CN104009194A

CN104009194A - 紧凑结构的电池单元

Info

Publication number: CN104009194A
Application number: CN201410064138.8A
Authority: CN
Inventors: 田中豪; 山口芳范; 木下秀宏; 樋口裕昭
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: US20140239904A1; JP2014165100A; CN104009194B; JP5835246B2; DE102014102051A1

Abstract

提供了一种电池单元，其包括存储箱、电池、控制板以及按压机构。该电池设置在存储箱中并且通过按压机构压抵存储箱的底部。该控制板上安装了电子部件以控制电池的充电或放电，并且该控制板位于存储箱内的电池上方。该按压机构紧邻控制板设置而彼此不产生任何物理干扰。按压机构和控制板的这种布置允许减小电池单元的尺寸。

Description

紧凑结构的电池单元

技术领域

本发明总体上涉及一种电池单元，该电池单元包括设置在诸如汽车之类的车辆中安装的存储箱中的蓄电池。

背景技术

已知一种电池单元，其包括配备有多个电化单电池并以安装在诸如汽车之类的车辆中的电池组的形式设置在存储箱中的蓄电池（也称作组装电池模块）。需要这种类型的电池单元将蓄电池保持在物理及电气稳定状态。相应地，研发出了在压力下保持蓄电池的技术。例如，日本专利第一公报No.2006-339031教示了一种电池组，该电池组包括配备有一堆电化单电池的蓄电池（下文也称为层叠单电池或层叠式单电池），其中，每个电化单电池均由层叠膜覆盖。该电池组还包括存储箱、盖子以及接线板。蓄电池安装存储箱中。该存储箱具有由盖子封闭的敞开端。该盖子由接线板按压以在压力下将蓄电池保持在存储箱内。

此外，蓄电池还被要求测量其充电状态（SOC）并且要求控制其充电或放电操作。为此，已经提出将其上制作有电子装置的控制板连同蓄电池一起组装在电池单元中。控制板的这种安装需要电池单元内的空间，因此导致了电池单元的总尺寸的增加。特别地，上述类型的电池单元由于接线板而受到控制板的安装限制，并因此需要增大电池单元的尺寸。

如上述公报教示的，控制板在电池单元的存储箱中的安装，需要增加存储箱在垂直于蓄电池的厚度的方向（即，平行于蓄电池的主表面的方向）上的容积，因此导致了电池单元的总尺寸的增加。

当电池单元安装在自动车辆中时，建议根据电池单元的特性使其免受热的影响，并且因此将电池单元放置在乘客舱中。通常，乘客舱的设计必须有利于乘客的舒适度。因而，电池单元的安装会受到一些限制。

发明内容

因此，本公开的目的是提供一种结构紧凑的电池单元，该电池单元设计成在压力下将蓄电池保持在安装有控制板的存储箱内。

根据本发明的一个方面，提供有可以与汽车一起使用的电池单元。该电池单元包括：（a）存储箱，该存储箱包括彼此相对的第一壳体构件和第二壳体构件；（b）电池，该电池包括层叠式单电池，该电池具有第一表面和第二表面，该第二表面通过该电池的给定厚度与第一表面相对，电池设置在存储箱中，使得第一表面被布置成与第一壳体构件接触并且第二表面面向第二壳体构件；（c）控制板，该控制板上安装有电子部件以控制电池的充电和放电操作，控制板设置在电池的第二表面与存储箱的第二壳体构件之间形成的板存储室中；以及（d）按压机构，该按压机构在其与控制板之间无任何物理干扰的情况下在板存储室内沿大致垂直于电池的厚度的方向紧邻控制板设置，按压机构用以使电池压抵存储箱的第一壳体构件。

如上所述，电池设置在存储箱中，使得第一表面与第一壳体构件接触并且第二表面受到由按压机构产生的压力。这种安装对于将电池保持在存储箱中确保了稳定性。控制板与按压机构设置在电池与第二壳体构件之间而彼此没有任何物理干扰。也就是说，形成在电池的第二表面与第二壳体的表面之间的空间由控制板和按压机构在彼此没有任何物理干扰的情况下共享。这允许配备有设置在存储箱中的电池和控制板的电池单元的总尺寸减小。

附图说明

通过下文给出的详细描述并通过本发明的优选实施方式的附图将更充分地理解本发明，然而，本发明的优选实施方式不应用来将本发明限制成具体实施方式，而是仅为了说明和理解的目的。

在附图中：

图1为示出了根据实施方式的电池单元的整体结构的立体图；

图2为沿着图1中的线Ⅱ-Ⅱ截取的横向截面图；

图3示出了图1的电池单元的必要部分的分解立体图；

图4为示出了安装有组装电池模块的基部的立体图；

图5为图4的平面图；

图6为示出了紧固至图5的基部的盖子的仰视图；

图7为示出了设置在图4的基部与图6的盖子之间的中间箱的立体图；

图8（a）为图7的中间箱的平面图；

图8（b）为图7的中间箱的仰视图；

图9为沿着图8（a）的线Ⅸ-Ⅸ截取的纵向截面图；

图10为水损传感器的放大的立体图；

图11为示出了图10的水损传感器的垂直位置的基部和存储箱的中间箱的纵向截面图；

图12为示出了安装在图1的电池单元中的组装电池模块的立体图；

图13为示出了组装电池模块的分解立体图；

图14为示出了组装电池模块的分解立体图；

图15为示出了组装电池模块的单电池的电极凸片的接合部的侧视图；

图16为示出了安装在图1的电池单元的存储箱的基部上的组装电池模块的平面图；

图17为示出了安装在图1的电池单元中的控制板的立体图；

图18为示出了安装在存储箱的基部上的图17的控制板的平面图；

图19为示出了供电系统的电结构的电路图；以及

图20（a）、20（b）以及20（c）为示出了安装在图1的电池单元中的控制板的修改例的平面图。

具体实施方式

参照附图（其中，在若干视图中，特别是在图1至图3中，相同的附图标记表示相同的部件），作为示例示出了电池单元10，该电池单元10与供电系统、电子控制单元（ECU）、发电机（也称作“交流发电机”）以及电存储设备一起使用，其中，该供电系统安装在配备有内燃机的自动车辆中，该电子控制单元（ECU）运行以控制发动机或其它电气设备的操作，该发电机由发动机驱动以产生电力，该电存储设备通过发电机产生的电力进行充电。该电存储设备包括铅酸电池和锂离子电池。如下文将描述的，电池单元10被设计成锂离子电池。

