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，其在层叠多个电池单元而成的电池块的两侧设置鼓风 通道，且通过从鼓风通道向电池块的冷却间隙强制鼓风来对电池单元进行冷却。
背景技术：
层叠多个电池单元，向电池单元间的冷却间隙强制鼓风的电池系统在各个电池单 元上产生温度差。尤其是，当层叠的电池单元的个数增加时，很难使所有的电池单元形成均 勻的温度，即，很难在缩小温度差的同时进行冷却。层叠有多个电池单元的电池系统中，尽 可能缩小电池单元的温度差尤为重要。这是由于，电池单元的温度差使各个电池单元的剩 余容量不均勻，从而使特定的电池单元的寿命缩短。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过充电，并且剩余容量变 小的电池容易产生过放电，由于过充电或过放电加速特定的电池单元的劣化，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昂，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。开发出层叠多个电池单元，向电池单元间强制输送冷却气体而进行冷却的结构的 电池系统(参照专利文献1)。专利文献1的电池系统如图1的剖视图所示，在电池块103的电池单元101之间 设置冷却间隙104，在电池块103的两侧设置供给通道106和排出通道107。该电池系统从 供给通道106向冷却间隙104强制输送冷却气体，并将冷却气体从排出通道107排出，对电 池单元101进行冷却。专利文献1 日本特开2007-250515号公报层叠多个电池单元的电池系统中，位于供给通道的上风侧的电池单元比下风侧的 电池单元更被有效地冷却。因此，上风侧的电池单元的温度低，下风侧的电池单元的温度 高，从而产生温度差。图1的电池系统为了防止该弊病，在供给通道106的上风侧配置冷却 风流动变更构件115。冷却风流动变更构件115被设置成向供给通道106突出，使流入上风 侧的电池单元101之间的冷却间隙104的冷却空气的流量减少，从而防止电池单元101的 温度降低。图1的电池系统通过冷却风流动变更构件115使上风侧的电池单元101的温度升 高，从而能够减少温度差。但是，由于该电池系统在供给通道的上风侧防止电池单元的温度 降低，因此不能够通过控制使各个电池单元的温度均勻化。因此，层叠多个电池单元的电池 系统存在不能够使各个电池单元的温度均勻化的缺点。并且，电池系统检测电池单元的温 度，对向冷却通道强制鼓风的鼓风风扇的供给电力进行控制。该电池系统当电池单元的温 度变高时，增大鼓风风扇的供给电力，使冷却气体的风量增加。该电池系统改变向供给通道强制输送的冷却空气的风速。在供给通道的上风侧设有冷却风流动变更构件的电池系统通 过冷却气体的风量改变向供给通道输送的冷却气体的流动状态。例如，冷却风流动变更构 件通过风速改变在下风侧形成的涡流区域的位置和状态。因此，通过向供给通道输送的冷 却气体的流速来改变限制冷却的电池单元的位置和状态。因此，存在即使在改变向供给通 道强制输送的冷却空气的风量的状态下，也很难减少所有电池单元的温度差的缺点。

发明内容
本发明是以进一步解决上述缺点为目的而开发出的。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。本发明的技术方案1的电池系统具备在相互之间设置冷却间隙4而将多个电池 单元1层叠而成的电池块3、30 ；配设在该电池块3、30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及排出通道7、57构成的鼓风通道5、55 ；以及向该鼓风通 道5、55强制输送冷却气体的强制鼓风机构9。电池系统使由强制鼓风机构9强制输送的冷 却气体从供给通道6、56通过冷却间隙4而向排出通道7、57输送，使电池单元1冷却。电 池系统中，在电池块3、30的供给通道6、56侧的表面配置温度均勻化板15、35。该温度均勻 化板15、35中，使供给通道6、56的冷却气体流入各个冷却间隙4的风量调节开口 16、36设 置为沿电池单元1的层叠方向延伸，并且，该风量调节开口 16、36的开口面积在电池单元1 的层叠方向上不同，使供给通道6、56的冷却气体通过风量调节开口 16、36流入各个冷却间 隙4，从而使各个电池单元1的温度均勻化。