專利名稱：電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，其中電源元件和用于冷卻該電源元件的冷 卻劑被容納在電源殼體中。
背景技術：
如果用于驅(qū)動車輛例如混合動力車輛、電動車輛或燃料電池車輛等的 電源(例如，二次電池或燃料電池)超過合適的溫度，則電池元件會產(chǎn)生 氣體。因此，當生熱時電源必須被快速冷卻。
曰本專利特許笫2959298號描述了用于冷卻冷卻劑的技術。根據(jù)此技 術，冷卻劑被填充到其中容納有多個單元電池的箱形容器中。然后，使用 設置在箱形容器的外周部附近的循環(huán)裝置來使此冷卻劑循環(huán)。
另外，曰本專利申請?zhí)亻_第2005-19134號(JP-A-2005-19134 )描述 了 一種用于使用壓力泵使已被填充在容納鉛蓄電池的燃料電池容器內(nèi)的冷 卻劑在該容器內(nèi)部和外部之間循環(huán)的方法。
另外，日本專利特許第2775600號描述了一種相關的冷卻裝置，它包 括絕熱外殼和布置在該絕熱外殼內(nèi)的冷卻器，空氣流過該冷卻器。冷卻器 是通過彼此并行地布置多個板形冷卻元件形成的。要被冷卻的電池單元布 置在這些平行的冷卻元件之間的空間內(nèi)。
此外，曰本專利申請?zhí)亻_第9-266016號(JP-A-9-266016)描述了用 于冷卻圓筒形電池的方法。根據(jù)此技術，圓筒形電池^皮接觸該圓筒形電池 的外周面的殼體保持。通過經(jīng)由延伸通過該殼體內(nèi)部的通路供給冷卻流體 來冷卻該圓筒形電池。
此外，國際公開98/32186小冊子描述了一種電池模塊，其中多個單元電池和具有電絕緣特性的流體被容納在絕熱容器內(nèi)，并且使用泵使得冷卻 劑在絕熱容器內(nèi)部和外部之間循環(huán)。
另夕卜，日本專利申請?zhí)亻_第11-307139號(JP-A-11-307139)描述了 一種電池冷卻裝置，其中具有電絕緣特性的冷卻劑填充在容納電池的密閉 容器中。在該密閉容器內(nèi)還布置有冷卻該冷卻劑的冷卻介質(zhì)從中通過的冷 卻管。
但是，對于日本專利特許第2959298號中描述的技術的結構，循環(huán)裝 置設置在箱形容器的外周部附近，從而發(fā)生循環(huán)的區(qū)域受限，并且不能使 得冷卻劑總體上的溫度均勻。結果，遠離循環(huán)裝置的單元電池可能未被充 分冷卻。
即使設置有多個循環(huán)部件，在那些沒有設置循環(huán)部件的區(qū)域中循環(huán)仍 不充分，并且循環(huán)部件數(shù)量的增加將增大成本。
另外，對于使冷卻劑強制循環(huán)的方法，需要在電池容器外部設置循環(huán) 通路和強制循環(huán)泵，這樣會增大整個裝置的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了 一種能夠抑制冷卻劑的溫度分布的變化的電源裝置。
本發(fā)明的第 一方面涉及一種電源裝置，其中電源元件和冷卻該電源元 件的冷卻劑容納在電源殼體中。此電源裝置包括布置在冷卻劑中的環(huán)形帶， 以及用于使該環(huán)形帶環(huán)形旋轉的旋轉裝置。
這里，所述電源元件可布置在被所述環(huán)形帶環(huán)繞的區(qū)域中。另外，可 在所述環(huán)形帶上i殳置多個循環(huán)部。
所述電源裝置還可設有用于檢測冷卻劑的溫度的溫度檢測裝置，和用 于基于來自該溫度檢測裝置的檢測結果控制由所述旋轉裝置使所述環(huán)形帶 進行的旋轉運動的旋轉控制裝置。
所述電源元件可由多個電源體形成。在此情況下，所述電源元件可通 過將所述電源體彼此并行地布置在支承部件之間來形成，并且所述旋轉裝置的旋轉軸的軸承部可形成于所述支承部件上。
