CN108701790B - 电池系统及具备电池系统的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

为了以简单的构造抑制因在换热器中循环的冷却液的泄漏等引起的浸水所导致的弊端，电池系统包括多个电池组(2)串联而成的串联组、与电池组(2)热耦合且内部供冷却液循环的换热器(3)以及用于收纳串联组(20)和换热器(3)的外壳(9)。针对电池组(2)而言，层叠有多个电池单元，在其两端具有正侧输出端子和负侧输出端子。配置于串联组的正输出侧的端部的电池组(2)以配置有正侧输出端子的正输出侧端部与外壳(9)的底板(9A)分开的倾斜姿态配置，配置于串联组的负输出侧的端部的电池组(2)以配置有负侧输出端子的负输出侧端部与外壳(9)的底板(9A)分开的倾斜姿态配置。

Description

电池系统及具备电池系统的电动车辆
技术领域
本发明涉及一种将由多个电池单元形成的电池组收纳于外壳并使用冷却机构来对电池组进行冷却的电池系统及具备电池系统的电动车辆。
背景技术
针对搭载于混合动力汽车、电动汽车等车辆那样的大电力的电池系统而言，由于充放电的电流较大，并且在各种外界条件下使用，因此形成电池组的电池单元的温度有时会上升。电池单元的温度上升成为电池单元的寿命降低的原因。开发了一种包括用于抑制电池单元的温度上升的冷却机构在内的电池系统。(参照专利文献1)
专利文献1所记载的电池系统包括具有多个电池单元的电池组、用于收纳电池组的外壳以及具有冷却管的冷却板。电池组以与冷却板热耦合的状态配置，形成电池组的多个电池单元的热向冷却板传导。冷却板借助在冷却管内循环的制冷剂强制地进行冷却。作为制冷剂，能够利用水、防冻液等各种冷却水。采用以上的结构，提供一种包括用于抑制电池单元的温度上升的冷却机构在内的电池系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-94376号公报
发明内容
发明要解决的问题
电池系统在各种外界条件下使用，因此有时水会进入到外壳的内部。另外，在具备上述这样的冷却机构的电池系统的情况下，即使使用密闭性较高的外壳，也存在因由冷却机构产生的凝结水、冷却水的泄漏等导致水存留于外壳内的情况。若成为电池组的底部浸到水中的状态，则有时会因水而使存在电位差的电池单元之间发生短路。此处，若短路的电池单元之间的电位差较大，则有可能产生如下的弊端等：较大的短路电流流过而导致电池内部起火，或者冷却水被电解而产生氢气。
本发明是鉴于该状况而完成的，本发明的目的之一在于提供一种设为简单的构造并且能够抑制因水进入到外壳内而导致的弊端的技术。
用于解决问题的方案和发明的效果
本发明的一个技术方案的电池系统包括：串联组20，其是多个电池组2串联而成的；换热器3，其以与多个电池组2中的至少一个热耦合的状态配置，冷却液在该换热器3的内部循环；以及外壳9，其用于收纳串联组20和换热器3。各个电池组2在两端具有正侧输出端子15A和负侧输出端子15B，并且包含从正侧输出端子15A朝向负侧输出端子15B层叠的多个电池单元1。配置于串联组20的正输出侧的端部的电池组2以配置有正侧输出端子15A的正输出侧端部25与外壳9的底板9A分开的倾斜姿态配置，配置于串联组20的负输出侧的端部的电池组2以配置有负侧输出端子15B的负输出侧端部26与外壳9的底板9A分开的倾斜姿态配置。
采用上述结构，具有如下特征：通过将位于收纳于外壳且串联起来的多个电池组的两端处的电池组设为正输出侧端部和负输出侧端部与外壳的底板分开的上升倾斜的倾斜姿态，从而能够减小浸水时的电池组之间的电压差，抑制浸水所导致的弊端。
本发明的一个技术方案的电动车辆具备以上的电池系统100，从该电池系统100向使车辆行驶的马达93供给电力从而使车辆行驶。
采用上述结构，针对具备电池系统的车辆而言，能够将电池系统设为简单的构造，并且能够抑制因在换热器中循环的冷却液的泄漏等引起的浸水所导致的弊端，能够确保车辆安全行驶。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的电池系统的概略水平剖视图。
图2是图1所示的电池系统的II-II线剖视图。
图3是图1所示的电池系统的III-III线剖视图。
图4是表示电池组的一个例子的立体图。
图5是图4所示的电池组的分解立体图。
图6是表示图1所示的电池系统的电池组和换热器的层叠构造的概略分解立体图。
图7是表示图1所示的电池系统的连接状态和浸水状态的概略俯视图。
图8是表示图2所示的电池系统的浸水状态的概略剖视图。
图9是本发明的另一个实施方式的电池系统的概略水平剖视图。
图10是图9所示的电池系统的X-X线剖视图。
