CN103137936B

CN103137936B - 电池组

Info

Publication number: CN103137936B
Application number: CN201210458803.2A
Authority: CN
Inventors: 足立芳树; 斋藤达弥; 伊藤德彦; 水间裕也
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: JP5672218B2; JP2013110038A; US9257728B2; DE102012111119A1; US20130130071A1; CN103137936A

Abstract

一种具有电池单元和母线的电池组。所述电池单元中的每个电池单元均由外部壳体覆盖。所有电池单元通过母线串联电连接。电池单元被分成在电池组的横向方向上彼此相邻设置的第一堆叠组和第二堆叠组。每个堆叠组中的电池单元沿电池组的厚度方向堆叠。堆叠组具有不同数量的电池单元以产生阶梯结构。串联连接的电池单元的一个终端的电极端子相邻于阶梯结构设置。控制板设置在阶梯结构的低阶部分上。形成在控制板上的装置对每个电池单元的状态进行检测。

Description

电池组

技术领域

本发明涉及一种电池组(或电池模块)，该电池组具有其中多个电池单元串联电连接的结构。

背景技术

存在常规专利文献，日本专利特开公告2004-200017，其公开了一种电池组，该电池组具有例如以三行和三列设置多个电池单元的结构。所述电池单元串联电连接。

在常规专利文献中公开的电池组的结构中，具有带有最小电势的负电极端子的第一电池单元和具有带有最大电势的正电极端子的末位电池单元分别设置在电池组的一个表面上的同一行或同一列中的相反端处。

在常规专利文献中公开的电池组具有尺寸缩减结构，因为电池组中的电池单元设置成三行和三列，并且具有最小电势的负电极端子和具有最大电势的正电极端子形成在电池组的同一表面处。该结构不需要任何连接板来将具有最小电势的负电极端子和具有最大电势的正电极端子设置在电池组的一个端部表面上。因此可以减小形成电池组的部件的总数并且可以防止电池组的强度因热能而降低。

由于装置的安装电池组的安装空间有限，因此近来存在促进电池组的小型化的需求和要求。另外，考虑到小型化，还存在另一减小装置自身的需求。

为了解决近期小型化的需求，常规专利文献，日本专利特开公告2004-200017提供了具有电池单元以三行和三列设置的结构的电池组。然而，在专利文献中公开的电池组的这种结构不足以满足近期的需求和严格的要求。

发明内容

因此，希望提供一种具有这样的结构的电池组(或电池模块)：即，该结构能够抑制叠层在堆叠电池单元的厚度方向上的高度并且能够降低电池组的电阻。

示例性实施方式提供了一种具有改进结构的电池组。该电池组具有多个电池单元和多个母线。电池单元中的每个均由具有长方体形状的外部壳体覆盖。电池单元中的每个均具有正电极端子和负电极端子。正电极端子和负电极端子从外部壳体延伸。电池单元通过母线串联连接。在根据示例性实施方式的电池组中，电池单元被分成多个堆叠组，使得电池单元沿着电池单元中的每个的外部壳体的厚度方向堆叠在电池堆叠组中的每个中。所有电池单元通过母线串联电连接。一个堆叠组具有比另一堆叠组中的电池单元的数量更小的电池单元数量。设置在具有阶梯形状的电池壳体中的堆叠组产生阶梯结构。电池单元的定位在串联连接的电池单元的一个端部电极处的电极端子相邻于阶梯结构设置。

在该电池组的结构中，一个堆叠组和另一堆叠组具有不同数量的电池单元。即，由于堆叠组设置成彼此相邻，因此在相邻的堆叠组之间形成阶梯结构。一个堆叠组具有高阶部分，而另一堆叠组具有低阶部分。这使得可以抑制电池组的高度方向(或堆叠方向)增加并且可以允许各种控制装置对每个电池单元的状态进行检测以及对设置在作为阶梯结构的低阶部分的一个堆叠组上的电池单元进行控制。此外，该结构使得可以允许串联电连接的电池单元的电极端子中的远端电极端子相邻或接近阶梯结构。更进一步地，该结构使得可以缩短控制装置与电池单元之间的距离。电池单元的这些电极端子通过母线串联电连接。因此，本发明提供了沿着电池组的厚度方向减小了尺寸的、其中堆叠有电池单元的电池组。根据本发明的电池组的结构能够降低诸如电池单元和控制装置之类的各种部件之间的电阻。

