CN103563122A - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

蓄电装置具备多个蓄电单元、收纳多个蓄电单元的壳体、用于使多个蓄电单元彼此之间电连接的多个导电部件、控制多个蓄电单元的控制装置、用于使多个蓄电单元与控制装置电连接的电压检测线,壳体具有至少一对树脂制的侧板。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及具备多个蓄电单元的蓄电装置。
背景技术
已知有一种电源装置,其构成为在电池盒内收纳多个电池模块,该电池模块由多个电池串联连接而成,用电池盒内安装的保护电路保护电池模块(例如,参照专利文献1)。专利文献1中记载的电源装置中,为了检测各电池模块的电压,为了使连接多个电池模块的汇流条与保护电路连接而在汇流条上通过导线板与熔丝连接,进而在熔丝上通过导线与保护电路连接。
专利文献1:日本特开2000-223160号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1中公开的装置中,需要在构成电源装置的壳体部件上设置槽、在槽中嵌入用于检测电压的导线的作业,存在导线的配线作业繁琐的问题。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的第一方式的蓄电装置,具备:多个蓄电单元;壳体,其收纳多个蓄电单元;多个导电部件,其用于使多个蓄电单元之间电连接;控制装置,其控制多个蓄电单元;电压检测线,其用于将多个蓄电单元与控制装置电连接,壳体具有至少一对树脂制的侧板。
本发明的第二方式,在第一方式的蓄电装置中,优选电压检测线具备:电压检测导体部,其在形成为规定形状的状态下与侧板形成为一体,并且与多个蓄电单元电连接;电压检测导线部,其用于使电压检测导体部与控制装置电连接。
本发明的第三方式,在第一或第二方式的蓄电装置中,也可以在电压检测线设置有断开来自多个蓄电单元的电流的电流断路装置。
本发明的第四方式,在第三方式的蓄电装置中,优选电流断路装置配置于侧板。
本发明的第五方式,在第三方式或第四方式的蓄电装置中,优选还具备安装在电压检测导线部的电压检测导线连接器部,和用于连接电压检测导体部的未与多个蓄电单元连接的端部的电压检测导体连接器部;电压检测导体连接器部配置于侧板。
本发明的第六方式,在第五方式的蓄电装置中,电流断路装置和电压检测导体连接器部也可以形成为一体。
本发明的第七方式,在第三至第六方式的蓄电装置中,也可以使用电阻线作为电流断路装置的电流断路部件。
发明的效果
本发明能够容易地进行蓄电单元与控制装置的连接。
附图说明
图1是表示使用本发明的一个实施方式的蓄电装置的车载电机系统的结构的框图。
图2是表示本发明的一个实施方式的锂离子电池装置整体的外观结构的立体图。
图3是从制冷剂入口一侧观察图2所示的锂离子电池装置的立体图。
图4是表示构成一个实施方式的锂离子电池装置的电池模块中包括的一个电池块整体的外观结构的立体图。
图5是图4所示的电池块的分解立体图。
图6是表示电压检测导体的结构的图。
图7是表示在侧板安装了电压检测导体的状态的图。
图8是构成熔丝盒和侧板连接器的一次成型部的立体图。
图9是侧板连接器端子的立体图。
图10是熔丝盒二次成型后的立体图。
图11是省略了硅凝胶和间隙的状态的熔丝盒的立体图。
图12是熔丝线的立体图。
图13(a)是熔丝盒的正面图,图13(b)是图13(a)的X-X截面图。
图14是侧板连接器的立体图。
图15是表示在侧板安装了导电部件的状态的电池块的立体图。
图16是表示导电部件的详情的立体图。
图17(a)是表示导电部件与锂离子电池单元的接合部的结构的图,图17(b)是图17(a)的A-A截面图,图17(c)是图17(a)的B-B截面图。
图18是说明锂离子电池装置的制造流程的流程图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的一个实施方式的蓄电模块和蓄电装置。
以下,以将一个实施方式的蓄电模块应用于构成电动车辆、特别是电动车的车载电源装置的蓄电装置的情况为例进行说明。电动车包括具备内燃机即发动机和电动机作为车辆的驱动源的混合动力电动车,和用电动机作为车辆的唯一驱动源的纯电动车。
首先,用图1说明一个实施方式的包括蓄电模块的车载电机系统(电动机驱动系统)的结构。
车载电机系统具备电动发电机10、逆变器装置20、控制车辆整体的车辆控制器30、和构成车载电源装置的蓄电装置1000等。蓄电装置1000具备多个蓄电单元(也称为蓄电元件),例如,构成为具备多个锂离子电池单元的锂离子电池装置。
电动发电机10是三相交流同步机。电动发电机10在车辆的动力运转时和起动内燃机即发动机时等需要旋转动力的运转模式下,进行电动机驱动,将产生的旋转动力向车轮和发动机等被驱动体供给。该情况下,车载电机系统从锂离子电池装置1000通过电力转换装置即逆变器装置20将直流电力转换为三相交流电力,供给至电动发电机10。
此外,电动发电机10在车辆减速时或制动时等再生时和锂离子电池装置1000需要充电时等需要发电的运转模式下,用来自车轮或发动机的驱动力进行驱动,作为发电机产生三相交流电力。该情况下,车载电机系统将来自电动发电机10的三相交流电力通过逆变器装置20转换为直流电力,对锂离子电池装置1000供给。由此,在锂离子电池装置1000中蓄积电力。
逆变器装置20是通过开关半导体元件的动作(导通、断开)控制上述的电力转换,即从直流电力转换为三相交流电力、和从三相交流电力转换为直流电力的电路装置。逆变器装置20具备功率模块21、驱动器电路22、电动机控制器23。
功率模块21是具备6个开关半导体元件,通过这6个开关半导体元件的开关动作(导通、断开),进行上述电力转换的电力转换电路。
在功率模块21中,直流正极侧模块端子与直流正极侧外部端子电连接,直流负极侧模块端子与直流负极侧外部端子电连接。直流正极侧外部端子和直流负极侧外部端子,是用于与锂离子电池装置1000之间传递直流电力的电源侧端子,与从锂离子电池装置1000延伸的电源线缆610、620电连接。交流侧模块端子与交流侧外部端子电连接。交流侧外部端子是用于与电动发电机10之间传递三相交流电力的负载侧端子,与从电动发电机10延伸的负载线缆电连接。
电动机控制器23适用于控制构成电力转换电路的6个开关半导体元件的开关动作的电路装置。电动机控制器23基于从上级控制装置、例如控制车辆整体的车辆控制器30输出的转矩指令,生成与6个开关半导体元件对应的开关动作指令信号(例如PWM(脉冲宽度调制)信号)。该生成的指令信号被输出到驱动器电路22。
锂离子电池装置1000具备用于蓄积和释放电能(充放电直流电力)的电池模块(蓄电模块)100,和用于管理和控制电池模块100的状态的控制装置900(参照图2)。
电池模块100由两个电池块(或电池包)、即电串联连接的高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b构成。在各电池块中收纳有电池组。各电池组由将多个锂离子电池单元电串联连接而成的连接体构成。关于各电池块的结构,在后文中叙述。
在高电位侧电池块100a的负极侧(低电位侧)与低电位侧电池块100b的正极侧(高电位侧)之间设置SD(服务断开)开关700。SD开关700是为了确保维护、检修锂离子电池装置1000时的安全性设置的安全装置,由将开关和熔丝电串联连接而成的电路构成,在维护、检修时由服务人员操作。
控制装置900(参照图2)由相当于上级(父)的电池控制器300和相当于下级(子)的单元控制器200构成。
