CN105990625B - 电池包 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有紧凑且简便的构成的电池包。在包括多个电池模块(20)和棒状加热器(35)的电池包(10)中，各电池模块(20)具有圆筒电池(21)；保持圆筒电池(21)的散热板(22)；以及第1室(40)，其供冷却收纳于其中的圆筒电池(21)的冷却空气导入，电池包(10)还具有第2室(50)，其是各电池模块(20)的外部的空间，至少壁的一部分由相邻的电池模块(20)的各散热板(22)形成，第2室(50)中包括空气层，棒状加热器(35)以与散热板(22)之间隔着空气层的方式配置于第2室(50)中。

Description

电池包
技术领域
本发明涉及收纳有多个包含多个圆筒电池(圆柱形电池)的电池模块的电池包(battery pack)的构造。
背景技术
将多个电池串联或并联连接而作为组电池收纳在壳体而成的电池包被利用于电动车辆等。这种电池包，当温度变低时会引起其输出降低、可充电容量降低等问题。于是，以往提出了在电池包设置加热器，在低温时用该加热器对各电池进行加热的方案。
例如，在专利文献1中公开了如下技术：在具备多个圆筒电池和保持多个圆筒电池的金属制的电池支架的电池包中，在电池支架的侧面直接安装加热器，经由电池支架对圆筒电池进行加热。
另外，在专利文献2中公开了如下技术：在具备多个圆筒电池和独立地划分出可将多个圆筒电池分别收纳的电池收纳空间的电池支架的电池包中，以使发热面与各圆筒电池的各外周面的一部分面接触的方式配置发热体，通过发热体对各圆筒电池的一部分直接进行加热。
另外，在专利文献3中公开了一种电池包，其具有层叠多个方形电池而成的层叠电池、收纳层叠电池并具有与层叠电池相间隔的间隔部的壳体、设置在间隔部的外表面上的加热器，经由存在于间隔部与电池部之间的空气对各方形电池进行加热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5392407号公报
专利文献2：日本特开2012-243535号公报
专利文献3：日本特开2008-053149号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，近些年，电动汽车谋求更长的续航距离。另外，混合动力车辆也谋求延长其电动行驶距离。为延长电动行驶距离，需要在车辆中搭载更多的电池，但是由于可搭载电池的车辆空间受限，因此，正在研究在与车辆空间匹配的壳体中搭载多个较小的电池模块的方案等。
这样，在电池包中搭载多个电池模块的情况下，在如专利文献1所记载的现有技术那样对电池支架直接安装加热器而对电池加热的情况下，或者如专利文献2所记载的现有技术那样以与各圆筒电池相接触的方式安装加热器而对各圆筒电池加热的情况下，存在需要数量较多的加热器，构造、布线等变得复杂的问题。另外，在专利文献3所记载的现有技术中，设置从壳体突出的空气层，在上述空气层的外侧安装加热器，因此存在电池包的外形变大，难以收纳于车辆空间的情形。
因此，本发明的目的在于提供一种紧凑且简便的构成的电池包。
用于解决问题的技术手段
本发明的电池包，是具备多个电池模块和加热器的电池包，其特征在于，各电池模块具有：多个圆筒电池；散热板，其保持所述多个圆筒电池；以及第1室，其供冷却空气导入，所述冷却空气用于冷却所述第1室中所收纳的所述各圆筒电池，所述电池包还具备第2室，所述第2室是所述各电池模块的外部的空间，所述第2室的至少壁的一部分由相邻的电池模块的各散热板形成，在所述第2室中包括空气层，所述加热器以与所述散热板之间隔着所述空气层的方式配置在所述第2室中。
据此，可以用1个加热器对多个电池模块加热，可以使电池包的构成简便并使电池包紧凑。
在本发明的电池包中，优选相邻的电池模块被配置成所述各散热板的表面成为同一平面，优选在相邻的电池模块之间配置有向各电池模块导入冷却空气的空气流路和所述第2室。
这样，通过在相邻的电池模块之间的空置空间设置加热器，能够扩大使用电池包的内部的空间，可以使电池包紧凑。
