CN105655625B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组，其在不降低冷却效率的前提下，提高空间效率。在具有两个电池堆(12)的电池组(10)中，两个电池堆(12)各自具有形成有冷却介质的排气口(24)的排气面，将两个电池堆(12)以使得该排气面彼此相对且排气口(24)相互不正对的方式，沿高度方向偏移地配置。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及至少具有第一电池堆和第二电池堆的电池组。
背景技术
在混合动力车辆或电动汽车等中，搭载有电池组，其作为驱动旋转电机、并且将由旋转电机进行发电或从外部电力进行充电而得到的电力进行蓄电的蓄电池。电池组是将2个以上电池堆配置在一个蓄电池壳体内而构成的。另外，各电池堆是将电池芯和形成流路的树脂框架交替层叠并将它们用约束部件进行约束而构成的。上述电池组的结构例如在专利文献1等中已公开。
在这里，各电池芯伴随着被驱动(充电及放电)而发热，如果与该发热相伴的电池芯温度过度上升，则导致电池芯以及电池组性能降低、寿命减少。因此，现有技术中提出了一种方案，即，将从电池组的外部引入的空气作为冷却介质，流过电池堆而对各电池芯进行冷却。在树脂框架中形成用于将该冷却介质引导至各电池芯之间的流路。被引导至电池芯之间的冷却介质在与电池芯之间进行热交换后，向电池堆的外部释放。由此，在各电池堆中存在冷却介质的进气口和排气口。
专利文献1：日本特开2014－135237号公报
在这里，如上述所示，通常在电池组的蓄电池壳体内收容有2个以上的电池组。当前大多将这2个以上的电池组沿水平方向并列而设置在同一高度位置上。在此情况下，由于电池堆内的排气口的位置而导致相邻的电池堆各自的排气口彼此正对，存在排出的气体相互干涉的情况。带热的排出气体即热风相互干涉会导致该热风在电池堆周边长期滞留。因此，其结果使得电池堆受到相邻的电池堆的热影响，有可能导致冷却效率降低及耐久性恶化。上述问题可以通过扩大电池堆的相邻间隔而解决，但扩大相邻间隔会导致电池组的大型化。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种不会降低冷却效率而又能提高空间效率的电池组。
本发明的电池组是至少具有第一电池堆和第二电池堆的车载电池组，其特征在于，第一、第二电池堆各自具有形成有冷却介质的排气口的排气面，所述第一、第二电池堆配置为，所述排气面彼此相对，且各自的排气口的至少一部分不与另一侧电池堆的排气口正对。
在优选的方式中，所述第一、第二电池堆的所述排气口形成于相同位置，为了使所述排气口不正对，将所述第一电池堆相对于第二电池堆沿与所述排气面平行的方向偏移设置。在此情况下，优选所述电池组横跨构成车内空间的多个面中的第一面及第二面而设置，其中，所述第二面与所述第一面相邻，且相对于所述第一面在与所述排气面平行的方向上有位置偏移，通过将所述第一、第二电池堆中的一个设置在所述第一面上，将另一个设置在所述第二面上，从而将所述第一电池堆相对于所述第二电池堆沿与所述排气面平行的方向偏移地配置。此外，所谓“平行”当然并不限于完全平行，也包括含有可允许的误差的“大致平行”。
在其它优选方式中，所述第一、第二电池堆以所述排气面沿车辆高度方向延伸且彼此水平地相邻的方式配置，所述第一电池堆相对于所述第二电池堆沿车辆高度方向偏移地配置。在此情况下，优选所述电池组设置在座椅下方或行李舱处，所述第一、第二电池堆在车辆前后方向上相邻地配置，第一、第二电池堆中的位于车辆后方的电池堆的搭载高度低于位于车辆前方的电池堆的搭载高度。
