蓄电装置、蓄电系统、电子装置、电动车辆和电力系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本技术涉及蓄电装置、蓄电系统、电子装置、电动车辆和电力系统。
【背景技术】
[0002]最近几年，二次电池(诸如锂离子电池)的使用迅速扩展到用于存储电力的蓄电装置、车辆的蓄电池等，它们结合新能源系统，诸如太阳能电池和风力发电。为了产生高功率电力，使用一个或多个蓄电装置连接到其上的电池系统。蓄电装置例如通过将一个或多个电池块容纳在外壳中而形成。电池块通过连接单元电池(也称为电力电芯(electriccell)或电芯(cell);根据需要在下文简称为电池电芯(battery cell))而形成，这些单元电池是蓄电元件的实例。
[0003]以下所示的专利文献I至4公开了与蓄电装置相关的技术。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利申请公开号2011-154811
[0007]专利文献2:日本专利申请公开号2011-154882
[0008]专利文献3:日本专利申请公开号2011-154883
[0009]专利文献4:日本专利申请公开号2011-175896
【发明内容】
[0010]本发明解决的问题
[0011]在每个蓄电装置中，电池电芯预计将被适当地定位并固定以实现较高能量密度。
[0012]鉴于此，本技术的目的是提供可提高能量密度的蓄电装置，和使用该蓄电装置的蓄电系统、电子装置、电动车辆和电力系统。
[0013]问题的解决方案
[0014]为了解决上述问题，本技术提供了一种蓄电装置，其包括:
[0015]外壳；和
[0016]容纳在外壳中的两个或更多个电池单元，
[0017]电池单元每个都包括:
[0018]电池壳体，其形成有具有形成于其底表面部分中的一个或多个第一孔的顶部壳体，和具有形成于其底表面部分中的一个或多个第二孔的底部壳体；
[0019]容纳在电池壳体中的电池块组，由成行布置的电池电芯构成的电池行在基本垂直于电池行的延伸方向的方向上平行布置，并且像堆叠的草袋(stacked straw bags)—样布置；和
[0020]与电池块组一起容纳在电池壳体中的隔板，隔板插入彼此面对的电池行中的相邻电池行之间，一个或多个第一突起形成于隔板的上表面，一个或多个第二突起形成于隔板的下表面，一个或多个第一突起与一个或多个第一孔嵌合，一个或多个第二突起与一个或多个第二孔嵌合。
[0021]根据本技术的蓄电系统、电子装置、电动车辆和电力系统每个都包括上述蓄电装置。
[0022]发明效果
[0023]根据本技术，蓄电装置的能量密度可有效地增加。
【附图说明】
[0024][图1]图1是蓄电装置的外部的透视图。
[0025][图2]图2是去掉其顶板和正面侧的侧板的蓄电装置的透视图。
[0026][图3]图3是示意地示出根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的电结构的框图。
[0027][图4]图4是示出根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的示例电结构的框图。
[0028][图5]图5是其中除去短棒的蓄电装置的外部的透视图。
[0029][图6]图6是示意地示出根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的电结构的框图。
[0030][图7]图7是侧面板的示例结构的透视图。
[0031][图8]图8A是在电池单元附接至侧面板之前的示例结构的透视图。图8B是其中电池单元固定到侧面板的示例结构的透视图。
[0032][图9]图9是其中电池单元和熔丝板固定到侧面板的示例结构的透视图。图9B是具有固定了子板的电池壳体的电池单元的平面图。
[0033][图10]图10是其中电池单元和输出端子板被固定到侧面板的示例结构的透视图。
[0034][图11]图11是外壳去掉其前面板和背面板的示例结构的透视图。
[0035][图12]图12是用于说明树脂板的结构的透视图。
[0036][图13]图13A是其前面板被去除的外壳的示例结构的透视图。图13B是从外壳上去除的前面板的示例结构的透视图。
[0037][图14]图14是电池单元的示例结构的透视图。
[0038][图15]图15A是顶部壳体的示例结构的透视图。图15B是底部壳体的示例结构的透视图。
[0039][图16]图16A是图15A中所示的区域Ql的放大图。图16B是图15B中所示的区域Q2的放大图。