以上的电池系统的特征在于，形成极其简单的结构，且能够通过缩小各个电池单 元的温度差来延长寿命。这是由于通过在电池块的供给通道侧的表面设置的温度均勻化板 能够控制从供给通道流入各个冷却间隙的冷却气体的流量。另外，以上的电池系统也实现了能够减少各个电池单元的温度差，且能够减少向 供给通道供给的冷却气体的压力损失的特点。这是由于通过设置使冷却气体在供给通道中 顺利流动的温度均勻化板而使电池单元的温度差缩小的缘故。本发明的技术方案2的电池系统具备在相互之间设置冷却间隙4而将多个电池 单元1层叠而成的电池块3、30 ；配设在该电池块3、30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及排出通道7、57构成的鼓风通道5、55 ；以及向该鼓风通 道5、55强制输送冷却气体的强制鼓风机构9。电池系统将通过强制鼓风机构9强制输送的 冷却气体从供给通道6、56通过冷却间隙4向排出通道7、57输送，使电池单元1冷却。电 池系统中，在电池块3、30的排出通道7、57侧的表面配置温度均勻化板45、35。该温度均勻 化板45、35中，使通过各个冷却间隙4后的冷却气体向排出通道7、57排出的风量调节开口 46,36设置为沿电池单元1的层叠方向延伸，并且，该风量调节开口 46、36的开口面积在电 池单元1的层叠方向上不同，使通过各个冷却间隙4后的冷却气体通过风量调节开口 46、36 而向排出通道7、57排出，使各个电池单元1的温度均勻化。以上的电池系统的特征在于，形成极其简单的结构，且能够通过缩小各个电池单 元的温度差来延长寿命。这是由于通过在电池块的排出通道侧的表面设置的温度均勻化板 能够控制从各个冷却间隙向排出通道排出的冷却气体的流量。尤其是本发明的技术方案1和技术方案2的电池系统的特征在于，由于调节在温度均勻化板上设置的风量调节开口能够使各个电池单元的温度差减少，因此即使变更电池 单元的层叠个数，通过调节风量调节开口，也能够极其简单地减少各个电池单元的温度差。另一特征在于，由于为了减少电池单元的温度差而进行调节的仅是温度均勻化板 的风量调节开口的形状，因此通过极其简单的设计变更就能够进一步减少电池单元的温度 差。因此，具有即使变更电池块的形状或结构，通过变更风量调节开口就能够减少各个电池 单元的温度差的特征。该结构在根据车种不同而需要变更电池单元的层叠个数的电池系统 中尤为有效。这是由于即使改变电池单元的层叠个数，仅通过变更温度均勻化板的风量调 节开口就能够减少各个电池单元的温度差。本发明的电池系统中，电池块3、30具备层叠多个电池单元1而成的电池层叠体 8 ；在该电池层叠体8的两端部配设的一对端板10 ；以及连结一对端板10并通过端板10从 两端面夹着电池层叠体8而将电池单元1固定为层叠状态的连接杆11、31。本发明的电池系统中，可以将温度均勻化板15、45层叠固定于连接杆11。该电池系统的特征在于，通过以层叠方式将温度均勻化板配置于连接杆的极其简 单的结构能够减少各个电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以将温度均勻化板35和连接杆31形成一体的结构。该电池系统中，由于变更连接杆的形状而设置温度均勻化板，因此通过连接杆能 够减少电池单元的温度差。因此，能够形成极其简单的结构，并且不必费时费力地固定温度 均勻化板就能够减少电池单元的温度差。进而，由于通过牢固地固定于电池块的连接杆构 成温度均勻化板，因此温度均勻化板的位置不错动，能够长期减少各个电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以使温度均勻化板15、45、35的风量调节开口 16、46、36 的上风侧的开口面积比下风侧的开口面积小。该电池系统通过简单形状的温度均勻化板能够减少电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以通过使温度均勻化板15、45、35的风量调节开口 16、 46,36的上风侧的上下宽度比下风侧的上下宽度窄而减小开口面积。该电池系统通过简单形状的温度均勻化板限制流入上风侧的电池单元的冷却间 隙的冷却气体的流量，从而能够减少各个电池单元的温度差。本发明的电池系统中，可以将连接杆11、31配设在电池层叠体8的上下位置。该电池系统中，通过将连接杆配置在电池层叠体的两侧并同时顺利地向冷却间隙 输送冷却气体，从而能够有效地冷却。本发明的电池系统中，可以将连接杆11、31中配设在电池层叠体8的上下位置的 上杆11A、31A和下杆11B、31B在两端部互相连结，并将连结部11C、31C固定于端板10。该电池系统中，由于连结上下杆，因此能够将连接杆简单地固定于端板。尤其具有 如下特征在通过止动螺钉将连接杆固定于端板的结构中，在旋转止动螺钉时能够防止连 接杆一起旋转，从而能够简单且可靠地固定。