附图说明

将通过参照附图借助于示例对本发明的优选的、非限制性的实施方式进行描述，在附图中：

图1是前视图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有五个电池单元和一个控制板的电池组；

图2是前视图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的电池组中的排出管的结构和安全阀的布置；

图3是立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有排出管的电池组的布置；

图4是平面图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有排出管的电池组的布置；

图5是分解立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有排出管的电池组的构型；

图6是分解立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的电池组的构型；

图7是平面图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的一种结构，在该结构中盖壳从电池组移除；

图8是立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有盖壳的电池组的结构；

图9是立体图，示出了根据本发明的第二示例性实施方式的具有排出管的电池组的布置；

图10是平面图，示出了根据本发明的第二示例性实施方式的一种结构，在该结构中盖壳从电池组移除；

图11是立体图，示出了根据本发明的第三示例性实施方式的具有排出管的电池组的布置；

图12是平面图，示出了根据本发明的第三示例性实施方式的一种结构，在该结构中盖壳从电池组移除；以及

图13是前视图，示出了根据本发明的第四示例性实施方式的电池组的布置。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的各种实施方式进行描述。在各种实施方式的以下描述中，在这几个图中，相同的附图标记表示相同或等同的零部件。

在根据本发明的以下第一示例性实施方式至第四示例性实施方式中，为简洁起见，相同的部件将以相同的附图标记来表示。第一示例性实施方式

将参照图1至图8对根据第一示例性实施方式的电池组1(或电池模块)进行描述。

图1是前视图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有五个电池单元10、11、12、13和14以及一个控制板5的电池组1。

如图1所示，电池组1具有五个电池单元10、11、12、13和14。本发明的理念并不限制电池单元的数量。因此，对于电池组1来说可以具有多个电池单元。电池组1中的电池单元10、11、12、13和14中的每个均具有外部壳体10e、11e、12e、13e或14e以及正电极端子和负电极端子。每个电池单元的外部壳体10e、11e、12e、13e、14e都是由铝制成的。

在电池单元10、11、12、13和14中的每个中，电极端子由正电极端子和负电极端子组成。正电极端子和负电极端子从外部壳体10e、11e、12e、13e或14e的一个端部表面朝向每个电池单元的外侧突出。

当电池单元10、11、12、13和14装配在电池组1中时，电池单元10、11、12、13和14的这些正电极端子和负电极端子仅设置在电池组1的一个端部表面上，而没有设置在电池组1的两个端部表面上。

电池单元10、11、12、13和14的电极端子通过母线串联电连接。根据本发明的电池组1具有对母线的改进布置，以减小电池单元10、11、12、13和14之间的连接的电阻并且减小电池组1的总体尺寸。

如图1所示，电池组1包括五个电池单元10、11、12、13和14。例如，电池组1能够安装到混合动力车辆以及各种类型的电动车辆。

混合动力车辆通常配备有内燃发动机和电动马达。电动马达通过仅由电池供给的电力驱动。电动车辆配备有电动马达，该电动马达通过由一个或多个电池组供给的电力驱动。

形成电池组1的电池单元10、11、12、13和14中的每个均为可充电电池(或二次电池)，例如，镍金属氢化物电池、锂离子电池以及有机自由基电池。电池组1由具有图3中示出的阶梯形状的电池壳体7覆盖并且设置在电动车辆的车厢室中的座位之下，或者设置在后排座位与行李室之间的空间，或者设置在机动车辆的驾驶员的座位与前排乘客座位之间的空间。

电池单元10、11、12、13和14中的每个均存储在电池壳体7中的相应位置中，以形成电池组1的组件。随后将参照图3至图8对根据第一示例性实施方式的电池壳体7的改进结构进行说明。

图3是立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有排出管6的电池组1的布置。

如图1所示，五个电池单元10、11、12、13和14被分成第一堆叠组2和第二堆叠组3。在第一堆叠组2和第二堆叠组3中的每个中，电池单元沿着每个电池单元的外部壳体10e、11e、12e、13e或14e的厚度方向X(或竖直方向)堆叠。

具体地，在第一堆叠组2中，电池单元10、电池单元13以及电池单元14沿着厚度方向X按顺序堆叠。在第二堆叠组3中，电池单元11和电池单元12沿着厚度方向X按顺序堆叠。具体地，在第一堆叠组2和第二堆叠组3中的每个中，电池单元沿着厚度方向X堆叠，使得电池单元在最大表面区域上面向彼此。每个电池单元的厚度方向X为这样的一种方向：即，在电池组1中，第一堆叠组2和第二堆叠组3沿着该方向堆叠。换句话说，第一堆叠组2和第二堆叠组3中的每个均具有其中电池单元被平整堆叠的结构。

电池单元10的负电极端子10a电连接至母线20。母线20通过一个或多个螺钉固定至机动车辆的本体。这使得可以将电池单元10的负电极端子10a连接至地面电势。即，电池单元10的负电极端子10a接地或通地。

