CN104137298B - 电化学元件组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供将多个电化学元件在用保持件组合的状态下能够使用的电化学元件组件。其是用一对元件保持件(5、7)分别保持电连接地并列设置的6个筒形电化学元件(锂离子电池元件(3))的两端而形成的电化学元件组件(1)，在一对元件保持件(5，7)中的一个元件保持件(5)的外侧安装有控制电路保持件(9)，该控制电路保持件(9)收纳有控制6个锂离子电池元件(3)的电压的控制电路(41)。

Description

电化学元件组件
技术领域
本发明涉及用一对元件保持件(Cell Holder)分别保持电连接地并列设置的多个筒形电化学元件(Electrochemical Cell)的两端而成的电化学元件组件(Electrochemical Cell Module)。
背景技术
电化学元件为了得到期望的电压和容量，一般用保持件将多个电化学元件组合构成电池组，进而将一个以上的电池组的组合体收纳在收纳壳而构成电化学元件组件来使用〔例如，日本特开2002-157984号公报的图2和图9(专利文献1)〕。此外，在收纳锂离子电池、锂离子电容器等电化学元件的收纳壳设置有进行各电化学元件、各电池组的电压控制等的控制电路。收纳壳对电池组的有效率的收纳、电化学元件的保护、电化学元件组件的搬运是有用的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-157984号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在不重视电化学元件的保护的情况下和电化学元件组件不会总是被施加振动的用途中使用的情况下，并不一定需要收纳壳。现有技术中，在这种情况下为了设置控制电路也需要收纳壳或近似壳的结构物，其结果是成为电化学元件组件的成本变高的原因。
本发明的目的在于，为了削减制造成本，提供能够在用保持件组合多个电化学元件的状态下使用的电化学元件组件。
本发明的另一目的在于提高电化学元件的散热效率。
本发明的又一目的在于提供不易产生由噪声导致的控制的误动作的电化学元件组件。
用于解决课题的方法
本发明的电化学元件组件由一对元件保持件分别保持电连接地并列设置的多个筒形电化学元件的两端而成。而且特征在于：在在一对元件保持件中的一个元件保持件的外侧安装有控制电路保持件，该控制电路保持件收纳有控制多个筒形电化学元件的电压的控制电路。如果在一对元件保持件中的一个元件保持件安装收纳控制电路的控制电路保持件，则即使不设置收纳壳，也能够将控制电路安装到组件中。而且，能够将由一对元件保持件构成的电池组直接作为电化学元件组件使用。此外，由于没有收纳壳，电化学元件发出的热不易被困，能够提高散热效率。
能够在一对元件保持件中的另一个元件保持件安装有端子保持件，该端子保持件装有一对输入输出端子和外部连接端子。对将电化学元件组件作为电源工作的装置供给电力，另外，将输入充电电流的输入输出端子、和用于对控制电路输入输出控制信息的外部连接端子设置在与安装有控制电路保持件的一侧相反的元件保持件，由此能够确保控制电路的动作空间宽敞。
控制电路保持件可以采用任意的结构，但是能够具有与一个元件保持件相对的相对壁部，在相对壁部形成有一个以上的引线插入用贯通孔。在这种情况下，能够通过引线插入用贯通孔将用于电连接多个筒形电化学元件与控制电路的多个引线插入到控制电路保持件内，用连接器将多个引线与控制电路连接。通过如此构成，能够在将控制电路与电化学元件电绝缘的基础上将引线与控制电路电连接。
多个引线例如是从多个筒形电化学元件分别延伸至控制电路的、检测多个筒形电化学元件各自的电压的电压检测线和从控制电路延伸至位于另一个元件保持件内的信号线连接用的外部连接端子的信号线。电压检测线和信号线，优选通过配置在一对保持件之间的在内部具有通路的一个以上的绝缘性引导部件的通路连接。在由第1绝缘性引导部件和第2绝缘性引导部件构成一个以上的绝缘性引导部件的情况下，能够使电压检测线通过第1绝缘性引导部件，使信号线通过第2绝缘性引导部件。这样，通过将电压检测线和信号线分开通过，能够消除彼此的电干扰，防止由噪声导致的控制电路的误动作等。