图1是现有的电池系统的水平剖视图。图2是本发明的第一实施例的电池系统的立体图。图3是示出图2所示的电池系统的内部结构的剖视立体图。
图4是示出图2所示的电池系统的内部结构的立体图。图5是图4所示的电池系统的拆下前列的电池块的立体图。图6是图2所示的电池系统的水平剖视图。图7是图2所示的电池系统的垂直横向剖视图，是与图6的VII-VII线剖面相当 的图。图8是图2所示的电池系统的垂直横向剖视图，是与图6的VIII-VIII线剖面相 当的图。图9是图5所示的电池系统的电池块的分解立体图。图10是示出电池单元与间隔件的层叠结构的分解立体图。图11是图9所示的电池块的连接杆的立体图。图12是图9所示的电池块的温度均勻化板的立体图。图13是示出电池块的另一例子的分解立体图。图14是图13所示的电池块的连接杆的立体图。图15是本发明的第二实施例的电池系统的剖视立体图。图16是示出图15所示的电池系统的内部结构的立体图。图17是图15所示的电池系统的水平剖视图。图18是图17所示的电池系统的XVIII-XVIII线剖视图。图19是本发明的第三实施例的电池系统的剖视立体图。图20是示出图19所示的电池系统的内部结构的立体图。图21是图19所示的电池系统的水平剖视图。图22是本发明的第四实施例的电池系统的剖视立体图。图23是示出图22所示的电池系统的内部结构的立体图。图24是图22所示的电池系统的水平剖视图。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电池层叠体9强制鼓风机构10 端板IOA主体部IOB金属板
IOa螺纹孔
11连接杆
IlA上杆
IlB下杆
IlC连结部
IlD弯曲部
Ila垂直肋
lib水平肋
Ilc连结孔
12止动螺钉
13电极端子
14开口部
14A封闭部
14B露出部
15温度均勻化板
15A封闭杆
15B连结杆
16风量调节开口
17母线
18母线
19上面板
20外装箱
20A下箱
20B上箱
21凸缘部
24螺栓
25螺母
26端面板
27端面板
28连结通道
29连结通道
30电池块
31连接杆
3IA上杆
3IB下杆
31C连结部
31D弯曲部
35温度均勻化板
36风量调节开口
45温度均勻化板46风量调节开口55鼓风通道56供给通道57排出通道101电池单元103电池块104冷却间隙106供给通道107排出通道115冷却风流动变更构件
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，以下所示的实施例为例示出用 于将本发明的技术思想具体化的电池系统的实施例，本发明的电池系统不特定为以下的电 池系统。并且，本说明书中，为了容易理解权利要求书，在“权利要求书”及“发明内容”所 示的构件上附注与实施例所示的构件对应的符号。但是，绝不能将权利要求书所示的构件 特定为实施例的构件。图2至图8示出本发明的第一实施例，图15至图18示出本发明的第二实施例，图 19至图21示出本发明的第三实施例，图22至图24示出本发明的第四实施例。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、组合式 混合动力车或者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，本发明 的电池系统也可以使用于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。如图9所示，电池块3在层叠的电池单元1之间夹着间隔件2。如图10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。电池单元1为锂离子二次电池的方形电池。但是，电池单元也可以为镍氢电池或 镍镉电池等二次电池。