在其它优选的方式中，所述第一、第二电池堆分别具有：顶面、与所述顶面相对的底面、电池芯的层叠方向两端面即正面及背面、以及所述电池芯的宽度方向两端面即一对侧面，在所述一对侧面上形成有排气口，在所述顶面或底面上形成有进气口。
发明的效果
根据本发明，由于配置为排气面彼此相对且各自的排气口的至少一部分不与另一侧电池堆的排气口正对，所以可以有效地防止排出的气体相互干涉，可以防止冷却效率恶化。并且，由此能够减小电池堆的相邻间隔，能够提高空间效率而无需降低冷却效率。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式即电池组的设置情况的图。
图2是表示电池堆的概略结构的图。
图3是表示电池组的其它设置的情况的图。
图4是表示电池组的其它设置的情况的图。
图5是表示电池组的其它设置的情况的图。
图6是表示电池组的其它设置的情况的图。
图7是表示电池组的其它设置的情况的图。
标号的说明
10电池组、12电池堆、14蓄电池壳体、18电池芯、20树脂框架、22电极端子、24排气口、25进气口、26端板、27脚部、28冷却介质管道、100后排座椅、100a乘坐面、102前排座椅、110a第一面、110b第二面、112备胎部、114地板通道。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式即电池组10的设置情况的图。另外，图2是表示电池堆12的概略结构的图。
该电池组10是搭载于混合动力汽车或电动汽车等电动车辆上的车载二次电池。电池组10向搭载于车辆上的旋转电机供给电力，并且将由旋转电机发生的电力或从外部电源供给的电力进行积蓄。电池组10具有多个电池堆12和收容该多个电池堆12的蓄电池壳体14。在本实施方式中，在一个蓄电池壳体14内收容有两个电池堆12(第一电池堆及第二电池堆)。
各电池堆12构成为，将多个电池芯18和多个树脂框架20交替层叠并在层叠起始端及结束端配置端板26。该电池芯18、树脂框架20、端板26的层叠体由未图示的约束工具而在沿层叠方向压缩的状态下约束。
电池芯18是可充放电的二次电池，例如为镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。在各电池芯18中沿电池芯18的宽度方向间隔地设置有2个电极端子22，即+极端子及－极端子。并且，通过将各电池芯18的+极端子与该电池芯18相邻的电池芯18的－极端子连接，从而多个电池芯18串联连接。下面将该电极端子22的形成面称为“顶面”，将与该顶面相对的面称为“底面”。
在相邻的电池芯18之间配置有由树脂等绝缘材料构成的树脂框架20。树脂框架20在其表面及背面的至少一个面上形成有用于冷却各电池芯18的冷却介质的流路，即，形成有冷却介质流路(未图示)。在本实施方式中，将从车厢内吸取的空气作为冷却介质。冷却介质流路的形状等并没有特别限定，在本实施方式中，形成为从电池堆12的底面进入的冷却介质从侧面释出这一方式的冷却介质流路。换句话说，本实施方式的电池堆12在其底面形成吸入冷却介质的进气口25(在图2中未示出)，在其侧面形成有用于排出冷却介质的排气口24。此外，以下根据需要，会将形成有该排气口24的面(侧面)称为“排气面”。
从树脂框架20的底部延伸出一对脚部27。由该一对脚部27、电池堆12的底面和蓄电池壳体14的底面包围而成的区域成为流过冷却介质的冷却介质管道28。此外，该冷却介质管道28的结构仅为一个例子，只要是能够将冷却介质分别向形成于电池堆12的底面上的多个进气口25导入即可，也可以采用其它结构。在本实施方式中，使用树脂框架20的一部分形成冷却介质管道28，但冷却介质管道28也可以使用与树脂框架20完全分开的单独的部件构成。蓄电池壳体14的外部(车厢内)引导至冷却介质管道28的冷却介质(空气)随后从形成于电池堆12的底面的进气口25流入电池芯18之间，在与电池芯18之间进行热交换后，从形成于电池堆12的侧面的排气口24向电池堆12的外部释出。释放至电池堆12的外部的排出气体进而从设置于蓄电池壳体14上的释放口(未图示)向蓄电池壳体14的外部释放。
