電池電源裝置的製作方法
2023-06-19 05:57:31 1
專利名稱：電池電源裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池電源裝置，在作為單電池集合體的電池組件中設有將該電池組件控制在恰當工作狀態的裝置。
背景技術：
已知一種這樣的電池電源裝置，是將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後構成電池模塊，將該電池模塊按所需數量裝於支架盒內串聯，以得到所需的輸出電壓，且能自由地充放電。
然而，在將上述結構的電池電源裝置裝在電動汽車或混合型汽車上時，就會處於過於嚴酷的使用狀態，因此要求對電池的溫度和充放電等進行控制，以維持恰當的工作狀態。為了滿足這一要求，必須對電池電源的溫度和電壓等進行檢測，以把握電池電源自身的狀態，同時要向使用電池電源的外部裝置報告檢測的溫度、電壓、電流及顯示相對25℃時的電池容量所貯存的電氣量的SOC(State of Charge)等電池電源工作狀態的數據。
本發明的目的在於提供一種設有對電池工作狀態進行檢測的傳感器裝置、發生異常時的控制裝置、及將工作狀態向外部報告的報告裝置等的電池電源裝置。
發明的公開為了實現上述目的，本發明第1方案的特點是，將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊，將多個電池模塊立體地並聯保持在支架盒內，同時設有將多個電池模塊電氣性串聯的電池組件、強制地使製冷劑在該電池組件內流動的冷卻裝置、對單個或多個電池模塊單位的溫度進行檢測的溫度檢測裝置。
電池的特性根據溫度而發生變化，尤其是將多個電池模塊集合時溫度容易上升，使電池電源的工作狀態不穩定，而採用上述結構時，由於可利用溫度檢測裝置對單個或多個電池模塊單位的溫度進行檢測，故可對單個或多個電池模塊單位進行溫度管理，可以對冷卻裝置和充放電進行控制，使各電池模塊的溫度均等，使電池組件內保持恰當的溫度。
上述結構中的冷卻裝置採用使製冷劑沿與電池模塊的長度方向正交的方向流動的結構，溫度檢測裝置可採用對製冷劑流的上遊一側及下遊一側的電池模塊的溫度進行檢測、並根據電池組件內的溫度分布傾向從上遊一側及下遊一側的電池模塊的檢測溫度算出中遊部的電池模塊的溫度的結構，能夠將檢測到的製冷劑流的上遊一側及下遊一側的電池模塊的溫度與已知的溫度分布傾向進行對照後算出中遊部的電池模塊的溫度，由於無需在中遊部的電池模塊上設置溫度傳感器就能檢測溫度，故即使減少溫度檢測裝置的數量也能檢測電池模塊單位的溫度。
另外，冷卻裝置採用使製冷劑沿與電池模塊的長度方向正交的方向流動的結構，溫度檢測裝置對沿與製冷劑流動方向正交的方向並聯的1個電池模塊的溫度進行檢測，並能根據電池組件內的溫度分布傾向算出並聯的另一個電池模塊的溫度，通過預先求出與製冷劑流動方向正交的方向的溫度分布傾向，並通過檢測沿與製冷劑流動方向正交的方向並聯的1個電池模塊的溫度，就可從溫度分布傾向算出位於其他並聯位置的電池模塊的溫度。
另外，冷卻裝置採用使製冷劑沿與電池組件的長度方向正交的方向流動的結構，溫度檢測裝置通過對1個電池模塊的溫度進行檢測，能根據電池組件內的溫度分布傾向算出其他電池模塊的溫度，通過在電池組件內的電池模塊單位預先求出溫度分布傾向，就可以從1個電池模塊的檢測溫度算出其他電池模塊的溫度。
上述電池組件內的溫度分布傾向可以根據製冷劑的流量及溫度、充放電平均電力的數據來求出，在冷卻結構形成固定狀態的電池組件內的溫度分布傾向可以作為與導致溫度變化的重要原因的變化相對應的數據取得，故通過用溫度傳感器檢測基準點的溫度，就可以從溫度分布傾向算出基準點以外的溫度。
另外，溫度檢測裝置可以採用對單個或多個電池模塊單位檢測溫度的溫度傳感器，在各電池模塊上都設置溫度傳感器固然可提高檢測精度，但從成本和設置空間考慮，也可在主要部位設置溫度傳感器，並以此為基準從已知的溫度分布傾向算出未設置溫度傳感器的電池模塊的溫度。
另外，通過根據溫度檢測裝置的檢測溫度來控制冷卻裝置的工作，並通過調節製冷劑流量和流速，可以將電池組件內的溫度控制在恰當狀態。
本發明第2方案的特點是，將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊，將多個電池模塊立體地並聯保持在支架盒內，同時設有將多個電池模塊電氣性串聯的電池組件、強制地使製冷劑在該電池組件內流動的冷卻裝置、對在前述電池組件中設定的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置。
採用上述結構，可從用各檢測裝置檢測的電壓和電流算出電池組件的充放電電力，另外，從電池模塊串聯後的多個位置上的電壓也能算出電池模塊單位的充放電電力，故能夠把握電池電源的工作狀態。
上述結構的電壓檢測裝置可以設置對電池組件的總電壓進行檢測的裝置，可以在檢測充放電電流時一併把握電池組件的充放電電力。
另外，電壓檢測裝置可以設置對單個或多個電池模塊單位檢測電壓的裝置，在檢測充放電電流時，很容易同時從單個或多個電池模塊單位的充放電電力得知其工作狀態，在發生異常時也能檢測出異常的電池模塊。
本發明第3方案的特點是，將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊，將多個電池模塊立體地並聯保持在支架盒內，同時設有將多個電池模塊電氣性串聯的電池組件、強制地使製冷劑在該電池組件內流動的冷卻裝置、對設定在前述電池組件的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置、對單個或多個電池模塊單位的溫度進行檢測的溫度檢測裝置、根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度算出SOC的電池容量判定裝置。
採用上述結構時，可以從各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度得知電池的充放電電力等工作狀態，同時可從電壓、電流、溫度發生變化的狀態算出電池的SOC，並可控制在無過放電或過充電的恰當SOC範圍內。
上述結構的電池容量判定裝置可以採用根據電壓檢測裝置檢測的單個或多個電池模塊單位的電壓、溫度檢測裝置檢測的單個或多個電池模塊單位的溫度、及電流檢測裝置檢測的電流來算出單個或多個電池模塊單位的SOC的結構，由於可把握單個或多個電池模塊單位的SOC，故可對電池模塊單位的工作狀態及其起伏或異常進行檢測。
另外，電池容量判定裝置可採用將各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度與對應各電池溫度而預先求出的電壓·電流數據表進行對照後算出單個或多個電池模塊單位的SOC的結構，通過將各檢測值與預先求出的各電池溫度的電壓·電流特性進行對照，可以用各檢測值的檢測間隔得知單個或多個電池模塊單位的SOC變化，並能夠用時效變化檢測電池組件的工作狀態。