优选在本发明的电池包中，所述电池模块包括排烟路径，所述排烟路径是与所述第1室不同的空间，至少壁的一部分由配置在所述散热板的与所述第1室相反侧的底盖形成，相邻的电池模块以所述各底盖对置的方式被配置，所述第2室的至少壁的一部分由所述底盖形成，在所述第2室中包括所述空气层。
这样，通过在相邻的电池模块间的空置空间设置加热器，能够扩大使用电池包的内部的空间，可以使电池包紧凑。
(发明的效果)
本发明可以达到能够提供紧凑且简便的构成的电池包的效果。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的电池包搭载于电动车辆的状态的说明图。
图2是本发明的实施方式的电池包的立面图。
图3是本发明的实施方式的电池包的俯视图。
图4是收纳于本发明的实施方式的电池包的电池模块的分解立体图。
图5是收纳于本发明的实施方式的电池包的电池模块的横截面。
图6是收纳于本发明的其它实施方式的电池包的电池模块的横截面。
标号说明：
10：电池包 11：壳体 11b：侧板
12：托架 18：入口嘴 20：电池模块
21：圆筒电池 21a、21b：电极 22：散热板
22a：贯通孔 22b：上面 22c：下面
22d、22e、30e：开口 23：盖 23a：顶板
23b：四方筒 23c、30c：孔 24：上侧凸缘
25：下侧凸缘 26：空气流路 27：缝隙
28：密封部件 29：正极汇流条 30：负极汇流条组件
30a：负极汇流条 30b：端子 30d：肋
31：顶盖 32：底盖 32a：凹凸部
33：平板 34：加热器支承部件 35：棒状加热器
36：板 37：片式加热器 40：第1室
50：第2室 60：排烟路径 81：冷却空气管道
82：连接管道 91～94：箭头 100：电动车辆
101：地板面板 102：贯通部 103：冷却风扇
104：车厢 105：前座 106：后座。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的实施方式中，如图1所示，电池包10安装于由电动发电机驱动的电动车辆100的前座105、后座106之下的地板面板101的下侧。更具体而言，如图1所示，通过安装于壳体11的侧板11b的托架12固定于电动车辆100的地板面板101的下面而悬挂于地板面板101。另外，对收纳于电池包10的电池进行冷却的冷却空气由安装于车厢104内的冷却风扇103供给。此外，在图1中，纸面的上方向表示铅垂上方向，下方向表示铅垂下方向，纸面左侧表示电动车辆100的前方，纸面右侧表示电动车辆100的后方。
如图2所示，本实施方式的电池包10，在壳体11中收容有电池模块20和棒状加热器35。如图2、图3所示，在电池模块20的侧面形成有供冷却空气流通的空气流路26，冷却空气对收纳于电池模块20中的电池进行冷却。空气流路26经由连接管道82连接着冷却空气管道81，冷却空气管道81将从图1所示的冷却风扇103排出的冷却空气导入至空气流路26。如图2所示，冷却空气管道81从设置于地板面板101的贯通部102贯通设置于壳体11的上部的入口嘴18而导入至壳体11中。
如图2、图3所示，从冷却风扇103排出的冷却空气通过冷却空气管道81、连接管道82而流入形成在电池模块20的侧面的空气流路26。由于空气流路26的终端部是封闭的，因此流入空气流路26的空气从设置在电池模块20的侧面的缝隙27流入电池模块20的内部，将收容在电池模块20的内部的电池冷却，将电池冷却而温度上升后的冷却空气从设置在电池模块20的相反侧的侧面的缝隙27排出到电池模块20的外部。排出的空气流过电池模块20与壳体11之间的空间而从壳体11的入口嘴18和地板面板101的贯通部102与冷却空气管道81之间的间隙返回车厢104中。
如图4所示，电池模块20包括：多个圆筒电池21、保持圆筒电池21的散热板22、覆盖散热板22所保持的圆筒电池组的外周的树脂制的盖23、安装于盖23的上侧的顶盖31、安装于散热板22的下侧的托盘状的底盖32。圆筒电池21是可充放电的二次电池，例如是收容于圆筒型的壳体的镍氢电池、锂离子电池等。
