CN105359330A - 电池模块 - Google Patents

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CN105359330A
CN105359330A CN201380074998.3A CN201380074998A CN105359330A CN 105359330 A CN105359330 A CN 105359330A CN 201380074998 A CN201380074998 A CN 201380074998A CN 105359330 A CN105359330 A CN 105359330A
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Abstract

本发明的目的在于提供通过多个电池块来增加单体电池的数量,并且防止制冷剂的漏出,实现了小型化的电池模块。本发明的电池模块(14)具有多个电池块(1),该电池块(1)将多个单体电池(2)排列连结而成,电池模块(14)的特征在于,具有与多个单体电池(1)以能够进行热传递的方式结合的冷却板(12);以能够装卸的方式安装于冷却板(12)并且遍及多个电池块(1)中的至少2个电池块(1)之间无接头地连续的冷却管(18)。

Description

电池模块
技术领域
[0001] 本发明涉及具有多个电池块的电池模块,各电池块将多个电池单元排列连结而成。
背景技术
[0002] 近年的包含将多个单体电池排列而成的电池块的车辆用电池模块的充放电的电流极其大,因而发热量大。单体电池的温度上升使单体电池的性能、寿命降低,所以需要冷却。
[0003] 作为冷却单体电池的方法,已知将具有制冷剂的流路的冷却板与多个单体电池配置为热结合状态,通过向冷却板供给制冷剂来冷却单体电池的方法(例如,专利文献I)。
[0004] 专利文献1:日本特开2010-277863号公报
发明内容
[0005] 发明所要解决的课题
[0006] 专利文献I所记载的电池模块中,若为了提高输出电压而配置多个电池块,则需要结合配置在各电池块的作为制冷剂的流路的冷却管,存在作业空间的确保以及结合部件导致的电池模块的大型化这样的问题。
[0007]另外,在电池模块内部存在结合部件,所以在受到冲击等时,有可能在离单体电池比较近的位置漏出制冷剂,根据制冷剂的种类、漏出量而存在单体电池的短路、发热等的问题。
[0008] 本发明鉴于上述的点做出,其目的在于,提供能够实现模块整体的小型化,并且,能够防止模块内的制冷剂的漏出等的电池模块。
[0009] 用于解决课题的方法
[0010] 为了解决上述课题的本发明的电池模块的特征在于,具备多个电池块,该电池块由规定的单体电池的排列构成,上述电池块在与单体电池的电极面相反一侧具备与多个单体电池以热结合状态配置的冷却板,以相对于多个电池块的冷却板成为热结合状态的方式,配置从制冷剂的入口至出口无接头地形成的冷却管。在冷却板设置嵌入冷却管的槽,冷却管构成为相对于冷却板能够装卸。
[0011] 发明的效果
[0012] 根据本发明,通过减少结合冷却管的部件,从而能够减小多个电池块之间的间隔,能够配置多个电池块并且实现电池模块的小型化。另外,通过配置从制冷剂的入口至出口无接头地形成的冷却管,解决了有可能从电池模块内部的结合部件漏出制冷剂的问题。
[0013] 通过配置多个由规定数量的排列构成的电池块,从而能够确保电池模块的组装作业性以及构成电池块的部件的尺寸精度、强度并且增加单体电池的数量。