另外，電池容量判定裝置可採用由溫度檢測裝置對單個或多個電池模塊單位的溫度進行檢測、同時用電壓及電流的各檢測裝置以規定的時間間隔對電壓及電流進行檢測、並將各個時刻的電壓及電流的檢測值在電壓·電流特性座標上標出後形成的電壓·電流檢測值組與對應各電池溫度預先求出的電壓·電流數據表進行比較後算出單個或多個電池模塊單位的SOC的結構，通過將各檢測值在電壓·電流特性座標上標出後與預先求出的各電池溫度下的電壓·電流特性進行比較，可以從其近似值得知電池模塊單位的SOC。
另外電池容量判定裝置可採用根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度及電池容量判定裝置算出的SOC來控制冷卻裝置工作的結構，根據成為電池模塊溫度變化主要原因的各檢測值來控制冷卻裝置的動作，就可以控制電池模塊保持恰當溫度。
本發明第4方案是一種電池電源裝置，其特點是，將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊，將多個電池模塊立體地並聯保持在支架盒內，同時將多個電池模塊電氣性串聯構成電池組件，並且該電池組件的正負兩極與使用該電池電源裝置的外部裝置連接，還設有對前述電池組件與前述外部裝置之間的連接進行開閉的繼電器。
上述結構可以是在充放電電路中設置繼電器，以便在發生異常時將充放電電路切斷，從而將電池組件與外部裝置之間的連接切斷，可以進行應付異常情況的控制。
本發明第5方案的特點是，將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊，將多個電池模塊立體地並聯保持在支架盒內，同時設有將多個電池模塊電氣性串聯的電池組件、強制地使製冷劑在該電池組件內流動的冷卻裝置、對設定在前述電池組件內的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置、對單個或多個電池模塊單位的溫度進行檢測的溫度檢測裝置、根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度算出SOC的電池容量判定裝置、對與前述電池組件的正負兩極所連接且使用該電池電源裝置的外部裝置間的連接進行開閉的繼電器。
採用上述結構，利用各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度及從它們算出的SOC就能夠把握電池組件及電池模塊單位的電池工作狀態，還可用繼電器來應付異常情況，故能對電池電源裝置的工作進行可靠管理。
在上述結構中，通過在繼電器電路的連接電路中設置防衝擊電流裝置，可以防止過大的衝擊電流對電路構成要素的損傷。
另外，通過設置將串聯的電池模塊的串聯電路中至少1處切斷的串聯電路切斷裝置，可以在製造時和維修檢查時將串聯電路切斷，使高壓電路的帶電狀態停止。
本發明的第6方案是一種電池電源裝置，其特點是，裝載於具有電動機及發電機且將前述電動機作為行駛動力的汽車上，是將作為蓄電池的多個單電池電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊，將多個電池模塊立體地並聯保持在支架盒內，同時將多個電池模塊電氣性串聯構成電池組件，並將該電池組件的正負兩極與前述汽車連接，同時具有強制地使製冷劑在該電池組件內流動的冷卻裝置，還具有對設定在前述電池組件內的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置、對設定在前述電池組件內的多個位置上的溫度進行檢測的溫度檢測裝置、根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度算出SOC的電池容量判定裝置、將電池組件的工作狀態數據輸出到前述汽車的車輛控制裝置的電池狀態傳遞裝置、對前述電池組件與汽車之間的連接電路進行開閉的繼電器。
採用上述結構時，通過將該電池電源裝置裝載於設有電動機及發電機的汽車上，並將電池組件的工作狀態數據從電池狀態傳遞裝置輸出到車輛控制裝置，車輛控制裝置就可對電動機及發電機的工作進行控制，在使電池組件維持恰當工作狀態的前提下使用電池電力。
另外，在從各檢測數據檢測到異常情況時，繼電器就將電池電源裝置的連接切斷，故可以防止異常情況導致的電池電源裝置及車輛的損壞。
上述結構的電池狀態傳遞裝置採用將各檢測裝置檢測的電池組件異常狀態輸出到車輛控制裝置的結構，使車輛控制裝置得知電池組件的異常狀態，採取相應的控制。
另外，繼電器採用發生異常時用車輛控制裝置將電池組件與汽車之間的連接電路切斷的結構，在車輛控制裝置得知異常狀態時就切斷與電池電源裝置的連接，能夠迅速地應付異常情況。
對附圖的簡單說明圖1是表示電池電源裝置整體結構的立體圖。
圖2是表示將電池電源裝置裝載於汽車上的狀態的示意側視圖。
圖3是表示電池組件的結構的立體圖。
圖4A是表示電池模塊的主視圖，圖4B是其左側視圖，圖4C是其右側視圖。
圖5是用虛線表示外裝管的電池模塊的立體圖。
圖6是表示電池模塊主要部分的局部切除剖視圖。
圖7是電池支架的分解立體圖。
圖8是電池支架的剖視圖。
圖9是電池支架主要部分的放大剖視圖。
圖10是從內側面一側看第1端面板的主視圖。
圖11A是圖10的A-A線放大剖視圖，圖11B是其主視圖。
圖12是圖10的B-B線放大剖視圖。
圖13是從外面一側看第2端面板的主視圖。
圖14是圖13的C-C線放大剖視圖。
圖15是表示電池模塊連接狀態的連接圖。
圖16是將電池電源裝置裝載在混合型汽車上後的系統結構圖。
圖17是表示異常溫度檢測傳感器連接狀態的連接圖。
圖18是表示充放電電路單元結構的電路圖。
圖19是表示冷卻結構的剖視圖。
圖20是表示冷卻調節散熱片又一實施形態的剖視圖。
圖21是表示冷卻結構的立體圖。
實施發明的最佳形態以下結合
本發明一實施形態，以有助於理解本發明。本實施形態的電池電源裝置用於將內燃機關與電池驅動電動機組合後得到行駛動力的混合型汽車上的電池電源裝置。
如圖1所示，電池電源裝置1具有由按所需數量容納多個單電池串聯而成的電池模塊的2個電池支架6、6構成的電池組件8、對該電池組件8內的單電池進行冷卻用的送風機(冷卻裝置)5、容納繼電器和電流傳感器等的充放電電路單元3、對電池組件8的電池容量狀態進行檢測同時輸出工作狀態數據的電池ECU(電池容量判定裝置/電池狀態傳遞裝置)2，它們均裝入外殼4內。該電池電源裝置1如圖2所示，設置在混合型汽車80的後部座位82與行李艙83之間設定的空間內，向在發動機艙81內與發動機構成一體的電動機輸出驅動電力，並被輸入來自發電機的充電電力。
如圖3所示，前述電池組件8是把6個鎳氫蓄電池7串聯構成的電池模塊9譬如20個一組地裝入支架盒10內作為電池支架6、6，電池支架6輸出電壓144V的電力，2個電池支架6和6串聯後可作為電池組件8供給輸出電壓為288V的電力。