散热板22是设置有多个供圆筒电池21插入的贯通孔22a的、例如铝等的金属板。圆筒电池21向散热板22的组装，通过将圆筒电池21插入贯通孔22a，向贯通孔22a的内侧面(圆筒面)与圆筒电池21的外侧面(圆筒面)之间的间隙填充粘接材料而将圆筒电池21固定于贯通孔22a来进行。这样，通过将圆筒电池21组装于散热板22的贯通孔22a，使来自温度高的圆筒电池21的外侧面(圆筒面)的热通过热传导向散热板22移动而使温度高的圆筒电池21的温度降低，并且利用热传导使散热板22的热向温度低的圆筒电池21移动而使温度低的圆筒电池21的温度上升。也即是，各圆筒电池21由各贯通孔22a保持，使得热可以在各圆筒面与散热板22之间移动，通过散热板22来抑制各圆筒电池21的温度的偏差。为此，散热板22由热传导率高的铝等金属材料构成，以便能够高效率地进行各圆筒电池21间的热移动。另外，散热板22的厚度是能够通过贯通孔22a的圆筒面保持圆筒电池21且能够利用热传导有效地进行热移动的程度的厚度，例如是10～20mm的程度、或者圆筒电池21的长度的1/4左右的厚度。
树脂制的盖23包括在上侧面设置有供各圆筒电池21的正极侧的电极21a突出的孔23c的顶板23a和覆盖组装于散热板22的多个圆筒电池21的外周的四方筒23b而构成。如图4所示，当将盖23安装于散热板22上时，各圆筒电池21的正极侧的电极21a从盖23的顶板23a的孔突出。如图4、图5所示，在盖23的孔23c的上侧安装有按几个组连接圆筒电池21的正极侧的电极21a的多个正极汇流条29，在其上安装有树脂制的顶盖31。
如图4所示，在盖23的侧面，L字形的上侧凸缘24与下侧凸缘25被形成为向外侧伸出的样子。上侧凸缘24的凸缘面朝向上方向延伸，下侧凸缘25的凸缘面朝向下方向延伸。如图5所示，电池模块20以如下方式被使用，即：是将在盖23的左侧面形成有各凸缘24、25的模块和与图4所示的模块相反地在盖23的右侧面形成有各凸缘24、25的模块在左右方向组合而使用。如图5所示，若在两种电池模块的各凸缘24、25的凸缘面之间夹着橡胶板等密封部件28，以各电池模块20的各散热板22的各上侧面22b或者各下侧面22c分别成为同一面的方式进行组合使各电池模块20的各凸缘24、25的凸缘面相对合，则在相邻的2个电池模块20之间形成空气流路26。如图4所示，在形成有空气流路26的盖23的长度方向侧面形成有导入圆筒电池的冷却空气的缝隙27。图4中示出了在盖23的左侧的面形成的缝隙27，但在盖23的未形成各凸缘24、25的右侧的侧面也形成与左侧的面同样的缝隙27。形成于盖23的右侧的侧面的缝隙27，将从面对空气流路26的缝隙27流入盖23中而对圆筒电池21进行了冷却后的空气从盖23排出。
因为这样构成散热板22、圆筒电池21、盖23、顶盖31，因此散热板22的上侧面22b、盖23、顶盖31形成第1室40，第1室40是在其中收容圆筒电池21，供冷却圆筒电池21的冷却空气导入的空间。
如图4、图5所示，在散热板22的下侧面22c的下侧安装有按几个组连接圆筒电池21的负极侧的电极21b的负极汇流条组件30。如图5所示，负极汇流条组件30，是将在与正极汇流条29同样的形状的板上对应圆筒电池21的配置开设有孔30c而成的负极汇流条30a并排设置多个并进行树脂铸模而成的。在负极汇流条30a的孔30c形成有与圆筒电池21的负极侧的电极21b相接触的板状的端子30b。
正极汇流条29、负极汇流条30a分别连接一个组的圆筒电池21的正极侧的电极21a彼此、负极侧的电极21b彼此，由上述各汇流条29、30a所连接的组的圆筒电池21被整齐排列连接。另外，通过用连接汇流条(未图示)将正极汇流条29与负极汇流条30a连接，构成了将并联连接了多个圆筒电池21而成的组串联连接起来的组电池。
如图4、图5所示，在负极汇流条组件30的下侧安装中央凹成托盘状并在底面形成有加强用的凹凸部32a的底盖32。如图4所示，在负极汇流条组件30的下侧的面的外周部，突出有树脂制的肋30d，安装使得该肋30d的前端与底盖32的外周部相接触。底盖32为导热性高的铝等金属制。
