电池系统的制作方法

专利名称：电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池系统，其以层叠的方式连结多个由方形电池构成的电池单 元，并通过鼓风通道向电池单元间强制鼓风而进行冷却。
背景技术：
开发出层叠多个方形电池的电池系统(参照专利文献1及2)。专利文献1的电池系统中，为了形成冷却间隙，将多个方形电池夹着间隔件进行 层叠而形成电池块。由间隔件设置的冷却间隙用来输送空气等冷却介质。该电池系统中， 通过向冷却间隙输送的空气等冷却介质对层叠的多个方形电池进行冷却。另外，专利文献2 的电池系统中，在方形电池间夹着散热板而形成电池块。该电池系统通过散热板对层叠的 多个方形电池进行冷却。专利文献1 日本特开2001-23702号公报专利文献2 日本特开8-32129号公报以上公报中记载的电池系统存在如下缺点当层叠的方形电池的个数增加时，很 难使所有的电池形成均勻的温度、即很难在缩小温度差的同时进行冷却。层叠有多个方形 电池的电池系统中，尽可能缩小方形电池的温度差尤为重要。这是由于，若电池中形成温度 差，则剩余容量变得不均勻，该种情况使电池的寿命缩短。由于电池在不同的温度下充放电 的效率发生变化，因此若产生温度差，则即使以相同的电流对各个电池进行充放电，在剩余 容量上也产生差异。若剩余容量产生差异，则剩余容量变大的电池容易产生过充电，并且剩 余容量变小的电池容易产生过放电，成为缩短电池系统的寿命的原因。尤其是，由于该种电 池系统被使用于混合动力车那样层叠多个电池且以大电流进行充放电的用途，因此制造成 本变得极其高，如何延长寿命尤为重要。尤其是，由于越是使用多个电池的电池系统，制造 成本就越高，因此需要延长寿命。但是，越层叠有多个电池，电池系统的温度差就变得越大， 从而存在寿命缩短的特性。

发明内容
本发明是以解决现有的层叠方形电池的电池系统所具有的以上的缺点为目的而 开发出的电池系统。本发明的重要目的在于提供一种形成极其简单的结构，且能够通过缩 小电池单元的温度差来延长寿命的电池系统。本发明的电池系统具备在相互之间设置使冷却气体通过的冷却间隙4而将多个 由方形电池构成的电池单元1层叠而成的电池块3 ；配设在该电池块3的两侧、向冷却间隙 4强制鼓风来冷却电池单元1的由供给通道6、56、76和排出通道7、57、77构成的鼓风通道 5、55、75 ；以及向鼓风通道5、55、75强制输送冷却气体的强制鼓风机构9。电池系统将由强 制鼓风机构9强制输送的冷却气体从供给通道6、56、76通过冷却间隙4向排出通道7、57、 77输送，使电池单元1冷却。并且，电池系统在供给通道6、56、76配置有温度均勻化壁8、 58、78，该温度均勻化壁8、58、78形成为鼓风方向的全长比横向宽度大的细长的形状，且上
4风侧的端部朝向前端逐渐变细。上述电池系统的特征在于，形成极其简单的结构的同时能够通过缩小各个电池单 元的温度差来延长寿命。这是由于在排出通道设置简单形状的温度均勻化壁，使各个电池 单元的温度差变小的缘故。例如，将由18个锂离子电池构成的方形电池的电池块配置成两列，在其间设置供 给通道，若从该供给通道向构成电池块的电池单元之间的冷却间隙强制输送冷却气体来冷 却电池单元，则电池单元的最低温度为23°C，最高温度为33°C，温度差为10°C。与此相对， 本发明的电池系统在供给通道配置温度均勻化壁，从而若由相同的强制鼓风机构进行强制 鼓风，则方形电池的最低温度为23°C，最高温度变成28°C，温度差降低到5°C。因此，本发明 的电池系统中，通过将电池块形成相同的结构及配置，并且在供给通道配置温度均勻化壁， 能够使温度差由10°C减半到5°C。本发明的电池系统可以在供给通道6、56、76的上下的对置位置配设温度均勻化 壁 8、58、78。上述电池系统的特征在于，通过在供给通道的上下位置配置温度均勻化壁，能够 减少各个电池单元自身的局部的温度差，并且也能够减少各个电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以使温度均勻化壁8、58、78的下风侧的端部朝向前端逐 渐变细。该电池系统的特征在于，由于使上风侧及下风侧这两方的端部逐渐变细，因此能 够防止沿温度均勻化壁流动的冷却气体产生紊流。因此，能够进一步减少向供给通道输送 的冷却气体的压力损失。本发明的电池系统中，可以将温度均勻化壁8、58、78的上风侧的端部形成为以朝 向前端上下宽度变窄的方式倾斜的形状。