CN108028446B - 电池***及具有电池***的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

为了减少借助多个换热器所冷却的电池的温度差而进行均匀地冷却，电池***具有：电池单元(2)，其具有能够充放电的多个单电池；多个换热器(3)，其借助循环的冷却液对电池单元(2)的单电池进行冷却；以及冷却机构(35)，其借助用于使冷却液循环的循环通路(8)而与换热器(3)连结。循环通路(8)具有使冷却液分支而进行分流的多个分支部(8B)，该分支部(8B)与换热器(3)连结，从冷却机构(35)供给来的冷却液从分支部(8B)分流到各个换热器(3)而被供给到各个换热器(3)。而且，在分支部(8B)设有用于控制冷却液的流量的流量调整部，利用流量调整部控制冷却液的流量，从而使利用各个换热器(3)连结的单电池的温度差均匀化。

Description

电池***及具有电池***的电动车辆
技术领域
本发明涉及一种主要在用于驱动混合动力车、插电式混合动力车以及电动汽车等汽车的马达的电源用等中使用的电池***和具有该电池***的电动车辆，特别涉及利用换热器对由多个单电池构成的电池单元进行强制冷却的电池***和具有电池***的电动车辆。
背景技术
搭载于混合动力车、电动汽车等车辆的大电力的电池***由于充放电的电流大，另外在各种外界条件下使用，所以存在电池的温度上升的情况。电池的温度上升不仅使电池的电特性降低，而且缩短电池的寿命，进而成为影响安全性的原因，因此，在电池的温度变高时需要进行冷却。为了冷却温度上升的电池，开发出利用由冷却板构成的换热器冷却电池的电池***。(参照专利文献1)
专利文献1所记载的电池***使制冷剂在冷却板中循环而利用制冷剂的汽化热进行强制冷却。因此，该冷却***存在复杂且零件成本高的缺点。具体而言，这是因为，该冷却***要将利用压缩机加压到高压的液状的制冷剂供给到冷却板，因此需要以下等部件：压缩机，其用于对制冷剂进行加压；换热器的冷凝器，其用于冷却加压过的制冷剂而使制冷剂液化；膨胀阀，其用于使被冷凝器液化了的制冷剂绝热膨胀。此外，该冷却***因为要将高压的制冷剂供给到冷却板，所以需要设为使高压的制冷剂不在冷却板、冷却板的配管的连结部泄漏的结构，在组装方面也存在费时费力的缺点。因此，专利文献1的电池***存在冷却***复杂且零件成本、制造成本高的缺点。
针对上述问题，本发明的发明人开发了一种不使用制冷剂而是使用冷却水在作为冷却板的换热器中循环而冷却电池单元的电池***。该电池***因为不依靠制冷剂的汽化热而是用冷却水对换热器进行冷却，所以换热器不会被冷却到异常的低温。因此，能够显著减少换热器的表面的结露。此外，因为无需向换热器供给加压了的制冷剂，所以能够使换热器的结构、配管的连接简化，并且能够减少零件成本和组装成本这两项成本。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-94376号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在具有多个电池的电池***中，为了高效地冷却这些电池，需要具有多个换热器。特别是，需要将利用多个换热器冷却的多个电池均匀冷却。例如，为了使多个换热器均匀冷却，需要使自循环通路分支而向各换热器供给的冷却液的流量相同。此外，根据使用环境不同，电池***有时发生电池的温度上升不均。例如，在搭载于电动车辆等的用途中，因周围的环境，有时会在局部产生容易被加热的区域，有时靠近这样的区域配置的电池的温度被加热得比配置在其他区域的电池的温度高。在这样的使用环境中，减少利用多个换热器所冷却的电池的温度差而进行均匀冷却的做法变得更困难。
本发明是以进一步解决以上的缺点为目的开发出来的。本发明的目的之一是提供一种能够减少利用多个换热器所冷却的电池的温度差而进行均匀冷却的电池***和具有该电池***的电动车辆。
用于解决问题的方案
本发明的电池***具有：电池单元2，其具有能够充放电的多个单电池1；多个换热器3，其借助循环的冷却液对电池单元2的单电池1进行冷却；以及冷却机构35，其借助用于使冷却液循环的循环通路8而与换热器3连结。循环通路8具有使冷却液分支而进行分流的多个分支部8B，该分支部8B与换热器3连结，从冷却机构35供给来的冷却液从分支部8B分流到各个换热器3而被供给各个换热器3。而且，在分支部8B设有用于控制冷却液的流量的流量调整部20，利用流量调整部20控制冷却液的流量，从而能够使利用各个换热器3连结的单电池1的温度差均匀化。
利用上述结构，其特征在于：能够减少利用多个换热器所冷却的单电池的温度差而进行均匀冷却。具体而言，这是因为，该电池***利用设置于分支部的流量调整部控制向多个换热器供给的冷却液的流量，从而能够控制换热器从单电池吸取的热能。特别是，该电池***因为在与各换热器连结的分支部设有流量调整部，所以能够利用设于分支部的流量调整部简单地调整冷却液的流量。此外，因为在与换热器相连结的分支部设有流量调整部，所以也能够容易地实施流量控制的维护。
在本发明的电池***中，流量调整部20利用使冷却液的通过阻力变大的阻力部限制设有阻力部的分支部8B的流量，从而能够控制在换热器3中循环的冷却液的流量。
在本说明书中，“阻力部”的应用包含广泛的含义：不仅包括用于调整作为冷却液的流路的循环通路的内径尺寸的含义，还包含使循环通路的内部形状、状态变化而限制冷却液的流量的状态。
利用上述结构，通过局部地调整设于分支部的阻力部的流路阻力，限制在特定的换热器中流动的冷却液的流量，从而能够借助多个换热器将单电池均匀地连结。例如，作为流量调整部设于分支部的阻力部使与特定的换热器相连结的分支部的循环通路的内径变小，限制在与分支部相连结的换热器中循环的冷却液的流量，从而能够控制利用换热器连结的电池温度。
