CN102403480A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模块。在将多个方型的单电池及支架交替并列层叠并通过连结构件将分别设置在它们的并列方向外侧的端板连结而成的电池模块中，抑制多个单电池的鼓出变形。连结构件(60、70)沿多个单电池(10)及支架(20)的并列方向延伸，其两端分别与在一对端板(50、51)上设置的第一固定部(52u、54u)及第二固定部(53u、55u)连结，所述固定部与中心线(C-C)之间的距离(D1)小于所述固定部与端板(50、51)的最外侧面之间的距离(D2)，其中，所述中心线(C-C)通过单电池(10)、支架(20)及端板(50、51)的中心而沿它们的并列方向延伸。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及构成二次电池的电池模块，其中，该二次电池主要作为混合动力机动车、电动机动车的电动机驱动用电源而使用。
背景技术
以往，作为所述电池模块，公知有一种电池集合体(电池模块)，其包括并列的多个方形的单位电池11(单电池(cell))、将所述单位电池的间隔维持成固定的隔壁、紧贴在最外侧的单位电池11的外侧面的端板、以及将它们结合成一体的连结杆30(参照后述专利文献1)。
【专利文献1】日本特开2006-310309号公报
然而，在上述电池集合体的单位电池中，由于过充电→电解液的分解→电池的内压上升，而强度比较弱的单位电池的中央部发生鼓出变形，从而存在导致其性能劣化、寿命缩短等不良情况的问题。
发明内容
本发明鉴于这种实际情况而提出，其目的在于提供一种抑制构成电池模块的多个单位电池(单电池)的鼓出变形而能够解决上述问题的新的电池模块。
为了实现所述目的，本发明的第一方面涉及一种电池模块，其具备：隔开间隔并列的多个方型的单电池；分别配置在相邻的所述单电池之间的支架；配置在所述单电池及支架的并列方向外侧，而将它们一体夹持的一对端板；将所述一对端板彼此连结，而将多个所述单电池及支架紧固成一体的连结构件，所述电池模块的特征在于，所述连结构件沿多个所述单电池及支架的并列方向延伸，其两端分别紧固于在所述一对端板上设置的第一固定部及第二固定部，所述第一固定部及第二固定部设置在中心线的两侧，所述中心线通过多个单电池、支架及一对端板的中心并沿它们的并列方向延伸，这些固定部与所述中心线之间的距离小于这些固定部与端板的最外侧面之间的距离。
为了实现所述目的，本发明的第二方面以第一方面为基础，其特征在于，在所述第一固定部及第二固定部上穿设有连结孔，该连结孔与所述单电池及支架的并列方向大致正交，且朝向端板的内方而将所述连结构件连结。
为了实现所述目的，本发明的第三方面以第一或第二方面为基础，其特征在于，在所述支架的至少与所述单电池对置的对置面上沿着与单电池及支架的并列方向交叉的方向并列设置有多条肋，所述肋的高度中，与单电池的中央部对应的部分比其它部分高。
为了实现所述目的，本发明的第四方面以第三方面为基础，其特征在于，所述多条肋从所述支架的中央部分朝向外侧逐渐降低。
发明效果
根据本发明的各方面，能够有效地抑制过充电→电解液的分解→气化→内压的上升引起的多个单电池的鼓出变形，尤其是抑制其中央部的最鼓出变形的部分，从而防止电池模块的劣化。
另外，根据本发明的第二方面，在端板的第一固定部及第二固定部上穿设有连结孔，该连结孔与所述单电池及支架的并列方向正交，且朝向端板的内方而将连结构件连结，因此连结构件的连结部不会比端板的外表面向外方突出，能够实现电池模块的紧凑化。而且，由于连结孔朝向端板的内方，因此即使将一对端板和连结构件紧固的螺栓等紧固机构由于振动等而稍产生松弛的情况下，也能够维持单电池及支架的紧固状态。
此外，根据本发明的第三、四方面，通过支架的肋能够更可靠地抑制单电池的中央部的鼓出变形。
附图说明
图1是本发明电池模块的整体分解立体图。
图2是图1的从箭头2方向观察到的电池模块侧视图。