该电池系统能够在温度均勻化壁的上风侧顺利地输送冷却气体而防止紊流。因 此，能够减少冷却气体的压力损失，并且能够有效地冷却电池单元。本发明的电池系统中，可以将温度均勻化壁8、58、78的下风侧的端部形成为以朝 向前端上下宽度变窄的方式倾斜的形状。该电池系统能够在温度均勻化壁的下风侧顺利地输送冷却气体而防止紊流。因 此，能够减少冷却气体的压力损失，并且能够有效地冷却电池单元。本发明的电池系统中，可以使温度均勻化壁8、58、78的宽度朝向壁的顶上缘而变窄。该电池系统中，通过在成为最高温度的电池单元的附近配置温度均勻化壁的顶上 缘，能够减少该电池单元的温度上升，从而减少电池单元的温度差。本发明的电池系统中，电池块3具备在层叠而成的电池单元1的两端面配置的一 对端板10和连结一对端板10的连结件11，该连结件11形成为具有规定的上下宽度的连接 杆1IX，将该连接杆IlX配设于电池单元1的两侧的上下位置。并且，通过形成为连接杆IlX 的连结件11将在电池单元1的两侧开口的冷却间隙4的开口部14划分成由连接杆IlX密 封的位于上下位置的封闭部14A和处于上下的封闭部14A之间且与鼓风通道5、55、75连结 的露出部14B，将在供给通道6、56、76配置的温度均勻化壁8、58、78配置在封闭部14A和露 出部14B的外侧。
上述电池系统中，由于在封闭部和露出部配置温度均勻化壁，因此在封闭部配置 的温度均勻化壁能够将向供给通道强制输送的冷却气体有效地利用于电池单元的冷却，从 而将温度变高的电池单元有效地冷却。通过在封闭部配置的温度均勻化壁能够使向供给通 道强制输送的冷却气体有效地从露出部向冷却间隙流入来冷却电池单元。本发明的电池系统中，温度均勻化壁8、58、78具备接近连接杆IlX配置的宽幅部 8B、58B、78B和在露出部14B的外侧朝向顶上缘与电池单元的侧面的间隔变宽而成的锥部 8A、58A、78A。该电池系统中，通过在温度变高的电池单元附近配置温度均勻化壁的锥部，能够 有效地冷却成为高温的电池单元。这是由于，通过锥部使冷却气体的流速在成为高温的电 池单元附近加快，能够从冷却间隙强制输送大量的冷却气体。本发明的电池系统中，将电池块3排列成两列，在相邻的电池块3之间设置供给通 道6，在该供给通道6的上下的对置位置或沿着上缘或下缘配设温度均勻化壁8。该电池系统通过在配置成两列的电池块之间的供给通道设置温度均勻化壁，能够 减少配置在电池系统的两侧的构成各个电池块的电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以将电池块3排列成两列，在相邻的电池块3之间设置供 给通道6，在该供给通道6的上下的对置位置配设温度均勻化壁8。在该温度均勻化壁8中， 可以将其宽幅部8B配置在两列相邻的电池块3的连接杆IlX之间，将锥部8A配置在露出 部14B之间。上述电池系统的特征在于，通过向供给通道输送的冷却气体，能够将两列电池块 有效地冷却，并且能够减少构成电池块的电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以将在供给通道6的上下对置位置配置的温度均勻化壁 8的宽幅部8B配设在配置成两列的电池块3的连接杆IlX之间，将锥部8A配设在电池块3 的露出部14B之间，使互相对置的顶上部的宽度朝向顶上缘逐渐变窄。该电池系统通过在两列电池块的温度变高的电池单元的附近配置锥部，能够有效 地冷却成为高温的电池单元而减少温度差。


图1是本发明的一实施例的电池系统的立体图。图2是示出图1所示的电池系统的内部结构的立体图。图3是本发明的一实施例的电池系统的简要立体图。图4是图3所示的电池系统的简要水平剖面图。图5是图4所示的电池系统的局部放大V-V线剖面图。图6是图4所示的电池系统的VI-VI线剖面图。图7是示出图3所示的电池系统的内部结构的局部放大简要立体图。图8是图2所示的电池系统的电池块的分解立体图。图9是示出电池单元与隔板的层叠结构的分解立体图。图10是本发明的另一实施例的电池系统的简要立体图。图11是图10所示的电池系统的简要水平剖面图。图12是图11所示的电池系统的局部放大XII-XII线剖面图。
图13是示出图10所示的电池系统的内部结构的局部放大简要立体图。图14是本发明的另一实施例的电池系统的简要立体图。图15是图14所示的电池系统的简要水平剖面图。图16是图15所示的电池系统的局部放大XVI-XVI线剖面图。图17是示出图14所示的电池系统的内部结构的局部放大简要立体图。符号说明