电池控制器300管理和控制锂离子电池装置1000的状态,并且对作为上级控制装置的车辆控制器30或电动机控制器23通知锂离子电池装置1000的状态或允许充放电电力等的充放电控制指令。锂离子电池装置1000的状态的管理和控制中,有锂离子电池装置1000的电压和电流的测量、锂离子电池装置1000的蓄电状态(SOC:State OfCharge)和劣化状态(SOH:State Of Health)等的运算、各电池块的温度的测量、对单元控制器200的指令(例如用于测量各锂离子电池单元的电压的指令、用于调整各锂离子电池单元的蓄电量的指令等)的输出等。
单元控制器200是根据来自电池控制器300的指令进行多个锂离子电池单元的状态的管理和控制的、所谓电池控制器300的下属,由多个集成电路(IC)构成。多个锂离子电池单元的状态的管理和控制中,有各锂离子电池单元的电压的测量、各锂离子电池单元的蓄电量的调整等。各集成电路预先决定了对应的多个锂离子电池单元,对与对应的多个锂离子电池单元进行状态的管理的控制。
使用对应的多个锂离子电池单元作为构成单元控制器200的集成电路的电源。因此,单元控制器200与电池模块100两者通过连接线800电连接。对应的多个锂离子电池单元的最高电位的电压通过连接线800对各集成电路施加。
高电位侧电池块100a的正极端子与逆变器装置20的直流正极侧外部端子两者通过正极侧电源线缆610电连接。低电位侧电池块100b的负极端子与逆变器装置20的直流负极侧外部端子之间通过负极侧电源线缆620电连接。
在电源线缆610、620的途中设置接线盒400、负极侧主继电器412。在接线盒400的内部,收纳有由正极侧主继电器411和预充电电路420构成的继电器机构。继电器机构是用于使电池模块100与逆变器装置20之间电导通和断开的开闭部,在车载电机系统起动时使电池模块100与逆变器装置20之间导通,在车载电机系统停止时和异常时使电池模块100与逆变器装置20之间断开。这样,通过在锂离子电池装置1000与逆变器装置20之间用继电器机构进行控制,能够确保车载电机系统的高安全性。
继电器机构的驱动由电动机控制器23控制。电动机控制器23在车载电机系统起动时,从电池控制器300接收锂离子电池装置1000的起动完成的通知,因此对继电器机构输出导通的指令信号而驱动继电器机构。此外,电动机控制器23在车载电机系统停止时从点火开关接收断开的输出信号,或者在车载电机系统异常时从车辆控制器接收异常信号,因此对继电器机构输出断开的指令信号而驱动继电器机构。
主继电器由正极侧主继电器411和负极侧主继电器412构成。正极侧主继电器411设置在正极侧电源线缆610的途中,控制锂离子电池装置1000的正极侧与逆变器装置20的正极侧之间的电连接。负极侧主继电器412设置在负极侧电源线缆620的途中,控制锂离子电池装置1000的负极侧与逆变器装置20的负极侧之间的电连接。
预充电电路420是将预充电继电器421和电阻422电串联连接而成的串联电路,与正极侧主继电器411电并联连接。
在车载电机系统起动时,首先接通负极侧主继电器412,之后接通预充电继电器421。由此,从锂离子电池装置1000供给的电流被电阻422限制之后,对逆变器中搭载的平滑电容器供给而充电。平滑电容器充电至规定的电压之后,接通正极侧主继电器411,断开预充电继电器421。由此,从锂离子电池装置1000通过正极侧主继电器411对逆变器装置20供给主电流。
此外,在接线盒400的内部收纳有电流传感器430。电流传感器430是为了检测从锂离子电池装置1000对逆变器装置20供给的电流而设置的。电流传感器430的输出线与电池控制器300电连接。电池控制器300基于从电流传感器430输出的信号,检测从锂离子电池装置1000对逆变器装置20供给的电流。该电流检测信息从电池控制器300对电动机控制器23和车辆控制器30等通知。电流传感器430也可以设置在接线盒400的外部。锂离子电池装置1000的电流的检测部位,不仅限于正极侧主继电器411的逆变器装置20一侧,也可以是正极侧主继电器411的电池模块100一侧。
此外,在接线盒400的内部也可以收纳用于检测锂离子电池装置1000的电压的电压传感器。电压传感器的输出线与电流传感器430同样地与电池控制器300电连接。电池控制器300基于电压传感器的输出信号检测锂离子电池装置1000整体的电压。该电压检测信息对电动机控制器23和车辆控制器30通知。锂离子电池装置1000的电压的检测部为,可以是继电器机构的电池模块100一侧或逆变器装置20一侧的任意一方。
接着,用图2~图18说明锂离子电池装置1000的结构。图2、3中,表示了锂离子电池装置1000的整体结构的立体图。图4中表示了构成锂离子电池装置1000的电池模块100的立体图,图5中表示了图4所示的电池模块100的分解立体图。
锂离子电池装置1000大致分为由电池模块100和控制装置900这两个单元构成。首先,说明电池模块100的结构。
如上所述,电池模块100由高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b构成,两个电池块100a、100b电串联连接。此外,高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b具有完全相同的结构。因此,在图4、5中,仅表示了高电位侧电池块100a代表高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b,省略关于低电位侧电池块100b的详细结构的说明。
如图2所示,高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b,以各块的长度方向平行的方式相互相邻地并列配置。高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b,在模块底座101上并列配置,用螺栓等固定机构固定。模块底座101由在短边方向上分割为三部分的具有刚性的较薄的金属板(例如铁板)构成,固定在车辆上。即,模块底座101由在短边方向的两端部和中央部配置的三个部件构成。通过这样的结构,能够使模块底座101的面与各电池块100a、100b的下表面成为同一个面,能够进一步减少电池模块100的高度方向的尺寸。
高电位侧电池块100a和低电位侧电池块100b的上部,被后述的控制装置900的壳体910固定。
如图5所示,高电位侧电池块100a大致分为外壳110(有时也称为壳体、箱体或封装)和电池组120构成。电池组120被收纳保持在外壳110的内部。
外壳110构成大致六面体状的块壳体。具体而言,由入口流路形成板111、出口流路形成板118、入口侧引导板112、出口侧引导板113和称为侧面板的两个侧板130、131这六个部件的结合体构成。外壳110的内部空间,起到收纳电池组120的收纳室的作用,同时起到用于冷却电池组120的制冷剂(冷却空气)流通的冷却通路的作用。
此外,以下说明中,将外壳110的长度最长的方向、和从制冷剂入口114一侧到制冷剂出口115一侧的方向定义为长度方向。此外,将与外壳110的长度方向上相对的两个侧面(入口侧引导板112和出口侧引导板113)不同的两个侧面(两个侧板130、131)相对的方向、锂离子电池单元140的中心轴方向(正极端子和负极端子的两个电极相对的方向)、和使两个锂离子电池单元140电连接的导电部件150与两个锂离子电池单元140相对的方向定义为短边方向。进而,将入口流路形成板111与出口流路形成板118相对的方向与电池模块100的设置方向无关地定义为高度方向。
入口流路形成板111是形成外壳110的上表面的长方形状的平板。出口流路形成板118是形成外壳110的底面的平板。入口流路形成板111和出口流路形成板118相互在长度方向上错开。因此,入口流路形成板111和出口流路形成板118的长度方向端部的位置相互在长度方向上错开。入口流路形成板111和出口流路形成板118由具有刚性的较薄的金属板构成。
入口侧引导板112是形成外壳110的长度方向上相对的侧面的一侧的板状部件。出口侧引导板113是形成外壳110的长度方向上相对的侧面的另一侧的板状部件。入口侧引导板112和出口侧引导板113由具有刚性的较薄的金属板构成。