本发明的电池***能够将设于分支部8B的流量调整阀24作为流量调整部20。
利用上述结构，调整作为流量调整部设于分支部的流量调整阀的开口面积，从而能够简单且细微地调整与特定的换热器相连结的分支部的流路阻力。由此，能够借助多个换热器均匀地调整多个单电池的温度。
在本发明的电池***中，循环通路8具有将多个换热器3和冷却机构35相连结的冷却液管21，借助接头部22将该冷却液管21与换热器3相连结，并且，能够将内径不同的冷却液管21或者接头部22用作流量调整部20。
利用上述结构，在各个分支部连结有内径不同的冷却液管或者接头部，用于控制在各换热器循环的冷却液的流量，从而能够利用各个换热器均匀地冷却单电池。
在本发明的电池***中，循环通路8具有：主循环通路8A，其与冷却机构35相连结；以及多个分支部8B，该多个分支部8B从该主循环通路8A分支且与主循环通路8A相连结，从冷却机构35循环来的冷却液能够从主循环通路35A向分支部35B分流，而在各换热器3循环。
在本发明的电池***中，还能够具有用于收纳多个电池单元2和多个换热器3的外装壳体9。换热器3具有：冷却管31，其用于使冷却液循环；以及冷却板30，其内置有冷却管31，换热器3使冷却管31的两端部从冷却板30突出并将其作为使冷却液向冷却管31的内部流动的连结端部32，能够将冷却板30以与电池单元2的单电池1热结合的状态配置且收纳在外装壳体9内，并且，使连结端部32贯穿外装壳体9，在外装壳体9的外部与分支部8B相连结。
利用上述结构，因为将多个电池单元和多个换热器收纳于外装壳体，并且将循环通路配置在外装壳体的外部，所以能够利用设于分支部的流量调整部简单地调整冷却液的流路***。此外，也能够容易实施循环通路的维护。
在本发明的电池***中，换热器3使连结端部32从冷却板30的下方突出，并且，使连结端部32贯穿外装壳体9的底面9A，从而能够在外装壳体9的底面9A侧配置循环通路8。
在本发明的电池***中，还具有沿着外装壳体9的底面9A配置的箱体40，该箱体40能够具有将循环通路8配置在固定位置的凹部41。
利用上述结构，通过将配置在外装壳体的底面侧的循环通路配置在设置于沿着外装壳体的底面配置的箱体的凹部，能够将循环通路配置在固定位置且保护循环通路。
在本发明的电池***中，换热器3使连结端部32从冷却板30的上方突出，并且，使连结端部32贯穿外装壳体9的顶面9B，从而能够在外装壳体9的顶面9B侧配置循环通路8。
在本发明的电池***中，外装壳体9在上表面具有排水槽14，并且使排水槽14以朝向外装壳体9的外侧向下方倾斜的方式倾斜，从而能够使从连结端部32或者循环通路8泄漏的冷却液借助排水槽14排出。
利用上述结构，能够使从配置于外装壳体的顶面侧的循环通路、连结端部泄漏的冷却液借助形成在外装壳体的上表面的排水槽迅速排出。
本发明的电池***能够具有盖部19，该盖部19用于盖住沿着外装壳体9的表面配置的循环通路8。
利用上述结构，能够利用盖部盖住且保护沿着外装壳体的表面配置的循环通路。
在本发明的电池***中，循环通路8能够具有冷却液管21，该冷却液管21用于将多个换热器3和冷却机构35相连结，并且，循环通路8具有接头部22，该接头部22用于将冷却液管21连结于从外装壳体9的表面突出的连结端部32。接头部22具有：筒部22A，其供连结端部32***；以及固定片26，其从筒部22A的外周面突出，外装壳体9具有固定部16，该固定部16从壳体表面突出且用于对固定片26进行固定，通过将固定片26固定于固定部16，能够将接头部22固定于外装壳体9的固定位置。
利用上述结构，能够将接头部牢固地固定于外装壳体，该接头部用于将冷却液管连结于连结端部。因此，能够利用接头部可靠地将连结端部和冷却液管的连结部连结，从而能够有效地防止该部分的冷却液的泄漏。
在本发明的电池***中，循环通路8具有冷却液管21，该冷却液管21用于将多个换热器3和冷却机构35相连结，并且冷却液管21具有从外周面突出的固定片27，外装壳体9具有固定部17，该固定部17从壳体表面突出且用于对固定片27进行固定，通过将固定片27固定于固定部17，能够将冷却液管21固定于壳体表面的固定位置。
利用上述结构，能够将冷却液管牢固地固定于外装壳体的表面的固定位置。因此，能够抑制冷却液管的错位等弊端，有效地防止冷却液的泄漏。
在本发明的电池***中，连结端部32被***设于外装壳体9的贯通孔9a而向外装壳体9的外部突出，在冷却板30与外装壳体9的内表面之间，在贯通孔9a的周围配置有密封件13，从而能够将换热器3和外装壳体9连结成防水结构。
利用上述结构，能够使换热器的连结端部贯穿外装壳体而向外部突出，并且可靠地将换热器和外装壳体形成防水结构。
本发明的电动车辆具有以上任一种电池***90，从该电池***90向用于使车辆行驶的马达93供给电力以供车辆行驶。
利用上述结构，搭载于车辆的电池***的特征在于，能够减少利用多个换热器所冷却的单电池的温度差而进行均匀冷却。具体而言，这是因为，搭载于该电动车辆的电池***利用设置于分支部的流量调整部控制向多个换热器供给的冷却液的流量，从而能够控制换热器从单电池吸取的热能。对于搭载有电池***的电动车辆而言，存在车辆内的电池***的设置位置受到制约的情况，存在电池***的设置位置会导致温度环境发生较大的变化的情况。对于本发明的电动车辆而言，因为能够根据搭载电池***的位置，利用流量调整部控制向各个换热器供给的冷却液的流量，所以能够使利用换热器冷却的单电池的温度均匀。特别是，电池***的搭载位置、电池***的温度环境因车辆而异，对于本发明而言，因为在循环通路的分支部设有流量调整部，所以与各分支部相连结的每个换热器均可进行温度调整，从而能够对多个单电池的温度平衡进行理想的调整。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的电池***的概略水平剖视图。