下文将参照图1至图3描述电池单元10的整体结构。为方便起见，如图1所示，如以下讨论中所提到的，电池单元10的垂直方向基于放置在水平面上的电池单元10的取向。

电池单元10基本包括组装电池模块11、控制板12以及存储箱13。组装电池模块11由各自覆盖有层叠膜的一堆层叠式单电池构成。该控制板12用作控制器来控制组装电池模块11的充电或放电。该存储箱13具有安装在其中的组装电池模块11和控制板12，并且存储箱13由基部14、盖子15以及中间箱16构成。基部14固定在安装有电池单元10的位置处。盖子15设置在基部14上方。中间箱16作为限定存储箱13的侧壁的一部分的侧部壳体接合在基部14与盖子15之间。组装电池模块11和控制板12布置成彼此垂直地重叠。具体地，控制板12设置在组装电池模块11上方。组装电池模块11和控制板12固定至基部14。盖子15和中间箱16也紧固至基部14。

电池单元10配备有端子块17和电连接器18，其中，该端子块17用于与外部铅酸电池或发电机进行电连接，该电连接器18用于与安装在车辆中的ECU进行电连接。电连接器18也能够接合到要从电池单元10供应电力的其他电气负载。如在图1中可以看到的，端子块17和连接器18部分地暴露在电池单元10外。

下文将详细描述电池单元10的结构。

存储箱13的基部14

将对电池单元10的基部14进行说明。图4为基部14的立体图。图5为基部14的平面图。

基部14由诸如铝之类的金属材料制成，并且基部14包括底板21和直立壁22，该直立壁22从底板21垂直地延伸。底板21为大致正方形形状并且具有周缘（直立壁22从该周缘延伸）。也就是说，直立壁22围绕底板21的周缘。底板21用作在其上保持组装电池模块11的模块座。直立壁22定形成完全包围在底板21上安装的组装电池模块11。

如图5中所示，基部14具有模块座表面23，该模块座表面23由基部14的底壁的一部分限定，并且组装电池模块11以与该模块座表面23直接接触的方式安装。模块座表面23从基部14的模块座表面23围绕的区域略微突出，并且具有通过例如研磨或抛光形成的上部平坦表面。直立壁22为环形形状并且围绕组装电池模块11。

组装电池模块11、控制板12、盖子15以及中间箱16紧固至基部14。具体地，基部14具有用作紧固件支承件的多个圆筒状固定部24a至24d，以将组装电池模块11、控制板12、盖子15以及中间箱16紧固至基部14。圆筒状固定部24a至24d在下文中也通常用附图标记24来标记。圆筒状固定部24a为用于控制板12的紧固件支承件。圆筒状固定部24b为用于盖子15的紧固件支承件。圆筒状固定部24a和24b在直立壁22内从基部14的底部垂直地延伸，并且具有安装有控制板12和盖子15的顶端。基部14还在直立壁22的内拐角上形成了基部块25，圆筒状固定部24a和24b中的某些在该基部块25上向上延伸。

圆筒状固定部24c为用于组装电池模块11的紧固件支承件并且位于直立壁22内。圆筒状固定部24c在高度上低于直立壁22的上端。圆筒状固定部24d为用于中间箱16的紧固件支承件并且位于直立壁22外。

圆筒状固定部24a至24d中的每个圆筒状固定部的顶端均具有沿与底板21的底部表面延伸的方向相同的方向延伸的平坦表面。圆筒状固定部24a至24d中的每个圆筒状固定部的顶端均具有在其中形成的螺纹孔。组装电池模块11、控制板12、盖子15以及中间箱16在基部14上的安装通过将它们放置在圆筒状固定部24a至24d的顶端上并且随后将螺钉N拧进圆筒状24a至24d的螺纹孔中来实现。圆筒状固定部24a至24d可以以另一种形状形成并且可以位于直立壁22的或者内侧或者外侧。

基部14还具有与圆筒状固定部24a和24b类似的向上延伸的多个圆筒状定位销26（在本实施方式中为2个）。定位销26中的每个定位销均具有外肩部并且由小直径部和大直径部构成。小直径部用作定位器以相对于基部14定位控制板12。

基部14配备有散热器，该散热器用作将由组装电池模块11和控制板12产生的热量释放到环境中。具体地，如图4和图5中所示，基部14具有作为散热器形成在直立壁22内、底板21上的散热件27。该散热件27包括面向控制板12的背面的面向板的片27a以及设置在面向板的片27a下方的多个翼片（未示出）。散热件27与控制板12的安装有功率器件P的区域相对。由功率器件P产生的热量传递至面向板的片27a并且随后从翼片释放至电池单元10的外部。

功率器件P由功率半导体器件实现。具体地，诸如功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极型晶体管）之类的功率晶体管作为功率器件P安装在通向电池单元10中的组装电池模块11的功率路径上。打开或关闭功率器件P以控制从组装电池模块11电功率的输出或对组装电池模块11的电功率的输入。如上所述，电池单元10连接到铅酸电池和发电机。因此，通向组装电池模块11的功率路径连接到铅酸电池和发电机。

基部14在底板21的下表面上形成作为散热器的肋状件（未示出）。由组装电池模块11产生的热量传递到底板21的模块座表面23，并且随后从肋状件释放到电池单元10的外部。类似地，由控制板12产生的热量从散热件27传递到底板21，并且随后从底板21上的肋状件释放到电池单元10的外部。该肋状件也用作加强件。