图11是图9所示的电池系统的XI-XI线剖视图。
图12是表示图9所示的电池系统的连接状态和浸水状态的概略俯视图。
图13是表示图10所示的电池系统的浸水状态的概略剖视图。
图14是本发明的另一个实施方式的电池系统的概略水平剖视图。
图15是图9所示的电池系统的XV-XV线剖视图。
图16是表示图14所示的电池系统的电池组和换热器的层叠构造的概略立体图。
图17是表示图14所示的电池系统的连接状态和浸水状态的概略俯视图。
图18是表示图15所示的电池系统的浸水状态的概略剖视图。
图19是表示将电池系统搭载于借助发动机和马达进行行驶的混合动力汽车的例子的框图。
图20是表示将电池系统搭载于仅借助马达进行行驶的电动汽车的例子的框图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。但是，以下所示的实施方式是用于将本发明的技术思想具体化的例示，本发明并不限定于以下内容。另外，本说明书绝不是要将权利要求书中示出的构件限定为实施方式的构件。并且，在以下的说明中，相同的名称、附图标记表示相同或者同性质的构件，适当地省略详细说明。并且，对于构成本发明的各要素而言，既可以设为由同一个构件构成多个要素从而利用一个构件兼作多个要素的形态，相反也能够利用多个构件分担一个构件的功能从而实现。
(实施例1)
图1～图3的电池系统100包括：多个电池组2，其具备多个电池单元1；换热器3，其以与该电池组2热耦合的状态配置，该换热器3连结于冷却液的冷却机构35，利用来自冷却机构35的、在换热器3的内部循环的冷却液进行冷却；以及外壳9，其用于收纳上述电池组2和换热器3。
(电池组2)
如图4和图5所示，针对电池组2而言，在层叠多个电池单元1而成的电池层叠体7的两端面配置端板4，利用连结件5将一对端板4连结起来。连结件5的两端固定于端板4，连结件5将层叠着的电池单元1固定为按压状态。图中的电池单元1是方形电池。针对电池层叠体7而言，在方形电池的电池单元1之间夹着绝缘材料的分隔件6而将方形电池的电池单元1沿厚度方向层叠。另外，在图1～图3中，为了使电池组2容易理解，省略了端板4。
针对电池组2而言，将层叠着的多个电池单元1串联而提高输出电压，从而使输出变大。针对电池组2而言，将汇流条12固定于层叠着的电池单元1的电极端子11，利用汇流条12串联多个电池单元1，或者串联将多个电池单元1并联而成的构造。因而，在本说明书中，串联多个电池单元是指，不但包括多重串联地连接多个电池单元的状态，还包括将多个电池单元多串多并地连接的状态。针对电池组2而言，能够通过将多个电池单元1多串多并地连接而增大充放电的电流。
针对电池组2而言，确定层叠的电池单元1的个数和连接状态以使两端的输出电压成为所期望的电压。
(电池单元1)
电池单元1是锂离子二次电池。但是，电池单元并不限定于锂离子二次电池，能够是镍氢电池等能够充电的所有电池。针对电池单元1而言，将层叠正负的电极板而形成的电极体(未图示)收纳于外装罐且填充电解液并进行气密的密闭。外装罐借助封口板将开口部气密地封闭。外装罐是对铝、铝合金等的金属板进行深拉深加工而形成的，封口板用于以与正负的电极端子11绝缘的方式固定正负的电极端子11。金属制的外装罐导热性良好，将电池组2的底面2A或者侧面2B作为热耦合面，从而以与换热器3的表面热耦合的状态将电池组2固定于换热器3的表面。
(分隔件6)
分隔件6由塑料等绝缘材料成型，以使相互层叠的电池单元1彼此处于绝缘状态的方式进行层叠。该分隔件6被夹在各个电池单元1之间，用于使彼此相邻的电池单元1绝缘。
(电池块体10)
针对电池系统而言，在电池组2的底面2A或者侧面2B配置有换热器3，利用换热器3冷却电池组2的电池单元1。因而，针对电池系统而言，将换热器3以热耦合状态连结于电池组2从而做成电池块体10，将该电池块体10收纳于外壳9。针对图6所示的电池块体10而言，其是在图4所示的姿态的电池组2的侧面2B配置有换热器。针对该电池块体10而言，在配置成两列的电池组的侧面之间配置垂直姿态的换热器，在该换热器的两面以热耦合状态配置有电池组。
其中，针对电池块体而言，虽未图示，但也能够将电池组2设为自图4所示的姿态放倒的姿态，并将换热器3配置于底面2A。针对该电池块体10而言，在配置成两列的电池组2的彼此相对的底面2A之间配置垂直姿态的换热器3，在换热器3的两面以热耦合状态配置有电池组2。并且，针对电池块体而言，也能够将电池组2设为图4所示的姿态，并在电池组2的底面2A配置换热器。针对该电池块体而言，在换热器3的上表面配置电池组2并以热耦合状态将换热器3的上表面和电池组2连结起来，详细将在后述。