前述電池模塊9如圖4、圖5、圖6所示，是通過金屬制的連接環50用點焊S將各單電池7之間串聯形成的。該電池模塊9的正電極端如圖4B所示，具有基座部11a的四角螺帽11點焊在正電極端的單電池7上所安裝的前述連接環50上。另外，電池模塊9的負電極端如圖4C所示，具有基座部12a的六角螺帽12點焊在負電極端的單電池7上所安裝的前述連接環50上。前述四角螺帽11的對邊間尺寸與前述六角螺帽12的對邊間尺寸相同，只有與上述螺帽11、12形狀一致的螺帽才能與後述的四角形保持凹部30a和六角形保持凹部30b嵌合，可防止電池極性的錯誤連接。另外，在單電池7之間的連接部，為了防止同一電池上正電極與負電極之間短路，夾裝有樹脂制的絕緣環13a、13b。該絕緣環13a、13b有2種不同外徑，在共計6個絕緣環13a、13b中，用13b表示外徑較大的2個。
另外，在構成電池模塊9的單電池7的圓周側面連接著在規定的臨界溫度下電阻值會發生劇烈變化的溫度檢測元件、譬如Polyswitch之類異常溫度傳感器14，並用連接線15串聯，從電池模塊9的兩端凸出安裝著可彎曲的其兩端的由金屬板構成的端子片16、16。由於在各個單電池7上設有該異常溫度傳感器14，故可以檢測單電池7異常升溫的狀態。
如圖5所示，在組成電池模塊9之後還用氯乙烯等具有電氣絕緣性及熱收縮性的外裝管17將前述異常溫度傳感器14及其連接線15與單電池7一同包覆在內。成為前述正電極的四角螺帽11、成為前述負電極的六角螺帽12及兩個端子片16、16從外裝管17中露出。
容納該電池模塊9的支架盒10如圖3、圖7、圖8所示，主要由盒主體18、第1端面板19、第2端面板20、3塊冷卻散熱片板21、21、21及2塊防振橡膠片22、22構成。
盒主體18為形成上下兩面敞開的長方盒狀的樹脂一體成形品，在構成4塊垂直壁的兩端壁23、23及兩側壁24、24的內部形成的空間26被與兩端壁23、23平行的2塊分隔壁25、25大致平均地分隔成3個空間26a、26b、26c。在靠近第2端面板20的第1分隔空間26a、中央的第2分隔空間26b、靠近第1端面板19的第3分隔空間26c各自的中央部，分別從上方插入冷卻散熱片板21，並與兩端壁23、23平行地固定在盒主體18上。
在端壁23、23、分隔壁25、25及冷卻散熱片板21、21、21的同一對應位置上，設有橫向(水平方向)3排、縱向(垂直方向)7排共計21個供電池模塊9貫穿用的貫穿孔23a、25a、21a，其直徑大於電池模塊9的外徑。
在盒主體18的一端部，第1端面板19利用4個角上的小螺釘孔70用小螺釘固定在端壁23上。另外，在盒主體18的端壁23的周圍形成邊框部27，供第1端板19嵌入其中。在盒主體18的另一端部，第2端面板20可接可離地保持在端壁23上。即，第2端面板20可移動地嵌合保持在盒主體18的另一端部形成的邊框部27內。
第1端面板19如圖7～圖12所示，母線28以插入成形的方式埋入固定在樹脂板中，在樹脂板的內側面29設有將電池模塊9的正電極端的四角螺帽11嵌合保持的四角形保持凹部30a及將電池模塊9的負電極端的六角螺帽12嵌合保持的六角形保持凹部30b。這些保持凹部30a、30b設在與前述貫穿孔23a、25a、21a對應的位置上，是橫向3排、縱向7排，共計21個，如圖10所示，相鄰的一方為正極端的四角形保持凹部30a，另一方為負極端的六角形保持凹部30b，2種保持凹部30a、30b交替排列。
由於各保持凹部30a、30b形成可與電池模塊9的電極端螺帽11、12嵌合的形狀，故正電極端的四角螺帽11隻能保持在四角形的保持凹部30a中，負電極端的六角螺帽12隻能保持在六角形的保持凹部30b中，故可以防止正負電極端位置錯誤的情況發生。
在第1端面板19的外側面31上，在與前述保持凹部30a、30b對應的位置上形成共計21個連結用凹部32a、32b，它們的形狀有四角形的和六角形的2種，四角形的連結用凹部32a與前述四角形的保持凹部30a形狀相同，六角形的連結用凹部32b與前述六角形的保持凹部30b形狀相同。而且如圖10所示，六角形的連結用凹部32b設在四角形的保持凹部30a的背面，四角形的連結用凹部32a設在六角形的保持凹部30b的背面。之所以採用這種結構，是為了使構成圖3所示的電池組件8的左右一對電池支架6、6各自的端面板19、19能夠共用相同的端面板。在用於左側的電池支架6時，第1端面板19在上述的狀態下裝入盒主體18內，而在用於右側的電池支架6時，第1端板19內外面反轉地安裝在盒主體18上，以將與前述連結用凹部32a、32b相當的部分作為保持凹部30a、30b使用。
將電池模塊9的端子之間進行電氣連接的金屬制母線28以插入成形方式埋設固定在第1端面板19的厚度方向中央位置，在被前述保持凹部30a、30b及連結用凹部32a、32b包圍的部分，母線28向外部露出，在該露出部分的中心形成貫通孔33。電池模塊9兩端部的螺帽11、12在嵌合保持於前述保持凹部30a、30b的狀態下與從連結用凹部32a、32b一側穿過前述貫通孔33而插入的螺栓34螺紋結合併將螺栓34緊固，這樣將螺帽11、12分別與母線28電氣性且機械性地結合。
第2端面板20如圖8、圖13、圖14所示，與第1端面板19同樣，是由樹脂板構成的，同時母線28通過插入成形而埋設於樹脂板中，在其內側面29上設有保持凹部30a、30b，在其外側面31上設有連結用凹部32a、32b，與第1端面板19同樣，各電池模塊9的兩端部的螺帽11、12用螺栓34與母線28電氣性且機械性地結合。不言而喻，在與第1端面板19的四角形保持凹部30a相對的位置上設置第2端板20的六角形保持凹部30b，在與第1端面板19的六角形保持凹部30b相對的位置上設置第2端板20的四角形保持凹部30a。
如上所述，在電池支架6上可以容納21個電池模塊9，但本實施形態如前所述，是將電池組件8的輸出電壓設定為288V，故在電池支架6上容納20個電池模塊9，電池支架6的輸出壓電為144V，左右兩個電池支架6、6串聯形成的電池組件8的輸出電壓為288V。即，由於單電池7的電壓為1.2V，故把6個單電池串聯形成的電池模塊9的兩端電壓為7.2V，電池支架6的電壓就是7.2V×20個＝144V。
容納於電池支架6中的20個電池模塊9通過設置在前述第1端面板19中的母線28及設置在前述第2端面板20中的母線28而電氣性地串聯。埋設固定在第1端板19中的母線28在圖10中是用(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)、(17)、(19)、(21)表示的11塊，埋設固定在第2端板20中的母線28在圖13中是用(2)、(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)、(16)、(18)、(20)、(22)表示的11塊，它們與各電池模塊9之間的連接關係如圖15所示。由於電池模塊9如上所述有20個，故在第1端面板19上的(21)母線28與第2端面板20上的(22)母線28之間不設電池模塊9，而是用代替電池模塊9的短路線79進行連接。
