二次电池的制作方法_3

文档序号:9893776阅读:来源:国知局
部60的管路80具有以下形状:以空气48的主方向为法线方向的截面82的形状为长方形,并且,朝向散热部62,截面82的面积不变。热量输送部60的管路80的高度he(短边83的长度)与上述空气导向部68相同,为10-30mm。
[0055]另外,如图2B所示,在热量输送部60的管路80内,设置有用于维持管路80的形状的多个支撑部84。作为支撑部84,可以使用平板形状、波形状、片状的部件。将多个支撑部84设置在热量输送部60的管路80内时,可列举:例如,将在热量输送部60的长度方向(单电池16的串联方向)延伸的多个平板状或波形状的部件排列在热量输送部60的宽度方向(单电池16的并联方向)。另外,设置多个片状的部件时,可列举:将各片状的部件的板面方向与热量输送部60的长度方向(单电池16的串联方向)相匹配,在热量输送部60的宽度方向(单电池16的并联方向)进行排列。当然,也可随机设定板面方向来排列。另外,作为支撑部84,也可优选使用例如L字形金属附件或=字形金属附件等。在热量输送部60的宽度方向(单电池16的并联方向)排列支撑部84时,支撑部84的排列数为按照每个200-1000mm排列。
[0056]如图1A以及图2A所示,散热部62从箱体14的第二侧壁46b与盖体20的檐32之间沿着箱体14的第二侧壁46b设置,特别是与箱体14的第二侧壁46b接触设置。如图4所示,散热部62的管路86具有以下形状:以空气48的主方向为法线方向的截面88的形状为长方形,并且朝向下游侧,截面88的面积不变。散热部62的管路86的高度hd(短边90的长度)为10-30mm。对散热部62而言,其全长是与盖体20的檐32的高度相同的长度。另外,也可优选使用其长度为0mm。
[0057]如图5所示,冷却控制部56具有风扇驱动判别部94与风扇驱动电路96。加热器控制部57具有底面加热器驱动判别部104、底面加热器驱动电路106、侧面加热器驱动判别部108、及侧面加热器驱动电路110。
[0058]在由底面温度传感器102a检测出的温度Di为预先设定的上限阈值温度Dthl(例如330-340 °C)以上的阶段,风扇驱动判别部94向风扇驱动电路96输出启动信号Sd,在温度Di为下限阈值温度Dth2以下的阶段,向风扇驱动电路96输出停止信号Ss。风扇驱动电路96基于启动信号Sd的输入驱动风扇54,将空气48供给至风道50,基于停止信号Ss的输入使风扇54停止,停止向风道50供给空气48。
[0059]在由底面温度传感器102a检测出的温度Di为预先设定的下限阈值温度Dth3(例如300°C)以下的阶段,底面加热器驱动判别部104向底面加热器驱动电路106输出启动信号Sbd,在温度Di超过下限阈值温度Dth3的阶段,向底面加热器驱动电路106输出停止信号Sbs。底面加热器驱动电路106基于启动信号Sbd的输入向底面加热器22x通电,基于停止信号Sbs的输入停止向底面加热器22x通电。
[0060]在由侧面温度传感器102b检测出的温度Dk为预先设定的下限阈值温度Dth3(例如300°C)以下的阶段,侧面加热器驱动判别部108向侧面加热器驱动电路110输出启动信号Std,在温度Dk超过下限阈值温度Dth3的阶段,向侧面加热器驱动电路110输出停止信号Sts。侧面加热器驱动电路110基于启动信号Std的输入向第一侧面加热器22a-第四侧面加热器22d通电,基于停止信号Sts的输入停止向第一侧面加热器22a-第四侧面加热器22d通电。
[0061]当然,也可优选采用以下的控制方法。
[0062]S卩,该控制方法为:在设置有风道50的二次电池10和风道50,进行对空气48进行与必要散热量匹配的控制。作为该控制方法,可列举以下第一控制方法-第四控制方法。
