专利名称：蓄电装置和车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电装置以及配备有这种蓄电装置的车辆，所述蓄电 装置包括支持多个蓄电元件的支持机构。
背景技术：
在^f吏用由多个单电池(二次电池)构成的组电池(assembled battery ) 时，多个单电池中的温度发生不均，所以单电池的充电和^t电特性也出现 差异，由此，作为组电池有时不能得到充分的输出。
为此，提出对构成组电池的各个单电池个别冷却、加热的结构。例如， 在专利文献l中，用具有绝缘性的热收缩管覆盖组电池的外表面，并在热 收缩管的表面上形成金属膜。根据这个结构，通过金属膜允许在多个单电 池之间的热传递并促使散热，由此抑制多个单电池中的温度的不均。
专利文献1:日本特开2000-58017号公报(权利要求的范围、图1等)
发明内容
然而，在专利文献l所述的结构中，必须使用形成有金属膜的热收缩 管覆盖組电池的外周面，使得构造和制造工序变得复杂。
为此，本发明的目的在于提供一种能够在简单的结构中大致均等地加 热所有多个蓄电元件的蓄电装置。
根据本发明的蓄电装置包括多个蓄电元件，各蓄电元件在两端具有 端子；支持机构，其在各蓄电元件的两端侧支持多个蓄电元件；以及能够 发热的发热体，其^:置在支持机构中支持各蓄电元件的至少一端侧的部分。
在此，可以将发热体配置在蓄电元件中的端子的周围。此外，在包括用于电连接多个蓄电元件中的端子的连接部件时，可将发热体配置在与连 接部件接触的位置。
本发明的蓄电装置可搭载在车辆上。此时，设置控制发热体的驱动的 控制器、和用于检测蓄电元件的温度的温度传感器。在由温度传感器检测 出的检测温度低于预定值时，可由控制器驱动发热体。在此，作为所述预 定值，例如是在蓄电装置中得到用于启动所述车辆的输出的温度。
根据本发明，对蓄电元件的至少一端侧配置发热体，所以能够向位于 蓄电元件的至少一端侧的端子传递由发热体产生的热，从而能够高效加热 蓄电元件。此外，发热体仅设置于支持多个蓄电元件的支持机构，所以结 构可变得简单。
图l是示出作为本发明实施例1的电池组(battery pack)的结构的截 面图。
图2是示出单电池的支持构造的截面图。
图3是示出电加热器的配置例的概括图。
图4是示出用于控制电加热器的驱动的电路结构的框图。
图5是示出电加热器的驱动控制的流程图。
图6是示出单电池中的温度和输出的关系的图。
M实施方式
以下说明本发明的实施例。
参照图l说明作为本发明实施例l的电池组(蓄电装置)的结构。图 1是示出本实施例的电池组的结构的截面图。将本实施例的电池組搭载在 车辆上。
本实施例的电池组1包括电池壳体2、容纳在电池壳体2内的电池单 元3、以及液体状的热交换介质4。
电池壳体2包括第一壳体部件2a，其形成用于容纳电池单元3以及热交换^h质4的空间；和第二壳体部件2b,其用作固定于第一壳体部件2a 的盖。第二壳体部件2b通过螺栓等止动部件(未显示)或焊接等相对于第 一壳体部件2a固定。由此，电池壳体2的内部为密闭状态。
并且，第一壳体部件2a通过螺栓等止动部件(未显示)或焊接等固定 于车辆本体5。由此，电池壳体2的底面与车辆本体5的表面接触。此夕卜， 车辆本体5例如是地板面板(floor panel)、地板底盘(floor pan)、车架 (vehicle frame )。
在电池壳体2的外表面上设置有用于提高电池组1的散热性的多个散 热片2c。此外，也可以不设置散热片2c。笫一壳体部件2a以及第二壳体 部件2b优选地以耐久性和耐蚀性优良的材料形成；具体地，这种材料可以 用铝等金属。
电池单元3包括由多个单电池(蓄电元件)30a构成的組电池 (assembled battery) 30、以及用于支持组电池30 (具体地，各个单电池 30a的两端側)的2个支持部件31。各个单电池30a通过母线(连接部件) 32电或机械地连接于相邻的单电池30a。即，多个单电池30a通过母线32 电串联连接，以得到高输出(例如200V)。
将正极用和负极用的布线(未显示)连接于组电池30，这些布线穿过 电池壳体2,并连接于配置在电池壳体2外部的电子设备(例如，用于车 辆行驶的电动机、用于驱动该发动机的变换器(inverter,逆变器))。