還有，用(1)及(22)表示的母線28嚴格地說，應稱前者(1)為負極端母線、後者(22)為正極端母線，雖然與本發明的母線概念不同，但為了便於說明本實施形態，還是稱其為母線並說明如下。
用(2)～(22)表示的母線具有電氣串聯時與相鄰的電池模塊9的正電極間的接點及與負電極間的接點，並將前述相鄰的電池模塊9電氣地串聯。譬如，在圖15中，用(2)表示的母線具有正電極接點2a和負電極接點2b，用(21)表示的母線具有正電極接點21a和負電極接點21b。在圖15中，用1ab表示的接點成為整個電池組件8的負極端子，此處連接著動力電纜35的連接端環35a(見圖7)。另外，在圖15中，用22ab表示的接點成為一方電池支架6的負極端子，此處連接著與另一方電池支架6的負極端子連接的連接電纜36(見圖3)的連接端部。另外，前述連接電纜36具有可撓性，即使由於電池模塊9的熱收縮使第2端面20發生移動，也能在兩個電池支架6、6之間可靠地進行電氣連接。
如上所述，將電池模塊9分別以20個為一組裝入各電池支架6、6構成電池組件8，為了使該電池組件8能作為混合型汽車80的電池電源穩定地工作，在電池電源裝置1內部設有(A)檢測電池工作狀態用的系統、(B)應付異常情況的系統、(C)應付電池發熱的系統、(D)將表示電池組件8工作狀態的數據輸出給車輛一方用的系統。圖16表示裝入混合型汽車80局部的電池電源裝置1的系統結構，以下對各系統(A)～(D)加以說明。
前述混合型汽車具有發動機90及電動機91、發電機92，在從電池組件8得到電動機91的旋轉動力的同時，利用發動機90及制動時的再生能量使發電機92旋轉，並將該電力供給電池組件。該控制是根據來自電池ECU2的表示電池工作狀態的數據而由車輛控制ECU(車輛控制裝置)84來實行，使電池組件8保持在恰當工作狀態。
(A)電池工作狀態的檢測電池的工作狀態是對電池組件8的總電壓、2個電池模塊9單位的單元電壓、電池組件8的充放電電流、電池模塊單位的溫度、對電池組件8進行風冷的空氣溫度(製冷劑溫度)進行檢測，並將各檢測數據輸入到電池ECU2，以從電壓、電流、溫度的檢測值中算出相對電池容量貯存的電氣量、即SOC，並實行放電及充電，以維持在恰當的SOC範圍內，這樣來控制在無過放電或過充電的恰當狀態。
關於前述電池組件8的總電壓，不言而喻，是指電池組件8的正、負兩極間的電壓，對從各電池支架6、6引出的正、負極的各動力電線35、35間的電壓進行測量。
關於電池模塊9單位的電壓，本實施形態是對2個電池模塊9、9之間各端子間的電壓進行測量。其結構如圖10、圖11、圖12所示，在第1端面板19上，將測量2個電池模塊9、9單位的端子間電壓用的引線37通過插入成形埋設於樹脂板內。
這樣從母線28引出的引線37如圖15中點劃線所示，與前述用(1)、(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)、(17)、(19)、(21)表示的各母線28連接，形成譬如可測量(1)和(3)母線間的電壓V1·3或(19)和(21)母線間的電壓V19·21的結構。前述電壓V1·3表示在(1)母線和(3)母線之間電氣性串聯的2個電池模塊9、9，換言之，表示串聯的12個單電池7的電壓，圖15中所示的電壓V3·5、V5·7、……V19·21也同樣表示2個電池模塊9、9之間的電壓。這些引線37如圖7所示，用多芯平行電纜38從第1端面板19引出，並輸入到電池ECU2，測量2個電池模塊9、9間的端子電壓。
通過對電池模塊9單位進行的電壓測量，當檢測到電壓異常情況時，就是對應的2個電池模塊9、9上的12個單電池7中的至少1個發生了某種異常，故可相應地限定在較小的範圍內進行檢測。
另外，對電池模塊9單位的電壓測量可以用於從後述的充放電電流及電池模塊9單位的溫度檢測得到的各檢測值算出電池模塊9單位的SOC。
對電池組件8的放電及充電電流的檢測如圖16所示，是通過設置在電池組件8和繼電器86之間的充放電電路上的電流傳感器87來檢測的。該電流傳感器87容納於圖1所示的充放電電路單元3內，使來自與同樣容納於充放電電路單元3內的繼電器86連接的電池組件8的動力電纜35貫穿電流傳感器87內，以此來檢測放電及充電電流。用該電流傳感器87檢測的充電及放電電流被輸入到電池ECU2。
然後是電池溫度的檢測，採用可以檢測各單電池7的溫度異常、檢測電池模塊9單位的溫度、檢測用送風機5對電池組件8進行風冷的空氣溫度的結構。
前述對各單電池7的溫度異常的檢測如圖4、圖5所示，是利用形成電池模塊9時安裝在每個單電池7上的異常溫度傳感器14來檢測的。
在第1端面板19上，如圖7、圖10、圖12所示，端子片16將6個前述的異常溫度傳感器14串聯的連接線15從電池模塊9的兩端引出，連接端子片16用的保持片43通過插入成形固定在樹脂板上。保持片43在從第1端面板19上形成的貫通開口部44露出的部分設有螺紋孔45，將端子片16插入貫通開口部44後彎曲，如圖12所示，用小螺釘46將端子片16與保持片43電氣地且機械地連接。保持片43在兩端部設有2個螺紋孔45、45，將相鄰的電池模塊9的端子片16連接。不過，圖10中用P表示的保持片43隻有1個螺紋孔45，只作為一方的端子發揮作用。
其結構如圖13所示，在第2端面板20上也將同樣的保持片43通過插入成形固定在樹脂板上。該第2端面板20的保持片43也在兩端部設有2個螺紋孔，將相鄰的電池模塊9的端子片16連接。不過，圖13中用Q表示的保持片43隻有1個螺紋孔45，只作為另一方的端子發揮作用。
通過用前述保持片43將安裝在各電池模塊9上的相鄰的端子片16之間連接，使設置在電池支架6上的全部120個單電池7上安裝的異常溫度傳感器14串聯，成為圖17所示的狀態。在用P表示的保持片43和用Q表示的保持片43上，如圖3所示，分別連接著外部引出線47、48而引出到外部，並輸入到電池ECU2。
每個單電池7的溫度異常檢測結構由於是兩個電池支架6、6相同的結構，且與電池ECU2連接，故各電池支架6上的120個單電池7中即使只有1個異常升溫，安裝在該單電池7上的異常溫度傳感器14的電阻值也會急劇增大，故用電池ECU2可檢測到與正常時不同的電阻值，檢測出單電池7的異常。
該結構通過從各電池支架6分別引出2根外部引出線47、48的簡單結構，就可以檢測到電池組件8容納的240個單電池7的異常情況。