由方形电池构成的图中的电池单元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通过利用母线17连结相邻的正负电极端子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，来防 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9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10的间隔件2在与电池单元1的对置面上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10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10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。如以上所示，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。电池块3中，在层叠电池单元1的电池层叠体8的两端部配置一对端板10，通过连 接件11连接端板10，对电池层叠体8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9所示，连接杆11配设在电池层叠体8的两侧面，将连接杆11的两端向内侧 折弯形成弯曲部11D，并通过止动螺钉12将弯曲部IlD固定于端板10。虽然未图示，但是连 接杆也可以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 入贯通连接杆的止动螺钉进行固定。在端板的外侧面固定的连接杆也可以不设置弯曲部， 而直线状地固定于端板。图9的端板10在主体部IOA的外侧层叠金属板IOB而进行加强。端板10的主体 部IOA由塑料或金属制作。但是，也可以由金属制作整个端板，或由塑料制作整个端板。图 中的端板10在金属板IOB的外侧表面的四个角部设置有四个螺纹孔10a。连接杆11通过 将贯通弯曲部IlD的止动螺钉12拧入螺纹孔IOa而固定于端板10。将止动螺钉12拧入在 金属板IOB的内表面或主体部的内表面固定的螺母(未图示)而将连接杆11固定于端板 10。虽然未图示，但是整体为金属板的端板可以在端板设置内螺纹孔的螺纹孔，通过将止动 螺钉拧入螺纹孔而将连接杆固定于端板。连接杆11配置于电池层叠体8的两侧面的上下位置，其两端固定于端板10。图9 和图11所示的连接杆11中，将在电池层叠体8的上缘配设的上杆IlA和在电池层叠体8的 下缘配设的下杆IlB在其两端部互相连结，并将连结部IlC固定于端板10。连接杆11的连 结部IlC从端板10的外周面沿着表面被向内侧折弯，将弯曲部IlD固定于端板10。该连接 杆11通过切断铁或铁合金的金属板并进行冲压加工而制作。并且，图中的连接杆11的上 杆IlA和下杆IlB的横截面形状为L字状，为在垂直肋Ila上连结水平肋lib的形状。该 连接杆11中，将垂直肋Ila配置成与电池层叠体8的侧面平行，通过水平肋lib加强垂直 肋11a。并且，在图中的连接杆11的上杆IlA的上缘设置的水平肋lib上设置连结孔11c， 该连结孔Ilc用于将连接杆11固定于上面板19 (参照图7及图8)。在电池层叠体8的两侧面的上下位置配置有连接杆11的电池块3形成为如下状态由连接杆11封闭在电池单元1之间设置的冷却间隙4的开口部14的上下的一部分。 即，冷却气体不会从由连接杆11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11封闭的位于上下位置的封闭 部14A和开口部14不被连接杆11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连接杆11，因此向两侧开口的冷却 间隙4由连接杆11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输送的冷却气体冷却电 池单元1。图3、图5及图6的电池系统通过在电池块3的供给通道6侧的表面固定温度均勻 化板15来减少各个电池单元1的温度差。温度均勻化板15是金属板或具有耐热性的塑料 板，在两面以贯通方式设置有风量调节开口 16。如图9所示，图5至图8的电池系统在连接 杆11的外侧层叠而固定温度均勻化板15。该温度均勻化板15粘接而固定在连接杆11的 表面。但是，温度均勻化板也可以通过未图示的嵌合结构或螺纹紧固而固定在连接杆的表 面。并且，电池系统也可以在连接杆与电池层叠体之间夹着温度均勻化板而进行固定。