然而，如上述所示，在本实施方式中，一个蓄电池壳体14内收容有两个电池堆12。各电池堆12以其顶面朝上且电池芯18的层叠方向与车辆的宽度方向(图1中的垂直于纸面的方向)平行的方式设置。另外，两个电池堆12以其侧面即排气面彼此相对的方式在车辆的前后方向上相邻地排列。但是，在本实施方式中，如图1所示，将两个电池堆12沿排气面方向、更具体地说沿车辆高度方向偏移地配置。换句话说，使两个电池堆12的设置高度不同。其结果，两个电池堆12各自的设置于侧面的排气口24彼此并不正对，成为沿高度方向偏移的状态。进行上述配置的理由如下所示。
在本实施方式中，电池组10设置在座椅例如后排座椅100的下方。此时，为了确保乘客放脚等的空间，优选电池组10尽可能小。另外，对于后排座椅100等的座椅的乘坐面100a，为了确保乘客的舒适性，优选随着靠近后方而变低的后下倾斜配置方式。电池组10优选配置为不妨碍该乘坐面100a的后下倾斜配置方式。此外，在后排座椅100的下方配置有横梁。横梁是为了提高车身的强度·刚性而设置的，是沿车身宽度方向的(图1中的与纸面垂直的方向)延伸的加强部件。由于配置有所述横梁的原因，在座椅下方的地板上形成台阶。优选电池组10在地板上存在台阶时也能够高效地灵活运用空间。
为了解决上述问题，在本实施方式中，如上述所示，将两个电池堆12以其排气口24不彼此正对而沿高度方向偏移的状态进行配置。通过使2个电池堆12的排气口24彼此错开，从而各个排气口24释放的气体彼此不会干涉。其结果，排出的气体不易滞留在电池堆12的周边，迅速流动到释放口而被释放到蓄电池壳体14外部。排出的气体由于与电池芯18产生热交换，其结果带有热量，该带有热量的排出气体不会滞留在电池堆12周边，从而能够降低电池堆12的彼此之间的热影响。在此情况下，即使减小电池堆12的相邻间隔d，也可以得到充分的冷却效果，因此，能够减少电池堆12的相邻间隔d进而减少电池组10的尺寸。
另外，在本实施方式中，使位于车辆后侧的电池堆12的设置高度低于位于车辆前侧的电池堆12的设置高度，以使得排气口24不正对。也就是说，将2个电池堆12与座椅的乘坐面100a相同地，形成后下倾斜配置方式。其结果，能够有效防止电池组10和座椅的乘坐面100a之间的冲突，能够提高乘客的舒适性及降低车辆高度等。即，在将2个电池堆12的配置高度设为相同高度的情况下，车辆前侧的电池堆12有可能与座椅的乘坐面100a发生冲突。为了避免所述冲突且将乘坐面100a进行后下倾斜配置，虽然可以使座椅的乘坐面100a随着靠近后方而变薄，但在此情况下，会大幅损害乘客的舒适性。另外，如果提高乘坐面100a(以及座椅的配置高度)，则虽然能够避免电池组10和乘坐面100a之间的冲突，但在此情况下，如果不将车厢顶部提升则会增加闭塞感，损害乘客的舒适性。但是，如果提升车厢顶部，则相应地会导致车辆尺寸及重量增加，导致燃料消耗量增加。另一方面，通过如本实施方式所示，与乘坐面100a对应地将电池组10也形成后下倾斜配置，从而能够在有效防止电池组10和乘坐面100a之间的冲突的同时，确保乘客的舒适性，另外，还能够防止燃料消耗量增加。
