CN103427064B - 电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能够安全地对多个电池串联而成的电池组件的各电池及其负荷维护检修的电极部连接结构，该电池组件通过将多个电池（1）串联并约束于连接方向而成，该电池（1）具有：覆盖在连接方向一侧的表面（11），以缓冲连接方向的约束载荷的缓冲部（2）；设于连接方向一侧表面，在与连接方向垂直的方向具有与外部连通的开口部（31），且在连接方向上相对于缓冲部（2）呈凹进状态的凹部（3）；从凹部（3）向连接方向的一侧露出的一侧电极部（4）；露出于连接方向的另一侧表面（12）的另一侧电极部（5）；和收容于凹部（3），分别与一侧电极部（4）和连接方向上的相邻电池的另一侧电极部（5）接触并与相邻电池电连接的簧片部（6）。

Description

电池组件

技术领域

本发明涉及一种电池组件(Cellmodule)，其具有适于将多个电池串联连接的电极部连接结构。

背景技术

一直以来，由多个电池串联连接而成的电池组件被认为是能够获得高输出的电源。上述电池组件以使相邻电池的异名电极部互相电连接的方式将多个电池排列起来，并在将这些电池约束于排列方向的状态下进行使用。因此，在由相邻电池的异名电极部互相直接接触而实现电连接的电池组件的情况下，有可能由于约束载荷的负荷造成电极部产生破损或变形等。因此，人们从约束载荷方面着手对用于保护电极部的各种对策进行了探讨(参照专利文献1)。

在专利文献1中，公开了一种具有相邻的各电池或各电极部彼此间不直接接触、而是借助弹性导电体进行电连接的连接结构的电池的结构。在该情况下，在电池中，设有包围一侧电极部(前端电极部)的环状凸缘(rim)部，在该环状凸缘部的中心凹部配置有固定于前端电极部的弹性导电体。而且，在使环状凸缘部与相邻电池的另一侧电极部(终端电极部)相接触的状态下将电池约束。由此，避免了约束载荷直接作用于相邻电池的电极部之间的情形，实现了对电极部的保护。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2007-273482号公报

发明内容

发明要解决的课题

另一方面，在专利文献1所公开的电极部的连接结构中，存在着未考虑意图确认电池的串联连接体(电池组件)中的各电池的性能等情形，或者对以电池串联连接体为电源的负载电路等进行维护的情形的问题。例如，专利文献1中公开了具备具有上述电极部连接结构的电池的便携式灯具的结构，在该便携式灯具的情况下，一旦卸下筒状箱体一端的螺口帽，解除了对电池的约束，就能够轻易地从筒状箱体中取出所有电池。因此，能够安全地进行对各电池的性能等的确认。但是，用于约束多个电池的按压机构并不仅限于螺口帽这样的能够简便拆卸的结构。因此，在不具备将按压机构简便拆卸的结构的电池组件中，就会出现不易安全地拆卸各个电池或任一电池的情况。特别是电池数量很多时，电路电压增高，因此必须考虑安全性。

本发明即是鉴于上述现状而提出，其想要解决的课题是，实现能够安全地对由多个电池串联连接而成的电池组件的各电池及电池组件的负荷进行维护检修的电极部连接结构。

解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的电池组件通过将多个电池串联连接，并将上述多个电池约束在连接方向上而形成，其特征在于，上述电池具有：缓冲部，上述缓冲部覆盖在上述电池的连接方向的一侧表面，用于缓冲上述多个电池在上述连接方向上施加的约束载荷；凹部，上述凹部设置在上述电池的连接方向的一侧表面，且在上述连接方向上，相对于上述缓冲部呈凹进状态；一侧电极部，上述一侧电极部从上述凹部向上述连接方向的一侧露出；另一侧电极部，上述另一侧电极部露出于上述电池的连接方向的另一侧的表面；和簧片部，上述簧片部被收容在上述凹部内，分别与上述一侧电极部和上述连接方向上与上述电池相邻的相邻电池的上述另一侧电极部接触，并与上述相邻电池电连接，上述凹部具有在与上述连接方向垂直的方向上与外部连通的开口部。