[0040][图17]图17是去掉除了电池块组外的其它组件的图14中所示的电池单元的透视图。
[0041][图18]图18A是去掉其顶部壳体的图14中所示的电池单元的透视图。图18B是去掉搭扣(tab)的图18A中所示结构的透视图。
[0042][图19]图19是去掉搭扣和绝缘片的图18B中所示结构的透视图。
[0043][图20]图20A是隔板的示例结构的透视图。图20B是隔板的示例结构的透视图。
[0044][图21]图21是隔板的切除部分的放大透视图。
[0045][图22]图22A示出通过从图19中所示的结构上去除电池块组和隔板形成的结构。图22B示出通过从在图22A中所示结构上去除正极绝缘片形成的结构。
[0046][图23]图23A是蓄电装置的示意平面图。图23B是蓄电装置的示意平面图。
[0047][图24]图24是其中散热橡胶设置在底部壳体的示例结构的透视图。
[0048][图25]图25是去掉其顶部壳体、搭扣和正极绝缘片的电池单元的透视图。
[0049][图26]图26A是去掉其顶部壳体和搭扣的电池单元的透视图。图26B是去掉其顶部壳体的电池单元的透视图。
[0050][图27]图27是去掉其顶部壳体、搭扣和正极绝缘片的电池单元的透视图。
[0051][图28]图28A是去掉其顶部壳体和搭扣的电池单元的透视图。图28B是去掉其顶部壳体的电池单元的透视图。
[0052][图29]图29是用于说明本技术的蓄电装置的应用的框图。
[0053][图30]图30是用于说明本技术的蓄电装置的应用的框图。
【具体实施方式】
[0054]以下是参考附图的本技术的实施方式的描述。说明将按以下顺序进行。在整个实施方式的所有附图中，相同或相似组件由相似参考数字指示。
[0055]1.第一实施方式(蓄电装置的第一实例)
[0056]2.第二实施方式(蓄电装置的第二实例)
[0057]3.其它实施方式(修改)
[0058]4.应用
[0059]应注意，下面描述的实施方式等是本技术的优选具体实例，并且本技术的内容不限于这些实施方式等。
[0060]另外，在本说明书中公开的效果仅仅是示例且不是限制性的，且不否定还存在与这里公开的效果示例不同的效果。
[0061]1.第一实施方式
[0062](蓄电装置的示例结构)
[0063]现在参考附图描述根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的示例结构。图1是蓄电装置的外部的透视图。图2是去掉其顶板和正面侧的侧板的蓄电装置的透视图。图3示意地示出根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的电结构。图4示出根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的示例电结构。图5示出除去短路棒的蓄电装置的外部。图6示意地示出根据本技术的第一实施方式的蓄电装置的电结构。
[0064]如图1所示，蓄电装置I包括外壳20。外壳20是基本上为长方体形式的壳体，并且形成有前面板20a和后面板20b、顶表面板20c、底面板20d和两个侧面板20e和20f。
[0065]如图2所示，蓄电装置I的外壳20容纳电池单元51和电池单元52、插置在电池单元51和电池单元52之间的绝缘构件55、具有控制电路块和安装在其上的控制电路块等的电路板(图2中未示出)等。电池单元51和电池单元52每个都通过将电池块组和构件(诸如电连接电池电芯的搭扣)容纳在电池壳体61中而形成，电池壳体61由彼此连接的顶部壳体61a和底部壳体61b形成。电池块组由例如串联连接的电池块形成，且每个电池块由并联连接的电池电芯形成。电池电芯是二次电池，诸如圆柱形锂离子二次电池。然而，电池电芯不限于锂离子二次电池。
[0066]例如，电池单元51和电池单元52被垂直容纳在外壳20中，使得每个顶部壳体61a的底表面部分和顶表面部分在水平方向上面对，并且两个电池单元在水平方向上堆叠。
[0067]如图3所示，电池单元51和电池单元52被以如下方式容纳:例如每个电池块都由并联连接的10个电池电芯构成的电池块BI至B16串联连接。用电池块BI至B8构成的电池块组容纳在电池单元51中。用电池块B9至B16构成的电池块组被容纳在电池单元52中。然而，构成每个电池块的电池电芯的数量不限于10，并且构成每个电池块组的电池块的数量也不限于上述数量。