针对电池块体10而言，在考虑用于收纳电池块体10的外壳9的大小、形状以及收纳于外壳9的电池组2的个数等的基础上，确定换热器3和电池组2的配置、电池组2的姿态等。并且，也能根据电池块体10的形态变更构成电池组2的多个电池单元1的个数、排列。例如，如图6所示，针对以将端子面设为水平的姿态而与换热器热耦合的电池组而言，在将全部电池单元1串联的情况下，将构成电池组2的电池单元1的个数设为奇数个(参照图6)，在多串多并地连接的情况下，将构成电池组2的电池单元1的个数设为奇数的倍数，从而能够将电池组2的正负的输出端子的位置设为在俯视时中心对称的位置。像这样，如图1所示，针对两端的输出端子配置于中心对称的位置的电池组2而言，在将多个电池组以平行的姿态排列并串联时，能够缩短串联的部分的长度，因此比较好。
另外，针对将端子面设为垂直姿态而以放倒姿态配置的电池组而言，在将全部电池单元1串联的情况下，将形成电池组的电池单元1的个数设为偶数个，在多串多并地连接的情况下，将形成电池组的电池单元1的个数设为偶数的倍数，从而能够将电池组2的正负的输出端子的位置配置于上下的相同侧(例如上侧)。由此，能够将电池组2的输出端子配置于与外壳的底板分开的位置。其中，在电池组中，层叠的电池单元的个数、连接构造未必限定于以上的构造。
(串联组20)
此外，针对电池系统而言，将多个电池组2串联而形成串联组20。多个电池组2的正负的输出端子15被连接构件13连接从而被彼此串联起来。作为这样的连接构件13，能够使用金属板、引线。针对电池系统而言，通过将多个电池组2串联，从而能够提高输出电压，使输出变大。
如图1和图6所示，在将两个电池组2连结起来而成的电池块体10中，将配置于换热器3的两侧的两个电池组2以正负的输出侧成为相反朝向的姿态配置，并且利用连接构件13连接位于一端的正负的输出端子15，在另一端配置有正侧输出端子15A和负侧输出端子15B。并且，针对图1的电池系统100而言，将多个电池块体10串联而做成串联组20。针对多个电池块体10而言，利用连接构件13将彼相邻的电池块体10的彼此相对的正负的输出端子15彼此连结起来，从而将其串联。在图1所示的电池系统中，将4个电池块体10配置成两行两列，并且将这些电池块体10彼此串联，从而将8个电池组2串联起来。
并且，串联组20被分割为多个电池组2串联而成的多个分割组21。图中所示的串联组20被分割为配置成左右两列的各有4个电池组2的分割组21。针对图1所示的串联组20而言，为了将8个电池组2串联，将4个电池块体10所包括的8个电池组2的正负的输出端子15以预定状态连接。在图7中，利用标注于电池组2的中央部的附图标记(B1)～(B8)表示将8个电池组2从负侧总输出端子24朝向正侧总输出端子23依次串联的状态。如该图所示，针对8个电池组2而言，将配置于各列的4个电池组2以正负的输出侧成为相反朝向的姿态配置，并且利用连接构件13将彼此相对的输出端子15连结起来，从而将4个电池组2串联。并且，利用配置于图1中的中央部的下端的连接构件13将配置于左右的分割组21彼此连结，从而将全部的电池组2串联。
此处，如图7所示，在将多个电池组2串联的构造中，配置于两端的电池组2之间的电压差比配置于中间的电池组2之间的电压差大。准确地说，配置于串联组20的两端的电池组2、即配置于正侧的电池组(B8)的正输出侧的电池单元1与配置于负侧的电池组(B1)的负输出侧的电池单元1之间的电压差最大。针对这样的串联组20而言，假设全部的电池组2成为浸水的状态从而在串联组20的两端的电池单元1之间发生短路，则有可能导致较大的短路电流流过。
为了解决这样的问题，在本发明的电池系统中，通过以特定的倾斜姿态配置收纳于外壳9的电池组2，从而减小浸水时的浸水部位处的最大电压差，抑制具有较大的电压差的电池组2之间的短路。在图1～图3所示的电池系统100中，将配置于串联组20的正输出侧的电池组2和配置于负输出侧的电池组2以倾斜姿态配置。
配置于串联组20的正输出侧的电池组(B8)被配置为至少正输出侧端部25与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态。在图1～图3所示的电池系统100中，将配置于串联组20的正输出侧的两个电池组(B8、B7)连结起来而形成电池块体10，因此该电池块体10的单侧的侧部即正侧的电池组(B8)整体配置为相对于另一个电池组(B7)位于上升位置的倾斜姿态。由此，配置于正输出侧的电池组(B8)以包含作为正输出侧端部25的电池单元1在内的电池组整体与外壳9的底板9A分开的倾斜姿态配置。