图2是图1所示的电池***的II-II线剖视图。
图3是图1所示的电池***的III-III线剖视图。
图4是图1所示的电池***的仰视图。
图5是表示图1所示的电池***的电池单元和换热器的层叠结构的概略分解立体图。
图6是表示电池单元的一例的立体图。
图7是图6所示的电池单元的分解立体图。
图8是表示换热器的一例的立体图。
图9是图8所示的换热器的垂直横向剖视图。
图10是表示换热器的连结端部贯穿外装壳体的结构的放大剖视图。
图11是表示流量调整部的一例的放大概略结构图。
图12是表示流量调整部的另一例的局部放大概略结构图。
图13是本发明的实施例2的电池***的概略仰视图。
图14是本发明的实施例3的电池***的概略垂直剖视图。
图15是表示图14所示的电池***的接头部和外装壳体的固定结构的剖视图。
图16是表示图15所示的接头部和外装壳体的固定结构的XVI-XVI线剖视图。
图17是表示图14所示的电池***的冷却液管和外装壳体的固定结构的垂直剖视图。
图18是表示图17所示的冷却液管和外装壳体的固定结构的仰视图。
图19是本发明的实施例4的电池***的概略垂直剖视图。
图20是图19所示的电池***的俯视图。
图21是图20所示的电池***的XXI-XXI线剖视图。
图22是本发明的实施例5的电池***的概略垂直剖视图。
图23是图22所示的电池***的仰视图。
图24是表示利用发动机和马达行驶的混合动力汽车搭载有电池***的例子的框图。
图25是表示仅利用马达行驶的电动汽车搭载有电池***的例子的框图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。但是，以下所示的实施方式例示出用于使本发明的技术思想具体化的电池***和具有该电池***的电动车辆，本发明并未将电池***和电动车辆限定为以下情况。而且，该说明书绝不是要将权利要求书中示出的构件限定为实施方式的构件。
(实施例1)
图1至图5的电池***100具有：电池单元2，其具有能够充放电的多个单电池1；多个换热器3，其借助循环的冷却液对该电池单元2的单电池1进行冷却；冷却机构35，其借助用于使冷却液循环的循环通路8而与这些换热器3连结。而且，附图所示的电池***100具有用于收纳多个电池单元2和多个换热器3的外装壳体9，在该外装壳体9的外部配置有循环通路8。
(电池单元2)
如图6和图7所示，电池单元2在层叠多个单电池1而成的电池层叠体7的两个端面配置有端板4，并且利用连结件5将一对端板4相连结。连结件5的两端固定于端板4，从而将层叠的单电池1固定在按压状态。附图的单电池1是方形电池。电池层叠体7是在方形电池的单电池1之间夹有绝缘材质的隔膜6且沿着厚度方向层叠方形电池的单电池1而成的。
(单电池1)
单电池1是锂离子二次电池。但是，单电池并不限于锂离子二次电池，能够是镍氢单电池等能够充电的所有电池。单电池1是将层叠正负电极板而成的电极体(未图示)收纳于外装罐且填充电解液并进行气密地密闭。外装罐利用封口板将开口部气密地封闭。外装罐是对铝、铝合金等金属板进行深拉深加工而成的，封口板用于使正负电极端子11绝缘并进行固定。金属制的外装罐热传导良好，将电池单元2的底面2A或者侧面2B作为热结合面，在与换热器3的表面热结合的状态下将电池单元2固定于换热器3的表面。
(隔膜6)
隔膜6由塑料等绝缘材料形成，使彼此层叠的单电池1彼此处于绝缘状态地进行层叠。该隔膜6被夹在各个单电池1之间，用于使相邻的单电池1绝缘。电池单元2在层叠的单电池1的电极端子11固定有汇流条12，将单电池1串联连接或者将多个单电池1并联连接而成的器件利用汇流条12串联连接起来。电池单元2能够使单电池1彼此串联连接而提高输出电压进而提高输出，能够将相邻的单电池1并联连接而提高充放电的电流。
(电池块10)
电池***在电池单元2的底面2A或者侧面2B配置有换热器3，利用换热器3冷却电池单元2的单电池1。对于图1、图2、图4以及图5所示的电池***100而言，在使电池单元2从图6所示的姿态横倒的姿态下，将换热器3配置于底面2A。对于图1、图2、图4以及图5所示的电池***100而言，在配置成两列的电池单元2的相对的底面2A之间配置垂直姿态的换热器3，在换热器3的两个面配置电池单元2，从而构成电池块10。
但是，虽未图示，对于电池***而言，在使电池单元2处于图6所示的姿态下，也能够将换热器配置在电池单元2的侧面2B。对于该结构而言，在配置成两列的电池单元的侧面之间配置垂直姿态的换热器，在换热器的两个面配置电池单元，从而也能够形成电池块。而且，虽未图示，但对于电池***而言，在使电池单元处于图6所示的姿态下，将换热器配置在电池单元的底面、即、将电池单元配置在换热器的上表面，也能够形成电池块。
(换热器3)
换热器3以与各个单电池1的热结合面热结合的状态连结于单电池1而用于冷却各单电池1。换热器3具有：冷却管31，其构成用于使冷却液循环的循环通路；以及冷却板30，其内置有该冷却管31，换热器3利用在冷却管31的内部循环的冷却液进行冷却。图8和图9的换热器3是将不锈钢制的冷却管31埋设于铝制的冷却板30而成。冷却管31使两端部从冷却板30突出，形成用于使冷却液在内部流动的连结端部32。图8所示的换热器3使一对连结端部32向冷却板30的下方突出。如图10所示，该换热器3使向下突出的连结端部32贯穿外装壳体9的底面9A而向外部突出。
