CN102714288A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池模块，其可以防止起因于内部的电流输出线的噪声对信号线产生影响。该电池模块具有多个单电池（100）、将多个单电池的电极端子彼此之间进行电连接的电流导通构件（34）以及用于测量多个单电池的容量的信号线（50）；其中，电流导通构件具有：包括流过的电流的方向相互相反但大致平行地配置的2个构件的平行部、以及在该平行部的一个端部将该2个构件彼此之间进行电连接的连结部；信号线距离所述2个构件各自大致等距离地配置，而且与该2个构件大致平行且延伸至连结部跟前。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及一种电池模块（battery module）。

背景技术

将多个单电池收纳在壳体中、从而使其能够输出规定的电压以及容量的电池模块广泛用作各种设备、车辆等的电源以及家庭用电源。其中，人们开始采用如下的技术：将通用的二次电池并联、串联连接而使其单元化（blocking），从而能够输出规定的电压以及容量，同时能够进行充电，并将该电池单元（battery block）进行各种组合，由此能够适应多种多样的用途。该单元化技术通过使电池单元中收纳的电池高性能化，可以谋求电池单元本身的小型和轻量化，因而具有可以提高组装电池模块时的操作性、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。

上述的电池模块要求内置的单电池的容量（在某一时间点能够放电的电容量）对于各个单电池几乎相同。究其原因，这是因为如果单电池的容量存在偏差，则特定的单电池比其它单电池更快地因承受充放电的负荷而劣化，结果陷入电池模块自身的寿命缩短的事态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-321429号公报

发明内容

发明所要解决的课题

防止上述的各单电池的容量偏差的研究迄今为止还很少进行。特别是在如电动汽车的电源那样总的电源容量非常大的情况下，可以考虑组合特别大量的单电池而形成电池模块，但单电池容量偏差的具体防止方法目前正在研究中。

作为这样的研究之一，可以考虑监控单电池的容量。为了监控单电池的容量，需要在电池模块中设置监控用信号线。

然而，本发明人首次发现了迄今为止不为人们所公知的问题：在电池模块中配置电流输出线，来自流过大电流的电流输出线的噪声将对信号线产生影响，如果欲以来自信号线的信号为基础而对单电池的容量偏差进行控制，则将产生误动作。

本发明是鉴于这样的情况而完成的，其主要目的在于提供一种电池模块，其可以防止起因于内部的电流输出线的噪声对信号线产生影响。

用于解决课题的手段

本发明的第1电池模块具有多个单电池、将所述多个单电池的电极端子彼此之间进行电连接的电流导通构件以及信号线；所述电流导通构件具有由流过的电流的方向相互相反但大致平行地配置的2个构件构成的平行部、以及在该平行部的一个端部将该2个构件彼此之间进行电连接的连结部；所述信号线距离所述2个构件各自大致等距离地配置，而且与该2个构件大致平行地配置；所述信号线的一个端部所具有的构成是：被配置在朝向所述平行部的另一个端部而离开所述连结部的位置。

本发明的第2电池模块是将作为二次电池的多个柱状单电池收纳在金属制壳体中的电池模块，其具有多个电池单元串联连接的结构；所述单电池在柱状的上表面配置有第1电极端子，在下表面配置有第2电极端子；所述电池单元具有以所述上表面排列于同一侧的方式使侧面彼此之间相邻排列而且并联连接的多个所述单电池，并通过串联连接构件与邻接的电池单元串联连接；在所述电池单元中，在所述单电池的所述上表面侧配置有第1连接构件从而使所述第1电极端子彼此之间进行电连接，在所述下表面侧配置有第2连接构件从而使所述第2电极端子彼此之间进行电连接；所述多个电池单元分为2组，各组以所述第1连接构件排成一列的方式进行排列，组彼此之间面对面配置，而且2组的一个端部通过连结部进行电连接；信号线距离面对面的2组所述第1连接构件各自大致等距离地配置，所述信号线的一个端部被配置在朝向所述第1连接部的另一个端部而离开所述连结部的位置。

