[发明专利]大型电源装置

说明书

技术领域

本发明涉及包含多个串联连接的锂离子二次电池的大型电源装置。更具体地，本发明涉及用于移动用途的大型电源装置，例如用于混合型机动车、电动车或电动摩托车中，或者涉及固定的大型电源装置，例如用于能源负载调整目的等的家用电源或者备用电源。

背景技术

锂离子二次电池通常具有高的能量密度并能使设备在尺寸和重量方面有所减少。因此，正在各个领域中对它们进行开发。尤其是在用于移动用途的大型电源装置领域中和在固定的大型电源装置的领域中对锂离子二次电池有所期望。

对于用于移动用途的大型电源装置的领域，可以提及的是具有用于动力的内燃机和发动机，或者燃料电池和发动机的强力的和适中的混合型机动车和使用用于动力的发动机的电动车和电动摩托车。

对于固定的大型电源装置的领域，可以提及的是在停电情形中使用的备用能源，电梯驱动用途，和通过在夜间补充能源和通过在白天供应必需的能源的家用发电站负载调整。

对于移动用途，例如通过在一个电池容器中放置多个单元电池(电池组)而构造用于传统混合型机动车的电源装置。电池容器置于与室内空间隔开的其它空间部分中。在电池容器上提供连接至室内空间的冷却管道，以有效地冷却单元电池。还提供特别的排气管，以在车辆外部异常的情形下排出电池产生的气体。排气管与在电池容器中的空间部分隔离，并通过安全阀与单元电池内部连通。通常地，主要出于电池性能和安全性的原因，将镍-金属氢化物电池用作电池组。

电池的性能极大地受环境温度的影响。如果在混合型机动车中涉及高输入/输出，通过由此产生的焦耳热而升高电池温度，不利地影响电池寿命特性。因此，对于在电动车中的使用，在电池容器中的冷却是尤其不可缺少的。

通常，在车辆运行期间车辆中的室内空间维持在一定的温度范围。因此，通过使室内空间中的空气流进电池容器中可以有效地冷却电池。为了实现这一功能，室内空间和电池容器的内部通过冷却空气管连接。

当由电池中产生的气体增加电池的内部压力时，安全阀操作以排出进入电池容器中的气体。在电池容器中提供特别的排气管以防止气体流进室内空间中。将气体从排气管排出至车辆外部。由此防止产生的气体通过冷却空气管流进室内空间，由此保证安全性(例如参见专利文件1和2)。

另一方面，包含有锂离子二次电池代替镍-金氢化物电池以具有增加的输入的混合型机动车已被积极地研究和开发。在锂离子二次电池中过充电和内部短路的情形中，产生气体的风险要比在镍-金属氢化物电池中高。在基于消费者的电源装置的许多情形中，还提供排气孔(例如，参见专利文件3)。

例如，对于固定型的大的电源装置，可以提及的是能够进行负载调整的家用的大型电源装置。该电源装置是置于室外的，因此需要通过吸收外部空气对电池温度进行控制的温度控制机制和在异常情况下将从电池产生的气体排放的路线。如果产生的气体未经控制直接排放，可能产生对周围设备的影响，气体流进室内，对于生活在房屋周围的居民产生坏的影响等。因此，需要通过特别的排气路线对产生的气体进行控制排放至安全的地方。

专利文件1：日本公开专利申请No.2001-110377

专利文件2：日本公开专利申请No.2004-039582

专利文件3：日本公开实用新型申请No.05-065054

发明内容

本发明解决的问题

出于在异常情形如产生气体中的安全性角度，在上述传统的用于移动用途如用于电动车的移动电源装置中的排气机制具有特别的排气管，其将从电池产生的气体可靠地排放至车辆的外部，同时防止来自电源装置的气体通过冷却空气管进入室内空间中，该排气机制具有显著低的体积效率。

另外，在如上所述的固定的家用大型电源装置中，如果产生的气体未经控制直接排放，可能产生对周围设备的影响，气体流进室内，对于生活在房屋周围的居民产生坏的影响等。因此，日渐需要将产生的气体通过特别的排气路线导向至安全的地方如罐，并在安全的地方积聚气体，而这特别地对于锂离子电池不能充分地利用体积效率。

另外，由于在过充电或内部短路的情形中在锂离子二次电池中产生气体的风险要比在镍-金属氢化物电池中的高，因此，仅通过采用在电源装置中基于提供消费者导向的简单的排气孔的措施不能有效地控制在通过连接多个串联的电池而使用的大型电源装置中产生的气体，也不能预期该电源装置的商业化。

实际上，在电动车中使用锂离子二次电池的电源装置的情形中，需要提供具有更高排气能力的特别的排气管，因此，与镍-金属氢化物的情形相比，需要更大的空间，这意味着体积效率的进一步降低。