CN1300107A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组,可避免全部单电池内压差异,或避免部分单电池、单位电池因内压升高造成输出和寿命变差。多个长方体形状的电池槽形成为一体的一体电池槽其各个电池槽内,分别容纳正极板和负极板夹着隔离体迭层而成的极板群,在每一电池槽中构成单电池,并将这些单电池串联连接构成单位电池2,在多个单位电池2之间形成致冷剂通路20的状态下沿极板群迭层方向配置上述多个单位电池2,并使其两端配置的端板13、14互相联结夹紧。

Description

电池组
本发明涉及一种电池组，具体来说，涉及将多个单电池一体化形成的单位电池多组组合构成的电池组。
以往，靠二次电池得到所需输出电压时，靠多个单电池串联连接并一体接合来构成电池模块，通过并排排列多个这种电池模块(以下称为单位电池)并互相串联连接，构成输出规定电压的电池组。
上述单位电池，如图11所示，将多个单电池41(41a～41j)配置为其电池槽宽度较宽的长侧面互相相对重迭，并使端板52与两端单电池41a、41j的外侧碰接，并用夹紧带53在两个端板52、52之间夹紧，接合构成一体。
单电池41如图12所示构成，将正极板和负极板夹着隔离体迭层而成的起电组成即极板群47与电解液一起放于电池槽42内，由设有安全阀45的盖体46封闭各电池槽42的开口部，构成极板群47的各正极板从某一侧上端向上方引出引线49，并在其上部连接正极端子43，而各负极板则从另一侧上端同样向上方引出引线49并在其上部连接负极端子44，再将这些正极端子43和负极端子44装配到盖体46上。
单位电池中，相邻联结的单电池41间正极端子43和负极端子44靠连接板51连接，使各个单电池41串联连接。而各电池槽42间联结时，构成为电池槽42的长侧面沿上下方向突起设置的加强筋48在相邻间隙间对接，靠各加强筋48、48之间的长侧面间空间形成电池槽42上下方向上贯通的致冷剂通路，向致冷剂通路送风来冷却各单电池41a～41j。
如上所述电池组构成中，各单位电池中使单电池41(41a～41j)相互夹紧，因而当部分单电池41由于过充电等原因，气体产生得很多，内压升高，其电池槽42膨胀时，就会通过对其他单电池41的电池槽42压缩来吸收。所以，对每一单位电池来说，各单电池41的内压基本上保持均匀，因而部分单电池41的内压特别高，其单电池41的输出或寿命就显著变差，因此便无法确定单位电池整体的输出或寿命。
尚存在这样的问题，由于电池组整体中这些单电池41未统一加以固定夹紧，因而单位电池间这些单电池41的内压产生差异，导致部分单位电池中各个单电池41的内压，相对于其他单位电池特别高，其单位电池的输出或寿命显著变差，因此电池组整体的输出或寿命显著变差。
而且有这样的问题，由于是按每一单位电池总成、并使该单位电池多个组合构成电池组的，因而电池组整体的体积变大，而且构成也复杂，重量也变大，电池组其输出的体积密度、重量密度低。
而若要实现单电池的高输出，发热便随之增加，并引起单电池温度升高，极板群膨胀以及产生气体会造成内压升高，输出或寿命显著变差。为了防止这种情形，要求有较好的冷却能力，但存在这样问题，现有的单电池41其电池槽42由热传导率低的合成树脂制成，由于是在电池槽间的致冷剂通路内通空气进行空气冷却，因而难以提高冷却性能。
本发明鉴于上述现有问题，其目的在于提供一种全部单电池内压均匀，可避免因部分单电池或单位电池内压升高造成输出或寿命变差，而且可提高输出的体积密度、重量密度，并能够得到较好冷却性能和达到高输出的电池组。
