CN102687335A - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明可提高对蓄电单元的温度进行调节时的效率。蓄电装置（1）具有：多个蓄电单元（10），在第一方向（X方向）上排列配置；和间隔件，在相邻的两个蓄电单元之间形成用于使热交换介质在与第一方向正交的第二方向（Z方向）上移动的空间，所述热交换介质是用于蓄电单元的温度调节的热交换介质。间隔件在形成空间的彼此相对的两个面上，具有向空间的内侧突出的突出部（16）。在两个面上分别设置的突起部，相对于在第一方向上彼此相对的位置在第二方向上错开。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及在一个方向上排列配置有多个蓄电单元的蓄电装置。
背景技术
存在将多个单电池电连接来构成组合电池的蓄电装置。具体地说，存在通过将多个单电池在一个方向上排列配置来构成组合电池的蓄电装置。
另一方面，由于单电池因充放电而发热，所以通过使冷却用的空气与单电池接触来抑制单电池的温度上升。在一个方向上排列有多个单电池的结构中，在相邻的两个单电池之间形成有空间。通过向该空间引导冷却用的空气来对单电池进行冷却。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2006-093144号公报
专利文献2：日本特开2001-110385号公报
专利文献3：日本特开2006-310309号公报
专利文献4：日本特开2009-016285号公报
发明内容
发明要解决的问题
仅通过对在相邻的两个单电池之间形成的空间引导空气，有时单电池的冷却效率并不充分。
本发明的目的在于，提供一种能够提高调节蓄电单元的温度时的效率的蓄电装置。
用于解决问题的手段
本发明的蓄电装置具有：多个蓄电单元，在第一方向上排列配置；和间隔件，在相邻的两个蓄电单元之间形成用于使热交换介质在与所述第一方向正交的第二方向上移动的空间，所述热交换介质是用于所述蓄电单元的温度调节的热交换介质。间隔件在形成空间的彼此相对的两个面上，具有向空间的内侧突出的突起部。在两个面上分别设置的突起部，相对于在第一方向上彼此相对的位置在第二方向上错开。
间隔件可以由用于形成上述空间的多个肋状物构成。例如，预先在相邻的两个蓄电单元分别设置肋状物，使一个蓄电单元的肋状物与另一个蓄电单元的肋状物相接触，由此能够形成使热交换介质移动的上述空间。突起部能够配置在相邻的两个肋状物之间。
另外，突起部可以与相邻的两个肋状物连接。若将突起部与两个肋状物连接，则能够使突起部位于由两个肋状物所形成的上述空间的整体，能够在上述空间的整体中使热交换介质的流动发生紊流。
突起部可以相对于第二方向倾斜。由此，能够使热交换介质在上述空间内流畅地移动。能够使在彼此相对的两个面上分别设置的突起部，在从第一方向观察时，向彼此靠近的方向倾斜。由此，在上述空间内，能够使热交换介质的流动发生扭转，能够高效地进行热交换介质和蓄电单元之间的热交换。
蓄电单元具有正极端子以及负极端子。可以使相对于位于正极端子和负极端子的中间的边界线设置于正极端子侧的区域的突起部与相对于边界线设置于负极端子侧的区域的突起部，在第二方向上错开。将多个蓄电单元在第一方向上排列时，使正极端子以及负极端子在第一方向上交替地配置。在该情况下，以改变正极端子以及负极端子的位置的方式翻转蓄电单元，同时将多个蓄电单元排列在第一方向上。
通过预先将设置在正极端子侧的区域的突起部和设置在负极端子侧的区域的突起部在第二方向上错开，从而仅通过使蓄电单元翻转同时排列多个蓄电单元，就能够将在彼此相对的两个面上分别设置的突起部在第二方向上错开。
间隔件可以一体地形成于所述蓄电单元的外表面。可以设置一对端板和联结构件，所述一对端板在第一方向上夹着多个蓄电单元，所述联结构件在第一方向上延伸，并且两端与一对端板相连接。由此，能够对多个蓄电单元赋予束缚力。
发明的效果
根据本发明，通过在形成空间的彼此相对的两个面上设置在第二方向（空气的移动方向）上错开的突起部，从而在空间内易于使热交换介质的流动发生紊流。由此，能够提高热交换介质和蓄电单元之间的热交换效率，能够易于调节蓄电单元的温度。
附图说明
图1是作为实施例1的电池组的外观图。