换热器3在使冷却板30与电池单元2的单电池1热结合的状态下配置在外装壳体9内，如图10所示，将连结端部32***设于外装壳体9的贯通孔9a，而向外装壳体9的外部突出。贯穿外装壳体9的连结端部32将突出在外部的突出部作为外部连结部，并且使该外部连结部在外装壳体9的外侧与循环通路8相连结。为了将外装壳体9的贯通孔9a密封为水密结构，在换热器3的冷却板30和外装壳体9内表面之间，如图10所示，在贯通孔9a的周围配置密封件13。密封件13被夹在冷却板30和外装壳体9之间，在外装壳体9的内侧将贯通孔9a密封为水密结构。该电池***将换热器3的连结端部32和循环通路8的连结部配置在外装壳体9的外部，利用配置在外装壳体9的内侧的密封件13将贯通孔9a密封为水密结构。该结构使从连结端部32和循环通路8的连结部泄漏的冷却液泄漏到外装壳体9的外部，而且，利用密封件13将贯通孔9a密封为水密结构，因此可靠地阻止泄漏的冷却液进入外装壳体9的内部，不会给电池单元2带来危害。
以上的换热器3利用在冷却管31循环的冷却液对冷却板30进行冷却。冷却板30以与电池单元2热结合的状态配置于电池单元2而冷却单电池1。这样一来，内置有用于使冷却液循环的冷却管31的换热器3能够可靠地阻止在内部发生液体泄漏。此外，对于将冷却管31埋设于冷却板30的换热器3而言，冷却管31和冷却板30的热传导优异，能够利用在冷却管31循环的冷却液高效地对冷却板30进行冷却，从而能够高效地对单电池1进行冷却。此外，将金属形成为板状而成的冷却板30的热容量大，能够高效地吸收单电池1的发热而限制单电池1的温度上升。此外，在使冷却液的循环停止以后，也能够对单电池1进行冷却。但是，本发明的换热器的结构并不限于以上的结构。换热器例如能够设为将冷却管固定于金属板的表面而成的结构、或者将冷却管配置在两片金属板之间而成的结构等能够通过使冷却液循环而冷却表面的所有的结构。如图1至图4所示，多个换热器3借助循环通路8与冷却机构35相连结。
(冷却机构35)
冷却机构35借助循环通路8使冷却液在多个换热器3中循环而冷却各个换热器3。如图1所示，冷却机构35具有：换热器36，其用于对冷却液进行冷却；循环泵37，其用于使利用该换热器36冷却了的冷却液循环；以及控制电路38，其用于检测电池单元2的电池温度而控制循环泵37的运转。对于该冷却机构35而言，控制电路38利用温度传感器39检测电池温度而控制循环泵37的运转，从而控制换热器3的冷却状态。当电池温度比设定温度高时，控制电路38使循环泵37运转。当循环泵37运转时，冷却液在换热器3中循环而对换热器3进行冷却。当电池温度比设定温度低时，控制电路38使循环泵37停止运转。在该状态下，冷却液不在换热器3中循环，换热器3处于不进行强制冷却的状态。控制电路38存储使循环泵37运转的设定温度，利用该设定温度控制循环泵37的运转，从而将电池温度控制在设定范围。
(循环通路8)
循环通路8具有：主循环通路8A，其与冷却机构35相连结；以及多个分支部8B，该多个分支部8B从该主循环通路8A分支而与主循环通路8A连结。循环通路8使分支部8B与换热器3相连结。循环通路8使从冷却机构35供给来的冷却液向从主循环通路8A分支的多个分支部8B分流，从而在各换热器3中循环。
图1至图4所示的电池***100将循环通路8配置在外装壳体9的外部且是底面9A侧。附图的电池***100是将四个电池块10排成两行两列地收纳于外装壳体9，沿着与配置为左右两列的电池块10之间的区域相对的位置、即底面9A的中央部配置循环通路8。对于图1和图4所示的循环通路8而言，使与冷却机构35相连结的主循环通路8A的顶端向三个方向分支，向左右方向分支的分支部8B与位于前段的左右电池块10的换热器3相连结，并且使向直进方向分支的分支部8B的顶端进一步向左右方向分支，这部分的分支部8B与位于后段的左右电池块10的换热器3相连结。
附图所示的循环通路8具有流入侧的循环通路8X和回流侧的循环通路8Y，流入侧的循环通路8X的分支部8B与从换热器3突出的一连结端部32相连结，同时，回流侧的循环通路8Y的分支部8B与从换热器3突出的另一连结端部32相连结。即、该循环通路8用于使从冷却机构35供给来的冷却液在流入侧的循环通路8X的分支部8B向四个方向分流而流入各个换热器3，同时，使从各个换热器3排出的冷却液在回流侧的循环通路8Y合流而回流到冷却机构35。由此，将四组电池块10的换热器3借助循环通路8并联地连接。
循环通路8具有用于将多个换热器3和冷却机构35连结的冷却液管21。附图所示的循环通路8利用接头部22、23将换热器3和多个冷却液管21相连结，并且借助彼此连结的冷却液管21使冷却液在换热器3中循环。冷却液管21是树脂制的管。但是，冷却液管并非必须是树脂制的管，能够使用金属管、橡胶状弹性体的软管等能够使冷却液循环的所有的管。因此，该说明书中的“管”以包含软管在内的广泛含义进行使用。
图1至图4所示的循环通路8借助接头部22将从外装壳体9突出的连结端部32和冷却液管21相连结，还借助接头部23将冷却液管21彼此相连结。接头部22、23是树脂制或者金属制，或者是局部具有金属部的树脂制，设为能够将连结端部32和冷却液管21连结成水密的结构。如图10所示，接头部22、23具有能够供连结端部32、冷却液管21的顶端部***的筒部22A，将连结端部32、冷却液管21的顶端部***并接合于该筒部22A的内侧，或者通过螺纹结合连结于该筒部22A的内侧。而且，连结部分使用密封件、密封材料也能够形成水密结构。
在这里，如图1和图4所示，对于将多个换热器3划分为前段和后段，并且利用各个分支部8B使从主循环通路8A供给的冷却液分流且循环的结构而言，通常存在如下倾向：与自主循环通路8A远离配置的分支部8B相连结的后段的换热器3的冷却液的流量比与靠近主循环通路8A配置的分支部8B相连结的前段的换热器3的冷却液的流量小。在该情况下，与前段的换热器3相比，后段的换热器3难以被冷却而导致温度变高，无法使所有的换热器的温度变得均匀。