图3是图2的从箭头3的方向观察到的电池模块的俯视图。
图4是图2的从箭头4的方向观察到的电池模块的仰视图。
图5是图1的从箭头5的方向观察到的由虚线包围的部分的放大图。
图6是图5的从箭头6的方向观察到的支架的立体图。
图7是图3的沿7-7线的放大剖视图。
图8是图7的沿8-8线的放大剖视图。
图9是图1的从箭头9的方向观察到的放大立体图。
图10是图9的沿10-10线的放大剖视图。
符号说明：
10方型的单电池
20支架
26肋
27肋
50端板
51端板
52u、52d第一固定部
53u、53d第二固定部
54u、54d第一固定部
55u、55d第二固定部
60连结构件(上连结框架)
70连结构件(下连结框架)
C-C  中心线
D1、D2距离
h连结孔
具体实施方式
以下，基于附图所例示的本发明的实施例，对发明的实施方式进行具体地说明。
如图1所示，本发明的电池模块具备隔开间隔并列配置的多个方型的单电池10、分别配设在所述单电池10之间及最外侧的单电池10的外侧的多个支架20、设置在一方的最外侧的支架20的外侧的方型的一方的端板50、设置在另一方的最外侧的支架20的外侧的方型的另一方的端板(基体端板)51，相互紧贴层叠的多个单电池10及支架20被成对的一方及另一方的端板50、51夹持，所述端板50、51通过作为连结构件的上连结框架60及下连结框架70而连结成一体。而且，在所述一方的端板50的外侧结合有电压传感器组装体90(电压传感器)。
所述方型的单电池10是以往公知的结构的单电池，形成为扁平的长方体，在其上表面左右突出设置有正、负电极端子11、12，而且，在其中央部设有通过防爆阀13关闭的阀口14(图7)。
所述支架20分别并列夹装在相邻的单电池10之间，在单电池10之间隔开规定位置来保持该单电池10，用于在它们之间保持一定间隔的隔热空间，以下，主要参照图1、5及图6、7，对该支架20的结构进行说明。
支架20的主体部分21通过合成树脂板形成为与单电池10大致相同尺寸的四方的板状。在该支架20的主体部分21上，沿横向相互平行延伸的纵截面コ形的多个第一突条部22和多个第二突条部23在上下方向交替地弯曲形成为波纹状，在所述第一突条部22及第二突条部23的内侧分别形成有在左右两端打开的截面凹状的横向的冷却通路24。而且，在所述主体部分21上穿设有用于使冷却风等制冷剂在其整个面上均匀地流通的多个圆形的通风口25，具体而言，如图5、6所示，所述通风口25分别形成在主体部分21的上、下部及所述第一、二突条部22、23上，所述通风口25使在支架20的前后面上流动的制冷剂发生紊流，来提高支架20的冷却效果。
如图5、6所示，在位于支架20的主体部分21中间的多条第一突条部22及第二突条部23的外表面的上下方向的中间部上一体地突出形成有沿着它们的长度方向延伸的肋26、27。所述肋26、27用于对支架20自身进行加强，并且在电池模块的组装时，用于将隔着该支架20相邻的单电池10之间保持成规定的间隔，所述肋26、27之间的高度中，如图7、8所示，与主体部分的中央部对应的肋27的高度最高(a)，随着朝向它们的并列方向的外方而肋26、27的高度(b、c)顺次降低(a＞b＞c)，并且，各肋26、27自身沿着长度的高度中，其中央部分最高(b、c)，随着朝向其前端即主体部分21的端缘而逐渐降低，其前端最低(a′、b′)，通过如此设定肋26、27的高度，在电池模块的组装时，通过支架20能够抑制单电池10、尤其是抑制其中央部的鼓出变形。
另外，如图5、6明确所示，在支架20的主体部分21的四个角部分别固定有保持构件30。各保持构件30由角材构成，从支架20的主体部分21的前后面向外方突出，在电池模块的组装时，在单电池10或端板50、51的四个角部上分别形成的通用的被保持部10A、10A；10A、50A；10A、51A与各保持构件30的角凹部31卡合，从而多个单电池10及端板50、51不会相互错动，能够将它们调整成标准的组装位置。而且，在支架20的主体部21的一侧的中间部弯曲形成有抑制片32，该抑制片32对单电池10的侧面进行抑制。
