CN102656717B - 电池模块以及电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块(100)，其是多个单元电池排列并收纳于壳体(10)内的电池模块(100)，其特征在于：在壳体(10)的第1侧面(11)，以规定的间隔并列配设有与多个单元电池的各电极连接的正极外部端子(20)以及负极外部端子(21)；在与壳体(10)的第1侧面(11)邻接的第2侧面(12)，以与规定的间隔相同的间隔形成有一对沟部(30、31)，L字型的电极片(50)的第1片(51)可以选择性地与正极外部端子(20)或负极外部端子(21)安装在一起，电极片(50)的第2片(52)可以选择性地与一对沟部(30、31)的任一方安装在一起。

Description

电池模块以及电池组
技术领域
本发明涉及具有多个电池的电池模块、以及将其层叠而成的电池组。
背景技术
将多个电池收纳在壳体中、从而使其能够输出规定的电压以及容量的电池组广泛用作各种设备、车辆等的电源。其中，人们开始采用如下的技术：使将通用的电池并联、串联连接而输出规定的电压以及容量的组电池模块化，并将该电池模块进行各种组合，从而能够适应多种多样的用途。该模块化技术通过使电池模块中收纳的电池高性能化，可以谋求电池模块本身的小型和轻量化，因而具有可以提高组装电池组时的操作性、而且增加搭载于车辆等有限的空间中时的自由度等各种各样的优点。
一般地说，电池模块的结构是：多个电池被收纳在电池壳体内，将各电池的电极进行电串联连接或电并联连接的布线与安装于电池壳体一侧面的外部端子相连接(例如参照专利文献1)。而且在排列多个电池模块而构成电池组时，将配设于各电池模块的一侧面的外部端子彼此之间进行电串联连接或电并联连接，从而可以得到具有规定的电压以及容量的电池组。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-026894号公报
发明内容
发明所要解决的课题
电池模块由于其外形尺寸和外部端子被确定为规定的大小和位置，因而通过排列必要个数的电池模块，便可以容易地组装电池组。此时，将电池模块排列成使其外部端子朝向同一方向，从而各电池模块间的电连接也变得容易。
另外，这样组装的电池组通常收纳于电池组壳体中，并设置在规定的空间内，但由于外部端子朝同一方向排列，因而电池组即使在设置于规定的空间的状态下，通过对排列有外部端子一侧的电池组壳体的一侧面进行开口，也可以进行外部端子的连接等的维修。
然而，在将收纳有电池组的电池组壳体暂且设置于规定的空间后，由于受到空间的制约等，有时不能对排列有外部端子一侧的电池组壳体的一侧面进行开口。此时，在设置有电池组壳体的状态下不能进行维修等作业，因而有必要暂且从设置场所取出电池组壳体来进行作业。
另外，在设置有电池组的状态下，为了使维修等作业得以完成，也存在必须以外部端子朝向电池组壳体的能够开口的侧面的方式预先配置电池模块，从而电池模块的配置自由度受到限制的问题。
本发明是鉴于这样的课题而完成的，其主要目的在于提供维修性高、配置自由度也高的电池模块、以及将其层叠而成的电池组。
用于解决课题的手段
为解决上述的课题，本发明涉及一种将多个单元电池(以下将电池模块中使用的电池称为“单元电池”)收纳于壳体中的电池模块，其采用的构成是：在壳体的一侧面配设有外部端子，在与之邻接的侧面形成有沟部，能够将L字型的电极片的一片安装在外部端子上，能够将另一片安装于沟部中。
根据这样的构成，当层叠电池模块而构成电池组时，在最上段的电池模块中，将电极片的一片安装在外部端子上，将另一片安装于沟部中，从而可以使电池模块的外部端子配设于壳体的邻接的2个侧面。由此，由于可以在壳体的2个侧面确保用于连接外部端子的作业面，因而在提高维修性的同时，也可以提高构成电池组时的电池模块的配置自由度。
本发明涉及一种电池模块，其是多个单元电池排列并收纳于壳体内的电池模块，其特征在于：在壳体的第1侧面，以规定的间隔并列配设有与多个单元电池的各电极连接的正极外部端子以及负极外部端子；在与壳体的第1侧面邻接的第2侧面，以与规定的间隔相同的间隔形成有一对沟部，L字型的电极片的第1片可以选择性地与正极外部端子或负极外部端子安装在一起，电极片的第2片可以选择性地与一对沟部的任一方安装在一起。
