的部件的密集排列。因此，在这些电池组中的一些中，用于电池冷却的气道变窄，或者故意不提供冷却风扇等。因此，具有这种结构的电池组始终需要冷却性能的稳定性等。
发明内容
提出本发明以解决前述问题，并且本发明的目的是提供能够具有稳定的冷却性能的电池组设备。
根据实施例的电池组设备包括电池模块、外壳、进气口、出气口和通风道。在电池模块中，放置了彼此堆叠的多个电池单元。外壳被安装同时将电池模块容纳于其中。进气口被提供在外壳中并且使外面的空气进入外壳。出气口被提供在外壳中，被放置在与进气口的位置相比更高的位置处，并且使空气从外壳排出。外壳中的通风道连接进气口和出气口，并且相对于水平方向倾斜。
该电池组设备可以具有稳定的冷却性能。
附图说明
图1是示意性地示出了根据第一实施例的电池组设备的透视图。
图2是从进气口侧观察的图1中的电池组设备的视图。
图3是沿着图2中的A-A线获得的电池组设备的截面图。
图4是示出了包含在图1中的电池组设备中的电池单元的透视图。
图5是从进气口侧观察的与图1中的电池组设备的结构不同的另一电池组设备的视图。
图6是从进气口侧观察的对比示例的电池组设备的视图。
图7是沿着图6中的B-B线获得的电池组设备的截面图。
图8是从进气口侧观察的根据第二实施例的电池组设备的视图。
图9是沿着图8中的C-C线获得的电池组设备的截面图。
图10是示出了根据第三实施例的电池组设备的结构的截面图。
图11是在图10中的箭头D的方向上观察的电池组设备的基于箭头的视图。
图12是从进气口侧观察的与图10中的电池组设备的结构不同的另一电池组设备的视图。
图13是从进气口侧观察的根据第四实施例的电池组设备的视图。
图14是沿着图13中的E-E线获得的电池组设备的截面图。
图15是示出了根据第五实施例的电池组设备的结构的截面图。
具体实施方式
在下文中，将基于附图来描述实施例。
<第一实施例>
如图1至图3所示，根据该实施例的电池组设备1是在普通房屋、工厂等中使用的固定型的电池组设备。具体地说，该电池组设备1包括外壳2、电池模块3、进气口5、出气口6、通风道(气道)7、上端固定装置8、下端固定装置9、支柱10和控制部件存储设备12、14。
在电池模块3中，彼此堆叠的多个电池单元15如图1至图3所示布置。如图4所示，每个电池单元15以基本上矩形平行六面体的形状(薄矩形箱形状)形成。每个电池单元15具有一对从电池单元主体15a的端面15b凸出的端子15c、15d。每个电池单元15均是蓄电池，例如，锂离子电池、镍氢电池等。
如图3所示，上端固定装置8和下端固定装置9将电池单元15彼此机械连接。具体地说，上端固定装置8和下端固定装置9通过使用例如螺栓和螺母来集成并固定多个堆叠的电池单元15，其中，绝缘纸等插入到电池单元15之间或者电池单元15周围。
这些电池单元15的端子对15c、15d经由母线(busbar)等彼此相连。因此，这些电池单元15彼此串联(或者并联)连接。通过诸如聚丙烯(PP)等的绝缘树脂从外部覆盖不仅被机械固定而且彼此电连接的多个电池单元15。
如图1至图3所示，外壳2被固定地安装，同时将具有这种结构的电池模块3容纳在其中。以矩形箱形状形成外壳2。外壳2通过其六个表面，即其前表面、后表面、上表面、底表面、左表面和右表面包围电池模块3。控制部件存储设备12、14被提供在外壳2的上部外壳部分2a和下部外壳部分2b内。在控制部件存储设备12、14中，提供诸如断路器、插头、测量充电/放电状态的传感器、计量表和控制板等的各种类型的电子部件。如图2和图3所示，支柱10支撑外壳2的下部外壳部分2b上方的电池模块3。
在这里，将详细描述该实施例的电池组设备1具有的冷却功能。如图1至图3所示，在外壳2的一个侧面的两个位置处以狭缝形状形成进气口5。这两个进气口5使外面的空气进入外壳2。此外，提供出气口6，以与相应的两个进气口5相对应，并且在外壳2的另一个侧面的两个位置处以狭缝形状形成出气口6。在外壳2上两个出气口6被布置在与相应的进气口5的位置相比更高的位置处。这两个出气口6使从进气口5获得的外面的空气从外壳2排出。狭缝形状的进气口5和出气口6被形成为使得狭缝的纵向方向指向水平方向(箭头Y的方向)。
此外，如图1至图3所示，通风道7在外壳2中以相对于水平方向倾斜的方向从各进气口5向处于更高位置处的相应的出气口6延伸。具体地说，通风道7使从进气口5获得的外面的空气接触在外壳2内产生热量的电池模块3。从出气口6向外部排放由该接触加热的空气。在这里，如图2和图3所示，电池模块3被容纳在外壳2中，其中，每个电池单元15上的一对端子15c、15d的排列方向(电池单元的宽度方向)，即，连接端子15c和端子15d的直线，指向垂直方向(箭头Z的方向)。