此外，由于在座椅下方的地板上存在横梁，所以存在与周围相比变高的第一面110a、以及位于该第一面110a的车辆后侧且低于该第一面110a的第二面110b。在本实施方式中，位于第一面110a上的车辆前侧的电池堆12设置在与位于第二面110b上的车辆后侧的电池堆12相比更高的位置处。其结果，电池组10的底面与车辆地板相同地形成台阶。即使将所述电池组10横跨地板的台阶设置，也不易产生死区，空间效率提高。
即，根据本实施方式，通过将两个电池堆12的排气口24的高度彼此错开，从而能够减少电池堆12的相邻间隔d，并且减少电池组10的前后宽度。另外，通过将两个电池堆12的设置高度彼此错开，从而能够提高空间效率，能够有效防止车辆尺寸变大，另外，由于能够确保座椅的乘坐面100a的厚度，所以还能够确保乘客的舒适性。
此外，至此为止所说明的结构仅为一个例子，即便两个电池堆12的排气面相对，只要各自的排气口24的至少一部分不与另一个电池堆的排气口正对，就也可以是其它结构。例如，在本实施方式中，在后排座椅100的下方配置电池组10，但也可以配置在车内空间的其它位置。
例如，也可以不配置在后排座椅100处，而是在前排座椅的下方设置电池组10。前排座椅的乘坐面100a也是后下倾斜配置，前排座椅的下方存在地板横梁所导致的台阶。由此，在此情况下，只要以使得多个电池堆12各自的排气口24彼此不正对的方式，将后侧的电池堆12的设置高度配置为低于前侧的电池堆12的设置高度即可。
另外，也可以将电池组10设置在行李舱中而不是座椅下方。图3是表示将电池组10设置在行李舱中的情况的图。在行李舱中形成有用于收容备胎的凹部(备胎部112)，可以将其中一个电池堆12配置在该备胎部112中。在此情况下，通过使后侧的电池堆12的设置高度低于前侧电池堆12的设置高度，以使得多个电池堆12各自的排气口24彼此不正对，由此，可以减少死区，能够确保行李舱的宽敞。
另外，在至此为止的说明中，举出了将电池堆12的配设方向配置为与车辆宽度方向平行的例子。但是，电池组10的配置朝向也可以与设置空间的状况对应而适当变更。例如，在车厢前方的宽度方向中央部(沿车辆宽度方向排列的两个前排座椅之间)配置有沿车辆前后方向延伸的较大的通道状的加强部件即地板通道。也可以将电池组10配置在该地板通道周边。图4是表示在地板通道114周边设置电池组10的情况的图。此外，在图4中，点划线CL示出车辆的宽度方向的中心。在此情况下，电池芯18的层叠方向与车辆前后方向大致平行。另外，在电池组10中收容两个电池堆12，一个电池堆12配置在地板通道114上，另一个电池堆12配置在前排座椅102下方。此时，通过与地板通道114所形成的台阶对应地将两个电池堆12的设置高度错开，从而能够减少死区，能够进一步提高空间效率。另外，通过使两个电池堆12的排气口24彼此不正对，能够进一步提高电池芯18的冷却效率，并且能够减少电池组10自身的尺寸。
另外，在至此为止的说明中，通过将电池堆12自身的设置高度错开而使排气口24的高度错开。但是，只要排气面相对但排气口24不正对，则电池堆12的设置高度也可以相同。例如，如图5所示，也可以对使每一个电池堆12的排气口24的形成位置不同。即，可以是一个电池堆12在顶面附近形成排气口24，另一个电池堆12在高度方向中央附近形成排气口24。在此情况下，即使两个电池堆12的配置高度相同，排气口24也不正对。因此，排出的气体彼此不易发生干涉，能够提高冷却效率并且减少电池堆12的相邻间隔。
另外，在至此为止的说明中，举出了将两个电池堆12沿水平方向排列的例子，但也可以根据设置空间的状况而将顶面朝横向配置，从而将两个电池堆12上下排列。图6是表示将两个电池堆12上下排列的例子的图。在此情况下，各电池堆12配置为顶面朝横向。两个电池堆12配置为，以使得各自的排气面彼此相对且排气口24不正对的方式，沿排气面方向即左右方向偏移。但是，如果进行设置的空间的壁面没有凹凸等，则也可以并不使电池堆12的设置位置偏移，而是如图5所示使排气口24的形成位置偏移。不管怎样，通过使排气口24不正对，则能够减少电池堆12彼此之间的热影响，并且能够减少电池堆12的相邻间隔，能够减少电池组10的尺寸。
