CN102870273A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于在抑制配件数量增加的同时抑制单电池之间的温度偏差。一种电源装置，在壳体内具有将多个圆筒形状的单电池在该单电池的径向上排列而成的电池组，其特征在于，具有保持构件，该保持构件从上述径向保持上述多个单电池，并且通过与上述壳体的内面接触，而将上述壳体内的空间划分为使制冷剂流动的冷却路径和电池异常时从上述单电池排出气体的气体排出路径，上述保持构件为传导上述单电池的热量的实心的板材。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及具有将多个圆筒形状的单电池连接而成的电池组的电源装置。
背景技术
作为电动汽车、混合动力汽车的驱动用或辅助电源，使用将多个单电池连接而成的电池组。单电池因温度上升而劣化，因此需要通过使制冷剂在形成于相邻的单电池之间的冷却通路流动来进行冷却。另外，在单电池中设置有气体释放阀，该气体释放阀用于将在过充电或过放电等电池异常时产生的气体释放到单电池的外部。
专利文献1公开了一种电池组，使多个电池在形成冷却风路的壳体内并联地容纳配置，其中，在壳体内将冷却风路与排出在电池异常时从电池释放的气体的气体排出通路相互划分而形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－14421号公报
专利文献2：日本特开2006－318820号公报
专利文献3：日本特开2009－117264号公报
专利文献4：日本特开2000－021456号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在上述结构中，通过形成气体排出通路的侧壁部来保持电池，因此侧壁部所夹着的空间成为隔热层，电池的热量难以逸出。因此，单电池之间产生温度偏差，导致电池寿命降低。在此，为了抑制温度偏差，考虑了分体地设置容许单电池间的热传导的热传导构件的方法，但在该方法中由于配件数量增加而使成本变高。因此，本发明的目的在于在抑制配件数量增加的同时抑制单电池间的温度偏差。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的电源装置，（1）在壳体内具有将多个圆筒形状的单电池在该单电池的径向上排列而成的电池组，其特征在于，具有保持构件，该保持构件从上述径向保持上述多个单电池，并且将上述壳体的内部空间划分为使制冷剂流动的冷却路径和使从上述单电池排出的气体流动的气体排出路径，上述保持构件为传导上述单电池的热量的实心的板材。
（2）在上述（1）的结构中，上述多个单电池包括第一单电池和相比该第一单电池位于上述冷却路径的下游的第二单电池，上述第一单电池与上述第二单电池相比，被上述保持构件保持的面积更大，且与制冷剂接触的面积更小。根据（2）的结构，能够抑制位于冷却路径的上游的第一单电池的过冷却，并克服位于冷却路径的下游的第二单电池的冷却不足。
（3）在上述（1）或（2）的结构中，上述单电池在长度方向的一端部具有气体释放阀，上述保持构件位于比该单电池的长度方向的中心部更靠近上述气体释放阀的一侧。根据阿雷尼厄斯定律，单电池的劣化速度随着温度变高而加速，因此通过采用（3）的结构能够确保充分的冷却面积。
（4）在上述（1）～（3）的结构中，上述保持构件由金属构成。根据（4）的结构，能够提高保持构件的散热效果，有效抑制单电池之间的温度偏差。
（5）在上述（1）～（4）的结构中，上述多个单电池并联连接。能够有效抑制因并联连接单电池而引起的温度偏差的扩大。
发明效果
根据本发明，能够在抑制配件数量增加的同时抑制单电池间的温度偏差。
附图说明
图1是电源装置的分解立体图。
图2是以A－A剖面剖切电源装置的剖视图。
图3是以B－B剖面剖切电源装置的剖视图，并且使一部分单电池透视而图示。
图4是并联电路的电路图。
图5是变形例1的电源装置的剖视图。
图6是变形例1的另一电源装置的剖视图。
图7是变形例3的电源装置的分解立体图。
具体实施方式
（实施方式1）
参照附图说明本实施方式的电源装置。图1是电源装置的分解立体图。图2是以A－A剖面剖切电源装置的剖视图。图3是以B－B剖面剖切电源装置的剖视图，并且将一部分要素投影图示。电源装置1包括电池组10、壳体20、保持构件30以及汇流条40。电池组10包括多个单电池11。单电池11可以是锂离子电池、镍氢电池等二次电池。单电池11形成为圆筒形状，在长度方向的一端部具有正极端子12以及气体释放阀14，在长度方向的另一端部具有负极端子13（参照图2）。多个单电池11以长度方向的端部整齐的状态在单电池11的径向上排列。