此外，对于电池***而言，因其使用环境不同，有时特定的电池块比其他的电池块被加热的温度高。例如，在作为电动车辆等的电源搭载于车辆的电池***中，有时其搭载位置受到种种限制，未必将所有电池块都配置在相同的温度环境中。在该情况下，因为配置在容易被加热的区域(例如、靠近发热构件的区域、散热环境差的区域)的电池块比其他的电池块温度上升大，所以无法使利用多个换热器冷却的多个电池均匀冷却。
为了解决这样的问题，在本发明的电池***中，在循环通路8的分支部8B设有用于控制冷却液的流量的流量调整部，利用该流量调整部控制冷却液的流量，从而能够使利用各个换热器3连结的单电池1的温度差均匀化。流量调整部利用使冷却液的通过阻力变大的阻力部来限制设有阻力部的分支部8B的流量，从而控制在换热器3中循环的冷却液的流量。流量调整部20例如调整分支部8B的流路口径，从而调整在换热器3中循环的冷却液的流量。该流量调整部20通过对分支部8B的流路口径进行局部调整，使在换热器3中循环的冷却液的流量变化，从而减少利用多个换热器3冷却的单电池1的温度差而进行均匀冷却。具体而言，设在与想要高效地冷却的换热器3相连结的分支部8B的流量调整部使流路口径变大而增加冷却液的流量，设在与想要抑制冷却的换热器3相连结的分支部8B的流量调整部使流路口径变小而减少冷却液的流量。
这样的流量调整部20的一例在图11示出。图11所示的流量调整部20调整构成分支部8B的冷却液管21或者接头部22的内径，从而调整阻力部。该流量调整部20使构成与特定的换热器3A、3B相连结的分支部8Ba、8Bb的冷却液管21和接头部22的内径不同于构成与其他的换热器3C、3D相连结的分支部8Bc、8Bd的冷却液管21和接头部22的内径。具体而言，通过使用于使冷却液在配置于前段的换热器3A、3B中循环的冷却液管21或者接头部22的内径比用于使冷却液在配置于后段的换热器3C、D中循环的冷却液管21或者接头部22的内径小，从而使在四个换热器3A、3B、3C、3D中循环的冷却液的流量相等。由此，减少利用多个换热器3冷却的多个单电池1的温度差而进行均匀冷却。
进一步而言，电池***通过将与想要高效地冷却的换热器相连结的冷却液管或者接头部的内径变大、将与想要抑制冷却的换热器相连结的冷却液管或者接头部的内径变小，从而能够减少利用多个换热器所冷却的多个单电池的温度差而进行均匀冷却。例如，对于电池***而言，在图11中，在想要使换热器3D比其他的换热器3A、3B、3C有效地进行冷却的情况下，使构成与换热器3D相连结的分支部8Bd的冷却液管21或者接头部22的内径比构成与其他的换热器3A、3B、3C相连结的分支部8Ba、8Bb、8Bc的冷却液管21或者接头部22的内径大，或者使构成与换热器3A、3B、3C相连结的分支部8Ba、8Bb、8Bc的冷却液管21或者接头部22的内径比构成与换热器3D相连结的分支部8Bd的冷却液管21或者接头部22的内径小。
图11所示的流量调整部20使冷却液管21和接头部22这两者的内径变小，但是也能够仅使冷却液管21和接头部22中的任一者的内径变小。
进一步而言，流量调整部20也能够形成图12所示的结构。图12所示的流量调整部20在循环通路8设有用于调整流路的截面积的流量调整阀24。对于图12所示的循环通路8而言，在用于使冷却液分流到四个换热器3的所有的分支部8B的接头部22设有流量调整阀24。图12所示的流量调整阀24由设于接头部22的调节螺钉25构成。该流量调整阀24具有贯穿接头部22的外周面的调节螺钉25，通过使该调节螺钉25转动，调节接头部22的内部的调节螺钉25的突出量，从而能够调整接头部22的内部的冷却液的流路的截面积。该流量调整阀24例如在使调节螺钉25向内部突出较大的状态下，使冷却液的流路的截面积减小，能够减小经过该部分的冷却液的流量，在使调节螺钉25后退的状态下，使冷却液的流路的截面积变大，能够增加经过该部分的冷却液的流量。因此，该流量调整部20存在如下特征：通过调整调节螺钉25的突出量，从而能够对经过各分支部8B的冷却液的流量进行微调。但是，设于循环通路的流量调整阀并非必须限定为向流路内突出的调节螺钉。阀能够采用能够改变流路的截面积的其他所有的机构。
图12所示的循环通路8使设于与特定的换热器3A、3B相连结的分支部8Ba、8Bb的流量调整阀24的流路面积变大，并且使设于与换热器3C、3D相连结的分支部8Bc、8Bd的流量调整阀24的流路面积变小。具体而言，使与配置在前段的换热器3A、3B相连结的接头部22的调节螺钉25向内侧突出而缩小流路的截面积，不使与配置在后段的换热器3C、3D相连结的接头部22的调节螺钉25向内侧突出而增大流路的截面积。由此，使在四个换热器3A、3B、3C、3D中循环的冷却液的流量相等，从而减少利用多个换热器3所冷却的单电池1的温度差而进行均匀地冷却。
进一步而言，电池***通过使设于与想要更高效地冷却的换热器相连结的分支部的流量调整阀的流路面积变大，使设于与想要抑制冷却的换热器相连结的分支部的流量调整阀的流路面积变小，从而能够减小利用多个换热器所冷却的单电池的温度差而进行均匀地冷却。例如，对于电池***而言，在图12中，在想要使换热器3D比其他的换热器3A、3B、3C更高效地冷却的情况下，使设于与换热器3D相连结的分支部8Bd的流量调整阀24的流路面积变大，使设于与其他换热器3A、3B、3C相连结的分支部8Ba、8Bb、8Bc的流量调整阀24的流路面积变小。
图12的循环通路8在与换热器3相连结的所有的分支部8B中设有流量调整阀24。该结构通过分别调整设于与各换热器3相连结的分支部8B的流量调整阀24，将流入到所有的换热器3的冷却液的流量调整到最适合，从而能够使电池的温度均匀。但是，流量调整阀也能够仅设于与想要调整流量的换热器相连结的分支部。