绝缘性引导部件优选形成为，具有沿着通路具有分割面的一分为二的结构。通过如此构成，与通过一体成形制造相比能够廉价且容易地制造绝缘性引导部件，此外，能够使具有连接器的引线在通路通过。
附图说明
图1是表示本发明的电化学元件组件的一个例子的图，(A)是主视图，(B)是俯视图，(C)是左视图，(D)是右视图。
图2(A)是关于取下电化学元件(锂离子电池元件)的状态的本发明的电化学元件组件、从一个元件保持件侧观看时的立体图，(B)是从另一个元件保持件侧观看时的立体图。
图3(A)是取下控制电路保持件的状态的本发明的电化学元件组件的左侧面的概略图，(B)是取下端子保持件的状态的本发明的电化学元件组件的右侧面的概略图。
图4是取下盖板的状态的本发明的电化学元件组件的左视图。
图5是表示构成本发明中使用的绝缘性引导部件的绝缘性引导部件构成部件的一个例子的图，(A)是俯视图，(B)是B-B线端面图，(C)是C-C线端面图，(D)是D-D线端面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的电化学元件组件的实施方式的一个例子进行说明。
如图1(A)～(D)所示，本实施方式的电化学元件组件1主要包括：圆筒形的锂离子电池元件3，其为电连接地并列设置的6个圆筒形电化学元件；保持锂离子电池元件3的两端的一对元件保持件5、7；安装于一个元件保持件5的控制电路保持件9；和安装于另一个元件保持件7的端子保持件11。在一对元件保持件5、7之间，除了锂离子电池元件3以外配置有：4个增强用金属杆13，其端部被固定在一对元件保持件5、7的各自的角部；和固定于锂离子电池元件3和一对元件保持件5、7的第1和第2绝缘性引导部件15、17(参照图2)。
图2(A)是关于取下锂离子电池元件3和增强用金属杆13的状态的电化学元件组件1、从元件保持件5一侧观看时的立体图，图2(B)是从元件保持件7一侧观看时的立体图，图3(A)是表示取下控制电路保持件9的状态的元件保持件5的状态的电化学元件组件1的左侧面的概略图，图3(B)是表示取下端子保持件11的状态的元件保持件7的状态的电化学元件组件1的右侧面的概略图。一对元件保持件5、7在内侧具有圆柱形的元件端部收纳凹部6A至6F、8A至8F，该元件端部收纳凹部6A至6F、8A至8F收纳6个锂离子电池元件3的端部，具有朝向外侧成为凸形的膨出部。元件保持件5、7的周壁部5A、7A的轮廓形状呈矩形。而且，在元件保持件5、7的周壁部5A、7A的内侧的四角一体地设置有筒部10，后述的增强用金属杆13的端部插入该筒部10。在元件保持件5、7的底壁部5B、7B设置有分别与第1和第2绝缘性引导部件15、17对应地设置的引线导出孔63A和65A以及63B和65B。
在元件保持件5的外侧螺纹固定有控制电路保持件9，在元件保持件7的外侧螺纹固定有端子保持件11。在一对元件保持件5、7的底壁部5B、7B的四角，设置有与筒部10连通、用于固定增强用金属杆13的贯通孔19、21。在将增强用金属杆13的端部嵌合于筒部10的基础上，将螺栓20、22插入到贯通孔19、21，螺纹固定在设置于增强用金属杆13的端部的螺纹孔，从而固定增强用金属杆13。
元件端部收纳凹部如6A和8A、6B和8B那样以相对的方式配置。在元件端部收纳凹部6A至6F、8A至8F各自的底部，形成有贯通孔，构成设置于锂离子电池元件3的端部的端子的螺栓部贯通该贯通孔。在贯通这些贯通孔并向元件保持件5、7的外侧突出的螺栓部，使用螺母57A至59E固定有汇流条(bus bar)61。
控制电路保持件9具有：覆盖配置在元件保持件5的外侧的汇流条61的一面开口状的汇流条收纳部23；和一部分与汇流条收纳部23一体地设置，在内部收纳控制电路基板的控制电路基板收纳部25。控制电路基板收纳部25形成为一面开口状，开口部由盖板35封闭。汇流条收纳部23具有在四角形成有弯曲部的矩形的形状。在汇流条收纳部23设置有6处螺纹孔27A，用螺栓29固定于设置在元件保持件5的有底的螺纹孔27B。如图1(C)所示，控制电路基板收纳部25靠汇流条收纳部23上的中央部配置。控制电路基板收纳部25包括：位于汇流条收纳部23与控制电路基板收纳部25之间的分隔壁部31；从汇流条收纳部23立起的周壁部33；和盖板35。在盖板35形成有8处贯通孔37A，用螺栓39固定于设置在周壁部33的合适的位置的有底的螺纹孔37B。
