CN102315401A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以极其简单的结构阻止方形电池单元的振动，并有效地防止因振动引起的各种弊病的电池组。电池组具备：电池层叠体(5)，其通过将多个方形电池单元(1)隔着隔板(2)层叠而成；端板(3)，其配置在电池层叠体(5)的端面；连接杆(4)，其沿着电池层叠体(5)的层叠方向延长，以将层叠的电池层叠体(5)的两侧面紧固的方式固定在端板(3)上。连接杆(4)为沿电池层叠体(5)的表面的具有规定的宽度的板状，该连接杆(4)和隔板(2)通过彼此限制上下方向的移动的嵌合结构连结。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及将多个方形电池单元隔着隔板层叠而成的电池组，尤其涉及最适合于搭载在混合动力车或电动机动车等电动车辆而向使车辆行驶的电动机供给电力的电源的电池组。
背景技术
车辆用的电池组通过串联连接多个电池单元来提高输出电压，增大输出电力。而且，为了增大相对于体积的充电容量，而开发有将多个方形电池单元配置成层叠状态的电池组。(参照专利文献1)
该电池组中，为了以层叠状态紧固方形电池单元，而通过角材的连接杆进行固定。将连接杆的两端固定在端板上，该端板配置在层叠状态的方形电池单元的两端面上。
专利文献1：日本特开2010-86887号公报
以上的电池组难以可靠地阻止由连接杆夹着的方形电池单元的上下振动。尤其是无法可靠地阻止在车辆等那样受到振动的环境下使用的方形电池单元的振动。将多个方形电池单元隔着隔板进行层叠而成的电池组若配置在振动环境中，则中央部的方形电池单元会上下振动。在该状态下，中央部的方形电池单元发生振动而引起各种弊病。例如，设置在振动的方形电池单元的表面上的绝缘层与不振动的连接杆摩擦而发生破损，从而成为绝缘破坏或漏电的原因。而且，因振动而方形电池单元发生物理性的损伤，从而形成电特性恶化或寿命短等弊病。
方形电池单元的振动通过利用连接杆以强力加压的方式紧固而能够减少，但在该结构中，不仅难以可靠地阻止振动，而且因对方形电池单元进行强力加压而会产生其他弊病。例如，产生隔板变形而无法稳定地进行冷却或方形电池单元变形等弊病。
发明内容
本发明是以解决以上的缺点为目的而开发出的发明。本发明的重要目的在于提供一种能够以极其简单的结构阻止方形电池单元的振动，并有效地防止因振动引起的各种弊病的电池组。
本发明的电池组具备：电池层叠体5，其通过将多个方形电池单元1隔着隔板2层叠而成；端板3，其配置在电池层叠体5的端面；连接杆4，其沿着电池层叠体5的层叠方向延长，以将层叠的电池层叠体5的两侧面紧固的方式固定在端板3上。连接杆4为沿电池层叠体5的表面的具有规定的宽度的板状，该连接杆4和隔板2通过彼此限制上下方向的移动的嵌合结构连结。
其中，在本说明书中，“上下方向”表示与连接杆位于表面的电池层叠体的侧面以及和隔板的主面相接的方形电池单元这两方平行的方向。
以上的电池组的特征在于，能够以极其简单的结构阻止方形电池单元的振动，并有效地防止因振动引起的各种弊病。这是因为，板状的连接杆在沿着电池层叠体的表面的面内的弯曲强度、即上下方向的弯曲强度强，并且连接杆通过嵌合结构与隔板连结成在上下方向不移动。与在上下方向不移动的连接杆连结的隔板通过连接杆来阻止上下方向的振动。方形电池单元由于两面被隔板夹持，因此通过阻止夹着方形电池单元的隔板的上下方向的振动，而能够阻止方形电池单元的振动。尤其是隔板和连接杆不会相对地上下移动，因此能够可靠地阻止由夹着隔板的方形电池单元与连接杆的相对振动，从而能够可靠地阻止方形电池单元与连接杆相互摩擦而发生损伤的弊病。而且，由于能够阻止方形电池单元的振动，因此也能够可靠地阻止因方形电池单元的振动引起的弊病。
本发明的电池组的隔板2具有连接杆4的嵌合槽24，从而能够将连接杆4嵌合于该嵌合槽24。
该电池组通过使连接杆嵌合于隔板的嵌合槽，而能够阻止隔板与连接杆的相对振动，因此能够简单地组装并有效地阻止方形电池单元的振动。
