專利名稱：電源系統的支撐結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源系統的支撐結構，該電源系統包括多個存儲或產生電能的電池(電池單元)。
背景技術：
近年來，平板形的大致矩形蓄電池以及發生器電池的研發已經取得了進展，大致矩形蓄電池例如鋰離子二次電池和電偶層電容器等，發生器電池例如直接將燃料的化學能轉換為電能的燃料電池，特別包括通過離子交換膜使陽極與陰極分開的質子交換膜燃料電池。從能量密度高以及體積小型化的觀點來看，電池有望成為用于各種設備的電源。
這種蓄電池或者發生器電池經常作為封裝的電池組使用，其中，在殼體中，對應于電壓規格或者容量規格，容納有彼此連接的預定數量的電池。電池組增加了其重量和體積。所以，當電池組作為電源系統安裝在混合型動力車或者電動車上時，在車輛上適當方式布置沉重的電源系統非常重要。
在JP-2001-105893中披露的是這樣一種電動車輛，包括由電動機和變速器組成的動力單元以及使多個蓄電池成為一體以驅動電動機的電池單元，其中，動力單元布置在座椅后方，并且將電池單元中的各蓄電池布置在車輛轉動中心附近并且位于較低的位置。
電源系統是沉重的物件，當在車輛中安裝時，不僅需要進行電源系統的布局，而且需要考慮對于從車身施加振動和沖擊的耐用性。尤其是，當將電源系統安裝在車輛如混合型動力車或電動車上時，除振動和沖擊之外，施加在車身上的扭轉作用也可能影響蓄電池或者發生器電池，因而擔心出現問題。所以，在常規車輛中，將用于容納蓄電池或者發生器電池的殼體牢固制造，其程度超出所需，從而增加了電源系統的總重量和體積。
發明內容
本發明的一種或者更多的實施方式提供了一種電源系統的支撐結構，其中可以分散并減小來自電源系統安裝側的振動和沖擊，并可以減小安裝側扭轉的影響，從而可以改善可靠性和耐用性。
根據本發明的一種或者更多的實施方式，一種包括多個電池的電源系統的支撐結構，設有框架體，其中布置電池；支撐軸，支撐該框架體；以及，軸承構造物，在框架體外部支撐該支撐軸。框架體相對于至少支撐軸和軸承構造物之一可活動。
此外，支撐軸可以是圓形的或者多邊形的，并且可以從框架體伸出。
此外，框架體可以包括框架部件，而且，框架部件的一部分可以起到支撐軸的作用。
此外，軸承構造物可以支撐該支撐軸的至少一個端部。
此外，可以設置減振器，至少圍繞支撐軸或者在軸承構造物上布置。
此外，可以設置平衡器，以及，該平衡器限制框架體相對至少支撐軸和軸承構造物之一的移動，以及，校正框架體的安裝平衡。
根據本發明的一種或者更多的實施方式，在電源系統中，可以分散并減小來自電源系統安裝側的振動和沖擊，并減小安裝側的扭轉的影響，從而，保護電池，并能改善可靠性和耐用性。
根據以下描述和所附的權利要求，容易理解本發明其他的方面和優點。
圖1(a)是圖示根據本發明第一種示例性實施方式的電源系統的支撐結構的正視圖；圖1(b)是圖示根據第一種示例性實施方式的支撐結構的側視圖；
圖2是圖示電源系統中組件安裝實例的說明圖；圖3是圖示電源系統中組件的另一安裝實例的說明圖；圖4是圖示支撐結構應用于蓄電池組件的實例的正視圖；圖5是圖4中箭頭A方向的剖視圖；圖6是圖示蓄電池組件的修改實例的正視圖；圖7是圖示蓄電池組件的另一種修改實例的正視圖；圖8(a)是圖示根據本發明第二種示例性實施方式電源系統支撐結構的正視圖；圖8(b)是根據第二種示例性實施方式的支撐結構的側視圖；圖9(a)是根據第二種示例性實施方式的另一支撐結構的正視圖；圖9(b)是該另一支撐結構的側視圖；圖10(a)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