并且，如图13和图14所示，也可以将温度均勻化板35与金属板的连接杆31形成 为一体结构。该连接杆31也将在电池层叠体8的上缘配设的上杆31A和在电池层叠体8 的下缘配设的下杆31B在其两端部由连接部31C相互连结，将在连结部31C上设置的弯曲 部31D固定于端板10。该温度均勻化板35在上杆31A与下杆31B之间设置有电池单元1 的层叠方向的开口宽度不同的风量调节开口 36。该温度均勻化板35通过切削加工连接杆 31的工序设置风量调节开口 36。由于该电池块30通过牢固固定的连接杆31构成温度均 勻化板35，因此能够可靠地防止温度均勻化板35的位置错动，从而能够长期减少各个电池 单元1的温度差。温度均勻化板15、35使供给通道6的冷却气体通过风量调节开口 16、36流入各个 冷却间隙4。这是由于冷却间隙4的开口部14经由风量调节开口 16、36向供给通道6开 口的缘故。风量调节开口 16、36形成为沿电池单元1的层叠方向延伸的形状，以使冷却气 体能够流入各个冷却间隙4。图9及图12至图14的温度均勻化板15、35使风量调节开口 16,36开口，以使冷却气体能够流入所有的冷却间隙4。但是，本发明的电池系统是电池温 度相当低的电池单元，在不需要通过冷却气体冷却的结构中，不需要使与不必冷却的电池 单元相接的冷却间隙经由风量调节开口向供给通道开口。因此，风量调节开口不必使所有 的冷却间隙向供给通道开口。温度均勻化板15、35通过风量调节开口 16、36的开口面积来 调节冷却间隙4的开口部14向供给通道6开口的面积，从而控制流入各个冷却间隙4的冷 却气体的风量。层叠多个电池单元1而成的电池块3中，若使所有的冷却间隙4的开口面积相同， 则在供给通道6的上风侧配置的电池单元1的温度比下风侧的电池单元1的温度低。这是 由于向供给通道6强制输送的冷却气体更多地流入上风侧的冷却间隙4，较少流入下风侧 的冷却间隙4的缘故。图5的温度均勻化板15为了限制上风侧的电池单元1的冷却，使下 风侧的电池单元1有效地冷却，使风量调节开口 16的开口面积朝向下风侧变大。在图9和图12的温度均勻化板15的上下中间以沿电池单元1的层叠方向延伸的方式设置风量调节开口 16。该温度均勻化板15中，在上下位置设置封闭杆15A，在上下的封 闭杆15A之间设置风量调节开口 16，并且由连结杆15B连结上下的封闭杆15A的两端。图 中的温度均勻化板15形成为固定在连结上杆IlA和下杆IlB的连接杆11上的外形。准确 地说，温度均勻化板15中，使其上下宽度为能够固定于连接杆11的上杆IlA的水平肋lib 与下杆IlB的水平肋lib之间的宽度，使长度为能够固定于连结连接杆11的两端的连结部 IlC的外侧面的长度。该温度均勻化板15中，可以将上下的封闭杆15A配设在连接杆11的 上杆IlA和下杆IlB的表面，将封闭杆15A配置在连接杆11的封闭部。通过该结构，能够 实现在温度均勻化板15的上下位置设置封闭杆15A，并且在与温度变高的电池单元1相邻 的冷却间隙4中封闭杆15A不阻碍冷却气体向冷却间隙4流入。另外，通过粘接、止动螺钉 或嵌合结构将温度均勻化板15的整周固定于连接杆11，从而能够牢固地固定。外周形成为四边形且在内侧设置有风量调节开口 16的温度均勻化板15可以通过 裁断金属板或塑料板而简单地制造。图3和图5的温度均勻化板15中，通过使风量调节开口 16的上风侧的开口面积 比下风侧的开口面积小来限制上风侧的电池单元1的冷却，从而减少各个电池单元1的温 度差。温度均勻化板15的风量调节开口 16通过调节冷却间隙4向供给通道6开口的面积 来控制流入各个冷却间隙4的冷却气体的流量，因此不必形成图示的形状，例如，也可以在 温度均勻化板上设置多个贯通孔，调节该贯通孔的密度或尺寸，或者设置多个狭缝，在电池 单元的层叠方向上变更开口面积。如图3至图8所示，将以上的电池块3分离排列成两列，在两列的电池块3之间与 外侧设置鼓风通道5。图3、图4及图6的电池系统由四组电池块3构成，将两个电池块3 直线状地连结形成一列电池块，并将该电池块平行排列成两列。直线状连结的两组电池块3 以层叠端板10的状态连结。并且，直线状连结的两组电池块3通过利用母线18连结正负 的电极端子13而相互串联连接。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。进而，在分离成两列的电池块3的外侧设置排出通道7，在排出 通道7与供给通道6之间并列连结多个冷却间隙4。