如图4所示，在负极汇流条组件30的长度方向的两端部设置有大致方形的开口30e。另外，在散热板22的下侧面22c的长度方向的两端设置有开口22e，在散热板22的长度方向的两端面设置有开口22d。散热板22的两端面的开口22d与下侧面22c的开口22e构成为通过弯曲成L字型的流路连通。另外，当负极汇流条组件30安装于散热板22的下侧面22c时，负极汇流条组件30的开口30e与散热板22的下侧面的开口22e重合。因此，当将负极汇流条组件30和底盖32安装于散热板22上时，则构成将散热板22和底盖32之间的空间与散热板22的端面的开口22d连通的流路。
圆筒电池21的负极侧的电极21b形成为在圆筒电池21的内部产生了气体的情况下利用内压使端面打开以能够使上述气体向外部放出的构造。因此，从圆筒电池21的负极侧的电极21b放出的气体流入形成在散热板22的下侧的空间。流入该空间的气体通过散热板22与底盖32之间而流向电池模块20的两端部，并通过负极汇流条组件30的开口30e、散热板22的开口22e、开口22d向外部排出。因此，散热板22与底盖32之间的空间构成在从圆筒电池21放出气体的情况下排出上述气体的排烟路径60。
如图5所示，在通过组合2个电池模块20而形成的空气流路26的下侧的相邻散热板22的相邻端面间形成有空间。在该空间的下侧的相邻的2个电池模块20的各负极汇流条组件30的各肋30d之间安装有平板33。另外，在上述空间的电池模块20的两端面也安装有未图示的平板。因此，通过相邻的电池模块20的各盖23的侧面、各凸缘25、相邻散热板22的相邻端面、平板33以及安装于电池模块20的两端面的平板，将空气流路26的下侧的空间的四周包围，因此，该空间成为作为封闭空间的第2室50。如图5所示，在平板33的上侧面安装有支承棒状加热器35的加热器支承部件34，在其上安装有棒状加热器35，该棒状加热器35和与该棒状加热器35相邻的各电池模块20的各散热板22的侧面之间分别形成空气层。这样，第2室50是电池模块20的外部的空间，相邻的电池模块20的各散热板22的左右的侧面成为划分封闭空间的壁的一部分。
如图5所示，从棒状加热器35放出的热将第2室50中的空气加热而使第2室的空气产生对流。第2室50中的空气通过对流而如图5的箭头91那样移动，被加热了的空气与相邻的电池模块20的各散热板22的各侧面接触而对各个表面进行加热。由于散热板22是热传导率高的铝等金属制，因此，向散热板22的左右的端面输入的热量从散热板22的各贯通孔22a的表面向各圆筒电池21的各圆筒面移动，从各圆筒面对各圆筒电池21加热。此时，因为散热板22能够高效率地进行各圆筒电池21间的热移动，所以能够有效地对各圆筒电池21加热。另外，在棒状加热器35与散热板22之间存在空气层，散热板22的各侧面通过棒状加热器35在长度方向上被均匀地加热，因此，能够以电池模块20的各圆筒电池21的温度差不变大的那样对各圆筒电池21进行加热。
这样，本实施方式的电池包10，将在空气流路26的下侧的各散热板22之间形成的空间设为封闭空间，在其中设置棒状加热器35来对各电池模块20的各圆筒电池21加热，因此能够用一个棒状加热器35对相邻的2个电池模块20的各圆筒电池21进行加热，因此能够利用少的加热器对收纳于电池包10的多个电池模块20的各圆筒电池21进行加热。另外，因为是将相邻的电池模块20之间的空置空间设为封闭空间并在其中设置棒状加热器35，因此，无需另外设置用于设置棒状加热器35的空间，能够扩大使用电池包10的内部的空间，可以使电池包10紧凑。另外，在相同内部容积的电池包10中能够搭载更多的电池或者电池模块20。
接下来，参照图6对本发明的其它实施方式进行说明。对于与参照图1至图5说明的实施方式同样的部件标注同样的符号并省略说明。
