CN102422480A - 电池模块 - Google Patents

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安井俊介
糸井俊树
岸井大辅
下司真也
大竹佑治
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Abstract

提供电池模块，其具有对多个二次电池进行安全且有效率的温度调节的装置。电池模块具有多个单电池、和调节单电池的温度的温度调节装置，单电池是圆柱形的二次电池，单电池以侧面彼此相邻的方式排列，并且，所有的单电池彼此串联地电连接或者并联连接的单电池的组彼此串联地电连接，温度调节装置具有从单电池获取热量或向单电池提供热量的传热部件、和固定有该传热部件的散热部件，传热部件具有插入被多个单电池的侧面包围的空间中的多个插入部、和与单电池的下表面相对的底面部，传热部件的至少与单电池相对的部分由电绝缘性的物质构成，串联连接的单电池彼此的侧面部分和底面部分通过传热部件被液密地隔离。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及电池模块，尤其是关于具有多个作为二次电池的单电池和对单电池的温度进行调节的温度调节装置的电池模块。
背景技术
将多个电池收容在壳中并能够输出规定的电压及容量的电池包被广泛作为各种设备、车辆等的电源使用。其中，也开始采用如下技术，即，对将通用的电池并联/串联连接而输出规定的电压及容量的组电池进行模块化，通过将该电池模块进行各种组合，能够应对于多种多样的用途。该模块化技术通过使收容在电池模块中的电池高性能化，来实现电池模块自身的小型/轻量化，因此还具有组装电池包时的作业性提高、和向车辆等有限的空间搭载时的自由度提高等各种优点。
例如作为车辆用的电源，进行使用了锂离子二次电池的上述电池模块的开发，但不限于锂离子二次电池，根据电池的种类的不同有最佳工作温度范围，因此，需要对电池模块搭载用于调节温度的装置。
关于这样的调节温度的机构的记载有例如专利文献1至6。
在专利文献1中公开了如下技术，埋入壳中的散热管脚被配置在轴线相互平行地排列的多个单电池之间，从单电池散发的热量从散热管脚的端面向空气中发散。
在专利文献2中公开了如下技术，在捆绑多个圆筒型电池而成的电池包中，向圆筒型电池间的间隙插入具有热传导性的管状的弹性部件，并向弹性部件插入具有热传导性的刚性部件。
在专利文献3中公开了如下的封装电池技术，具有：以平行的状态收纳有多个电池的内壳；配置在内壳的引线板配置面上并由金属板构成的引线板，该金属板的引线板将电池两端的电极连结从而连接邻接的电池；收纳内壳的外壳；配置在内壳与外壳之间并对电池加热的片加热器，片加热器被配置在内壳的引线板配置面上并通过金属板的引线板对电池进行加热。
在专利文献4中公开了如下技术，具有容器，该容器没有间隙地并列地收纳并保持棒状的多个电池模块，并且分别与各电池模块的周壁面接触而与各电池模块热熔连接，在该容器中配置有将从电池模块传递的热量向外部放出的热管，并且覆盖该容器的外周地设置隔热材料。
在专利文献5中公开了如下技术，大致平行地排列多个将单电池直线状连接而成的电池单体，将串联或并联地连接这些电池单体而成的电源模块内置在支架中，支架形成有：将电池单体保持在定位于支架的内表面的状态的定位嵌合部；和与定位嵌合部大致平行地分离并供制冷剂流动的制冷剂路径。
在专利文献6中公开了如下技术，一种蓄电池电源装置，在由热传导性良好的材料成形的冷却块A、B内埋设制冷剂管路，并且将蓄电池收容在蓄电池收容孔中，其中，构成蓄电池的单电池各自的热量被紧密接触的冷却块A、B获取，冷却块A、B通过在制冷剂管路中流动的制冷剂被冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-180854号公报
专利文献2：日本特开2002-184374号公报
专利文献3：日本特开2007-213939号公报
专利文献4：日本特开2001-76771号公报
专利文献5：日本特开2005-285455号公报
专利文献6：日本特开平10-106521号公报
发明概要
发明要解决的课题
但是，专利文献1至6公开的技术是只对各单电池冷却或加热的技术，在捆绑多个二次电池而构成的电池模块特有的安全性的确保、充放电的维持这些方面考虑不足。
例如，因来自电池的漏液或雨水等的混入，液体进入电池模块内的情况下，在专利文献1至6公开的构造中，串联连接的单电池间发生短路，导致电池模块整体的充放电停止，并且存在多个单电池成为高温的情况。这样的情况发生于作为车辆的驱动用电源而加载的电池模块上时，在行驶过程中，导致马达突然停止这样的危险情况。发生于作为工厂的电源使用的电池模块上时，生产线停止而带来巨大损失。
发明内容
本发明鉴于上述情况而研发的，其目的是提供一种电池模块，该电池模块具有对多个二次电池进行安全且有效率的温度调节的装置。