母线20的一个端部从第一堆叠组2的底部朝向具有图3中示出的阶梯形状的电池壳体7的侧部方向延伸，即，沿着垂直于厚度方向X的侧部方向延伸。

电池单元10的正电极端子10b通过母线21电连接至电池单元11的负电极端子11a。

电池单元11的正电极端子11b通过母线22电连接至电池单元12的负电极端子12a。

电池单元12的正电极端子12b通过母线23电连接至电池单元13的负电极端子13a。

电池单元13的正电极端子13b通过母线24电连接至电池单元14的负电极端子14a。

电池单元14的正电极端子14b电连接至母线25。母线25通过一个或多个螺钉或通过焊接电连接至电源板50。

如由图1中示出的虚线所标出的，上述电连接使得可以通过母线20至25将电池组1中的所有电池单元10至14串联电连接。电流在经由母线20至25而进行电连接的连接在电池组1中的电池单元中流动。换句话说，根据第一示例性实施方式的电池组1具有改进的结构，在该结构中，母线20至25仅在竖直方向和横向方向上电连接电池单元10、11、12、13和14，而不在倾斜方向或弯曲方向上连接电池单元10、11、12、13和14。

电池单元10、11、12、13和14中的每个的外部壳体10e、11e、12e、13e或14e配备有安全阀。安全阀设置在正电极端子与负电极端子之间。当每个电池单元的内压力超过预定压力值时，即，具有异常值时，安全阀破裂。例如，安全阀由薄金属膜制成。安全阀由这种薄金属膜和形成在每个电池单元的外部壳体10e、11e、12e、13e或14e中的孔组成。该孔由薄金属膜覆盖。当电池单元的电池壳体之内具有拥有超压的气体时，覆盖孔的薄金属膜破裂，并且具有超压的气体被释放出来，即，通过该孔排到外部壳体10e、11e、12e、13e或者14e的外面。这使得可以降低电池单元的电池壳体之内的压力。这防止电池单元本身破裂。如图1所示，电池单元10的外部壳体10e的安全阀10c、电池单元13的外部壳体13e的安全阀13c、以及电池单元14的外部壳体14e的安全阀14c沿着厚度方向X设置。此外，电池单元11的外部壳体11e的安全阀11c以及电池单元12的外部壳体12e的安全阀12c沿着厚度方向X设置。

图5是分解立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的配备有排出管6的电池组1的构型。图6是分解立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的电池组1的构型。

在图6中，电池单元10、11、12、13和14、绝缘盖8以及母线20、21、22、23、24和25与电池壳体7分离。排出管6在图5中示出，但是从图6省略。

如图5和图6所示，绝缘盖8将母线20、21、22、23、24和25与电池单元10、11、12、13和14的外部壳体10e、11e、12e、13e和14e电绝缘。绝缘盖8将外部壳体的除了安全阀10c、11c、12c、13c、14c和电极端子之外的一个端部表面覆盖。

即，外部壳体10e、11e、12e、13e和14e中的每个的一个端部表面由绝缘盖8覆盖。绝缘盖8具有多个开口部。

形成在绝缘盖8中的开口部在位置上分别与安全阀10c、11c、12c、13c和14c对应。当对配备有电池单元10、11、12、13和14的电池壳体7、绝缘盖8以及母线20、21、22、23、24和25进行组装时，如图6所示，电极端子在尺寸上小于形成在绝缘盖8中的相应的开口部。

当存储在电池壳体7中的电池单元10、11、12、13和14与绝缘盖8组装在一起时，安全阀10c、11c、12c、13c和14c以及电极端子中的每个通过相应的开口部暴露于电池组1的外侧。

绝缘盖8具有多个凹陷部，以执行母线20、21、22、23、24和25在绝缘盖8上的定位。形成在绝缘盖8中的凹陷部的数量与母线的数量相当。即，在根据第一示例性实施方式的电池组1中，凹陷部的数量为六。开口部形成在母线20、21、22、23、24和25中的每个中，电池单元的电极端子插过母线20、21、22、23、24和25。

当母线配装到形成在绝缘盖8中的对应的开口部，电极端子配装到对应母线的开口部时，就正确地完成了电池单元与对应母线之间的定位。

当形成在绝缘盖8中的凹陷部与母线20、21、22、23、24和25之间的定位完成时，母线20、21、22、23、24和25中的每个均固定至绝缘盖8。这使得可以容易地将母线20、21、22、23、24和25固定至绝缘盖8并且通过焊接等以高精度容易地将电极端子固定至电池单元10、11、12、13和14。更进一步地，这使得可以防止母线20、21、22、23、24和25与其他部件接触并且可以避免母线20、21、22、23、24和25与其他部件之间产生短路。这防止了电池组1的部件损坏和破裂。

在通过对应母线执行电极端子之间的彼此电连接时，电池单元10、11、12、13和14中的每个均插入到电池壳体7中的相应空间。接着，绝缘盖8配装到具有电池单元10、11、12、13和14的电池壳体7。此时，电池壳体7的上部部分和底部部分以及绝缘盖8通过两个夹子33紧固在一起，例如图4所示。电池壳体7的右侧和左侧均和绝缘盖8通过两个夹子32紧固。