1电池单元IA 开口部2间隔件2A 槽2B 切口部3电池块4冷却间隙5鼓风通道6供给通道7排出通道8温度均勻化壁8A 锥部8B宽幅部9强制鼓风机构10 端板IOA加强肋IOa连结孔11连结件IlA弯曲片IlX连接杆12止动螺钉13电极端子14 开口部14A封闭部14B露出部19中间隔断壁20外装箱20A 下箱20B 上箱21凸缘部22 侧壁24 螺栓25 螺母
30端面板
31连结通道
55鼓风通道
56供给通道
57排出通道
58温度均勻化
58A锥部
58B宽幅部
75鼓风通道
76供给通道
77排出通道
78温度均勻化
78A锥部
78B宽幅部
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施例进行说明。但是，以下所示的实施例例示出用于 将本发明的技术思想具体化的电池系统，本发明的电池系统并不局限于下述电池系统。并且，本说明书中，为了容易理解权利要求书，对“权利要求书”及“发明内容”所 示的构件附注与实施例所示的构件对应的符号。但是，权利要求书所示的构件并非限定于 实施例的构件。图1至图9示出本发明的第一实施例的电池系统，图10至图13示出本发明的第 二实施例的电池系统，图14至图17示出本发明的第三实施例的电池系统。上述实施例所 示的电池系统主要适合于通过发动机及电动机这两方驱动而行驶的混合动力车或仅通过 电动机驱动而行驶的电动机动车等电动车辆的电源。但是，也可以使用于混合动力车或电 动机动车以外的车辆或电动车辆以外的要求有大输出的用途。以下的实施例所示的电池系统具备将多个由方形电池构成的电池单元1在形成 有冷却间隙4的状态下层叠而成的电池块3 ；向该电池块3的电池单元1强制输送冷却气 体而进行冷却的强制鼓风机构9。电池块3在层叠的电池单元1之间夹着间隔件2。如图 9所示，该间隔件2形成为在间隔件2与电池单元1之间形成有冷却间隙4的形状。并且， 通过嵌合结构将电池单元1连结于图中的间隔件2的两面。通过以嵌合结构与电池单元1 连结的间隔件2，阻止相邻的电池单元1的位置错动而进行层叠。方形电池的电池单元1为锂离子二次电池。但是，电池单元也可以为镍氢电池或 镍镉电池等二次电池。图中的电池单元1为具有规定厚度的四方形，在上表面的两端部突 出设置有正负的电极端子13，在上表面的中央部设置有安全阀的开口部1A。层叠的电池单 元1利用连结工具(未图示)连结相邻的电极端子13而互相串联连接。电池系统以层叠 状态连结相邻的电池单元1的正负的电极端子13而互相串联连接。电池单元1可以利用 母线(未图示)连结正负的电极端子13而互相串联连接。将相邻的电池单元1互相串联 连接的电池系统可以提高输出电压变高来增大输出。但是，电池系统也可以将相邻的电池单元并联连接。电池单元1由金属制的外装罐制作。该电池单元1夹着绝缘材料的间隔件 2，以防止相邻的电池单元1的外装罐的短路。电池单元中，也可以由塑料等绝缘材料制作 外装罐。该电池单元由于不必将外装罐绝缘层叠，因此间隔件也可以为金属制。间隔件2由塑料等绝缘材料制作，使相邻的电池单元1绝缘。如图6所示，在间隔 件2与电池单元1之间设置有使空气等冷却气体通过的冷却间隙4，以使电池单元1冷却。 图9的间隔件2在与电池单元1的对置面设置有延伸到两侧缘的槽2A，在间隔件2与电池 单元1之间设置有冷却间隙4。在图中的间隔件2中，将多个槽2A以规定的间隔互相平行 地设置。在图9的间隔件2的两面设置有槽2A，在互相相邻的电池单元1与间隔件2之间 设置有冷却间隙4。该结构的优点在于，能够通过在间隔件2的两侧形成的冷却间隙4有效 地冷却两侧的电池单元1。但是，也可以仅在间隔件的单面设置槽，在电池单元与间隔件之 间设置冷却间隙。以向电池块3的左右开口的方式沿水平方向设置图中的冷却间隙4。并 且，在图9的间隔件2的两侧设置切口部2B。在设置于该间隔件2的两侧的切口部2B，相 邻的电池单元1的对置面的间隔变宽，从而能够减少冷却气体的通过阻力。因此，能够从切 口部2B向间隔件2与电池单元1之间的冷却间隙4顺利地输送冷却气体，能够有效地冷却 电池单元1。如上所述，向冷却间隙4强制输送的空气直接有效地冷却电池单元1的外装 罐。该结构的特征在于，能够有效地阻止电池单元1的热逸溃，并且能够有效地冷却电池单 元1。在电池块3的两端设置端板10，通过连结件11连结一对端板10，将一对端板10在 夹着层叠的电池单元1与间隔件2的状态下进行固定。端板10形成为与电池单元1的外 形大致相等的外形的四方形。