[0014] 构成为相对于冷却板能够装卸冷却管,所以即使在冷却管的长度变长,形状变得复杂,成为热结合状态的电池块变多的情况下也能够容易地进行组装。此外,上述以外的课题、构成以及效果通过以下的实施方式的说明将变得更加清楚。
附图说明
[0015] 图1是电池块的立体图。
[0016] 图2是表不分解图1所不的电池块的一部分的状态的立体图。
[0017] 图3是表示单体电池与冷却板的热结合状态的图2的局部剖视图。
[0018] 图4是从图1所示的电池块的冷却板侧观察的立体图。
[0019] 图5是单体电池的立体图。
[0020] 图6是电池模块的一实施方式的立体图。
[0021] 图7是表示分解图6所示的电池模块的一部分的状态的立体图。
[0022] 图8是从图6所示的电池模块的冷却板侧观察的立体图。
[0023] 图9是分解图8所示的电池模块的一部分的立体图。
[0024] 图10是说明电池模块的车辆安装例的整体立体图。
[0025]图11是表示取下图10所示的电池模块的外壳体的状态的图。
[0026] 图12是表示图10所示的电池模块的冷却管的整体立体图。
[0027] 图13是表示第I冷却路径的立体图。
[0028] 图14是表示第2冷却路径的立体图。
[0029] 图15是说明冷却管的连接构造的立体图。
具体实施方式
[0030] 以下,基于附图,说明本发明的电池模块的一实施方式。
[0031]图1是本实施方式的电池块的外观立体图,图2是表示分解图1所示的电池块的一部分的状态的立体图。
[0032] 例如图2所示,电池块I具有排列多个单体电池2的构成。而且,具有分别设置在这些多个单体电池2之间的多个分隔件3、和沿着多个单体电池2的排列方向延伸而与多个分隔件3卡合的桥杆4。
[0033] 电池块I具有:配置在多个单体电池2的排列方向两端部而从排列方向两侧进行夹持且由铝合金构成的一对端板5、5 ;设置在多个单体电池2的排列方向中途位置并将多个单体电池2划分为排列方向一方侧和另一方侧的由铝合金构成的区划板6 ;沿着多个单体电池2的宽度方向两端部配置且从排列方向的一方端部延伸至另一方端部,并供一对端板5、区划板6以及桥杆4分别固定的一对连接板7。固定是通过紧固螺丝来进行。在各单体电池2的高度方向上侧,绝缘罩8以区划板6为边界各覆盖一个,在绝缘罩8上配置有基板单元9。
[0034] 在多个单体电池2中,正极外部端子2a和负极外部端子2b沿着排列方向交替地连续配置,相互相邻的单体电池2的正极外部端子2a和负极外部端子2b之间通过多个母线10而分别电连接。各母线10与基板单元9的连接端子9a连接。基板单元9具有测量各单体电池2的电压的电路、熔断器等。而且,在基板单元9的单体电池2高度方向上侧设置有与绝缘罩嵌合而覆盖各单体电池2的端子的端子盖11。
[0035] 在电池块I设置有冷却板12。冷却板12位于各单体电池2的电池高度方向下侧,通过螺丝的紧固与端板5以及区划板6固定。在各单体电池2和冷却板12之间具有热传递薄片13,该热传递薄片13配置成为各单体电池2和冷却板12能够进行热传递地结合的热结合状态。
[0036] 图3是表示单体电池2和冷却板12的热结合状态的图2的局部剖视图。
[0037] 由充放电导致的单体电池2的温度上升从单体电池2的高度方向下侧经由热传递薄片13传递到冷却板12。热传递薄片13除了薄片材之外,也可以使用具有导热性的粘接剂。
[0038] 图4是从冷却板12侧观察块I的立体图。
[0039] 冷却板12例如由铝合金等导热性高的金属制厚板部件构成。冷却板12与各单体电池2的底面PB(参照图3)对置在整个电池排列方向上延伸,具有高度与单体电池2的电池宽度几乎相同大小的俯视为大致矩形的平板形状。