在入口流路形成板111和入口侧引导板112之间,形成构成制冷剂即冷却空气通向外壳110内部的导入口的制冷剂入口114。在制冷剂入口114上,设置用于将冷却空气导向制冷剂入口114的制冷剂入口管116。如上所述,入口流路形成板111和出口流路形成板118相互错开配置,外壳110的入口侧端部形成为阶梯状。因此,在长度方向上制冷剂入口114与入口侧引导板112之间形成空间。在该空间中,收纳后述的气体排出管139。如图3所示,入口侧引导板112配置在气体排出管139的后方。通过这样的结构,能够缩短电池模块1000的长度方向的尺寸。在出口流路形成板118与出口侧引导板113之间,形成制冷剂出口115,该制冷剂出口115构成冷却空气从外壳110内部导出的导出口。在制冷剂出口115上,设置有用于使冷却空气从制冷剂出口115导向外部的制冷剂出口管117。
制冷剂入口114和制冷剂出口115在高度方向(入口流路形成版111与出口流路形成板118的相对方向)上位置错开。即,制冷剂入口114位于入口流路形成板111一侧,制冷剂出口115位于出口流路形成板118一侧。
考虑电池块的组装性,入口流路形成板111、出口侧引导板113、制冷剂入口114和制冷剂入口管116形成为一体,并且出口流路形成板118、入口侧引导板112、制冷剂出口115和制冷剂出口管117形成为一体。
入口流路形成板111、出口流路形成板118、入口侧引导板112、出口侧引导板113、制冷剂入口114和制冷剂出口115与侧板130、131的接合通过螺钉或螺栓、或者铆钉等固定机构进行。在这些接合部位的接合部件之间,为了提高外壳110内部的气密性、使从制冷剂入口114导入外壳110内部的制冷剂不向外部泄漏地从制冷剂出口115排出,设置有密封部件(省略图示)。
侧板130、131是形成外壳110的短边方向上相对的两个侧面的平板状部件,是由具有电绝缘性的PBT等树脂构成的成型体。侧板130、131的厚度比入口流路形成板111、出口流路形成板118、入口侧引导板112和出口侧引导板113的厚度更厚。侧板130、131的详细结构在后文中叙述。
在侧板130、131的外侧、即与电池组120的收纳室相反的一侧,设置了称为侧盖的覆盖部件160。图5中,仅图示了侧板130的外侧的覆盖部件160,但在侧板131的外侧也设置了覆盖部件160。覆盖部件160用螺栓或铆钉等固定机构161固定在侧板130上。
覆盖板160是对铁或铝等金属板进行冲压加工而成的平板、或使PBT等树脂成型而形成的平板,构成为与侧板130的平面形状大致相同的形状。覆盖板160中,包括与后述的侧板130的贯通孔132对应的部位的区域向侧板130的相反一侧均匀地膨胀。由此,在覆盖板160与侧板130之间形成空间。该空间起到从锂离子电池单元140喷出的雾状的气体与冷却通路中流通的制冷剂分离释放的气体释放室(或者气体释放通路)的作用。
电池组120是多个锂离子电池单元140的集合体(锂离子电池单元组)。多个锂离子电池单元140在外壳110内部形成的收纳室中排列收纳,并且被侧板130、131从短边方向夹持,通过与称为汇流条的多个导电部件150的接合而电串联连接。
锂离子电池单元140是圆柱形状的结构体,是在注入了电解液的电池盒的内部收纳了电池元件和安全阀等构成部件而构成的。正极侧的安全阀是在电池盒的内部的压强因为过充电等异常而成为规定的压强时开裂的开裂阀。安全阀起到通过开裂而断开电池盖与电池元件的正极侧的电连接的保险丝机构的作用,同时起到使电池盒的内部产生的气体、即含有电解液的雾状的碳酸类气体(喷出物)向电池盒的外部喷出的减压机构的作用。
在电池盒的负极侧,也设置有开裂槽,在电池盒内部的压强因为过充电等异常而成为规定的压强时开裂。由此,能够使电池盒内部产生的气体也从负极端子一侧喷出。锂离子电池单元140的标称输出电压是3.0~4.2伏特,平均标称输出电压是3.6伏特。
在一个实施方式中,通过在外壳110的内部排列配置16个圆筒形的锂离子电池单元140而构成电池组120。具体而言,在锂离子电池单元140的中心轴以沿着短边方向延伸的方式横置的状态下,并列地配置8个锂离子电池单元140构成第一电池单元串121。此外,与第一电池单元串121同样地配置8个锂离子电池单元140构成第二电池单元串122。电池组120是通过将第一电池单元串121和第二电池单元串122在高度方向上叠层(分层堆叠或错开堆叠)而构成的。即,电池组120是将锂离子电池单元140在长度方向上排列8列、在高度方向上排列两级或两层而构成的。
第一电池单元串121和第二电池单元串122相互在长度方向上错开。即第一电池单元串121比第二电池单元串122更向入口流路形成板111一侧的制冷剂入口114一侧偏移地配置。另一方面,第二电池单元串122比第一电池单元串121更向出口流路形成板一侧的制冷剂出口115一侧偏移地配置。如图5所示,在一个实施方式中,例如以第一电池单元串121的位于最接近制冷剂出口115一侧的锂离子电池单元140的中心轴的长度方向的位置,是第二电池单元串122的位于最接近制冷剂出口115一侧的锂离子电池单元140的中心轴和与其相邻的锂离子电池单元140的中心轴之间的中间位置的方式,使第一电池单元串121和第二电池单元串122在长度方向上错开配置。
构成第一电池单元串121的锂离子电池单元140以端子的方向交替地反向的方式排列。构成第二电池单元串122的锂离子电池单元140也同样地以端子的方向交替地反向的方式排列。但是,构成第一电池单元串121的锂离子电池单元140的端子的从制冷剂入口114一侧到制冷剂出口115一侧的排列顺序,与构成第二电池单元串122的锂离子电池单元140的端子的排列顺序不同。即,第一电池单元串121的面向侧板130一侧的锂离子电池单元140的端子,从制冷剂入口114一侧向制冷剂出口115一侧以负极端子、正极端子、负极端子、……、正极端子的顺序配置。另一方面,第二电池单元串122的面向侧板130一侧的锂离子电池单元140的端子,从制冷剂入口114一侧向制冷剂出口115一侧以正极端子、负极端子、正极端子、……、负极端子的顺序配置。
这样,通过使第一电池单元串121和第二电池单元串122在长度方向上错开配置,能够降低电池组120的高度方向的尺寸,能够使高电位侧电池块110a在高度方向上小型化。
接着,详细说明从两侧夹着电池组120的侧板130、131的结构。此处,为了简单而仅说明一方的侧板130的结构,但另一方的侧板131基本上与侧板130同样地构成。
但是,与电池组120的正极侧电连接的电池模块侧连接端子180、和与电池组120的负极侧电连接的电池模块侧连接端子181,仅设置在侧板130上。连接端子180、181在侧板130的上表面、即入口流路形成板111一侧的面上的长度方向上排列设置。在连接端子180、181上,分别连接在电池模块100以外作为子组件185形成的直流正极侧输入输出端子183和负极侧输入输出端子184。在高电位侧电池块100a的正极侧输入输出端子183上连接正极侧电源线缆610的端子,在负极侧输入输出端子184上连接与SD开关700的一端电连接的线缆的端子(参照图1)。在低电位侧电池块100b的正极侧输入输出端子183上,连接与SD开关700的另一端电连接的线缆的端子。在低电位侧电池块100b的负极侧输入输出端子184上连接负极侧电源线缆620的端子。此外,图2、3中,高电位侧电池块100a的子组件185表示了被端子盖覆盖的状态,低电位侧电池块100b的子组件185表示了拆下端子盖的状态。
侧板130如图5所示,形成为大致长方形的平板形状。在侧板130上,形成了贯通短边方向的16个圆形的贯通孔132。16个贯通孔132以与如上所述排列的16个锂离子电池单元140的电极位置对应地开口的方式,与16个锂离子电池单元140的配置相应地设置。从而,电池组120收纳在外壳110内时,侧板130的16个贯通孔132被16个锂离子电池单元140的一端的端子面堵塞,侧板131一侧的16个贯通孔132被16个锂离子电池单元140的另一端的端子面堵塞。