此外，在图11和图12中，在想要抑制流入位于后段的左右换热器3C、3D的冷却液的流量的情况下，也能够在与左右换热器3C、3D相连结的分支部8Bc、8Bd设置流量调整部20，但是也能够在前段的分支部分中的、向直进方向分支的分支部8e中设置流量调整部20。
以上的流量调整部20通过改变冷却液管21、接头部22、23的内径尺寸，或者在接头部22、23设置流量调整阀24，从而调整循环通路8的流路口径。但是，对于流量调整部而言，用于调整循环通路8的流路口径的结构并不限于以上的结构。流量调整部也能够使循环通路8的内部形状、状态变化而调整冷却液的实际的流路的截面积。例如，对于由金属管构成的冷却液管而言，通过进行挤压使横截面形状成为椭圆形或者长圆形而减小截面积，也能够缩小实质的流路口径。此外，对于由挠性的软管构成的冷却液管而言，通过利用夹紧装置等进行挤压而使截面积变小，从而也能够缩小实质的流路口径。
此外，以上的流量调整部20以使所有的单电池1的温度在预定的范围内的方式调整缩小循环通路8的流路口径的程度。在这里，使冷却液在多个换热器3中循环而冷却电池单元2时的各单电池1的温度降低的倾向能够根据经验或者根据实验求出。因此，流量调整部20参考在不使冷却液在换热器3中循环的状态下的单电池1的温度上升的倾向和在使冷却液在各换热器3中循环的冷却时的单电池1的温度降低的倾向等，以使各换热器3能够减小电池单元2的单电池1的温度差而进行均匀地冷却的方式调整循环通路8的流路口径。
(外装壳体9)
外装壳体9形成为不使外部气体进入内部换气的密闭结构。该外装壳体9不会发生外部气体进入而在换热器3的表面结露的情况。因此，能够使换热器3表面的结露水很少，或者几乎没有结露水。而且，外装壳体9封闭成即使在换热器3中循环的冷却液泄漏到外部，也不会使冷却液进入内部的水密结构。因为水不会从外部进入该电池***，所以该电池***能够配置在车辆的外部。
(实施例2)
而且，对于电池***而言，如图13所示，受到设置位置等的限制，有时电池块10所具有的单电池1的个数不同。对于图13所示的电池***200而言，配置于后段的左右的电池块10’所具有的单电池1的数量比配置于前段的左右电池块10所具有的单电池1的数量少。对于图13所示的电池***200而言，与前段的电池块10在换热器3的两个面具有电池单元2的情况相对，后段的电池块10’仅在换热器3的单侧面配置有电池单元2。对于该结构的电池***200而言，配置于后段的单电池1比配置于前段的单电池1容易被冷却。因此，对于该结构的电池***200而言，在配置于前段的电池块10的换热器3中循环的冷却液的流量比在配置于后段的电池块10’的换热器3中循环的冷却液的流量多，从而减小利用多个换热器3所冷却的单电池1的温度差而进行均匀地冷却。因此，对于该电池***200而言，以与配置在前段的电池块10的换热器3相连结的分支部8B的流路面积比与配置在后段的电池块10’的换热器3相连结的分支部8B的流路面积大的方式设置流量调整部20而调整各分支部8B的流量。
(实施例3)
而且，对于图14所示的电池***300而言，配置在外装壳体9的底面侧的循环通路8借助设于壳体表面的固定部16、17固定在固定位置。图15和图16示出将接头部22固定于外装壳体9的状态，该接头部22用于将冷却液管21连结于作为向外装壳体9的外侧突出的换热器3的连结端部32的外部连结部33。
图15和图16所示的接头部22具有固定片26，该固定片26从供连结端部32***的筒部22A向外周方向突出。固定片26是平面状，形成为向筒部22A的半径方向和轴向延伸的矩形形状。外装壳体9具有用于固定接头部22的固定部16，将该固定部16形成为从底面9A突出的肋状。将接头部22的固定片26和外装壳体9的固定部16彼此层叠，并且，借助贯穿它们的固定件18进行固定。附图所示的固定件18具有螺栓18A和螺母18B，使螺栓18A贯穿层叠的固定片26和固定部16，并且，通过将螺母18B拧入螺栓18A的顶端，在夹着固定片26和固定部16的状态下将两者固定。但是，螺栓也能够通过拧入固定部或者固定片进行固定。对于该接头部22而言，将外部连结部33***筒部22A，并且，将从筒部22A突出的固定片26固定于设置在外装壳体9的固定部16而固定在固定位置。由此，将用于连结外部连结部33和冷却液管21的接头部22牢固地固定于外装壳体9，能够有效地防止冷却液从该连结部泄漏。
此外，图17和图18示出将冷却液管21固定于外装壳体9的状态。图17和图18所示的冷却液管21具有从外周面向切线方向突出的固定片27。固定片27是平面状，形成为从冷却液管21的外周面朝向外装壳体9突出的形状。外装壳体9具有用于固定冷却液管21的固定部17，将该固定部17形成为从底面9A突出的肋状。将冷却液管21的固定片27和外装壳体9的固定部17彼此层叠，并且，借助贯穿它们的固定件18进行固定。附图所示的固定件18是止动螺钉，将层叠的固定片27和固定部17通过螺纹结合固定。但是，固定件也能够是螺栓和螺母。该冷却液管21以固定片27被设于外装壳体9的固定部17固定的方式被固定于固定位置。由此，将冷却液管21牢固地固定于外装壳体9，通过抑制冷却液管21的错位，能够有效地防止冷却液从冷却液管21和接头部22、23的连结部泄漏。
而且，图14所示的电池***300具有盖部19，该盖部19用于覆盖沿着外装壳体9的表面(附图中的底面2A)配置的循环通路8。附图所示的盖部19是覆盖沿着外装壳体9的底面9A的中央部配置的整个循环通路8的槽形的板。该盖部19能够覆盖且保护沿着底面9A配置的整个循环通路8。该结构能够利用盖部19防止循环通路8直接与外部接触，因此能够覆盖且保护整个循环通路8。而且，附图所示的盖部19形成为槽形，在冷却液从循环通路8泄漏的情况下，该盖部19能够作为排水槽进行高效地排水。因此，即使在冷却液泄漏的状态下，也能够使泄漏的冷却液沿着该盖部19流下，从而将冷却液从特定的部分排出到外部。