所述電源裝置還可包括用于從電源殼體外部使旋轉軸旋轉的磁馬達。 根據(jù)本發(fā)明，通過使環(huán)形帶在冷卻劑中環(huán)形旋轉來使冷卻劑循環(huán)，從
而能夠抑制冷卻劑的溫度分布的變化。


本發(fā)明的前述以及其它特征和優(yōu)點從下文結合附圖對示例性實施例的
描述中將變得明顯，其中類似的標號用于指示類似的元件，在附圖中
圖l是才艮據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的電源裝置1的Y-Z平面方向 (即，電池的長度方向)上的截面圖； 圖2是沿圖1中的線I-I，的截面圖； 圖3是沿圖1中的線II-II，的截面圖； 圖4是使旋轉軸旋轉的旋轉驅(qū)動部的截面圖5是控制環(huán)形帶的旋轉的旋轉控制部(即，旋轉控制裝置)的框圖6是示出用于驅(qū)動環(huán)形帶旋轉的方法的流程圖7是才艮據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的電源裝置l，的截面圖。
具體實施例方式
下文將描述本發(fā)明的示例性實施例。
現(xiàn)在將參照圖1和2描述本發(fā)明的總體結構。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第 一示例性實施例的電源裝置1的Y-Z平面方向(即，電池的長度方向)的 截面圖，圖2是沿圖1中的線I-I，的截面圖。
本發(fā)明的電源裝置1包括填充有冷卻劑的電池殼體(即，電源殼體) 11、布置在冷卻劑中的組合電池(即電源元件12)以及布置在冷卻劑中并 且環(huán)繞該組合電池12的環(huán)形帶13。圖1中省去了環(huán)形帶13。
分別圍繞旋轉軸14a-14d旋轉的帶驅(qū)動輥(即，旋轉裝置)17a-17d 與環(huán)形帶13的四個拐角部壓力接觸，使得能夠通過旋轉帶驅(qū)動輥17a-17d 來使環(huán)形帶13環(huán)形旋轉。環(huán)形旋轉環(huán)形帶13使得冷卻劑在電池殼體11內(nèi)部循環(huán)，從而能夠使 得冷卻劑的溫度均勻(即，使得溫度分布的變化能夠被抑制)。結果，能 夠延長組合電池12的壽命。
另外，將環(huán)形帶13布置成環(huán)繞整個組合電池12使得所有冷卻劑都可 被循環(huán)。因此，不再需要提供多個循環(huán)裝置來使所有冷卻劑循環(huán)，從而能 夠降低成本。
此外，循環(huán)裝置(即，環(huán)形帶13)布置在冷卻劑中，從而與通過循環(huán) 泵來循環(huán)冷卻劑的結構相比能夠使得電源裝置1較小。
接下來，將參照圖1至5詳細描述電源裝置1的結構。圖3是沿圖1 中的II-II，的截面圖，圖4是使旋轉軸14a旋轉的旋轉驅(qū)動部的截面圖，圖 5是控制環(huán)形帶13的旋轉的旋轉控制部(即旋轉控制裝置)的框圖。在圖 5中，實線表示機械連接，而虛線表示電連接。
如圖1所示，組合電池12由在彼此相對地設置的一對電池保持器(支 承部件)121和122之間彼此并行地布置的多個圃筒形電池(即，圓筒形 電源體)123形成。
螺紋軸部(帶螺紋的軸部)123a布置在各個圓筒形電池123的一端， 并且螺紋軸部123b布置在各個圓筒形電池123的另一端。在電池保持器 121和122中以矩陣形式形成未示出的多個插孔部，各個圓筒形電池123 的螺紋軸部123a和123b插入所述插孔部。當圓筒形電池123處于組裝好 的狀態(tài)時，螺紋軸部123a和123b從插孔部突出到電池保持器121和122 外部。順l更提及，電池保持器121和122由絕緣樹脂制成。