其次，電池模塊9單位的溫度檢測如圖19所示，在各個電池支架6、6上排列橫3排、縱7排的電池模塊9，在從冷卻氣流上遊起的第1層、第3層、第5層和第7層的中央的電池模塊9上分別安裝區段溫度傳感器93a、93b、93c、93d，對各電池模塊9的溫度進行檢測。未安裝區段溫度傳感器93a～93d的第2層、第4層、第6層的電池模塊9的溫度可以從安裝在它們上下方的區段溫度傳感器93a～93d檢測的溫度算出或是推算它們的中間值來決定電池模塊9的溫度。另外，即使是位於各層左右兩端的電池模塊9，也可以從中央的電池模塊9的溫度推算出近似溫度。從而，可避免在容納於電池支架6中的20個、甚至電池組件8中的40個電池模塊9上全部安裝溫度傳感器而導致成本升高和布線處理、檢測溫度處理等方面的浪費。
用設在該特定位置上的溫度傳感器來推算各電池模塊9的溫度的溫度檢測裝置是將溫度傳感器安裝在位於冷卻氣流的上遊和下遊的電池模塊9上，在圖19中就是安裝在第1層和第7層的電池模塊9上，可從各溫度檢測值算出溫度分布的狀態，可決定設置在其間的第2～第6層電池模塊9的溫度。
通過這樣在每個電池支架6上測量2個部位的溫度也能檢測電池模塊9單位的溫度。
另外，電池支架6內的溫度會隨著冷卻空氣的流量及溫度、充放電平均電力而發生變化，故也可通過預先求出這些溫度變化條件導致的電池模塊9的溫度變化狀態，對1個電池模塊的溫度進行檢測後，與前述溫度變化條件進行對照，推算出並聯的其他電池模塊的溫度，不必在全部電池模塊上設置溫度傳感器就可檢測溫度，且即使設置較少的溫度檢測裝置，也可以對電池模塊9單位檢測溫度。
還可如圖19所示，在送風機5的空氣吸入口62處安裝空氣溫度傳感器94來檢測冷卻空氣的溫度。
從上述電壓、電流、溫度的各檢測數據算出各電池塊的SOC，將在每個電池模塊9上檢測到的單元電壓V1·3～V19·21(見圖15)、從區段溫度傳感器93a～93d的檢測值算出的各電池塊的溫度、用電流傳感器87檢測的電流分別輸入到電池ECU2，從以溫度為參數的電壓、電流的狀態算出各塊的SOC。
(B)應付異常情況的系統為了在電池電源裝置1發生異常情況時能應付，設有異常時能將電池組件8的充放電電路切斷的繼電器86。另外，為了防止製造時或維修檢查時發生異常，設有將處於帶電狀態的高壓線路切斷的串聯電路切斷插頭(串聯電路切斷裝置)75。
前述繼電器86如圖18所示，分別連接著來自電池組件8的正、負極動力電纜35、35，當發生異常時，受設置在車輛上的車輛控制ECU84的控制而工作，將充放電電路切斷。
該繼電器86為了開閉電路，如圖18所示，設有S1～S3的3條電路的接點，在切斷電路時將S1、S2、S3各接點打開，在電路連接時則將防止衝擊電流用電阻器(防衝擊電流裝置)88所連接的接點S3和正極接點S1閉合，以防止電池組件8與車輛上的裝置連接時產生過大的衝擊電流。在接點S1、S3連接後，在經過規定的延遲時間後通過將閉合接點S2並打開接點S3而形成電路連接。前述繼電器86及電阻器88容納於圖1所示的充放電電路單元3內。
前述串聯電路切斷插頭75用於在電池電源裝置1製造時或打開外殼4進行維修檢查時，將電池的串聯電路切斷以解除高壓電路的帶電狀態。在製造時通過拔掉串聯電路切斷插頭75而將串聯電路的一部分切斷，完成後再將串聯電路切斷插頭75插入，使形成電池組件8的電池串聯。另外，在維修檢查打開外殼4時，用設在外殼4外部的串聯電路切斷插頭75將電池的串聯電路的一部分切斷以解除高壓線路的帶電狀態。用該串聯電路切斷插頭75切斷的串聯電路既可如圖18所示，接在電池支架6、6之間，也可如圖15的虛線所示，接在電池模塊9之間。要將電池支架6、6之間切斷時，將圖3所示的電池支架6、6之間的連接電纜36排除，把一方電池支架6的正極輸出端和另一方電池支架6的負極輸出端與串聯電路切斷插頭75連接。另外，要將電池模塊9之間的連接切斷時，可使圖15所示的(17)母線28在第1端面板19上的開口部露出，通過後加工而將N所示的部位切斷，並用導線76、77將17a、17b所示的部位和串聯電路切斷插頭75連接。
(C)應付電池發熱的系統電池會因其溫度而引起電氣特性變化，故必須保持恰當的溫度。因此，為了防止充放電導致的升溫，冷卻裝置不可缺少，如圖1所示，設置送風機5，將支架盒10的下方開口部作為空氣導入部53，把上方開口部作為空氣導入部54，利用從下方(上遊一側)流向上方(下遊一側)的強制風冷對各電池模塊9進行冷卻。
如圖3、圖7、圖8、圖9所示，在支架盒10上，20個電池模塊9的兩端固定安裝於第1端面板19及第2端面板20上。另外，電池模塊9從其長度方向的兩端起分別在其長度的大約1/3的2個部位通過防振環51、51而支承於分隔壁25、25的貫穿孔25a中。該防振環51從防振橡膠片22的表面凸出並與之形成一體，在分隔壁25的所有貫穿孔25a中都壓入防振環51，這樣將其沿分隔壁25的一面安裝。這兩塊分隔壁25、25在支架盒10內分隔出3個空間，即、從第2端面板20到第1端面板19依次為第1分隔空間26a、第2分隔空間26b、第3分隔空間26c，在各分隔空間26a、26b、26c的中央部有冷卻散熱片板21從上方插入並固定在盒主體18上。圖8、圖19表示在冷卻散熱片板21上形成的冷卻調節散熱片52(包括第1層散熱片52a、第2層散熱片52b、第3層散熱片52c、第4層散熱片52d、第5層散熱片52e、第6層散熱片52f、第7層散熱片52g、第8層散熱片52h)與有間隙地插入冷卻散熱片板21的貫穿孔21a的各電池模塊9之間的關係。
以下以位於中央的第2分隔空間26b為例說明電池模塊9的風冷結構。從冷卻散熱片板21的板主體部21向兩個方向伸出的各冷卻調節散熱片如圖7、圖8所示，一直延伸到接近分隔壁25、25的位置，能夠調節氣流的流動方向及流速。如圖19所示，最下層(第1層)的3個貫穿孔21a(從第1層到第7層的貫穿孔21a在圖19中用①～⑦表示)①各自的下邊緣周圍設有圓弧狀截面的第1散熱片52a，控制直接與第1層電池模塊9接觸的空氣比率。在第1層3個貫穿孔①與其上方的第2層3個貫穿孔②、第2層3個貫穿孔②與其上方的第3層的3個貫穿孔③、第3層3個貫穿孔③與其上方的第4層3個貫穿孔④的各對應貫穿孔之間的上下方向中間位置上，設有截面形狀具有斷開部的扁平H字形的第2層散熱片52b、第3層散熱片52c、第4層散熱片52d。第2層散熱片52b在H字形截面的兩側形成斷絕部t、t，第3層散熱片52c在H字形截面的中央形成斷開部t1、第4層散熱片52d在H字形截面的中央形成較寬的斷開部t2，使直接與第2層電池模塊9接觸的空氣比率大於第1層電池模塊9，直接與第3層電池模塊9接觸的空氣比率大於第2層電池模塊9，直接與第4層電池模塊9接觸的空氣比率大於第3層電池模塊9。
在第4層3個貫穿孔④與其上方的第5層3個貫穿孔⑤之間設有由2個縱長橢圓形截面(圖19所示的為中空截面，以減輕重量，當然也可以是非中空截面)的散熱片和2個縱長半個橢圓形截面(可以是中空截面，也可以是非中空截面)的散熱片組成的橫向排列的4個散熱片，構成第5層散熱片52e。