本发明的电池模块具有多个单电池、和调节该单电池的温度的温度调节装置，所述单电池为圆柱形的二次电池，所述单电池以侧面彼此相邻的方式排列，并且，所有的该单电池彼此串联地电连接，或者并联连接的该单电池的组彼此串联地电连接，所述温度调节装置具有：从所述单电池获取热量或向所述单电池提供热量的传热部件、和固定有该传热部件的散热部件，所述传热部件具有：插入在由多个所述单电池的侧面包围的空间中的多个插入部、和与所述单电池的下表面相对的底面部，所述传热部件的至少与所述单电池相对的部分由电绝缘性物质构成，串联连接的所述单电池彼此的侧面部分及底面部分通过所述传热部件被液密地隔离。
发明的效果
在本发明的电池模块中，由于串联连接的单电池彼此的侧面部分及底面部分由传热部件被液密地隔离，所以能够可靠地防止串联连接的单电池间的漏液和混入的液体导致的短路，并且能够进行单电池的有效率的温度调节。
附图说明
图1是单电池的示意剖视图。
图2是实施方式1的电池模块的示意分解结构图。
图3(a)是拆下盖部件和中盖的示意俯视图，(b)是再拆下上表面侧基板的示意俯视图。
图4是卷曲加强金属板而成的单电池的立体图。
图5是温度调节主体部的局部放大立体图。
图6是说明电池模块的气体排放机构的示意剖视图。
图7是电池模块的关键部分放大剖视图。
图8是传热部件的关键部分放大剖视图。
图9是电池模块的侧面附近的剖视图。
图10是其他的电池模块的侧面附近的剖视图。
图11是埋入有热管的棒状金属部件的剖视图。
图12是实施方式1的变形例1的电池模块的示意分解结构图。
图13是其他加强金属板的说明图。
图14是加强金属板的剖视图。
图15是其他加强金属板的剖视图。
图16是实施方式1的变形例2的电池模块的示意剖视图。
图17是电池包的示意剖视图。
图18是电池包的示意立体图。
图19是实施方式1的变形例3的温度调节装置的示意图。
图20是实施方式1的变形例4的温度调节装置的示意图。
图21是实施方式1的变形例5的电池模块的关键部分示意剖视图。
图22是实施方式2的电池模块的关键部分示意剖视图。
图23是实施方式2的热管的配置图。
图24是实施方式2的热管的其他配置图。
图25是实施方式2的变形例1的电池模块的关键部分示意剖视图。
图26是实施方式3的电池模块的关键部分示意剖视图。
图27是表示片加热器的变形例的示意图。
图28是表示片加热器的其他变形例的示意图。
图29是表示散热器的棒状金属部件的配置的图。
图30是表示散热器的棒状金属部件的其他配置的图。
图31是表示散热器的棒状金属部件的其他配置的图。
图32是表示散热翅片的其他形状的图。
图33是其他实施方式的电池模块的示意分解结构图。
具体实施方式
-定义-
线状的加热器和棒状的加热器的不同之处在于直径，线状的直径小于2mm，棒状的直径为2mm以上。加热器的横截面形状没有特别限定，可以列举圆形、椭圆形和多边形等。
线状或棒状的加热器被埋入散热器的情况不仅包含加热器埋入散热器内部的状态，还包含在散热器的板状部上形成槽而将加热器放入该槽中并露出加热器的一部分的状态。
一体形成是指，若是金属，则通过冲压、拉深或冲裁等，若是树脂，则通过射出成型等形成为连续的一体部件。
串联连接的单电池彼此的侧面部分和底面部分通过传热部件被液密地隔离是指，串联连接的两个单电池之间通过传热部件隔离单电池的侧面部和底面部，即使从一个单电池的侧面或底面漏液，该液体也不会到达被隔离的相邻的单电池。
单电池的集合体和侧面壳部件之间存在隔热层是指，将单电池和传热部件作为单电池的集合体，隔热层存在于该单电池的集合体的侧面，再在其周围包围有侧面壳部件。
-实施方式-
以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。在以下的附图中，为简化说明，实质上具有相同功能的结构要素用同一附图标记表示。此外，本发明不限于以下的实施方式。另外，在不脱离发挥本发明效果的范围内，能够适当变更。而且，也可以与其他实施方式组合。
(实施方式1)
<单电池>
图1是示意地表示本发明的实施方式1的电池模块所使用的电池100的结构的剖视图。此外，本发明的电池模块所使用的电池也可以是作为笔记本电脑等便携电子设备的电源以单体使用的电池(以下，将电池模块所使用的电池称为“单电池”)。该情况下，由于能够将高性能的通用电池作为电池模块的单电池使用，所以能够更容易地实现电池模块的高性能化和低成本化。
本发明的电池模块所使用的单电池100能够采用例如图1所示的圆柱形的锂离子二次电池。由于该锂离子二次电池是通常的结构，所以具有在因内部短路等的发生使电池内的压力上升时将气体向电池外放出的安全机构。以下，参照图1说明单电池100的具体结构。
如图1所示，由正极1和负极2隔着隔膜3卷绕而成的电极组4与非水电解液一起被收容在电池壳7中。在电极组4的上下，配置有绝缘板9、10，正极1经由正极引线5与过滤器(filter)12接合，负极2经由负极引线6与兼用作负极端子的电池壳7的底部接合。
过滤器12与内帽(inner cap)13连接，内帽13的突起部被接合到金属制的阀板14上。而且，阀板14与兼用作正极端子的端子板8连接。而且，端子板8、阀板14、内帽13和过滤器12成为一体，并经由垫片11对电池壳7的开口部进行封口。