直立壁22中还形成气体排出口28，存储箱13中的气体从该气体排出口28排到电池单元10的外部。底板21还具有从直立壁22向外延伸的凸缘29。每个凸缘29均具有用于螺栓穿过的孔以安装电池单元10。盖子15

图6为盖子15的仰视图。类似于基部14，盖子15由诸如铝之类的金属材料制成。盖子15为大致正方形形状，并且其在平面视图中的尺寸与省去了凸缘29的基部14相同。盖子15在其周缘或拐角上形成固定部31，该固定部31用作紧固件支承件以将盖子15机械地连接到基部14。盖子15中还形成环状凹槽32，该环状凹槽32中配装有中间箱16的上端（即，之后将描述的中间壁41的上端）。固定部31位于盖子15的四个拐角处与基部14的圆筒状固定部24b对准。每个固定部31均具有形成在其中的螺纹孔。环状凹槽32在固定部31的外侧延伸，并且具有与基部14的直立壁22的上端的轮廓相符的轮廓。盖子15具有形成在其下表面上的加强肋状件33。

盖子15在其下表面上形成弹簧保持件35，该弹簧保持件35设计为按压机构保持件。该弹簧保持件35也用作弹簧加压件以将设置在组装电池模块11与盖子15之间的螺旋弹簧101保持在压力下。如图2中所示，弹簧保持件35从盖子15的下表面向下突出，并且具有形成在其中的多个圆筒状室35a，该室35a中设置有螺旋弹簧101。利用了螺旋弹簧101的按压机构将在之后进行详细描述。

肋状件33以从弹簧保持件35向四周辐射的方式设置，以使由于机械负载（例如，适应于将盖子15向上抬起的弹簧101的反作用力）施加到弹簧保持件35而产生的盖子15的变形或翘曲最小化。具体地，弹簧保持件35用作弹簧支承件以保持每个螺旋弹簧101的一端。肋状件33用作变形避免件以使盖子15的变形最小化。

盖子15与基部14的附接通过将盖子15的每个固定部31放置在基部14的圆筒状固定部24b中的一个圆筒状固定部上并将螺钉N拧入到固定部31和圆筒状固定部24b中来实现。如可以从图2中观察到的，盖子15位于基部14的直立壁22的上方，以使得在存储箱13的周向壁中形成未被盖子15和基部14两者占用的大致正方形的封闭窗。

中间箱16

下文将描述中间箱16的结构。图7为中间箱16的立体图。图8（a）为中间箱16的平面图。图8（b）为中间箱16的仰视图。图9为沿图8中的线9-9截取的截面图。

中间箱16由硬度低于基部14和盖子15的材料的合成树脂制成。中间箱16附至基部14并且持续地从直立壁22向上延伸。盖子15安装在中间箱16上。中间箱16封闭未被盖子15和基部14两者占用的上述正方形封闭窗。

如图7、图8（a）以及图8（b）中所示，中间箱16具有大致正方形闭合形状的中间壁41。中间箱16具有限定其下端的正方形闭合框架42。该框架42中形成有配装了基部14的直立壁22的上端的正方形闭合凹槽43。框架42具有形成在凹槽43外部的固定部44，该固定部44附至基部14。固定部44定位成与基部14的固定部24d对准，并且具有形成在其中的螺纹孔。螺纹孔分别延伸穿过固定部44的厚度。中间箱16与基部14的附接通过将固定部44放置在基部14的固定部24d上并且随后将螺钉N拧入固定部24d和44来实现。中间箱16设置在基部14的直立壁22的顶端上。

中间壁41具有在其中形成孔45的内部凸台，基部14的定位销26（即，大直径部）分别穿过该孔45。

中间箱16具有一体地设置在其上的连接端子47，该连接端子47电接合到端子块17。中间箱16还具有附到其上的连接器18。连接端子47和连接器18在中间箱16的四个侧壁中的同一侧壁中或同一侧壁上彼此相邻地设置。

连接器18部分暴露在中间箱16的外部，并且由连接器壳体51和具有多个接线销53的插头52构成，其中，电缆束的连接器（未示出）配装到该连接器壳体51中，所述多个接线销53列置在连接器壳体51内。接线销52部分地向上延伸并且电焊至控制板12。接线销53包括电功率输出端子（例如，汇流条）和信号输入/输出端子。

中间箱16配备有设置在中间壁41内的水损传感器60。该水损传感器60位于更靠近插头52的位置并且用作下沉检测传感器以检测电池单元10是否进水，即，电池单元10是否浸没在水中。图10为水损传感器60的放大立体图。

该水损传感器60基本由延伸板61和传感器基板62构成。该延伸板61从框架42向下延伸。传感器基板62附至延伸板61。延伸板61为正方形并且具有部分地嵌入其中的多个连接端子（即，电导体）63。连接端子63均由汇流条构成。每个连接端子63均具有从延伸板61的上端向上延伸的一端和从延伸板61的侧表面61a（即，主表面主表面）水平延伸的另一端，其中，传感器基板62安装在该侧表面61a上。具体地，每个连接端子63均在延伸板61内以直角弯曲。延伸板61的侧表面61a（下文也称作基板安装表面）具有形成在其上的两个圆筒状突出物64。每个圆筒状突出物64均由两个部段构成：小直径部和大直径部段。圆筒状突出物64位于延伸板61的基板安装表面61a的拐角处。

传感器基板62中形成一排孔65和一对孔66，在所述一排孔65中配装有为连接端子63的下端的销63a，并且延伸板61的圆筒状突出物64插入到所述一对孔66中。传感器基板62与延伸板61的基板安装表面61a的附接通过将连接端子63的销63a和延伸板61的圆筒状突出物64插入到孔65和66中并且热铆合（thermally stake）圆筒状突出物64的头部来实现。在附接至延伸板61之后，传感器基板62定向成具有垂直延伸的主表面。传感器基板62具有形成在其下端中的两个狭缝67。所述狭缝67平行于彼此垂直延伸。传感器基板62还具有邻近于狭缝67附接的三个水检测电极68。