同样地，配置于串联组20的负输出侧的电池组(B1)被配置为至少负输出侧端部26与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态。在图1～图3所示的电池系统中，将配置于串联组20的负输出侧的两个电池组(B1、B2)连结起来而形成电池块体10，因此该电池块体10的单侧的侧部即负侧的电池组(B1)配置为相对于另一个电池组(B2)上升倾斜的倾斜姿态。由此，配置于负输出侧的电池组(B1)以包含作为负输出侧端部26的电池单元1在内的电池组整体与外壳9的底板9A分开的倾斜姿态配置。
此外，在图中所示的串联组20中，针对由4个电池组2形成的各分割组21而言，也是将分割组21的配置于正输出侧的电池组(B8、B4)和配置于负输出侧的电池组(B1、B5)以与前述的电池组(B8、B1)同样的倾斜姿态配置。即，在图1中，配置为左右两列的各分割组21分别设为位于图中的上下的位置的两个电池组(B8、B5、B1、B4)相对于位于中央部的两个电池组(B7、B6、B2、B3)上升倾斜的倾斜姿态，从而使上下的电池组(B8、B5、B1、B4)与外壳9的底板9A分开。即，图中所示的串联组20以串联的8个电池组2中的、位于两端的第一个和第八个电池组(B1、B8)以及位于中间的第四个和第五个电池组(B4、B5)自外壳9的底板9A分开的倾斜姿态配置。
如图8所示，以这样的姿态配置多个电池组2的电池系统100在外壳9的底部浸水的状态下，如以图7的剖面线示出的那样，电池组2在沿着前后方向上的中央部向左右方向延伸的区域处浸水。在该情况下，如图7所示，在将各电池组2的输出电压设为E(V)的情况下，在将8个电池组2串联的状态下，整体的电压成为8E(V)，但在图7中的由剖面线示出的区域中，最大电压差为7E-E＝6E(V)，与串联组20整体的最大电压差8E(V)相比较，能够减小浸水时的最大电压差。
并且，在将多个电池组2串联而成的串联组20中，在中间配置有电流阻断元件16作为保护元件。电流阻断元件16是在电路中流过较大的电流时阻断电流而保护电池的元件，能够使用熔断器、继电器。在图中所示的电池系统100中，将电流阻断元件16连接于串联的电池组2彼此之间。并且，在图2和图3所示的电池系统200中，将收纳有电流阻断元件16的收纳箱17配置于外壳9的内部且是在倾斜姿态下的电池组2和外壳9的顶板9B之间形成的间隙。该构造能够有效地利用形成于外壳9内的无用空间而配置电流阻断元件16。特别是，将收纳有电流阻断元件16的收纳箱17配置于电池组2的上方，因此能够将作为保护元件的电流阻断元件16配置于更加安全的场所。
(换热器3)
换热器3以与各个电池单元1的热耦合面热耦合的状态连结于电池单元1从而用于冷却各电池单元1。换热器3包括：冷却管31，其形成用于使冷却液循环的循环路径；以及冷却板30，其内置有该冷却管31，换热器3利用在冷却管31的内部循环的冷却液进行冷却。在图6的换热器3中，将不锈钢制的冷却管31埋设于铝制的冷却板30。冷却管31的两端部从冷却板30突出，形成用于使冷却液向内部流动的连结端部32。
在图6所示的换热器3中，一对连结端部32从冷却板30的端面沿水平方向突出。其中，针对换热器3而言，也能够根据与构成电池块体10的电池组2之间的连结构造、后述的电池块体10的配置从而对一对连结端部32从冷却板30突出的方向进行各种变更。针对换热器而言，例如也能够使一对连结端部32自冷却板30向下方突出。
以上的换热器3利用在冷却管31中循环的冷却液对冷却板30进行冷却。冷却板30以与电池组2热耦合的状态配置于电池组2从而冷却电池单元1。这样一来，内置有用于使冷却液循环的冷却管31的换热器3能够可靠地阻止内部的液体泄漏。此外，针对将冷却管31埋设于冷却板30的换热器3而言，冷却管31和冷却板30的导热性优异，能够利用在冷却管31循环的冷却液高效地对冷却板30进行冷却，从而能够高效地对电池单元1进行冷却。此外，将金属成型为板状而成的冷却板30的热容量较大，能够高效地吸收电池单元1的发热而限制电池单元1的温度上升。此外，在使冷却液的循环停止以后，也能够对电池单元1进行冷却。但是，本发明的换热器的结构并不限于以上的结构。换热器例如能够设为将冷却管固定于金属板的表面而成的构造、或者将冷却管配置在两片金属板之间而成的构造等能够通过使冷却液循环而对表面进行冷却的所有的构造。
在换热器3中，将冷却板30以与电池组2的电池单元1热耦合的状态配置于外壳9内。如图1～图3所示，配置于外壳9内的多个换热器3经由冷却液管33连结于冷却机构35。冷却液管33是金属管。但是，冷却液管未必需要设为金属管，能够使用橡胶态弹性体的软管等能够使冷却液循环的全部管。因而，在本说明书中，“管”以包括软管在内的较广的含义使用。
(冷却机构35)