图6所示的实施方式，是将如图5所示那样以能够形成空气流路26的方式横向组合了2个参照图4说明的电池模块20而成的电池模块20的组，以构成各电池模块20的排烟路径60的底盖32相对置的方式组合2组而成的构造，是合计4个电池模块20组合成一体的构造。如图6所示，在各电池模块20的未形成空气流路26的侧面分别安装树脂制的板36。另外，在各电池模块20的两端面也安装与图6所示的板36同样的板。因此，包括4个电池模块20而构成的电池模块组的散热板22附近的外周，由板36包围其四周，形成作为封闭空间的第2室50。如图6所示，第2室是由板36、底盖32、散热板22、盖23、凸缘25包围的封闭空间。另外，在第2室50内的对置的底盖32之间配置片式加热器37，在片式加热器37与各底盖32之间形成有空气层。
如图6所示，从片式加热器37放出的热将第2室50中的空气加热而使第2室的空气产生对流。第2室50中的空气通过对流如图6的箭头92那样移动，被加热的空气与各电池模块20的底盖32的外侧面接触而将各个表面加热。由于底盖32由导热性优异的金属等材料构成，因此，底盖32使排烟路径60中的空气如图6的箭头94那样对流，将散热板22的下侧面22c以及圆筒电池21的负极侧的电极21b加热，从电极21b侧对各圆筒电池21进行加热。另外，各散热板22的各侧面与空气流路26之间的空间的空气，也如图6所示的箭头93那样对流而对各散热板22的各侧面加热。与之前说明的实施方式同样，散热板22为热传导率高的铝等金属制，因此，向散热板22的左右的端面输入的热量从散热板22的各贯通孔22a的表面向各圆筒电池21的各圆筒面移动，从各圆筒面将各圆筒电池21加热。这样，在片式加热器37与散热板22之间、以及片式加热器37与底盖32之间存在空气层，散热板22的各侧面以及底盖32经由空气层而被片式加热器37加热，因此，能够以不使电池模块20的各圆筒电池21的温度差变大的方式对各圆筒电池21进行加热。
图6所示的实施方式的电池包10，以底盖32对置的方式配置有4个电池模块20，并在底盖32之间配置有片式加热器37，因此，能够通过一个片式加热器37对4个电池模块20的各圆筒电池21进行加热，因此，能够用较少的加热器对电池包10所收纳的多个电池模块20的各圆筒电池21进行加热。另外，与之前说明的实施方式同样，因为是将相邻的电池模块20之间的空置空间设为封闭空间并在其中设置片式加热器37，因此，能够扩大使用电池包10内部的空间，可以使电池包10紧凑。另外，能够在相同内部容积的电池包10中搭载更多的电池或者电池模块20。
在以上的各实施方式中，以电池包10配置于电动车辆100的地板下放的例子进行了说明，本发明不仅适用于这样配置的电池包10，还可以适用于例如搭载在图1所示的后座106的后面的空间、或者后备箱空间的电池包10。另外，本发明也可以适用于由发动机和马达驱动的混合动力车辆等其他电动车辆。
本发明不局限于以上说明的实施方式，而包括不脱离权利要求书所规定的本发明技术范围及其本质的所有的变更和修正。

Claims (4)

1.一种电池包，包括多个电池模块、和加热器，其中，
各电池模块具有：多个圆筒电池；散热板，其以与所述各圆筒电池的各圆筒面之间能够进行热传导的方式保持所述多个圆筒电池；以及第1室，其被导入冷却空气，所述冷却空气冷却在所述第1室中收纳的所述各圆筒电池，
所述电池包还具备第2室，所述第2室是所述各电池模块的外部的空间，至少壁的一部分由相邻的电池模块的各散热板形成，在所述第2室中包括空气层，且相邻的2个电池模块以其间介有所述第2室的方式配置，
所述加热器以该加热器与相邻的2个电池模块的每一电池模块的所述散热板之间隔着所述空气层的方式配置在所述第2室中。
2.根据权利要求1所述的电池包，其中，相邻的电池模块被配置成所述各散热板的表面位于同一平面上。
3.根据权利要求1或2所述的电池包，其中，在相邻的电池模块之间配置有向各电池模块导入冷却空气的空气流路。
4.根据权利要求1所述的电池包，其中，所述电池模块包括排烟路径，所述排烟路径是与所述第1室不同的空间，至少壁的一部分由配置在所述散热板的与所述第1室相反侧的底盖形成，
相邻的电池模块配置成所述各底盖相对向，
所述第2室的至少壁的一部分由所述底盖形成，在所述第2室中包括所述空气层。
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