图11示出了中间箱16附接至基部14时水损传感器60的位置，图11为中间箱16和基部14组装在一起时水损传感器60的垂直截面图。

当中间箱16接合至基部14时，延伸板61设置在基部14的直立壁22内。传感器基板62位于延伸板61内。所述三个水检测电极68设置成低于延伸板61的下端（即，基部14的直立壁22的上端）并且靠近底板21。当水进入存储室13时，将会相对较快地到达水检测电极68。这使水检测电极68彼此电连接以将指示关于水的情况的信号输出到控制板12。

如图11所示，传感器基板62位于控制板12的下方并且具有横向于控制板12的主表面（即，电子部件安装表面）（即，大致垂直于控制板12的主表面延伸）的主表面（即，电子部件安装表面）。水检测电极68设置在比基部14与中间箱16之间的视在边界（如图11中的“K”表示）更低的水平处。视在边界K位于基部14的直立壁22的顶端与配装在中间箱16的凹槽43中的密封构件75的下表面之间。控制板12位于比视在边界K更高的位置。传感器基板62延伸的方向与组装电池模块11的电化单电池83布置成彼此重叠的方向（如图2中清晰地示出）一致。

如图7所示，中间箱16包括从框架42向下延伸的绝缘壁71。如图2清楚示出的，在中间箱16和基部14的组装中，绝缘壁71从中间箱16朝向基部14的底板21在直立壁22内延续或延伸。也就是说，每个绝缘壁71均布置成沿水平方向（即，垂直于电池单元10的厚度的方向）与直立壁22重叠。绝缘壁71用以使组装电池模块11的电极（即，之后将详细描述的电极凸片84和85）与直立壁22电气隔离，并且绝缘壁71位于组装电池模块11的电极与直立壁22之间。如上所述，基部14具有位于直立壁22内的基部块25。如图8（a）和图8（b）中清楚示出的，每个绝缘壁71均为L形状，也就是说，具有彼此垂直延伸的两个壁部段，以使组装电池模块11的电极与基部块25电气隔离。

图2示出了紧固至基部14的盖子15和中间箱16。基部14的直立壁22的上端配装在中间箱16的框架42的凹槽43中。具体地，基部14固定至中间箱16，使得中间箱16的固定部44的下端与基部14的固定部24d接触。在这种状态下，中间箱16的凹槽43的底部（即，中间壁41的相对端中的面向基部14的一端）位于距离直立壁22的上端给定距离处。密封构件75（即，机械密封件）填充中间箱16的凹槽43与直立壁22的上端之间的这种空气间隙。密封构件75具有如图3中所示的构型。密封构件75由直立壁22的上端弹性地压缩以在基部14与中间箱16之间产生液体和气体紧密密封。

中间箱16的中间壁41的上端配装在沿着盖子15的周缘延伸的凹槽43中。具体地，盖子15固定至基部14，使得盖子15的固定部31的下端与基部14的固定部24b接触。在这种状态下，盖子15的凹槽32的底部（即，盖子15的相对端中的面向基部14的一端）位于距离中间壁41的上端给定距离处。密封构件76（即，机械密封件）填充盖子15的凹槽32与中间壁41的上端之间的这种空气间隙。密封构件76具有如图3中所示的构型。密封构件76由中间壁41的上端弹性地压缩以在盖子15与中间箱16之间产生液体和气体紧密密封。代替密封构件75和76，可以使用诸如液体密封件之类的另一种类型的密封件。例如，液体密封件应用至凹槽43和32并且随后被硬化。

如从以上讨论明显看出的，基部14的直立壁22的上端放置成与中间箱16的凹槽43的底部不直接接触。类似地，中间箱16的中间壁41的上端放置成与盖子15的凹槽32的底部不直接接触。也就是说，在基部14与中间箱16之间以及在中间箱16与盖子15之间设置有缓冲区，以避免作用在盖子15上的外力从上方直接传递到中间箱16和基部14。

组装电池模块11

下文将描述组装电池模块11的结构。图12为示出组装电池模块11的整体结构的立体图。图13和图14为组装电池模块11的分解立体图。

该组装电池模块11用作所谓的电池，并且大致由具有多个（在本实施方式中为4个）单电池83的电池组件81以及紧固至电池组件81的电池保持件82构成。如在本申请的前序部分中所描述的，该电池组件81包括单电池83，每个单电池83均由层叠式单电池实现。具体地，每个单电池83均由柔性平整壳体构成，该柔性平整壳体由一对层叠膜和设置在壳体中的正方形单电池本体形成。单电池83布置成沿其厚度方向彼此重叠。每个单电池83均为平面形状并且具有从单电池本体向外延伸的一对电极凸片84和85。电极凸片84和85附至每个单电池83的四侧中的直接（diametrically）相对的两侧。电极凸片84用作正电极。电极凸片85用作负电极。正电极凸片84由铝制成。负电极凸片85由铜制成。

如上所述，单电池83被垂直地堆叠。如从图12和图13中可以观察到的，单电池83中垂直相邻的两个单电池中的一个单电池具有设置在与另一个单电池83的负电极凸片85相同侧上的电极凸片84。也就是说，单电池83中的垂直相邻的两个单电池83中的一个单电池的正电极凸片84沿单电池83的厚度方向布置在另一个单电池83的负电极凸片85上。单电池83中的每个单电池的正电极凸片84均电接合至单电池83中的相邻的一个单电池的负电极凸片85，以使得所有单电池83串联地电连接在一起。