本发明的电池组的隔板2在两侧上部或两侧下部具有嵌合槽24，并且连接杆4的横截面形状为L字状，连接杆包括沿着电池层叠体5的侧面的垂直部41和插入到嵌合槽24中的水平部42，并能够将水平部42引导到嵌合槽24中。
以上的电池组由于将在成为L字状的连接杆上设置的水平部插入隔板的嵌合槽，因此能够可靠地将连接杆和隔板连结，能够形成为不会相对振动的结构。而且，连接杆的上下方向和水平方向的弯曲强度强，从而通过连接杆实现能够将电池层叠体牢固地连结的特征。
本发明的电池组能够将连接杆4配置在电池层叠体5的两面的上下。
该电池组由于通过连接杆将电池层叠体的两面的上下紧固，因此能够将层叠的多个方形电池单元更牢固地连结，从而更有效地防止方形电池单元的振动。
本发明的电池组的方形电池单元1可以具备金属外装壳体11，并通过绝缘层16覆盖金属外装壳体11的表面。
以上的电池组的特征在于，通过绝缘层将方形电池单元的金属外装壳体绝缘并有效地阻止该绝缘层被连接杆摩擦而破损的情况，从而能够可靠地阻止绝缘破坏或漏电。
本发明的电池组的隔板2可以在上端和下端具有将方形电池单元1嵌合到内侧的嵌合突出部23，在上下的嵌合突出部23之间配置方形电池单元1。
以上的电池组的特征在于，由于将隔板和方形电池单元连结成无法上下移动，因此能够可靠地阻止两面的隔板与方形电池单元的相对上下运动。因此，能够以理想的状态防止方形电池单元的上下方向的振动。
本发明的电池组的隔板2可以在上端和下端具有将方形电池单元1嵌合到内侧的嵌合突出部23，在上下的嵌合突出部23之间配置方形电池单元1，并且在嵌合突出部23设置嵌合连接杆4的嵌合槽24。
以上的电池组除了能够极其有效地阻止方形电池单元的上下方向的振动之外，还能够将连接杆的水平部配置在不会成为方形电池单元的上方或下方的干扰的位置。因此，能够使连接杆的水平部的宽度变宽，从而将连接杆和隔板可靠地连结，且通过水平部提高连接杆的弯曲强度，将方形电池单元牢固地固定成层叠状态。
附图说明
图1是具备本发明的一实施例的电池组的电源装置的外观立体图。
图2是图1所示的电源装置的垂直横向剖视图。
图3是表示将图1所示的电源装置的外壳体取下的状态的立体图。
图4是本发明的一实施例的电池组的立体图。
图5是图4所示的电池组的分解立体图。
图6是表示将构成图4所示的电池组的方形电池单元和隔板层叠的状态的分解立体图。
图7是图4所示的电池组的主要部分放大剖视图。
图8是本发明的另一实施例的电池组的立体图。
图9是图8所示的电池组的分解立体图。
图10是本发明的另一实施例的电池组的立体图。
图11是图10所示的电池组的分解立体图。
符号说明：
1 方形电池单元
2 隔板
3 端板
4 连接杆
5 电池层叠体
6 外壳体
7 冷却通道
11 金属外装壳体
12 外装箱
13 封口板
14 电极端子
15 安全阀
16 绝缘层
17 母线
21 槽
22 切口部
23 嵌合突出部
24 嵌合槽
25 凸部
26 鼓风间隙
31 主体部
32 金属板
33 内螺纹孔
34 嵌合槽
35 止动螺钉
36 凸部
41 垂直部
42 水平部
43 折弯片
44 贯通孔
45 加强板
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的实施方式进行说明。但是，以下所示的实施方式例示了用于将本发明的技术思想具体化的电池组，本发明未将电池组限定为以下的电池组。而且权利要求书的范围所示的部件决未限定为实施方式的部件。需要说明的是，为了使说明明确，各附图所示的部件的尺寸或位置关系等存在夸张的情况。此外，在以下的说明中，同一名称、符号表示同一或同质的部件，而适当省略详细说明。另外，构成本发明的各要素既可以形成为通过同一部件构成多个要素而通过一部件兼用作多个要素的方式，相反也能够通过多个部件分担而实现一个部件的功能。
以下，基于图1至图7，说明将电池组适用于在使车辆行驶的电动机中带有电力的车载用的电源装置的例子来作为本发明的实施例。
电池组收纳于外壳体6而作为电源装置搭载于车辆。在外壳体6与电池组之间设有对电池组的方形电池单元1进行冷却的冷却通道7。向该冷却通道7强制输送的冷却气体被输送到隔板2与方形电池单元1之间，而对方形电池单元1进行冷却。