當多個圓筒形電池123:f皮組裝到一起以形成電池組件時，各圓筒形電 池123的發(fā)熱溫度可能存在變化。例如，布置在電池組件中央的圓筒形電 池123的發(fā)熱溫度可能高于布置在電池組件外側的圓筒形電池123的發(fā)熱 溫度。結果，布置在中央的圓筒形電池123可能比外側的圓筒形電池123 劣化得快。為了消除這種狀況，可通過強制循環(huán)冷卻劑來快速抑制圓筒形 電池123的溫度的變化。
如圖3所示，在電池保持器121的四個拐角部中的每一個附近設置凹口部121a-121d，并且在每個凹口部121a-121d中i殳置由陰影指示的軸承部 18a-18d。
在每個軸承部18a-18d上分別形成R形的承載面181a-181d。每個承 載面181a-181d可旋轉地支承旋轉軸14a-14d之一。
以此方式在電池保持器121上形成軸承部排除了對獨立軸承部件的需 要，并且使得可較容易地布置組合電池12以及對馬達(電機)15進行定 位。順便提及，電池保持器122的結構與電池保持器121相同。
匯流排(母線，busbar) 124將相鄰的圓筒形電池123串聯(lián)地連接到 一起。此匯流排124配合到螺紋軸部123a和123b上。然后，可通過在匯 流排124上將緊固螺母126旋擰在螺紋軸部123a和123b上，來將圓筒形 電池123固定在電池保持器121和122上。
接下來，將詳細描述電池殼體11的結構。如圖2所示，在電池殼體 11的外周面上形成用于驅(qū)散通過冷卻劑傳遞的由組合電池12產(chǎn)生的熱的 冷卻翅片19，以及用于將電池殼體ll固定在乘員座椅下方的地板22上的 安裝支架21。順便提及，也可提供多個冷卻翅片19。
在安裝支架21中形成豎直延伸的開口部21a。緊固螺栓23從地板22 側插入此開口部21a。
緊固螺栓23的末端部從安裝支架21突出?？赏ㄟ^從車廂內(nèi)側將緊固 螺母24旋擰在緊固螺栓23上，來將電源裝置l固定在地板22上。順便提 及，電池殼體11例如可由金屬或樹脂制成。
在電池殼體11的內(nèi)周面上設置有第一溫度傳感器61和第二溫度傳感 器62。第一溫度傳感器61設置在組合電池12上方，第二溫度傳感器62 *沒置在組合電池12下方。這里，由于周圍冷卻劑的比重的差異，因冷卻組 合電池12而變熱的冷卻劑自然地升高。
因此，可通過在組合電池12的上方和下方布置溫度傳感器61和62 來精確地測量冷卻劑的溫度的變化。
如圖5所示，第一溫度傳感器61和第二溫度傳感器62與電池ECU 63 電連接。基于從第一溫度傳感器61和第二溫度傳感器62輸出的溫度信息，當 得出冷卻劑的溫度差為5匸或更大時，電池ECU 63開啟馬達電源64，并 且當?shù)贸隼鋮s劑的溫度差小于5C時，電池ECU63關閉馬達電源64。
接下來，將詳細描述環(huán)形帶13的結構。環(huán)形帶13的內(nèi)側面面向圓筒 形電池123的沿著長度方向的表面，并且在冷卻劑中環(huán)繞組合電池12。
在環(huán)形帶13的外表面上相隔預定的間隔(間距)設置沿帶的厚度方向 延伸的多個循環(huán)翅片(即，循環(huán)部)13a。設置這些循環(huán)翅片13a促進了冷 卻劑的循環(huán)。順便提及，循環(huán)部還可通過在環(huán)形帶13的表面上形成凹凸不 平部(即，凸部和凹部)來形成。
另外，帶驅(qū)動輥17a-17d從環(huán)形帶13的內(nèi)側與環(huán)形帶13的四個拐角 部壓力接觸。帶驅(qū)動輥(即，旋轉裝置)17a-17d形成為圓筒形，并且每 個帶驅(qū)動輥分別在內(nèi)徑部分處具有旋轉軸(即，旋轉裝置)14a-14d。每個 帶驅(qū)動輥17a-17d與其各自的旋轉軸14a-14d —起作為單個單元旋轉。
在圖1中在電池殼體ll的內(nèi)側壁部上設置有成對的左側和右側徑向軸 承部26b-26d。多對徑向軸承部26b-26d旋轉地支承旋轉軸14b-14d。
