CN102870272A - 电池包 - Google Patents

Abstract

在使用加热器来将所有电池加热时，加热器大型化，或者加热器的功耗增加。电池包（1）具有：第一电池（10、10A）和第二电池（10、10B），其被并联地电连接，进行充放电；和加热器（60），其进行发热。第一电池能以比第二电池大的电流进行充放电，第二电池具有比第一电池大的蓄电容量。加热器配置在比第二电池靠近第一电池的位置。

Description

电池包

技术领域

本发明涉及将高输出型电池和高容量型电池并联地电连接的电池包（電池パツク）。

背景技术

在二次电池中，当温度降低时，输出有时会降低。因此，存在为了抑制二次电池的输出降低，将二次电池加热的技术。在使用多个二次电池来构成电池组时，将电池组的整体加热。

专利文献1：日本特开平11－332023号公报

专利文献2：日本特许第04082147号

专利文献3：日本特开2006－079987号公报

专利文献4：日本特开2003－086254号公报

发明内容

在使用加热器来将电池组的整体加热时，加热器大型化，或者随着加热器的大型化、加热器的功耗增加。

作为本发明的电池包，具有：第一电池和第二电池，其被并联地电连接，进行充放电；和加热器，其进行发热。第一电池能以比第二电池大的电流进行充放电。第二电池具有比第一电池大的蓄电容量。加热器配置在与第二电池相比更靠近第一电池的位置。

可使用支架保持第一电池和第二电池。而且，可相对于支架将加热器固定。例如，在支架形成贯穿支架的多个开口部，将第一电池和第二电池插入开口部，从而可保持第一电池和第二电池。支架例如可由金属形成。如果用金属形成支架，则可容易地将因充放电而在第一电池、第二电池产生的热传递到支架，可抑制第一电池、第二电池的温度上升。

可以在支架设置：第一保持部，其保持第一电池；和第二保持部，其保持第二电池。这里，可以在第一保持部和第二保持部之间，设置导热率比第一保持部低的区域（称为导热抑制区域）。由此，可抑制第一保持部和第二保持部之间的热传递，可将加热器的热积极地给予第一电池（包括第一保持部）。例如，可以将第一保持部和第二保持部用金属形成，且用树脂形成导热抑制区域。

可使用多个第一电池和第二电池。这里，多个第一电池和多个第二电池并联地电连接。在将多个第一电池在一个方向上排列配置时，可沿多个第一电池的排列方向配置加热器。作为第一电池和第二电池，可使用圆筒型的电池。

根据本发明，由于对第一电池配置加热器，因此与对第一电池和第二电池两者配置加热器的情况相比，可使加热器小型化。而且，如果使加热器小型化，且可降低加热器的功耗。

此外，由于第一电池能够以比第二电池大的电流来充放电，因此，即使因电池包的温度降低而使第二电池的输出降低，也可通过使用第一电池的输出来抑制电池包的输出降低。这里，在第一电池的输出随着温度的降低而降低时，仅通过将第一电池加热，便可恢复电池包的输出。

附图说明

图1是表示作为实施例1的电池包的内部结构的图。

图2是表示在实施例1中多个单电池的配置状态的图。

图3是在实施例1中支架的主视图。

图4是表示在实施例1中多个电池包串联地电连接的构成的图。

图5是说明在实施例1中加热器的配置的图。

图6是表示在实施例1中驱动加热器的电路构成的概略图。

图7是说明在实施例1的支架中导热抑制区域的位置的图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行说明。

实施例1

对作为本发明的实施例1的电池包进行说明。图1是表示作为本实施例的电池包的内部结构的图。

电池包1具有多个单电池10和收置多个单电池10的壳体20。壳体20具有壳体本体21和盖22。盖22固定于壳体本体21的上端部，将在壳体本体21形成的开口部21a封闭。

收置在壳体20的多个单电池10如图2所示那样地配置。在图1和图2中，X轴、Y轴和Z轴是互相正交的轴。多个单电池10在Y-Z平面内排列配置。多个单电池10也可以以与图2所示的排列不同的排列来配置。此外，单电池10的数量可考虑电池包1的输入输出特性来适当选择。

单电池10是所谓圆筒型的电池。即，单电池10在X方向上延伸，Y-Z平面上的单电池10的剖面形状形成为圆形。作为单电池10，可使用镍氢电池、锂离子电池这样的二次电池。单电池10具有电池壳11和收置在电池壳11的发电要素。发电要素是进行充放电的要素，具有正极板、负极板和配置在正极板与负极板之间的分隔件。分隔件包含电解液。

在X方向上的单电池10的两端，分别设有正极端子12和负极端子13。发电要素的正极板与正极端子12电连接。正极端子12由凸面构成。发电要素的负极板与负极端子13电连接。负极端子13由平坦的面构成。正极端子12和负极端子13构成电池壳11。