接着，母线配装到形成在绝缘盖8中的对应凹陷部。绝缘盖8已与具有电池单元10、11、12、13和14的电池壳体7组装在一起。电极端子已插入形成在母线中的每个中的对应的开口部中。电极端子通过诸如激光束焊接和电弧焊接之类的焊接固定至母线。

当与堆叠在第一堆叠组2中的电池单元的数量相比时，第二堆叠组3存储了较小数量的电池单元。即，第一堆叠组2存储了按顺序堆叠的三个电池单元10、13和14。另一方面，第二堆叠组3包括也按照顺序堆叠的两个电池单元11和12。

如图1和图3中所清楚地示出的，第一堆叠组2和第二堆叠组3产生阶梯结构4，原因在于在第一堆叠组2与第二堆叠组3之间存在电池单元数量的差异。

图4是平面，图示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有排出管6的电池组1的布置。

控制板5被从图3和图4中示出的结构中省去。

在根据第一示例性实施方式的电池组1的结构中，阶梯结构4的厚度与一个电池单元的厚度大致相当。如图1所示，控制板5设置在阶梯结构4的低阶部分的表面上。装置形成在控制板5的表面上。该装置对电池单元10、11、12、13和14的状况进行检测。例如，安装在控制板5上的这些装置对电池单元10、11、12、13和14中的每个的状态进行检测。具有控制板5的阶梯结构4使得可以抑制电池组1的高度在电池组1的厚度方向X上增加。考虑到电池组1的厚度方向X，优选的是，控制板5的上表面设置在相邻的第一堆叠组2的上表面的下方。控制板5通过螺钉固定至形成在具有电池单元10、11、12、13和14的电池壳体7(具有产生阶梯结构的阶梯形状)上的凸部。

在根据第一示例性实施方式的电池组1中，具有最大电势的电池单元14的正电极端子14b设置在相邻的阶梯结构4的位置处。电源板50电连接至端子块51。通过端子块51，电源板50进一步连接至控制板5和配备有根据第一示例性实施方式的电池组1的机动车辆(未图示)。如前所述，在第一堆叠组2和第二堆叠组3中的所有电池单元10、11、12、13和14通过母线10、21、22、23、24和25串联连接。

图2是前视图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的电池组1中的排出管6和安全阀10c、11c、12c、13c和14c的结构。

如图2所示，电池组1具有排出管6。安全阀10c、11c、12c、13c和14c暴露于形成在排出管6中的排出通道6a的内侧。

排出管6由具有耐热性的材料——例如，聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯树脂(PE)或含有耐热剂的各种树脂——制成。

这种材料的耐热性使得排出管6即使在电池单元内的温度达到极高的温度的情况下也仍免于被熔化，并且防止了高压气体毁坏或打开安全阀并排到排出管6的排出通道6a的内侧。

绝缘盖8具有电绝缘能力，并且由诸如聚丙烯树脂(PP树脂)、含有例如填料或滑石的聚丙烯树脂(PP树脂)之类的塑料(合成树脂)制成。

绝缘盖8优选由与排出管6的耐热树脂类似的耐热树脂制成。

排出管6具有沿电池组1的横向方向或水平方向延伸的圆筒形形状。当排出管6与绝缘盖8组装在一起时，形成在排出管6中的开口部的尺寸比对应的安全阀10c、11c、12c、13c和14c的尺寸更大。

当排出管6与绝缘盖8组装在一起时，形成在排出管6中的开口部的外周缘部通过填封构件30和填封构件31在安全阀10c、11c、12c、13c和14c周围粘附至外部壳体10e、11e、12e、13e和14e的表面。换句话说，填封构件30和31夹在排出管6与绝缘盖8之间。

当组装排出管6和绝缘盖8时，使用填封构件30和31能够提高排出管6与绝缘盖8之间的气密性。

排出管6具有引入管部6b，该引入管部6b与排出通道6a连通以形成从侧部延伸至排出管6的外侧的内侧通道，如图2、图3、图4和图5所示。

通过引入管部6b，气体能够被排到排出通道6a并排到电池组1的外侧。

可以使用诸如经过双模制的弹性体之类的软树脂来代替使用填封构件30和31，以推动和固定排出管6中的安全阀10c、11c、12c、13c和14c的周缘部。

电压检测端子40形成在排出管6中，使得电压检测端子40朝向阶梯结构4的上侧突出。如图2所示，排出管6连接至控制板5。电压检测传感器对电池组1的预定电势进行检测。电压检测传感器通过电压检测端子40将检测信号输出至控制板5。

排出管6配备有爪部6c，爪部6c在排出管6的横向方向上的中央部处沿厚度方向X(沿竖直方向)在上侧和底侧处朝向外侧突起。另外，排出管6配备有爪部6d，爪部6d在排出管6的横向方向上的侧部处沿厚度方向X在上侧和底侧处朝向外侧突起。

