流体冷却式电池组系统技术方案

提供一种即使在考虑到电池模块之间的间隙偏差也可把电池组内的电池温度偏差抑制在允许温度范围内的流体冷却式电池组系统。多个电池模块３的每一个在至少沿相互连接方向的表面上具有多个凸部３１和凹部３２，当对向的凸部接触连接时，形成冷媒流过的冷媒通路５。将冷媒通路的预定宽度设定成，当冷媒流过这些冷媒通路时，电池模块之间的冷媒通路的预定宽度的制造偏差所造成的电池模块的预定温度偏差处于允许的规定范围之内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将多个电池模块串联或并联结合的电池组的冷却技术，特别是涉及装载于复合动力车辆(HEV)或电动汽车(PEV)上的二次电池的冷却技术。二次电池中，有铅-酸蓄电池，镍-镉(Ni-Cd)蓄电池，镍-氢(Ni-MH)蓄电池，锂离子蓄电池等。这些蓄电池具有消耗电力时，与外部电源连接，通过流过规定的电流进行充电的性质。利用这种性质，这些蓄电池一直用于各种仪器中。例如，为了向发动机的火花塞供电，在车辆上一直就装配有蓄电池。最近，在电动汽车(PEV)或配备有发动机和电动机的所谓复合动力车辆(HEV)中，作为驱动电动机时的主电源，从高能量密度(即，可紧凑地储存能量)以及高输出功率密度的角度出发，主要使用Ni-MH蓄电池。在这种PEV或HEV中，为能够对电动机供应足够的输出功率，将多个单电池组合起来构成一个电池模块，将多个这种电池模块串联或并联地结合起来作为一个电池组来使用。在这种将多个电池模块结合起来，装载于FEV或HEV上的Ni-MH蓄电池中，在车辆行驶过程中，由于车辆的制动及加速等反复流过大的充电及放电电流，由Ni-MH蓄电池的内部电阻所产生的I2R耗损成为蓄电池发热的主要原因。同时，Ni-MH蓄电池与重量大的铅-酸蓄电池相比，由于除了可在十分紧凑的情况下可以储存能量的高能量密度，还可将多个电池模块紧凑地结合在一起，所以其从结构上讲，散热也比铅-酸蓄电池困难。为解决上述问题，已知在各电池模块之间的间隙内强制地通入空气等冷媒以进行电池冷却的方式，在这种场合，可通过缩小各电池模块之间的间隙，提高冷媒的流速来提高冷却性能。例如美国专利第5,879,831号公报中，从当将各电池模块之间的间隙缩小到所需的间距以上时，由于流体阻力的增加流量反而减少，冷却性能恶化的角度出发，提出一种确定在冷却设计时最佳间隙尺寸的方法。但是，利用这种方法所确定的间隙尺寸在很多情况下成为不能忽视加工精度的狭窄间隙，在这种场合，由于间隙的尺寸偏差会造成在电池组内的冷却偏差。同时，由于冷却的偏差会造成电池容量的偏差，会限制蓄电池的使用范围，在最差的情况下，有可能遇到使车辆在路上抛锚等重大故障本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种流体冷却式电池组系统，该电池组系统即使在电池模块之间的间隙存在偏差的情况下，也能够把电池组内的电池温度偏差抑制在允许的温度范围内。为达到上述目的，根据本专利技术的流体冷却式电池组系统的特征为，备有具有至少一个冷媒入口及至少一个冷媒出口的电池组外壳；配置在前述电池组外壳内的电池组，前述电池组是通过将具有至少一个单电池的多个电池模块串联或并联而构成的，在相对于各个电池模块邻接的电池模块或邻接的电池组结构体之间，设置从前述冷媒入口向前述冷媒出口通过冷媒的冷媒通路；以及将前述冷媒从前述蓄电池外壳的前述冷媒入口取入，流过前述冷媒通路，从前述冷媒出口排出的冷媒输送装置；将前述冷媒通路的预定宽度设定成，当前述冷媒流过前述冷媒通路时，因前述冷媒通路的预定宽度的制造公差所造成的前述多个电池模块之间的温度偏差处于规定的范围内，并且全部电池模块的温度处于规定的温度以下。在前述流体冷却式电池组系统中，优选地将前述冷媒通路的前述预定宽度设定成，前述冷媒通路具有多个电池模块之间的前述温度偏差处于前述规定的温度范围内的极限流体阻力值或小于该值的流体阻力值。在前述流体冷却式电池组系统中，优选地附加上前述多个电池模块中的电池槽材料及电池输入输出条件中至少其中之一地设定前述冷媒通路的前述预定宽度。在这种场合，前述电池槽材料为树脂材料等。在前述冷却式电池组系统中，优选地备有夹在配置于前述电池组外壳内的前述多个电池模块的对向面之间的金属制或树脂制的隔板，将由前述隔板形成的各电池模块之间的间隙作为前述冷媒通路。