单电池100发生内部短路等使单电池100内的压力上升时，阀体14朝向端子板8鼓起，内帽13和阀体14的接合脱离时，电流路径被切断。而且，单电池100内的压力上升时，阀体14断裂。由此，单电池100内产生的气体通过过滤器12的通孔12a、内帽13的通孔13a、阀体14的裂缝，然后通过端子板8的开放部8a向外部排出。
此外，将单电池100内产生的气体向外部排出的安全机构不限于图1所示的构造，也可以是其他构造。
<电池模块>
在上述的一个单电池100中，由于在汽车用途及家电用途等中电压、容量都不足，所以组合多个单电池制成电池模块作为电源。电池模块的一例如图2所示。锂离子二次电池这样的单电池100具有适合工作的一定温度范围，成为比该范围高的温度时，电池容量降低，并且电池寿命缩短，成为低温度时，电压降低。因此，为在最佳的温度范围内对单电池100充放电，本实施方式的电池模块200具有温度调节装置。
本实施方式的电池模块200是将20个圆柱形的单电池100排成一列而并联地电连接而成的组电池300作为构成要素，并将7个组电池300排成一列而串联地连接构成组电池集合体400。在该单电池100的侧面，如图4所示地卷绕有加强金属板120。在一个组电池300中，单电池100排列的方向和7个组电池300排列的方向正交。另外，140个单电池100以轴线(圆柱的中心轴)相互平行的方式排列。
组电池集合体400的各组电池300在图2中没有示出，但在构成要素的单电池100的底面(负极)连接有负极连接部件从而并联地电连接。此外，组电池集合体400也可以称为单电池100的集合体。
组电池集合体400被装入侧面壳部件32。侧面壳部件32由电绝缘性的物质形成，包围组电池集合体400的侧面。在侧面壳部件32的内侧的空间中装入温度调节装置。图2所示的侧面壳部件32的内侧的温度调节装置是侧壁156。通过该侧壁156形成用于收纳各组电池300的凹部155。该凹部155包围组电池集合体400的侧面，并且液密地间隔相邻的组电池300之间。
在组电池集合体400的上表面侧以覆盖该上表面的方式设置上表面侧基板30。上表面侧基板30将相邻的组电池300彼此串联地电连接。另外，在上表面侧基板30上，在与各单电池100的正极端子相对的部分设置有孔150，从单电池100内产生的气体通过该孔150而排出。
在上表面侧基板30之上设置有中盖23。在中盖23上设置有与上表面侧基板30的孔150连通的长孔151，并且在相当于相邻的组电池300之间的位置，隔壁部件152以肋状延伸。
在中盖23之上覆盖有盖部件21，并通过螺钉固定在侧面壳部件32上。隔壁部件152的上表面抵接在盖部件21的下表面。
在侧面壳部件32的一端设置有与组电池集合体400隔离的收纳室153，在此设置有进行组电池集合体400的充放电的监视/控制的电路装置24。在与收纳室153相反的一端，在侧面壳部件32的外侧，设置有安装了风扇29的送风部件28。
在侧面壳部件32之下配置片加热器40。片加热器40覆盖侧面壳部件32的下表面侧的整个面，并开有供后述的棒状金属部件穿通的孔154。
在片加热器40之下配置温度调节主体部50。如图5所示，温度调节主体部50具有将多个棒状金属部件60固定在散热部件即散热器70上的构造。散热器70具有将多个散热翅片72设置在金属制的板状部71的下表面(另一个面)侧的构造。此外，为容易观察散热翅片72的形状，图5示出了使图2的温度调节主体部50在板状部71的面内旋转90度的状态。在板状部71的上表面(一个面)侧，一体地设置有棒状金属部件60，并且该板状部71的上表面侧与片加热器40的下表面相接。
在温度调节主体部50的下侧设置有翅片罩80，从上述风扇29送出的风通过翅片罩80与散热器70之间的空间从散热翅片72获取热量。也就是说，空气作为制冷剂发挥作用。与翅片罩80的收纳室153的下侧抵接的部分开口，风从该开口部向电池模块200外排出。
以上，对电池模块200整体的结构进行了说明，但关于电池模块200的细节部分如下所述。
首先，对侧面壳部件32液密地隔离相邻的组电池300彼此的情况进一步予以说明。
图3(a)是拆下盖部件21及中盖23从上方观察本实施方式的电池模块200的图。图3(b)是再拆下上表面侧基板30从上方观察的图。侧面壳部件32形成有供单电池100插入的多个凹部155，形成该凹部155的侧壁156将相邻的组电池300间隔开，并且该凹部的侧壁156和底面以不通过液体的方式没有间隙地连接，在串联连接的相邻的组电池300彼此之间不能流动液体。通过该构造，能够可靠地防止相邻的组电池300间的液体导致的短路。此外，侧面壳部件32也可以使用电绝缘性的树脂等通过射出成型等一体成型制成，也可以是凹部的侧壁部和底面部分体形成，使用粘结剂或通过热粘结等将两者粘接而制成。这里，可能引起短路的液体是指单电池100中的电解液或混入的水等。