位於中央的2個縱長橢圓形截面的散熱片分別位於其周圍的上下左右4個貫穿孔④、④、⑤、⑤的中央點上，位於兩側的2個縱長半個橢圓形截面的散熱片設在對應的上下貫穿孔④、⑤的上下方向中間靠外側的位置，同時與前述板主體部21b的側邊相接。在第5層3個貫穿孔⑤與其上方的第6層3個貫穿孔⑥之間，以及第6層3個貫穿孔⑥與其上方的第7層3個貫穿孔⑦之間也設有與第5層散熱片52e形狀大致相同的、位於同一位置上的4個散熱片構成的第6層散熱片52f以及第7層散熱片52g。在最上層(第7層)3個貫穿孔⑦的上方位置，設有形狀如同將第7層散熱片52g的各散熱片上半部分切除、且處於與第7層散熱片相同位置關係的4個散熱片構成的第8層散熱片52h。它們的截面積為，第6層散熱片52f的各散熱片截面積大於第5層散熱片52e的截面積，第7層散熱片52g的各散熱片截面積大於第6層散熱片52f的截面積。這樣越往上，冷卻調節散熱片52e、52f、52g的截面積越大，可以使電池模塊9與冷卻調節散熱片52之間的形成的空氣流路越往上越收縮，使在第5層電池模塊9周圍流動的空氣流速大於在第4層電池模塊9周圍流動的空氣流速，在第6層電池模塊9周圍流動的空氣流速大於在第5層電池模塊9周圍流動的空氣流速，在第7層電池模塊9周圍流動的空氣流速大於在第6層電池模塊9周圍流動的空氣流速。這是利用了空氣流速增大、則與其平方根成正比的冷卻效果也增大的原理。
以上是以第2分隔空間26b為例說明電池模塊9的風冷結構，第1分隔空間26a、第3分隔空間26c的風冷結構也與之相同。無論在哪個空間，都是在與從下方向上方流動的氣流正交的方向多層並聯的多個電池模塊9中，對屬於下層組的電池模塊9(圖19中是從第1層到第4層的電池模塊)，用調節與電池模塊9直接接觸的空氣量的遮蔽式散熱片52a～52d覆蓋電池模塊9的下邊，且從最下層(第1層)向上方漸漸地增大直接與電池模塊9接觸的空氣量。這樣，可以防止對最下層的電池模塊9過度冷卻，同時通過增大直接與電池模塊9接觸的空氣量，可以彌補空氣在上升過程中由於電池發熱而漸漸升溫所導致的冷卻效果下降，可以大致均勻地對各層(第1層～第4層)電池模塊9進行冷卻。
對屬於下層組的電池模塊9進行冷卻的空氣如圖19所示，大部分沿左右電池模塊9之間形成的通路55、55以及電池模塊9與側壁24之間形成的通路56、56上升，一部分進入電池模塊9後，再次在前述通路55、56合流併到達第5層電池模塊9的下方。然後氣流被用於對屬於上層組的電池模塊9(在圖19中是從第5層到第7層的電池模塊)進行冷卻，但由於已對屬於下層組的4層電池模塊9進行過冷卻，故空氣溫度已相當高，冷卻效果降低。為了彌補這一點，在對屬於上層組的電池模塊9冷卻時，將氣流進行收縮，以提高電池模塊9周圍的空氣流速。在前述各通路55、55、56、56的上方，將電池模塊之間的間隔依次縮小，使之位於第5層、第6層、第7層的各電池模塊9的斜下方及第7層電池模塊9的斜上方，為了彌補空氣隨著上升而漸漸升溫導致的冷卻效果降低，將電池模塊9周圍的空氣流速提高，能夠對各層(第5層～第7層)的電池模塊9進行大致均勻的冷卻。
這樣就能夠對最下層到最上層的所有電池模塊9都進行大致均勻的冷卻，至於為了實現均勻冷卻而進行的氣流調節，也可譬如對下側的3層電池模塊9採用遮蔽式散熱片，中間第4層電池模塊9不設置散熱片，對上側的3層電池模塊9採用流路收縮式散熱片，這樣來調節氣流。
圖20表示根據這一思路設計的冷卻調節散熱片結構。如圖所示，在下側的3層電池模塊上設置遮蔽式的散熱片91a、91b、91c，中間的第4層的電池模塊9不設置散熱片，對上側的3層電池模塊9設置流路收縮式散熱片91d、91e、91f以及外側的92d、92e、92f。
這種結構是越靠冷卻空氣上遊一側對冷卻空氣的遮蔽程度越高，而越靠下遊一側，則電池模塊9與散熱片之間的間隔越小，以提高空氣流速，故能夠實現更有效的均勻冷卻。
以下對採用上述結構的在裝入外殼4內的電池組件8中使冷卻空氣有效流動的冷卻空氣導入及排出結構作出說明。
如圖8、圖19、圖21所示，在支架盒10的側方下部設有送風機5、電動機57，其送風口58位於支架盒10的下方，從送風機5加壓輸送的空氣通過在外殼4的下部形成的空氣供給室59到達支架盒10下端的空氣導入部53，然後在支架盒10內從下向上流動，將電池模塊9冷卻，接著從支架盒10的空氣導出部54流出，然後通過在前述外殼4的上方形成的空氣排出室60而從外殼4的上部側端形成的排出口61排出到外殼4的外部。
圖21表示用1臺送風機5向左右的電池支架6、6加壓輸送冷卻用空氣的結構。送風機5具有左右一對多葉片風扇及送風口58、58，從空氣吸入口62將車廂內的空氣吸入，並從一對送風口58、58向左右的空氣供給室59、59內均等地送出空氣。各空氣供給室59由外殼4的底板部4a、底板部4a的在圖21中前側位置豎立的前面壁4b及支架盒使10的下側面所包圍的空間構成，在與前述送風口58相對的入口63處，在前述底板部4a上豎立著將來自送風口58的空氣向深處且向側面引導的多根彎曲狀整流導板64a、64b、64c。前述入口63設置在外殼4的寬度方向中央部，位於支架盒10的第1分隔空間26a的下方。前述底板4a在空氣供給室59內形成向著外側、即向著第2分隔空間26b、第3分隔空間26c一側漸漸升高的斜坡66。另外，在斜坡65的在第2分隔空間26b與第3分隔空間26c的邊界部下方位置，設有將空氣向上方引導的低矮導風板67(見圖8)。
從前述入口63吸入的空氣通過在3塊整流導板64a、64b、64c之間形成的2條空氣通路，被引導到深處且引導到第2、第3分隔空間26b、26c一側，同時其中一部分被引導到第1分隔空間26a內。為了避免這時氣流自然通過前述空氣通路而使引導到第1分隔空間26a內的空氣量不足，在第2端面板20一側的空氣通路入口附近設有將空氣向上方引導的導風板68。從前述2個空氣通路出來的空氣的一部分被引導到第2分隔空間26b內，其餘部分被引導到第3分隔空間26c的下方。這時，為了避免引導到第2分隔空間26b內的空氣量不足，設有前述導風板67。被引導到第3分隔空間26c下方的空氣就被引導到第3分隔空間26c內。
如上所述，通過設置整流板64a、64b、64c、導風板67、68、斜坡65、66，可以使吸入各分隔空間26a、26b、26c的空氣量大致均勻，同時防止各分隔空間26a、26b、26c中的前側和深處吸入的空氣量不均勻。還有，設置在第2分隔空間26b內的2個單電池7位於電池模塊9的中央，容易受到設在第1、第3分隔空間26a和26c中的單電池7的發熱影響，故與這些單電池相比，需要更多的冷卻空氣。因此，設計前述導風板67時，最好是能使引導到第2分隔空間26b的空氣量略多於其他的分隔空間26a和26c。
前述外殼4如圖8、圖21所示，在其底板部4a上設有支架盒安裝座部71，左右的支架盒10、10在此處用螺栓·螺帽73安裝固定在其腳部72上。另外，在外殼4的周圍邊緣部設有安裝在車輛主體上用的凸緣部74。