如图8所示，将连结件11的两端向内侧折弯形成弯曲片11A， 并通过止动螺钉12将弯曲片IlA固定于端板10。虽然未图示，但是也可以将连结件通过止 动螺钉固定于端板的外侧面。在该端板的外侧面设置内螺纹孔，通过拧入贯通连结件的止 动螺钉进行固定。在端板的外侧面固定的连结件也可以不设置弯曲片，而直线状地固定于 端板。图8的端板10为将加强肋IOA —体成形地设置在外侧而进行加强的塑料或金属 制。并且，在端板10的外侧的表面设置有连结连结件11的弯曲片IlA的连结孔10a。在图 8的端板10的外侧表面的四个角部设置有四个连结孔10a。连结孔IOa为内螺纹孔。该端 板10可以通过将贯通连结件11的止动螺钉12拧入螺纹孔IOa来固定连结件11。连结件11形成为具有规定的上下宽度的连接杆11X。形成为连接杆IlX的连结 件11是具有规定宽度的金属板。两端固定于端板10的四个角部的作为连结件11的连接 杆11配置在电池单元1的两侧的上下位置。在两侧的上下位置配置有连接杆Iix的电池 块3通过连接杆IlX密封在电池单元1之间设置的冷却间隙4的上下的一部分。即，冷却 气体不会从由连接杆Iix封闭的冷却间隙4的开口部14流入。因此，向电池单元1的两侧 开口的冷却间隙4的开口部14被划分成由该连接杆IlX封闭的位于上下位置的封闭部14A 和开口部14不被连接杆IlX封闭的露出部14B。露出部14B位于上下的封闭部14A之间并 与鼓风通道5连结。该露出部14B与供给通道6连结，从而从供给通道6强制输送冷却气 体。由于在电池块3的两侧面的上下位置配置有形成为连接杆IlX的连结件11，因此向两 侧开口的冷却间隙4由连接杆IlX划分成上下的封闭部14A和露出部14B。一方的露出部 14B与供给通道6连结，另一方的露出部14B与排出通道7连结，通过向冷却间隙4输送的冷却气体来冷却电池单元1。如图2、图4、图5及图7所示，以上的电池块3分离排列成两列，且在两列电池块 3之间和外侧设置鼓风通道5。图中的电池系统在两列电池块3之间设置有与各个冷却间 隙4连结的供给通道6。并且，在分离成两列的电池块3的外侧设置有排出通道7，在排出 通道7与供给通道6之间并列连结有多个冷却间隙4。如图1与图4的箭头所示，该电池系 统通过强制鼓风机构9从供给通道6向排出通道7强制输送冷却气体来冷却电池单元1。 从供给通道6向排出通道7强制输送的冷却气体从供给通道6分支而被向各个冷却间隙4 输送，对电池单元1进行冷却。冷却电池单元1后的冷却气体聚集于排出通道7而被排出。图中的电池系统在两列电池块3之间设置有供给通道6，在外侧设置有排出通道 7，但是本发明的电池系统也可以将供给通道与排出通道相反配置。图10至图13所示的电 池系统在两列电池块3的外侧设置有供给通道56，在两列电池块3之间设置有与各个冷却 间隙4连结的排出通道57。如图10和图11的箭头所示，通过强制鼓风机构9从外侧的供 给通道56向中间的排出通道57强制输送冷却气体来冷却电池单元1。从外侧的供给通道 56强制输送的冷却气体被向各个冷却间隙4输送，对电池单元1进行冷却。冷却电池单元 1后的冷却气体聚集于中间的排出通道57而被排出。图1至图5及图10至图13的电池系统由四组电池块3构成，将上述四个电池块3 排列成两行两列。构成各行的两个电池块3平行排列成两列，在中间和外侧设置有鼓风通 道5、55。并且，在图示的电池系统中，将互相平行排列的每两个电池块3分离配置成两行。 即，在构成互相相邻的行的每两个电池块3之间配置有中间隔断壁19，将在各行的电池块3 的中间和外侧设置的鼓风通道5、55彼此隔断。因此，如图4和图11所示，该电池系统从各 自的供给通道6、56向各行的电池块3供给冷却气体，将向冷却间隙4强制输送的冷却气体 从各自的排出通道7、57排出。图中的电池系统向供给通道6、56和排出通道7、57逆向强 制输送冷却气体来对电池单元1进行冷却。以上的电池系统中，将并列配置成两列的两个电池块3分离成两行，电池系统整 体配置成两行两列，但是电池系统也可以仅由并列配置成两列的两个电池块构成、即配置 成一行两列。该电池系统既可以向供给通道和排出通道逆向强制输送冷却气体来冷却电池 单元，也可以同向强制输送冷却气体来冷却电池单元。并且，配置成两行两列的四个电池块 也可以在各行的电池块之间和鼓风通道之间不配置中间隔断壁，而将在列向上相邻的两个 电池块直线状地连结，并且将上述的电池块平行地排列成两列，在中间和外侧设置鼓风通 道。