[0040] 在冷却板12的露出外部的露出面凹设有用于安装冷却管18 (参照图8)的凹槽12a。凹槽12a具有能够嵌入冷却管18的至少一部分的形状。在本实施方式中,凹槽12a具有能够将冷却管18几乎全部嵌入到露出面的剖面为U字形,在单体电池2的宽度方向隔着规定间隔平行地延伸,沿着单体电池2的排列方向遍及一对端板5之间而设置。在冷却板12的露出面设置供冷却管的安装零件19嵌入而螺丝紧固的凹部12b。凹部12b在凹槽12a的长度方向上隔着规定间隔配置。凹部12b设置为在与凹槽12a正交的方向上具有规定长度。
[0041] 冷却板12被作为制冷剂的流路的冷却管18冷却。冷却管18的构成后述。
[0042] 图5是说明单体电池2的构成的立体图。
[0043] 各单体电池2是结构都相同的锂离子二次电池,如图5所示,是具有用于输入输出电压的正极外部端子2a、负极外部端子2b的扁平箱形的角形电池。成为在两外部端子2a、2b突设有紧固母线10用的螺栓,能够用螺母固定母线10的构造。单体电池2将扁平形状的电极群收纳于角形容器2c内而用电池盖2d封口,从电池盖2d的注入口 2e向角形容器2c内注入非水电解液来组装。角形容器2c具有设置有外部端子2a、2b的电极面HJ、与电极面PU对置的俯视大致矩形的底面PB、在底面PB的一对长边折曲而相对的一对大宽度侧面PW、在底面PB的一对短边折曲而相对的一对小宽度侧面PN。
[0044] 根据具有上述构造的电池块1,通过改变构成的单体电池2的数量而能够调节电池块I整体的重量、尺寸,能够确保电池块I的组装作业性以及构成部件的精度、强度。
[0045] 图6是电池模块的一实施方式的外观立体图,图7是表示分解图6所示的电池模块的一部分的状态的立体图。
[0046] 电池模块14具有将图1所示的电池块I以单体电池2的电极面HJ侧成为电池块I的宽度方向一方侧的侧面,单体电池2的底面PB侧即冷却板12侧成为电池块I的宽度方向另一方侧的侧面的方式配置,并且将多个电池块1,在本实施方式中2个电池块1A、1B在单体电池2的排列方向排列配置的构造。
[0047] 多个电池块I以单体电池2的电极面HJ位于宽度方向一方侧的侧面,冷却板12位于宽度方向另一方侧的侧面的姿势状态下,在排列方向上以一直线状排列配置。
[0048] 在各电池块1A、IB的底面配置有基座托架15,基座托架15的长度遍及2个电池块1A、1B之间地延伸,通过螺丝的紧固固定于各个电池块1A、1B的端板5以及区划板6。在2个电池块1A、1B之间,为了电连接各个电池块I之间,设置有块间母线16 (参照图7)。而且,为了进行作为电池模块14的电池输入输出,在各个电池块1A、1B连接电池输入输出线17。
[0049] 在专利文献I记载的电池模块中,若为了提高输出电压而增加构成电池块的单体电池的数量则电池块的重量变大,组装电池模块时作业性变差。另外,存在构成电池块的部件变大,不易确保部件的尺寸精度、强度的问题。
[0050] 与此相对,根据具有上述构造的电池模块14,能够通过电池块I确保组装作业性以及构成部件的精度、强度,并且配置多个电池块1A、1B从而能够增加单体电池2的数量。
[0051] 图8是从与图6相反的一侧即冷却板12侧观察电池模块14的立体图,图9是表示分解图8所示的电池模块的一部分的状态的立体图。
[0052] 第I电池块IA和第2电池块IB固定在基座托架15上,从而各冷却板12的凹槽12a以一直线状连续延伸的方式配置。S卩,凹槽12a遍及第I电池块IA和第2电池块IB之间沿着单体电池2的排列方向呈一直线状地延伸。