如图5、7所示，在支架20的上表面的宽度方向的中央部一体形成有支架舌片33。该支架舌片33相对于支架20的前后面弯曲形成为大致直角、即弯曲形成为大致水平且具有向单电池10方向延伸的立壁37而形成为截面门型，并相对于支架20向该支架20的前后方向的一方延伸成悬臂状，在电池模块的组装时，该支架舌片33存在间隙34而覆盖相邻的单电池10的上表面中央部的关闭阀口14的防爆阀13的上表面。另外，在阀口14的周缘形成有从该周缘朝向单电池10的上表面倾斜成上坡坡度的漏斗状倾斜面15。并且，在防爆阀13的开阀时放出的气化后的电解液等喷出体由支架舌片33首次挡住后，液化后的电解液等喷出体沿着阀口14周围的倾斜面15返回单电池10内，而且，将喷出的喷出体阻止到间隙34内，从而能够防止该喷出体向外部的飞散(参照图7)。
另外，在该支架舌片33的上表面上一体地突出设置有后述的定位突起35，该定位突起35能嵌入到作为连结构件的上连结框架60的定位孔61中。而且在支架舌片33的基部一体地设有卡合片36，该卡合片36能与相邻的单电池10的上表面卡合。
如图6所示，在支架20的下表面的宽度方向的中央部一体地形成有后述的热敏电阻T的安装框架38。该安装框架38向与所述支架舌片33相同的方向弯曲形成为大致直角，即弯曲形成为大致水平，并向支架20的前后方向的一方延伸成悬臂状。
接下来，主要参照图6、9及图10，对该安装框架38的结构进行说明，在该安装框架38上设有热敏电阻安装部39，该热敏电阻安装部39用于选择性地以可拆装的方式安装测定单电池10的温度用的热敏电阻T。在安装框架38的外表面上一体平行地设有对热敏电阻T进行引导的一对引导件40，而且，与所述引导件40相邻地设有抑制热敏电阻T的一对抑制片41。此外，一对卡合片42在安装框架38的基部上向所述抑制片41的相反侧延伸，所述一对卡合片42与和支架20相邻的单电池10的下表面卡合，防止热敏电阻T的脱落。另外，在一对引导件40上一体地形成有一对定位突起43，所述一对定位突起43能嵌入到后述的作为连结构件的下连结框架70的定位孔71中。
如图9所示，热敏电阻T插入到一对引导件40之间，由一对抑制片41保持在规定位置，其感温部与单电池10的下表面接触来测定单电池10的温度。热敏电阻T的位置可以通过目视容易从外部确认。与热敏电阻T连接的引线95与后述的电压传感器组装体(电压传感器)90连接。
如图1所示，从外侧对并列层叠的多个单电池10和支架20进行紧固夹持的一对端板50、51形成为与单电池10及支架20大致同型的扁平的长方体，并隔着所述支架20而与最外侧的单电池10的两外表面分别重合配置。
一对端板50、51都是金属制(例如镁合金制)，其内表面、即与支架20对置的对置面形成为格子状，因此传热面积小且散热性高。在一对端板50、51的内表面与单电池10之间分别夹设有作为隔热构件起作用的所述支架20，来防止单电池10的过度的冷却。
成对的一方及另一方的端板50、51通过后述的作为连结构件的上连结框架60及下连结框架70而连结成一体。如图1及3、4所示，在一对端板50及51的上表面分别一体地设有用于连结上连结框架60的第一、第二固定部52u、53u及第一、第二固定部54u、55u，而且，在一对端板50及51的下表面分别一体地设有用于连结下连结框架70的第一、第二固定部52d、53d及第一、第二固定部54d、55d。所述第一固定部52u、54u(52d、54d)及第二固定部53u、55u(53d、55d)都由四方的块体构成，隔开间隔配置在端板50、51的宽度方向的中央部，在这些固定部的中央分别穿设有连结孔h。各连结孔h与中心线C-C大致直交，且朝向端板50、51的上下方向的内方，所述中心线C-C通过多个单电池10、支架20及一对端板50、51的中心并沿它们的并列方向延伸。如图3所示，从第一固定部52u、54u(52d、54d)及第二固定部53u、55u(53d、55d)的中心到所述中心线C-C的距离D1小于从所述固定部的中心到端板50、51的最外侧面的距离D2(D1＜D2)。