本发明的电池组，多个长方体形状的电池槽形成为一体的一体电池槽其各个电池槽内，分别容纳正极板和负极板夹着隔离体迭层而成的极板群，在每一电池槽中构成单电池，并将这些单电池串联连接构成单位电池，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下沿极板群迭层方向配置上述多个单位电池，并使其两端配置的端板互相联结夹紧，由于对构成电池组的全部单电池统一加以固定夹紧，因而可以避免全部单电池的内压差异，可避免部分单电池、单位电池因极板群膨胀、内压升高造成输出和寿命变差，提高电池组的输出和寿命，而且电池组形成为一体，所以可提高输出的体积密度、重量密度。
而且，一体电池槽将具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的多个长方体形状的电池槽，通过将其短侧面共用作隔板相互一体联结而成的话，由于将多个扁平的单位电池并排构成电池组，因而其构成可更为紧凑，同时使全部单电池的长侧面面对单位电池间的致冷剂通路，因而可使单电池有效冷却以获得较好的冷却性能，提高电池组输出性能和寿命。
而且，一体电池槽两两相对面上分别突起设置凸起，通过使这些凸起互相接触配置单位电池的话，可以按简单构成在单位电池间形成流路截面面积和传热面积大的致冷剂通路，进而可低成本地得到较好冷却性能。
本发明的电池组，具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的多个长方体形状的电池槽通过将其短侧面共用作为隔板形成为一体的一体电池槽其各个电池槽内，分别容纳正极板和负极板夹着隔离体迭层而成的极板群，在每一电池槽中构成单电池，并将这些单电池串联连接构成单位电池，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下配置上述多个单位电池，并配置于水冷箱内，由于使水冷箱内流通的冷却水在单位电池间的致冷剂通路内流通，可利用该致冷剂通路内流通的冷却水确实并且有效地冷却单位电池中各个单电池，因而可得到较好冷却性能，达到高输出。
而且，一体电池槽两两相对面上分别突起设置凸起，通过使这些凸起互相接触来配置单位电池的话，可以按简单构成在单位电池间形成流路截面面积和传热面积大的致冷剂通路，进而可低成本地得到较好冷却性能。
而且，使单位电池上端部更为突出水冷箱上端，并使这些单位电池上端部的两端部突起设置的连接端子串联连接的话，如上所述可确保较好冷却性能，同时可简单地进行电连接，并确保很高的安全性。
本发明的电池组，多个电池槽形成为一体的一体电池槽其各个电池槽内，分别容纳起电组成，在每一电池槽中构成单电池，并使这些单电池串联连接构成单位电池，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下将上述多个单位电池配置于水冷箱内，这样水冷箱内流通的冷却水流经单位电池间的致冷剂通路，可确实并有效地使各单位电池冷却，可得到较好冷却性能，达到高输出。
而且，以上电池组，用金属构成一体电池槽，在每一电池槽内经过绝缘材质层容纳极板群的话，金属与树脂相比，热传导率极其高，可以进一步增加强度，使壁厚变薄，因而提高热传导性，并得到较好冷却性能。而且，确保耐压性能的同时可使壁厚变薄，因而可加大配置于电池槽内的极板群容积，提高输出。而且，金属与树脂相比，水分、气体的透过率极其低，可确实防止水分、气体的渗透，可以防止液体枯竭造成寿命变差。因此，通过形成金属制电池槽，可实现单电池高输出，达到电池组的高输出，并且可延长寿命。
附图简要说明
图1是本发明一实施例电池组的立体图。
图2是本发明实施例电池组的平面图。
图3是本发明实施例单位电池的立体图。
图4是本发明实施例单位电池的局部纵向剖面正视图。
图5是本发明实施例极板群的正视图。
图6是沿图5中A-A线的剖面图。
图7是本发明另一实施例电池组的立体图。