该电池系统可以将在配置成两行两列的电池块的中间设置的鼓风通道和在外侧设置的 鼓风通道中的任一方作为供给通道，将另一方作为排出通道，将从供给通道供给的冷却气 体向冷却间隙4强制输送并从排出通道排出。该电池系统也可以向供给通道和排出通道逆 向强制输送冷却气体来冷却电池单元，也可以同向强制输送冷却气体来冷却电池单元。在互相平行排列的两列电池块3之间设置的鼓风通道5的面积为在两列电池块3 的外侧设置的鼓风通道5的面积的两倍。这是由于，在图1至图5的电池系统中，将向设置 在两个电池块3中间的供给通道6强制输送的冷却气体分成两支，并向设置在两侧的排出 通道7输送而排出，在图10至图13所示的电池系统中，将向设置在两侧的两个供给通道56 强制输送的冷却气体向设置在中间的排出通道57输送而排出。即，在图1至图5所示的电 池系统中，由于供给通道6输送两侧的排出通道7两倍的冷却气体，因此将其截面积设为排
10出通道7的两倍来降低压力损失。图5的电池系统中，为了增大作为中间的鼓风通道5的 供给通道6的截面积，将供给通道6的横向宽度设为排出通道7的横向宽度的两倍。另外， 在图10至图13所示的电池系统中，由于中间的排出通道57输送两侧的供给通道56两倍 的冷却气体，因此将其截面积设为供给通道56的两倍来降低压力损失。图12的电池系统 中，为了增大作为中间的鼓风通道55的排出通道57的截面积，将排出通道57的横向宽度 设为供给通道56的横向宽度的两倍。在以上的电池系统中，将电池块3互相平行地排列成两列，在排列成两列的电池 块3的中间和外侧设置鼓风通道5、55。但是，电池系统也可以由一列电池块构成。在图14 至图17的电池系统中，在一列的电池块3的两侧设置鼓风通道75，将一方的鼓风通道75作 为供给通道76，将另一方的鼓风通道75作为排出通道77。如图14和图15的箭头所示，该 电池系统通过强制鼓风机构9从供给通道76向排出通道77强制输送冷却气体来冷却电池 单元1。从供给通道76强制输送的冷却气体被向各个冷却间隙4输送，对电池单元1进行 冷却。冷却电池单元1后的冷却气体聚集于排出通道77而被排出。在该电池系统中，由于 向供给通道76及排出通道77输送的冷却气体的流量相等，因此使在电池块3的两侧设置 的供给通道76与排出通道77的截面积相等，即、使供给通道76的横向宽度与排出通道77 的横向宽度相等。在供给通道6、56、76配置有温度均勻化壁8、58、78，从而缩小电池单元1的温度 差。温度均勻化壁8、58、78形成为在冷却气体输送方向上的全长比横向宽度大的细长的形 状，且上风侧的端部朝向前端逐渐变细。图7、图13及图17的温度均勻化壁8、58、78的下 风侧的端部也朝向前端逐渐变细，从而能够减少下风侧的冷却气体的紊流而顺利地输送。 供给通道6、56、76内的紊流成为使压力损失增加的原因。因此，使温度均勻化壁8、58、78 的上风侧和下风侧这两侧朝向前端逐渐变细的结构能够减少紊流引起的压力损失。进而，将图中的温度均勻化壁8、58、78的上风侧和下风侧的端部形成为以朝向前 端上下宽度变窄的方式倾斜的形状，整体的形状形成为中间部高的山形。由于图7、图13及 图17的电池系统在供给通道6、56、76的上下的对置位置配设有温度均勻化壁8、58、78，因 此在供给通道6、56、76的下侧配设的温度均勻化壁8、58、78形成为朝向前端下降而倾斜成 坡的形状，在上侧配设的温度均勻化壁8、58、78形成为朝向前端上升而倾斜成坡的形状， 整体形成为山形。在供给通道6、56、76的上下位置配置温度均勻化壁8、58、78的结构中， 使温度均勻化壁8、58、78低，即设置上下宽度窄的温度均勻化壁，从而能够减少电池单元1 的温度差，因此能够进一步减少压力损失，还能够减少电池单元1的温度差。但是，本发明 的电池系统不必在供给通道的上下位置配置温度均勻化壁，例如，虽然未图示，但是也可以 仅在供给通道的上侧或下侧配置温度均勻化壁。进而，图5、图12及图16的温度均勻化壁8、58、78中设置有横向宽度朝向顶上缘 逐渐变窄的锥部8A、58A、78A，使温度均勻化壁8、58、78与电池块3的对置面的间隔朝向顶 上缘逐渐变宽。下侧的温度均勻化壁8、58、78的锥部8A、58A、78A的横向宽度朝向上方逐 渐变窄，与电池块3的对置面的间隔逐渐变宽。上侧的温度均勻化壁8、58、78的锥部8A、 58A、78A的横向宽度朝向下侧逐渐变窄，与电池块3的对置面的间隔逐渐变宽。