在上述的2种构成中，信号线与电池模块的电流输出线并不交叉。

发明的效果

由于电池模块的信号线置于电流导通构件的平行部之间且不与电流输出线交叉，因而可以防止噪声重叠于信号线上。

附图说明

图1是示意表示实施方式的电池单元中使用的单电池的构成的剖视图。

图2是示意表示实施方式的电池单元的构成的剖视图。

图3是表示实施方式的电池模块的构成的图。

图4是将盖覆盖在图3的电池模块上的状态下的示意的A-A线剖视图。

图5是表示电池模块中的电流的流动的图。

图6是示意表示其它实施方式的电池单元中使用的单电池的构成的图。

图7是示意表示其它实施方式的电池单元的构成的图。

图8是表示其它实施方式的电池模块的构成的图。

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。在以下的附图中，为了说明的简洁化，对于实质上具有同一功能的构成要素用同一参照符号来表示。

（实施方式1）

＜单电池＞

图1是示意表示实施方式1的电池单元中使用的电池100的构成的剖视图。此外，本实施方式的电池单元中使用的电池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（以下将在电池单元中使用的电池称为“单电池”）。在此情况下，由于可以将高性能的通用电池用作电池单元的单电池，因而可以更容易地谋求电池单元的高性能化、低成本化。

本实施方式的电池单元中使用的单电池100例如可以采用图1所示的圆柱形锂离子二次电池。该锂离子二次电池被设计为通常的构成，具有在因内部短路等的发生而使电池内的压力上升时，将气体排放到电池外的安全机构。此外，由于该单电池100是本实施方式中使用的电池的一个例子，因而本实施方式中可以使用的电池并不局限于该电池，例如也可以将棱柱形的锂离子二次电池用作本实施方式的单电池。下面参照图1，就单电池100的具体构成进行说明。

如图1所示，由正极2和负极1隔着隔膜3卷绕而成的电极组4与非水电解液一起收纳在电池壳体7中。可以将由作为发电单元的正极2和负极1构成的电极组4收纳于电池壳体7中的部分称为单电池的主体部。在电极组4的上下配置有绝缘板9、10，正极2经由正极引线5与过滤器12接合，负极1经由负极引线6与兼作负极端子（第2电极端子）的电池壳体7的底部进行接合。

过滤器12与内帽盖13连接，内帽盖13的突起部与金属制阀板14接合。再者，阀板14与兼作正极端子（第1电极端子）的端子板8连接。而且端子板8、阀板14、内帽盖13以及过滤器12成为一体，并经由垫圈11而将电池壳体7的开口部进行封口。在图1中，圆筒形的上表面侧配置有正极端子，下表面侧配置有负极端子。

当单电池100发生内部短路等、从而使单电池100内的压力上升时，阀芯14朝向端子板8膨胀，如果内帽盖13和阀芯14的接合脱离，则电流路径被截断。如果单电池100内的压力进一步上升，则阀芯14断裂。由此，在单电池100内产生的气体经由过滤器12的贯通孔12a、内帽盖13的贯通孔13a、阀芯14的裂缝、以及端子板8的开放部8a而向外部排出。

此外，使单电池100内产生的气体向外部排出的安全机构并不局限于图1所示的结构，也可以是其它结构。

＜电池单元＞

图2是示意表示本实施方式的电池单元200的构成的剖视图。在本实施方式中，电池单元200是多个单电池100的集合体的最小单位，1个电池单元200中的单电池100彼此之间相互并联连接。

图2所示的是多个单电池100排列且并联连接的示意的剖面（单电池的剖面没有画剖面线而容易从图中看到），电池单元200具有多个单电池100被收纳于容器20内的结构。

各单电池100的主体部插入在收纳于容器20内的冷却单元24中形成的圆筒形贯通孔中，单电池100的主体部彼此之间（圆柱形侧面彼此之间）以相邻的方式排列在一起。另外，单电池100如图1所示，具有将单电池100内产生的气体向电池外排出的开放部8a，这些开放部8a在电池单元200内，以朝向同一侧（在图2中为上侧）的方式将单电池100进行排列。