图8是本发明另一实施例电池组的横向剖面平面图。
图9是本发明另一实施例一体电池槽的立体图。
图10是本发明再一实施例单位电池的局部纵向剖面正视图。
图11是现有例单位电池的外观立体图。
图12是该现有例单电池的局部剖开立体图。
以下参照图1～图6说明本发明电池组一实施例。
图1、图2中，本实施例的电池组1构成为可适宜用作电动汽车用的驱动能源，通过将多个(图示例中为15个)镍氢二次电池制成的平板状矩形单位电池2并排配置来构成。各单位电池2的纵向两端面在上端部突起设置正极和负极的连接端子11、12，各单位电池2并排排列为正极和负极连接端子11、12交替相对配置，依次相互连接相邻的连接端子11、12来串联连接各单位电池2。并排配置的单位电池2在其并排方向两端配置有端板13、14，它们的上端边缘和下端边缘分别靠相隔适当间隔配置的多根夹紧带15紧固，将电池组1形成为一体。
各单位电池2如图3、图4所示，靠一体电池槽3构成，该电池槽3将多个(本实施例中为6个)具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的长方体形状的电池槽4，通过将其短侧面共用作为电池槽4、4间的隔板9相互一体联结而成，两端电池槽4外侧的短侧面构成一体电极3的端板10。
各电池槽4内存放将与其长侧面平行的许多正极板和负极板夹着隔离体在短侧面方向上迭层而成的极板群21和电解液构成单电池5，单位电池2通过将上述6个单电池5在一体电池槽3内串联连接构成，两端的单电池5连接有连接端子11、12。
另外，一体电池槽3的上端通过盖体6加以封闭，接合成一体，该盖体6上配置有安全阀，用以当各个单电池5内部压力超出规定时释放压力，而且形成有温度检测孔8，用以装上温度检测传感器对各个单电池5的温度进行检测。一体电池槽3和盖体6由PP/PPE合金等合成树脂材料构成。
各电池槽4的长侧面呈一平面的一体电池槽3的长侧面上，在各个电池槽4两侧端的隔板9和端板10相对位置突起设置有沿上下方向延伸的肋状凸起16，而且肋状凸起16、16间按适当间距以矩阵方式突起设置有许多相对较小的圆形凸起17。与隔板9、端板10相对的肋状凸起16，其高度设定为低于圆形凸起17高度。
另外不用说，也可以按适当间隔突起设置平行的肋状凸起来替代圆形凸起17。而且，一体电池槽3的上端部和盖体6的侧面形成有分别与肋状凸起16和圆形凸起17为高度相同的联结筋16a、17a，与肋状凸起16的延长位置和圆形凸起17的配置位置相对应分布于它们的侧面。
而一体电池槽3的长侧面在两端附近的2个肋状凸起16外表面的上部和下部，设有凸起18和凹部19，使它们在并排配置单位电池2相互重迭时嵌合并使单位电池2在并排方向相正交方向上定位。这些凸部18和凹部19配置在一体电池槽3的两侧面相对于其纵向中心的对称位置。
上述肋状凸起16和圆形凸起17和联结筋16a、17a，在单位电池2并排配置时其前端互相碰接，在单位电池2相对面之间形成有效均匀冷却各单电池5的致冷剂通路20。
上述单电池5电池槽4内作为起电组成收容的极板群21，如图5、图6所示，交替配置多张正极板22和多张负极板23，在各正极板22上套上横向具有开口部的袋状隔离体24，从而迭层构成时正极板22和负极板23之间夹有隔离体24。各极板22、23与电池槽4的长侧面平行，在短侧面方向上迭层。而且，图5中，斜线所示区域是正极板22和负极板23夹着隔离体24相对来发挥起电作用的区域。24a是集电板25、25之间配置在极板群21外表面的外围隔离体。
这些正极板22群和负极板23群其互相相对一侧的侧边缘向外侧突出，其突出边缘构成为引导部22a、23a，其侧端缘分别焊接着集电板25、26。22b、23b为焊接集电板25、26时使引导部22a、23a其侧端缘对齐用的定位孔。