另外，本发明涉及一种电池组，其是多个所述电池模块在垂直于第2侧面的方向上层叠而成的，其特征在于：在最上段的电池模块中，电极片的第1片安装在配设于壳体的第1侧面的正极外部端子或负极外部端子中的一个外部端子上，电极片的第2片安装在形成于壳体的第2侧面的一对沟部的一方上，电极片的第2片构成电池组的一个极的外部端子。
发明的效果
根据本发明，可以实现维修性高、配置自由度也高的电池模块，在可以提高由电池模块层叠而成的电池组的维修性的同时，也可以提高构成电池组时的电池模块的配置自由度。
附图说明
图1(a)是示意表示本发明的一实施方式的电池模块的构成的立体图，图1(b)是表示L字型的电极片的构成的立体图。
图2是表示在图1的电池模块上安装有L字型的电极片的状态的构成的立体图。
图3是示意表示由多个电池模块层叠而成的电池组的构成的立体图。
图4是表示在电连接电池模块的状态下的电池组的构成的图，(a)为俯视图，(b)为主视图。
图5是表示排列由多个图1(a)所示的电池模块层叠而成的电池组而构成的电源装置的例子的主视图。
图6是表示在图5的电源装置上安装有L字型的电极片以及第2电极片的状态的电源装置的构成的图，(a)为俯视图，(b)为主视图。
图7是表示并列配置电池模块而构成电池组的例子的图，(a)为俯视图，(b)为主视图。
具体实施方式
下面基于附图就本发明的实施方式进行详细的说明。此外，本发明并不局限于以下的实施方式。另外，在不脱离本发明产生效果的范围的范围内，可以进行适当的变更。再者，与其它实施方式的组合也是可能的。
图1(a)是示意表示本发明的一实施方式的电池模块100的构成的立体图。电池模块100排列有多个单元电池(未图示)并收纳在壳体10内。此外，本发明的电池模块中使用的单元电池的种类并没有特别的限制，例如可以使用锂离子电池或镍氢电池等。另外，也可以是能够单独用作笔记本型个人计算机等便携式电子设备的电源的电池。在此情况下，由于可以将高性能的通用电池用作电池模块的单元电池，因而可以更容易地谋求电池模块的高性能化、低成本化。
如图1(a)所示，在壳体10的第1侧面11，以规定的间隔并列配设有与多个单元电池的各电极连接的正极外部端子20以及负极外部端子21。此外，单元电池间的电连接既可以是串联，也可以是并联。另外，单元电池间的电连接结构并没有特别的限制，但例如在并联连接的情况下，可以使单元电池的极性对齐配置，并将单元电池的各极性分别用汇流条进行连接。
在与壳体10的第1侧面11邻接的第2侧面12，以与外部端子20、21相同的间隔形成有一对沟部30、31。而且图1(b)所示的L字型的电极片50的第1片51可以选择性地与正极外部端子20或负极外部端子21安装在一起，电极片50的第2片52可以选择性地与一对沟部30，31的任一方安装在一起。
也就是说，如图2所示，在将L字型的电极片50的第1片51例如安装在正极外部端子20上、将第2片52安装在沟部30中的情况下，正极外部端子便被配置在壳体10的相互邻接的2个侧面11，12上。
在此，L字型的电极片50未必必须是弯曲成直角的形状，也可以与外部端子20、21以及沟部30、31的形状相应地进行适当的变形。另外，电极片50的材料并没有特别的限制，但例如可以优选使用铜、铝、镍、或者铜和镍的包层材料等。
此外，如图2所示，电极片50的第2片52埋设安装在沟部30，31中，因而如果事先将沟部30，31的深度设定为与电极片50的厚度同样的大小，则安装于沟部30，31的电极片50的第2片52不会从壳体10的第2侧面12突出。因此，当在垂直于壳体10的第2侧面12的方向上层叠电池模块100时，便可以稳定地进行层叠。
另外，如果事先也在壳体10的第1侧面11上形成有埋设电极片50的第1片51的一对第2沟部26、27，则电极片50的第1片51也可以埋设安装在沟部26、27中。
另外，通过事先在一对沟部30、31以及电极片50的第2片52上分别设置螺栓孔(或螺纹孔)32、33以及54，便可以用螺栓(或螺钉)将电极片50的第2片52安装在一对沟部部30、31中。此外，电极片50的安装方法并不局限于此，只要是能够拆装的安装方法，也可以使用其它方法。