侧板130中,在形成电池组120的收纳室的内壁面相反一侧的外壁面170上,以部分包围贯通孔132的周围的方式形成突起部(周壁部)133。周壁部133包围贯通孔132的周围,并且沿着导电部件150的中央部156在2个贯通孔132之间延伸。但是,在贯通孔132的周围,在配置后述的电压检测导体805的前端部800a的位置附近不设置周壁部133。
在外壁面170上,进而在贯通孔132之间形成用于配置与锂离子电池单元140连接的导电部件150的多个固定引导部130a。周壁部133和固定引导部130a分别从外壁面170突出,构成为防止覆盖部件160与导电部件150接触。此外,周壁部133从侧板130、131起的高度,优选为固定引导部130a从侧板130、131起的高度以上。由此,在覆盖部件160由例如铁等金属制的平板构成的情况下,在覆盖部件160受到外力变形的情况下,也会最先与周壁部133接触,能够可靠地防止覆盖部件160与导电部件150之间的短路。
在侧板130上,设置用于使对侧板130与覆盖部件160之间的气体释放室释放的气体(含有电解液等的液体和气体混合而成的气体)向高电位侧电池块100a的外部排出的气体排出通路138。气体排出通路138的开口部,考虑气体中含有的电解液等液体的排出而在侧板130的下部形成。具体而言,在侧板130的制冷剂入口140一侧、且在出口流路形成板118一侧的侧板130上形成。气体排出通路138的前端部分形成为管状,与用于使从气体排出通路138排出的气体导向外部的气体排出管139(参照图3)连接。
电压检测导体805为了对构成电池组120的多个锂离子电池单元140分别检测电压,而与串联连接锂离子电池单元140的导电部件150连接。电压检测导体805与侧板130一体化,具体而言埋入侧板130。图6中表示了电压检测导体805的形状的一例,图7中表示了将图6所示的电压检测导体805埋入侧板130的状态。
电压检测导体805的检测线806,通过对例如铜等金属制的薄板用冲压加工等成型,而如图6所示形成细长的扁平线状。电压检测导体805中,检测线806以不从侧板130上形成的多个贯通孔132突出的方式延伸,检测线806的前端部800a构成为从规定的贯通孔132露出。前端部800a相对于电池组120的收纳室向外侧弯折,与导电部件150连接。检测线806的与前端部800a相反的另一端部即熔丝连接端子806a,通过后述的熔丝线817与侧板连接器815的侧板连接器端子810电连接。
电压检测导体805的形状,为了使侧板130小型化而使电池模块100整体小型化,而设计为有效地利用侧板130的可利用的空间。此外,多个锂离子电池单元140通过导电部件150串联连接,所以在连接了电压检测导体805的多个导电部件150之间产生电位差。于是,电压检测导体805以相邻的检测线806之间的电位差尽可能小的方式决定检测线806的配置。此外,电压检测导体805的结构不限定于图6所示的结构,也可以根据设计等改变。
电压检测导体805的检测线806和侧板连接器端子810用冲压加工等成型为规定的形状后,用例如与侧板130同样的树脂构成的树脂部807固定形状。具体而言,用树脂部807以使其成为多个检测线806和侧板连接器端子810分别分离的状态、并且保持各检测线806和侧板连接器端子810的形状的方式固定。图6所示的电压检测导体805用树脂部807在多个部位固定检测部806和侧板连接器端子810而构成。
如图6所示用树脂部807固定的电压检测导体805,例如通过构成侧板130的树脂的嵌件成型(内模制)而与侧板130一体化地形成。检测线806和侧板连接器端子810之间分别分离地固定,所以电压检测导体805与侧板130一体化时,实质上不会发生检测线806和侧板连接器端子810的短路。此外,在电压检测导体805中,为了防止检测线806之间和侧板连接器端子810之间的短路,需要对检测线806之间和侧板连接器端子810之间的距离d确保绝缘爬电(沿面)距离。绝缘爬电距离按照国际规格根据系统的使用环境和电压决定。
但是,考虑使用一个实施方式中的包含蓄电模块的系统的环境污染程度,为了对于检测线806和侧板连接器端子810之间的短路进一步提高可靠性,而使检测线806之间和侧板连接器端子810之间的距离d大于绝缘爬电距离。距离d越大则对于污染程度高的环境越有效,但侧板130的可利用的空间有限。于是,在一个实施方式中,考虑防止短路和侧板130的空间,使检测线806之间和侧板连接器端子810之间的距离d为本系统中必要的绝缘爬电距离的2~2.5倍。由此,能够提高可靠性高的侧板130。
接着,说明在侧板130的入口流路形成板111一侧的面的制冷剂入口114一侧设置的熔丝盒813、814和对于熔丝盒813、814在背面一体地设置的侧板连接器815、816的结构(参照图4)。此处,为了简单,仅说明一方的熔丝盒813和侧板连接器815的结构,但另一方的熔丝盒814和侧板连接器816基本上与熔丝盒813和侧板连接器815同样地构成。此外,侧板131上设置的熔丝盒和侧板连接器的基本结构也相同。此外,一个实施方式中,对于一片侧板,熔丝盒和侧板连接器的组合为两处,但也可以因为设计而是一处或两处以上,或者也可以在侧板的周围的某个位置设置。
熔丝盒813和侧板连接器815,是通过二次成型而形成的。首先,在第一阶段中,如图6和图8所示,使熔丝盒813和侧板连接器815的成为复杂的结构和形状的部分,作为电压检测导体805的熔丝盒一次成型部805a形成。然后,在第二阶段中,如图7和图10所示,通过用二次成型形成外形等比较简单的形状,而完成熔丝盒813和侧板连接器815。
用图8说明熔丝盒一次成型部805a的详情。熔丝盒一次成型部805a中,用树脂部807使检测线806与侧板连接器端子810一体化,并且形成连接后述的熔丝线817的结构的一部分。检测线806的端部800a(参照图6)的另一端即熔丝连接端子806a和侧板连接器端子810的熔丝连接部810a在侧板130的短边方向上成对地设置。熔丝连接端子806a和熔丝连接部801a的对,在侧板130的长度方向上等间距地排列设置6列。
熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a的对之间的间距P,确保图6所示的距离d的绝缘爬电距离,并且与连接到侧板连接器815的对方连接器(即连接线800的连接器)的设计相应地设定。熔丝连接端子806a的宽度和熔丝连接部810a的宽度,分别设定为与连接熔丝线817的方法对应的宽度。一个实施方式中,考虑各端子部件的易制造性,而简单地设为均匀的宽度,但能够根据连接熔丝线817的方法而自由地设定宽度。例如,用电阻焊连接熔丝线817的情况下,如果能够确保使电极与端子面接触的面积,则连接部的宽度也可以不是均匀的,而是不同的。一个实施方式中使用的熔丝线817是细长的圆柱状的金属,几乎不需要用于连接的面积,所以熔丝线817的形状对连接面的设计上的制约较少。此外,熔丝线817是具有一定电阻的线,也能够称为电阻线。
熔丝连接端子806a的熔丝连接面与熔丝连接部810a的熔丝连接面在同一平面上,此外,对于平行的树脂部807的平面是同一面,或者伸出若干。这是为了在以侧板130的外壁面170为上表面、进而相对于地板面平行的状态下连接后述的熔丝线817时,容易在熔丝连接端子806a的熔丝连接面和熔丝连接部810a的熔丝连接面上分别设置熔丝线817。此外,使各熔丝连接面对于树脂部807的平行的面伸出若干时,例如在用电阻焊连接熔丝线817时,即使成为焊接的电极前端部从端子面伸出的状态,也能够不与树脂807的面接触地连接。电极前端部不从端子面伸出的情况下,使熔丝连接面与树脂807的平面成为同一面即可。
熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a按对被分隔壁812分隔。在一对熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a之间,设置收纳位于熔丝线817的中央部的弯曲部817b的熔丝收纳室811(详情在后文中叙述)。此外,虽然图8中没有表示,但在熔丝连接部810a的背面一侧的面上侧板连接器端子810的另一方的端部即端子前端部810b(参照图13、14)突出。
接着,用图9详细说明侧板连接器端子810。侧板连接器端子810是与侧板连接器815的对方侧连接器(即连接线800的连接器)的端子规格对应的设计,是对必要厚度的磷青铜或黄铜等金属板进行了冲压加工后的平板端子进行了镀层处理而得的部件。检测线806的熔丝连接端子806a的相反一侧的端部即前端部800a通过导电部件150与个别的锂离子电池单元140连接。因此,检测线806的材质可能被与导电部件150的连接方法制约。一个实施方式中,通过电弧焊接使检测线806与导电部件150连接,但侧板连接器端子810因为在与检测线806之间隔着熔丝线817连接,所以能够使用与侧板连接器815的对方连接器的端子规格对应的材质。
一个实施方式的侧板连接器端子810的制造方法,是用顺序模具进行的冲压加工,用冲压加工在被连接部810g连接的状态下制造。此外,连续的冲压工序中,在连接切断部810a的部分,切断为必要的端子数。例如,一个实施方式的侧板连接器815的侧板连接器端子810的数量是6个,以6个为一组地制造。
侧板连接器端子810在熔丝连接部810a与端子前端部810b之间具有折曲部810c,通过改变该部分的长度和折曲次数,而设定侧板130上的侧板连接器815的位置和侧板连接器端子810的位置(详情在后文中叙述)。
侧板连接器端子810在用连接部810g连接的状态下,一次成形为电压检测导体815的状态之后,在图8所示的端子切断部810f的部分被断开。如图8的熔丝盒一次成型部805a所示,各侧板连接器端子810被树脂部807一体化,但通过成型后在端子切断部810f的部分切断,而被电断开。通过该方法,不需要将侧板连接器端子810按每一根插入模具而成型,能够效率良好地制造电压检测导体805和侧板130。
接着,用图10说明熔丝盒二次成型部130b的详情。熔丝盒二次成型部130b是通过将电压检测导体805的一部分即熔丝盒一次成型部805a插入侧板130的模具进行二次成型而形成的。此时,通过在将熔丝盒一次成型部805a的熔丝线817的连接相关部(即熔丝连接端子806a、熔丝连接部810a、熔丝收纳室811和分隔壁812)用侧板130的模具压紧的状态下进行二次成型,而能够形成为使熔丝线817的连接相关部露出的状态,能够不使二次成型时的树脂流入地使熔丝盒二次成型部130b成型。此外,形成图14所示的侧板连接器815的相关部位也与熔丝盒二次成型部130b的成型同时形成。
在熔丝盒二次成型部130b成型后也露出的熔丝盒一次成型部805a的熔丝线817的连接相关部,是用于连接熔丝线817的熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a、收纳位于熔丝线817的中央部的弯曲部817b的熔丝收纳室811、和使熔丝连接端子806a与熔丝连接部810a分隔的分隔壁812。通过熔丝盒二次成型部130b的成型而形成的部分,是使熔丝线817的两端部817a定位固定的熔丝定位部813a、以及包围熔丝盒内部的外周壁813b。
熔丝定位部813a对于每个熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a沿着外周壁813a的内壁设置。熔丝定位部813a是为了在连接熔丝线817时用侧板130的外壁面170作为上表面、进而成为对于地板面平行的状态连接,而在将熔丝线817装载在连接位置时熔丝线817容易进入连接位置的形状。具体而言,以连接面为地面的三方的三个面,是角度以两个阶段变化的形状。从端子面起第一级的三个面成大致90度,成为在相对的两个面之间具有狭窄的间隙的形状,第二级的三个面是从第一级的面的上端起向外侧较大地倾倒的倾斜面。此外,对于熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a,构成沿着外周壁813b的内壁设置的熔丝定位部813a的三面的开口部,以相对的状态设置。该结构在装载熔丝线817时可以发挥即使有若干错位也易于进入连接位置的引导部的效果,是容易将熔丝线817定位在连接位置上的结构。图11中表示了在熔丝盒二次成型部130b上连接了熔丝线817的状态。
外周壁813b是以包围与熔丝线817相关的熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a、熔丝收纳室811、分隔壁812、和熔丝定位部813a的周围的方式设置的壁。外周壁813b的前端设定为比各部位充分高,通过外周壁813b,为了在如后所述连接熔丝线817之后向熔丝盒813内部注入防尘用的硅凝胶(未图示)并使其硬化,能够以熔丝盒813内部的各部位被硅凝胶埋没的程度蓄积硬化前的硅凝胶。此外,外周壁813b在硅凝胶硬化后安装盖813c时,外周壁813b的外侧面全周和盖813c的内侧面全周,成为承插嵌合状态,能够防止灰尘等异物从外周壁813b与盖813c的嵌合部的间隙侵入。
接着,用图11~图14,说明熔丝盒813和侧板连接器815的详情。但是,图11为了使熔丝盒813的内部易于理解,而没有图示盖813c和硅凝胶。
熔丝盒二次成型部130b是上文中说明的结构。即,以连接熔丝线817所需的部位露出的状态形成,易于将熔丝线817设置在熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a的连接部,能够蓄积为了防尘在连接熔丝线817后注入并硬化的硅凝胶,并且通过安装盖813c能够防止异物进一步侵入。
接着说明熔丝线817的连接状态。熔丝线817在熔丝线817的两端部817a上被熔丝定位部813a定位,与熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a连接。在熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a之间,设置收纳熔丝线817的弯曲部817b的熔丝收纳室811。
熔丝收纳室811是具有以连接熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a的方向为长边的长方形的开口部的袋状的孔。开口部的长边是即使在熔丝线817的弯曲部817a上具有轴方向的若干错位也能够插入弯曲部817a的长度。一个实施方式的弯曲部817a是从侧面观察时有一处陷入的、即弯曲的形状,但弯曲部817a是波浪形状等复杂的形状的情况下,通过调整开口部的长度也能够插入。熔丝收纳室811的长方形的开口部短边,设定为即使弯曲部817a有若干错位或旋转引起的倾斜也能够插入。进而,熔丝收纳部811的开口部短边的长度,设定为在连接熔丝线817前的设置状态下,即弯曲部进入熔丝收纳室811的状态下,为了进行连接作业而与熔丝线817接触时,即使弯曲部817a以熔丝为轴旋转,也会搭在熔丝收纳室811的内侧面上,能够避免弯曲部817a离开熔丝收纳室811。
在熔丝盒813中,设置有按每一根分隔熔丝线817的分隔壁812。分隔壁812从熔丝连接端子806a一侧的相邻的熔丝定位部813a之间起,到位于相对的位置的熔丝连接部810a的相邻的熔丝定位部813a之间以一定的高度设置。
各熔丝连接端子806a的另一端部800a通过导电部件150与个别的锂离子电池单元140连接,产生电位差。因此,熔丝线817和通过熔丝线817与熔丝连接端子806a连接的熔丝连接部810a同样地产生电位差。分隔壁812在例如金属异物混入熔丝盒813内部的情况下,能够防止熔丝线817和被熔丝线817连接的熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a因为金属异物短路。