将单电池5、5串联连接的连接部中，如图4所示，在集电板25、26的上端部设有电池槽4、4间的隔板9其上端部贯通形成的连接孔中嵌入的连接部27，通过使上述连接部27的前端焊接，来连接相邻单电池5的集电板25、26。而且，两端的单电池5外侧连接部27，嵌入相同端板10上端部贯通形成的连接孔中，并使连接端子11、12焊接。
以上构成的电池组1当中，多个电池槽4一体成型的一体电池槽3的各个电池槽4内分别收容极板群21，并且每一电池槽4构成单电池5，并且使这些单电池5串联连接构成单位电池2，再将单位电池2沿其电池槽4内极板群21的迭层方向并排配置，其两端配置端极板13、14，靠夹紧带15夹紧形成为一体，因而按此状态构成电池组1的全部单电池5统一加以固定夹紧，因而全部单电池5的内压可以避免有差异，不会有部分单电池5、单位电池2随其极板群21的膨胀、内压的升高造成输出或寿命变差、结果造成各单电池5串联连接的电池组1整体输出或寿命变差这种情况发生，可以提高电池组1的输出或寿命，而且，电池组1形成为一体，因而可提高输出的体积密度、重量密度。
而且，单位电池2的一体电池槽3，构成为将(本实施例中为6个)具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的多个长方体形状的电池槽4，通过将其短侧面共用作电池槽4、4间的隔板9相互联结构成一体，因而电池组1可通过将扁平的多个单位电池2迭层构成，这样可进一步使结构紧凑，同时全部单电池5的长侧面面对单位电池2、2间的致冷剂通路20，可使单电池5有效冷却，得到较好的冷却性能，从而提高电池组1的输出性能和寿命。
而上述致冷剂通路20，是使一体电池槽3相对面突起设置的肋状凸起16、16和圆形凸起17、17的前端互相接触形成的，因而可以在单位电池2、2间用简单构成获得流路截面面积和传热面积大的致冷剂通路，进而可以低成本得到较好的冷却性能。
而且，将处于与隔板9相对位置的肋状凸起16的高度形成为低于其他位置圆形凸起17的高度，因而例如正极一侧单位电池2有宽度差异，也可由隔板9部分凸起16、16间产生的间隙所吸收，隔板9以外部分则由于容易挠曲变形，故而可吸收，可防止一体电池槽2在隔板9部分的压缩负荷过大，可防止夹紧负荷过大。
以下参照图7～图9说明本发明其他实施例。另外，以下实施例说明中，对上述实施例中所说明的相同的组成部分加上相同标号省略说明，只说明不同之处。
上述实施例中，给出的例子是并排配置单位电池2、靠夹紧带15将其两端配置的端板13、14夹紧形成为一体，向单位电池2、2间的致冷剂通路20送冷却风进行冷却，但本实施例中，是在水冷箱31内并排配置单位电池2，利用冷却箱31将单位电池2形成为一体，同时靠水冷对各个单位电池2进行冷却。
图7、图8的构成中，水冷箱31由上面开口的箱子制成，其内部并排装有多个图9所示的多个长方体形状的电池槽4通过将其短侧面共用作为隔板9形成为一体的一体电池槽3，并在它们之间形成致冷剂通路20，同时还在周围形成冷却水通路30，在这样的状态下，使该水冷箱31和一体电池槽3的上端靠上部框体33和盖体34组成的上部盖子32封闭处于密闭状态。
各单位电池2的电池槽4其上端部由上部框体33构成，因此各单位电池2的上端部突出至水冷箱31上端的更上方部位。接着，在各电池槽4内收容配置极板群21来构成单电池5，而且各单位电池2中相邻的单电池5、5靠上部框体33内设置的与图4中上端部相同构成的连接部串联连接。此外，构成为上部框体33的两侧面交替突起设置有各单位电池2正极和负极的连接端子11、12，可按连接模块方式相互串联连接。而且，上部框体33中，各单位电池2的各个电池槽4在其上端部位相互连通，盖体34上对每一单位电池2配置单一的安全阀7。