多个单电池10由支架30保持。在图2中，省略了支架30。如图1所示，支架30保持X方向上的各单电池10的中央部分。如图3所示，支架30具有单电池10的数量的保持部31。保持部31构成为贯穿支架30的开口部。

从图3所示的支架30的形状可知，多个单电池10在Y-Z平面内排列配置。具体地，在Z方向上排列的五个单电池10的列和在Z方向上排列的四个单电池10的列在Y方向上交替地配置。

在本实施例中，支架30保持单电池10的中央部分，但是，也可保持其他部分。此外，也可使用多个支架30来保持多个单电池10。多个支架30保持各单电池10中的、互不相同的部分。

在保持部31，插入单电池10，在保持部31和单电池10之间形成的间隙中，填充粘接剂。作为粘接剂，例如，可使用环氧树脂。通过在保持部31和单电池10之间形成的间隙中填充粘接剂，能够将单电池10相对于支架30固定。

支架30例如可由铝这样的金属形成。通过用金属形成支架30，能够提高单电池10的散热性。单电池10有时会因充放电等而发热。如果用金属形成支架30，则可使在单电池10产生的热易于向支架30散逸，可抑制单电池10的温度上升。

支架30固定在壳体20。将支架30固定在壳体20的结构可适当地使用公知的结构。例如，可使用螺栓将支架30固定在壳体20。

多个单电池10的正极端子12相对于支架30位于同一侧，与连接部件41连接。连接部件41由金属这样的具有导电性的材料形成。连接部件41具有与正极端子12接触的接触部41a，接触部41a以单电池10（正极端子12）的数量设置。接触部41a和正极端子12可以焊接。

连接部件41具有导线部41b，导线部41b通过在盖22形成的开口部22a、向壳体20的外部突出。在导线部41b，固定有电池包1的正极端子51。

多个单电池10的负极端子13相对于支架30位于同一侧，与连接部件42连接。连接部件42由金属这样的具有导电性的材料形成。连接部件42具有与连接部件41相同的结构，具有与负极端子13接触的接触部42a。接触部42a以单电池10（负极端子13）的数量设置，可以与负极端子13焊接。

连接部件42具有导线部42b，导线部42b通过在盖22形成的开口部22b、向壳体20的外部突出。在导线部42b，固定有电池包1的负极端子52。

通过对于多个正极端子12连接一个连接部件41，对于多个负极端子13连接一个连接部件42，可将多个单电池10并联地电连接。在本实施例中，使连接部件41、42为相同的结构，但是，并不限于此。连接部件42为了与由平坦面构成的负极端子13连接而可使用例如平板状地形成的连接部件42。

电池包1可作为用于使车辆行驶的动力源来使用。具体地，如图4所示，可将串联地电连接的多个电池包1搭载在车辆。搭载在车辆的电池包1的数量可考虑车辆的要求输出等来适当设定。

串联地电连接的多个电池包1可与电动发电机连接。电动发电机接受从电池包1输出的电力，生成用于使车辆行驶的动能。此外，电动发电机将在车辆的制动时产生的动能转换为电能，向电池包1供给。电池包1能够积蓄来自电动发电机的电力（再生电力）。

在电池包1和电动发电机之间，可配置变换器（inverter）、升压电路。如果使用变换器，则可使用交流电机来作为电动发电机。如果使用升压电路，则可使电池包1的输出电压上升、或者可使电动发电机的输出电压降低。

在各电池包1中，多个单电池10并联地电连接，因此与将多个单电池10串联地电连接的情况相比，可增加电池包1的容量。因此，可延长使用电池包1的输出的车辆的行驶距离。

如图4所示，电池包1具有高输出型电池（相当于第一电池）10A和高容量型电池（相当于第二电池）10B来作为单电池10。高输出型电池10A是能够以比高容量型电池10B大的电流来进行充放电的电池。高容量型电池10B是具有比高输出型电池10A大的蓄电容量的电池。

高输出型电池10A和高容量型电池10B在互相比较时具有以下的表1所示的关系。

表1

在表1中，单电池10（10A、10B）的输出例如可表示为单电池10的每单位质量的功率（单位[W/kg]）、单电池10的每单位体积的功率（单位[W/L]）。关于单电池10的输出，高输出型电池10A比高容量型电池10B高。这里，在使单电池10的质量或体积相等时，高输出型电池10A的输出[W]比高容量型电池10B的输出[W]高。

单电池10（10A、10B）的容量例如可表示为单电池10的每单位质量的容量（单位[Wh/kg]）、单电池10的每单位体积的容量（单位[Wh/L]）。关于单电池10的容量，高容量型电池10B比高输出型电池10A大。这里，在使单电池10的质量或体积相等时，高容量型电池10B的容量[Wh]比高输出型电池10A的容量[Wh]大。