(D)輸出電池工作狀態數據用的系統電池電源裝置1向混合式車輛供給電池電力，同時從車輛上的發電機接受供給的充電電力。通過適當地實施這種充放電，可以將電池組件8維持在恰當的工作狀態下。因此，電池ECU2通過向車輛上的車輛控制ECU(車輛控制裝置)84輸出用各傳感器檢測的電壓、電流、溫度及表示電池工作狀態的SOC等數據，來調節車輛方的放電及充電電力，保持無過放電或過充電的恰當工作狀態。
如圖16所示，車輛控制ECU84根據檢測油門開度的油門傳感器或前述電池ECU2等輸入的數據來對發動機90、電動機91、發電機92進行控制，以使用可得到車輛行駛驅動轉矩的電池電力，同時從發電機92得到適當的電池充電電力。
這種從電池ECU2對車輛控制ECU84輸出的數據是放電及充電電力的限制數據、SOC調節用的充放電所需數據、SOC、電壓、溫度等電池狀態數據、及電池電源裝置1的異常檢測數據等，都作為數值化後的數位訊號輸出。
關於前述SOC的計算，如前所述，可以把用2個電池模塊9的單位檢測的塊電壓(V)和用電流傳感器87檢測的電流(I)與預先求出的根據電池溫度變化狀態的數據表進行對照後求出各電池塊的SOC。SOC是根據貯存的電氣量而變化I-V特性曲線的電池種類固有的電氣特性，本實施形態中使用的鎳氫電池也具有固有的電氣特性。因此，預先求出I-V特性曲線根據SOC的狀態及溫度變化的特性曲線，將檢測的電池溫度上的每一規定時間(譬如100ms)所檢測的電壓值、電流值在對應溫度的I-V特性曲線的座標上標出，並將該標點群的分布曲線與預先求出的I-V特性曲線進行比較，就可以將近似的I-V特性曲線作為SOC的狀態。
當將SOC＝100％作為滿充電時，如果在SOC高於80～90％的狀態下再供給充電電力，就會形成過充電，使電池溫度上升而損壞電池，另一方面，當在SOC低於10～20％的狀態下放電，就會形成過放電，也會導致電池受損，故控制電池動作時必須避免過充電或過放電狀態，維持在恰當的SOC範圍內。從而，電池ECU2在算出SOC並向車輛控制ECU84輸出的同時，根據SOC及電壓、電流、溫度的各檢測數據而輸出充放電電力的限制數據，限制車輛對電池電源1的使用。譬如，在將發動機90和電動機91合併用作車輛行駛的驅動源的混合式車輛上，當SOC接近滿充電狀態時，就利用電動機91的行駛驅動來促使放電電力增加，而當處於過放電狀態時，就利用發動機90的行駛驅動來促使充電電力增加。另外，根據檢測的SOC狀態，輸出恰當SOC範圍規定值的充放電所需數據，這樣通過車輛控制ECU84對發動機90、電動機91的控制來實行使SOC達到規定值的充電或放電。
另外，當電池ECU2從SOC、電壓、電流、溫度各檢測值檢測到異常狀態時，就將該狀態從電池ECU2輸出到車輛控制ECU84，故車輛控制ECU84就實行應付異常狀態的措施。譬如，在檢測到電池溫度異常升溫時，或通過SOC判定檢測到過放電狀態時，車輛控制ECU84就使繼電器86工作，將充放電電路切斷，故可以保護電池並防止發生故障。
通過這樣在電池電源裝置1上設置電池ECU2，電池組件8的工作狀態就得到電池ECU2和車輛方面的雙重監視，故可以控制在恰當工作狀態。
工業上利用的可能性如上所述，本發明在檢測電池組件多個部位的溫度、電壓及電流的同時，根據從各檢測值算出的SOC檢測電池的工作狀態。將該工作狀態報告使用電池電源裝置的裝置，以控制電池電源裝置形成恰當的充放電電力。另外，由於可從各檢測值檢測電池組件的異常狀態，故能夠迅速地針對異常採取措施。從而，在將該電池電源裝置作為電源使用時，可始終供給穩定的電池電力，發生異常時也能迅速對應，故本發明有助於使用電池電源裝置的裝置穩定工作。
權利要求
1.一種電池電源裝置，其特徵在於，將作為蓄電池的多個單電池(7)電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊(9)，將多個電池模塊(9)立體地並聯保持在支架盒(10)內，同時設有將多個電池模塊(9)電氣性串聯的電池組件(8)、強制地使製冷劑在該電池組件(8)內流動的冷卻裝置(5)、對單個或多個電池模塊(9)單位的溫度進行檢測的溫度檢測裝置。
2.根據權利要求1所述的電池電源裝置，其特徵在於，冷卻裝置(5)採用使製冷劑沿與電池模塊(9)的長度方向正交的方向流動的結構，溫度檢測裝置採用對製冷劑流的上遊一側及下遊一側的電池模塊(9)的溫度進行檢測、並根據電池組件(8)內的溫度分布傾向從上遊一側及下遊一側的電池模塊(9)的檢測溫度算出中遊部的電池模塊(9)的溫度的結構。
3.根據權利要求2所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池組件(8)內的溫度分布傾向根據製冷劑的流量及溫度、充放電平均電力的數據求出。
4.根據權利要求2所述的電池電源裝置，其特徵在於，溫度檢測裝置是對單個或多個電池模塊(9)單位檢測溫度的溫度傳感器。
5.根據權利要求2所述的電池電源裝置，其特徵在於，根據溫度檢測裝置的檢測溫度來控制冷卻裝置(5)的工作。
6.根據權利要求1所述的電池電源裝置，其特徵在於，冷卻裝置(5)採用使製冷劑沿與電池模塊(9)的長度方向正交的方向流動的結構，溫度檢測裝置採用對在與製冷劑流動的方向正交的方向並聯的1個電池模塊(9)的溫度進行檢測、並根據電池組件(8)內的溫度分布傾向算出並聯的其他電池模塊(9)的溫度的結構。
7.根據權利要求1所述的電池電源裝置，其特徵在於，冷卻裝置(5)採用使製冷劑沿與電池模塊(9)的長度方向正交的方向流動的結構，溫度檢測裝置採用通過檢測1個電池模塊(9)的溫度並根據電池組件(8)內的溫度分布傾向而算出其他電池模塊(9)的溫度的結構。
8.根據權利要求7所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池組件(8)內的溫度分布傾向根據製冷劑的流量及溫度、充放電平均電力的數據求出。
9.根據權利要求7所述的電池電源裝置，其特徵在於，溫度檢測裝置是對單個或多個電池模塊(9)單位檢測溫度的溫度傳感器。
10.根據權利要求7所述的電池電源裝置，其特徵在於，根據溫度檢測裝置檢測的溫度控制冷卻裝置(5)的工作。
11.一種電池電源裝置，其特徵在於，將作為蓄電池的多個單電池(7)電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊(9)，將多個電池模塊(9)立體地並聯保持在支架盒(10)內，同時設有將多個電池模塊(9)電氣性串聯的電池組件(8)、強制地使製冷劑在該電池組件(8)內流動的冷卻裝置(5)、對在所述電池組件(8)中設定的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置(87)。
12.根據權利要求11所述的電池電源裝置，其特徵在於，電壓檢測裝置設有檢測電池組件(8)的總電壓的裝置。
13.根據權利要求11所述的電池電源裝置，其特徵在於，電壓檢測裝置設有對單個或多個電池模塊(9)單位檢測電壓的裝置。