图2是表示在实施例1中电池模块的内部构造的概略图。
图3是实施例1中的电池模块的外观图。
图4是表示在实施例1中排列有两个电池模块的结构的图。
图5是表示在实施例1中第一肋状物（rib）以及突起部的结构的概略图。
图6是实施例1中的突起部的剖视图。
图7是实施例1的变形例中的突起部的剖视图。
图8是实施例1的其他变形例中的突起部的剖视图。
图9是表示在实施例1中电池模块的一部分的侧视图。
图10是图9的B-B剖视图。
图11是在实施例1中从进气侧观察空气移动的空间时的概略图。
图12是作为实施例1的变形例的电池组的部分放大图。
图13是从图12的箭头所示的方向观察时的图。
具体实施方式
下面，针对本发明的实施例进行说明。
实施例1
使用图1对作为本发明的实施例1的电池组（相当于蓄电装置）进行说明。图1是作为本实施例的电池组的外观图。在图1中，X轴、Y轴以及Z轴是相互正交的轴。在本实施例中，将相当于铅垂方向的轴作为Z轴。
本实施例的电池组1能够装载在车辆上。作为车辆，存在混合动力汽车和电动汽车。混合动力汽车为除了具有电池组1之外、还具有燃料电池和/或内燃机作为用于使车辆行驶的动力源的车辆。电动汽车为仅具有电池组1作为动力源的车辆。若使用电动发电机将车辆制动时产生的动能转换为电能，则能够将电能储存在电池组1中。在将电池组1装载在车辆等上时，使用了覆盖电池组1的电池组壳体。
电池组1具有在X方向（相当于第一方向）上排列配置的多个电池模块（相当于蓄电单元）10。如图2所示，一个电池模块10具有模块壳体11和容纳于模块壳体11中的四个单电池12。容纳于模块壳体11中的四个单电池12电串联连接。模块壳体11例如可以用树脂形成。
作为单电池12，可以使用镍氢电池、锂离子电池这样的二次电池。另外，可以使用双电荷层电容器（condenser）来代替二次电池。容纳于模块壳体11中的单电池12的数量并不限于四个而可以进行适当设定。在本实施例中，将多个电池模块10在X方向上排列，但并不限于此。具体地说，可以将多个单电池在X方向上排列配置来构成电池组1。在该情况下，单电池相当于本发明的蓄电单元。
在X方向上的电池组1的两端配置有一对端板21。在一对端板21上连接有在X方向上延伸的束缚棒（相当于联结构件）22。通过将束缚棒22的两端固定于一对端板21，能够对多个电池模块10赋予束缚力。束缚力是在X方向上夹着电池模块10的力。
在本实施例中，在电池组1的上表面配置有两个束缚棒22，在电池组1的下表面也配置有两个束缚棒22（参照图2）。束缚棒22的数量和/或截面形状可以进行适当设定。束缚棒22的截面形状是与束缚棒22的长轴方向正交的截面的形状。束缚棒22只要是能够通过与一对端板21连接而产生束缚力即可。
在Y方向上的模块壳体11的两个侧面分别设置有正极端子13以及负极端子14。正极端子13与容纳在模块壳体11中的单电池12的正极连接，负极端子14与容纳在模块壳体11中的单电池12的负极连接。能够使用正极端子13以及负极端子14进行电池模块10的充放电。
在X方向上相邻的两个电池模块10中，一个电池模块10的正极端子13经由汇流条与另一个电池模块10的负极端子14电连接。在X方向上排列配置的多个电池模块10通过汇流条而电串联连接。
在本实施例中，在Y方向上的电池模块10的两端分别配置有汇流条模块。汇流条模块具有多个汇流条和用于支撑这些汇流条的板。板可以用树脂这样的绝缘性材料来形成。通过使用汇流条模块，能够容易地将多个汇流条安装于多个电池模块10。
在本实施例中，将所有的电池模块10电串联连接，但并不限于此。具体地说，也可以包含电并联连接的多个电池模块10。
如图3所示，在X方向上的电池模块10的两个侧面形成有第一肋状物15、突起部16以及第二肋状物17。设置有第一肋状物15、突起部16以及第二肋状物17的面是与其他的电池模块10相对的面。在图3中，虽然仅仅表示了电池模块10的一个面，但是其他面也是同样的结构。
第一肋状物15从模块壳体11的外面向X方向突出，并在Z方向上延伸。多个第一肋状物15在Y方向上排列配置。如图4所示，在将两个电池模块10在X方向上排列时，各电池模块10中的第一肋状物15相互接触。具体地说，X方向上的第一肋状物15的前端相互接触。由于在电池模块10上施加有束缚力，所以X方向上相对的两个第一肋状物15紧密连接。