在冷却机构35中，借助冷却液管33使冷却液在换热器3中循环而进行冷却。如图1所示，冷却机构35包括：换热器36，其用于对冷却液进行冷却；循环泵37，其用于使被该换热器36冷却了的冷却液循环；以及控制电路38，其用于检测电池组2的电池温度而控制循环泵37的运转。针对该冷却机构35而言，控制电路38利用温度传感器39来检测电池温度从而控制循环泵37的运转，从而控制换热器3的冷却状态。当电池温度比设定温度高时，控制电路38使循环泵37运转。当循环泵37运转时，使冷却液在换热器3中循环而对换热器3进行冷却。当电池温度比设定温度低时，控制电路38使循环泵37停止运转。在该状态下，冷却液不在换热器3中循环，换热器3成为不进行强制冷却的状态。控制电路38存储使循环泵37运转的设定温度，利用该设定温度控制循环泵37的运转，从而将电池温度控制在设定范围。
(外壳9)
外壳9为包括配置于底面的底板9A、配置于上表面的顶板9B以及沿着底板9A和顶板9B的周围配置的周壁9C在内的大致箱形，在内部形成有电池块体10的收纳空间。利用具备顶板9B的盖壳体封闭由底板9A和周壁9C形成的容器状的主体壳体的上方开口，从而将外壳9设为内部封闭的空间。优选的是，将该外壳9设为不使外部空气与内部进行换气的密闭构造。针对该外壳9而言，外部空气不会进入而在换热器3的表面凝结。因此，能够减少换热器3表面的凝结水，或者使凝结水几乎完全不存在。并且，外壳9密闭为即使在换热器3中循环的冷却液泄漏到该外壳9的内部、也不会使冷却液泄漏到该外壳9的外部的液密构造。不会使泄漏了的冷却液泄漏到外部的电池系统能够配置于车辆的车厢内。另外，水不会从外部浸入，因此也能够配置于车辆的外部。
(实施方式2)
此外，如图9～图11所示，在电池系统中，还能够以特定的倾斜姿态配置收纳于外壳9的电池组2。在这些图中所示的电池系统200中，以与前述的电池系统100同样的连接状态配置4个电池块体10，但将各电池块体10的倾斜姿态设为与前述的实施例不同的姿态。在该电池系统200中，通过使各电池块体10向前后左右倾斜，从而使各电池块体10的包含正负的输出侧端部在内的三个角部上升而与外壳9的底板9A分开。
如图9～图12所示，包括配置于串联组20的正输出侧的两个电池组(B8、B7)在内的电池块体10设为将在俯视(参照图9)时处于右上、左下以及左上的三个角部相对于右下的角部抬起的倾斜姿态，从而使配置于正输出侧的电池组(B8)的两端以及另一个电池组(B7)的包含正侧输出端子15A在内的三个角部与外壳9的底板9A分开。在该电池块体10中，使另一个电池组(B7)的负侧输出端子15B靠近外壳9的底板9A，将该电池块体10以从该角部向其他的角部上升倾斜的倾斜姿态配置。
同样地，包括配置于串联组20的负输出侧的两个电池组(B1、B2)在内的电池块体10设为将在俯视(参照图9)时处于左上、右下以及右上的三个角部相对于左下的角部抬起的倾斜姿态，从而使配置于负输出侧的电池组(B1)的两端以及另一个电池组(B2)的包含负侧输出端子15B在内的三个角部与外壳9的底板9A分开。在该电池块体10中，使另一个电池组(B2)的正侧输出端子15A靠近外壳9的底板9A，将该电池块体10以从该角部向其他的角部上升倾斜的倾斜姿态配置。
此外，在图中所示的串联组20中，针对由4个电池组2形成的各分割组21而言，也是将配置于分割组21的正输出侧的电池组(B8、B4)和配置于负输出侧的电池组(B1、B5)以与前述的电池组(B8、B1)同样的倾斜姿态配置。即，在图9中，包括配置于在左列配置的分割组21的负侧的两个电池组(B6、B5)在内的电池块体10设为将在俯视(参照图9)时处于右下、左上以及左下的三个角部相对于右上的角部抬起的倾斜姿态，从而使配置于负输出侧的电池组(B5)的两端以及另一个电池组(B6)的包含负侧输出端子15B在内的三个角部与外壳9的底板9A分开。在该电池块体10中，使另一个电池组(B6)的正侧输出端子15A靠近外壳9的底板9A，将该电池块体10以从该角部向其他的角部上升倾斜的倾斜姿态配置。
另外，在图9中，包括配置于在右列配置的分割组21的正侧的两个电池组(B3、B4)在内的电池块体10设为将在俯视(参照图9)时处于左下、右上以及右下的三个角部相对于左上的角部抬起的倾斜姿态，从而使配置于正输出侧的电池组(B4)的两端以及另一个电池组(B3)的包含正侧输出端子15A在内的三个角部与外壳9的底板9A分开。在电池块体10中，使另一个电池组(B3)的负侧输出端子15B靠近外壳9的底板9A，将该电池块体10以从该角部向其他的角部上升倾斜的倾斜姿态配置。