隔离部812距离各连接端子的高度,优选相对于熔丝线817的直径尽可能地高,如果没有熔丝线817的连接方法的制约,则能够增高至与外周壁813b的前端同样的高度。例如,用软钎焊连接熔丝线817的情况下,优选使分隔壁812的高度不仅熔丝线817的直径,也要比熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a的部分上附着的焊锡块充分地高。通过使分隔壁812的高度增高,能够确保与熔丝线817和用熔丝线817连接的熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a的组合相对的与其他组合的爬电距离,所以能够提高防止混入金属异物时的短路的几率。
图12中表示了熔丝线817的立体图。熔丝线817是将细圆柱状的金属切断为一定长度、在中央设置了弯曲部817a的形状。熔丝线817的材质和表面处理、直径和长度、弯曲部等的形状,基于对于从与熔丝线817连接的侧板连接器端子810到控制装置900的部件间短路等故障要保护哪个部件、为此在电池模块的使用环境下使熔丝线817熔断的电流值是多少、以及用什么方法连接熔丝线817等对熔丝的要求设计而设定(详情省略)。但是,一个实施方式中的熔丝线817使用细圆柱状的金属,但也可以对薄金属板通过冲压加工制造使用,如果尺寸能够设置,也可以使用电流熔丝等安全部件。此外,此时的连接方法能够对应电阻焊和超声波金属接合、软钎焊等。
一个实施方式中的熔丝线817的概要形状,是在中央部设置弯曲部817a这样的松弛形状。通过将弯曲部817a设置在中央部,可以消除熔丝线817的方向性,避免熔丝线817的误插入等问题。此外,连接熔丝线817时,用侧板130的外壁面170作为上表面,进而在对于地板面平行的状态下,使熔丝线817与熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a连接,但弯曲部817a因为松弛部分的自重而因重力自然地收纳在熔丝收纳室811中。
图13(a)中表示了熔丝盒813的正面图,图13(b)表示了图13(a)的熔丝连接部上的X-X截面图。但是,图13(a)的盖813c省略的大致左半部分,此外,没有图示熔丝盒813内部的硅凝胶。
在熔丝盒813内,配置用熔丝盒一次成型部805a的树脂部807一体化的检测线806和侧板连接器端子810,通过将熔丝线817与熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a连接,而使检测线806与侧板连接器端子810电连接。熔丝线817在端部817a分别被熔丝定位部813a定位的状态下连接,弯曲部817b收纳在熔丝收纳室811中。以包围熔丝连接部外周的方式设置外周壁813b,外周壁813b的外侧面整周与盖813c的内侧面整周嵌合,形成熔丝盒813。
侧板连接器端子810从熔丝盒813一侧、即图13(b)右侧向背面一侧、即图13(b)左侧的侧板连接器815的壳体(housing)内部延伸。一个实施方式中,对于侧板连接器端子810通过在折曲部810c设置3处折曲部,而避开熔丝收纳室811等的结构。此外,通过调节折曲部810c的折曲次数和折曲部所需的长度,能够自由地设定侧板连接器端子前端部810b的位置H。侧板连接器815的位置与侧板连接器端子前端部810b一同地影响一个实施方式中的电池模块100的高度,所以通过调节侧板连接器端子810的折曲部810c,设定侧板连接器815的高度。
图14中表示了侧板连接诶其815的立体图,说明详情。如上所述,侧板连接器815设置在熔丝盒813的背面,并且设置在侧板130的锂离子电池单元140收纳侧的同一面(即外壁面170的相反一侧)。一个实施方式中的侧板连接器815的位置,位于电池模块100的上表面和制冷剂入口114一侧,侧板连接器815的壳体(housing)的方向朝向内侧。通过使侧板连接器815的壳体朝向内侧(即电池模块100的中心一侧),而将与侧板连接器815连接的配线800设定为不会向电池模块100的外侧伸出(参照图2、图3、图4)。
在一个实施方式中的侧板连接器815的壳体内部,侧板连接器端子810的端子前端部810b突出6根,在壳体的侧面具有键槽815b。此外,在壳体的上表面,设置锁紧部815a,是与对方一侧的连接器(即连接线800的连接线)的规格相应的设计。
熔丝线817对熔丝盒二次成型部130b的连接,考虑使用自动机器的连接。以下说明本实施方式中的熔丝线817的连接顺序。其中,省略了检查工序的说明。
(1)将侧板130设置在用于在自动机器上流动的搬运台上(未图示)。侧板130在以侧板130的外壁面170为上表面、进而相对于地板面平行的状态下设置在搬运台上。重要的在于,熔丝盒813成为熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a的连接面向上方向露出的状态。
(2)熔丝线817以使加工前的线缆卷绕在线轴上的状态下设置在设备上。线缆的前端设置在成型设备上,进行切断和成型,将熔丝线817设置在搬运的侧板130的熔丝盒二次成型部130b中。熔丝线817在端部817a上被熔丝定位部813a定位,折曲部817b成为收纳在收纳室811中的状态。
(3)将熔丝线817与熔丝连接端子806a和熔丝连接部810a连接。连接方法能够对应电阻焊或超声波金属接合、软钎焊等。
(4)在熔丝盒813中注入硅凝胶并使其硬化,使盖813c嵌合,由此熔丝线817的连接完成。
如上所述,熔丝盒813具备熔丝线817,使从控制装置900的电压检测用连接线912延伸的配线(连接线)800与电压检测导体805的检测线806通过熔丝线817电连接。电压检测用连接器912分别配置在控制装置900的短边方向两端部。与高电位侧电池块100a上设置的侧板连接器连接的连接线800,与在高电位侧电池块100a的上方配置的控制装置900的连接器912连接。另一方面,与低电位侧电池块100b上设置的侧板连接器连接的连接线800,与在低电位侧电池块100b的上方配置的控制装置900的连接器912连接。连接线800的长度,为了防止配线错误,而设定为相当于到与各连接端子810对应的连接器912的距离。例如,与高电位侧电池块100a的连接端子810连接的连接线800,设定为不会到达低电位侧电池块100b用的连接器912的长度。熔丝盒813中具备的熔丝线817具有在控制装置900或配线800异常时熔断,断开来自电池组120的电池,保护产品的功能。
图15中表示高电位侧电池块100a的部分立体图,表示了将导电部件150安装在侧板130上与锂离子电池单元140连接的状态。导电部件150是使锂离子电池单元140之间电连接的金属制、例如铜制的板状部件,与侧板130分别地构成。但是,如图5所示,与连接端子180一体形成的导电部件150a和与连接端子181一体形成的导电部件150b,与侧板130一体化地形成。
导电部件150由带状延伸的中央部156、和位于中央部156的两端的端部157构成。中央部156与端部157分别通过折曲部157A连接。即,导电部件150被折曲形成为阶梯状。在导电部件150的各端部157,形成贯通孔151、与锂离子电池单元140的端子面的2个接合部位152、和与电压检测导体805的前端部800a连接的焊接部位154。贯通孔151是在如上所述气体从锂离子电池单元140喷出的情况下,为了喷出的气体通过而设置的。在导电部件150的中央部156,形成用于插入在侧板130上设置的固定引导部130a的2个贯通孔155。本实施方式中,贯通孔151形成为椭圆形,但也可以是圆形。