该电池系统如图3及图5至图8所示，与排列成两列的电池块3的供给通道6侧 的表面、即排列成两列的电池块3的内侧的侧面对置而固定温度均勻化板15。该电池系统 如图3和图6的箭头所示，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。如图7和图8所示，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通过温度均勻化板15的风量调节开口 16而分支，被向各个冷却间隙4输 送而对电池单元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。以上的电池系统中，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中也可以将供给通道与排出通道相反配置。图15至图18所示 的电池系统中在两列电池块3的外侧设置有供给通道56，并且在两列电池块3之间设置有 排出通道57，并在供给通道56和排出通道57之间并列连结多个冷却间隙4。图中的电池 系统中，与电池块3的供给通道56侧的表面、即排列成两列的电池块3的外侧的侧面对置 而固定温度均勻化板15。该温度均勻化板15也通过使风量调节开口 16的上风侧的开口面 积比下风侧的开口面积小来限制上风侧的电池单元1的冷却，从而减少各个电池单元1的 温度差。该电池系统如图15至图17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。如图18所示，从外侧的供 给通道56向内侧的排出通道57强制输送的冷却气体从供给通道56通过温度均勻化板15 的风量调节开口 16而分支，被向各个冷却间隙4输送而对电池单元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。在互相平行排列的两列电池块3之间设置的鼓风通道5、55的面积为在两列电池 块3的外侧设置的鼓风通道5、55的面积的两倍。这是由于，在图2至图8的电池系统中， 将向在两个电池块3中间设置的供给通道6强制输送的冷却气体分成两个支路，并向设置 在两侧的排出通道7输送而排出，在图15至图18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。S卩，在图2 至图8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，因此使 其截面积形成为排出通道7的两倍来降低压力损失。图7和图8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，使供给通道6的横向宽度为排出通道7的 横向宽度的两倍。另外，在图15至图18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18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，使 排出通道57的横向宽度为供给通道56的横向宽度的两倍。在以上的电池系统中，在电池块3的供给通道6、56侧的表面固定温度均勻化板 15。该电池系统通过温度均勻化板15的风量调节开口 16部分地限制从供给通道6、56流 入电池块3的冷却间隙4的冷却气体的流量，从而减少各个电池单元1的温度差。但是，本 发明的电池系统既可以在各个电池块的排出通道侧的表面设置温度均勻化板，也可以同时 在电池块的供给通道侧的表面和排出通道侧的表面设置温度均勻化板。图19至图21所示的电池系统中，将电池块分离排列成两列，在两列电池块3之间 设置供给通道6，在两列电池块3的外侧设置排出通道7。并且，图中的电池单元中，与电池 块3的排出通道7侧的表面、即排列成两列的电池块3的外侧的侧面对置而固定温度均勻 化板45。该温度均勻化板45中，也以沿电池单元1的层叠方向延伸的方式设置风量调节 开口 46。风量调节开口 46也通过使图中的上风侧的开口面积比下风侧的开口面积小来限 制上风侧的电池单元1的冷却，从而减少各个电池单元1的温度差。该电池系统如图中的 箭头所示，通过强制鼓风机构9从中间的供给通道6向外侧的排出通道7强制输送冷却气 体来冷却电池单元1。从中间的供给通道6向外侧的排出通道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，通过冷却间隙4后的冷却气体通过在排出通道7 侧设置的温度均勻化板45的风量调节开口 46被向排出通道7排出。