此外，如图3所示，在电池模块3中，以堆叠的状态在从进气口5侧向出气口6侧的方向上排列电池单元15。在电池模块3中，电池单元15被布置为使得其在垂直方向上的位置从进气口5侧向出气口6侧变为阶梯式增高。也即是说，以具有多个阶梯的形状形成上端固定装置8和下端固定装置9中的每一个。
在外壳2中的上部外壳部分2a的底表面和下部外壳部分2b的上表面上，分别形成相对于水平方向(箭头X的方向)倾斜角度α°的倾斜表面2c、2d。也即是说，如图1至图3所示，通风道7主要由夹在电池模块3的上表面和底表面以及倾斜表面2c、2d之间的空间形成。这意味着通风道7形成在通风道7开始接触容纳在外壳2中的电池模块3的至少上表面和底表面的位置处。
如图5所示，可能形成电池组设备11而不是这种电池组设备1，在该电池组设备11中，沿着水平方向(箭头Y的方向，其为电池单元的高度方向)并排地排列的多个电池模块3被容纳在外壳22中。该电池组设备11可以具有与电池组设备1的冷却性能相同的冷却性能。
接下来，将在图6和图7中举例说明作为该实施例的电池组设备1和电池组设备11的对比示例的电池组设备21。在该对比示例的电池组设备21中，通风道27是平的，其没有从进气口25向出气口26倾斜。因此，在图7中，空气不容易从进气口25侧流向出气口侧26。此外，空气的流出和流入很可能仅发生在接近进气口25和出气口26二者的入口附近的区域中。因此，在该对比示例的电池组设备21中，可以预期的是，冷却电池模块23的性能变得不稳定，并且具体地说，存在中心附近未被冷却的可能性。
另一方面，在该实施例的电池组设备1(和11)中，如图3所示，由外壳2中的电池模块3的热量产生所加热的空气从通风道7上的较低侧流向较高侧。因此，在从进气口5获得的外面的空气开始接触外壳2中的电池模块3的表面以后，从出气口6被平稳地排放到外面。这使得电池组设备1(和11)可能实现对电池模块3的稳定冷却。
在这里，期望图3所示的外壳2的倾斜表面2c、2d的倾斜角α不小于4°也不大于10°，并且5°是优选的。当倾斜角α小于4°时，在从进气口5侧向出气口6侧流动的过程中，加热的空气变为停滞的。另一方面，当倾斜角α大于10°时，即使空气的流动没有变为停滞的，但各个部件的密集排列变得困难。因此，在该情况下，改进电池组设备的能量密度变得困难。此外，电池组设备1、11中的每一个被构造为使得电池模块3的上表面和底表面具有如图3所示的多个阶梯。因此，在电池组设备1、11中，开始接触外面的空气的电池模块3的表面的面积实际上增加，这使得获得更高的冷却效果成为可能。
在该实施例中，给出了对进气口5和出气口6被提供在电池模块3的上表面侧和下表面侧二者上的情况的描述。然而，根据外面的空气温度和电池模块3的热量产生状态，进气口5和出气口6可以被提供在上表面侧或下表面侧上。这适用于以下实施例中的任意一个。
<第二实施例>
接下来，将根据图8和图9来描述第二实施例。注意，在图8和图9中，用相同的参考数字和符号来标记与图1至图3中所示的第一实施例的组成部件相同的组成部件，并且将省略其描述。通过对第一实施例进行改变来构造第二实施例，并且将仅描述所改变的结构。此外，在图8和图9中，省略了对图2和图3中所示的支柱10的说明。
具体地说，如图8和图9所示，在电池组设备31中，沿着垂直方向(Z方向，其为电池单元的宽度方向)并排地排列的多个电池模块3被容纳在外壳中。此外，在电池组设备31中，通风道7也被提供在外壳中的电池模块3之间。因此，也可以在电池组设备31中预期稳定的冷却效果。
<第三实施例>
接下来，将根据图10至图12描述第三实施例。注意，在图10至图12中，用相同的参考数字和符号来标记与图1至图3、图8和图9中所示的第一实施例和第二实施例的组成部件相同的组成部件，并且将省略其描述。注意，在图10和图12中，省略了对图2和图3中所示的支柱10的说明。
如图10和图11所示，除了根据第一实施例的电池组设备1的结构以外，电池组设备41还包括多个通风道(第二通风道)47，这些通风道是由电池模块43中的电池单元15之间的缝隙形状的间隙形成的。这些通风道47形成了在外壳2中沿着垂直方向(Z方向，其为电池单元的宽度方向)在电池单元15之间通过的气流。在这里，如图12所示，还可能形成电池组设备51，在该电池组设备51中，沿着垂直方向(Z方向)并排地排列的多个电池模块43被容纳在外壳中。
因此，由于除了通风道7以外的多个通风道47，因而该实施例的电池组设备41、51可以具有冷却单独的电池单元15的更好的效果。因此，该实施例的电池组设备41、51可以实现冷却电池模块43的更稳定的性能。
<第四实施例>