如图4至图6所示，电池组由将多个方形电池单元1隔着隔板2层叠而成的电池层叠体5构成。隔板2作为在方形电池单元1彼此之间形成鼓风间隙26的间隔件而发挥功能。通过强制鼓风机构(未图示)将冷却气体强制输送到鼓风间隙26中，由此对方形电池单元1进行冷却。此外，在多个方形电池单元1中的几个上热结合有温度传感器(未图示)，通过利用温度传感器检测方形电池单元1的温度，来推测电池组整体的温度。通过温度传感器检测出的电信号向温度控制电路(未图示)送出，在温度控制电路侧接收作为与电信号相对应的温度信息，并进行必要的温度控制、例如使强制鼓风机构的鼓风风扇驱动电动机的转速变化或限制充放电电路的充放电电流。
[电池组]
如图4至图6所示，电池组中，将多个方形电池单元1隔着绝缘性的隔板2层叠，并在端面配置一对端板3。一对端板3通过连接杆4连结，从而对层叠有方形电池单元1的电池层叠体5进行固定。
[方形电池单元1]
方形电池单元1利用厚度比上边的横向宽度薄的薄型的外装箱12。该外装箱12形成为两侧为弯曲面且对外装箱12的四角的角部进行了倒角的大致箱形形状。该形状的外装箱12被称为与圆筒电池相对的方形电池。而且在外装箱12的上表面，在对外装箱12进行密封的封口板13上使正负一对电极端子14突出，并在电极端子14之间设置安全阀15。安全阀15构成为能够在外装箱12的内压上升至规定值以上时开阀而释放内部的气体。通过安全阀15的开阀，能够使外装箱12的内压上升停止。
构成方形电池单元1的单电池是锂离子电池、镍-氢电池，镍-镉电池等能够充电的二次电池。尤其是在方形电池单元1中使用锂离子电池时，具有能够增大相对于封装电池整体的体积或质量的充电容量的优点。
图6的方形电池单元1为具有规定的厚度的四方形，在上表面的两端部突出设置有正负的电极端子14，在上表面的中央部设有安全阀15的开口部。层叠的方形电池单元1通过母线17将相邻的正负的电极端子14连结而相互串联连接。将相邻的方形电池单元1相互串联连接的蓄电池系统能够提高输出电压而增大输出。但是，蓄电池系统也可以将相邻的方形电池单元并联连接。
图7的方形电池单元1通过由外装箱12和封口板13构成的金属外装壳体11包装，并通过绝缘层16覆盖该金属外装壳体11。绝缘层16是热收缩管。热收缩管的绝缘层16将方形电池单元1装入，并进行加热而与方形电池单元1的表面密接，使表面绝缘。但是，也可以取代热收缩管而在绝缘层16中使用绝缘性的薄膜或涂膜。方形电池单元1通过绝缘层16使金属外装壳体11的表面绝缘，从而防止因金属板的连接杆4引起的外装箱12的短路。金属外装壳体11与正和负的输出端子未连接的方形电池单元1在外装箱12存在电位。因此，该方形电池单元1与金属板的连接杆4接触时会流过短路电流。绝缘层16防止方形电池单元1与连接杆4接触而流过短路电流的情况。
此外，相邻的方形电池单元1为了防止金属外装壳体11的短路而夹着绝缘材料的隔板2。需要说明的是，方形电池单元的外装箱能够通过塑料等绝缘材料进行制作。这种情况下，由于方形电池单元无需将外装箱绝缘层叠，因此能够使隔板为金属制。
[隔板2]
隔板2是将相邻的方形电池单元1进行电、热绝缘而进行层叠的间隔件。该隔板2通过塑料等绝缘材料制作，使相邻的方形电池单元1绝缘。如图6所示，为了对方形电池单元1进行冷却，在隔板2与方形电池单元1之间设有使空气等冷却气体通过的鼓风间隙26。图6的隔板2在与方形电池单元1的对置面上设有延伸至两侧缘的槽21，从而与方形电池单元1之间设有鼓风间隙26。图中的隔板2中以规定的间隔相互平行设置有多个槽21。而且，该隔板2在两面设有槽21，在相互相邻的方形电池单元1与隔板2之间设有鼓风间隙26。该结构具有通过形成在隔板2两侧的鼓风间隙26能够有效地冷却两侧的方形电池单元1的优点。但是，隔板2也可以仅在单面设置槽，从而在方形电池单元与隔板之间设置鼓风间隙。图中的鼓风间隙26以在电池层叠体5的左右开口的方式沿水平方向设置。此外，图6的隔板2在两侧设有切口部22。该隔板2在两侧设置的切口部22处使相邻的方形电池单元1的对置面的间隔扩大，从而能够减少冷却气体的通过阻力。因此，将冷却气体从切口部22顺利地向隔板2与方形电池单元1之间的鼓风间隙26输送，从而能够有效地冷却方形电池单元1。如上所述，强制输送到鼓风间隙26的空气直接有效地冷却方形电池单元1的外装箱12。该结构具有能够有效地防止方形电池单元1的热逸溃并有效地冷却方形电池单元1的特征。