[0053] 冷却管18以与多个电池块1A、IB的各冷却板12分别成为热结合状态的方式嵌入于各冷却板12的凹槽12a内。冷却管18具有遍及第I电池块IA和第2电池块IB之间无接头地连续的构成。冷却管18在第I电池块IA和第2电池块IB之间不具有作为结合部件的接头,连续地形成为一体。此外,冷却管18不限于配置在第I电池块IA和第2电池块IB之间,遍及多个电池块中的至少2个电池块之间无接头连续即可,例如与第2电池块IB连续地配置有第3电池块(未图示)的情况下,也可以具有遍及第2电池块IB和第3电池块I之间无接头地连续的构成。
[0054] 冷却管18通过未图示的制冷剂循环以及热交换装置,制冷剂被循环,冷却冷却板12。冷却管18与设置在冷却板12的凹槽12a嵌合,通过嵌合于凹部12b的安装零件19以及螺丝的紧固而固定于冷却板12。冷却管18具有在固定于冷却板12的凹槽12a内的状态下冷却管18的外周面与凹槽12a的剖面半圆弧状的底面面接触的外径。
[0055] 根据具有上述构成的电池模块14,在由多个电池块1A、1B构成的电池模块14中,通过消除电池块1A、IB之间的冷却管18的结合部件,从而能够省略电池块1A、IB之间的结合部件的配置空间以及结合作业的作业空间。因此,能够缩小电池块1A、1B间的间隔,缩短电池模块14的排列方向的长度,能够将电池模块14整体小型化。
[0056] 而且,通过消除结合部件,解决了存在制冷剂有可能从电池模块14内部的结合部件漏出的问题。将构成电池模块14的电池块I以冷却板12朝向侧面的方式配置,遍及多个电池块1A、IB之间将无接头的冷却管18以能够装卸地设置,所以即使在冷却管的长度变长、形状变得复杂、成为热结合状态的电池块I变多的情况下,也能够实现电池模块14的容易组装、维护、检查。
[0057] 接下来,使用图10至图15,以下说明本实施方式的电池模块的具体使用例。
[0058]图10是说明电池模块的车辆安装例的整体立体图,图11是表示取下图10所示的电池模块的外壳体的状态的图。此外,图中箭头Fr表示车辆前方,箭头Re表示车辆后方,箭头Vl表示车宽度方向左侧,箭头Vr表示车宽度方向右侧,箭头Vu表示车辆上方,箭头Vd表不车辆下方。
[0059] 电池单元31安装于电动车、混合动力汽车等车辆。电池单元31由配置在车辆的中控台内的电池模块14-1、14-2、配置在车辆的左后部座位下的电池块41(第2电池块)、配置在右后部座位下的电池块51(第2电池块)构成,分别被罩32、42、52覆盖。
[0060] 电池模块14-1、14-2在冷却板12侧配置在车宽度方向左侧Vl的侧面的姿势状态下将电池块1A、1B层叠为上下2层而配置。由下层的电池块1A、1B构成的电池模块14_1、和由上层的电池块1A、IB构成的电池模块14-2通过设置在其之间的中间托架21而两方被固定。中间托架21通过螺丝紧固一体固定于下层的电池模块14-1的端板5和上层的电池模块14-2的端板5。
[0061] 下层的电池模块14-1中,电池块1A、1B的冷却板12的各凹槽12a相互呈一直线状地延伸,上层的电池模块14-2中,电池块1A、1B的冷却板12的各凹槽12a相互呈一直线状地延伸。
[0062] 下层的电池模块14-1以及上层的电池模块14-2中的各电池块IA的凹槽12a在各冷却板12中上下分离地平行延伸,在车辆前方Fr侧的端部上下连续地连接。
[0063] 电池块41、51在比电池模块14-1、14-2更靠车辆后方Re侧沿着车宽度方向V1、Vr延伸,相互隔着比电池模块14-1、14-2的宽度稍微宽的间隔对置配置,在电池模块14-1、
14-2的后方形成有三方被围起的规定的作业空间部。电池块41、51在电池块I的冷却板12侧配置在车辆下侧Vd的姿势状态下固定于车辆。