串联连接的组电池300彼此因液体而短路时，不仅不能从电池模块200提取电流，还会在单电池100内发生短路导致单电池100成为高温并有气体吹出。本实施方式的电池模块200能够可靠地防止这样的情况，是安全性高的电池模块。
接着，通过图6示意地表示将单电池100内产生的气体向电池模块200的外部排出的机构。图6是包含排列多个单电池100且并联连接而成的组电池300中的一个组电池300在内的电池模块的示意截面，电池模块具有将多个组电池300收容在壳内的结构。如图1所示，单电池100具有将单电池100内产生的气体向电池外排出的开放部8a。这里，温度调节装置25的下部成为壳的一部分。
壳通过配置在多个单电池100的一端侧(在本实施方式中，正极端子8侧)的划分部件34被划分成收容多个单电池100的收容部和将从单电池100的开放部8a排出的气体向电池模块外排气的排气路径部20。而且，单电池100的开放部8a通过形成在划分部件34上的开口部36与排气路径部20连通。划分部件34由置于单电池100侧的上表面侧基板30和置于其上方的中盖23构成。
排气路径部20形成在划分部件34和盖部件21之间。从单电池100的开放部8a排出的气体通过形成在划分部件34上的开口部36向排气路径部20排出后，通过设置在壳上的排出口22，向电池模块外排出。
此外，由于划分部件34与单电池100的一端部(在本实施方式中，正极端子8侧的端部)紧密接触地配置，所以存在单电池100的部分即收容部因划分部件34而成为密闭状态。由此，从单电池100的开放部8a通过形成在划分部件34上的开口部36向排气路径部20排出的气体不会再返回收容部。因内部短路而从单电池100产生的气体达到几百度，但若采用这样的构造，则高温的气体不会对其他单电池100带来大的影响，例如不会使其他单电池100内部的塑料部件融化，从而可以说是安全性高的电池模块200，并且即使一个单电池100发生内部短路，也不会影响其他单电池100，由于组电池300能够充放电，所以虽然输出稍微降低，但还能够作为电池模块200继续使用。
图7是配置有划分部件34的单电池100的一端部的附近的局部放大剖视图。如图7所示，在正极端子8的突起部插入划分部件34的开口部36的状态下，电池壳7的肩部7a和划分部件34紧密接触。因此，通过划分部件34密闭单电池100的收容部，从而从设置在正极端子8的突起部上的开放部8a排出的气体不会再返回收容部。
以下，对温度调节装置进行说明。本实施方式的电池模块200的温度调节装置具有：与单电池100接触并从单电池100获取热量或向单电池100提供热量的传热部件；和将从传热部件传来的热量放出的散热部件及向传热部件提供热量的加热器(片加热器40)。
如图8示意地所示，传热部件63具有插入相邻的单电池100彼此的侧面之间的插入部62和与单电池100的底面(下表面)相对的底面部61。插入部62由棒状金属部件60和覆盖棒状金属部件60的外表面且沿其上方延伸的树脂部64构成。底面部61和树脂部64是使用热传导性良好的具有电绝缘性的树脂通过一体成形而制作的。此时，棒状金属部件60也可以一起一体成形，棒状金属部件60还可以在制作树脂部64之后装入插入部62的内部。该插入部62正是侧面壳部件32内的凹部的侧壁156。而且，底面部61成为凹部155的底。另外，侧壁156与盖部件21螺钉固定，换言之，在插入部62的上部通过螺钉与盖部件21进行固定。
通过这样的结构，单电池100的外表面除了上表面以外的大部分与传热部件63接触，并通过散热器70极快地释放由传热部件63传递的热量，因此，单电池100被有效率地冷却。另外，片加热器40的热量极快地向传热部件63传递，能够以短时间使单电池100升温。
片加热器40由传热部件63的底面部61和散热器70的板状部71的上表面夹持。这样，由于被夹持在两个面之间，所以片加热器40能够与传热部件63的底面部61以面状紧密接触，从而有效率地传热。
下面，通过图9说明侧面壳部件32和装入温度调节装置25内的单电池100的集合体之间的边界部分。此外，装入温度调节装置25内的单电池100的集合体是指单电池100和传热部件63一起构成的整体。图9是电池模块200的示意剖视图，示出了在组电池300中与单电池100排列的方向正交的面。
在装入温度调节装置25内的单电池100的集合体中，侧面的最外轮廓部分成为传热部件63。在该最外轮廓部分的传热部件63和电池模块200的侧壁部分即侧面壳部件32之间设置有隔热层即空气层160。通过这样的构造，装入温度调节装置25内的单电池100的集合体除了下表面侧以外，即，侧面和上表面被隔热层即空气层160包围(上表面侧的空气层是排气路径部20)，从而是从下表面侧被冷却或加热，因此，各单电池100均匀地被冷却或加热。
没有这样的隔热层的情况下，装入温度调节装置25内的单电池100的集合体的中心部分与其周围部分相比，冷却或加热迟滞，成为只有中心部分与周围相比温度高或低的状态。成为该状态时，中心部分的单电池100不仅电池特性与周围的单电池100相比降低，其寿命也缩短，但在本实施方式的电池模块200中，由于能够抑制各单电池100的温度偏差，所以不会发生只有中心部分的单电池100的电池特性降低和寿命缩短的情况。此外，在传热部件63和单电池100之间，尤其在插入部62的树脂部64和单电池100之间存在空气。