另一方面，绝缘盖8配备有两个接合部8a。接合部8a中的每个均具有孔部。每个接合部8a的孔部与对应的爪部6c适配。绝缘盖8还配备有两个接合部8b。接合部8a中的每个均具有孔部。每个接合部8b的孔部与对应的爪部6d适配。

当排出管6与绝缘盖8组装在一起时，排出管6中的两个爪部6c中的每个均配装到绝缘盖8中的对应的接合部8a，并且排出管6中的两个爪部6d中的每个均配装到绝缘盖8中的对应的接合部8b。该结构将排出管6固定至绝缘盖8并且防止排出管6移动。另外，当排出管6与绝缘盖8组装在一起时，该结构使得可以按压填封部30和31，使得排出管6被朝向绝缘盖8推动。即，这使得可以增强安全阀10c、11c、12c、13c和14c中的每个的表面与排出管6中的排出通道6a之间的密封。

图7是平面图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的一种结构，在该结构中盖壳60从电池组1移除。图8是立体图，示出了根据本发明的第一示例性实施方式的具有盖壳60的电池组1的结构。

如图7所示，诸如电池组1、电源板50和端子块51之类的主要部件安装在底板9上。电池组1的主要部件为电源板50以及端子块51。控制板5安装在电池组1上并且固定至电池组1。例如，为了增加底板9的强度，底板9由聚丙烯(PP)或者包含具有电绝缘能力的填料或滑石的聚丙烯塑料制成。

底板9具有固定部和安装部。底板9通过利用螺栓穿过固定部而固定至机动车辆(未图示)。电池组1等由盖壳60覆盖。盖壳60通过使用填封构件和螺栓固定至底板9。

电池监测装置为监测电池组1的状态的电子控制单元(ECU)。电池监测装置通过从电池组1的检测端子延伸出的检测线电连接至电池组1。检测线为通信线，以将有关电池组1的电压、温度等的信息传递至作为电池监测装置的ECU。

检测端子包括各种类型的传感器，例如电压检测元件、温度传感器以及其他检测传感器。

电池组1配备有各种电子部件，这些电子部件能够监测电池单元10、11、12、13和14中的每个的充电、放电以及温度。

这些电子部件为，例如，直流电流到直流电流的(DC/DC)变流器、逆变器、安装在电源板50上的执行元件，安装到控制板5的电子部件、以及各种类型的电子控制装置。

另外，电池组1具有如前所述的电池监测装置、控制装置和电线的线束。如前所述，电池监测装置接收从对每个电池单元的电压和温度进行检测的各种类型的传感器传送的各种类型的检测信号。控制装置与电池监测装置通信并且控制装置控制电功率传输至DC/DC变流器。控制装置对一个或多个电扇的马达的运转进行控制。电池组1中的这些装置通过束线的电线电连接。对于电池组1可以具有用来对电池单元中的每个进行冷却的鼓风机。

接着，现在将给出对具有先前描述的结构的电池组1的效果的描述。

如前所述，电池组1具有电池单元10、11、12、13和14以及母线10、21、22、23、24和25。通过母线10、21、22、23、24和25，电池单元10、11、12、13和14的电极端子10a、10b、11a、11b、12a、12b、13a、13b、14a和14b串联连接在电池单元的一个端部表面上。电池单元10、13和14被堆叠以形成电池单元的第一堆叠组，而电池单元11和电池单元12被堆叠以形成第二堆叠组。所有电池单元10、11、12、13和14串联电连接。至少一个堆叠组(即，第二堆叠组3)在高度上低于另一堆叠组(即，第一堆叠组2)。第一堆叠组2与第二堆叠组之间的高度差异使得可以形成阶梯结构4。电极端子相邻阶梯结构4设置，其中电池单元通过电极端子串联电连接。

根据第一示例性实施方式的电池组1的结构使得可以提供通过第一堆叠组2与第二堆叠组3之间的高度差异而形成的阶梯结构。

电池组1的该结构使得可以抑制电池组1的高度在厚度方向X上增加。另外，电池组1的结构使得可以提供阶梯结构4，在该阶梯结构4上安装有诸如控制板5之类的部件。这使得可以减小电池组的总体尺寸。更进一步地，电池组1的结构使得可以相邻阶梯结构4设置电极端子。这使得可以缩短诸如电池单元之类的部件之间的距离，并且可以降低这些部件的电阻。电池组1的该结构能够减小其总体尺寸、为安装到机动车辆提供方便、并且降低其生产成本。

另外，可能难以具有长方体形状或立方体形状的电池组。例如，当电池单元的数量为难以形成长方体形状的偶数时。在这种情况下，对于本发明来说，可以提供一种易于安装到诸如机动车辆之类的装置上、具有减小的电线长度、以及具有简单结构的电池单元。

更进一步地，通过填封构件30和31，排出管6直接或间接在每个安全阀的周缘部周围粘附至电池单元的外部壳体的端部表面。该结构使得可以增强排出管6与外部壳体10e、11e、12e、13e和14e中的每个外部壳体的端部部分之间的粘着力，并且可以增强它们之间的密封能力以防止气体排到电池组1的外侧。这使得可以在电池组1进入异常状态时提供安全性。