同样，通过事先在外部端子20，21以及电极片50的第1片51上分别设置螺栓孔(或螺纹孔)22、23以及53，便可以用螺栓(或螺钉)将电极片50的第1片51安装在外部端子20，21上。
另外，通过在壳体10上事先设置连结部40，当层叠电池模块100时，可以用连结部40将相邻的电池模块100彼此连结在一起。
图3是示意表示由多个(在图中为3个)电池模块100在垂直于壳体10的第2侧面12的方向上层叠而成的电池组200的构成的立体图。
如图3所示，首先，在最上段的电池模块100a中，电极片50的第1片51安装在配设于壳体10的第1侧面11的正极外部端子20a或负极外部端子21a的任一个(这里为正极外部端子20a)上，电极片50的第2片52安装在形成于壳体10的第2侧面12的一对沟部30，31的一方(这里为沟部30)上。由此，电极片50的第2片52构成电池组200的一个极(这里为正极)的外部端子。
另外，在一对沟部30，31的另一方(这里为沟部31)上，安装有L字型的第2电极片60的第2片62，第2电极片60的第1片61安装在形成于壳体10的第1侧面11的一对第2沟部26、27的一方(这里为沟部27)上。再者，第2电极片60的第1片61借助于配设在壳体10的第1侧面11侧的汇流条70a，与最下段的电池模块100c的负极外部端子21c连接。由此，第2电极片60的第2片62构成电池组200的另一个极(这里为负极)的外部端子。
在此，将电极片50和第2电极片60进行比较，则埋设于一对沟部30、31侧的第2片52、62为大致相同的大小，而第2电极片60的片61的长度比电极片50的第1片51的长度短。也就是说，第2电极片60没有将外部端子20、21配设于壳体10的相互邻接的2个侧面11、12上的功能。
此外，通过事先在第2电极片60的第1和第2片61，62以及一对第2沟部24，25上分别设置螺栓孔(或螺纹孔)63、64以及24、25，便可以用螺栓(或螺钉)将第2电极片60的第1和第2片61、62安装在一对第2沟部26、27上。
另外，层叠的多个电池模块100a、100b、100c借助于配设在壳体10的第1侧面11侧的多个汇流条70b、70c，与各电池模块100a、100b、100c的正极外部端子20a、20b、20c或负极外部端子21a、21b、21c分别进行连接。
例如，在图3所示的例子中，最下段的电池模块100c的正极外部端子20c借助于汇流条70b，与中段的电池模块100b的负极外部端子21b进行连接。另外，中段的电池模块100b的正极外部端子20b借助于汇流条70c，与最上段的电池模块100a的负极外部端子21a进行连接。
图4是表示这样连接的电池组200的构成的图，图4(a)为俯视图，图4(b)为主视图。
如图4(b)所示，电池模块100a、100b、100c被电串联连接在一起。而且最上段的电池模块100a的正极外部端子20a和最下段的电池模块100c的负极外部端子21c分别成为电池组200的正、负外部端子。
另外，如图4(a)所示，在壳体10的第2侧面12安装的电极片50的第2片52借助于L字型的电极片50，与电池模块100a的正极外部端子20a进行连接。另外，在壳体10的第2侧面12安装的第2电极片60的第2片62借助于L字型的第2电极片60以及汇流条70a，与电池模块100c的负极外部端子21c进行连接。因此，在壳体10的第2侧面12配设的电极片50的第2片52以及第2电极片60的第2片62分别成为电池组200的正、负外部端子。
也就是说，这样构成的电池组200不仅可以在壳体10的第1侧面11侧、而且也可以在与之邻接的第2侧面12侧配设正、负外部端子。
此外，在下段的电池模块100b、100c上并没有安装电极片50以及第2电极片60。因此，在层叠电池模块100b、100c之前，事先不需要电极片50以及第2电极片60的安装作业，从而电池组200的组装工序不会变得复杂。另外，由于在电池模块100a、100b、100c之间没有电极片50以及第2电极片60，因而可以稳定地进行层叠。