[0063]第一控制方法为:通过二次电池10的内部温度值,温度低时减少风量,温度变高时增加风量等,为使得通过温度能够控制散热量,通过风扇的转速变更进行风量调节、或通过风扇的驱动时间的0N/0FF占空比进行平均风量调节来进行控制。
[0064]第二控制方法为:对根据预先预测的负载变动或发电变动量算出的电池的放电波形进行预测,放电输出高、或者时间长时,增加风量等,对必要散热量进行预测,通过风扇的转速变更进行风量调节、或通过风扇的驱动时间的ΟΝ/OFF占空比进行平均风量调节来进行控制。
[0065]以下的第三控制方法以及第四控制方法为对二次电池1的电阻老化进行预测控制的方法。
[0066]即,第三控制方法为:从运转时的电压值、电流值,通过计算算出二次电池10的电阻值,根据预先预测的放电波形,算出内部发热量,对必要散热量进行预测,通过风扇的转速变更进行风量调节、或通过风扇的驱动时间的0N/0FF占空比进行平均风量调节来进行控制。
[0067]第四控制方法为:从运转时的温度以及运转周期对二次电池10的电阻值进行预测,根据预先预测的放电波形,算出内部发热量,对必要散热量进行预测,通过风扇的转速变更进行风量调节、或通过风扇的驱动时间的0N/0FF占空比进行平均风量调节来进行控制。
[0068]接着,对二次电池10的作用进行说明。首先,春季或秋季等电力系统的负荷较低时,或例如风力发电等发电变动平均化时,由于放电时间较短,因此在以往,存在NaS电池的发热量低于绝热容器的热损失的情况。在此情况下,如上所述,存在充放电效率降低的可能。但是,在该二次电池10中,由于将箱体14以及盖体20—同设置为真空绝热结构,因此能够利用箱体14内的蓄热,即使使用了加热器功率,较少的功率即可,从而能够抑制充放电效率降低。
[0069]另一方面,夏季或冬季等电力系统的负荷较高时,由于放电输出较高或者时间较长,因此存在NaS电池的发热量超过二次电池1的热损失的可能。特别是在二次电池1中,由于将箱体14以及盖体20—同设置为真空绝热结构,因此存在箱体14内的蓄热导致箱体14的内部温度过度上升的可能。但是,在该二次电池10中,在箱体14内的温度为上限阈值温度Dthl以上的阶段,冷却控制部56驱动风扇54,由此,伴随风扇54的驱动产生的冷却的空气48被供给至风道50。通过使空气48被供给至风道50内,箱体14内的热量通过热量输送部60移动至空气48,空气48会被高温化。高温化的空气48通过散热部62向箱体14外排出。即,箱体14内得到散热。由此,箱体14内被强制冷却,即使箱体14以及盖体20均为绝热性较高的结构,箱体14内也会有效地得到冷却。其结果,即使放电输出较高、或者时间较长,也能使箱体14内的温度维持在大致300-360°C的温度范围,可在最佳工作环境下使箱体14内的组合电池18运转。
[0070]相对于空气导入部58中的空气48的温度,散热部62中的空气48的温度优选为+60°C以下,更加优选为+40 °C以下。通过减小空气导入部58与散热部62的温度倾斜,可将单电池16的水平方向(串联方向)的温度差设置在15 °C以下,能够减小冷却引起的单电池16之间的温度差,从而能够有效地发挥出作为组合电池18的性能,同时能够使单电池16的老化变得均匀。另外,向外部排出的空气的温度与室温大致相同,因此能够防止维护操作时烧伤。
[0071]特别是,在组合电池18与风道50的热量输送部60之间,由于至少设置具有电绝缘性的板构件52,因此能够防止金属制的风道50与组合电池18接触,从而能够避免单电池16之间的短路。
[0072]在本实施方式中,风道50设置在盖体20的下面,在风道50与单电池16之间设置有硅砂24。在此情况下,硅砂24的热传导系数较小。因此,风道50内的空气48的温度由于高度方向的热传导,在到达组合电池18前得到缓和,从而能够使组合电池18内的单电池16的高度方向的温度更加均匀。