第1连接构件34由金属板构成，将各单电池100的正极端子彼此之间进行连接。另一方面，由金属板构成的第2连接构件36接合在从冷却单元24的贯通孔的下侧出口露出的多个单电池100的另一端侧（在本实施方式中为负极端子侧）上，通过第2连接构件36而使负极端子彼此之间进行连接。第1连接构件34以及第2连接构件36为电流导通构件的一部分。

第1连接构件34与在容器20的左侧侧面的整个外表面设置的串联连接构件35电连接。该串联连接构件35在排列多个电池单元200时，与邻接的电池单元200的第2连接构件36的端部37接触而进行电连接，从而使相邻的电池单元200彼此之间进行电串联连接。

此外，平板30以紧密接触的方式配设于单电池100的一端部（在本实施方式中，为正极端子8侧的端部），因而收纳部31借助于平板30而处于密闭状态。

＜电池模块＞

图3示意表示了取下金属制壳体40的上盖而从上面观察本实施方式的电池模块300时的状态。电池模块300将偶数个电池单元200,200,…（在此为6个）收纳在壳体40中。在该图中，2个电池单元200在上下成为一对，3对横着排列。于是，以下决定将3对所排列的方向、即图的左右方向叫做电池模块300的长度方向。换句话说，在电池模块300的长度方向排列的3个电池单元200,200,200成组，2组平行排列。另外，电池模块300自身大致呈长方体形状。

如图3所示，上侧组的3个电池单元200,200,200中的第1连接构件34,34,34和下侧组的3个电池单元200,200,200中的第1连接构件34,34,34面对面，沿电池模块300的长度方向大致平行地延伸。

这2组第1连接构件34,34,34为电流导通构件的平行部，通过在图的右端侧设置的连结部46而使右端侧的电池单元200,200对中的第1连接构件34,34（2个构件）彼此的右端侧电连接在一起。面对面的一对第1连接构件34,34彼此之间大致平行地配置，所流过的电流的方向为相反方向。

另外，在电池模块300的左侧侧面设置有输出端子43,45。在此，所谓大致平行，并不是数学上严格意义上的平行，根据设计上的情况和安装的偏差等的不同，即使有10°左右的不同也没有关系。另外，相邻的第1连接构件34,34,34彼此之间并不在其邻接部连接，但上侧组的第1连接构件34,34,34和下侧组的第1连接构件34,34,34分别排成一列，而该列的排列平行。但是，它并不是数学上严格意义上的平行，根据设计上的情况和安装的偏差等的不同，即使有10°左右的不同也没有关系。

图5示意表示了电池模块300中的电流的流动。图5是图3下侧的组的3个电池单元200,200,200拆下盖时的示意图。电流从右侧的电池单元200流向左侧。电流的流动用箭头表示。详细地说，电流从右端的电池单元200（2个构件中的一个）的负极侧的第2连接构件36经由单电池100流向正极侧的第1连接构件34，并且电流从第1连接构件34在配置于右端电池单元200左侧的串联连接构件35中由上而下地流动。串联连接构件35的下端与左邻的电池单元200的第2连接构件36电连接，电流在正中的电池单元200的第2连接构件36中流动。以后电流同样地从中央的电池单元200的第1连接构件34开始，在串联连接构件35、进而在左端的电池单元200中也同样地流动。

如图3所示，在电池模块300内，电流从上侧组的第1连接构件34,34,34的左端Y流向右侧，在流过连结部46后，从下侧组的第1连接构件34,34,34的右端X流向左侧。因此，在上侧组和下侧组中，在第1连接构件34,34,34中流动的电流的方向为相反方向。上侧组的第1连接构件34,34,34和下侧组的第1连接构件34,34,34为平行部，连结部46将这些右侧的端部彼此之间（2个构件的端部彼此之间）连结在一起，具有平行部和连结部46的电流导通构件呈U字型结构。