如图13所示，在以这样的姿态配置多个电池组2的电池系统200中，在外壳9的底部浸水的状态下，如图12的剖面线示出的那样，电池组2在从底板中心部分向前后左右延伸的区域处浸水。例如，针对包括在图12中位于左上的位置的两个电池组(B8、B7)在内的电池块体10而言，图中的由剖面线示出的区域且是将右下的角部作为一个角的三角形状的区域浸水。如图12所示，在将各电池组2的输出电压设为E(V)的情况下，在将8个电池组2串联的状态下，整体的电压成为8E(V)，但在图12中的用剖面线示出的区域处的最大电压差成为4E～5E(V)，与串联组20整体的最大电压差8E(V)相比较，能够减小浸水时的最大电压差。
另外，针对该电池块体而言，若浸水进一步发展，则图中的由剖面线示出的浸水区域向箭头所示的方向扩展。即，针对包括位于图12中的左上的位置的两个电池组(B8、B7)在内的电池块体10而言，浸水向电压变高的方向发展，针对包括位于右上的位置的两个电池组(B1、B2)在内的电池块体10而言，浸水向电压变低的方向发展。因此，在浸水时，最大电压差逐渐变大，由此，能够有效地防止因较大的电压差引起的急剧的短路。
(实施方式3)
此外，电池系统也能够设为图14～图16所示的构造。在图中所示的电池系统中，将收纳于外壳的4个电池块体设为与以上的实施例不同的构造。如图16所示，在该电池块体10中，将两个电池组2排列于换热器3的上表面，以电池组2的底面2A与换热器3热耦合的状态进行配置。并且，在电池系统300中，将4个电池块体串联，从而形成8个电池组2串联而成的串联组20。
并且，串联组20被分割为多个电池组2串联而成的多个分割组21。针对图中所示的串联组20而言，将包括两个电池组2在内的各电池块体10设为一个分割组21，将串联组20分割为4个分割组21。该串联组20也与前述的电池系统同样地，将4个电池块体10所包括的8个电池组2的正负的输出端子15以预定的状态连接起来。将该连接状态在图17中示出。在该图中，也是利用在电池组2的中央部示出的附图标记(B1)～(B8)来表示8个电池组2从负侧总输出端子24朝向正侧总输出端子23依次串联的状态。针对8个电池组2而言，将两个电池组2以正负的输出侧成为相反朝向的姿态配置而做成电池块体10，并且在彼此相对的输出端子15处将4个电池块体10连结起来，从而将全部的电池组2串联起来。
配置于串联组20的正输出侧的电池组(B8)被配置为正输出侧端部25与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态。在图1～图3所示的电池系统300中，将配置于串联组20的正输出侧的两个电池组(B8、B7)并列设置而形成电池块体10，因此在以正侧的电池组(B8)的正输出侧端部25与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态配置电池块体10时，并列设置的电池组(B7)也以负输出侧端部26与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态配置。即，针对该电池块体10而言，以使包括配置于分割组21的两端的正输出侧端部25和负输出侧端部26这两者在内的单侧的侧部上升的倾斜姿态配置电池块体10。
同样地，配置于串联组20的负输出侧的电池组(B1)被配置为负输出侧端部26与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态。在图1～图3所示的电池系统300中，将配置于串联组20的负输出侧的两个电池组(B1、B2)并列设置而形成电池块体10，因此在以负侧的电池组(B1)的负输出侧端部26与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态配置电池块体10时，并列设置的电池组(B2)也以正输出侧端部25与外壳9的底板9A分开这样的倾斜姿态配置。即，针对该电池块体10而言，以使包括配置于分割组21的两端的正输出侧端部25和负输出侧端部26这两者在内的单侧的侧部上升的倾斜姿态配置电池块体10。
并且，在图中所示的串联组20中，针对由两个电池组(B3、B4)(B5、B6)形成的各分割组21而言，也是将配置于分割组21的正输出侧的电池组(B6、B4)和配置于负输出侧的电池组(B3、B5)以与前述的电池组(B8、B7)(B1、B2)同样的倾斜姿态配置。即，在图1中，配置成两行两列的4个电池块体10设为位于图中左右的中间部处的端部相对于位于左右的两端处的端部上升倾斜的倾斜姿态，使全部的电池组2的位于中间部的端部与外壳9的底板9A分开。
并且，图14和图15所示的电池系统300的外壳9具备将底部分隔成多个分隔室19的分隔壁18。在图15所示的外壳9中，设有位于配置于左右的电池块体10之间且自底板9A向上方突出的分隔壁18。在该外壳9中，在由分隔壁18分隔成的分隔室19分别配置有各两个分割组21。在该电池系统300中，利用分隔壁18在左右的分隔室19之间阻断存留于外壳9的底部的冷却液。因此，能够可靠地防止左右的分隔室19之间的短路。