导电部件150以中央部156的2个贯通孔155与侧板130上设置的2个固定引导部130a嵌合的方式安装在侧板130上。导电部件150安装在侧板130上时,导电部件150的两端部157成为进入贯通孔132的状态,与锂离子电池单元140的端子面搭接。此外,导电部件150的焊接部位154与从侧板130上形成的贯通孔132露出的电压检测导体805的前端部800a搭接。此外,在锂离子电池单元140的连接结构上,如图7所示,前端部800a没有从一部分贯通孔132露出。
图16是表示导电部件150的详情的立体图,表示了将导电部件150安装在侧板130上的状态。图17(a)中,表示了导电部件150与锂离子电池单元140的接合部。图17(b)表示图17(a)的A-A截面图,图17(c)表示图17(a)的B-B截面图。
导电部件150通过两端部157上设置的接合部位152与锂离子电池单元140焊接。具体而言,将焊接炬定位在接合部位152并通过电弧焊使接合部位152与锂离子电池单元140接合。电弧焊例如包括TIG焊接、气体保护电弧焊等。电弧焊用高热使母材和焊接填充材料熔解接合,在焊接时产生超高热。因此,焊接条件严格时接近接合部位152的贯通孔151和端部157上存在的角状的部分等可能因焊接时的热而熔解。端部157的角部熔解时,与锂离子电池单元140接合的端部157的焊接面积减小,可能不能得到导电部件150与锂离子电池单元140的良好的接合。此外,如上所述,贯通孔151在从锂离子电池单元140喷出气体的情况下起到气体的排出孔的作用,所以需要避免端部157熔解而使开口封闭。
于是,在一个实施方式中,如图16所示,在导电部件150的各端部157上设置立起部158。立起部158具有在使接合部位152与锂离子电池单元140焊接时使焊接时的热充分发散的功能。进而,为了难以受到焊接时产生的热的影响,构成为使贯通孔151尽可能地远离接合部位152。具体而言,使贯通孔151形成为椭圆形。椭圆形的贯通孔151,配置在一方的端部157上设置的2个接合部位152的中间位置。这样,在导电部件150的各端部157上设置立起部158并且使贯通孔151构成为椭圆形,在焊接时进行有效的散热并同时防止贯通孔151熔解,由此能够考虑部件等的误差而设定具有余量的焊接条件的容许范围。
如上所述,一个实施方式中,在导电部件150上设置4个接合部位152。从而,对于1个锂离子电池单元140设置2个接合部位152。导电部件150与锂离子电池单元140的接合点的数量,因电池模块的规格等而不同。接合部位152构成为向锂离子电池单元140突出的圆形的凸部。圆形的接合部位152起到焊接时的与锂离子电池单元140的焊接起点的作用。对于接合部位152的直径,考虑焊接设备的焊炬位置的误差、以及锂离子电池装置1000的部件的组合引起的误差决定大小。
接着,说明构成锂离子电池装置1000的控制装置900。如图2、3所示,控制装置900载置在电池模块100上。具体而言,控制装置900是跨高电位侧电池模块100a和低电位侧电池模块100b上载置的电路装置,具备壳体910和在壳体910的内部收纳的一个电路基板。
壳体910是扁平的长方体状的金属制箱体,对于高电位侧电池模块100a和低电位侧电池模块100b用螺钉或螺栓等固定机构固定。由此,高电位侧电池模块100a和低电位侧电池模块100b相互的短边方向的端部被控制装置900连接固定。即,控制装置900兼有支撑具的功能,所以能够进一步提高电池模块100的强度。
在壳体910的侧面、即控制装置900的短边方向的两端面上设置有多个连接器。具备电压检测用连接器912、温度检测用连接器913和外部连接用连接器911作为多个连接器。在电压检测用连接器912上,连接与32个锂离子电池单元140电连接的连接线800的连接器。在温度检测用连接器913上,连接在电池模块100的内部配置的多个温度传感器(省略图示)的信号线的连接器。
在外部连接用连接器911上,连接用于对电池控制器300供给驱动电源的电源线缆、用于输入点火开关的通断信号的信号线、和用于与车辆控制器30或电动机控制器23进行CAN通信的通信线等的连接器(省略图示)。
关于以上说明的由电池模块100和控制装置900构成的锂离子电池装置1000的制造方法、特别是组装方法,用图18的流程图进行说明。
首先,在步骤S1中,开始高电位侧电池块100a和低电位侧电池模块100b的组装。使入口流路形成板111、出口侧引导板113、制冷剂入口114和制冷剂入口管116,以及出口流路形成板118、入口侧引导板112、制冷剂出口115和制冷剂出口管117形成为一体。然后,对于这些组装体,通过密封部件(省略图示)用螺钉或螺栓或者铆钉等固定机构固定在侧板130、131的一方、例如侧板130上,以侧板130侧成为下方的方式设置。
在步骤S2中,用粘合剂(接合部件)将各锂离子电池单元140安装在侧板130上。此处,粘合剂具有适度的柔软性,具有使侧板130与锂离子电池单元140之间粘合的功能,和密封其间的功能。通过使用具有柔软性的粘合剂,能够确保包括侧板130的壳体110的内侧的冷却通路与外侧的气体释放室之间的气密性和液密性,并且在例如对电池模块100施加振动的情况下,也能够在吸收该振动的同时保持侧板130与锂离子电池单元140的连接状态。此外,也能够使用具有上述功能的液状密封圈作为接合部件。
在步骤S3中,在步骤2的组装体上用粘合剂(接合部件)与步骤2同样地安装侧板131。然后,与步骤1同样地在侧板131上用螺钉或螺栓或者铆钉等固定机构固定。由此,电池组120被收纳在外壳110内。
在步骤S4中,使各锂离子电池单元140与导电部件150连接。首先,如图15所示,使导电部件150的贯通孔155与侧板130、131的一方、例如侧板130的固定引导部130a嵌合,在侧板130上安装导电部件150。然后,通过电弧焊、例如TIG焊使导电部件150的焊接部位152与对应的锂离子电池单元140的端子面接合。同样的,在侧板130、131的另一方、即侧板131上也安装导电部件150,通过电弧焊使导电部件150的焊接部位152与锂离子电池单元140接合。
在接下来的步骤S5中,使导电部件150与检测线806连接。具体而言,在导电部件150的搭接部位154与检测线806的前端部800a搭接的状态下,通过电弧焊使其接合。
在步骤S6中,通过密封部件135将覆盖部件160分别安装在侧板130、131上,通过螺钉或螺栓或者铆钉等固定机构161固定。密封部件135是具有弹性的圆环状的密封部件(例如橡胶制的O型环),嵌入侧板130上形成的槽134。也可以使用液状密封圈作为密封部件135。
在接下来的步骤S7中,使步骤S6中制造的2个组装体(电池块100a、100b)以其长度方向平行的方式配置,在使2个电池块100a、100b并列配置的状态下在电池块100a、100b上组装模块底座101。模块底座101通过螺钉或螺栓或者铆钉等固定机构固定在壳体110的底部。在2个电池块100a、100b的长度方向中央部分别通过螺钉或螺栓或者铆钉等固定机构固定控制装置900的壳体。由此,形成电池模块100。
此外,形成电池模块100的各构成部件的组装顺序,不限定于上述,也可以变更各构成部件的固定顺序。
接着,在步骤S8中,将连接线800的连接器(电压检测导线连接器部)分别连接在电池模块100的侧板连接器815、816(电压检测导体连接器部)和控制装置900的连接器912上。将从电池模块100的各电池块100a、100b中设置的多个温度传感器(省略图示)延伸的信号线的连接器连接在控制装置900的连接器913上。进而,将用于与上级控制装置、例如车辆控制器30和电动机控制器23通信的通信线的连接器连接在控制装置900的连接器上。
通过以上的步骤S1~S8的组装作业,完成锂离子电池装置1000。
通过以上说明的一个实施方式的蓄电模块(电池模块100)和蓄电装置(锂离子电池装置1000),能够起到以下作用效果。