图4是将盖覆盖在图3的电池模块300上的状态下的示意的A-A线剖视图。此外，还省略了单电池100的剖面线。

信号线50从电池模块300的左端（平行部的左端）至连结部46的跟前沿长度方向延伸，与第1连接构件34、34大致平行。在此，也并不要求严格意义上的平行。从电池模块300的左端开始，成为集合线48而向外延伸，并在其端部安装有连接器49。连接器49与未图示的控制装置连接。在图3中，信号线50隐藏在容器20中而未图示出来，从壳体40的左端延伸至连结部46的跟前。也就是说，信号线50并未达到连结部46。而且信号线50在连结部46侧的端部配置在离开连结部46的位置，其离开的方向是从连结部46朝向作为平行部的第1连接构件34,34,34的左端（另一方的端部）的方向。

信号线50将各电池单元200的电压信号输送给控制装置。由此，测量单电池100的电压和容量等。因此，如果有处于异常状态而使电压和容量等与其它单电池100不同的单电池100，则可以把握其它单电池100的位置，从而可以向电池模块300的使用者和管理者显示异常的发生。

信号线50如图4所示，被配置在距上侧的第1连接构件34和下侧的第1连接构件34两者大致等距离的位置而且与两者都大致平行。此外，A-A线剖面是中央的电池单元200,200对的剖面，但无论哪一个电池单元200,200对都为同样的剖视图。在此，由于第1连接构件34为板状的构件，因而第1连接构件34和信号线50的距离是第1连接构件34的宽度方向中央部和信号线50的距离。而且上侧的第1连接构件34和下侧的第1连接构件34流过大小相同而方向相反的电流。由于在这些上下的第1连接构件34,34之间，方向相反的电流使磁通相互抵销，因而高频得以降低。由此，对距这些上下的第1连接构件34,34大致等距离的信号线50产生干扰的噪声得以降低。此外，信号线50即使不存在于距上侧的第1连接构件34和下侧的第1连接构件34两者严格等距离的位置，对信号线50产生干扰的噪声也可以降低。

另外，壳体40由于是金属制的而且接地，因而可以作为屏蔽物发挥作用，从而防护信号线50免受外部噪声的干扰。再者，在壳体40和容器20之间、以及容器20和冷却单元24之间等电池模块300内的邻接的构件彼此之间，图2、4中以紧密接触的方式表示的部分由于使整体的温度控制变得容易，因而以没有间隙地紧密接触的方式加以制造。这样，由于在电池模块300内几乎没有间隙，因而来自外部的噪声难以进入电池模块300内。

本实施方式的信号线50如上所述，存在于电池模块300的输出电流线即上下的第1连接构件34,34的平行部之间而且距两者大致等距离，因而噪声得以降低。另外，信号线50由于只延伸到连结部46的跟前，因而输出电流线和信号线50不会交叉，在这一点上说，信号线50也不会受到输出电流线的影响。再者，由于金属制壳体40也可以发挥屏蔽的功能，因而可以多重保护信号线50免受噪声的干扰。

（实施方式2）

在实施方式2中，将用层叠薄膜密封图6所示的卷绕的电极组和非水电解质的所谓层叠形二次电池用作单电池110，构成图7所示的电池单元210，并使用该电池单元210构成图8所示的电池模块310。该单电池110被设计为如下的结构：正极端子18和负极端子17为金属薄片的引线，两者的引线在单电池110的上表面突出出来。将10个该单电池110排列而装入容器20’内，使得正极端子18和负极端子17在其上露出，从而形成电池单元210。在图7中，省略表示了容器20’的盖子，在盖上盖子的状态下，容器20’内的各单电池110并联连接而在盖子的上侧设置有正极端子部118和负极端子部117。

如图8所示，正极端子部118和负极端子部117分别设置于电池单元210各自的端部。而且在电池模块310中，在壳体40’中收纳有2列每列3个的电池单元210。在列内相邻的电池单元210,210中，正负相反的端子部彼此之间邻接，并通过连接构件34a,34b,34c,34d进行电连接。另外，列彼此之间在其端部通过连结部146而进行电连接，而且在相反侧的端部与输出端子143,145连接。