在表1中，单电池10的电极的输出例如可表示为电极的每单位面积的电流值（单位[mA/cm²]）。关于电极的输出，高输出型电池10A比高容量型电池10B高。这里，在电极的面积相等时，在高输出型电池10A的电极流动的电流值比在高容量型电池10B的电极流动的电流值大。

单电池10的电极的容量例如可表示为电极的每单位质量的容量（单位[mAh/g]）、电极的每单位体积的容量（单位[mAh/cc]）。关于电极的容量，高容量型电池10B比高输出型电池10A大。这里，在电极的质量或体积相等时，高容量型电池10B的电极的容量比高输出型电池10A的电极的容量大。

在使用锂离子电池来作为单电池10A、10B时，例如，可使用硬碳（难石墨化碳材料）来作为高输出型电池10A的负极活性物质，可使用锂/锰系复合氧化物来作为高输出型电池10A的正极活性物质。此外，可使用石墨来作为高容量型电池10B的负极活性物质，可使用锂/镍系复合氧化物来作为高容量型电池10B的正极活性物质。

高输出型电池10A及高容量型电池10B如图5所示那样配置。在本实施例中，使用五个高输出型电池10A，五个高输出型电池10A在Z方向上排列。除了高输出型电池10A之外的其他所有单电池10是高容量型电池10B。

高输出型电池10A和高容量型电池10B的数量可考虑电池包1的要求特性来适当设定。如果提高构成电池包1的多个单电池10中的、高输出型电池10A的数量的比例，则可不使电池包1的电压变化地提高电池包1的输出。此外，如果提高高容量型电池10B的数量的比例，则可不使电池包1的电压变化地增加电池包1的蓄电容量。

加热器60沿支架30的侧面32配置。侧面32在多个高输出型电池10A的排列方向（Z方向）上延伸。因此，加热器60沿多个高输出型电池10A配置。通过将加热器60通电，能使加热器60发热。作为加热器60，只要能通过通电来发热即可。

如图6所示，加热器60与电源71连接，接受来自电源71的电力而发热。在加热器60和电源71之间，配置有开关72。如果开关72是接通状态，则向加热器60供给电源71的电力。如果开关72是断开状态，则不向加热器60供给电源71的电力。作为电源71，可使用电池包1，也可使用与电池包1不同的电源。

控制器73根据温度传感器74的输出来切换开关72的接通/断开。具体地，控制器73在从温度传感器74的输出得到的温度比阈值高时使开关72成为断开状态。此外，控制器73在从温度传感器74的输出得到的温度比阈值低时使开关72成为接通状态。

这里，阈值可预先确定，关于阈值的信息可储存在存储器中。阈值如后述那样可根据高输出型电池10A的温度和输出特性的关系来决定。即，可将高输出型电池10A的输出易于降低时的温度决定为阈值。

温度传感器74只要配置在能检测出电池包1的温度的位置即可。例如，可使温度传感器74与一部分高输出型电池10A接触。此外，在使温度传感器74从单电池10离开的状态下，可将温度传感器74固定在电池包1的壳体20。温度传感器74的数量可适当地设定。在使用多个温度传感器74时，可以在电池包1中的互不相同的位置，配置温度传感器74。

在进行向加热器60的通电时，由加热器60生成的热经支架30向高输出型电池10A传递。由此，可将高输出型电池10A加热。在本实施例中，支架30具有导热抑制区域R1。如图7所示，导热抑制区域R1设置在保持高输出型电池10A的区域R2和保持高容量型电池10B的区域R3的边界线上。换言之，导热抑制区域R1位于保持高输出型电池10A的保持部31和保持高容量型电池10B的保持部31之间。

导热抑制区域R1为了抑制由加热器60生成的热从区域R2向区域R3传递而设置。由此，由加热器60生成的热传递到整个区域R2，可对高输出型电池10A积极地给予热。

导热抑制区域R1可由导热率比形成区域R2的材料低的材料形成。例如，可用金属形成区域R2、R3，且用树脂形成区域R1。这里，分别准备构成区域R1的部件、构成区域R2的部件、构成区域R3的部件，通过将这些部件固定，可构成支架30。在构成区域R2、R3的部件，如上述那样形成保持部31。

在本实施例中，在图5和图7所示的位置，设有导热抑制区域R1，但是，并不限于此。设置导热抑制区域R1的位置根据高输出型电池10A及高容量型电池10B的位置而不同。如上所述，导热抑制区域R1只要位于保持高输出型电池10A的区域R2和保持高容量型电池10B的区域R3之间即可。

通常，单电池10具有温度越降低则输出越容易降低的倾向。在本实施例中，在多个单电池10中包括高输出型电池10A，因此可抑制因温度的降低而使电池包1的输出降低。即，即使因温度的降低而使高容量型电池10B的输出降低，也可通过高输出型电池10A的输出来抑制电池包1的输出降低。