而且，本实施例的一体电池槽3中，如图9所示，并排配置时相对的长侧面上仅圆形凸起17配置为矩阵形状，通过这些圆形凸起17的前端互相碰接，在一体电池槽3、3间形成让冷却水沿一体电池槽3长侧面纵向流通的致冷剂通路20。而且，构成为水冷箱31的一端设有冷却水入口31a，另一端设有冷却水出口31b，从冷却水入口31a送入的冷却水如图7、图8中箭头所示，经冷却水通路30和致冷剂通路20从冷却水出口31b当中流出。
按照本实施例，在水冷箱31内流通的冷却水在单位电池2、2间的致冷剂通路20中流通，经过该致冷剂通路20的冷却水可确实且有效地冷却单位电池2的各个单电池5，因而可获得较好冷却性能，达到较高输出。而且，仅用圆形凸起17、17形成致冷剂通路20，因而沿单位电池2中单电池5的排列方向使冷却水流过，并可以形成流路截面面积和传热面积大的致冷剂通路，在获得较好冷却性能的同时可利用简单构成低成本地构成。而且，各单位电池2的连接端子11、12位于水冷箱31上，因而可以按连接模块方式简单串联连接上述连接端子11、12，并确保很高的安全性能。
接下来参照图10说明本发明又一实施例。上述实施例中示出的是用合成树脂制的一体电池槽3的例子，但本实施例中如图10所示，用在其纵向并排形成有多个截面长方形状的贯通孔、由铝合金挤压材料等制成的平板状金属制多孔筒体36，并由底板37和盖板38密封其两端构成金属制一体电池槽35，金属制多孔筒体36的各贯通孔所构成的电池槽4内在用袋状绝缘膜39覆盖绝缘的状态下收容极板群21和电解液。而且，集电板25、26的上端部贯通该绝缘膜39并突出，通过该突出部27构成与相邻单电池5的连接、与连接端子11、12的连接，而且该连接部与电池槽4内壁面之间夹有绝缘材料40。盖板38上装着温度检测孔8或安全阀(未图示)以便与极板群21的上端接近或碰接。另外，也可以用内表面经过绝缘涂层的金属制多孔筒体36，在底板37上配置绝缘材料，来替代所用的绝缘膜39。
按照本实施例，由于用铝等金属制的一体电池槽35，因而热传导率高，而且强度也高，因而壁厚可以较薄，所以可大幅提高各电池槽4长侧面的热传导性能，可有效地利用致冷剂通路20中经过的冷却风、冷却水对单电池5进行冷却，而且确保各电池槽4耐压性能的同时可使壁厚变薄，因而可加大电池槽4内配置极板群21的容积，使输出提高。而且，金属与树脂相比，水分、气体的透过率极其低，可以确实防止水分、气体的渗透，因而可以防止液体枯竭致使寿命变差。因此，不仅可以使单电池5实现高输出，电池组1达到高输出，而且可以延长寿命。
另外，以上说明当中尽管说明的是用挤压成型材质的金属制多孔筒体36构成金属制一体电池槽35的例子，但不用说，也可以用模具铸造成型产品、金属喷射成型产品等来构成。
按照本发明电池组，由上文说明可知，将多个单电池组成、并具有这些单电池电池槽形成为一体的一体电池槽的多个单位电池，在上述单位电池间形成致冷剂通路的状态下沿极板群迭层方向并排配置，从其两端夹紧，因而可以避免全部单电池的内压差异，可避免部分单电池、单位电池因内压升高造成输出和寿命变差，提高电池组的输出和寿命，而且电池组形成为一体，所以可提高输出的体积密度、重量密度。
而且，一体电池槽将具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的多个长方体形状的电池槽，通过将其短侧面共用作隔板相互一体联结而成的话，由于将多个扁平的单位电池并排构成电池组，因而其构成可更为紧凑，同时使全部单电池的长侧面面对单位电池间的致冷剂通路，因而可使单电池有效冷却以获得较好的冷却性能，提高电池组输出性能和寿命。
而且，一体电池槽两两相对面上分别突起设置凸起，通过使这些凸起互相接触并排配置单位电池的话，可以按简单构成在单位电池间形成流路截面面积和传热面积大的致冷剂通路，进而可低成本地得到较好冷却性能。