此外，在根据第一示例性实施方式的电池组1中，作为控制单元的控制板5安装在阶梯结构4上。形成在控制板5上的装置对电池单元10、11、12、13和14中的每个电池单元的电流状况进行检测。该结构使得可以缩短控制板5与电池单元10、11、12、13和14中的每个电池单元之间的长度。因此，可以降低它们之间的电阻并且减小用于将控制板5和电池单元连接在一起的导线的长度。更进一步低，该结构使得可以减小其上安装有电池组1和控制单元的安装空间。这能够改善电池组在具有有限安装空间的机动车辆上的安装。

更进一步地，电池组1具有安全阀10c、11c、12c、13c和14c以及排出管6。安全阀10c、11c、12c、13c和14c形成在电池单元的正电极端子与负电极端子之间的外部壳体10e、11e、12e、13e和14e的端部表面上。当电池单元内的压力超过预定压力值时，安全阀10c、11c、12c、13c和14c破裂。排出管6的内壁表面面向安全阀10c、11c、12c、13c和14c。安全阀10c、11c、12c、13c和14c暴露于形成在排出管6中的排出通道6a的内侧。母线20、21、22、23、24和25在竖直方向和水平方向上连接相邻电池单元的电极端子，如前所述。

由于仅在竖直方向和水平方向上连接相邻电池单元的电极端子，因此相邻电池单元的电极端子在任何对角线方向或倾斜方向上未连接在一起。该改进的电连接使得可以防止母线20、21、22、23、24和25中的每个干扰安全阀10c、11c、12c、13c和14c。因此，即使安全阀破裂并且气体通过安全阀从电池单元排出，仍可以通过已破裂的安全阀将气体从电池单元的内侧排到排出通道6a中，而不需要防止气体流过母线20、21、22、23、24和25。这使得可以将气体平稳地运送穿过排出通道6a并且可以将气体排到电池组1的外侧。

即，第一示例性实施方式提供了具有这样的结构的电池组1：即，该结构能够将气体从电池单元的内侧平稳地引入到排出通道6a并且能够将气体排到与电池组1分离的外侧。第二示例性实施方式

将参照图9和图10给出对根据第二堆叠组示例性实施方式的电池组1A的描述。

图9是立体图，示出了根据本发明的第二示例性实施方式的具有排出管6的电池组1A的布置。图10是平面图，示出了根据本发明的第二示例性实施方式的一种结构，在该结构中盖壳60从电池组1A移除。

第二示例性实施方式与第一示例性实施方式间的相同部件将以相同的附图标记来表示。为简洁起见，这里省略了对第二示例性实施方式与第一示例性实施方式之间的相同部件的描述。

如图9和图10所示，电池组1A具有电连接至控制板5的母线25A。另一方面，在根据第一示例性实施方式的电池组1中使用的母线25电连接至电源板50，如前所述。

如图9所示，通孔25Ah形成在母线25A的朝向阶梯结构4的低阶延伸的一个端部部分处。

如图10所示，母线25A通过使用螺栓和螺母穿过通孔25Ah而被固定至控制板5，以将母线25A电连接至形成在控制板5中的预定端子。

第三示例性实施方式

将参照图11和图12给出对根据第三示例性实施方式的电池组1B的描述。

图11是立体图，示出了根据本发明的第三示例性实施方式的具有排出管6A的电池组1B的布置。图12是平面图，示出了根据本发明的第三示例性实施方式的一种结构，在该结构中盖壳6从电池组1B移除。

第三示例性实施方式与第一示例性实施方式间的相同部件将以相同的附图标记来表示。为简洁起见，这里省略了对第三示例性实施方式与第一示例性实施方式之间的相同部件的描述。

在图11和图12中示出的根据第三示例性实施方式的电池组1B具有控制板70，在该控制板70上安装有控制板5和电源板50。

如图11和图12所示，控制板70电连接至电压检测端子40和母线25B。

如图11所示，母线25B具有三个端子25Bt，所述三个端子25Bt朝向上部方向——即，从阶梯结构4中的控制板5朝向电池组1B的厚度方向X——延伸。控制板70从图11省略。

如图12所示，母线25B的三个端子25Bt电连接至控制板70的预定端子。从阶梯结构4朝向上部方向——即，朝向电池组1B的厚度方向X——延伸的电压检测端子40电连接至设置在阶梯结构4中的低阶上的控制板70(即，形成在控制板70上的电压检测电路)。

如图11所示，排出管6A具有四个固定部6Af。两个固定部6Af形成在排出管6A的中央部的上部部分和底部部分处。其他两个固定部6Af形成在沿着固定部6Af的纵向方向的一个端部部分的上部部分和底部部分处。排出管6A借助于使用作为固定构件的螺栓和螺母而通过四个固定部6Af固定至绝缘盖8A。