另外，如图10所示，在侧面壳部件32和装入温度调节装置25内的单电池100的集合体之间的边界部分配置的隔热层，也可以使用发泡树脂层162。发泡树脂层162可以通过以下方法形成：预先制作该部分，并在制作侧面壳部件32时将其配置到规定位置上的方法；或者被称为MuCell(注册商标)的通过使超临界气体混入熔融聚合物而对具有0.5～100μm的发泡单元直径的发泡塑料进行成形的技术等。如图10所示，作为电池模块201的隔热层也可以并用空气层161和发泡树脂层162，也可以仅用发泡树脂层。
对单电池100的加强进行补充说明时，如图4所示，由于单电池100的侧面被加强金属板120覆盖，所以单电池100内的压力一旦变大而在侧面发生龟裂，加强金属板120也能够防止单电池100的内容物向单电池100外飞出，能够确保安全性。
由于本实施方式的电池模块200内置于冷却用的风扇29，所以能够将电池模块200单体直接作为电源使用，不需要另外设置冷却设备。因此，对于各种用途都能够作为电源容易地使用。
而且，如图11所示，也可以将热管66埋入传热部件63的棒状金属部件60a的内部，也可以将棒状金属部件本身作为热管。热管66达到散热器70的板状部71，散热、冷却的效率进一步变大。
<电池模块的变形例1>
使用图12说明实施方式1的变形例1。此外，该变形例的电池模块202中，温度调节装置关系和对单电池100的侧面进行加强的加强金属板与上述的电池模块200、201不同，其他部分相同，省略相同部分的说明。
本变形例的电池模块202不具有用于冷却的送风机构，送风机构是以置于电池模块202外部为前提。即，该电池模块202不具有送风部件和风扇。而且温度调节装置主体51的散热器73的形状与上述的散热器70不同，肋状的散热翅片延伸的方向相对于上述的散热翅片72延伸的方向倾斜90度。另外，没有翅片罩。通过这样的结构，与上述的电池模块200、201相比能够更小型、轻量。
作为本变形例的电池模块202的使用方法，例如例示了如下方法，即，使多个电池模块202以侧面彼此配合，并以在散热器73的散热翅片延伸的方向上对齐的方式排列配置而作为一个电池包，在该电池包中设置送风手段来冷却散热翅片。
另外，如图13所示，覆盖单电池100的侧面的加强金属板121不对每个单电池100都分别卷绕，而一起覆盖作为组电池300排列的20个单电池100、100、…的侧面。具体的是，通过波纹板形状的2片加强金属板121、121，夹着排列为一列的20个单电池100、100、…的侧面对侧面进行加强。通过该结构，能够得到与对每个单电池分别在侧面卷绕金属加强板120的结构同样的效果，并且由于能够一起对20个单电池100、100、…进行侧面加强，所以能够降低成本。
而且，如图14所示，加强金属板121具有在单电池100的上部侧厚而在下部侧薄的锥形的厚度结构。图14是表示包含1个单电池100和传热部件63的插入部62在内的电池模块202内部的一部分的示意剖视图。由于传热部件63通常通过射出成型等由树脂形成，所以为在成型后能够从模具中脱模，采用直径从插入部62的根部向上方变小的锥形。由此，如图15所示，加强金属板122由均匀厚度的金属板形成时，在插入部62的根部，即使加强金属板122与插入部62的树脂部64接触，但在插入部62的上部，加强金属板122和树脂部64之间具有间隙，从而加强金属板122和插入部62之间的传热效率大幅度降低，并且单电池100不固定而会摆动。但是，在本变形例中，由于是加强金属板121的厚度从单电池100的上部侧向下部侧逐渐变小的锥形，所以从插入部62的根部到上部都保持接触，从而能够保持高的传热效率，并且单电池100也被牢固地固定保持而防止摆动。
<电池模块的变形例2>
使用图16、17、18说明实施方式1的变形例2。此外，该变形例的电池模块203基本上是在变形例1的电池模块中仅采用两组组电池300的结构。以下，省略与变形例1相同部分的说明。
变形例2的电池模块203是将两组组电池300装入侧面壳部件32a，并覆盖上表面基板30a、中盖23a和盖部件21a而形成的。散热器70a的散热翅片72a与变形例1不同，是在与组电池300中的单电池100的排列方向相同的方向上以肋状延伸。侧面壳部件32a、上表面基板30a、中盖23a、盖部件21a、片加热器40a和散热器70a都与组电池300是两组的情况相配合地变小。
图17是排列两个本变形例的电池模块203而成的电池包的剖视图，图18是其示意立体图。2个电池模块203、203是盖部件21a彼此对接地排列而成为电池包。2个散热器70a分别配置在长方体形状的电池包的一组相对的2个面上。这样的电池包与上述的电池模块200、201、变形例1的电池模块202相比更小、更薄。由此，将该电池包作为电源使用时，搭载位置的选择变得广泛，搭载电池包的车辆和电动装置的设计的自由度提高。