在这样的电池组件中，上述簧片部具有用于检测电压的电压检测部，上述电压检测部从上述凹部的开口部向与上述连接方向垂直的方向突出。

另外，上述簧片部也可采用被收容在上述凹部中、并能够经由上述开口部从上述凹部装卸的结构。

另外，上述簧片部可具有卡止部，上述凹部可具有供上述卡止部嵌合的嵌合部。

另外，还可在上述电池的上述连接方向的一侧表面以及在上述连接方向上与上述电池相邻的相邻电池的上述连接方向的另一侧表面，分别设置相互卡合的凸状的突起部和凹状的孔部。

另外，上述簧片部也可以是多接点簧片。

发明的效果

根据本发明，可实现能够安全地对由多个电池串联连接成的电池组件的各电池或电池组件的负载进行维护检修的电极部连接结构。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的电池组件的整体结构的剖视示意图。

图2是构成电池组件的电池的简要结构的示意图，其中，图2(a)是电池装配簧片部之前的状态及其局部放大的示意图，图2(b)是电池装配了簧片部之后的状态的示意图。

图3(a)是具有设置了电压检测部的簧片部的电池的结构的剖视示意图，图3(b)是图3(a)中的电池串联连接而成的电池组件的结构的剖视示意图。

图4是用于说明仅凭对多个电池的串联配置和约束，就能将这些电池组装并构成电池组件的示意图。

图5是用于说明仅凭解除将构成电池组件的多个电池的约束，就能轻易将各电池从电池组件中分离的示意图。

图6是焊接在凹部中的簧片部的结构的示意图。

符号说明

1电池

2缓冲部

3凹部

4一侧电极部

5另一侧电极部

6簧片部

11一侧的表面

12另一侧的表面

31开口部

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的电池组件。图1为本发明一个实施方式的电池组件的整体结构的剖视示意图。如图1所示，电池组件通过将多个电池1串联连接，并将上述多个电池1约束在连接方向(在该图1中指左右方向)上而形成。此外，对于用于约束多个电池1的按压方法没有特别限定。例如，可在电池1的连接方向两端设置一对板状构件(端板)，利用这些端板来约束电池1。在该情况下，一对端板分别利用螺栓等紧固固定在沿着电池1的连接方向延伸的紧固构件(带状带、金属板等)的两端，从而实现相互连接。由此，能够在一对端板之间夹持多个电池1，从而能够约束并把持这些电池1。

此外，在图1中，以三个电池1(电池1a～1c)串联连接而成的电池组件的结构作为一例进行了表示，但并非特别限定构成电池组件的电池1的数量，而是可以根据所要求的输出强度(level)、安装空间等条件任意进行设定。这些电池1在连接方向的两侧具有电极部(正极部和负极部)，以相邻电池1的互为异名电极的电极部相互连接的方式串联配置。在本实施方式中，作为电池1，假定以矩形平板状电池为例(参照图2)，但只要在连接方向的两侧具有电极部(正极部以及负极部)，相邻电池1能够以互为异名电极的电极部相互连接的方式串联配置，则对电池1的种类没有特别限定。例如，也可假定为扁圆形的纽扣电池等。另外，电池1既可以是原电池，也可以是蓄电池。而且，电池1的大小没有特别限定，任意大小均可适用。只不过电池组件由同一形态且同一种类的多个电池1构成。

图2中示出了构成电池组件的电池1的简要结构。图2(a)是构成电池组件的电池1装配簧片部6之前的状态及其局部放大示意图，图2(b)是电池1装配了簧片部6之后的状态的示意图。如图2所示，电池1具有缓冲部2、凹部3、一对电极部4、5和簧片部6。

缓冲部2覆盖着连接方向的一侧(以图1中的右侧作为一例)的表面11，并缓冲作用于连接方向的约束载荷(以图1所示的箭头F表示的作用力，以下，将其称为约束载荷F)。在本实施方式中，假定了缓冲部2覆盖在除了凹部3以外的一侧的表面11的情况。在将多个电池1串联连接并约束从而构成电池组件的情况下，相邻两电池中的一个电池1的缓冲部2与另一个电池1的表面12接触。换言之，缓冲部2为介于相邻两电池中的一个电池1的表面11与另一个电池1的表面12之间的状态。由此，将多个电池1串联连接并约束从而构成电池组件时，能够由缓冲部2主动承受约束载荷F。因此，能够极大地降低施加于相邻电池1的一对电极部4、5之间的约束载荷F。结果就能够从约束载荷F方面保护电极部4、5，有效防止电极部4、5发生破损、变形等不利情况。