图5是表示排列由多个图1(a)所示的电池模块100层叠而成的电池组200A、200B、200C而构成的电源装置300的例子的主视图。
电池组200A、200B通过层叠电池模块100a、100b、100c而进行电串联连接，电池组200C通过层叠电池模块100b、100c而进行电串联连接。因此，电池组200A、200B、200C的正极外部端子分别为20Aa、20Ba、20Ca，负极外部端子分别为21Ac、21Bc、21Cc。
这里，在欲将电池组200A、200B、200C进行电串联连接而构成电源装置300的情况下，如图5所示，可以将电池组200A的正极外部端子20Aa和电池组200B的负极外部端子21Bc用汇流条80a进行连接，将电池组200B的正极外部端子20Ba和电池组200C的负极外部端子21Cc用汇流条80b进行连接。也就是说，这些连接全部可以在壳体10的第1侧面11侧进行。
图6是表示对于图5所示的电源装置300，在各电池组200A、200B、200C的最上段的电池模块100a、100a、100b上安装有图4(a)、图4(b)所示的、L字型的电极片50以及第2电极片60的电源装置300的构成的图，图6(a)是俯视图，图6(b)是主视图。
例如，在电池组200A中，在壳体10的第2侧面12安装的电极片50a的第2片52a借助于第1片50a，与电池模块100a的正极外部端子20Aa进行连接。另外，在壳体10的第2侧面12安装的第2电极片60a的第2片62a借助于第1片61a和汇流条70Aa，与电池模块100c的负极外部端子21Ac进行连接。因此，在壳体10的第2侧面12配设的电极片50a的第2片52a以及第2电极片60a的第2片62a分别成为电池组200A的正、负外部端子。
通过进行同样的连接，在壳体10的第2侧面12配设的电极片50b、50c和第2电极片60b、60c的第2片52b、62b以及52c、62c分别成为电池组200B、以及电池组200C的正、负外部端子。
也就是说，电池组200A、200B、200C不仅可以在壳体10的第1侧面11侧、而且也可以在与之邻接的第2侧面12侧配设正、负外部端子。因此，在欲将电池组200A、200B、200C进行电串联连接而构成电源装置300的情况下，如图6(a)所示，可以将在电池模块200A的第2侧面12配设的电极片50a的第2片52a、和在电池模块200B的第2侧面12配设的第2电极片60b的第2片62b用汇流条80a进行连接，进而将在电池模块200B的第2侧面12配设的电极片50b的第2片52b、和在电池模块200C的第2侧面12配设的第2电极片60c的第2片62c用汇流条80b进行连接。
这样一来，由于可以将电池组200A、200B、200C的外部电极配设在壳体10的邻接的2个侧面11、12上，因而在通过排列电池组200A、200B、200C而构成电源装置的情况下，可以在壳体10的2个侧面11、12确保用于连接外部端子的作业面。因此，在将电源装置收纳于电池组壳体中、并设置在规定的空间之后，只要能够将电池组壳体的2个面中的任一个进行开口，就可以在设置了电源装置的状态下，进行维修等作业。另外，由于可以在壳体10的2个侧面11、12确保连接外部端子的作业面，因而可以提高构成电池组时的电池模块的配置自由度。
在图3以及图4中，就层叠电池模块100而构成电池组200的例子进行了说明，但即使在并列配置电池模块100而构成电池组的情况下，也可以获得本发明的效果。
图7是表示并列配置电池模块100a、100b、100c、100d而构成电池组210的例子的图，图7(a)为俯视图，图7(b)为主视图。
如图7(a)、(b)所示，在所有的电池模块100a、100b、100c、100d中，图1(b)所示的L字型的电极片50a、50b、50c、50d分别安装在各正、负外部端子20a、21a、20b、21b、20c、21c、20d、21d以及形成于壳体10的第2侧面12的一对沟部(未图示)上。因此，在电池模块100a、100b、100c、100d的第2侧面12配设的一对电极片的第2片52a、52b、52c、52d成为电池模块100a、100b、100c、100d的正、负外部端子。