安装有控制电路41的控制电路基板43如图1(C)中以虚线表示的那样，配置于形成在控制电路基板收纳部25内的空间内。图4是将盖板35透明表示的图，表示收纳有省略了电路元件的控制电路基板43的状态。如图4中以虚线表示的那样，在分隔壁部31设置有引线插入用贯通孔45、47，以使后述的引线(电压检测线和信号线)通过的方式构成。另外，由于分隔壁部31的存在，控制电路基板43与锂离子电池元件3被电绝缘。
端子保持件11与汇流条收纳部23同样地覆盖汇流条61和端子部，具有在四角具备弯曲部的矩形的形状。在端子保持件11，设置有正极端子49和负极端子51成为一对的输入输出端子以及进行控制电路41用的控制信号的输入输出的外部连接端子52。在端子保持件11设置有6处螺纹孔53A，用螺栓55固定于设置在元件保持件7的有底的螺纹孔53B。
在本实施方式中，用多个汇流条61将6个锂离子电池元件3串联连接，且以端子部60A为正极(+)、端子部60F为负极(-)的方式决定各锂离子电池元件3的正极、负极的朝向以及利用汇流条61进行的连接。具体而言，以端子部60A、60C、60E为正极、端子部60B、60D、60F为负极的方式使锂离子电池元件3的朝向匹配，且用汇流条61将端子部58A与58B连接，将端子部60B与60C连接，将端子部58C与58D连接，将端子部60D与60E连接，将端子部58E与587F连接。在此基础上，端子部60A与正极端子49电连接，端子部60F与负极端子51连接。
第1和第2绝缘性引导部件15、17成为在内部具有通路的截面形状为椭圆形的筒状。第1绝缘性引导部件15的一端15A以与元件保持件5的引线导出孔63A一致(对准)的状态被固定，另一端15B以与元件保持件7的引线导出孔63B一致的状态被固定。此外，第2绝缘性引导部件17的一端17A以与元件保持件5的引线导出孔65A一致的状态被固定，另一端17B以与元件保持件7的引线导出孔65B一致的状态被固定。
本实施方式的电化学元件组件1为了基于锂离子电池元件3的电压值进行充放电的控制和过充电、过放电的监视等，设置有检测各锂离子电池元件3的端子间电压的电压检测线(未图示)和用于在控制电路41与外部控制部进行通信的信号线(未图示)，电压检测线与信号线通过第1和第2绝缘性引导部件15、17被连接。即，按每个锂离子电池元件3设置的电压检测线(未图示)的一端与端子部59A至59F电连接，从引线导出孔63B进入第1绝缘性引导部件15，通过引线导出孔63A和引线插入用贯通孔45，另一端通过连接器与控制电路基板43连接。此外，信号线(未图示)的一端通过连接器从控制电路基板43延伸，通过引线插入用贯通孔47，从引线导出孔65A进入第2绝缘性引导部件17，从引线导出孔65B出来，另一端与外部连接端子52连接。像这样，通过将电压检测线和信号线在第1绝缘性引导部件15和第2绝缘性引导部件17分开通过，彼此没有电干扰，能够防止由噪声导致的控制电路的误动作等。另外，之所以令第1和第2绝缘性引导部件15、17的截面形状为椭圆形，是为了与形成为圆形的情况相比使从锂离子电池元件3以及第1和第2绝缘性引导部件15、17内通过的电压检测线和信号线分离地配置。
第1和第2绝缘性引导部件15、17具有沿着通路具有分割面的一分为二的结构，将图5(A)至(D)所示的截面形状为U字形的引导部件构成部件66组合两个形成为筒状使用。在引导部件构成部件66，形成有图5(B)的B-B线端面图所示的卡合用爪部67和被卡合部69，以及图5(C)的C-C线端面图所示的嵌合用爪部68和被嵌合部70。第1和第2绝缘性引导部件15、17使组合的两个构成部件66中的一个构成部件66旋转180°、使卡合用爪部67与被卡合部69的位置一致、嵌合用爪部68与被嵌合部70的位置一致，进行组合。通过这样构成，与用一体成形制造相比能够廉价且容易地制造第1和第2绝缘性引导部件15、17。此外，通过夹着在端部连接有连接器的引线(电压检测线和信号线)地进行组装，组装变得容易。
此外，在引导部件构成部件66的端部，设置有接合部71和固定部73，该接合部71以进入引线导出孔(第1绝缘性引导部件15的情况下为63A、63B，在第2绝缘性引导部件17的情况下为65A、65B)的内侧的方式厚度薄地形成，该固定部73具有固定在图5(D)的D-D线端面图所示的元件保持件5、7时的螺纹孔74。在将第1和第2绝缘性引导部件15、17固定至元件保持件5、7时，以将接合部71插入到引线导出孔的状态，使设置于元件保持件5、7的未图示的螺纹孔与螺纹孔74一致，用螺栓从元件保持件5、7的外侧进行固定。