因此，为了发挥这样的功能作用，缓冲部2由具备足以承受约束载荷F的弹性的树脂等形成。此时，缓冲部2的厚度(连接方向上的尺寸)可根据所承受的约束载荷F的大小以及树脂的材质等来任意设定，但也可设定为全部相同。由此，能够由整个缓冲部2均匀地承受约束载荷F。另外，缓冲部2的形成方法没有特别限定。例如，可通过在表面11涂布树脂或浸渍该表面11等来形成缓冲部2。或者，也可采用将缓冲部2与电池1分体形成，利用粘合剂等粘合于表面11而与电池1形成一体的结构。

凹部3设置于连接方向的一侧的表面11上，且在连接方向上，相对于缓冲部2呈凹进状态。在图2中，作为一例，示出了表面11向连接方向凹进而形成的凹部3的结构。此外，也可不采用这样使表面11凹进的形态，而采用在表面11上形成相对于缓冲部2向连接方向凹进恰好相当于表面11和形成于该表面11的缓冲部2的连接方向上的相对尺寸差，换言之，恰好相当于缓冲部2的连接方向上的厚度的程度的区域，以该区域作为凹部的结构。凹部3的大小(连接方向上的尺寸A、相对于表面11的面积比率等)及形状(平面形状以及截面形状等)可以根据簧片部6的大小、形状等任意设定，只要能够将簧片部6收容在凹部3中即可。作为一个例子，在图2(a)中，示出了连接方向的平面形状大致呈矩形的凹部，作为凹部3的一例。另外，凹部3的形成位置可以根据后述电极部4的位置来任意设定。在图2(a)中，作为一例，示出了定位于表面11的上部一侧附近的凹部3的结构，但也可采用例如将凹部3定位在表面11的上部另一侧附近、下部或中央部等的结构。

另外，凹部3在与连接方向相垂直的方向(将图1中的上方作为一个例子)上具有与外部连通的开口部31。即，凹部3呈在电池1的外周上部具有开口部31的结构，呈在连接方向上敞开、且在与该连接方向垂直的方向上也敞开的结构。由此，即使在将多个电池1串联连接并约束而构成电池组件的情况下，凹部3也呈通过开口部31向外部敞开的状态(参照图1)。

在此，在将电池1串联连接并约束而构成电池组件时，也可以在电池1附加用于使各电池1的凹部3的开口部31对位的结构。例如，也可以在相邻电池的其中一个电池1的缓冲部2和另一个电池1的另一侧表面12上，设置使两者相互卡合的凸状的突起部和凹状的孔部。由此，在电池1串联连接并约束时，通过使上述突起部与孔部卡合，能够在构成电池组件的同时进行开口部31的对位，能够使得这些电池的圆周方向上的开口位置对齐。

一侧电极部4从凹部3向连接方向的一侧(以图1中的右侧作为一个例子)露出。在该情况下，例如，通过使从电池容器内的正极电极体引出的正极导线与电极部4电连接，使该电极部4成为正极电极部。与此相对，另一侧电极部5露出于连接方向的另一侧表面12。换而言之，另一侧表面12被作为电极部5的电极表面。例如，通过使从电池容器内的负极电极体引出的负极导线与另一侧表面12电连接，使负极的电极部5形成于该另一侧表面12。此外，在该情况下，可以将整个另一侧表面12作为电极部5的电极表面，但也可以只将位于连接方向上与凹部3(电极部4)相反一侧的表面12的区域(相当于凹部的区域)作为电极部5的电极表面。即，只要至少将表面12上的相当于上述凹部的区域作为电极部5的电极表面即可。