如图18所示，针对以上的电池系统300而言，在外壳9的底部浸水的状态下，如以图17的剖面线示出的那样，在沿着左右的两端部向前后方向延伸的区域处电池组2浸水。在该情况下，如图17所示，在将各电池组2的输出电压设为E(V)的情况下，在将8个电池组2串联的状态下，整体的电压成为8E(V)，但在图中所示的电池系统300中，利用分隔壁18将底部分隔成两个分隔室19，因此各分隔室19的4个电池组2的电压成为4E(V)。此时，图17中的由剖面线示出的区域的最大电压差成为2E(V)左右，与分隔室19内的最大电压差4E(V)相比较，能够使浸水时的最大电压差成为约一半。
像这样，针对电池系统而言，通过在外壳9设置分隔壁18而截断存留于底部的冷却液，从而能够减小彼此相邻的分隔室19之间的最大电压差。另外，在前述的实施例的电池系统中，也能够通过在外壳设置分隔壁，从而进一步减小最大电压差，更有效地防止配置于各分隔室的分割组之间的短路。例如，在图7所示的电池系统中，最大电压差为6E(V)，但针对该电池系统而言，也能够在外壳设置分隔壁而将串联组分割成正侧和负侧，从而将配置于各分隔室内的多个电池组之间的最大电压差设为2E(V)，与各分隔室的整体的最大电压差4E(V)相比较，能够使浸水时的最大电压差成为一半。
并且，在图15所示的电池系统300中，将冷却液管33配置于在以中央部侧的端部被抬起的倾斜姿态配置的电池组2与外壳9的底板9A之间形成的间隙。该冷却液管33例如能够借助向换热器3的下表面突出的连结端(未图示)而连结于换热器3。像这样，针对将冷却液管33配置于以倾斜姿态配置的电池组2的下侧且是在与外壳9的底板9A之间形成的间隙的构造而言，能够有效地利用形成于外壳9内的无用空间从而以节省空间的方式配置冷却液管33。
以上的电池系统能够应用在用于向搭载于混合动力汽车、电动汽车等电动车辆的行驶马达供给电力的电源、用于对太阳能发电或风力发电等自然能量的发电电力进行蓄电的电源、或者用于对深夜电力进行蓄电的电源等各种用途中，特别是能够作为适合大电力、大电流的用途的电源来使用。作为搭载有电池系统的车辆，能够使用借助发动机和马达这两者来进行行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车、或者仅借助马达来进行行驶的电动汽车等电动车辆，而电池系统能够用作这些车辆的电源。
(混合动力汽车用电池系统)
图19表示将电池系统搭载于借助发动机和马达这两者进行行驶的混合动力汽车的例子。该附图所示的搭载了电池系统100的车辆HV具有：发动机96和行驶用的马达93，它们用于使车辆HV行驶；电池系统100，其用于向马达93供给电力；发电机94，其用于对电池系统100的电池进行充电；车辆主体91，其搭载有发动机96、马达93、电池系统100以及发电机94；以及车轮97，其被发动机96或者马达93驱动而使车辆主体91行驶。电池系统100借助DC/AC逆变器95与马达93和发电机94相连。车辆HV能一边对电池系统100的电池进行充放电一边借助马达93和发动机96这两者进行行驶。在发动机效率较差的区域，例如加速时、低速行驶时，马达93被驱动而使车辆HV行驶。马达93被电池系统100供给电力从而进行驱动。发电机94被发动机96驱动，或者被对车辆实施制动时的再生制动驱动，从而对电池系统100的电池进行充电。
(电动汽车用电池系统)
另外，图20表示在仅借助马达来进行行驶的电动汽车中搭载电池系统的例子。该附图所示的搭载了电池系统100的车辆EV具有：行驶用马达93，其用于使车辆EV行驶；电池系统100，其用于向该马达93供给电力；发电机94，其用于对该电池系统100的电池进行充电；车辆主体91，其搭载有马达93、电池系统100以及发电机94；车轮97，其被马达93驱动而使车辆主体91行驶。电池系统100借助DC/AC逆变器95而与马达93和发电机94相连。马达93被电池系统100供给电力从而进行驱动。发电机94被对车辆EV实施再生制动时的能量驱动，从而对电池系统100的电池进行充电。
产业上的可利用性
本发明的电池系统能够恰当地用作用于驱动混合动力汽车、插电式混合动力汽车、电动汽车等汽车的马达的电源。另外，还能够恰当地应用于能搭载于计算机服务器的机柜的备用电源装置、便携电话等无线基站用的备用电源装置、家庭用、工厂用的蓄电用电源、路灯的电源等与太阳能电池组合而成的蓄电装置、信号灯等的备用电源用等的用途。
附图标记说明