当在X方向上相对的两个第一肋状物15相互接触时，在两个电池模块10之间形成空间S。空间S是由在X方向上相对的两个第一肋状物15、和在Y方向上相对的两个第一肋状物15围成的空间。空间S成为用于对电池模块10的温度进行调节的空气（相当于热交换介质）移动的空间。侵入到空间S中的空气在Z方向（相当于第二方向）上移动。第一肋状物15用于形成使温度调节用的空气移动的通路。
第二肋状物17从模块壳体11的外面向X方向突出，并在Z方向上延伸。第二肋状物17具有与第一肋状物15同样的功能。第二肋状物17在Y方向上的宽度比第一肋状物15在Y方向上的宽度宽。另外，第二肋状物17在Z方向上的长度比第一肋状物15在Z方向上的长度长。通过设置第二肋状物17，能够确保肋状物的强度。第二肋状物17的形状和/或数量可以进行适当设定。在本实施例中设置了第二肋状物17，但也可以省略第二肋状物17。
第一肋状物15以及第二肋状物17在Y方向上配置成等间隔。另一方面，第一肋状物15以及第二肋状物17也可以在Y方向上不配置成等间隔。通过在Y方向上等间隔地配置第一肋状物15以及第二肋状物17，能够在电池模块10的表面使空气流畅地移动。
在电池模块10因充放电而发热时，通过使冷却用的空气与电池模块10接触，能够抑制电池模块10的温度上升。另外，在电池模块10被过度冷却时，通过使加热用的空气与电池模块10接触，能够抑制电池模块10的温度下降。通过调节电池模块10的温度，能够抑制电池模块10的输入输出特性劣化。
在将电池组1装载在车辆上时，能够对电池组1供给车室内的空气。车室是乘客乘车的空间。有时车室内的空气温度由于空调装置等而成为与电池组1的温度调节相适宜的温度。因此，若对电池组1供给车室内的空气，则能够调节电池组1的温度。此外，并不限于车室内的空气，也可以对电池组1供给车外的空气。另外，可以使空气以外的气体（相当于热交换介质）和/或液体（相当于热交换介质）与电池模块10接触来调节电池模块10的温度。
在本实施例中，如图3的箭头D所示，使空气从电池模块10的上面向下面移动。具体地说，通过在电池组1的上面设置进气通路，能够将温度调节用的空气引导至空间S。另外，通过在电池组1的下面设置排气通路，能够将来自空间S的空气引导至排气通路。
通过将电池组1容纳在电池组壳体中，能够对电池组1的上面以及下面设置进气通路和/或排气通路。在本实施例中，使空气从电池模块10的上面向下面移动，但并不限于此。例如，也可以使空气从电池组10的下面向上面移动。
在Y方向上相邻的两个第一肋状物15之间设置有四个突起部16。四个突起部16在Z方向上排列。关于在Y方向上相邻的两个第一肋状物15之间设置的突起部16，突起部16的数量和/或突起部16在Z方向上的间隔可以进行适当设定。在本实施例中，将四个突起部16在Z方向上配置成等间隔，但并不限于此。例如，也可以将三个以上的突起部16在Z方向上配置成互不相同的间隔。
突起部16与在Y方向上相邻的两个第一肋状物15相连接。也存在与在Y方向上相邻的第一肋状物15和第二肋状物17相连接的突起部16。此外，可以将突起部16从在Y方向上相邻的两个第一肋状物15中的至少一方分开。另外，可以将突起部16从在Y方向上相邻的第一肋状物15和第二肋状物17中的至少一方分开。
突起部16在Y-Z平面内相对于第一肋状物15的延伸方向（Z方向）而倾斜。另一方面，突起部16可以在与第一肋状物15正交的方向（Y方向）上延伸。但是，如图5所示，优选，突起部16相对于水平面（X-Y平面）的倾斜角（锐角）θ为30度以下且大于0度。
若突起部16的倾斜角θ在0～30度的范围内，则如后述那样，能够使空气与突起部16相冲撞而易于使空气的流动发生紊流。另一方面，若突起部16的倾斜角θ大于30度，则难以使空气的流动发生紊流。
如图3所示，突起部16的位置在电池模块10的区域A1、A2中互不相同。区域A1、A2是将电池模块10的侧面在Y方向上分开而得到的区域，并被在Z方向上延伸的边界线CL隔开。区域A1、A2具有相同的面积。
如图5所示，形成于区域A1的突起部16与形成于区域A2的突起部16相比向上方偏移。距离L表示区域A1的突起部16与区域A2的突起部16之间的偏移量。偏移量L可以进行适当设定。