多个单电池11通过汇流条40并联连接。此外，在图1中仅图示了与负极端子13连接的汇流条40，而省略了与正极端子12连接的汇流条。在汇流条40上形成有分别焊接各单电池11的各负极端子13的多个焊接部41。焊接部41构成为在X轴向上能够弹性变形。由此，能够吸收各单电池11的尺寸误差。
保持构件30具有用于分别保持各单电池11的多个开口部301，保持各单电池11的径向的外面。保持构件30为实心的板状构件，具有将温度高的单电池11的热量向温度低的其他单电池11传热的散热功能。由此，能够抑制单电池11之间的温度偏差。另外，通过使保持构件30具有保持单电池11的保持功能和散热功能，能够实现配件数量减少所带来的低成本化。即，不需要另外设置用于对单电池11的热量散热的散热构件，因此能够削减成本。
在此，保持构件30可以是金属。通过使用金属构成保持构件30，能够提高散热效果，能够有效抑制单电池11之间的温度偏差。金属可以是铝、铜、铁。铝的导热率非常高，因此通过使用铝构成保持构件30，能够更有效地抑制单电池11之间的温度偏差。铝的重量轻，因此通过使用铝构成保持构件30，能够使电源装置1轻量化。铝的成本低，因此通过使用铝构成保持构件30，能够使电源装置1低成本化。
在此，将单电池11并联连接时，与串联连接时相比，存在单电池11之间的温度差容易扩大的倾向。使用图4详细说明这一点。图4是将内部电阻R1的第一单电池111和内部电阻R2的第二单电池112分别并联连接的电路图。将第一单电池111的电流值设为I1，将第二单电池112的电流值设为I2。电池的内部电阻随着电池的温度升高而降低。因此，例如，如果第一单电池111的温度高于第二单电池112的温度，则第一单电池111的内部电阻R1低于第二单电池112的内部电阻R2，相反地，第一单电池111的电流值I1高于第二单电池112的电流值I2。在此，发热量通过电流值的平方乘以内部电阻来算出，因此第一单电池111的发热量比第二单电池112大，第一单电池111以及第二单电池112的温度差进一步扩大。根据本实施方式的结构，能够有效抑制因并联连接单电池11而引起的温度偏差的扩大。
回到电源装置1的说明。壳体20具有壳体主体21、盖体22。壳体主体21形成为有底筒状，在下端部具有脚部211。在脚部211形成有用于固定电源装置1的紧固孔部211A。电源装置1也可以固定于车辆的底板。在壳体20的内面形成有用于组装保持构件30的一对组装引导部212。组装引导部212在上下方向上延伸。通过使保持构件30沿着一对组装引导部212滑动，能够将电池组10容纳于壳体主体21的内部。在壳体主体21的Y轴方向的一端面形成有在单电池11的长度方向（X轴方向）上延伸的制冷剂流入口21A，在Y轴方向的另一端面形成有在单电池1的长度方向上延伸的制冷剂排出口21B。制冷剂流入口21A以及制冷剂排出口21B分别在电源装置1的高度方向（Z轴方向）上隔着预定的间隔而形成有多个。在制冷剂流入口21A上连接有未图示的吸气导管，通过鼓风机工作而使作为制冷剂的空气经由吸气导管以及制冷剂流入口21A导入到壳体20内。
在保持构件30的上端面（Z轴方向的端面）形成有与排烟导管连接口221连通的气体引导部31。参照图2，保持构件30在与壳体20的接触面上具有薄壁的密封材料30A，在与单电池11的接触面上具有薄壁的密封材料30B。密封材料30A、30B可以是树脂、橡胶。由此，通过保持构件30与壳体20的内面以及单电池11的外面紧贴，能够将壳体20的内部划分为两个区室。在此，将单电池11的正极端子12所处位置一侧的区室定义为气体排出路径20A，将负极端子13所处位置一侧的区室定义为冷却路径20B。此外，密封材料30A、30B形成为薄壁，因此无损保持构件30的散热功能。
如果单电池11过充电或过放电，则电解液电分解，从而产生气体。如果进一步产生气体，则单电池11的内压达到气体释放阀14的工作压力，从而气体从气体释放阀14向气体排出路径20A排出。排出到气体排出路径20A的气体在气体排出路径20A的内部向上侧移动，从气体引导部31向排烟导管50排气。排到排烟导管50的气体向车室外排出。此外，在图1中，省略了排烟导管50。
参照图3，制冷剂流入口21A设定为其在单电池11的长度方向上的尺寸小于制冷剂排出口21B，保持构件30中的面向冷却路径20B的一侧的端部形成为锥状。即，随着从制冷剂流入口21A向制冷剂排出口21B靠近，由保持构件30保持的单电池11的面积变小，而与制冷剂接触的面积变大。换言之，位于冷却路径20B的上游的单电池11（第一单电池）与位于冷却路径20B的下游的单电池11（第二单电池）相比，由保持构件30保持的面积较大，与制冷剂接触的面积较小。