第一實例的正視圖；圖10(b)是圖示第一實例的側視圖；圖11(a)是圖示使用支座和平衡器的實例的正視圖；圖11(b)是圖示使用支座和平衡器的實例的側視圖；圖12(a)是圖示使用穩定桿和襯套的實例的正視圖；圖12(b)是圖示使用穩定桿和襯套的實例的側視圖；圖13是圖示襯套的安裝的說明圖；圖14(a)是圖示在穩定桿上施加平衡器銷的實例的正視圖；圖14(b)是圖示在穩定桿上施加平衡器銷的實例的側視圖；圖15(a)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第二實例的正視圖；圖15(b)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第二實例的側視圖；圖16(a)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第三實例的正視圖；圖16(b)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第三實例的側視圖。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發明的示例性實施方式。
本發明的示例性實施方式應用于由多個存儲或者產生電能的電池所組成的電源系統。作為這種電池，例如，有蓄電池如鋰離子二次電池、電偶層電容器等，以及發生器電池如燃料電池。下文中，蓄電池和發生器電池統稱為“電池”。使用這種電池的電源系統安裝于例如電動車(EV)、混合型動力車(HEV)、燃料電池車(FCV)等。
圖1(a)至圖7涉及本發明的第一示例性實施方式，其中，圖1(a)和圖1(b)是圖示電源系統支撐結構的說明圖，圖2是圖示電池組件安裝實例的說明圖，圖3是圖示電池組件另一安裝實例的說明圖，圖4是圖示本發明應用于蓄電池組件的實例的正視圖，圖5是圖4中箭頭A方向的視圖，圖6是圖示蓄電池組件的修改實例的正視圖，以及，圖7是圖示蓄電池組件的另一修改實例的正視圖。
如圖1(a)和圖1(b)所示，將預定數量的電池1層疊并模塊化(或者堆疊)，并將固定各模塊的框架體2圍繞支撐架3徑向方式布置。在本實例中，如圖1(a)的正視圖所示，使框架體2成十字狀方式圍繞方柱形支撐架3；以及，在側視圖1(b)中，兩組框架體布置在縱向上。
在支撐架3的中心部，通過軸承4安裝支撐軸5，以及，此支撐軸5支撐全部的框架體2和支撐架3。支撐軸5由橫截面為圓形并且剛性高的部件形成，以及，通過在支撐軸5與軸承4之間產生的滑動，使支撐軸5設置成相對于支撐架3可活動。
在安裝了框架體2和支撐架3的情況下，例如，如圖2所示，支撐軸5的兩端由軸承構造物6通過承受件7進行支撐。軸承構造物6可以形成為安裝面的一部分，該安裝面位于框架體2和支撐架3整體作為電源系統被安裝的一側，以及，軸承構造物6具有在支撐軸5與承受件之間產生滑動的結構。此外，軸承構造物6可以形成為電源系統的殼體，容納框架體2和支撐架3，而且，作為電源系統殼體的軸承構造物6可以固定在電源系統安裝側的安裝面上。
在這種支撐結構中，由支撐軸5的兩端承受框架體2(其中布置電池1)，從而，使從安裝側輸入的振動、沖擊、扭轉等減小。此外，由于對于安裝側，其中布置多個沉重物件電池的框架體2為可相對移動，從而能有效地分散并減小振動和沖擊。尤其是，在電源系統安裝在諸如電動車或者混合型動力車的車輛上的情況下，可以使通過車身輸入到電源系統的振動和沖擊分散并減小，而且可以減小施加在車身上的扭轉的影響，從而，可以提供穩定的電力。