为了在隔板2的两面通过嵌合结构连结方形电池单元1，而如图5和图6所示，在隔板2的上端和下端以向两面突出的方式设置将方形电池单元1嵌合到内侧的嵌合突出部23，从而在上下的嵌合突出部23之间配置方形电池单元1。上下的嵌合突出部23配置在沿着方形电池单元1的上表面和下表面的位置，从而上下夹着方形电池单元1而将其嵌合到固定位置。
配置在方形电池单元1下表面的嵌合突出部23沿着隔板2的长度方向延伸而设置在隔板2的整个下缘。配置在方形电池单元1上表面的嵌合突出部23仅设置在两端部，从而在层叠隔板2的状态下能够使方形电池单元1的电极端子14向外部露出。
如图5至图7所示，配置在方形电池单元1上表面的嵌合突出部23中设有嵌合连接杆4的嵌合槽24。设置在上侧的嵌合突出部23上的嵌合槽24形成为能够使沿着方形电池单元1的层叠方向延伸的连接杆4的水平部42插入的形状。图中的隔板2仅在上侧的嵌合突出部23设有连接杆4的嵌合槽24，但也可以在下侧的嵌合突出部设置嵌合槽。而且，还可以在上下的嵌合突出部设置嵌合槽。
图4至图7的隔板2在嵌合突出部23设置有连接杆4的嵌合槽24，但隔板2也可以如图8和图9所示，以位于板状的连接杆4的上下的方式设置一对凸部25，将一对凸部25之间作为嵌合槽24，从而在嵌合槽24中配置板状的连接杆4。在隔板2设置嵌合槽24并在嵌合槽24嵌合连接杆4的结构中，将连接杆4和隔板2通过彼此限制上下方向的移动的嵌合结构进行连结，从而阻止隔板2相对于连接杆4的上下方向的振动，并且通过隔板2阻止方形电池单元1的上下方向的振动。
在隔板2的两侧设置嵌合槽24且在嵌合槽24嵌合连接杆4的连结结构能够以简单的结构来阻止连接杆4与隔板2的上下方向的移动，但本发明的电池组并未将连接杆4与隔板2的嵌合结构特定为以上的结构。连接杆4和隔板2能够连结成彼此限制上下方向的移动的全部的嵌合结构。例如，虽然未图示，但也可以在连接杆设置贯通孔，在隔板上设置插入到该贯通孔中的凸部，将该凸部插入到连接杆的贯通孔中，从而将连接杆和隔板通过限制上下方向的移动的嵌合结构连结，或者，也可以在连接杆设置朝向隔板突出的嵌合凸部，在隔板的侧面设置供该嵌合凸部插入的嵌合凹部，将嵌合凸部插入嵌合凹部，从而将连接杆和隔板通过限制上下方向的移动的嵌合结构连结。
[端板3]
另外，在交替层叠有方形电池单元1和隔板2的电池层叠体5的两端面上配置一对端板3，通过一对端板3将电池层叠体5紧固。图5中的端板3为在对塑料进行成形而制作的主体部31的外侧层叠通过铝等金属制作的金属板32的结构。但是，端板既可以整体通过金属制作，也可以整体通过塑料成形。端板3在外侧表面的四角部设有供固定连接杆4的止动螺钉35拧入的4个内螺纹孔33。此外，为了将连接杆4配置并固定在固定位置，图中所示的端板3在主体部31的上表面的两侧设有嵌合连接杆4的水平部42的嵌合槽34。但是，端板3也可以如图9所示，在主体部31的上部的两侧将凸部36设置成位于板状的连接杆4的上下，将一对凸部25之间作为嵌合槽34而引导连接杆4。
如此，以从两端面通过端板3夹持方形电池单元1与隔板2的层叠体的方式利用连接杆4对侧面进行紧固。通过将止动螺钉35拧入端板3的内螺纹孔33而将连接杆4固定在端板3上。
[连接杆4]
如图4、图5、图8及图9所示，连接杆4在电池层叠体5的两侧面将电池层叠体5紧固。该连接杆4是沿电池层叠体5的层叠方向延长，且沿着电池层叠体5的表面的具有规定的宽度的金属板。图中的电池组通过位于电池层叠体5的侧面上下的两根连接杆4连结，在左右的侧面通过总计四根连接杆4将电池层叠体5捆扎。并且，连接杆4的端缘以沿着端板3的外侧面的方式折弯成大致直角而形成为折弯片43。在折弯片43上设有贯通孔44。将穿过贯通孔44的止动螺钉35拧入端板3，从而将连接杆4固定在端板3上。