在此，从制冷剂流入口21A流入的制冷剂越靠近制冷剂排出口21B，则温度越高、冷却能力越低。因此，通过使位于制冷剂路20B的更下游的单电池11与制冷剂接触的面积增加，能够抑制冷却效率的偏差。即，抑制位于更靠近制冷剂流入口21A的区域的单电池11的过冷却，克服位于更靠近制冷剂排出口21B的区域的单电池11的冷却不足。
图3所示的单点划线表示单电池11的长度方向的中心位置。保持构件30优选配置于比该中心位置靠近气体释放阀14的一侧。根据阿雷尼厄斯(Arrhenius)定律，单电池11的劣化速度随着温度变高而加速，因此通过确保充分的冷却面积，能够抑制单电池11的劣化。
（变形例1）
在上述实施方式中，将保持构件30中的面向冷却路径20B的一侧的端部形成为锥状，但本发明不限于此，根据电源装置的冷却条件，也可以采用其他结构。图5以及图6图示了该其他结构的一例。参照图5，在位于制冷剂流入口21A附近的单电池11的附近存在热源的情况下，该单电池11难以被冷却。此时，可以通过将保持构件30中的面向冷却路径20B的一侧的端部形成为在Y轴方向上延伸的形状，来抑制单电池11之间的温度偏差。参照图6，也可以将保持构件30中的面向冷却路径20B的一侧的端部设为曲线。
（变形例2）
在上述实施方式中，在单电池11的正极端子12侧形成气体释放阀14，但本发明不限于此，也可以在单电池11的负极端子13侧形成气体释放阀14。此时，通过在图3所示的结构中将单电池11逆向设置，而将负极端子13配置于气体排出路径20A侧、将正极端子12配置于冷却路径20B侧即可。通过该结构也能够得到与上述实施方式同样的效果。
（变形例3）
在上述实施方式中，将单电池11并联连接，但本发明不限于此，也可以如图7所示串联连接。图7是与图1对应的变形例3的电源装置的分解立体图。对于与上述实施方式相同的结构要素标注相同的标号。
多个单电池11以正极端子12以及负极端子13交替相反的方式排列，在一方的单电池11所形成的气体释放阀14形成于正极端子12侧，在另一方的单电池11所形成的气体释放阀14形成于负极端子13侧。由此，所有的单电池11的气体释放阀14配置于面向气体排出路径20A的一侧。汇流条400形成为矩形状，被汇流条保持构件401保持。汇流条保持构件401由绝缘性的树脂构成，该绝缘性的树脂介于相邻的汇流条400之间。由此，抑制单电池11的短路。汇流条400连接相邻的单电池11的正极端子12以及负极端子13。连接方法可以是焊接。通过本变形例的结构也能够有效抑制单电池11之间的温度偏差。
符号说明
1电源装置 10电池组 11单电池 12正极端子 13负极端子
14气体释放阀 20壳体 20A气体排出路径 20B冷却路径
21壳体主体 21A制冷剂流入口 21B制冷剂排出口 22盖体
30保持构件 30A、30B密封材料 301开口部 40汇流条

Claims (5)

1.一种电源装置，在壳体内具有将多个圆筒形状的单电池在该单电池的径向上排列而成的电池组，其特征在于，
具有保持构件，该保持构件从上述径向保持上述多个单电池，并且将上述壳体的内部空间划分为使制冷剂流动的冷却路径和使从上述单电池排出的气体流动的气体排出路径，
上述保持构件为传导上述单电池的热量的实心的板材。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
上述多个单电池包括第一单电池和相比该第一单电池位于上述冷却路径的下游的第二单电池，
上述第一单电池与上述第二单电池相比，被上述保持构件保持的面积更大，且与制冷剂接触的面积更小。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
上述单电池在长度方向的一端部具有气体释放阀，
上述保持构件位于比该单电池的长度方向的中心部更靠近上述气体释放阀的一侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，其特征在于，
上述保持构件由金属构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电源装置，其特征在于，
上述多个单电池并联连接。
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