在這種情況下，為了使框架體2能夠對于安裝側進行相對移動，較好的是，使支承軸5可相對于至少支撐架3和軸承構造物6之一以滑動方式移動，而且，支撐軸5可以固定在支撐架3上或者與支撐架3整體方式形成，從而使其處于剛性狀態。此外，支撐軸5不僅可以是具有圓形截面的圓柱，而且也可以是具有多邊形截面的方柱。在支撐軸5是方柱的情況下，在適配到支撐架3中，可以設置細微間隙的游隙。此外，通過在支撐軸5的端部與軸承構造物6的承受件7之間設置游隙，可以使支撐軸5適配并固定在支撐架3中，或者可以使支撐軸5與支撐架3整體方式形成。
此外，如圖3所示，支撐軸5的一端可以從殼體8延伸而出，殼體8代表框架體2和支撐架3整體，以及，可以由設置在安裝面上的承受件7A承受支撐軸5的末端，以豎直安裝殼體8。在這種情況下，盡管在懸臂結構下支撐殼體8，但借助于多個電池1的慣性質量，也能減小振動。
圖4和圖5圖示一種實例，其中將具有近乎矩形平面的平板蓄電池10(諸如鋰離子二次電池或者電偶層電容器)封裝作為電池1。在這種組件中，將表面壓力疊層式框架體11圍繞支撐架12布置成十字狀，在表面壓力疊層式框架體11中層疊蓄電池10，使蓄電池10承受恒定壓力(表面壓力)。
支撐架12在其中心具有圓筒狀突出部，并將支撐軸13插進此圓筒狀突出部中。支撐軸13的中空部可以作為冷卻風通道或者布線空間。此外，在蓄電池10的各層之間，靠近電池層疊的表面，布置用于熱交換和熱輻射的矩形板狀熱交換材料14。熱交換材料14交換并輻射在蓄電池10中產生的熱量，從而，可改善蓄電池10熱輻射，平衡并均勻化層疊表面的表面壓力，并且加強組件整體的剛性。
在圖6中，圖4和圖5中所示組件的支撐架12，形成為具有矩形中空部的支撐架12A。支撐架12A可以延伸成為矩形支撐軸，或者，可以將另一部件的方柱形支撐軸插進支撐架12A中。此外，在圖7中，在圖6的支撐架12A中，設置支撐軸15，并且用對角方式布置的支撐部件16加強此支撐軸15。
如上所述，根據本發明，相對于安裝側，相對可移動地支撐其中布置有電池的框架體。據此，可以分散并減小來自安裝側的振動、沖擊、以及扭轉，并且避免由于振動、沖擊、以及扭轉帶來的各種不利情況，諸如各電池之間的電連接不良、電池的劣化、各電池產生電力不均衡等，從而可以改善可靠性和耐用性，并且可以提供穩定品質的電力。
下面描述本發明的第二示例性實施方式。圖8至圖16涉及本發明的第二示例性實施方式，其中，圖8(a)和圖8(b)是圖示電源系統支撐結構的說明圖，圖9(a)和圖9(b)是圖示另一支撐結構的說明圖，圖10(a)和圖10(b)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第一實例的說明圖，圖11(a)和圖11(b)是圖示使用支座和平衡器的實例的說明圖，圖12(a)和圖12(b)是圖示其中使用穩定桿和襯套的電源系統的安裝實例的說明圖，圖13是圖示襯套的安裝的說明圖，圖14(a)和圖14(b)是圖示在穩定桿上施加平衡器銷的實例的說明圖，圖15(a)和圖15(b)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第二實例的說明圖，以及，圖16(a)和圖16(b)是圖示使用框架部件的一部分作為支撐軸的第三實例的說明圖。
在第二示例性實施方式中，將形成電源系統的組件支撐于距離組件中心部預定距離的位置處。圖8(a)、圖8(b)、以及圖9(a)、圖9(b)圖示電源系統的基本支撐結構。