100、200、300电池系统；1电池单元；2电池组；2A底面；2B侧面；3换热器；4端板；5连结件；6分隔件；7电池层叠体；9外壳；9A底板；9B顶板；9C周壁；10电池块体；11电极端子；12汇流条；13连接构件；15输出端子；15A正侧输出端子；15B负侧输出端子；16电流阻断元件；17收纳箱；18分隔壁；19分隔室；20串联组；21分割组；23正侧总输出端子；24负侧总输出端子；25正输出侧端部；26负输出侧端部；30冷却板；31冷却管；32连结端部；33冷却液管；35冷却机构；36换热器；37循环泵；38控制电路；39温度传感器；91车辆主体；93马达；94发电机；95DC/AC逆变器；96发动机；97车轮；HV车辆；EV车辆。

Claims (14)

1.一种电池系统，其中，该电池系统包括：
串联组，其是多个电池组串联而成的串联组，各个电池组在所述各个电池组的两端具有正侧输出端子和负侧输出端子，并且所述各个电池组包含从所述正侧输出端子朝向所述负侧输出端子层叠的多个电池单元；
换热器，其以与所述多个电池组中的至少一个热耦合的状态配置，冷却液在该换热器的内部循环；以及
外壳，其用于收纳所述串联组和所述换热器，
配置于所述串联组的正输出侧的端部的电池组以配置有所述正侧输出端子的正输出侧端部与所述外壳的底板分开的倾斜姿态配置，
配置于所述串联组的负输出侧的端部的电池组以配置有所述负侧输出端子的负输出侧端部与所述外壳的底板分开的倾斜姿态配置。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其中，
配置于所述串联组的正输出侧的端部的电池组以配置有所述正侧输出端子的正输出侧端部与所述外壳的底板分开且配置有所述负侧输出端子的负输出侧端部与所述外壳的底板靠近的倾斜姿态配置，
配置于所述串联组的负输出侧的端部的电池组以配置有所述负侧输出端子的负输出侧端部与所述外壳的底板分开且配置有所述正侧输出端子的正输出侧端部与所述外壳的底板靠近的倾斜姿态配置。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其中，
所述串联组包含串联起来的多个分割组，
各个分割组包括所述多个电池组中的、沿着与所述电池单元的层叠方向垂直的方向相邻配置且串联起来的至少两个以上的电池组，
在所述多个分割组中的配置于正输出侧的端部的分割组中，配置于所述分割组的正输出侧的电池组以使至少正输出侧端部与所述外壳的底板分开的倾斜姿态配置，并且配置于所述分割组的负输出侧的电池组以使至少负输出侧端部与所述外壳的底板分开的倾斜姿态配置，
在所述多个分割组中的配置于负输出侧的端部的分割组中，配置于所述分割组的负输出侧的电池组以使至少负输出侧端部与所述外壳的底板分开的倾斜姿态配置，并且配置于所述分割组的正输出侧的电池组以使至少正输出侧端部与所述外壳的底板分开的倾斜姿态配置。
4.根据权利要求3所述的电池系统，其中，
所述外壳具备将底部分隔成多个分隔室的分隔壁，并且在由所述分隔壁分隔出的所述分隔室配置有所述分割组，
所述分隔壁在所述分隔室之间阻断存留于所述外壳的底部的冷却液。
5.根据权利要求1或2所述的电池系统，其中，
所述换热器在冷却板上沿着所述冷却板的表面配置所述电池组，使所述多个电池单元与所述冷却板热耦合。
6.根据权利要求5所述的电池系统，其中，
在所述冷却板的两面配置所述电池组而构成电池块体，并且将多个所述电池块体收纳于所述外壳。
7.根据权利要求5所述的电池系统，其中，
在所述冷却板的上表面配置所述电池组而构成电池块体，并且将多个所述电池块体收纳于所述外壳。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其中，
在所述冷却板的上表面配置多列所述电池组而构成电池块体。
9.根据权利要求6所述的电池系统，其中，
所述多个电池块体以使单侧的侧部上升的倾斜姿态配置。
10.根据权利要求9所述的电池系统，其中，
在所述电池块体中，将两个电池组以平行的姿态排列，
配置为一个电池组整体相对于另一个电池组位于上升位置的倾斜姿态。
11.根据权利要求6所述的电池系统，其中，
所述多个电池块体以使俯视时的三个角部上升的倾斜姿态配置。
12.根据权利要求1或2所述的电池系统，其中，
该电池系统包括将所述换热器和冷却机构连结起来的冷却液管，
将所述冷却液管配置在形成于以倾斜姿态配置的所述电池组与所述底板之间的间隙中。
13.根据权利要求1或2所述的电池系统，其中，
在所述串联组的中间配置有电流阻断元件，将所述电流阻断元件配置在形成于以倾斜姿态配置的所述电池组与所述外壳的顶板之间的间隙中。
14.一种电动车辆，其是具备权利要求1～13中任一项所述的电池系统的电动车辆，其中，
所述电池系统向用于使车辆行驶的马达供给电力。
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