此外，在至此为止的说明中，仅举出了收容在一个电池组10中的电池堆12为两个的例子，但收容在电池组10中的电池堆12的数量只要是两个以上即可，并不特别限定。在此情况下，只要使多个电池堆12中的至少两个电池堆12构成为排气面相对且排气口24不正对即可，其它的电池堆12的排气口24可以正对。
另外，也可以是每个电池堆12的形状、排气口24的尺寸及数量都不相同。例如也可以如图7所示，一个电池堆12的排气口24的尺寸及数量与另一个电池堆12的排气口24的尺寸从及数量不同。此外，在图7中描绘了阴影线的部分是形成排气口24的范围。在此情况下，只要各个排气口24的至少一部分与另一个电池堆12的排气口24不正对即可。在这里，“排气口的至少一部分与另一个电池堆的排气口不正对”不仅包括一个电池堆12的排气口24的范围完全不落在另一个电池堆12的排气口24的范围内的状态，也包括如图7所示一个电池堆12的排气口24的范围与另一个电池堆12的排气口24的范围部分重叠的状态。

Claims (6)

1.一种电池组，其是至少具有第一电池堆和第二电池堆的车载电池组，
其特征在于，
所述第一、第二电池堆各自将多个电池芯和多个树脂框架沿其厚度方向交替层叠而形成，
所述第一、第二电池堆在相邻的两个电池芯之间且在宽度方向的端面上形成有冷却介质的排气口，
所述第一、第二电池堆配置为，在与所述电池芯的所述厚度方向及层叠方向这两者正交的电池堆高度方向上偏移设置，以使得所述第一、第二电池堆形成有所述排气口的排气面彼此相对，且各自的排气口不与另一侧电池堆的排气口正对，
所述第一、第二电池堆的一侧排气口的所述电池堆高度方向的范围，完全不落在另一个排气口的所述电池堆高度方向的范围内。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，
所述第一、第二电池堆的所述排气口形成于相同位置。
3.根据权利要求2所述的电池组，其特征在于，
所述第一、第二电池堆具有冷却介质的进气口，所述冷却介质的进气口形成在相邻的两个电池芯之间且位于所述第一、第二电池堆的所述电池堆高度方向的端面上。
4.一种车辆，其搭载有权利要求1至3中任一项所述的电池组，其特征在于，
所述第一、第二电池堆以所述电池堆高度方向与车辆高度方向平行的方式设置，
所述电池组横跨构成车内空间的多个面中的第一面及第二面而设置，其中，所述第二面与所述第一面相邻，且相对于所述第一面在沿与所述排气面平行的方向上有位置偏移，通过将所述第一、第二电池堆中的一个设置在所述第一面上，将另一个设置在所述第二面上，从而将所述第一电池堆相对于所述第二电池堆沿与所述电池堆高度方向平行的方向偏移地配置。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，
所述电池组设置在座椅下方，所述第一、第二电池堆在车辆前后方向上相邻地配置，所述第一、第二电池堆中的位于车辆后方的电池堆的搭载高度低于位于车辆前方的电池堆的搭载高度。
6.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，
所述电池组设置在行李舱处，所述第一、第二电池堆在车辆前后方向上相邻地配置，所述第一、第二电池堆中的位于车辆后方的电池堆的搭载高度低于位于车辆前方的电池堆的搭载高度。
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