[0068]在电池单元51和电池单元52中，作为具有用于连接的导电性的构件的搭扣是用于串联或并联连接电池电芯或电池块。例如，搭扣是由诸如具有导电性的金属的材料制成的板状构件。
[0069]电池块BI至B16每个都连接到控制电路块(以下称为控制块)，使得其充电和放电被控制。充电和放电通过外部正极端子4和外部负极端子5来进行。单个蓄电装置I输出例如(16X3.2V = 51.2V)。
[0070]为了监控电池电芯的电压、电流和温度，控制块设置在蓄电装置I中。来自控制块I的信息通过通信被传输到外部控制器。外部控制器进行诸如充电控制、放电控制和劣化抑制的控制。例如，控制块监控每个电池块的电压、将所检测的电压转换为数字信号，并将该数字信号传输到控制箱ICNT (即外部控制器)。电压可被施加到每个电池块以检测其温度，所检测的温度可被转换为数字数据，且数字数据可被传输到控制箱ICNT。
[0071]图4示出控制块的实例。如图4所示，控制块被设计为检测串联连接的16个电池块BI至B16的两端的电压，并检测各个电池块的电压。设置了复用器8(MUX 8)，其依次输出电池块BI至B16的两端的电压和各个电池块的电压。
[0072]MUX 8根据例如预定控制信号切换信道，并在η条模拟电压数据中选择一条模拟电压数据。由MUX 8选择的该条模拟电压数据被提供到AD转换器(ADC(模拟数字转换器)6) ο
[0073]ADC 6将从MUX 8提供的模拟电压数据转换为数字电压数据。例如，模拟电压数据被转换为14至18位数字电压数据。来自ADC 6的数字电压数据被提供到通信单元COMl。通信单元COMl由控制单元7控制，并通过通信端子进行与其连接的外部装置的通信。例如，通信单元COMl通过通信端子进行与另一蓄电装置MO的通信，并通过通信端子进行与控制箱ICNT的通信。通信单元COMl进一步通过通信端子从控制箱ICNT接收控制信号。以这种方式，通信单元COMl进行双向通信。
[0074]此外，控制单元7控制电池块BI至B16的电压的均衡。这种控制被称作电芯平衡控制。在其电池块BI至B16中的一个电池块达到使用下限的放电电压的情况下，例如，存在具有剩余电池电荷的其它电池块。当进行下一次充电时，具有剩余电池电荷的其它电池块在短时间内达到上限充电电压，且充电不能继续直到完全充电。为了避免这种不平衡，MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)被接通，以强制地使具有剩余电池电荷的电池块放电。电芯平衡控制方法不限于上述被动方法，并且可以是主动方法或任何其它各种方法。
[0075]控制蓄电装置I和蓄电装置MO之间的电压平衡的模块平衡控制电路的回扫变压器Tl的初级侧上的开关(MOSFET)Sl的控制脉冲被从脉冲发生器17提供。脉冲发生器17根据来自模块控制器CTNl的控制单元7的控制信号产生控制脉冲。例如，脉冲发生器17产生具有调制脉冲宽度的控制脉冲。用于回扫变压器Tl的次级侧上的开关(MOSFET) SOl的控制脉冲被从通信单元COMl中的MCU (微控制器单元)提供。
[0076]控制箱ICNT根据关于各个蓄电装置I和蓄电装置MO的电压信息确定蓄电装置之间的平衡的序列。关于蓄电装置之间的平衡的充电和放电的有无的信息被传输到每个蓄电装置的MCU。MCU将控制信号直接提供到回扫变压器的次级侧，或经由绝缘单元ISCl通过绝缘通信将控制信号传输到回扫变压器Tl的初级侧。
[0077]温度检测单元15形成有温度检测元件，诸如热敏电阻。指示由温度检测单元15检测的电池块BI至B16的各自温度的模拟温度数据T被提供到电芯温度复用器16 (MUX 16)。例如，指示电池块BI的温度的模拟温度数据Tl被提供到MUX 16。指示电池块B2的温度的模拟温度数据T2被提供到MUX 16。同样地，指示电池块B3至B16的各自温度的模拟温度数据T3至T16被提供到MUX 16。
[0078]MUX开关16根据预定控制信号切换信道，并从16条模拟温度数据Tl至T16中选择一条模拟温度数据T。然后，由MUX 16选择的一条模拟温度数据T被提供到ADC 6。
[0079]电流检测单元9检测在电池块BI至B16中流动的电流的值。电流检测单元9形成有例如电流检测电阻9a和电流检测放大器％。指示电流检测电阻9a的两端处的电压值的模拟电流数据由电流检测电阻9a检测。模拟电流数据被不断地检测到，无论是否正在进行充电或是否正在进行放电。可以预定间隔检测模拟电流数据。
[0080]所检测的模拟电流数据被提供到电流检测放大器9b ο所提供的模拟电流数据由电流检测放大器9b放大。所放大的模拟电流数据