单电池83中相邻两个单电池的正电极凸片84和负电极凸片85物理弯曲成彼此靠近以具有布置成彼此垂直重叠的部分。这种重叠部分例如通过超声波焊接接合在一起。在本实施方式中，电池组件81的正电极凸片84和负电极凸片85以如图15中所示的方式接合。具体地，在电池组件81的右侧上，最上方的正电极凸片84和最下方的负电极凸片85沿水平方向直线延伸，同时，单电池83中的中间两个单电池的最上方的正电极凸片84和最下方的负电极凸片85弯曲并焊接在一起。在电池组件81的左侧上，单电池83中的上面的两个单电池的正电极凸片84和负电极凸片85弯曲并焊接在一起。类似地，单电池83中的下面的两个单电池的正电极凸片84和负电极凸片85弯曲并焊接在一起。

如图14中所示，粘合带86夹置在单电池83中的每两个单电池之间以将所有单电池83结合在一起。电池组件81还具有通过粘合带86附至单电池83的最上面的一个单电池的表面的刚性板87。该刚性板87由例如具有与每个单电池83的表面积至少相等的表面积的铁皮制成。在该实施方式中，刚性板87的表面积在尺寸上大于单电池83的表面积。该刚性板87用作对于由螺旋弹簧101产生的机械负载的弹簧支承件。

电池保持件82配备有第一保持件91、第二保持件92以及将第一保持件91和第二保持件92连接在一起的连接器93。第一保持件91附接至电池组件81的侧部中的一个侧部上的电极凸片84和85，同时，第二保持件92附接至电池组件81的相对侧部上的电极凸片84和85。第一保持件91、第二保持件92以及连接器通过合成树脂一体地形成。

具体地，第一保持件91具有三个汇流条94a、94b以及94c，这三个汇流条94a、94b以及94c在下文中将被统一以附图标记94表示。汇流条94a、94b以及94c由第一保持件91悬臂支承，并且电连接到从电池组件81侧部中的相对的两个侧部中的一个侧部延伸的正电极凸片84和负电极凸片85。汇流条94a、94b以及94c具有沿垂直方向（即，电池组件81的厚度方向）面向彼此的主表面。如图15的右侧上所示出的，汇流条94a、94b以及94c中的每个汇流条均具有以与正电极凸片84和负电极凸片85中对应的一个的表面接触的方式接合的主表面中的一个主表面。汇流条94a用作电池组件81的正极端子（即，由串联连接的单电池83构成的串联电路的正极端子）。汇流条94c用作电池组件的负极端子（即，串联电路的负极端子）。汇流条94a和94c分别连接至电池组件81的电源端子95。

第二保持件92具有两个汇流条94d和94e，下文将统一用附图标记94表示这两个汇流条。汇流条94d和94e由第二保持件92悬臂支承，并且电连接到从电池组件81的侧部中的相对的两个侧部中的另一个侧部延伸的正电极凸片84和负电极凸片85。汇流条94d和94e具有沿垂直方向（即，沿电池组件81的厚度方向）面向彼此的主表面。如图15的左侧上所示出的，汇流体94d和94e中的每个汇流条均具有以与正电极凸片84和负电极凸片85中对应的一个的表面接触的方式接合的主表面中的一个主表面。

电池组件81设计成测量每个单电池83处显示的端子电压。具体地，第一保持件91具有分别连接到汇流条94a、94b以及94c的三个电压检测端子96。第二保持件92具有连接到汇流条94d和94e的两个电压检测端子96。电源端子95和电压检测端子96全部向上延伸，并且具有接合到控制板12的顶端。

每个电压检测端子96均可以由汇流条94中的一个汇流条的一部分构成。也就是说，每个汇流条94均可以用以检测单电池83处的端子电压。在本实施方式中，每个汇流条94均在一端处连接到电池组件81的正极电极凸片84和负极电极凸片85中的一者，并且在另一端处连接到控制板12来作为电压检测端子96。每个汇流条94均被弯曲并部分地嵌入第一保持件91和第二保持件92中的一个中。

连接器93由上下连接条98构成。也就是说，连接器93具有水平伸长的开口或狭缝以具有上下连接条98。每个连接条98均具有如可从图12中观察到的小到足以设置在单电池83中的垂直相邻的两个单电池的层叠膜的周缘之间空间中的宽度。在电池保持件82附接至电池组件81的情况下，连接条98在未从电池组件81的周向突出的情况下各自在单电池83的层叠膜之间延伸。这有益于减小电池单元10的总尺寸。

第一保持件91和第二保持件92中的每一者均具有如可以在图2中观察到的比电池组件81的总厚度（即，电池组件81在单电池93堆叠的方向上的垂直尺寸）更小的高度（即，第一保持件91和第二保持件92中的每一者的树脂本体的垂直尺寸）。这使得组装电池模块11能够在保持件91和92不物理干扰电池单元10的任何部分的情况下安装在基部14上。

图16为示出了安装在附接有中间箱16的基部14上的组装电池模块11的平面图。

如从中间箱16的连接器18观察到的，组装电池模块11布置成使得电极凸片84和85位于组装电池模块11的本体的左侧和右侧上。组装电池模块11同样与散热件27相邻地设置在基部14上。电池保持件82配装在组装电池模块11的侧部中更靠近散热件27（即更靠近连接器18和连接端子47）的一个侧部中，组装电池模块11固定在基部14上，其中，电池保持件82（即，第一保持件91和第二保持件92）的安装壁97通过螺钉N固定至基部14的固定部24c。

如图3所示，双面带（也称作双面胶带）111设置在组装电池模块11的本体的下方。双面带111将组装电池模块11的底部表面结合至基部14。绝缘板112放置在电池组件81的电极凸片84和85的下方以使电极凸片84和85与底板21电隔离。