在本实施例中，使用圆筒形二次电池作为单电池30a。可以用镍氬电 池、锂离子电池等作为二次电池。此外，单电池30a的形状不限于圆筒形， 还可以是方形等其他形状。本实施例中使用二次电池，但是还可以使用电 双层电容器(condenser,电容器)来代替二次电池。
热交换介质4与组电池30 (各个单电池30a)的外周面以及电池壳体 2的内壁面接触。在组电池30由于充电和放电等而发热时，由于与组电池 30接触的热交换介质4与组电池30进行热交换，所以抑制组电池30的温 度上升。由于与组电池30进行了热交换的热交换介质4在电池壳体2内进 行自然对流，所以与电池壳体2的内壁面接触。由此，热交换介质4的热
6被传递至电池壳体2，通过电池壳体2被释放到外部(大气中)或被导向 车辆本体5。
另外，本实施例中通过利用温度差使热交换介质4进行自然对流，但 是不限于此。例如，在电池壳体2的内部可以配置用于强制地使热交换介 质4流动的搅拌部件(所谓的风扇)。
可以将绝缘性的油、惰性液体用作热交换介质4。可以将硅油用作绝 缘性的油。此外，作为惰性液体(具有绝缘性的液体)，可以使用作为氟 素惰性液体的Fluorinert (7口y于一卜，氟油)、Novec HFE (hydrofluoroether，氬氟醚)、Novecl230 (3M公司制造)。
此外，在本实施例中使用液体的热交换介质4， ^旦是也可以使用空气、 氮气等气体代替液体。
另一方面，如图2所示，支持部件31支持各个单电池30a的两端部。 这里，支持部件31包括在各个单电池30a的两端i殳置的正极端子30al 和负极端子30a2穿过的孔部31a;和凹部31b，其与除端子30al、 30a2 之外的单电池30a的两端部接合。孑L部31a形成为凹部31b的一部分。支 持部件31主要在凹部31b中支持各个单电池30a。
此外，在本实施例中使用作为不同部件构成的2个支持部件31，但是 这些支持部件也可以构成为 一体。
在从支持部件31的孔部31a突出的部分，单电池30a的各个端子30al、 30a2通过母线32电和机械地连接于相邻的单电池30a中的端子30al、 30a2。此外，在各个端子30al、 30a2的前端安装有用于固定母线32的螺 栓33。
端子30al、 30a2仅与母线32电连接，而不与支持部件31 (孔部31a ) 接触。
在支持部件31中位于单电池30a的端子30al、 30a2的外周的部分设 置有电加热器(发热体)34。即，在支持部件31的内部埋入电加热器34。 这种电加热器34由一条布线构成，如图3所示，配置成围绕在单电池30a 中的端子30al、 30a2的周围。这里，图3是图2的A-A截面图。
7通过对电加热器34的通电，电加热器34发热，从而能够加热所有的 端子30al、 30a2。此外，作为电加热器34的具体结构，可使用利用了电 热丝的构成、使用了 PTC (Positive Temperature Coefficient,正温度系数) 热敏电阻的构成这样的公知结构。
电加热器34通过没有示出的布线与配置在电池组1的外部的电源连 接。作为电源，可使用所谓的辅机电池(铅蓄电池)。并且，电加热器34 接受来自电源的电力，从而可发热。
在本实施例中，在支持部件31的内部埋入电加热器34，但是不限于 此。即，能够由电加热器34加热单电池30a的端子30al、 30a2即可，并 且电加热器34净皮配置在端子30al、 30a2的附近即可。
具体地，在除了本实施例中说明的结构之外，电加热器34可以配置在 支持部件31中与单电池30a接触的部分，即，所述孔部31a或凹部31b 的表面。还可以加热与端子30al、 30a2连接的母线32。在这种情况下， 可以经由母线32加热端子30al、 30a2。具体地，电加热器34可以配置在 母线32与支持部件31之间。
在本实施例中说明了将电加热器34配置于支持多个单电池30a的两端 侧的支持部件31的情况，但是不限于此。即，还可以将电加热器34配置 于两个支持部件31中的仅一方的支持部件31。在这种情况下，通过电加 热器34加热由一方的支持部件31所支持的一侧的端子(各个单电池30a 的一方的端子)。为此，如果将电加热器34仅"^殳置于一方的支持部件31, 则可降低用电加热器34加热组电池30时的电力消耗。