因此，在欲将电池模块100a、100b、100c、100d进行电串联连接而构成电池组210的情况下，如图7(b)所示，可以在第2侧面12侧，将邻接的电池模块的第2片52a与52b之间、52b与52c之间、以及52c与52d之间分别用汇流条80a、80b、80c进行连接。当然，即使在第1侧面11侧，也可以将邻接的电池模块的正、负外部端子20a与21b之间、20b与21c之间、以及20c与21d之间用汇流条(未图示)进行连接。
以上通过优选的实施方式就本发明进行了说明，但这样的记述并不是限定事项，当然可以进行各种改变。例如，在上述实施方式中，就将电池组200间进行电串联连接的例子进行了说明，但即使在电并联连接的情况下，也可以适用本发明。另外，就在第1侧面11侧、或第2侧面12侧分别进行电连接的例子进行了说明，当然，也可以在第1侧面11侧和第2侧面12侧两者上进行电连接。
产业上的可利用性
本发明作为汽车、电动自行车或电动玩具等的驱动用电源是有用的。
符号说明：
10壳体11第1侧面
12第2侧面20正极外部端子
21负极外部端子24、25螺栓孔(或螺纹孔)
26、27一对沟部(第1侧面侧)30、31一对沟部(第2侧面侧)
32、33螺栓孔(或螺纹孔)40连结部
50L字型的电极片51第1片
52第2片53、54螺栓孔(或螺纹孔)
60第2电极片61第1片
62第2片63、64螺栓孔(或螺纹孔)
70a、70b、70c汇流条80a、80b、80c汇流条
100电池模块200、210电池组
300电源装置

Claims (7)

1.一种电池组，其是将多个电池模块在垂直于第2侧面的方向上层叠而成的，该电池模块是将多个单元电池排列并收纳于壳体内而构成的，
在所述壳体的第1侧面，以规定的间隔并列配设有与所述多个单元电池的各电极连接的正极外部端子以及负极外部端子；
在与所述壳体的第1侧面邻接的所述第2侧面，以与所述规定的间隔相同的间隔形成有一对沟部；
L字型的电极片的第1片可以选择性地与所述正极外部端子或所述负极外部端子安装在一起，所述电极片的第2片可以选择性地与所述一对沟部的任一方安装在一起，
其特征在于：
在最上段的所述电池模块中，所述电极片的第1片安装在配设于所述壳体的第1侧面的所述正极外部端子或所述负极外部端子中的一个外部端子上，
所述电极片的第2片安装在形成于所述壳体的第2侧面的所述一对沟部的一方上；
所述电极片的第2片构成所述电池组的一个极的外部端子，
在所述一对沟部的另一方，安装有L字型的第2电极片的第2片，
所述第2电极片的第1片通过配设于所述壳体的第1侧面侧的汇流条与下段的所述电池模块的如下外部端子连接，该外部端子是与配设在所述壳体的第1侧面的所述正极外部端子或所述负极外部端子中的另一个外部端子的极性相同的外部端子，
所述第2电极片的第2片构成所述电池组的另一极的外部端子。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电极片的第2片埋设安装在所述沟部中。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，在所述一对沟部，设置有用螺栓或螺钉将所述电极片的第2片固定的螺栓孔或螺纹孔。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，在所述壳体的第1侧面，也形成有用于埋设所述电极片的第1片的一对第2沟部。
5.根据权利要求4所述的电池组，其中，在所述一对第2沟部，也设置有用螺栓或螺钉将所述电极片的第1片固定的螺栓孔或螺纹孔。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述层叠的多个电池模块借助于配设在所述壳体的第1侧面侧的多个汇流条，与各电池模块的所述正极外部端子或所述负极外部端子分别进行连接。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，在下段的所述电池模块上，没有安装所述电极片以及第2电极片。
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