图5、图7、 图12、图13、图16、及图17的温度均勻化壁8、58、78没有整体形成为锥部8A、58A、78A，在上 下方向分开而设置有锥部8A、58A、78A和宽幅部8B、58B、78B。下侧的温度均勻化壁8、58、78中，在下方设置宽幅部8B、58B、78B，在上方设置锥部8A、58A、78A，上侧的温度均勻化壁 8、58、78中，在上方设置宽幅部8B、58B、78B，在下方设置锥部8A、58A、78A。宽幅部8B、58B、 78B形成为横向宽度不变化的形状，或在上下方向上横向宽度变化的比例比锥部8A、58A、 78A小而将两侧面形成垂直面或接近垂直面的状态。图5和图7的电池系统中，在两列电池块3之间设置供给通道6，在供给通道6中 配置温度均勻化壁8，因此将温度均勻化壁8的锥部8A的两面的倾斜角(α)设为相同的角 度，而使温度均勻化壁8的锥部8Α与在两面配设的电池块3的对置面的间隔相同。这是为 了均勻地冷却两侧的电池块3的电池单元1。另外，图12和图13的电池系统中，在两列电 池块3的外侧设置供给通道56，在供给通道56配置温度均勻化壁58，因此在温度均勻化壁 58的锥部58Α中，将作为电池块3的对置面的内侧面形成为倾斜面，将外侧面形成为垂直 面。将在设置于两列电池块3的两外侧的供给通道56中对置配置的温度均勻化壁58的倾 斜角(α)设为相同的角度，使温度均勻化壁58与电池块3的对置面的间隔左右对称。这 是为了均勻地冷却两列电池块3的电池单元1。另外，在图16和图17的电池系统中，由于 在一列电池块3的两侧对置设置供给通道76和排出通道77，因此在一方的作为鼓风通道 75的供给通道76配置温度均勻化壁78。该温度均勻化壁78的锥部78Α中，将作为电池块 3的对置面的内侧面形成为倾斜面，将外侧面形成为垂直面。锥部8Α、58Α、78Α相对于水平面的倾斜角(α )由宽幅部8Β、58Β、78Β的横向宽度 和锥部8Α、58Α、78Α的高度确定。使锥部的倾斜角(α )变大且使宽幅部的横向宽度变宽， 从而使锥部变高，使倾斜角(α)变小且使宽幅部的横向宽度变窄，从而使锥部变低。以上的温度均勻化壁8、58、78中，将锥部8Α、58Α、78Α的鼓风方向的长度和高度设 定为使电池单元1的温度差成为最低的值。图4、图11及图15所示的电池系统中，在鼓风 方向上配置在下风侧的电池单元1的温度比上风侧的电池单元1的温度高。图4、图11、及 图15的电池系统中，为了降低下风侧的电池单元的温度，减少电池单元1的温度差，在供给 通道6、56、76的下风侧配置温度均勻化壁8、58、78。确定该温度均勻化壁8、58、78的鼓风 方向的长度和锥部8Α、58Α、78Α的高度，从而进一步减少在下风侧的中央位置配置的电池 单元1的温度差。未设置温度均勻化壁的电池系统中，在配置于电池块的上风侧的整体的1/2的电 池单元即九个电池单元、与配置于下风侧的1/2的电池单元即九个电池单元上产生温度 差。尤其是，在下风侧配置的九个电池单元的温度变高，温度差也变大。在供给通道6、56、 76的流入侧和排出侧配置的电池单元1由两侧的端板10冷却而温度变低。另外，由于从流 入侧流入冷却的气体，因此在下风侧配置的电池单元的温度最高。在下风侧配置的九个电 池单元中，在其中央配置的第14个电池单元的温度最高。与在下风侧的中央配置的电池单 元相比，随着成为上风侧或下风侧，电池单元的温度变低。例如，在下风侧的中央配置的电 池单元的温度上升至约34°C时，在下风侧的两端部配置的电池单元、即第10个和第18个电 池单元的温度为30°C以下。在该状态下，上风侧最低温的电池单元的温度约为23°C。图中的电池系统中，为了进一步有效地冷却在供给通道6、56、76的下风侧配置的 电池单元1，在供给通道6、56、76的下风侧配置温度均勻化壁8、58、78。确定该温度均勻化 壁8、58、78的鼓风方向的长度和锥部8A、58A、78A的高度，以使在下风侧配置的各个电池单 元1的温度降低，并减少温度差。温度均勻化壁8、58、78在供给通道6、56、76内使强制输送的冷却气体更加有效地流入冷却间隙4，来降低温度变高的电池单元1的温度。图5至图7、图12、图13、图16及图17的电池系统中，将温度均勻化壁8、58、78的 宽幅部8B、58B、78B配置在与电池块3的连接杆IlX对置的位置，将温度均勻化壁8、58、78 的锥部8A、58A、78A配置在与电池块3的露出部14B对置的位置。即，将宽幅部8B、58B、78B 配置在电池块3的封闭部14A的外侧，将锥部8A、58A、78A配置在露出部14B的外侧。