由此，通过使相邻两电池的一个电池1的表面11与另一个电池1的表面12对置，从而将多个电池1串联配置，就能够使一个电池1的电极部4与另一个电池1的电极部5隔着一个电池1的凹部3而对置。例如，如图1所示，在相邻的两个电池1a、1b中，通过使电池1a的表面11a与电池1b的表面12b相互对置地串联配置，就能够使电池1a的电极部4a与电池1b的电极部5b隔着电池1a的凹部3a相互对置。同样，也能够使电池1b的电极部4b与电池1c的电极部5c隔着电池1b的凹部3b相互对置。此外，一对电极部4、5中只要其中一电极为正极、另一电极为负极即可，无论哪一个是正极(或负极)均可。

簧片部6收容于凹部3中，并与一侧电极部4(以图1中的电池1a的电极部4a为一例)以及连接方向上相邻的相邻电池1的另一侧电极部5(以图1中的电池1b的电极部5b为一例)接触，从而将相邻的电池1电连接。在该情况下，通过在使簧片部6与电极部4接触的状态下将其收容在凹部3中，将簧片部6装配于电池1。在簧片部6安装在电池1的状态下，簧片部6呈能够与电池1一体处理的状态(图2(b)所示的状态)。而且，在将多个电池1串联连接并约束而构成电池组件时，簧片部6成为与相邻两电池中的一个电池1的电极部4和与该一个电池1对置的另一个电池1的电极部5均接触的状态。例如，如图1所示，在相邻的两个电池1a、1b中，收容于电池1a的凹部3a内的簧片部6a呈与电极部4a接触、同时也与电池1b的电极部5b接触的状态。同样，收容于电池1b的凹部3b内的簧片部6b呈与电极部4b接触、同时也与电池1c的电极部5c接触的状态。

即，簧片部6以同时与相邻的一个电池1的电极部4和另一个电池1的电极部5两者同时接触的状态而介于两者之间，并将这些电极部4、5电连接。此外，为了尽可能地减小相邻的电池1间的电阻，更明确而言就是为了尽可能减小电极部4、5间的电阻，簧片部6呈以多接点将电极部4、5相互连接的结构(所谓多接点簧片)。在该情况下，如图2(a)所示，簧片部6呈在具有导电性的大致矩形的金属板上沿该金属板的长度方向等间隔形成多个缝隙部61，在各缝隙部61之间逐个形成多个接点部62，换言之，簧片部6呈沿着宽度方向搭设的接点部62与缝隙部61交替并列设置在长度方向上。此外，缝隙部61和接点部62的数量可任意设定。各接点部62以交替向连接方向的两侧突出的方式沿着宽度方向搭设。在图2(a)中，作为一个例子示出了将各接点部62设置为以沿着宽度方向向着连接方向的一侧(收容有簧片部6的相邻电池中的一个电池1的凹部3一侧)突出后，再向另一侧(相邻电池中的另一个电池1的表面12一侧)突出，然后再次向上述一侧突出的方式搭设的簧片部6的结构。簧片部6的结构没有特别限定，例如，也可以是各接点部62向着连接方向的另一侧突出后，再向上述一侧突出，然后再次向上述另一侧突出的结构。另外，也可以采用使得向着连接方向一侧突出的接点部与向着另一侧突出的接点部在交替夹着缝隙部61的状态下沿着长度方向等距配置而形成的簧片部6。

而且，簧片部6是以在考虑到承受约束载荷F时的过重负荷的状态下设定弹簧位移量(弹簧弹性)，使得在收容簧片部6的凹部3的深度(图1所示的尺寸A)范围内，电极部4、5间的电阻值能够较低且稳定的方式来设置。具体而言，只要是基于承受约束载荷F时的过重负荷来设定接点部62在连接方向上的突出尺寸即可。另外，只要将簧片部6定位在凹部3中，使得其伸缩方向(弹性方向)沿着电极部4、5的连接方向即可。由此，能够实现电极部4、5间的稳定通电，并能使相邻配置的各电池1稳定地电连接，即，能够使接触载荷稳定。