圖8(a)和圖8(b)圖示一種支撐結構，其中，通過接合件21，用支撐軸22懸掛其中布置有電池1的框架體20。此外，圖9(a)和圖9(b)圖示一種支撐結構，其中為框架體25的一部分設置鉤狀接合部26，并將支撐軸22插進此接合部26中。在這里，支撐軸22可用作框架部件，形成框架體25框架的一部分。此外，支撐軸22不僅可以是圓柱形，而且也可以是方柱形。
在這種支撐結構中，通過支撐軸22或者承受支撐軸22的安裝側承受部，樞軸方式支撐框架體20、25。所以，與第一示例性實施方式中的情況相似，可以有效地減小來自安裝側的振動、沖擊、以及扭轉的影響，并能保護電池1。
應用這種支撐結構，可以有各種具體實例。圖10(a)至圖16(b)圖示有代表性的應用實例。
首先，在圖10(a)和圖10(b)所示的實例中，構成電源系統的組件由多個板形極板30組成，極板30形成如正視圖10(a)所示的矩形框架表面，并且如側視圖10(b)所示間隔布置。將多個柱形框架支撐件31插進各極板30的周緣部以形成框架。在各極板30之間布置模塊1A，在模塊1A中多個電池1疊放，并成直線排列。
各極板30與各模塊1A的層疊表面接觸，從而使電池1保持在極板30之間，并且極板30具有交換和輻射電池1中所產生熱量的功能，從而，通過由框架支撐件31形成的框架，可改善電池1的熱輻射、平衡并均勻化層疊表面的表面壓力、以及加強組件整體的剛性。
此外，在形成組件框架的多個框架支撐件31中，插進極板30中上部的框架支撐件31，形成為在直徑上大于其它框架支撐件31，從形成前后表面的極板30伸出，并將其用作支撐軸32，在遠離組件中心的位置處支撐組件整體。
如圖11(a)的正視圖中所示，此支撐軸32在其兩端通過在安裝側上設置的支座35和36滑動方式樞軸支撐。支座之一35具有承受面，該承受面具有開口的上部，其中插入支撐軸32的端部，而另一支座36，如圖11(b)的側視圖所示，形成為圓筒形襯套，其中插入支撐軸32的端部。支座35和36也可以形成為相同的形狀。
在支撐軸32的兩側，布置相對于極板30垂直設置的銷子37，并且使各銷子37與具有彈性的平衡器38接觸。平衡器38是一種減振器，其限制因為從安裝側輸入的振動、沖擊、以及扭轉而導致的對于安裝側的相對移動，并且校正安裝平衡。通過改變支撐軸32與銷子37之間的跨距，可以調節有關振動、沖擊、以及扭轉輸入的阻尼系數和彈簧常數。
圖12(a)和圖12(b)圖示一種實例，取代支座35、36，其中使用也具有類似于平衡器38的減振器功能的穩定桿40。如圖12(a)中的正視圖和圖12(b)中的側視圖所示，穩定桿40通過折彎板形彈性件形成為接近具有底部開口的三角形。在穩定桿40的頂部形成凹進部40a，用于滑動方式樞軸支撐支撐軸32。使支柱部40b、40b從穩定桿40的底部延伸到兩側，將其中一個支柱部固定在安裝側的安裝面上，而另一個支柱部則通過彈性件組成的環形襯套41(參見圖13)壓靠在安裝面上。
因為通過此穩定桿40承受對組件整體進行支撐的支撐軸32，所以，通過穩定桿40的上下方向應變(撓曲)吸收振動和沖擊在上下方向上的輸入分量，并通過襯套41吸收在其橫向的輸入分量。此外，對于扭轉方向的輸入分量，借助于在穩定桿40與支撐軸32之間的滑動，通過穩定桿40和襯套41除樞軸移動之外的應變，可以更有效地抑制扭轉的影響。
在這種情況下，如圖14(a)中的正視圖和圖14(b)中的側視圖所示，取代襯套41，可以相對于極板30垂直地設置平衡銷42、42，平衡銷42、42與穩定桿40的斜面接觸。同樣地，通過穩定桿40與平衡銷42、42的這種組合，可以有效地以類似方式削弱從安裝側輸入的振動、沖擊、以及扭轉。