<电池模块的变形例3>
使用图19说明实施方式1的变形例3。此外，该变形例中，除了代替片加热器40采用了线状的加热器42以外，其他都与实施方式1的电池模块200相同，省略相同部分的说明。
变形例3的加热器42是例如镍铬耐热合金线等的线状的加热器，并配置在散热器70的板状部71的上表面。线状的加热器42为了能够均匀地加热组电池集合体400，而在板状部71的上表面以等间隔且曲折(蛇形)地布线。与片加热器40同样地，该线状的加热器42也由板状部71上表面和底面部61夹持并与底面部61下表面紧密接触，因此加热效率变高，能够在面内进行均匀的加热。此外，加热器42不限于线状，也可以是棒状。加热器42的截面也不限于圆形，还可以是椭圆或矩形等。
<电池模块的变形例4>
使用图20说明实施方式1的变形例4。此外，该变形例中，除了将线状的加热器42埋入散热器70b以外，其他都与变形例3相同，省略相同部分的说明。
变形例4的加热器42被埋入散热器70b的板状部71b上形成的槽157中，并成为板状部71b的上表面和加热器42的最上部大致共面的状态。在本变形例中，由于线状的加热器42与底面部61下表面紧密接触，所以加热效率变高，能够在面内进行均匀的加热，并且由于底面部61的下表面和板状部71b上表面与变形例3相比更加紧密接触，所以与变形例3相比，冷却效率提高。另外，与变形例3不同，加热器42被固定在槽157内，从而电池模块的组装变得容易。
<电池模块的变形例5>
使用图21说明实施方式1的变形例5。此外，该变形例中，除了在传热部件63和单电池100之间存在作为制冷剂的液体124以外，其他都与变形例1相同，并省略相同部分的说明。
传热部件63的树脂部64从成本方面考虑优选通过使用了射出成型等模具的方法作成，该情况下，需要用于从模具拔出成型品的锥部。由于该锥部，传热部件63和单电池100之间会存在间隙。液体124进入该间隙，由此，能够抑制瞬间的温度上升，并且能够提高单电池100和传热部件63之间的热传导效率。此外，传热部件63液密地隔离串联连接的单电池100，如图7所示，由于划分部件34与单电池100的肩部7a紧密接触，所以即使液体124具有导电性，单电池100间也不会发生短路。即，在传热部件63间隔的空间中，由于只有并联连接的单电池100的底面和侧面露出，所以在该空间中收容了多个单电池100中的相同电位的部分。
液体125可以是水、油、有机溶剂等任意种类的液体，但使树脂部64、单电池100的电池壳7和加强金属板等腐蚀的液体和使用时冻结成为固体的液体不适用。
(实施方式2)
实施方式2是将散热器的散热翅片配置在电池模块的侧壁的外面侧的方式。实施方式2的电池模块主要对实施方式1的变形例1的电池模块的温度调节装置的部分进行了变更，以下对变更部分进行说明，并省略与实施方式1的变形例1相同部分的说明。
如图22所示，本实施方式的电池模块205与单电池100的下表面相对，并且在安装有棒状金属部件60的金属制的板状部75的内部埋入热管180。板状部75的下表面侧被罩79覆盖。在电池模块205的侧壁侧，在侧面壳部件32的外表面侧配置有板状金属制的散热基板部171。散热基板部171的下部与板状部75连接。在散热基板部171的外表面侧(与侧面壳部件32相对的面相反一侧的面)上设置有散热器170的散热翅片172。
热管180从板状部75延伸到散热基板部171的内部。通过该构造，从单电池100产生的热量通过传热部件63传递到板状部75，并通过热管180，极快地传递到散热基板部171，而从散热翅片172向电池模块205的外部释放。通过使用热管180，能够有效率地极快地进行散热。另外，通过将散热翅片172设置在电池模块205的侧面侧，能够实现实施方式1的电池模块不能实现的电池包的设计要求。
热管的配置例如图23、24所示。热管180、181以一端位于散热基板部171的内部的方式配置。作为一例列举如下配置：如图23所示，将在板状部75的整个宽度范围内延伸的热管180平行地排列多个，端部向配置在板状部75的两侧的两个散热基板部171、171中的一个的内部延伸的热管180存在时，其相邻的热管180的端部延伸到另一个散热基板部171的内部。作为其他例子列举如下配置：如图24所示，在板状部75的宽度方向上，2个热管181、181各自的一端在板状部75的宽度方向中央部对接，而各自的另一端分别延伸到两侧的散热基板部171的内部。
<电池模块的变形例1>
使用图25说明实施方式2的变形例1。此外，该变形例的电池模块206中，对于从板状部77向散热器175传递热量的介质，代替热管而采用传热片78以外，其他与上述的电池模块205大致相同，省略相同部分的说明。
在本变形例中，在固定有棒状金属部件60的金属制的板状部77的上表面和加热器40之间，夹入热传导率大的传热片78。传热片78延伸到电池模块206的侧壁部分，并夹在散热基板部171和侧面壳部件32之间。通过这样的构造，从单电池100产生的热量通过传热部件63向板状部77传递，并通过传热片78极快地传递到散热基板部171，再从散热翅片172向电池模块206的外部释放。作为传热片78，可以使用由金属纤维构成的、或者含有大量金属纤维的片，也可以使用石墨片等。此外，本变形例的电池模块206不具有下表面的罩，但也可以安装下表面罩。