如图4所示，突起部16在X方向上的突出量比第一肋状物15在X方向上的突出量小。因此，侵入到空间S中的空气在未形成突起部16的空间内移动同时通过空间S。优选，突起部16的突出量大于第一肋状物15的突起量的22%，并为第一肋状物15的突出量的87%以下。若在该数值范围内确定突起部16的突出量，则能够使空气在空间S内高效地移动。
若突起部16的突出量在第一肋状物15的突出量的22%以下，则空气变得难以与突起部16相冲撞，从而如后述那样，在空间S内难以发生空气的紊流。若突起部16的突出量大于第一肋状物15的突出量的87%，则会容易由突起部16阻碍空气的移动。
图6表示突起部16的截面。具体地说，是用图5的线F-F切断突起部16时的图。线F-F与突起部16的长轴方向正交。如图6所示，突起部16形成为半圆状，并且突起部16的外表面具有曲率。在本实施例中，使突起部16的截面形状形成为图6所示的形状，但并不限于此。
突起部16的截面形状可以进行适当设定，例如，可以形成为图7或图8所示的形状。图7以及图8是与图6相对应的图，表示与突起部16的长轴方向正交的截面的形状。在图7所示的变形例中，突起部16的截面形成为三角形。在图8所示的变形例中，突起部16的截面形成为矩形。如本实施例所示，通过用曲面构成突起部16的外表面，从而易于使空气在空间S内流畅地移动。
在将两个电池模块10在X方向上排列的情况下，使用图9对一个电池模块10中的突起部16和另一个电池模块10中的突起部16之间的关系进行说明。图9中，用实线表示一个电池模块10的侧面，并用虚线仅仅表示另一个电池模块10中的突起部16。另一个电池模块10相对于图9所示的一个电池模块10，配置在比图9的纸面更靠近跟前一侧。
在本实施例中，在一个电池模块10中，将区域A1内的突起部16与区域A2内的突起部16在Z方向上错开配置。另外，在将多个电池模块10在X方向上排列时，以使正极端子13以及负极端子14在X方向上交替地排列的方式，使电池模块10反转同时进行配置。在使电池模块10翻转时，在X方向上相邻的两个电池模块10中，一个电池模块10的区域A1与另一个电池模块10的区域A2在X方向上相对。
由此，如图10所示，在空气移动的空间S内，配置有多个突起部16。图10是图9所示的线B-B的剖视图。在图10的右侧设置的突起部16是图9中用实线表示的突起部16，并且是位于一个电池模块10的区域A1内的突起部16。在图10的左侧设置的突起部16是图9中用虚线表示的突起部16，并且是位于另一个电池模块10的区域A2内的突起部16。如上述那样，区域A1内的突起部16和区域A2内的突起部16在Z方向上错开。
另外，在图9中，用实线表示的突起部16的倾斜方向与用虚线表示的突起部16的倾斜方向互不相同。具体地说，在图9所示的状态下，用实线表示的突起部16的左端与右端相比位于更上方。另外，用虚线表示的突起部16的左端与右端相比位于更下方。在着眼于图9所示的区域E内的两个突起部16（实线以及虚线的突起部16）时，两个突起部16在相互分离的方向上倾斜。换个角度来说，两个突起部16在相互靠近的方向上倾斜。
当空气进入空间S时，空气一边与突起部16相冲撞，一边在空间S内移动。图10的箭头表示空气的移动方向（一个例子）。通过使空气与突起部16相冲撞，能够使空气的流动发生紊流。若使空气的流动发生紊流，则能够促进电池模块10和空气之间的热交换，能够高效地进行电池模块10的温度调节。
在本实施例中，由于突起部16与在Y方向上相邻的两个第一肋状物15连接，所以能够使紊流在由两个第一肋状物15所夹的区域整体中发生。换言之，能够使紊流在空间S内的整体中发生。由此，能够使用空间S的整体进行电池模块10和空气之间的热交换，能够提高热交换效率。换言之，能够提高电池模块10的温度调节效率。
另外，在本实施例中，在X方向上相邻的两个电池模块10中，将一个电池模块10的突起部16与另一个电池模块10的突起部16在Z方向上错开。由此，能够使空气在空间S内流畅地移动。在此，在使一个电池模块10的突起部16与另一个电池模块10的突起部16在X方向上相对时，空气不得不通过在X方向上相对的两个突起部16之间，会阻碍空气流畅地移动。
在本实施例中，使突起部16相对于Z方向而倾斜。由此，如图11所示，能够使侵入带空间S中的空气沿螺旋的轨迹移动。图11是从进气侧观察空间S时的图。在图11中，用虚线表示突起部16以便理解突起部16的位置关系。通过如此使空气的流动发生扭转，能够高效地进行空气和电池模块10之间的热交换。