按照本发明电池组，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下沿极板群迭层方向并排配置上述多个单位电池，并配置于水冷箱内，因而使水冷箱内流通的冷却水在单位电池间的致冷剂通路内流通，可利用该致冷剂通路内流通的冷却水确实并且有效地冷却单位电池中各个单电池，因而可得到较好冷却性能，达到高输出。
而且，一体电池槽两两相对面上分别突起设置凸起，通过使这些凸起互相接触来并排配置单位电池的话，可以按简单构成在单位电池间形成流路截面面积和传热面积大的致冷剂通路，进而可低成本地得到较好冷却性能。
而且，使单位电池上端部更为突出水冷箱上端，并使这些单位电池上端部的两端部突起设置的连接端子串联连接的话，如上所述确保较好冷却性能，同时可简单进行电连接，并且确保很高的安全性。
而且，以上电池组，用金属构成一体电池槽，在每一电池槽内经过绝缘材质层容纳极板群的话，金属与树脂相比，热传导率极其高，可以进一步增加强度，使壁厚变薄，因而提高热传导性，并得到较好冷却性能，而且，确保耐压性能的同时可使壁厚变薄，因而可加大配置于电池槽内的极板群容积，提高输出，而且可确实防止水分、气体的渗透，可以防止液体枯竭造成寿命变差，可实现单电池高输出，达到电池组的高输出，并且可延长寿命。

Claims (8)

1．一种电池组，其特征在于，多个长方体形状的电池槽形成为一体的一体电池槽其各个电池槽内，分别容纳正极板和负极板夹着隔离体迭层而成的极板群，在每一电池槽中构成单电池，并将这些单电池串联连接构成单位电池，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下沿极板群迭层方向配置上述多个单位电池，并使其两端配置的端板互相联结夹紧。
2．如权利要求1所述的电池组，其特征在于，一体电池槽是将具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的多个长方体形状的电池槽，通过将其短侧面共用作为隔板相互一体联结而成。
3．如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，一体电池槽两两相对面上分别突起设置凸起，通过使这些凸起互相接触来配置单位电池。
4．一种电池组，其特征在于，是将具有宽度较窄的短侧面和宽度较宽的长侧面的多个长方体形状的电池槽通过将其短侧面共用作为隔板形成为一体，构成一体电池槽，然后在其各个电池槽内，分别容纳正极板和负极板夹着隔离体迭层而成的极板群，在每一电池槽中构成单电池，并将这些单电池串联连接构成单位电池，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下配置上述多个单位电池，并配置于水冷箱内。
5．如权利要求4所述的电池组，其特征在于，一体电池槽两两相对面上分别突起设置凸起，通过使这些凸起互相接触来配置单位电池。
6．如权利要求4所述的电池组，其特征在于，使单位电池上端部更为突出水冷箱上端，并使这些单位电池上端部的两端部突起设置的连接端子串联连接。
7．一种电池组，其特征在于，多个电池槽形成为一体的一体电池槽其各个电池槽内，分别容纳起电组成，在每一电池槽中构成单电池，并使这些单电池串联连接构成单位电池，在多个单位电池之间形成致冷剂通路的状态下将上述多个单位电池配置于水冷箱内。
8．如权利要求1～7中任一项所述的电池组，其特征在于，用金属构成一体电池槽，并在每一电池槽内经过绝缘材质层容纳极板群。
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