在图 5的电池系统中，将温度均勻化壁8的宽幅部8B配置在配置成两列的电池块3的连接杆IlX 之间，将温度均勻化壁8的锥部8A配置在两列电池块3的露出部14B之间。在此，由连接杆IlX封闭开口部14，因此即使向封闭部14A的外侧输送冷却气体， 冷却气体也不会流入冷却间隙4。在图5、图11及图16的剖面图所示的电池系统中，将在 其下风侧配设的温度均勻化壁8、58、78的宽幅部8B、58B、78B以与作为连结件11的连接杆 IlX之间不形成间隙的方式配置或与连接杆接近配置。该结构的电池系统在电池块3的下 风侧，不向由连接杆IlX封闭的封闭部14A的外侧输送冷却气体，而将输送的所有的冷却气 体向电池块3的露出部14B输送，从露出部14B顺利有效地流入冷却间隙4而有效地冷却 电池单元1。并且，锥部8A、58A、78A向露出部14B突出，在电池温度变高的区域上下宽度变宽， 在与露出部14B的对置面配置锥部8A、58A、78A。因此，在供给通道6、56、76中输送的冷却 气体在锥部8A、58A、78A与露出部14B之间流动，通过锥部8A、58A、78A使流速变快，并且， 通过锥部8A、58A、78A使冷却气体顺利地流入冷却间隙4，从而有效地冷却电池单元1。因 此，在温度均勻化壁8、58、78中，通过将锥部8A、58A、78A的上下宽度最宽的区域配置在电 池单元1的温度最高的区域，与其它电池单元相比，能够将温度变高的电池单元有效地冷 却，能够降低电池温度。因此，温度均勻化壁8、58、78能够通过锥部8A、58A、78A的上下宽 度确定变成高温的电池单元的冷却效率，通过锥部8A、58A、78A的鼓风方向的长度确定使 温度降低的电池单元。图4至图7、图11至图13及图15至图17的电池系统中，为了更加 有效地冷却下风侧的电池单元，在供给通道6、56、76的下风侧配置温度均勻化壁8、58、78， 并且在下风侧温度变高的电池单元的区域中使锥部8A、58A、78A变高。如上所述，由于温度 均勻化壁8、58、78能够通过其长度控制冷却的电池单元的个数，还能够通过上下宽度确定 变成高温的电池单元的冷却效率，因此在不设置温度均勻化壁8、58、78的状态下，在温度 变高的电池单元的区域设置锥部8A、58A、78A，并利用使温度成为最高温的电池单元的最高 温度降低的温度来确定锥部8A、58A、78A的高度，从而能够使电池系统的温度差变成最小。以上的电池系统中，将电池块3固定于外装箱20而定位配置。图1和图2所示的 电池系统中，由下箱20A和上箱20B构成外装箱20。上箱20B和下箱20A具有向外侧突出 的凸缘部21，将该凸缘部21通过螺栓24和螺母25固定。图中的外装箱20在电池块3的 侧面配置凸缘部21。但是，凸缘部也可以在电池块的上部、下部或中间配置。该外装箱20 中，通过止动螺钉(未图示)将端板10固定于下箱20A，从而固定电池块3。止动螺钉贯通 下箱20A而被拧入端板10的螺纹孔(未图示)，从而将电池块3固定于外装箱20。使止动 螺钉的头部从下箱20A突出。并且，在图1和图2的外装箱20的内部固定电池块3，在电池 块3的外侧面与外装箱20的侧壁22的内表面之间设置鼓风通道5。并且，在外装箱20的两端连接端面板30。在端面板30被连结到电池块3的状态 下，通过塑料等将连结通道31与端面板30 —体地成形而将连结通道31设置成向外侧突出，其中连结通道31与由供给通道6和排出通道7构成的鼓风通道5连结。该连结通道31 与强制鼓风机构9连结，或与将冷却气体从电池系统排出的外部排气通道(未图示)连结。 该端面板30通过未图示的卡止结构与电池块的端板连结。但是，端面板也可以通过卡止结 构以外的连结结构与电池块连结或固定于外装箱。
权利要求
一种电池系统，其具备在相互之间设置使冷却气体通过的冷却间隙(4)而将多个由方形电池构成的电池单元(1)层叠而成的电池块(3)；配设在该电池块(3)的两侧、向冷却间隙(4)强制鼓风来冷却电池单元(1)的由供给通道(6)、(56)、(76)和排出通道(7)、(57)、(77)构成的鼓风通道(5)、(55)、(75)；向鼓风通道(5)、(55)、(75)强制输送冷却气体的强制鼓风机构(9)，由所述强制鼓风机构(9)强制输送的冷却气体从所述供给通道(6)、(56)、(76)通过所述冷却间隙(4)而被向排出通道(7)、(57)、(77)输送，使电池单元(1)冷却，所述电池系统的特征在于，在所述供给通道(6)、(56)、(76)配置温度均匀化壁(8)、(58)、(78)，该温度均匀化壁(8)、(58)、(78)形成为鼓风方向的全长比横向宽度大的细长的形状，且上风侧的端部朝向前端逐渐变细。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，在所述供给通道(6)、(56)、(76)的上下的对置位置配设温度均勻化壁(8)、(58)、 (78)。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化壁(8)、(58)、(78)的下风侧的端部朝向前端逐渐变细。