(1)电池模块100具有多个蓄电器140、收纳多个蓄电单元(锂离子电池单元)140的壳体(外壳)110、和至少从两侧夹着支撑多个蓄电单元140的一对树脂制的侧板130、131,具备用于与多个蓄电单元140电连接的多个导电部件150。多个导电部件150为了与多个蓄电单元140连接而从壳体110的外侧安装在侧板130、131上。由此,能够容易地进行导电部件150与各蓄电单元140的连接。此外,在上述的一个实施方式中,通过电弧焊等使导电部件150与各锂离子电池单元140焊接。蓄电模块100对于壳体110具备以覆盖一对侧板130、131的外侧的方式设置的金属制的覆盖部件160。在侧板130、131上,以包围各导电部件150的周围设置了从侧板130、131突出的周壁部133,构成为防止例如铁制的覆盖部件160与导电部件150接触而发生短路。此外,周壁部133如图15~17所示,以除了配置电压检测导体805的前端部800a的附近包围导电部件150的整个周围的方式配置,所以可以承受在对覆盖部件160施加外力而向壳体110内侧变形等情况的各种外力。此外,为了防止覆盖部件160与导电部件150接触,在侧板130、131上,如图15所示进一步设置从侧板130、131的表面突出的固定引导部130a。周壁部133距离侧板130、131的高度,优选为固定引导部130a距离侧板130、131的高度的同等以上。由此,能够可靠地防止覆盖部件160与导电部件150的短路。
(2)电池模块100中,多个蓄电器140与导电部件150焊接,在各导电部件150上形成焊接散热用的壁部(立起部)158。导电部件150因为焊接时发生的高热而熔解时,可能不能良好地进行与蓄电器140的焊接。于是,通过在导电部件150上设置壁部158而使焊接时的热有效地发散,能够进行良好的焊接,提供可靠性高的侧板130、131。
(3)导电部件150在两端部(端部区域)157上与蓄电单元140的端面焊接。在两端部157,设置有使异常时从蓄电器140喷出的气体通过的贯通孔151。贯通孔151起到气体释放用的开口的作用,并且为了难以受到焊接时的高热的影响,而形成为椭圆形。
(4)关于导电部件150的壁部158,以在导电部件150与蓄电单元140焊接的情况下比侧板130、131上安装的覆盖部件160的高度更低的方式,设定壁部158的高度。由此,能够在确保散热功能的同时,防止金属制的覆盖部件160与壁部158的意外接触。
(5)电池模块100进一步具备用于检测各蓄电器140的电压的电压检测导体805。电压检测导体805以具有与多个导电部件150的位置对应的多个检测线806的方式成型,多个检测线806之间的距离,相对于由电池模块100的电压规定的绝缘爬电距离设定为2~2.5倍。由此,在使用电池模块100的环境的污染程度较高的情况下,也能够可靠地防止检测线806之间的短路。
(6)检测线806的前端部800a与多个导电部件150连接,在检测线806的另一端部,设置断开来自蓄电单元140的电流的熔丝盒813。熔丝盒813在控制装置900或配线800异常时使熔丝线817熔断而断开来自电池组120的电流,保护产品。通过在检测线806的另一端部设置熔丝盒813,例如在配线800中发生短路的情况下,熔丝线817熔断而在检测线806的另一端部断开电流。由此,能够保护电池模块100整体。该情况下,通过更换配线800和熔丝线817,能够再利用电池模块100。此外,检测线806成形为规定的形状,并且与侧板130、131一体化,所以检测线806自身实质上不会发生短路。
(7)电压检测导体805的检测线806通过在被树脂材料(树脂部)807维持为规定的形状的状态下在树脂制的侧板130、131中嵌件成型,而与侧板130、131一体化。具体而言,对于电压检测导体805以维持成型的形状的方式用树脂部807固定而制造子单元,对子单元进行嵌件成型而制造侧板130、131。通过制造子单元,能够可靠地进行电压检测导体805的形状维持,在制造工序中能够防止电压检测导体805的检测线806之间误接触。
(8)在侧板130、131上,在与多个蓄电单元140对应的位置上形成贯通孔132,多个蓄电器140以紧密堵塞贯通孔132的方式用接合部件安装在侧板130、131上。由此,能够使壳体110的内部与外部之间密封。此外,能够用接合部件吸收对电池模块100施加的外力、例如振动等,同时维持侧板130、131与蓄电器140的连接状态。
(9)蓄电装置(锂离子电池装置)1000具备电池模块100,和与检测线806连接检测多个蓄电单元140的电压、控制多个蓄电器140的蓄电量的控制装置900。如上所述能够不进行繁琐的电压检测导线的配线作业就制造电池模块100,所以能够有效率地制造蓄电装置1000整体。
以上说明的一个实施方式中,对于以规定形状成型的电压检测导体805进行嵌件成型而与侧板130、131一体成型,但电压检测导体805与侧板130、131一体化的方法不限定于此。例如,也可以分别由2个部件构成侧板130、131,在这2个部件之间嵌入以规定形状成型的电压检测导体805,由此一体化。但是,嵌入电压检测导体805与侧板130、131一体化时,相对于用嵌件成型进行成型的侧板130、131具有侧板130、131的厚度增加的倾向,所以在厚度这一点上,优选通过嵌件成型使侧板130、131与电压检测导体805一体成型。此外,也可以不在侧板130、131中内置电压检测导体805,而是改为将电压检测导体805载置在侧板130、131上。此外,在该情况下,电压检测导体805的前端部800a也与导电部件150的焊接部位154连接。
以上说明的一个实施方式中,举例表示了由使16个锂离子电池单元140连接而成的2个电池块100a、100b构成的电池模块100。但是,本发明不限定于上述的电池模块100的结构和连接方式(串联、并联),对于改变了锂离子电池单元140的个数或电池单元串的个数或排列、方向的电池模块也适用。
此外,以上说明的一个实施方式中,举例表示了圆筒形电池作为锂离子电池单元140,但本发明不限定于此。例如,锂离子电池单元140的形状对于方形蓄电池或层压密封的电池也适用,此外,在锂离子电池以外,对于镍氢电池等其他电池也适用。
也能够将以上说明的一个实施方式的蓄电装置1000使用于其他电动车辆、例如混合动力电车等铁道车辆、公共汽车等合乘汽车、卡车等货物汽车、电池式叉车卡车等工业车辆等的车辆用电源装置。
进而,也可以将一个实施方式的蓄电装置1000应用于计算机系统或服务器系统等使用的不间断电源装置、家庭用发电设备中使用的电源装置等构成电动车以外的电源装置的蓄电装置。
以上说明只是一例,本发明并不限定于上述实施方式的结构。

Claims (7)

1.一种蓄电装置,其特征在于,包括:
多个蓄电单元;
壳体,其收纳所述多个蓄电单元;
多个导电部件,其用于将所述多个蓄电单元之间电连接;
控制装置,其控制所述多个蓄电单元;和
电压检测线,其用于将所述多个蓄电单元与所述控制装置电连接,
所述壳体具有至少一对树脂制的侧板。
2.如权利要求1所述的蓄电装置,其特征在于:
所述电压检测线具备:
电压检测导体部,其在形成为规定形状的状态下与所述侧板形成为一体,并且与所述多个蓄电单元电连接;和
电压检测导线部,其用于将所述电压检测导体部与所述控制装置电连接。
3.如权利要求1或2所述的蓄电装置,其特征在于:
在所述电压检测线设置有断开来自所述多个蓄电单元的电流的电流断路装置。
4.如权利要求3所述的蓄电装置,其特征在于:
所述电流断路装置配置于所述侧板。
5.如权利要求3或4所述的蓄电装置,其特征在于,还具备:
安装在所述电压检测导线部的电压检测导线连接器部,和用于连接所述电压检测导体部的未与所述多个蓄电单元连接的端部的电压检测导体连接器部,
所述电压检测导体连接器部配置于所述侧板。
6.如权利要求5所述的蓄电装置,其特征在于:
所述电流断路装置和所述电压检测导体连接器部形成为一体。
7.如权利要求3~6中任意一项所述的蓄电装置,其特征在于:
使用电阻线作为所述电流断路装置的电流断路部件。
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