该电池单元中，在排 出通道7侧设置的温度均勻化板45限制通过电池块3的冷却间隙4而被向排出通道7排 出的冷却气体的流量，从而减少各个电池单元1的温度差。进而，图22至图24所示的电池系统中，将电池块分离排列成两列，在两列电池块3 的外侧设置供给通道56，在两列电池块3之间设置排出通道57。并且，图中的电池单元中， 与电池块3的排出通道57侧的表面、S卩排列成两列的电池块3的内侧的侧面对置而固定温 度均勻化板45。该温度均勻化板45中，也以沿电池单元1的层叠方向延伸的方式设置风 量调节开口 46。图中的风量调节开口 46也通过使上风侧的开口面积比下风侧的开口面积 小来限制上风侧的电池单元1的冷却，从而减少各个电池单元1的温度差。该电池系统如图中的箭头所示，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向中间的排出通道57强制输送的冷 却气体从供给通道56分支而被向各个冷却间隙4输送，通过冷却间隙4后的冷却气体通过 在排出通道57侧设置的温度均勻化板45的风量调节开口 46被向排出通道57排出。该电 池系统中，也通过在排出通道57侧设置的温度均勻化板45限制通过电池块3的冷却间隙 4而被向排出通道57排出的冷却气体的流量，来减少各个电池单元1的温度差。以上的电池系统中，将电池块3固定于外装箱20而将其配置成两列。图示的电池 系统由下箱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中，凸缘部21配置在电 池块3的侧面。但是，凸缘部也可以配置在电池块的上部、下部或其中间。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，在外装箱20的两端连结端面板26、27。在端面板26、27连结到外装箱20的 状态下，通过塑料等将连结通道28、29与端面板26、27 —体成形而将连结通道28、29设置 成向外侧突出，其中连结通道28、29与由供给通道6、56和排出通道7、57构成的鼓风通道 5、55连结。该连结通道28、29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。上述端面板26、27通过螺纹紧固与电池块的端板连结。但 是，端面板也可以通过螺纹紧固以外的连结结构与电池块连结或固定于外装箱。在上述电池系统中，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。虽然未图示， 但是该电池系统中可以在一列的电池块的两侧设置鼓风通道，将一方的鼓风通道作为供给 通道，将另一方的鼓风通道作为排出通道。该电池系统可以在排列成一列的电池块的供给 通道侧的表面或排出通道侧的表面中的任一方或者双方固定温度均勻化板。该温度均勻化 板也通过使风量调节开口的上风侧的开口面积比下风侧的开口面积小来限制上风侧的电 池单元的冷却，从而减少各个电池单元的温度差。该电池系统通过强制鼓风机构从供给通 道向排出通道强制输送冷却气体来冷却电池单元。在该电池系统中，由于向供给通道及排 出通道输送的冷却气体的流量相等，因此使在电池块的两侧设置的供给通道与排出通道的 截面积相等，即，使供给通道的横向宽度与排出通道的横向宽度相等。
权利要求
一种电池系统，其具备在相互之间设置冷却间隙(4)而将多个电池单元(1)层叠而成的电池块(3)、(30)；配设在该电池块(3)、(30)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)和排出通道(7)、(57)构成的鼓风通道(5)、(55)；向该鼓风通道(5)、(55)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)通过所述冷却间隙(4)而被向排出通道(7)、(57)输送，使电池单元(1)冷却，所述电池系统的特征在于，在所述电池块(3)、(30)的供给通道(6)、(56)侧的表面配置温度均匀化板(15)、(35)，该温度均匀化板(15)、(35)中，使供给通道(6)、(56)的冷却气体流入各个冷却间隙(4)的风量调节开口(16)、(36)设置为沿电池单元(1)的层叠方向延伸，并且，该风量调节开口(16)、(36)的开口面积在电池单元(1)的层叠方向上不同，所述供给通道(6)、(56)的冷却气体通过风量调节开口(16)、(36)流入各个冷却间隙(4)，使各个电池单元(1)的温度均匀化。