(实施例4)
而且，对于图19至图21所示的电池***400而言，多个换热器3使连结端部32向冷却板30的上方突出，并且，使连结端部32贯穿外装壳体9的顶面9B，并且将循环通路8配置在外装壳体9的顶面侧。如图20所示，该电池***400也在外装壳体9的内部配置两列电池块10，在外装壳体9的顶面9B侧的中央部，利用循环通路8将多个换热器3相连结。对于附图的电池***400而言，在外装壳体9的中央部配置有换热器3的连结端部32和循环通路8。
而且，对于图19至图21所示的外装壳体9而言，为了将从循环通路8的连结部泄漏的冷却液向外装壳体9的外周方向排出，在上表面形成有排水槽14。附图所示的外装壳体9在从换热器3突出的多个连结端部32的两侧沿着换热器3的延长方向(附图中的左右方向)延长到外装壳体9的两端缘地设置排水槽14。形成在连结端部32的两侧的排水槽14彼此平行，以从外装壳体9的左右的中心朝向左右两侧向下倾斜的方式形成。而且，在一对连结端部32的左右两侧设有将一对排水槽14连结的连结槽15。另外，在循环通路8中循环的冷却液从连结端部32和分支部8B的连结部泄漏的可能性高。因此，该结构通过在最容易发生液体泄漏的连结端部32和循环通路8的连结部的周围设置排水槽14和连结槽15，使从循环通路8泄漏的冷却液可靠地流入排水槽14和连结槽15，从而能够实施顺畅地排水。
(实施例5)
而且，图22和图23所示的电池***500与上述的电池***100一样，多个换热器3使连结端部32向冷却板30的下方突出，并且，使连结端部32贯穿外装壳体9的底面9A，从而将循环通路8配置在外装壳体9的底面9A侧。进一步而言，电池***500具有沿着外装壳体9的底面9A配置的箱体40。附图所示的箱体40形成沿着外装壳体9的底面9A的外形，并且具有能够收纳配置在外装壳体9的底面9A侧的循环通路8的深度。进一步而言，附图所示的箱体40形成有将循环通路8配置在固定位置的凹部41。如图23所示，箱体40的凹部41在箱体40的下表面侧，以能够收纳循环通路8的方式沿着循环通路8的周围形成，并且构成为将收纳于凹部41的循环通路8配置在固定位置并且能够保护循环通路8的结构。
作为这样的箱体40，例如，为了使整个壳体形成为轻便的结构，能够使用将硬质塑料形成为中空状而成的构件。该箱体40的整体为中空状而变得轻便，在内部设有在竖立姿态下彼此交叉的多个肋等，从而能够加强整个壳体。
在以上的实施例中，示出了将循环通路8配置在外装壳体9的底面侧或者顶面侧的例子，但是，电池***也能够将循环通路配置在外装壳体的侧面。在该情况下，换热器形成为使连结端部向水平方向突出的形状，在外装壳体内配置了多个电池单元和连结板的状态下，使从换热器突出的连结端部贯穿外装壳体的侧面且向外部突出。将循环通路连结于从外装壳体的侧面突出的连结端部并连结于冷却机构。即、该电池***沿着外装壳体的侧面配置有循环通路。
以上的电池***能够应用在用于向搭载于混合动力车、电动汽车等电动车辆的行驶马达供给电力的电源、用于对太阳能发电、风力发电等自然能量的发电电力进行蓄电的电源、或者用于对深夜电力进行蓄电的电源等各种用途中，特别是能够作为适合大电力、大电流的用途的电源使用。作为搭载有电池***的车辆而言，能够用作利用发动机和马达这两者行驶的混合动力汽车、插电式混合动力汽车、或者仅利用马达行驶的电动汽车等电动车辆，而电池***能够作为这些车辆的电源使用。
(混合动力汽车用电池***)
图24示出将电池***搭载于利用发动机和马达这两者行驶的混合动力汽车的例子。搭载了该附图所示的电池***100的车辆HV具有：发动机96和行驶用的马达93，它们用于使车辆HV行驶；电池***100，其用于向马达93供给电力；发电机94，其用于对电池***100的电池进行充电；车辆主体91，其搭载有发动机96、马达93、电池***100以及发电机94；以及车轮97，其被发动机96或者马达93驱动，用于使车辆主体91行驶。电池***100借助DC/AC逆变器95与马达93和发电机94相连。车辆HV一边对电池***100的电池进行充放电一边利用马达93和发动机96这两者行驶。马达93在发动机效率差的区域，例如加速时、低速行驶时被驱动而使车辆HV行驶。马达93从电池***100获得电力供给以进行驱动。发电机94被发动机96驱动，或者被在对车辆实施制动时的再生制动驱动，对电池***100的电池进行充电。
(电动汽车用电池***)
此外，图25表示在仅利用马达行驶的电动汽车搭载电池***的例子。搭载了该附图所示的电池***100的车辆EV具有：行驶用马达93，其用于使车辆EV行驶；电池***100，其用于向该马达93供给电力；发电机94，其用于对该电池***100的电池进行充电；车辆主体91，其搭载有马达93、电池***100以及发电机94；车轮97，其被马达93驱动，用于使车辆主体91行驶。电池***100借助DC/AC逆变器95与马达93和发电机94相连。马达93获得来自电池***100的电力供给以进行驱动。发电机94被在对车辆EV实施再生制动时的能量所驱动，对电池***100的电池进行充电。
如上所述，对于搭载于电动车辆的电池***而言，虽然受到车辆内的设置位置的限制，但是根据搭载的车辆对配置在外装壳体的外部的循环通路的形状、配置进行各种改变，就能够在车辆实现最优的配管。此外，在本发明中，在循环通路具有流量调整部，因此可根据搭载有电池***的车辆的搭载位置的温度环境进行温度调整。例如，电池***的温度环境因车种、设置位置、周围环境等而不同，也存在容易被加热的区域，但是通过根据配置在各区域的单电池的温度上升的倾向，控制在换热器中循环的冷却液的流量，能够对温度平衡进行理想的调整。