接下來，將參照圖l-4描述用于使旋轉軸14a旋轉的結構。
在電池殼體ll的內(nèi)側壁部上在旋轉軸14a的軸向方向上i殳置有徑向軸 承部26a，該徑向軸承部26a與徑向軸承部26b-26d具有相同結構。此徑 向軸承部26a可旋轉地支承旋轉軸14a。
此外，在電池殼體11的壁部中設置有具有容納空間的旋轉板容納部 27，該容納空間的尺寸(在Y軸方向上)大于電池殼體ll的厚度，并且 油封31被插入在旋轉板容納部27與電池殼體11的壁部相交的邊界處。
油封31使得能夠可靠地密封電池殼體11內(nèi)的冷卻劑。
旋轉板容納部27被帽狀的分隔壁28垂直地分成兩個室，即位于圖中 右側的第一旋轉板容納部27a和位于圖中左側的第二旋轉板容納部27b。 旋轉軸14a的另一端部延伸出以進入第一旋轉板容納部27a。馬達(即， 旋轉裝置)15的輸出軸15a延伸出以i^A第二旋轉板容納部27b。
旋轉板32固定在旋轉軸14a的所述另一端部上，該旋轉板32的形狀類似于在一端被密封的圓筒。在旋轉板32的內(nèi)周面上沿圃周方向交替地布 置有多個在外側具有N極的磁體41a和多個在外側具有S極的磁體41b。
盤形的》茲體安裝板33固定在馬達15的輸出軸15a的末端部上。在此 磁體安裝板33的周向表面上沿圓周方向交替地布置有多個在外側具有N 極的磁體42a和多個在外側具有S極的磁體42b。
當馬達15的輸出軸15a旋轉時，磁體41a、 41b、 42a和42b的磁效 應使得旋轉軸14a旋轉。順1更提及，馬達15、輸出軸15a、磁體安^j^33、 磁體41a、 41b、 42a和42b以及旋轉板32共同形成磁馬達。
這樣，使用該磁馬達來使環(huán)形帶13旋轉，該環(huán)形帶使得被密封在電池 殼體ll中的冷卻劑循環(huán)。
這里，填充在電池殼體ll中的冷卻劑可以是這樣的材料，即該材料具 有高比熱、良好的導熱性以及高沸點，不會腐蝕電池殼體11或組合電池 12，并且抗熱分解、空氣氧化和電解等。此外，可使用電絕緣性液體以防 止電極端子之間發(fā)生短路。
更具體地說，例如含氟的惰性液體可被用作冷卻劑。氟系惰性液體的 示例包括FluorinertTM， NovecTM HFE (氫氟醚)和NovecTM 1230，這些 全部來自3M公司?？蛇x擇地，還可使用氟系惰性液體之外的液體(例如， 硅油)。
接下來，將參照圖5和6描述用于控制馬達15的方法。圖6是示出用 于可旋轉地驅(qū)動環(huán)形帶13的流程圖。順便提及，此流程圖中的例程由電池 ECU (即，旋轉控制裝置)63執(zhí)行。
首先，電池ECU 63比較從第一溫度傳感器61和第二溫度傳感器62 輸出的溫度信息(步驟S101)，然后確定冷卻劑的溫度差是否等于或大于 5'C (步驟S102)。
如果在步驟S102確定溫度差等于或大于5匸，則電池ECU 63確定馬 達電源64是否開啟(步驟S103)。如果馬達電源64沒有開啟(即，步驟 S103中否)，則電池ECU63開啟馬達電源64 (步驟S104)。
當電池ECU 63開啟馬達電源64時，馬達15的輸出軸15a旋轉。結果，安裝在磁體安裝板33和旋轉板32上的磁體41a、 41b、 42a和42b的 》茲效應起作用，以使旋轉軸14a旋轉。
如圖2所示，與帶驅(qū)動輥17a壓力接觸的環(huán)形帶13根據(jù)旋轉軸14a 的旋轉而逆時針(即，沿箭頭G的方向)旋轉。結果，冷卻劑沿電池殼體 ll的內(nèi)周壁移動，從而使得冷卻劑的溫度變均勻。
另外，強制循環(huán)冷卻劑迅速抑制了各圓筒形電池123的溫度中的變化， 并且降低了圓筒形電池123的最高溫度，從而延長了組合電池12的壽命。
順便提及，如果在步驟S103中確定馬達15當前正在被驅(qū)動，或者已 在步驟S104中開啟馬達電源64，則過程返回到步驟SlOl。