另一方面，在因温度降低而使高输出型电池10A的输出也降低时，通过驱动加热器60来将高输出型电池10A加热，可抑制电池包1的输出降低。

在本实施例中，由于仅对高输出型电池10A配置加热器60，因此与对高输出型电池10A和高容量型电池10B两者配置加热器60的情况相比，可使加热器60小型化。随着加热器60的小型化，可减少加热器60的功耗。此外，在本实施例中，由于仅积极地将高输出型电池10A加热，因此与将高输出型电池10A和高容量型电池10B两者加热的情况相比，可缩短加热单电池10的时间。换言之，可缩短到电池包1的输出恢复为止的时间。

在本实施例中，在支架30设有导热抑制区域R1，但是，也可省略导热抑制区域R1。即，可将支架30构成为一个部件。这里，如图5所示，加热器60配置在比高容量型电池10B靠近高输出型电池10A的位置。换言之，各高输出型电池10A和加热器60的最短距离比各高容量型电池10B和加热器60的最短距离短。

因此，由加热器60生成的热相比于高容量型电池10B更易于到达高输出型电池10A。因此，即使省略导热抑制区域R1，也可将加热器60的热积极地给予高输出型电池10A。

此外，在与导热抑制区域R1对应的区域，也可设置空气层。即，可在支架30中的、与导热抑制区域R1对应的区域，形成开口部。通过形成开口部（空气层），可抑制加热器60的热从区域R2传递到区域R3。空气层的导热率比形成支架30的材料低，因此可抑制从区域R2向区域R3的热传递。

这里，可以考虑支架30的机械强度，在支架30形成开口部。具体地，可以不是在与导热抑制区域R1对应的区域的整体形成一个开口部，而是在与导热抑制区域R1对应的区域内形成多个开口部。

高输出型电池10A和高容量型电池10B的配置可适当地设定，但是，只要根据高输出型电池10A的位置来决定配置加热器60的位置即可。即，加热器60只要配置得比高容量型电池10B靠近高输出型电池10A即可。

这里，多个高输出型电池10A优选在Y-Z平面内集中配置。通过将多个高输出型电池10A集中配置，而易于配置加热器60。如果如本实施例那样，在最靠近支架30的侧面的位置，将多个高输出型电池10A沿支架30A的侧面配置，则易于配置加热器60。

在本实施例中，在一个支架30设有加热器60，但是，并不限于此。在使用多个支架30来保持多个单电池10的情况下，可对多个支架30中的、至少一个支架30设置加热器60。

在本实施例中，使用圆筒型的单电池10，但是，也可代替圆筒型的单电池10而使用所谓的方形的单电池10。在方形的单电池10中，在沿长方体形成的电池壳的内部收置有发电要素。在使用方形的单电池10时，可将多个单电池10在一个方向上排列配置。

即使在使用方形的单电池10的情况下，也与本实施例同样，可并用高输出型电池和高容量型电池来作为单电池10。这里，可将高输出型电池集中配置，且可将高容量型电池集中配置。如果将多个高输出型电池在一个方向上排列，则可将多个高输出型电池集中配置。对于多个高容量型电池，也可通过在一个方向上排列而集中配置。而且，与本实施例同样地，可仅对高输出型电池配置加热器。

在本实施例中，使用支架30来保持多个单电池10，但是，并不限于此。即，只要是能以预定的姿势保持多个单电池10的结构，则可使用任何结构。而且，在本实施例中，在支架30固定加热器60，但是，也可在与支架30不同的部件固定加热器60。例如，可将加热器60固定于与高输出型电池10A相对的壳体20的内壁面。

Claims (8)

1.一种电池包，其特征在于，具有：

第一电池和第二电池，其被并联地电连接，进行充放电；和

加热器，其配置在与所述第二电池相比更靠近所述第一电池的位置，进行发热，

所述第一电池能以比所述第二电池大的电流进行充放电，所述第二电池具有比所述第一电池大的蓄电容量。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，

具有支架，所述支架保持所述第一电池和所述第二电池，固定有所述加热器。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，

所述支架由金属形成。

4.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述支架具有：

第一保持部，其保持所述第一电池；

第二保持部，其保持所述第二电池；和

位于所述第一保持部和所述第二保持部之间、导热率比所述第一保持部低的区域。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，

所述第一保持部和所述第二保持部由金属形成，

所述区域由树脂形成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池包，其特征在于，

具有多个所述第一电池，具有多个所述第二电池。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，

所述多个第一电池在一个方向上排列配置，

所述加热器沿所述多个第一电池的排列方向配置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池包，其特征在于，

所述第一电池和所述第二电池是圆筒型的电池。

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