在前述流体冷却电池组系统中，配置在前述电池组外壳内的前述多个电池模块优选地具有将各个电池模块保持在一定间隔地构成的电池保持架，将由前述电池保持架形成的各电池模块之间的间隙作为前述冷媒通路。在前述流体冷却式电池组系统中，配置在前述电池组外壳内的前述多个电池模块，优选地具有在各个电池模块的对向面上具有多个凹部和凸部，当相互对向的前述凸部接触连接时，将由前述凹部形成的各电池模块之间的间隙作为前述冷媒通路。在前述流体冷却式电池组系统中，优选地前述多个电池模块的每个上的前述多个凸部及前述凹部分别沿前述冷媒的流动方向并行地延伸，在前述电池模块之间形成多个流体通路。优选地前述多个电池模块的每个上的前述多个凸部是在各个电池模块相互连接方向的前述表面上以规定间隔分布形成的。前述流体冷却式电池组系统优选地在前述电池组外壳内具有位于前述多个电池模块上部的上侧冷媒室和位于前述多个电池模块下部的下侧冷媒室。优选地利用前述上侧冷媒室与前述下侧冷媒室之间的压力差使前述冷媒流过前述冷媒通路。前述流体冷却式电池组系统优选地将前述冷媒通路的预定宽度设定成，在要求高负载时前述多个电池模块的最高温度为55℃以下，而且前述多个电池模块之间的温度偏差为10℃以下。在前述流体冷却式电池组系统中，前述冷媒优选地为具有电绝缘性的气体状冷媒。在这种情况下，前述气体状冷媒优选地为空气。或者，前述冷媒优选地为具有电绝缘性的液状冷媒。在前述流体冷却式电池组系统中，前述冷媒输送装置优选地备有冷却风扇。在这种情况下，前述冷却风扇优选地配置在前述冷媒的入口处，向前述电池组外壳内供应外气。或者，前述冷却风扇优选地配置在前述冷媒的出口处，向前述电池组外壳内吸入外气。利用上述结构，即使考虑到在制造时作为冷媒通路偏差的电池模块之间或电池结构体之间的间隙偏差的情况下，也可将电池组内的电池温度偏差抑制在允许的温度范围内，可有利于电池间容量的偏差，可充发挥电池的性能。同时，由于可进行考虑到冷媒通路宽度的尺寸公差的设计，可大大地压低制造成本。进而，预先根据电池模块中电池槽材料或电池输入输出条件等，推算出各电池之间的内压差及电池槽材料的膨胀量，通过对考虑到这些因素的冷媒通路的尺寸进行设计，不仅对制造时的加工精度、同时在制造电池组后的实际使用时的各种偏差也可进行有效的设计。附图说明图1A为部分地表示根据本专利技术的第一个实施例的流体冷却式电池组系统的结构的简略透视图。图1B为沿图1A的A-A’方向的剖视图。图2A为表示根据本专利技术的第一个实施例的电池模块组装方法的透视图。图2B为表示图2A中圆圈“B”所示的局部放大图。图3为表示相对于电池模块的冷却间隙的宽度热传导率与通风阻力之间的关系的曲线图。图4A为表示根据本专利技术的第二个实施例的电池模块组装方法的透视图。图4B为图4A中圆圈“B”所示部分的放大图。图5是表示根据本专利技术的第三个实施例的电池模块组装方法的透视图。图6、缩减表示根据本专利技术的第四个实施例的电池模块的结构的透视图。下面参照附图对本专利技术的实施例进行说明。第一个实施例图1A是部分地表示根据本专利技术的第一实施例的流体冷却式电池组系统的结构的简略透视图，图1B是沿图1A的A-A’线方向的剖视图。同时，在图1A中，为了更清楚地说明流体冷却式电池组系统的构成要素，以透明的方式画出构件3(电池组外壳)。在图1中，1为根据本实施例的流体冷却式电池组系统。2为内部含有串联连接的多个Ni-MH单电池的电池模块，由多个这种电池模本文档来自技高网...

【技术保护点】
流体冷却式电池组系统，其特征为，备有： 具有至少一个冷媒入口及至少一个冷媒出口的电池组外壳， 配置于前述电池组外壳内的电池组，前述电池组是通过将具有至少一个单电池的多个电池模块串联或并联而构成的，在相对于各个电池模块邻接的电池模块或邻接的电池组结构体之间，设置从前述冷媒入口向前述冷媒出口通过冷媒的冷媒通道， 将前述冷媒从前述电池组外壳的前述冷媒入口取入，流过前述冷媒通路，从前述冷媒出口排出的冷媒输送装置； 将前述冷媒通路的预定宽度设定成，当前述冷媒流过前述冷媒通路时，因前述冷媒通路的预定宽度的制造公差所造成的前述多个电池模块之间的温度偏差处于规定的范围内，而且全部电池模块的温度处于规定的温度以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乾究，江藤丰彦，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]