控制板12

下文将描述控制板12的结构。图18为示出了安装在基部14上的控制板12的平面图。在图18中，为了简化起见，虚线示出了组装电池模块11的位置。

控制板12由具有安装在其主表面上的各种电子器件的印刷电路板制成。控制板12的其上制作有电子器件的表面在下文中也将被称为电子部件安装表面。具体地，控制板12配备有CPU（即，运算装置），该CPU用作控制器以执行给定的控制任务来控制组装电池模块11和上述功率器件P的充电和放电操作。控制板12布置成与组装电池模块11垂直重叠，即，沿组装电池模块11的垂直方向设置在组装电池模块11的正上方。也就是说，控制板12位于比组装电池模块11更远离底板21的位置。

控制板12具有下表面，该下表面与其上制作有功率器件P等的表面相对。该下表面放置在基部14的固定部24a上，并且通过螺钉N固定至基部14。具体地，如可以从图3和图18中观察到的，控制板12在多个位置处通过螺钉N固定至基部14。

水损传感器60的水检测电极68位于靠近基部14的底板21的位置，使得控制板12上的CPU（即，控制器）可以分析来自水损传感器60的、指示电池单元10浸入水中的输出，以执行给定的任务，从而例如在由于电池单元10浸入水中而损坏之前停止对组装电池模块11进行充电或放电。

控制板12具有两个区域：重叠区域和非重叠区域，该重叠区域布置成与组装电池模块11垂直重叠，即，沿组装电池模块11的垂直方向设置在组装电池模块11的正上方，该非重叠区域定位成与组装电池模块11在垂直方向上一致。功率器件P制作在非重叠区域上。该非重叠区域位于基部14的散热件27的正上方，也就是说，面向基部14的散热件27，如图5中所示，从而有助于通过散热件27将由功率器件P产生的热量释放到组装电池模块11外。

如图3和图4所示，绝缘板113夹置在散热件27的面向板的片27a与控制板12之间以使散热件27与控制板12电隔离。

控制板12与基部14的接合通过将端子销53、中间箱16的连接端子63、电源端子95以及组装电池模块11的电压检测端子96插入到形成在控制板12中的孔中并且随后将它们焊接来实现。

如图18所示，由热敏电阻制成的温度传感器106通过电线105连接至控制板12。温度传感器106安装在组装电池模块11上并且用以测量组装电池模块11的温度。具体地，如图12中所示，组装电池模块11的电池保持件82具有向上延伸的传感器座107。温度传感器106附至传感器座107。

如上所述，电池单元10配备有按压机构以从上方按压组装电池模块11并且将其保持在存储箱13内。具体地，如图2中所示，该按压机构配备有设置在组装电池模块11的上表面与盖子15之间的螺旋弹簧101以将组装电池模块11压抵基部14。螺旋弹簧101在组装电池模块11与盖子15之间的安装导致了对控制板12与螺旋弹簧101之间的物理干扰的担忧。

为了减轻上述问题，控制板12具有穿过其厚度的孔以限定设置有螺旋弹簧101的弹簧室。如图2中清楚示出的，每个螺旋弹簧101均具有设置在孔102中的、伸展或压缩的长度（即，轴线），使得该长度大致垂直于控制板12的主表面延伸。孔102用作干扰避免件，以消除控制板12与螺旋弹簧101之间的物理干扰。控制板12整体为环状。如图17和图18所示，孔101为多边形，但也可以为圆形。

对上述按压机构的说明进行补充，组装电池模块11具有其相对的主表面中的一个主表面的、上面施加了由螺旋弹簧101产生的压力的中央区域。也就是说，螺旋弹簧101设置在组装电池模块11的上表面的中央区域上。下文也将该中央区域称为压力施加区域。在组装电池模块11的平面图中，该压力施加区域占据了组装电池模块11的重心。按压机构具有以2乘2的矩阵形式设置的四个螺旋弹簧11。控制板12布置成沿垂直方向（即，电池单元10的厚度方向）与组装电池模块11的重心重叠。具体地，孔101形成在控制电路板12的沿电池单元10的厚度方向（即，由螺旋弹簧101产生的压力作用在组装电池模块11上的方向）覆盖或重叠组装电池模块11的重心的区域中。也就是说，按压机构（即，螺旋弹簧101）定位成通过组装电池模块11的上表面将机械压力施加在组装电池模块11的重心上。

如上所述，刚性板87附至组装电池模块11的电池组件81的上表面。螺旋弹簧101设置在刚性板87上。如已经描述的，盖子15的下表面上形成了保持螺旋弹簧101的端部的弹簧保持件35。具体地，弹簧保持件35具有分别放置螺旋弹簧101的室35a，使得螺旋弹簧101位于在组装电池模块11的压力施加区域上的适当位置。

盖子15接合至基部14并且将螺旋弹簧101的长度压缩以产生机械压力。该机械压力施加在组装电池模块11上。所述四个螺旋弹簧101的使用导致了组装电池模块11的、上面作用有由螺旋弹簧101产生的机械压力的区域（即，压力施加区域）的增加。刚性板87的使用实现了机械压力在组装电池模块11的电池组件81的上表面上的均匀分布。

车辆供电系统的电气结构

下文将参照图19描述车内供电系统的电气结构。如上所述，电池单元10的组装电池模块11配备串联连接的四个单电池83。每个单电池83均在其正端子和负端子处通过电路径121连接至控制器122。控制器122由CPU（即，运算装置）实施，该CPU用以执行给定的控制任务，以控制组装电池模块11的充电或放电操作。控制器122为安装在控制板12上的电子部件。如图13中所示，汇流条94（94a至94e）连接到单电池83的正和负端子。电路径121由汇流条94和电压检测端子96提供。

电池单元10配备有通过电线125耦接在一起的连接端子123和124。组装电池模块11连接到从电线125分离出的电线126。开关127设置在电线125中。开关128设置在电线126中，开关127和128的每一者均用作由例如功率MOSFET构成的功率控制切换装置。如图17中所示，开关127和开关128对应于功率器件P。水损传感器60的传感器基板62连接至控制器122。