(实施方式3)
实施方式3中，散热部件不是散热器，是具有热交换器和与热交换器连接的热交换管的电池模块。实施方式3的电池模块主要对实施方式1的变形例1的电池模块的温度调节装置的部分进行了变更，以下说明变更部分，省略与实施方式1的变形例1相同部分的说明。
如图26所示，本实施方式的电池模块207的散热部件是在传热部件63的下方具有金属制的板状部190，并具有埋入该板状部190的内部的热交换管191、和与热交换管191连接且置于板状部190外的热交换器192。在热交换管191中装入制冷剂，制冷剂在通过热交换器192而进行循环的同时被冷却或加热。通过这样的结构，能够提高冷却效率及加热效率。
(其他实施方式)
以上说明的实施方式是本申请发明的例子，本申请发明不限于这些例子。例如，组电池及组电池集合体的结构不限于上述实施方式的结构，构成组电池的单电池的个数、构成组电池集合体的组电池的组数也可以是一个以上，上限能够根据重量限制、设置位置的限制和操作的难易等决定。
另外，关于片加热器，也可以例如图27示意表示的那样以框缘状配置在组电池集合体的下表面。这是因为，通常在电池模块内冷却的过程中，是从与温度低的外部气体接触的最外轮廓逐渐朝向中心部冷却，从而若加热外轮廓部分，则组电池集合体整体的温度容易变得均匀。而且，如图28示意地所示，也可以只在与外部气体接触的面积大的两个侧面侧配置两个片加热器46、46。
在上述实施方式中，散热器的棒状金属部件60的配置是如图29所示地为插入由4个单电池100的侧面包围的整个空间中，而成为纵横分别等间隔地成列的网格状的配置，但如图30所示，也可以是将棒状金属部件60的个数减半且以等间隔配置的交错网格状的配置。或者，如图31所示，也可以是在板状部71的外缘部不配置棒状金属部件60，只在中央部配置棒状金属部件60。如上所述，组电池集合体与外轮廓部分相比，中央部分的温度变高，从而采用图31那样的配置时，能够只冷却中央部而使组电池集合体整体的温度均匀。
散热器的散热翅片的形状和配置也可以不是在例如实施方式1中的从板状部71以带状(肋形状)突出地延伸的形状，而是如图32示意地所示的针(pin)形状(柱状)的散热翅片173。散热翅片173成为针形状时，具有冷却风的朝向为图中的纵向、横向或倾斜时都能同样地冷却的优点。该情况下，散热翅片173的大小和个数没有特别限定，但直径小、个数多时，冷却效率容易变高。散热翅片173在图29中配置成纵横分别等间隔地成列的网格状，但与相邻散热翅片173的间隔和位置等如上所述地大多配置在温度容易变高的位置。另外，散热翅片173的配置还可以配置在与棒状金属部件60相同的位置上，也可以使两者的位置错位，该棒状金属部件60与散热翅片173夹着板状部71而位于散热翅片173的相反侧。
根据电池模块使用位置的不同，如图33所示，也可以构成不搭载加热器的电池模块。图33是从实施方式1的变形例1的电池模块只拆下加热器而成的电池模块208。例如热带地区等气温始终在10℃以上的地方，不需要加热器。
棒状金属部件和散热器分体形成时，也可以通过焊接、螺钉固定或粘结等固定两者而成为一体。
侧面壳部件和传热部件的底面部分体形成时，也可以通过粘结或焊接等固定两者而成为一体。
在加热器和散热器板状部之间也可以设置隔热层等。该情况下的加热器也可以构成为板状、线状和棒状中的任一种形状。
冷却散热器的制冷剂不限于空气，也可以是液体。制冷剂为液体的情况下，代替风扇而使用泵，优选将电池模块装入制冷剂流动的容器中。
另外，上述的实施方式和变形例的特征也能适用于其他实施方式和变形例。
工业实用性
如上所述，本发明的电池模块具有高安全性，并且能够有效率地调节单电池的温度，因此作为车辆、工业用途和家庭用途等的电源等是有用的。
附图标记的说明
8a开放部
20排气路径部
21盖部件
25温度调节装置
29风扇
30上表面基板
32侧面壳部件
34划分部件
40片加热器
42线状的加热器
44片加热器
46片加热器
50温度调节主体部
60棒状金属部件
61底面部
62插入部
63传热部件
64树脂部
66热管
70散热器
71板状部
72散热翅片
73散热器
75板状部
80翅片罩
100单电池
120加强金属板
121加强金属板
160空气层
162发泡树脂层
170散热器
171散热基板部
172散热翅片
175散热器
180热管
181热管
190板状部
191热交换管
192热交换器
200电池模块
201电池模块
202电池模块
203电池模块
204电池模块
205电池模块
206电池模块
207电池模块
208电池模块
300组电池
400组电池集合体

Claims (22)

1.一种电池模块，具有多个单电池、和调节该单电池的温度的温度调节装置，所述单电池为圆柱形的二次电池，该电池模块的特征在于，