4.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化壁(8)、(58)、(78)的上风侧的端部形成为以朝向前端上下宽度变窄 的方式倾斜的形状。
5.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化壁(8)、(58)、(78)的下风侧的端部形成为以朝向前端上下宽度变窄 的方式倾斜的形状。
6.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化壁(8)、(58)、(78)的横向宽度朝向壁的顶上缘而变窄。
7.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于所述电池块(3)具备在层叠而成的电池单元(1)的两端面配置的一对端板(10)和连 结一对端板(10)的连结件(11)，所述连结件(11)形成为具有规定的上下宽度的连接杆(IlX)，该连接杆(IlX)配设于 电池单元(1)的两侧的上下位置，通过形成为该连接杆(Iix)的所述连结件(11)将在所述 电池单元(1)的两侧开口的冷却间隙⑷的开口部(14)划分成由连接杆(IlX)密封的位 于上下位置的封闭部(14A)和处于上下的封闭部(14A)之间且与鼓风通道(5)、(55)、(75) 连结的露出部(14B)，在所述供给通道(6)、(56)、(76)配置的温度均勻化壁(8)、(58)、(78)配置在封闭部 (14A)和露出部(14B)的外侧。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化壁(8)、(58)、(78)具备接近连接杆(IlX)配置的宽幅部(8B)、(58B)、 (78B)和在露出部(14B)的外侧朝向顶上缘与电池单元(1)的侧面的间隔变宽的锥部 (8A)、(58A)、(78A)。
9.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池块(3)排列成两列，在相邻的电池块(3)之间设置供给通道(6)，在该供给通 道(6)的上下的对置位置或沿着上缘或下缘配设温度均勻化壁(8)。
10.根据权利要求8所述的电池系统，其特征在于，所述电池块(3)排列成两列，在相邻的电池块(3)之间设置供给通道(6)，在该供给通 道(6)的上下的对置位置配设温度均勻化壁(8)，在该温度均勻化壁(8)中，其宽幅部(8B)配置在两列相邻的电池块(3)的连接杆 (IlX)之间，锥部(8A)配置在露出部(14B)之间。
11.根据权利要求10所述的电池系统，其特征在于，在所述供给通道(6)的上下对置位置配置的温度均勻化壁(8)中，其宽幅部(8B)配设 在配置成两列的电池块⑶的连接杆(IlX)之间，锥部(M)在电池块⑶的露出部(14B) 之间，互相对置的顶上部的宽度朝向顶上缘逐渐变窄。
全文摘要
本发明提供一种形成极其简单的结构且能够通过缩小电池单元的温度差来延长寿命的电池系统。所述电池系统具备在相互之间设置使冷却气体通过的冷却间隙而将多个由方形电池构成的电池单元层叠而成的电池块；配设在该电池块的两侧、向冷却间隙强制鼓风来冷却电池单元的由供给通道和排出通道构成的鼓风通道；以及向鼓风通道强制输送冷却气体的强制鼓风机构。电池系统将由强制鼓风机构强制输送的冷却气体从供给通道通过冷却间隙向排出通道输送，使电池单元冷却。并且，电池系统在供给通道配置有温度均匀化壁，该温度均匀化壁形成为鼓风方向的全长比横向宽度大的细长的形状，且上风侧的端部朝向前端逐渐变细。
文档编号H01M10/50GK101882691SQ20101017403
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年5月8日
发明者中村真祐, 横谷和展, 西藤正雄 申请人:三洋电机株式会社