供电系统除包括电池单元10之外还包括铅酸蓄电池131。该铅酸蓄电池131耦接至电池单元10的连接端子123。电池单元10和铅酸蓄电池131由安装在车辆中的发电机132（也称作交流发电机）进行充电。该车辆还配备有作为由来自铅酸蓄电池131的电力提供电气负载的启动器133，以启动安装在车辆中的内燃发动机。诸如安装在车辆中的音频系统和导航系统之类的电气负载134通过连接端子134联接至电池单元10。电池单元10为电气负载134提供电力。

下文将简短地描述由控制器122控制的开关127的接通/关断操作。开关127根据组装电池模块11和铅酸蓄电池131的充电（即，可用的电量）状态而被接通或关断。具体地，当组装电池模块11中的充电状态大于或等于给定值K1时，控制器122关断开关127以将连接端子123与组装电池模块11断开连接。或者，当组装电池模块11中的充电状态降至低于给定值K1时，控制器122接通开关127以将连接端子123与组装电池模块11连接，从而通过发电机132对组装电池模块11进行充电。

当需要使用启动器133来启动发动机并且铅酸蓄电池131中的充电状态大于或等于给定值K2时，控制器122关断开关127以将来自铅酸蓄电池131的电力供应给启动器133。或者，当铅酸蓄电池131中的充电状态小于给定值K2时，控制器122接通开关127以将来自组装电池模块11的电力供应给启动器133。

安装有供电系统的车辆配备有自动空转停止系统（也称作自动发动机启动/重启系统），该自动空转停止系统用以在点火开关处于接通状态时自动停止发动机。当满足给定的自动发动机停止条件时，安装在车辆中的ECU（即，空转停止ECU）自动停止发动机。当在发动机停止之后满足给定的自动发动机重启条件时，ECU利用启动器133重启发动机。自动发动机停止条件为例如下列条件：车辆的加速器已经关闭或释放、车辆的制动器已经被打开或应用、以及车辆的速度小于给定值。自动发动机重启条件为例如下列条件：加速器已经被打开、以及制动器已经被关闭。

电池单元10的安装

电池单元10安装在车辆的限定了乘客舱的地板上。更具体地，基部14的底板21水平地设置在车辆的前座椅之下。电池单元10在车辆的乘客舱中，使得与电池单元10安装在车辆的发动机舱内的情况相比电池单元10被水或泥溅到的可能性较低。电池单元10可以替代性地放置在除前座椅之外的其他位置，例如放置在后座椅与后部行李舱之间的空间中。

上述实施方式提供了以下优势。

如上所述，组装电池模块11设置在存储箱13中，使得第一表面与基部14的底壁接触并且第二表面受到由螺旋弹簧101产生的压力。第一表面为组装电池模块11的、通过组装电池模块11的给定厚度彼此相对的主表面中的一个主表面。也就是说，第一表面为组装电池模块11的下表面。第二表面为组装电池模块11的另一个主表面。这种安装确保了在将组装电池模块11保持在基部14方面的稳定性。控制板12和螺旋弹簧101在彼此不产生任何物理干扰的情况下设置在盖子15与组装电池模块11之间。也就是说，形成在组装电池模块11的上表面与盖子15的下表面之间的空间由控制板12和螺旋弹簧101在彼此无任何物理干扰的情况下共享。这允许配备有组装电池模块的电池单元10和设置在存储箱13中的控制板12的总尺寸减小。下文也将在组装电池模块11与盖子15的下表面之间限定的空间称为板存储室。

螺旋弹簧101用作按压弹簧以按压组装电池模块11的重心，从而使组装电池模块11的、其上需要施加由螺旋弹簧101产生的压力以将电池组件81稳固地保持在存储箱13中的区域最小化。这使得控制板12的孔102的尺寸能够被最小化，从而提供紧凑且轻量结构的电池单元10。

如上所述，控制板12设计成具有用作干扰避免件的孔102，以消除控制板12与螺旋弹簧101之间的物理干扰。该孔102形成在控制板12的、与组装电池模块11的重心重叠的区域中。这允许组装电池模块11和控制板12的重叠区域增大以在未妨碍螺旋弹簧101与组装电池模块11的重心对准的情况下增强存储箱13的存储效率。

如上所述，用来避免存储箱13中的控制板12与螺旋弹簧101之间的物理干扰的干扰避免件由形成在控制板12中的孔102来实施。孔102设计成被控制板102的一部分充分围绕，从而在不牺牲电池单元10尺寸的减少的情况下确保了所期望的控制板12的刚度。

盖子15用作存储箱15的顶板，并且具有形成在组装电池模块11的面向上表面的顶板的周缘或拐角上的固定部31。该固定部31用作紧固件支承件，以将盖子15机械地连接至基部14。盖子15具有弹簧保持件35，该弹簧保持件35形成为比固定部31更靠近盖子15的中心。该弹簧保持件35用作弹簧支承件以保持螺旋弹簧101的端部。盖子15还具有形成在弹簧保持件35与固定部31之间的加强肋状件33。该加强肋状件33用作变形避免件以加强盖子15的强度，即，避免由于螺旋弹簧101的反作用力的施加而产生的盖子15的变形。当固定至基部14时，盖子15在其中央部处受到弹性压力，该弹性压力由于由螺旋弹簧101产生的压力施加在组装电池模块11上使得其周缘固定至基部14而产生。加强肋状件33用以抵抗该弹性压力，从而确保了在通过螺旋弹簧101将组装电池模块11保持在基部14上的方面的稳定性。该加强肋状件33以从弹簧保持件35向四周辐射的方式设置，从而有效地避免了盖子15的变形。

盖子15设计成具有足够的刚度来抵抗螺旋弹簧101的反作用力，并且因此能够通过其自身稳固地保持螺旋弹簧101，从而使得能够减小电池单元10的尺寸。

如上所述，按压机构通过一排螺旋弹簧101来实现，从而导致了组装电池模块11的、其上施加有由螺旋弹簧101产生的压力的面积的增大，以对于将组装电池模块11保持在存储箱13中增强稳定性。