如图1、3所示，所述上连结框架60通过平坦部63和凸缘片64形成为横截面U字状而具有高刚性，该平坦部63由金属板形成为细长状，排列设有多个定位孔61，且在其长度方向上凸起有多个肋62，该凸缘片64一体地立起在所述平坦部63的两侧，分别穿设有一对螺栓孔67的连结耳片65、66分别沿横向一体地突出形成在所述上连结框架60的两端。
如图3所示，所述上连结框架60沿着所述中心线C-C配置在相互并列层叠的多个单电池10及支架20的上表面，所述中心线C-C通过多个单电池10及支架20的中心并沿它们的并列方向延伸，将多个支架20上表面的定位突起35嵌入到上连结框架60的多个定位孔61中，从而将该上连结框架60相对于多个单电池10及支架20定位。若使上连结框架60的两端的连结耳片65、66位于一对端板50、51的上表面的第一固定部52u、54u及第二固定部53u、55u上，并使连结螺栓68通过连结耳片65、66的螺栓孔67而与第一固定部52u、54u及第二固定部53u、55u的连结孔h分别螺纹紧固，则上连结框架60将一对端板50、51的上部紧固连接成一体。
另外，如图3所示，上连结框架60的平坦部63的横向宽度d1形成得比所述支架舌片33的横向宽度d2宽，所述平坦部63覆盖支架舌片33的上表面的整面。由此，通过支架舌片33如上所述首次防止对防爆阀13进行开阀时放出的气化的电解液等喷出体的飞散，而且，通过上连结框架60能够再次防止对防爆阀13进行开阀时释放的气化的电解液等喷出体的飞散。
另一方面，如图1、4所示，所述下连结框架70形成为与所述上连结框架60大致相同形状，通过将多个定位孔71排列设置成两列的平坦部72和在平坦部72的两侧一体立起的凸缘片73而形成为横截面倒U字状，从而具有高刚性，穿设有螺栓孔74的成对的连结耳片75、76沿横向一体地突出形成在所述下连结框架70的两端。
如图1、4所示，在交替地并列层叠的多个单电池10及支架20的下表面上重合有板状的罩板78，而且，在该罩板78的下表面上层叠有形成为肋骨状的板簧80，隔着该罩板78和板簧80在多个单电池10及支架20的下表面上重合所述下连结框架70，通过该下连结框架70将一对端板50、51的下表面连结成一体。如图4所示，所述下连结框架70隔着所述罩板78及板簧80，沿着所述中心线C-C配置在相互并列层叠的多个单电池10及支架20的下表面，所述中心线C-C通过单电池10及支架20的中心并沿它们的并列方向延伸。使所述安装框架38的定位突起43通过所述罩板78的通孔79及板簧80(参照图5)后，嵌入到定位孔71中。由此，将多个单电池10及支架20与下连结框架70定位。若使下连结框架70的两端的连结耳片75、76位于一对端板50、51下表面的第一固定部52d、54d及第二固定部53d、55d上，并使连结螺栓77通过连结耳片75、76的螺栓孔74而与第一固定部52d、54d及第二固定部53d、55d的连结孔h分别螺纹紧固，则下连结框架70能够将一对端板50、51的下部紧固连结成一体。
如此，对相互并列层叠的多个单电池10及支架20进行夹持的一对端板50、51通过作为连结构件的上连结框架60及下连结框架70被一体的紧固。并且，在该状态下，如图3所示，一对端板50、51的从第一固定部52u、54u(52d、54d)及第二固定部53u、55u(53d、55d)的中心到多个单电池10及支架20的所述中心线C-C的距离D1小于从所述固定部的中心到一对端板50、51的最外侧面的距离D2(D1＜D2)，因此通过上连结框架60及下连结框架70，能够有效地抑制因多个单电池10的内压上升引起的所述单电池的鼓出变形(其中央部最大的鼓出变形)，能够防止电池模块的劣化。