在本实施例中第一肋状物15在Z方向上延伸，但并不限于此。作为本实施例的变形例，可以使用在Y方向上延伸的第一肋状物15。在该变形例中，多个第一肋状物15在Z方向上排列，温度调节用的空气相对于电池模块10而在Y方向（相当于第二方向）上移动。另外，在Z方向上相邻的两个第一肋状物15之间，与本实施例同样地设置有突起部16。突起部16除了倾斜方向之外，具有与本实施同样的结构。在本变形例中，优选，突起部16相对于垂直面的倾斜角为30度以下且大于0度。
在本实施例中，第一肋状物15、突起部16以及第二肋状物17一体地形成于模块壳体11的外表面，但并不限于此。具体地说，可以用平坦的面构成电池模块10（模块壳体11）的外表面，在X方向上相邻的两个电池模块10之间配置用于形成空间S的间隔件。只要是在间隔件中设置实施例中说明的第一肋状物15和/或突起部16即可。即使使用与电池模块10不同构件的间隔件，也能够得到与本实施例同样的效果。在此，间隔件可以用树脂等来形成。
如图4所示，在本实施例中，在形成空间S的面中的在X方向上相对的两个面上设置突起部16，但并不限于此。即，只要是在形成空间S的面中的彼此相对的两个面上设置突起部16即可。具体地说，如图12所示，可以在形成空间S的面中的在Y方向上相对的两个面上设置突起部18。图12是与图4相对应的图。另外，图13是从图12的箭头方向观察时的图。
在图12以及图13所示的结构中，在Y方向上的第一肋状物15的侧面设置有突起部18。当将两个电池模块10在X方向上排列并使设置在两个电池模块10上的第一肋状物15相互接触时，通过在相互接触的两个第一肋状物15上设置的两个突起部18，得到与本实施例的突起部16相当的结构。
图13所示的虚线表示在与图13所示的第一肋状物15在Y方向上相对的第一肋状物15上设置的突起部18。另外，图13所示的箭头表示空气的移动方向。即使是图12以及图13所示的结构，也能够得到与本实施例同样的效果。

Claims (8)

1.一种蓄电装置，其特征在于，具有：
多个蓄电单元，在第一方向上排列配置；和
间隔件，在相邻的两个所述蓄电单元之间形成用于使热交换介质在与所述第一方向正交的第二方向上移动的空间，所述热交换介质是用于所述蓄电单元的温度调节的热交换介质，
所述间隔件，在形成所述空间的彼此相对的两个面上，具有向所述空间的内侧突出的突起部，
在所述两个面上分别设置的所述突起部，相对于在所述第一方向上彼此相对的位置在所述第二方向上错开。
2.如权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，
所述间隔件具有用于形成所述空间的多个肋状物，
所述突起部配置在相邻的两个所述肋状物之间。
3.如权利要求2所述的蓄电装置，其特征在于，
所述突起部与相邻的两个所述肋状物连接。
4.如权利要求1至3中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，
所述突起部相对于所述第二方向倾斜。
5.如权利要求4所述的蓄电装置，其特征在于，
在从所述第一方向观察时，在所述两个面上分别设置的所述突起部向相互靠近的方向倾斜。
6.如权利要求1至5中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，
所述蓄电单元具有正极端子以及负极端子，
相对于位于所述正极端子和所述负极端子的中间的边界线设置于所述正极端子侧的区域的所述突起部、和相对于所述边界线设置于所述负极端子侧的区域的所述突起部，在所述第二方向上错开。
7.如权利要求1至6中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，
所述间隔件一体地形成于所述蓄电单元的外表面。
8.如权利要求1至7中任一项所述的蓄电装置，其特征在于，具有：
一对端板，在所述第一方向上夹着所述多个蓄电单元；和
联结构件，在所述第一方向上延伸，并且两端与所述一对端板连接。
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