所述单电池以侧面彼此相邻的方式排列，并且，所有的该单电池彼此串联地电连接，或者并联连接的该单电池的组彼此串联地电连接，
所述温度调节装置具有：从所述单电池获取热量或向所述单电池提供热量的传热部件、和固定有该传热部件的散热部件，
所述传热部件具有：插入在由多个所述单电池的侧面包围的空间中的多个插入部、和与所述单电池的下表面相对的底面部，
所述传热部件的至少与所述单电池相对的部分由电绝缘性物质构成，
串联连接的所述单电池彼此的侧面部分及底面部分通过所述传热部件被液密地隔离。
2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
还具有：包围所排列的多个所述单电池的集合体的侧面部分的侧面壳部件、和覆盖所述集合体的上表面部分的盖部件，
所述侧面壳部件被固定在所述传热部件的所述底面部上，或者与所述底面部一体形成，
将所述盖部件与所述传热部件固定。
3.如权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
所述单电池具有将该单电池内产生的气体向该单电池外排出的开放部，
在所述单电池的集合体与所述盖部件之间配置有划分部件，
通过所述划分部件，划分出所述单电池存在的部分、和将从所述单电池的开放部排出的气体向外部排气的排气路径部。
4.如权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
在所述单电池存在的部分中，在所述单电池与所述传热部件之间的间隙中存在空气。
5.如权利要求3所述的电池模块，其特征在于，
在所述单电池存在的部分中，在所述单电池与所述传热部件之间的间隙中存在液体制冷剂。
6.如权利要求3～5中任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述散热部件是散热器，
所述散热器具有：一个面朝向所述单电池的下表面侧的板状部、和由制冷剂冷却的散热翅片。
7.如权利要求6所述的电池模块，其特征在于，
所述散热翅片设置在所述板状部的与所述一个面相反一侧的面上。
8.如权利要求6所述的电池模块，其特征在于，
所述散热翅片设置在散热基板部上，该散热基板部设置于所述侧面壳部件的外表面侧并与所述板状部连接。
9.如权利要求8所述的电池模块，其特征在于，
在所述板状部中埋入热管，该热管延伸到所述散热基板部的内部。
10.如权利要求3～5中任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述散热部件具有：一个面朝向所述单电池的下表面侧的板状部、埋入该板状部内且内部流入制冷剂的热交换管、和使所述制冷剂循环并对该制冷剂进行冷却或加热的热交换器。
11.如权利要求6～10中任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述温度调节装置还具有加热器。
12.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，
所述加热器具有片形状，并由所述传热部件的所述底面部和所述散热器的所述一个面夹持。
13.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，
所述加热器是线状或棒状，并由所述传热部件的所述底面部和所述散热器的所述一个面夹持。
14.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，
所述加热器是线状或棒状，并被埋入所述散热器的所述板状部。
15.如权利要求11所述的电池模块，其特征在于，
在所述插入部的内部设置有棒状的金属部件，将该金属部件与散热器固定，或者将该金属部件与散热器一体形成。
16.如权利要求3～15中任一项所述的电池模块，其特征在于，
在所述单电池的集合体与所述侧面壳部件之间存在隔热层。
17.如权利要求16所述的电池模块，其特征在于，
所述隔热层是空气层。
18.如权利要求16所述的电池模块，其特征在于，
所述隔热层是由发泡树脂构成的层。
19.如权利要求6～9中任一项所述的电池模块，其特征在于，
还具有与所述散热器的所述散热翅片相对的翅片罩、和向该翅片罩与所述散热器之间的空间送风的风扇。
20.如权利要求3～19中任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述单电池的侧面由加强金属板覆盖。
21.如权利要求3～19中任一项所述的电池模块，其特征在于，
排列成一列的多个单电池的侧面由两片加强金属板夹持并覆盖。
22.如权利要求3～19中任一项所述的电池模块，其特征在于，
还具有板状的单电池保护部件，该板状的单电池保护部件具有在厚度方向上贯穿的多个孔，
所述单电池被插入所述孔，
相邻的所述单电池的侧面彼此由所述单电池保护部件隔离。
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