在本实施方式中，簧片部6经由开口部31收容到凹部3中，且能够装卸。对于此时用于将簧片部6收容到凹部3中且将其与电池1一体安装的方法没有特别限定，可采用任意的方法。在图2所示的结构中，在簧片部6的长度方向的一端设有连接部63，并设有用于使连接部63(卡止部)与凹部3嵌合的凹槽部33(嵌合部)。在该情况下，连接部63为向着从开口部31向凹部3进入的方向(图2中的下方)突出的突出片，凹槽部33为使凹部3向连接部63突出方向凹陷的嵌合部。由此，通过将连接部63沿其突出方向压入凹槽部33，就能够轻易地将它们相互嵌合，能够使簧片部6在被收容于凹部3中预定位置的状态下与电池1装配成一体。因此，即使在不解除对多个电池1的约束而是这些电池1仍被约束的状态下，也就是即使在构成电池组件后，也能够将收容于凹部3中的簧片部6从开口部31中卸下，并且能够将簧片部6再次从开口部31安装并收容在凹部3中。即，能够使簧片部6以能够装卸的状态收容到凹部3中。此外，开口部31的大小可根据簧片部6的大小设定，只要能够使簧片部6经由该开口部31顺畅地相对于凹部3装卸即可。

因此，通过将收容于凹部3中的簧片部6从开口部31卸下，就能够轻易地断开含有电池组件的电路。另外，通过将卸下的簧片部6从开口部31再次安装到凹部3中，就能够轻易地实现被断开的电路的导通。即，能够使簧片部6起到简易的检修插头(serviceplug)的作用。另外，由于簧片部6维持在所设定的弹簧位移量，因此能够轻易确认电极部4、5之间是否承受了适当的接触载荷。这样，根据本实施方式的电极部4、5的连接结构，就能够从约束载荷F方面对电极部4、5进行保护，同时，能够安全地对由多个电池1串联连接而成的电池组件的各电池1以及电池组件的负载进行维护检修。

另外，簧片部6也可采用兼备用于对电压进行检测的功能的结构。在图3中，示出了具有这种电压检测功能的结构的例子。图3(a)是具有设置了用于电压检测的电压检测部的簧片部的电池结构的剖视示意图，图3(b)是图3(a)中的电池串联连接而成的电池组件的结构的剖视示意图。在该情况下，簧片部6具有电压检测部7，该电压检测部7从凹部3的开口部31向着与连接方向垂直的方向(在图3中，指上下方向)突出，用于测量上述簧片部6(也就是电池1)与包括电池组件在内的电路中的任意电压测量点之间的电压。由此，例如，通过在相邻的各电池1的电压检测部7之间连接电压表，就能够简便测量上述电池1之间的电压。在图3(b)中，作为一例，示出了在电池1a的电压检测部7a与电池1b的电压检测部7b之间连接电压表8来测量电池1a、1b之间的电压的情况下的结构。

即，仅通过将具有电压检测部7的簧片部6收容到凹部3内并装配到电池1，将这些电池1串联连接并约束而构成电池组件，就能够轻易地实现簧片部6(也就是电池1)与包括电池组件在内的电路中的任意电压测量点之间的电压的测量。从另一角度看，本发明在无需对电池1本身增加特殊的结构改造(例如形状复杂的变更等)的状态下，仅通过在簧片部6设置电压检测部7，就能够实现电压测量时的作业效率的提高。此外，电压检测部7也可与簧片部6成形为一体(参照图2)，例如，可由具有导电性的金属片构成电压检测部7，将该金属片利用软钎焊等安装于簧片部6。另外，在图3中作为一例子示出了设置为从凹部3的开口部31突出的电压检测部7的结构，但也可设计无需使电压检测部7从开口部31突出而直接收容到凹部3中的结构。总之，只要能够从开口部31连接到电压检测部，电压检测部可以不必从开口部31中突出。

此外，如上所述，在安装于电池1的状态下，簧片部6呈能够与电池1一体处理的状态(图2(b)所示的状态)，因此，仅通过将电池1串联配置并约束，就能够经由簧片部6向电极部4、5间通电，实现各电池1的电连接。例如，如图4所示，以使电极部4a与电极部5b相连接的方式将安装有簧片部6b电池1b与安装有簧片部6a的电池1a串联配置。同样，以使电极部4b与电极部5c相连接的方式将安装有簧片部6c的电池1c与安装有簧片部6b的电池1b串联配置。而且，通过将这些电池1a～1c约束，来构成电池组件(图1所示的状态)。即，仅通过将多个电池1串联配置并约束，就能够将这些电池1组装来构成电池组件。由此，能够实现电池1的组装效率的提高，还能够实现电池组件的生产率的提高。