产业上的可利用性
本发明的电池***能够作为驱动混合动力车、插电式混合动力车、电动汽车等汽车的马达的电源适当地利用。
附图标记说明
100、200、300、400、500…电池***、1…单电池、2…电池单元、2A…底面、2B…侧面、3…换热器、3A、3B、3C、3D…换热器、4…端板、5…连结件、6…隔膜、7…电池层叠体、8…循环通路、8X…流入侧循环通路、8Y…回流侧循环通路、8A…主循环通路、8B…分支部、8Ba、8Bb、8Bc、8Bd、8Be…分支部、9…外装壳体、9A…底面、9B…顶面、9a…贯通孔、10…电池块、10’…电池块、11…电极端子、12…汇流条、13…密封件、14…排水槽、15…连结槽、16…固定部、17…固定部、18…固定件、18A…螺栓、18B…螺母、19…盖部、20…流量调整部、21…冷却液管、22…接头部、22A…筒部、23…接头部、24…流量调整阀、25…调节螺钉、26…固定片、27…固定片、30…冷却板、31…冷却管、32…连结端部、35…冷却机构、36…换热器、37…循环泵、38…控制电路、39…温度传感器、40…箱体、41…凹部、91…车辆主体、93…马达、94…发电机、95…DC/AC逆变器、96…发动机、97…车轮、HV…车辆、EV…车辆

Claims (9)

1.一种电池***，其中，该电池***具有：
多个电池单元，其具有能够充放电的多个单电池，该多个电池单元包括多个第一电池单元和多个第二电池单元；
多个换热器，其借助循环的冷却液对所述电池单元的单电池进行冷却，该多个换热器包含对所述多个第一电池单元进行冷却的多个第一换热器和对所述多个第二电池单元进行冷却的多个第二换热器；以及
冷却机构，其借助用于使冷却液循环的循环通路而与所述多个换热器连结，
所述循环通路具有：
主循环通路，其与所述冷却机构连结；
第一分支部，其连结于所述主循环通路，并连结于所述多个第一换热器；以及
第二分支部，其连结于所述第一分支部，并连结于所述多个第二换热器，
所述第一分支部具有分别连结于所述多个第一换热器的多个第一冷却液管和将所述多个第一冷却液管与所述主循环通路连结的第一接头部，
所述第二分支部具有分别连结于所述多个第二换热器的多个第二冷却液管、连结于所述第一接头部的第三冷却液管以及将所述多个第二冷却液管和所述第三冷却液管连结的第二接头部，
所述第一分支部所具有的所述第一冷却液管的直径比所述第二分支部所具有的所述第二冷却液管的直径小，
该电池***还具有用于收纳多个所述电池单元和所述多个换热器的外装壳体，
所述换热器具有：冷却管，其用于使所述冷却液循环；以及冷却板，其内置有所述冷却管，所述换热器使所述冷却管的两端部从所述冷却板突出并将其作为使该冷却液向该冷却管的内部流动的连结端部，
将所述冷却板以与所述电池单元的单电池热结合的状态配置且收纳在所述外装壳体内，并且，使所述连结端部贯穿所述外装壳体，在该外装壳体的外部与所述循环通路相连结，
所述循环通路具有第三接头部，该第三接头部用于将所述第一冷却液管或所述第二冷却液管连结于从所述外装壳体的表面突出的所述连结端部，
所述第三接头部具有：筒部，其供所述连结端部***；以及固定片，其从所述筒部的外周面突出，
所述外装壳体具有固定部，该固定部从壳体表面突出且用于对所述固定片进行固定，
通过将所述固定片固定于所述固定部，从而将所述第三接头部固定于所述外装壳体的固定位置。
2.根据权利要求1所述的电池***，其中，
所述换热器使所述连结端部从所述冷却板的下方突出，并且，使该连结端部贯穿所述外装壳体的底面，从而在该外装壳体的底面侧配置所述循环通路。
3.根据权利要求2所述的电池***，其中，
该电池***还具有沿着所述外装壳体的底面配置的箱体，所述箱体具有将所述循环通路配置在固定位置的凹部。
4.根据权利要求1所述的电池***，其中，
所述换热器使所述连结端部从所述冷却板的上方突出，并且，使该连结端部贯穿所述外装壳体的顶面，从而在该外装壳体的顶面侧配置所述循环通路。
5.根据权利要求4所述的电池***，其中，
所述外装壳体在上表面具有排水槽，并且使所述排水槽以朝向该外装壳体的外侧向下倾斜的方式倾斜，从而使从所述连结端部或者所述循环通路泄漏的所述冷却液借助所述排水槽排出。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池***，其中，
该电池***具有盖部，该盖部用于盖住沿着所述外装壳体的表面配置的所述循环通路。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的电池***，其中，
所述第一冷却液管或所述第二冷却液管具有从外周面突出的固定片，
所述外装壳体具有固定部，该固定部从壳体表面突出且用于对所述固定片进行固定，
通过将所述固定片固定于所述固定部，从而将所述第一冷却液管或所述第二冷却液管固定于壳体表面的固定位置。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的电池***，其中，
所述连结端部被***设于所述外装壳体的贯通孔而向该外装壳体的外部突出，
在所述冷却板与所述外装壳体的内表面之间，在所述贯通孔的周围配置有密封件，从而将所述换热器和所述外装壳体连结成防水结构。
9.一种电动车辆，其具有权利要求1至8中任一项所述的电池***，其中，
所述电池***向用于使车辆行驶的马达供给电力。
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