排出管6A被强制推动并紧固到绝缘盖8A，填封构件30和31通过作为固定构件的螺栓和螺母被压缩。这使得可以增加安全阀10c、11c、12c、13c和14c中的每个的表面与排出管道6a之间的气密性。

如图12所示，诸如电池组1B、电源板50和端子块51之类的主要部件设置在底板9A上并固定至底板9A。控制板70安装在电池组1B上并且固定至电池组1B。底板9a支承作为电池组1的主要部件的电池组1B、电源板50、端子块51等。

具有电池组1B的底板9A被盖壳60覆盖和包住。这使得可以容易并安全地将电池组安装到机动车辆。

第四示例性实施方式

将参照图13给出对根据第四示例性实施方式的电池组1C的描述。

图13是前视图，示出了根据本发明的第四示例性实施方式的电池组1C的布置。

第四示例性实施方式与第一示例性实施方式之间的相同部件将以相同的附图标记来表示。为简洁起见，这里省略了对第四示例性实施方式与第一示例性实施方式之间的相同部件的描述。

根据第四示例性实施方式的电池组1C具有改进的连接通道，电池单元10、11、12、13和14通过该连接通道串联电连接，该连接通道不同于根据第一示例性实施方式的电池组1的连接通道。根据第四示例性实施方式的电池组1C还具有母线20C、21C、22C、23C、24C和25C。根据第四示例性实施方式的母线20C、21C、22C、13C、24C和25C中的每个的形状不同于根据第一示例性实施方式的母线20C、21C、22C、13C、24C和25C中的每个的形状。

如图13所示，形成电池组1C的五个电池单元10、11、12、13和14分成第一堆叠组2和第二堆叠组3。电池单元10、11、12、13和14在电池组1C的厚度方向X上堆叠。即，具有外部壳体10e、11e和12e的电池单元10、11和12沿厚度方向X堆叠在第一堆叠组2中。电池单元10、11和12中的每个被以在厚度方向X上的预定间隔彼此分隔开。

具有外部壳体12e和14e的电池单元13和14沿厚度方向X堆叠在第二堆叠组3中。电池单元13和14以在厚度方向X上的预定间隔分隔开。

电池单元10的负电极端子10a电连接至母线20C。母线20C通过螺钉固定到机动车辆(未图示)。该电连接使得母线20C通过该机动车辆接地。

如图13所示，母线20C的一个端部从第一堆叠组2的上侧沿与电池组1C的厚度方向X垂直的横向方向朝向第一堆叠组2的右侧延伸。

电池单元10的正电极端子10b通过母线21C电连接至电池单元11的负电极端子11a。

电池单元11的正电极端子11b通过母线22C电连接至电池单元12的负电极端子12a。

电池单元12的正电极端子12b通过母线23C电连接至电池单元13的负电极端子13a。

电池单元13的正电极端子13b通过母线24C电连接至电池单元14的负电极端子14a。

电池单元14的正电极端子14b电连接至母线25C。母线25C通过螺钉或焊接电连接及固定至控制板5。

如图13中示出的虚线所表示的，上述电连接使得可以沿厚度方向X从上侧朝向底侧串联电连接第一堆叠组2中的电池单元10、11和12，并且可以沿着电池组1C的厚度方向X从底侧朝向上侧串联电连接第二堆叠组3中的电池单元13和14。

电流沿“U”字形方向——即，沿如由图13中示出的虚线表示的从母线20C穿过连接在第二堆叠组3和第一堆叠组2中的电池单元直至控制板5的竖直方向和横向方向——流动。母线20C、21C、22C、23C、24C和25C沿竖直方向(厚度方向X)和水平方向连接电池单元10、11、12、13和14。

(其他改型)

本发明的理念不限于根据先前所描述的第一示例性实施方式至第四示例性实施方式的电池组1、1A、1B和1C的结构。

例如，先前所描述的第一示例性实施方式至第四示例性实施方式示出了这样的结构：即，在该结构中电池单元分成第一堆叠组2和第二堆叠组3，并且第一堆叠组2和第二堆叠组3设置在垂直于厚度方向X的横向方向上。例如，第一堆叠组2和第二堆叠组3的结构产生图1中示出的阶梯结构4。第一堆叠组2和第二堆叠组3之间的高度差为一个电池单元的厚度。

然而，本发明的理念不受该结构限制。例如，第一堆叠组2和第二堆叠组3之间的高度差可以为两个或更多个电池单元的厚度。

更进一步地，根据本发明的电池组可以具有多个阶梯结构，所述多个阶梯结构在电池组的厚度方向X上具有不同的厚度。

在根据先前所描述的第一示例性实施方式至第四示例性实施方式的电池组1、1A、1B和1C的结构中，电池单元沿着厚度方向X堆叠。然而，本发明的理念不受该结构限制。例如，每个电池单元均可以具有从外部壳体10e、11e、12e、13e、14e朝向每个电池单元的上侧突出的电极端子。