接下来，参照图4说明用于控制本实施例的电池组1的电路结构。
在图4中，在电池组1上设置有温度传感器61，其检测电池组1 (组 电池30)的温度。将温度传感器61的输出信号输入到控制器62。这里， 控制器62还兼用作用于控制车辆的行驶状态等的控制器。
另夕卜，在本实施例中使用温度传感器61检测电池组1的温度，但是不 限于此。只要能够直接或间接地检测电池组l的温度，可使用任意结构。
另一方面，控制器62控制设置于电池组1内的支持部件31的电加热器34的驱动(通电和非通电)。具体地，控制在连接电加热器34和电源 (电加热器34的电源)63的布线上设置的开关64的接通/断开。这里，如 果开关64在接通状态下，则将来自电源63的电力提供给电加热器34,从 而加热电池组l (组电池30)。另一方面，如果开关64在断开状态下，则 切断对电加热器34的通电。
在此，在本实施例中说明了使用与组电池30不同的电源(所谓辅机电 池)作为电加热器34的电源63，但是不限于此。即，还可以使用组电池 30作为电加热器34的电源。在这种情况下，可以向电加热器34直接提供 组电池30的输出，还可以由DC/DC转换器将从组电池30输出的高电压 值变换成低电压值而向电加热器34提供。
接下来，参照图5说明所述控制器62的控制操作。在此，图5是显示 控制器62的控制动作的流程图，其显示了在启动搭载有本实施例的电池组 1的车辆时的操作。
在步骤S1，控制器62基于从温度传感器61输出的检测电池组1的温 度。在步骤S2，判断在步骤Sl检测出的温度是否在预定值以下。在此， 预定值是用于使用电池组1的输出启动车辆的预先设定的温度。换言之， 表示在获得用于启动车辆的输出时的温度。
在步骤S2检测出温度在预定值以上时，进入步骤S3，否则进入步骤S7。
在步骤S3，控制器62通过将开关64从断开状态切换到接通状态，由 此使用电源63的输出对电加热器34进行通电。在步骤S4，控制器62基 于从温度传感器61的输出再次检测电池组1的温度。
在步骤S5，判断在步骤S4检测出的温度是否在预定值以上。所述预 定值与在步骤S2的处理中说明的预定值相同。在此，在检测温度在预定值 以上时，进入步骤S6。否则，返回步骤S3，继续对电加热器34通电。
在步骤S6，控制器62通过将开关64从接通状态切换到断开状态，由 此停止对电加热器34的通电。然后，在步骤S7，控制器62使用电池组1 的输出启动车辆(发动机)。换言之，使点火开关成为开启状态D另夕卜，在本实施例中，在停止对电加热器34通电之后启动车辆，但是 不限于此。停止对电加热器34通电的定时也可以在启动车辆之后。此外， 在图5所示的流程图中说明了启动车辆时的动作，但不限于此。也可以在 车辆行马史时用电加热器34加热组电池30 (单电池30a)。
在图5所示的流程图中，在对电加热器34进行通电之后再次检测电池 组1的温度，但不限于此。例如，还可以在对电加热器34进4亍通电之后等 待经过预定时间，然后使用电池组1的输出启动车辆。这里所述的预定时 间是用于间接判断通过电加热器34的发热使电池组1的温度到达了上述预 定值(在步骤S2, S5说明的温度)的时间。即，在经过了预定时间时， 推定为电池组1的温度到达了所述预定值。
另一方面，在电池组l (组电池30)的剩余容量(所谓的SOC (荷电 状态))比预定值高时，可以使用电池组1的输出对电加热器34进行通电。 一般地，以使得用于车辆行驶的电池组1的SOC在预定的上限值(例如 80% )和下限值(例如40% )的范围内的方式进行电池组1的充电和i文电。 在此，在对电加热器34进行通电的情况下，如果电池组1的SOC充分高 于所述下限值，则能够使电池组1进行放电。因此，能够使用在使电池组 l放电时的输出驱动电加热器34。
根据本实施例，将电加热器34设置于支持单电池30a的两端側(换言 之，端子30al、 30a2所在的侧)的支持部件31，加热单电池30a的端子 30al、 30a2。由此可大致均等地加热构成组电池30的所有单电池30a。此 外，电加热器34并非设置于构成组电池30的所有单电池30a，而仅设置 于一对支持部件31,所以构成可变得筒单。换言之，相对于配备有支持部 件31的以往的电池组的结构，仅将电加热器34设置于支持部件31即可， 所以本实施例的电池组1的制造工序也不复杂。