另外，在一对端板50、51的第一固定部52u、54u(52d、54d)及第二固定部53u、55u(53d、55d)上穿设有连结孔h，该连结孔h与单电池10及支架20的并列方向正交，且朝向端板50、51的内方而将连结构件连结，因此，作为连结构件的上连结框架60及下连结框架70的连结部不会比端板的外表面向外方突出，而能够实现电池模块的紧凑化。而且，由于连结孔h朝向端板50、51的内方，因此即使将端板50、51和连结构件60、70紧固的螺栓等紧固机构由于振动等而稍产生松弛的情况下，也能够维持单电池10及支架20的紧固状态。
此外，通过支架20的肋26、27能够更可靠地抑制单电池10的中央部的鼓出变形。
如图1所示，在一方的端板50的外表面上重合固定有电压传感器组装体90。该电压传感器组装体90由比端板50稍小的扁平的长方体形成，且导热率及体积小于端板50。并且，在其对角位置突出设置有安装片91、92。而且，在一方的端板50的对角位置上突出设置有与所述安装片91、92对应的安装凸台81、82，通过连结螺栓93将安装片91、92和安装凸台81、82连结，在一方的端板50的外表面上存在间隙而固定电压传感器组装体90。
端板50兼用作电压传感器组装体90的壳体的刚性构件，起到提高电压传感器组装体90的刚性的作用。而且，电压传感器组装体90虽然在充放电时发热，但该热量能够向端板50传递，从而促进不耐热的电压传感器组装体90的散热。
如图1所示，在多个支架20上选择性地安装有热敏电阻T。在该实施例中，在最外侧的支架20、即在单电池10与一方的端板50之间及单电池10与另一方的端板51之间的支架20的安装框架38上分别安装有热敏电阻T，与所述热敏电阻T连接的引线95粘结于电压传感器组装体90，来计测电池模块的温度。
以上，对本发明的实施例进行了说明，但本发明并未限定为该实施例，在本发明的范围内可以存在各种实施例。

Claims (4)

1.一种电池模块，其具备：隔开间隔并列的多个方型的单电池(10)；分别配置在相邻的单电池(10)之间的支架(20)；配置在所述单电池(10)及支架(20)的并列方向外侧，而将它们一体夹持的一对端板(50、51)；将所述一对端板(50、51)彼此连结，而将多个所述单电池(10)及支架(20)紧固成一体的连结构件(60、70)，所述电池模块的特征在于，
所述连结构件(60、70)沿多个所述单电池(10)及支架(20)的并列方向延伸，其两端分别紧固于在所述一对端板(50、51)上设置的第一固定部(52u、52d；54u、54d)及第二固定部(53u、53d；55u、55d)，所述第一固定部(52u、52d；54u、54d)及第二固定部(53u、53d；55u、55d)设置在中心线(C-C)的两侧，所述中心线(C-C)通过多个单电池(10)、支架(20)及一对端板(50、51)的中心并沿它们的并列方向延伸，这些固定部与所述中心线(C-C)之间的距离(D1)小于这些固定部与端板(50、51)的最外侧面之间的距离(D2)。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
在所述第一固定部(52u、52d；54u、54d)及第二固定部(53u、53d；55u、55d)上穿设有连结孔(h)，该连结孔(h)与所述单电池(10)及支架(20)的并列方向大致正交，且朝向端板(50、51)的内方而将所述连结构件(60、70)连结。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，
在所述支架(20)的至少与所述单电池(10)对置的对置面上沿着与单电池(10)及支架(20)的并列方向交叉的方向并列设置有多条肋(26、27)，所述肋(26、27)的高度中，与单电池(10)的中央部对应的部分比其它部分高。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
所述多条肋(26、27)从所述支架(20)的中央部分朝向外侧逐渐降低。
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