14.一種電池電源裝置，其特徵在於，將作為蓄電池的多個單電池(7)電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊(9)，將多個電池模塊(9)立體地並聯保持在支架盒(10)內，同時設有將多個電池模塊(9)電氣性串聯的電池組件(8)、強制地使製冷劑在該電池組件(8)內流動的冷卻裝置(5)、對設定在所述電池組件(8)的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件(8)的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置(87)、對單個或多個電池模塊(9)單位的溫度進行檢測的溫度檢測裝置、根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度算出SOC的電池容量判定裝置(2)。
15.根據權利要求14所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池容量判定裝置(2)採用根據電壓檢測裝置檢測的單個或多個電池模塊(9)單位的電壓、溫度檢測裝置檢測的單個或多個電池模塊(9)單位的溫度、及電流檢測裝置(87)檢測的電流來算出單個或多個電池模塊(9)單位的SOC的結構。
16.根據權利要求14所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池容量判定裝置(2)採用將各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度與對應各電池溫度預先求出的電壓·電流數據表進行對照後算出單個或多個電池模塊(9)單位的SOC的結構。
17.根據權利要求14所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池容量判定裝置(2)採用由溫度檢測裝置對單個或多個電池模塊(9)單位的溫度進行檢測、同時用電壓及電流的各檢測裝置以規定的時間間隔對電壓及電流進行檢測、並將各個時刻的電壓及電流的檢測值在電壓·電流特性座標上標出後形成的電壓·電流檢測值組與對應各電池溫度而預先求出的電壓·電流數據表進行比較後算出單個或多個電池模塊單位(9)的SOC的結構。
18.根據權利要求14所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池容量判定裝置(2)採用根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度及電池容量判定裝置(2)算出的SOC來控制冷卻裝置(5)工作的結構。
19.一種電池電源裝置，其特徵在於，將作為蓄電池的多個單電池(7)電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊(9)，將多個電池模塊(9)立體地並聯保持在支架盒(10)內，同時將多個電池模塊(9)電氣性串聯構成電池組件(8)，並且該電池組件(8)的正負兩極與使用該電池電源裝置(1)的外部裝置連接，還設有對所述電池組件(8)與所述外部裝置之間的連接進行開閉的繼電器(86)。
20.根據權利要求19所述的電池電源裝置，其特徵在於，在繼電器(86)的連接電路中設有防衝擊電流裝置(88)。
21.根據權利要求19所述的電池電源裝置，其特徵在於，設置將串聯的電池模塊(9)的串聯電路的至少1處切斷的串聯電路切斷裝置(75)。
22.一種電池電源裝置，其特徵在於，將作為蓄電池的多個單電池(7)電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊(9)，將多個電池模塊(9)立體地並聯保持在支架盒(10)內，同時設有將多個電池模塊(9)電氣性串聯的電池組件(8)、強制地使製冷劑在該電池組件(8)內流動的冷卻裝置(5)、對設定在所述電池組件(8)內的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件(8)的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置(87)、對單個或多個電池模塊(9)單位的溫度進行檢測的溫度檢測裝置、根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度算出SOC的電池容量判定裝置(2)、與所述電池組件(8)的正負兩極連接且對與使用該電池電源裝置(1)的外部裝置間的連接進行開閉的繼電器(86)。
23.一種電池電源裝置，其特徵在於，裝載於具有電動機(91)及發電機(92)且將所述電動機(91)作為行駛動力的汽車(80)上，將作為蓄電池的多個單電池(7)電氣性且機械性地串聯後形成電池模塊(9)，將多個電池模塊(9)立體地並聯保持在支架盒(10)內，同時將多個電池模塊(9)電氣性串聯構成電池組件(8)，並將該電池組件(8)的正負兩極與所述汽車(80)連接，同時設有強制地使製冷劑在該電池組件(8)內流動的冷卻裝置(5)，還具有對設定在所述電池組件(8)的多個位置上的電壓進行檢測的電壓檢測裝置、對電池組件(8)的充放電電流進行檢測的電流檢測裝置(87)、對設定在所述電池組件(8)內的多個位置上的溫度進行檢測的溫度檢測裝置、根據各檢測裝置檢測的電壓、電流、溫度算出SOC的電池容量判定裝置(2)、將電池組件(8)的工作狀態數據輸出到所述汽車(80)的車輛控制裝置(84)的電池狀態傳遞裝置(2)、對所述電池組件(8)與汽車(80)之間的連接電路進行開閉的繼電器(86)。
24.根據權利要求23所述的電池電源裝置，其特徵在於，電池狀態傳遞裝置(2)採用將各檢測裝置檢測的電池組件(8)的異常狀態輸出到車輛控制裝置(84)的結構。
25.根據權利要求23所述的電池電源裝置，其特徵在於，繼電器(86)採用發生異常時用車輛控制裝置(84)將電池組件(8)與汽車(80)之間的連接電路切斷的結構。
全文摘要
一種電池電源裝置,設有:將作為蓄電池的多個單電池(7)串聯形成的多個電池模塊(9)串聯後容納的電池組件(8)、對該電池組件(8)進行強制風冷以將電池模塊(9)保持在恰當溫度的送風機(5)、根據測量電壓、電流、溫度的傳感器等的檢測數據而控制送風機(5)同時將檢測數據及SOC的數據向外部輸出的電池ECU(2)、裝有異常時將充放電電路切斷的繼電器(86)和防衝擊電流用電阻(88)及電流傳感器(87)等的充放電電路單元(3),可以維持在無過充電或過放電的恰當工作狀態。
文檔編號B60L11/18GK1241305SQ98801452
公開日2000年1月12日 申請日期1998年10月5日 優先權日1997年10月6日
發明者高津克己, 木村忠雄, 中西利明, 丸川修平, 乾究, 渡邊功, 金丸邦郎 申請人:松下電器產業株式會社