2.—种电池系统，其具备在相互之间设置冷却间隙(4)而将多个电池单元(1)层叠而成的电池块(3)、(30)；配 设在该电池块(3)、(30)的两侧、向冷却间隙⑷强制鼓风来冷却电池单元⑴的由供给通 道(6)、(56)和排出通道(7)、(57)构成的鼓风通道(5)、(55)；向该鼓风通道(5)、(55)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)通过所述冷 却间隙⑷而被向排出通道(7)、(57)输送，使电池单元⑴冷却，所述电池系统的特征在于，在所述电池块⑶、(30)的排出通道(7)、(57)侧的表面配置温度均勻化板(45)、(35)， 该温度均勻化板(45)、(35)中，使通过各个冷却间隙⑷的冷却气体向排出通道(7)、(57) 排出的风量调节开口(46)、(36)设置为沿电池单元的层叠方向延伸，并且，该风量调节开 口(46)、(36)的开口面积在电池单元(1)的层叠方向上不同，通过各个冷却间隙(4)后的 冷却气体通过风量调节开口(46)、(36)而被向所述排出通道(7)、(57)排出，使各个电池单 元(1)的温度均勻化。
3.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述电池块(3)、(30)具备层叠多个电池单元⑴而成的电池层叠体⑶；在该电池 层叠体⑶的两端部配设的一对端板(10)；连结一对端板(10)并通过端板(10)从两端面 夹着电池层叠体⑶而将电池单元⑴固定为层叠状态的连接杆(11)、(31)。
4.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述连接杆(11)配设于电池层叠体⑶的两侧面，并且，所述温度均勻化板(15)、(45) 层叠固定于所述连接杆(11)。
5.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述连接杆(31)配设于电池层叠体(8)的两侧面，并且，所述温度均勻化板(35)与所 述连接杆(31)为一体结构。
6.根据权利要求1或2所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化板(15)、(45)、(35)的风量调节开口(16)、(46)、(36)的上风侧的开 口面积比下风侧的开口面积小。
7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述温度均勻化板(15)、(45)、(35)中，通过使风量调节开口 (16)、(46)、(36)的上风 侧的上下宽度比下风侧的上下宽度窄而减小开口面积。
8.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述连接杆(11)、(31)配设于所述电池层叠体(8)的上下位置。
9.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述连接杆(11)、(31)中，在所述电池层叠体(8)的上下位置配设的上杆(11A)、(31A) 和下杆(11B)、(31B)在两端部互相连结，连结部(11C),(31C)固定于端板(10)。
全文摘要
本发明提供一种形成极其简单的结构且通过缩小电池单元的温度差来延长寿命的电池系统。所述电池系统具备层叠多个电池单元(1)而成的电池块(3)；在该电池块(3)的两侧配设的由供给通道(6)和排出通道(7)构成的鼓风通道(5)；以及强制鼓风机构(9)。该电池系统从供给通道(6)通过冷却间隙(4)向排出通道(7)强制输送冷却气体来冷却电池单元(1)。在该电池系统中，在电池块(3)的供给通道(6)侧的表面配置温度均匀化板(15)。该温度均匀化板(15)中，风量调节开口(16)设置成沿电池单元(1)的层叠方向延伸，且该风量调节开口(16)的开口面积在电池单元(1)的层叠方向上不同，使供给通道(6)的冷却气体通过风量调节开口(16)流入各个冷却间隙(4)，来使各个电池单元(1)的温度均匀化。
文档编号H01M2/10GK101894984SQ20101018675
公开日2010年11月24日 申请日期2010年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者藤井一广 申请人:三洋电机株式会社