另一方面，在圖15(a)的正視圖和圖15(b)的側視圖所示的實例中，在形成組件框架的多個框架支撐件31中，插入極板30中下部的框架支撐件31，形成為在直徑上大于其它框架支撐件31，從形成前后面的極板30伸出，并且將其用作支撐軸33，支撐組件整體。
在這種情況下，使用與平衡器38類似的平衡器43和44，來校正關于振動、沖擊和扭轉的安裝平衡。一個平衡器43布置在位于支撐軸33側的極板30下側，而且位于預定的位置，如在縱向上的前后位置。此外，另一個平衡器44布置在位于平衡器43斜上方的極板30側面，并且位于預定的位置，如在縱向上的前后位置。
此外，在圖16(a)的正視圖和圖16(b)的側視圖所示的實例中，在形成組件框架的多個框架支撐件31中，插入極板30下側部的框架支撐件31形成為在直徑上大于其它框架支撐件31，從形成前后面的極板30伸出，以及可以用作支撐組件整體的支撐軸34。支撐軸34由軸承45支撐，軸承45布置在安裝側上，并且上下分開，以及，與平衡器38類似的平衡器47布置在安裝面與銷子46之間，銷子46相對極板30的下部垂直設置，并且相對支撐軸34有預定的跨度，從而校正關于振動、沖擊、以及扭轉的安裝平衡。
同樣地，在本發明的第二示例性實施方式中，與第一示例性實施方式中的情況類似，有效地分散并減小來自安裝側的振動、沖擊、以及扭轉，從而可以預先避免不利情況出現。在第二示例性實施方式中，使用減振器，限制關于安裝側的相對移動并校正安裝平衡，從而可以更好地改善對于振動、沖擊、以及扭轉的阻尼作用。
本申請要求基于2005年7月15日提交的日本專利申請No.2005-207505的外國優先權，該申請的內容在此以全文引用的方式并入本文。
本領域技術人員易于理解，對于所描述的本發明的優選實施方式，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以進行各種修改和變化。因此，本發明包括在權利要求及等同替換范圍內的所有修改和變化。
權利要求
1.一種電源系統的支撐結構，所述電源系統包括多個電池，所述支撐結構包括框架體，在所述框架體中布置所述電池；支撐軸，支撐所述框架體；以及軸承構造物，在所述框架體外部支撐所述支撐軸，其中，所述框架體相對于至少所述支撐軸和所述軸承構造物之一可活動。
2.根據權利要求1所述的支撐結構，其中，所述支撐軸是圓形的或者多邊形的，并且從所述框架體伸出。
3.根據權利要求1所述的支撐結構，其中，所述框架體包括框架部件，以及，所述框架部件的一部分起到所述支撐軸的作用。
4.根據權利要求1所述的支撐結構，其中，所述軸承構造物支撐所述支撐軸的至少一個端部。
5.根據權利要求1所述的支撐結構，進一步包括減振器，至少圍繞所述支撐軸或在所述軸承構造物上布置。
6.根據權利要求1所述的支撐結構，進一步包括平衡器，限制所述框架體相對所述支撐軸和所述軸承構造物至少其中之一的移動，以及，校正所述框架體的安裝平衡。
全文摘要
一種電源系統的支撐結構，其中，圍繞支撐架布置用于固定模塊的框架體，模塊中層疊有電池。在支撐架的中心，通過軸承安裝支撐軸。用此支撐軸對框架體和支撐架的整體進行支撐。據此，可以減少來自安裝側的振動、沖擊、以及扭轉的輸入。其中布置有沉重電池的框架體可相對于安裝側移動。結果，可以有效地分散并減小振動和扭轉。當電源系統安裝在車輛上時，可以分散并減小通過車身輸入的振動和沖擊，并減小施加在車身上的扭轉的影響，從而，可以提供穩定的電力。
文檔編號B60K1/04GK1895920SQ20061010320
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月14日 優先權日2005年7月15日
發明者櫻井正人 申請人:富士重工業株式會社