如果在步驟S102中確定溫度差小于5X:,則電池ECU63確定馬達電 源64是否開啟(步驟S105)。如果馬達電源64開啟，則電池ECU63將 其關閉以停止馬達15 (步驟S106)。順便提及，如果在步驟S105中確定 馬達15當前未被驅(qū)動，或者已在步驟S106中關閉了馬達電源64，則過程 返回步驟SlOl。
現(xiàn)在將參照圖7描述本發(fā)明的第二示例性實施例，圖7是根據(jù)第二示 例性實施例的電源裝置l，的截面圖。
組合電池12是通過在Z軸方向上(即，豎直地)布置四排、在X軸 方向上(即，水平地)布置八排圓筒形電池123形成的。
第一環(huán)形帶131環(huán)繞位于左側的四排圓筒形電池123，并且第二環(huán)形 帶132環(huán)繞位于右側的四排圓筒形電池123。
第一環(huán)形帶131和第二環(huán)形帶132中的每一個被分離的馬達獨立驅(qū)動， 即第一環(huán)形帶131被第一馬達驅(qū)動，而第二環(huán)形帶132被第二馬達驅(qū)動。 這些馬達對應于第一示例性實施例中的馬達15，并且在圖7中未示出。
第 一馬達和第二馬達被沿彼此相反的方向驅(qū)動。通過驅(qū)動第 一馬達使 第一環(huán)形帶131沿逆時針方向環(huán)形旋轉，通過驅(qū)動第二馬達使第二環(huán)形帶 132沿順時針方向環(huán)形旋轉。結果，在箭頭H的方向上循環(huán)冷卻劑。
才艮據(jù)前述結構，能夠^f吏在該處產(chǎn)生大量熱的位于組合電池12中央的圓 筒形電池123附近(即，在被布置在從右數(shù)第四排和第五排中的圓筒形電池123附近)的冷卻劑可靠地循環(huán)。結果，能夠進一步降低圓筒形電池123 的最高溫度，并能夠進一步抑制各圓筒形電池123的溫度中的變化。
另外，提供兩個環(huán)形帶增加了循環(huán)力，這樣使得與第一示例性實施例 的結構相比，能夠在更大程度上抑制在各圓筒形電池123之間的溫度分布 的變化。
環(huán)形帶13的布置可根據(jù)組合電池12產(chǎn)生的熱的分布被適當?shù)匦薷摹?例如，環(huán)形帶13可被布置成環(huán)繞圓筒形電池123中的一部分(例如，在第 一排和第二排中的圓筒形電池123)。在此情況下，可通過改變旋轉軸14 的位置容易地改變環(huán)形帶13的布置。
在前述示例性實施例中，基于冷卻組合電池12的冷卻劑的溫度來驅(qū)動 環(huán)形帶13。但是，可選擇地，還可基于檢測被用于冷卻發(fā)動機的冷卻劑的 溫度的溫度檢測傳感器的檢測結果，來驅(qū)動環(huán)形帶13。
此外，還可提供調(diào)整環(huán)形帶13的張力的張緊輥。
在第二示例性實施例中，分離的馬達被提供用于驅(qū)動第一環(huán)形帶131 和第二環(huán)形帶132。但是，可選擇地，可通過使用傳動機構將從單個馬達 獲得的驅(qū)動力一分為二，來環(huán)狀地驅(qū)動第一環(huán)形帶131和第二環(huán)形帶132。 這樣減小了馬達的數(shù)量，繼而降低了成本。
在前述示例性實施例中，電源裝置1被布置在乘員座椅下方的地板22 上。但是，可選擇地，電源裝置l可布置在另外的位置，例如駕駛員座椅 與乘員座椅之間的位置，或者被布置在后排行李廂下面。
另外，本發(fā)明可應用于雙電荷層電容器(電源元件)或燃料電池(電 源元件)。雙電荷層電容器被構造成多個正極和負極^Jt替地堆疊在一起， 并且隔板被置于它們之間。在此雙電荷層電容器中，例如，鋁箔可被用作 集電極，活性炭可被用作正電極活性材料和負電極活性材料，并且聚乙烯 構成的多孔膜可被用作隔板。
此外，本發(fā)明還可應用于方形蓄電池。