在电池模块310中，2列连接构件34a和34d、以及34b和34c相互大致平行并面对面地设置。而且在面对面的连接构件34a和34d、以及34b和34c中，流过的电流的方向互为相反方向。信号线50,50以距离这些面对面的连接构件34a和34d、以及34b和34c两者大致等距离的方式进行设置。因此，由在连接构件34a和34d、以及34b和34c中流过的电流而产生的磁场得以相互抵销，因而可以大幅度抑制噪声与通过信号线50,50的电信号的重叠。

（其它实施方式）

上述的实施方式是本发明的例子，而本发明并不局限于这些例子。单电池的种类、结构和形状只要是二次电池，则无论怎样的种类、结构和形状均可。信号线的数量也可以变更。电池单元的构成、结构也并不局限于上述内容。在电池模块中，电池单元的数量和配置也可以是其它的数量和配置，而且也可以编入温度控制构件和其它构件。信号线也可以包括将电池模块内的温度信号输送给控制装置的线。另外，还可以包括将来自控制装置的指令信号输送到电池模块内的线。信号线的配置位置只要距上下的第1连接构件等距离，则无论配置在什么地方都没有关系。

产业上的可利用性

正如以上所说明的那样，本发明的电池模块具有不会在信号线上加载噪声的结构，其作为汽车等机械设备的电源和家庭用电源等是有用的。

符号说明：

1负极2正极

4电极组            7电池壳体（负极端子）

8端子板（正极端子）17负极端子

18正极端子         34第1连接构件

34a连接构件        34b连接构件

34c连接构件        34d连接构件

36第2连接构件      40壳体

40’壳体           46连结部

50信号线           100单电池

110单电池          146连结部

200电池单元        210电池单元

300电池模块        310电池模块

Claims (5)

1.一种电池模块，其具有多个单电池、将所述多个单电池的电极端子彼此之间进行电连接的电流导通构件以及信号线；其中，

所述电流导通构件具有：包括流过的电流的方向相互相反但大致平行地配置的2个构件的平行部、以及在该平行部的一个端部将该2个构件彼此之间进行电连接的连结部；

所述信号线距离所述2个构件各自大致等距离地配置，而且与该2个构件大致平行地配置；

所述信号线的一个端部被配置在朝向所述平行部的另一个端部而离开所述连结部的位置。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，还具有收纳所述单电池、所述电流导通构件和所述信号线的金属制壳体。

3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，所述电流导通构件具有所述连结部将所述2个构件的端部彼此之间进行连接的U字形结构。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池模块，其中，所述平行部除了所述2个构件以外，还具有流过的电流的方向相互相反但大致平行地配置的2n个构件，其中n为1以上的整数；

所述信号线在所述2n个构件中，距离大致平行且相互面对面的一对该构件各自大致等距离地配置，且与该一对构件大致平行地延伸。

5.一种电池模块，其是将作为二次电池的多个柱状单电池收纳在金属制壳体中的电池模块，

其具有多个电池单元串联连接的结构；

所述单电池在柱状的上表面配置有第1电极端子，在下表面配置有第2电极端子；

所述电池单元具有以所述上表面排列于同一侧的方式使侧面彼此之间相邻排列而且并联连接的多个所述单电池，并通过串联连接构件与邻接的电池单元串联连接；

在所述电池单元中，在所述单电池的所述上表面侧配置有第1连接构件从而使所述第1电极端子彼此之间进行电连接，在所述下表面侧配置有第2连接构件从而使所述第2电极端子彼此之间进行电连接；

所述多个电池单元分为2组，各组以所述第1连接构件排成一列的方式进行排列，组彼此之间面对面配置，而且2组的各一个端部通过连结部进行电连接；

信号线距离面对面的2组所述第1连接构件各自大致等距离地配置，

所述信号线的一个端部被配置在朝向所述第1连接部的另一个端部而离开所述连结部的位置。

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