将根据图13和图14来描述第四实施例。注意，在图13和图14中，将用相同的参考数字和符号来标记与如图1至图3和图8至图11所示的第一至第三实施例的组成部件相同的组成部件，并且将省略其描述。
如图13和图14所示，在该实施例的电池组设备61中，电池模块63被容纳在外壳2中，其中，电池单元15的端子对15c、15d凸出的方向指向垂直方向(Z方向)。在该电池组设备61中，也可以获得冷却电池模块63的稳定的性能。
当以这样的方向来放置每个电池单元15时，还可以形成这样的电池组设备，其中沿着垂直方向(Z方向)并排地排列多个电池模块63。此外，还可以形成这样的电池组设备，其中沿着水平方向(Y方向，其为该实施例的电池单元的宽度方向)并排地排列多个电池模块63。
<第五实施例>
将根据图15来描述第五实施例。注意，在图15中，将用相同的参考数字和符号来标记与如图1至图3、图8至图11、图13和图14所示的第一至第四实施例的组成部件相同的组成部件，并且将省略其描述。
如图15所示，在该实施例的电池组设备71中，电池模块73或多个电池模块73被容纳在外壳72中，其中电池单元15的堆叠方向相对于水平方向(箭头X的方向)是倾斜的。
也即是说，在该电池组设备71中，电池模块73的上表面和底表面可以是平的表面，而没有如图3中所示的任何阶梯。因此，在电池组设备71中，通过通风道77的空气的停滞等不大可能发生。因此，可以在该电池组设备71中预期对电池模块73的良好的热量移除效果。
此外，如上所述，在电池组设备71中，电池模块73的上表面和底表面可以是平的表面。这可以简化电池组设备71中的上端固定装置78和下端固定装置79的形状，从而实现电池组设备自身的更高的生产率。
附带地，当应用其中电池单元15的堆叠方向相对于水平方向(箭头X的方向)是倾斜的电池模块73时，还可以形成这样的电池组设备，其中沿着垂直方向(Z方向)并排地排列多个电池模块73。此外，还可以形成这样的电池组设备，其中沿着水平方向(Y方向，其为该实施例的电池单元的高度方向)并排地排列多个电池模块73。
虽然已经描述了某些实施例，但是仅通过举例说明的方式呈现出这些实施例，并且这些实施例不旨在限制本发明的范围。实际上，可以以多种其它形式来体现本文所描述的新颖的实施例；此外，可以在不偏离本发明的精神的情况下以本文所描述的实施例的形式进行各种省略、替换和改变。所附的权利要求及其等价物旨在覆盖将落入本发明的范围和精神的这些形式或修改。

Claims (8)

1.一种电池组设备，包括：
电池模块，在所述电池模块中放置了彼此堆叠的多个电池单元；
外壳，其被安装，同时将所述电池模块容纳在所述外壳中，其中所述外壳具有上部外壳部分和下部外壳部分，在所述上部外壳部分的底部具有第一倾斜表面，并且在所述下部外壳部分的顶部具有第二倾斜表面；
两个或更多个进气口，其被提供在所述外壳中，并且使外面的空气进入所述外壳；
两个或更多个出气口，其被提供在所述外壳中，被放置在与所述进气口的位置相比更高的位置处，并且使所述空气从所述外壳排出；以及
两个或更多个通风道，在所述外壳中形成在所述电池模块的上下表面与所述第一倾斜表面和所述第二倾斜表面之间，连接所述进气口和所述出气口，并且所述通风道相对于水平方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的电池组设备，
其中，所述通风道形成在所述通风道开始与容纳在所述外壳中的所述电池模块的至少上表面或底表面进行接触的位置处。
3.根据权利要求1所述的电池组设备，
其中，多个所述电池模块以沿着垂直方向并排地排列的状态被容纳在所述外壳中。
4.根据权利要求1所述的电池组设备，
其中，多个所述电池模块以沿着所述水平方向并排地排列的状态被容纳在所述外壳中。
5.根据权利要求1所述的电池组设备，
其中，所述多个电池单元中的每个电池单元均具有从所述电池单元的端面凸出的一对端子，以及
其中，所述电池模块被容纳在所述外壳中，其中连接所述多个电池单元中的每个电池单元上的所述一对端子的直线的方向指向垂直方向。
6.根据权利要求1所述的电池组设备，
其中，所述多个电池单元中的每个电池单元均具有从所述电池单元的端面凸出的一对端子，以及
其中，所述电池模块被容纳在所述外壳中，其中所述电池单元中的每个电池单元上的所述一对端子凸出的方向指向垂直方向。
7.根据权利要求1所述的电池组设备，还包括第二通风道，所述第二通风道是由所述电池模块中的所述电池单元之间的间隙形成的。
8.根据权利要求1所述的电池组设备，
其中，单个所述电池模块或多个所述电池模块被容纳在所述外壳中，其中所述电池单元的堆叠方向相对于所述水平方向是倾斜的。
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