在此，在以预定的热量(电加热器34的发热量)对单电池30a加热时， 无论是如本实施例对单电池30a部分地加热时，还是对单电池30a整体加 热时，单电池30a的输出特性(相对于时间变化的输出变化)大相JL相同。 因此，在如本实施例的仅对单电池30a的端子30al、 30a2加热已足够。此外，单电池30a具有用外壳覆盖发电要素的构造，所以即使对端子以外的 部分加热，也无法高效地加热发电要素。另外，发电要素是由正极、负极 和电解液构成、可以进行充电和放电的要素。
此外，在本实施例中加热单电池30a的端子30al、 30a2，所以可高效 加热单电池30a。即，端子30al、 30a2与在单电池30a的内部设置的发电 要素连接，所以如果加热端子30al、 30a2，则可以高效地加热发电要素。
另一方面，单电池30a—般倾向于温度越低，则输出越降低。特别地， 在使用锂离子电池作为单电池30a时，明显地表现出上述倾向。在此，图 6显示单电池30a中的温度和输出的关系(作为一例)。
如图6所示，单电池30a随着温度降低、输出降低。在此，如果需要 图6的虚线所示的输出(以下称为启动输出)作为用于启动车辆的输出， 则以低于这个启动输出的输出将不能启动车辆。
在此，即使在低温时，如果电池组1的输出大于上述启动输出则没有 问题，但是作为方法，可以考虑预先增大组电池30 (单电池30a)的容量。 即，如果单电池30a的容量增大，则图6所示的特性向箭头B所示的方向 变化，能够使低温时的电池组l的输出比上述启动输出大。但是，在这种 情况下，单电池30a的容量增大，相应地会使得单电池30a大型化，电池 组1也大型化。
另一方面，如本实施例由电加热器34加热单电池30a，则能够^f吏电池 组l的输出比上述启动输出大，在低温时也能够启动车辆。在这种情况下， 不必使得单电池30a的容量增大，所以也不会使得单电池30a、电池组1 大型化。
ii
权利要求
1.一种蓄电装置，其特征在于，包括多个蓄电元件，各蓄电元件在两端具有端子；支持机构，其在所述各蓄电元件的两端侧支持所述多个蓄电元件；以及能够发热的发热体，其设置在所述支持机构中支持所述各蓄电元件的至少一端侧的部分。
2. 根据权利要求1所述的蓄电装置，其特征在于，所述发热体配置 在所述蓄电元件中的端子的周围。
3. 根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其特征在于，所述发热体 净皮埋入所述支持才凡构的内部。
4. 根据权利要求1或2所述的蓄电装置，其特征在于， 包括用于电连接所述多个蓄电元件中的端子的连接部件， 所述发热体与所述连接部件接触。
5. 根据权利要求1至4的任一项所述的蓄电装置，其特征在于，所 述发热体由 一条布线构成。
6. 根据权利要求5所述的蓄电装置，其特征在于，所述布线沿着所 述蓄电元件中的端子的外周配置。
7. 根据权利要求1至6的任一项所述的蓄电装置，其特征在于，包括与所述蓄电元件之间进行热交换的液体状的热交换介质；以及 容纳所述蓄电元件、所述支持机构和所述热交换介质的壳体。
8. —种车辆，其特征在于，包括 根据权利要求1至7的任一项所述的蓄电装置； 控制器，其控制所述发热体的驱动；以及 温度传感器，其用于检测所述蓄电元件的温度， 在由所述温度传感器检测出的检测温度低于预定值时，所述控制器驱动所述发热体。
9.根据权利要求8所述的车辆，其特征在于，所述预定值是在所述 蓄电装置中得到用于启动所述车辆的输出的温度。
全文摘要
本发明提供一种能够通过简单的结构高效加热蓄电元件的蓄电装置。该蓄电装置包括多个蓄电元件(30，30a)，其在两端具有端子(30a1，30a2)；支持机构(31)，其在各蓄电元件的两端侧支持多个蓄电元件；以及能够发热的发热体(34)，其设置在支持机构中支持各蓄电元件的至少一端侧的部分。
文档编号H01M2/10GK101589504SQ20088000314
公开日2009年11月25日 申请日期2008年6月20日 优先权日2007年6月21日
发明者河合利幸 申请人:丰田自动车株式会社