此外，图4、图5及图7所示的连接杆4中将金属板的横截面形状加工成L字状，且连接杆4设有沿着电池层叠体5的侧面的垂直部41和插入到隔板的嵌合槽24中的水平部42。连接杆4的水平部42设置于被设置在隔板2上的嵌合槽24引导的位置上。图中的电池组中，在上侧的连接杆4中设置水平部42，并将水平部42插入到隔板2的嵌合槽24中。连接杆4的水平部42穿过在方形电池单元1的上表面配置的嵌合突出部23的嵌合槽24。该水平部42通过隔板2绝缘地配置在方形电池单元1的上表面。该连接杆4由于使水平部42朝向方形电池单元1的内侧突出，因此时横向宽度变宽而形成强韧的结构，并且不会增大电池层叠体5的外形。
图4和图5的电池组中，仅将上侧的连接杆4的横截面形状形成为L字状，而该结构能够在不使电池组的上下宽度变宽的情况下限制连接杆4和隔板2的上下方向的移动。这是由于，能够在方形电池单元1的上表面的两侧部将嵌合连接杆4的嵌合突出部23配置在比电极端子14靠下方的位置。
但是，电池组也可以形成为如下这样的结构，即，将上下的连接杆的横截面形状形成为L字状，在隔板的上下设置具有嵌合槽的嵌合突出部，从而将上下的连接杆的水平部插入到在隔板的上下设置的嵌合突出部的嵌合槽中，或者还可以形成为如下这样的结构，即，仅使下侧的连接杆的横截面形状为L字状，而将连接杆的水平部插入到隔板的下侧设置的嵌合突出部的嵌合槽中。
此外，图8和图9的电池组中，连接杆4为平面状的金属板。该连接杆4被设置在一对凸部25之间的嵌合槽24引导，从而通过嵌合结构与隔板2连结，其中，一对凸部25设置在隔板2的两侧面。
此外，图10和图11的电池组通过加强板45将上下的连接杆4的中间连结。图中的电池组通过多个加强板45将上下的连接杆4连结。加强板45为沿着电池层叠体5的侧面的金属板，利用焊接等方法将上下固定在连接杆4上。该电池组能够将连接杆4形成为更强韧的结构，从而能够以更加难以振动的状态将电池层叠体5紧固。

Claims (7)

1.一种电池组，其具备：
电池层叠体(5)，其通过将多个方形电池单元(1)隔着隔板(2)层叠而成；
端板(3)，其配置在所述电池层叠体(5)的端面；
连接杆(4)，其沿着所述电池层叠体(5)的层叠方向延长，以将层叠的电池层叠体(5)的两侧面紧固的方式固定在所述端板(3)上，
所述电池组的特征在于，
所述连接杆(4)为沿着电池层叠体(5)的表面的具有规定的宽度的板状，
该连接杆(4)和所述隔板(2)连结成彼此限制上下方向的移动的嵌合结构。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述隔板(2)具有连接杆(4)的嵌合槽(24)，在该嵌合槽(24)中嵌合连接杆(4)。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，
所述隔板(2)在两侧上部或两侧下部具有嵌合槽(24)，所述连接杆(4)的横截面形状为L字状，所述连接杆包括沿着电池层叠体(5)的侧面的垂直部(41)和插入到所述嵌合槽(24)中的水平部(42)，并将水平部(42)引导到嵌合槽(24)中。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池组，其中，
所述连接杆(4)配置在电池层叠体(5)的两面的上下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池组，其中，
所述方形电池单元(1)具备金属外装壳体(11)，并通过绝缘层(16)覆盖所述金属外装壳体(11)的表面。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池组，其中，
所述隔板(2)在上端和下端具有将方形电池单元(1)嵌合到内侧的嵌合突出部(23)，在上下的嵌合突出部(23)之间配置方形电池单元(1)。
7.根据权利要求3所述的电池组，其中，
所述隔板(2)在上端和下端具有将方形电池单元(1)嵌合到内侧的嵌合突出部(23)，在上下的嵌合突出部(23)之间配置方形电池单元(1)，
并且在所述嵌合突出部(23)设置嵌合连接杆(4)的嵌合槽(24)。
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