在根据先前所描述的第一示例性实施方式至第四示例性实施方式的电池组的结构中，电池壳体7与绝缘盖8分隔开。然而，本发明的理念不受该结构限制。例如，可以使用由电池壳体7和绝缘盖8组成的单个构件。

(本发明的其他特征和效果)

在作为本发明的另一方面的电池组中，控制板设置在阶梯结构的低阶部分上，安装在控制板5上的各种装置对电池单元10、11、12、13和14中的每个电池单元的状态进行检测。

电池组的该结构使得可以缩短安装在控制板5上的装置与电池单元之间的距离，并可以进一步降低所述装置与电池单元之间的电阻。更进一步地，该结构使得可以减小用于对每个电池单元的状态进行检测的电线的距离，并且可以避免控制装置与电池单元之间的复杂的接线。因此，该结构提供了缩小尺寸的电池组，并且提高了电池组到诸如机动车辆之类的各种装置和设备的可安装性。

根据本发明的另一方面，该电池组还具有多个安全阀10c、11c、12c、13c、14c以及排出管6。在该电池组中，安全阀10c、11c、12c、13c、14c中的每个均形成在对应电池单元的正电极端子与负电极端子之间的区域上，并且当电池单元内的压力超过预定压力时，电池单元的安全阀破裂。排出管6具有排出通道6a。排出通道6a的内壁表面面向安全阀。相邻的电池单元通过母线在水平方向和作为电池组的竖直方向的厚度方向X上连接至彼此。

在根据本发明的电池组的结构中，由于相邻的电池单元仅在竖直方向(作为厚度方向X)和水平方向上通过母线电连接，而不在任何倾斜方向以及任何弯曲方向上通过母线电连接。

这使得可以避免母线与电池单元的安全阀彼此重叠，并且可以避免母线完全覆盖电池单元的安全阀。当气体从有故障或损坏的电池单元中排出时，根据本发明的电池组的该结构使得可以将这种气体从损坏的电池单元平稳地排到排出管6中的排出通道6a的内侧。

尽管已经详细地描述了本发明的具体实施方式，但本领域的技术人员将会理解的是，可以根据本公开的总体示教形成这些细节的各种改型和替代方案。因此，所公开的特定布置仅是说明性的，并且不限于给出以下权利要求及其等同方案的完整范围的本发明的范围。

Claims

1.一种电池组，包括：多个电池单元和多个母线，所述电池单元中的每个电池单元均由具有长方体形状的外部壳体覆盖，所述电池单元中的每个电池单元均具有正电极端子和负电极端子，所述正电极端子和所述负电极端子从所述外部壳体延伸，并且所述电池单元通过所述母线串联连接，

其中，所述电池单元被分成多个堆叠组，使得在所述堆叠组中的每个堆叠组中所述电池单元沿着所述电池单元中的每个电池单元的所述外部壳体的厚度方向堆叠，并且所有所述电池单元通过所述母线串联电连接，

一个堆叠组具有比另一堆叠组中的电池单元的数量小的电池单元数量，并且设置在具有阶梯形状的电池壳体中的所述堆叠组产生阶梯结构，并且

定位在串联连接的所述电池单元的一个端部电极处的所述电池单元的所述正电极端子相邻于所述阶梯结构设置，

其中，在单个板上安装有控制板和电源板，所述控制板设置在所述阶梯结构的低阶部分上，

所述控制板检测所述电池单元中的每个电池单元的状态，

安装有执行元件的所述电源板设置在所述阶梯结构的所述低阶部分的外部，并且

通过电压检测端子，所述电池单元串联连接于其中的所述电池组电连接至安装有所述控制板和所述电源板的所述单个板。

2.根据权利要求1所述的电池组，还包括：

多个安全阀以及排出管，其中，

所述安全阀中的每个安全阀均形成在对应的所述电池单元的所述正电极端子与所述负电极端子之间的区域上，并且所述电池单元的所述安全阀在所述电池单元内的压力超过预定压力时破裂，并且

所述排出管具有排出通道，所述排出通道的内壁表面面向所述安全阀，并且

相邻的所述电池单元通过所述母线在水平方向和作为所述电池组的竖直方向的所述厚度方向上彼此连接。

3.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池单元中的每个电池单元的所述正电极端子和所述负电极端子以及所述母线设置在所述电池壳体的同一端部表面上，在所述电池壳体中，所述电池单元设置在所述堆叠组中的各个堆叠组之内。

4.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述电池单元中的每个电池单元的所述正电极端子和所述负电极端子、所述母线、所述安全阀以及所述排出管设置在所述电池壳体的同一端部表面上，在所述电池壳体中，所述电池单元设置在所述堆叠组中的各个堆叠组中。