另外，可在車輛的縱向方向上彼此并行地布置多個電源裝置l。 上述的電源裝置可用作在例如驅(qū)動電動車輛(EV)、混合動力車輛(HEV)和燃料電池車輛(FCV)中用于驅(qū)動馬達的電源。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應理解，本 發(fā)明并不局限于所述的實施例或構造。相反，本發(fā)明將覆蓋多種變型和等 同布置。另外，盡管示例性實施例的各種要素被以各種組合和構型示出， 但是包含更多、更少或僅一個要素的其它組合和構型也在本發(fā)明的精神和 范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種電源裝置，其中電源元件和冷卻所述電源元件的冷卻劑容納在電源殼體中，所述電源裝置的特征在于包括布置在所述冷卻劑中的環(huán)形帶；以及用于使所述環(huán)形帶環(huán)形旋轉的旋轉裝置。
2. 根據(jù)權利要求l所述的電源裝置，其中，所述電源元件布置在被所述環(huán)形帶環(huán)繞的區(qū)域中。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的電源裝置，其中，在所述環(huán)形帶上設置有多個循環(huán)部。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于還包括溫度檢測裝置，所述溫度檢測裝置用于檢測所述冷卻劑的溫度；以及旋轉控制裝置，所述旋轉控制裝置用于基于來自所述溫度檢測裝置的檢測結果控制由所述旋轉裝置使所述環(huán)形帶進行的旋轉運動。
5. 根據(jù)權利要求4所述的電源裝置，其中，多個用于檢測所述冷卻劑的溫度的所述溫度檢測裝置在所述電源殼體內(nèi)布置在所述組合電池的上方和所述組合電池的下方；以及當在所述電源殼體內(nèi)布置在所述組合電池的上方和所述組合電池的下方的所述多個溫度檢測裝置檢測出的溫度差超過預定值時，所述旋轉控制裝置通過驅(qū)動所述旋轉裝置使所述環(huán)形帶環(huán)形旋轉。
6. 根據(jù)權利要求5所述的電源裝置，其中，所述預定值為5t:。
7. 根據(jù)權利要求1或2所述的電源裝置，其中，所述電源元件由多個電源體形成。
8. 根據(jù)權利要求1或2所述的電源裝置，其中，所述電源元件是通過將所述電源體彼此并行地布置在支承部件之間形成的；以及所述旋轉裝置的旋轉軸的軸承部形成于所述支承部件上。
9. 根據(jù)權利要求1或2所述的電源裝置，其特征在于還包括用于從所述電源殼體外部使旋轉軸旋轉的磁馬達。
10. —種電源裝置，包括電源殼體；容納在所述電源殼體中的電源元件；冷卻容納在所述電源殼體中的所述電源元件的冷卻劑;布置在所述冷卻劑中的環(huán)形帶；以及使所述環(huán)形帶環(huán)形旋轉的旋轉設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電源裝置(1)，其中組合電池(12)和冷卻所述組合電池(12)的冷卻劑被容納在電源殼體(11)中，所述電源裝置(1)被構造成環(huán)形帶(13)被布置在冷卻劑中，并且通過使環(huán)形帶(13)環(huán)形旋轉來循環(huán)冷卻劑。環(huán)形帶(13)被布置成環(huán)繞組合電池(12)。循環(huán)翅片(13a)被設置在環(huán)形帶(13)上。結果，能夠抑制冷卻劑的溫度分布的變化，并且能夠使得電源裝置更小。
文檔編號H01M8/24GK101606273SQ200880004850
公開日2009年12月16日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權日2007年2月20日
發(fā)明者高橋泉 申請人:豐田自動車株式會社