如上所述，本实施方式的电化学元件组件1即使不具备收纳壳，也能够将控制电路41安装到电化学元件组件1。因此，能够削减花在收纳壳上的成本。此外，由于不被收纳壳包围，所以能够提高锂离子电池元件3的散热效率。
另外，在本实施方式中，作为电化学元件使用锂离子电池元件，当然也可以使用能够进行充放电的其它电池元件、电容器等。
此外，在本实施方式中，锂离子电池元件的个数为6个，但是6个只不过是一个例子而已，还能够为4个、8个、12个或奇数个。
进一步，例如在将能够进行6个×2组的并联运转的控制电路41设置在一个组件内、电池容量不足的情况下等，追加另外准备的省略了6个1组的控制电路的电化学元件组件，利用一个控制电路41令另一组件并联运转来增加电池容量。
产业上的可利用性
根据本发明，在元件保持件中的一方安装有收纳控制电路的控制电路保持件，所以即使不设置收纳壳，也能够将控制电路安装到组件中。因此，能够削减花在收纳壳上的成本。此外，由于不被收纳壳包围，所以能够提高电化学元件组件的散热效率。而且，通过将电压检测线和信号线在第1绝缘性引导部件和第2绝缘性引导部件分开通过，彼此不产生电干扰，能够防止由噪声导致的控制电路的误动作等。
附图标记的说明
1 电化学元件组件
3 锂离子电池元件
5、7 元件保持件
6A至6F 元件端部收纳凹部
8A至8F 元件端部收纳凹部
9 控制电路保持件
10 筒部
11 端子保持件
13 增强用金属杆
15第1绝缘性引导部件
17第2绝缘性引导部件
19、21 贯通孔
20、22 螺栓
23 汇流条收纳部
25 控制电路基板收纳部
27 螺纹孔
29 螺栓
31 分隔壁部
33 周壁部
35 盖板
37A 贯通孔
37B 螺纹孔
39 螺栓
41 控制电路
43 控制电路基板
45、47 引线插入用贯通孔
49 正极端子
51 负极端子
52 外部连接端子
53 螺纹孔
55 螺栓
57A至57F 螺母
58A至58F 端子部
59A至59F 螺母
60A至60F 端子部
61 汇流条
63A、63B 引线导出孔
65A、65B 引线导出孔
66 引导部件构成部件
67 卡合用爪部
68 嵌合用爪部
69 被卡合部
70 被嵌合部
71 接合部
73 固定部
74 螺纹孔

Claims (5)

1.一种电化学元件组件，其用一对元件保持件分别保持电连接地并列设置的多个筒形电化学元件的两端而形成，所述电化学元件组件的特征在于：
在所述一对元件保持件中的一个元件保持件的外侧安装有控制电路保持件，该控制电路保持件收纳有控制所述多个筒形电化学元件的电压的控制电路，
在所述一对元件保持件中的另一个元件保持件安装有端子保持件，该端子保持件装有一对输入输出端子和外部连接端子。
2.如权利要求1所述的电化学元件组件，其特征在于：
所述控制电路保持件具有与所述一个元件保持件相对的相对壁部，
在所述相对壁部形成有一个以上的引线插入用贯通孔，
将所述多个筒形电化学元件与所述控制电路电连接的多个引线，通过所述引线插入用贯通孔插入到所述控制电路保持件内，
所述多个引线与所述控制电路通过连接器连接。
3.如权利要求2所述的电化学元件组件，其特征在于：
所述多个引线包括：从所述多个筒形电化学元件分别延伸至所述控制电路的、检测所述多个筒形电化学元件各自的电压的电压检测线；和从所述控制电路延伸至位于所述另一个元件保持件内的外部连接端子的信号线，
所述电压检测线和所述信号线，通过配置在所述一对保持件之间的在内部具有通路的一个以上的绝缘性引导部件的所述通路连接。
4.如权利要求3所述的电化学元件组件，其特征在于：
所述一个以上的绝缘性引导部件包括第1绝缘性引导部件和第2绝缘性引导部件，
所述电压检测线通过所述第1绝缘性引导部件，
所述信号线通过所述第2绝缘性引导部件。
5.如权利要求3或4所述的电化学元件组件，其特征在于：
所述绝缘性引导部件具有沿着所述通路具有分割面的一分为二的结构。
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