另外，仅通过解除对构成电池组件的多个电池1的约束，就能够轻易地将各电池1与电池组件分离。图5示出了解除对多个电池1的约束，将电池1c与电池1b分离的状态。并且，基于该状态，还可轻易地将电池1b与电池1a分离。因此，例如，即使在特定的电池1出现不良状况等情况下，也能够容易地将该电池1更换为新的电池1。并且，仅通过将更换后的电池1组装并约束，就能够构成新的电池组件。由此，能够实现电池1的更换效率的提高，还能够实现电池组件的可靠性的提高。

在此，在本实施方式中，簧片部6为可经由开口部31收容到凹部3中的可装卸结构。但是，在无需装卸簧片部的情况下，也可采用将簧片部固定收容到凹部3中的结构。在该情况下，只要通过例如焊接将簧片部接合到凹部3中即可。图6示出了焊接于凹部3中的簧片部的一例。在该情况下，簧片部60呈在具有导电性的大致呈矩形的金属板的下端，沿长度方向并列设有多个接点部64的结构。各接点部64从簧片部60的下端部向连接方向的一侧(相邻电池1的表面12侧)突出，并且被弯曲为向着簧片部60的下端部侧折返。此外，接点部64的数目可任意设定。

由于仅通过这样将接点部64设于簧片部60的下端侧，就能够确保簧片部60沿着作为接合面的电极部4的电极面具有较宽的平面部65，因此形成了适于接合的结构。而且，簧片部60在平面部65上具有焊接部66，通过将上述焊接部66焊接到电极部4上，将簧片部60接合到凹部3的预定位置。此外，焊接部66可以是平面部65的一部分，也可以是整个平面部65。由此，簧片部60以收容于凹部3内的状态与电池1牢固地组装成一体。在该状态下，焊接部66与露出于凹部3的电极部4进行电连接，起到簧片部60中的通电部的功能。另外，在该状态下，接点部64处于能够与相邻的电池1的露出于表面12的电极部5电连接的状态。此外，簧片部60也可以是与上述簧片部6(图1以及图2)同样具有电压检测部7的结构。

Claims (6)

1.一种电池组件，所述电池组件通过将多个电池串联连接，并将所述多个电池约束在连接方向上而形成，其特征在于，

所述电池具有：

缓冲部，所述缓冲部覆盖在所述电池的连接方向的一侧表面，用于缓冲所述多个电池在所述连接方向上施加的约束载荷；

凹部，所述凹部设置在所述电池的连接方向的一侧表面，且在所述连接方向上，相对于所述缓冲部呈凹进状态；

一侧电极部，所述一侧电极部从所述凹部向所述连接方向的一侧露出；

另一侧电极部，所述另一侧电极部露出于所述电池的连接方向的另一侧的表面；和

簧片部，所述簧片部具有用于检测电压的电压检测部，被收容在所述凹部内，分别与所述一侧电极部和所述连接方向上与所述电池相邻的相邻电池的所述另一侧电极部接触，并与所述相邻电池电连接，

所述凹部具有在与所述连接方向垂直的方向上与外部连通的开口部。

2.根据权利要求1所述的电池组件，其特征在于，

所述电压检测部从所述凹部的开口部向与所述连接方向垂直的方向突出。

3.根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于，

所述簧片部被收容在所述凹部中，并能够经由所述开口部从所述凹部装卸。

4.根据权利要求3所述的电池组件，其特征在于，

所述簧片部具有卡止部，所述凹部具有供所述卡止部嵌合的嵌合部。

5.根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于，

在所述电池的所述连接方向的一侧表面以及在所述连接方向上与所述电池相邻的相邻电池的所述连接方向的另一侧表面，分别设置有相互卡合的凸状的突起部和凹状的孔部。

6.根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于，

所述簧片部为多接点簧片。