[0073]另外,在风道50与单电池16的上部之间,采取设置如上所述的硅砂24这种隔热层的方式,通过向风道50内的空气48的流通进行冷却时,能够使单电池16的上下温度差为土15°C。将此时的硅砂24等隔热层的热阻表示为R1,将单电池16的热阻表示为R2时,热阻的比(R1/R2)为 Rl/R2>8。
[0074]由于在风道50的热量输送部60的下表面60a设置朝向组合电池18(板构件52)延伸的多个鳍片78,因此即使在箱体14与盖体20之间填充有硅砂24,也能提高从组合电池18向风道50的热传导,并能够有效地使箱体14内的温度降低。
[0075]另外,使用风道50和硅砂24,考虑到由于运输或地震等振动,会发生硅砂24的上表面变得凹凸,面接触变得不均匀的情况。但是,通过多个鳍片78能够使热传导在箱体14内在水平方向上变得均匀化,并能够使组合电池18内部的单电池16之间的温度差在± 15 °C以内。其结果,能够减小内部的单电池16之间的冷却引起的温度差,从而能够使作为组合电池18的每个单电池16的性能充分发挥出来。这会关系到抑制单电池16的老化。
[0076]风道50具有:金属制的空气导入部58,其被导入空气48;金属制的热量输送部60,其设置在空气导入部58的下游侧,并且设置在盖体20与箱体14之间,至少将箱体14内产生的热量与空气48—同输送;及金属制的散热部62,其设置在该热量输送部60的下游侧,将热量与空气48 —同向外侧排出。在此情况下,通过空气导入部58导入至热量输送部60的空气48在箱体14与盖体20之间流通。通常而言,由于组合电池18产生的热量朝向上方(盖体20)传播,因此向上方传播的热量与在风道50流动的空气48 —同向下游侧输送,经由散热部62向箱体14外排出。
[0077]另外,沿着箱体14的第一侧壁46a,并且朝向盖体20的檐32与箱体14的第一侧壁46a之间设置空气导入部58,在盖体20的顶壁30与箱体14之间设置热量输送部60,从箱体14的第二侧壁46b与盖体20的檐32之间沿着箱体14的第二侧壁46b设置散热部62,因此在同时具有真空绝热结构的箱体14与盖体20之间,能够容易地设置风道50,而且能够在由组合电池18产生的热量传播的部分设置热量输送部60。
[0078]在此情况下,将空气导入部58与箱体14的第一侧壁46a分离设置。假如,若空气导入部58与第一侧壁46a接触,则存在如下可能,即,箱体14内的热量通过第一侧壁46a传递至空气导入部58,供给至风道50的阶段的空气48的温度会上升,无法发挥作为致冷剂的功能。但是,通过将空气导入部58与箱体14的第一侧壁46a分离设置,能够避免这种不良情况,能够使作为致冷剂发挥作用的空气48导入热量输送部60。特别是,通过使缓冲材料64(绝热材料)夹置在空气导入部58与箱体14的第一侧壁46a之间,能够将空气导入部58容易地与箱体14的第一侧壁46a分离设置。而且,由于将散热部62与箱体14的第二侧壁46b接触设置,因此通过热量输送部60输送的热量除了从散热部62与空气48—同排出以外,还将传递至金属制的箱体14的第二侧壁46b释放至外部,因此能够有效地排出热量。
[0079]另外,空气导入部58以如下方式构成,S卩,具有:空气供给部66(气室70),其被供给来自设置在外部的风扇54的空气48 ;及空气导向部68,其将供给至空气供给部66的空气48引导至热量输送部60,由于将空气导向部68中的空气48的引导方向设置为如下方向,S卩,沿着以相
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