用作弹性构件的螺旋弹簧101用来将组装电池模块11稳固地按压或保持在存储箱13中，从而有助于对因组装电池模块11的充电或放电操作而造成的组装电池模块11的高度的公差或单电池83的厚度的改变的吸收。

组装电池模块11的单电池83利用双面粘合带86附在一起。这种带的粘力使单电池83在垂直于单电池83的方向上的滑动最小化。

下文将描述以上实施方式的修改例。

如上所述，按压机构的螺旋弹簧101定位成将压力施加在组装电池模块11的重心上，但也可以设置在组装电池模块11的重心之外。例如，螺旋弹簧101以从组装电池模块11的重心向四周辐射的方式排列在盖子15的下表面上。代替螺旋弹簧101，按压机构可以由盘式弹簧或诸如橡胶之类的弹性构件构成。

存储箱13的基部14和盖子15由诸如铝之类的金属材料制成，但也可以由合成树脂制成。当基部14由为绝缘材料的合成树脂制成时，其消除了对组装电池模块11与基部14之间的电绝缘的要求，从而允许省去中间箱16的绝缘壁71。

用以消除控制板12与按压机构（即，螺旋弹簧101）之间的物理干扰的干扰避免件可以替代性地如图20（a）、图20（b）以及图20（c）中所示设计。图20（a）至图20（c）均示出了控制板12与组装电池模块11之间在位置上的关系。实线表示控制板12。虚线表示组装电池模块11和按压机构（即，螺旋弹簧101）。在图20（a）和图20（b）中，仅一个弹簧101可以作为按压机构示出。

在图20（a）的修改例中，干扰避免件由从控制板12的四个侧部（即，外边缘）中的一个侧部朝向控制板12的中心向内延伸的U形凹部或开口141来实施。开口141限定了控制板12的电子部件安装表面的两个区域R1和R2。具体地，区域R1和R2均具有制作在其上的电子部件，并且通过开口141远离彼此定位，使得它们可以对从彼此发出的热量不敏感。具体地，功率器件P安装在区域R1上。诸如CPU之类的需要与功率器件P热隔离的电子部件安装在区域R2上。

在图20（b）的改型中，干扰避免件由形成在控制板12的拐角中的一个拐角中的矩形断流器或凹处142来实施。

在图20（c）的修改例中，控制板12设计成对使用两个组装电池模块11A和11B或配备有两个电池组件81的单个组装电池模块11的情况进行预期。控制板12定位成覆盖或重叠组装电池模块11A和11B（或两个电池组件81）。控制板12具有两个螺旋弹簧101，一个螺旋弹簧用于组装电池模块11A和11B中（或两个电池组件）的一个组装电池模块，并且控制板12还具有作为干扰避免件的两个通孔143，以消除弹簧101与控制板12之间的物理干扰。孔143的数量可以随着组装电池模块11（或电池组件81）的增加而增加。

如上所述，存储箱13由基部14、盖子15以及中间箱16构成，但也可以仅由基部14和盖子15形成。例如，基部14的直立壁22设计成具有增加的高度以在其高度方向上提供存储箱13内所需的空间。替代性地，盖子15可以设计成具有垂直侧壁以提供存储箱13的所需的总高度。

如上所述，电池单元10安装在车辆的乘客舱中的座椅下方，然而，也可以设置在车辆的仪表板或发动机舱内。

如上所述，每个单电池83均为锂离子蓄电池，但也可以由诸如镍-镉蓄电池或镍-氢蓄电池之类的另一种蓄电池来实现。

电池单元10可以与配备有用于驱动行走轮的内燃发动机和电动马达的混合动力车辆或仅配备有作为驱动源的电动马达的电动车辆一起使用。

尽管已经根据优选实施方式公开了本发明以有助于更好地理解本发明，然而应该领会的是，本发明能够在未背离本发明的原理的情况下以各种方式实施。因此，本发明应被理解成包括所有可能的实施方式以及对于示出的实施方式的改型，所述可能的实施方式和改型能够在未背离本发明原理的情况下如所附权利要求所述来实现。

Claims

1.一种电池单元，包括：

存储箱，所述存储箱包括彼此相对的第一壳体构件和第二壳体构件；

电池，所述电池包括层叠式单电池，所述电池具有第一表面和第二表面，所述第二表面通过所述电池的给定厚度与所述第一表面相对，所述电池设置在所述存储箱中，使得所述第一表面被布置成与所述第一壳体构件接触并且所述第二表面面向所述第二壳体构件；

控制板，所述控制板上安装有电子部件，以控制所述电池的充电操作和放电操作，所述控制板设置在所述电池的第二表面与所述存储箱的第二壳体构件之间形成的板存储室中；以及

按压机构，所述按压机构在所述按压机构与所述控制板之间无物理干扰的情况下，在所述板存储室内沿大致垂直于所述电池的厚度的方向紧邻所述控制板设置，所述按压机构用以使所述电池压抵所述存储箱的第一壳体构件。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述按压机构在所述板存储室内被定位成使得通过所述电池的第二表面将机械压力施加在所述电池的重心上，并且其中，所述控制板具有位于与所述电池的重心重叠的位置处的干扰避免件，并且所述控制板消除了所述按压机构与所述控制板之间的所述物理干扰。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其中，所述干扰避免件由穿过所述控制板的厚度的孔来实现。

4.根据权利要求2所述的电池单元，其中，所述干扰避免件由从所述控制板的外边缘向内延伸的凹处来实现。

5.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述第一壳体构件具有面向所述电池的第二表面的表面，所述第一壳体构件的所述表面具有固定部、按压机构保持件以及变形避免件，所述固定部建立了与所述第一壳体构件的机械接合，所述按压机构保持件被从所述固定部向内定位并且用以保持所述按压机构，所述变形避免件设置在所述固定部与所述按压机构保持件之间并且用以使因为由所述按压机构施加的压力而产生的所述第二壳体构件的变形最小化。