[0064] 图12是表示图10所示的电池模块的冷却管的整体立体图,图13是表示第I冷却路径的立体图,图14是表示第2冷却路径的立体图,图15是说明冷却管的连接构造的立体图。
[0065] 冷却管18具有通过下层的电池模块14-1的冷却管33和通过上层的电池模块14-2的冷却管34。
[0066] 下层的电池模块14-1以2个电池块1A、IB的各冷却板12的凹槽12a相互呈一直线状地连续延伸的方式配置。冷却管33以与电池块1A、1B的各冷却板12分别成为热结合状态的方式安装于各冷却板12的凹槽12a内,遍及第I电池块IA和第2电池块IB之间无接头地连续。
[0067] 冷却管33在第I电池块IA和第2电池块IB之间不具有作为结合部件的接头,连续地形成为一体。冷却管33具有从第2电池块IB的后端部朝向车辆前方Fr在第2电池块IB的上部的凹槽12a内延伸的上游部、和在第I电池块IA的前端部U形转弯而朝向车辆后方在第2电池块IB的下部的凹槽12a内延伸的下游部。
[0068] 冷却管33与配置在车辆的左后部座位下的电池块41的冷却管43结合。左后部座位下的电池块41具有与电池块I几乎相同的构成,在冷却板12的下表面形成有凹槽(未图示),安装有冷却管43。冷却管43具有在车辆前方侧朝向车宽度方向左侧Vl延伸的上游部、和在车宽度方向外侧位置U形转弯而朝向车宽度方向中央延伸的下游部。
[0069] 冷却管33的上游部通过作为结合机构的接头61与制冷剂的供给管65连接。供给管65的基端与未图示的制冷剂循环以及热交换装置的制冷剂供给口连接,能够接收制冷剂的供给。
[0070] 冷却管33的下游部和冷却管43的上游部通过作为结合机构的接头62相互结合,制冷剂能够从冷却管33流向冷却管43。冷却管43的下游部的基端与未图示的制冷剂循环以及热交换装置的制冷剂回收口连接,能够回收制冷剂。
[0071] 上层的电池模块14-2以2个电池块1A、IB的各冷却板12的凹槽12a相互呈一直线状地连续延伸的方式配置。冷却管34以与电池块1A、1B的各冷却板12分别成为热结合状态的方式安装于各冷却板12的凹槽12a内,遍及第I电池块IA和第2电池块IB之间无接头地连续。
[0072] 冷却管34在第I电池块IA和第2电池块IB之间不具有作为结合部件的接头,连续地形成为一体。冷却管34具有从第2电池块IB的后端部朝向车辆前方Fr在第2电池块IB的上部的凹槽12a内延伸的上游部、和在第I电池块IA的前端部U形转弯而朝向车辆后方在第2电池块IB的下部的凹槽12a内延伸的下游部。
[0073] 冷却管34与配置在车辆的右后部座位下的电池块51的冷却管53结合。右后部座位下的电池块51具有与电池块I几乎相同的构成,在冷却板12的下表面形成有凹槽(未图示),安装有冷却管53。冷却管53具有在车辆前方侧朝向车宽度方向右侧Vr延伸的上游部、和在车宽度方向外侧位置U形转弯而朝向车宽度方向中央延伸的下游部。
[0074] 冷却管34的上游部通过作为结合机构的接头63与制冷剂的供给管66连接。供给管66的基端与未图示的制冷剂循环以及热交换装置的制冷剂供给口连接,能够接受制冷剂的供给。
[0075] 冷却管34的下游部和冷却管53的上游部通过作为结合机构的接头64相互结合,能够从冷却管34向冷却管53流动制冷剂。冷却管53的下游部的基端与未图示的制冷剂循环以及热交换装置的制冷剂回收口连接,能够回收制冷剂。此外,上述的制冷剂的流动是一个例子,可以将上游侧和下游侧相反地更换。
[0076] 作为冷却管33、43的结合机构的接头61、62、和作为冷却管34、53的结合机构的接头63、64都配置在电池模块14-1、14-2的外侧,配置在由电池模块14_1、14_2,电池块41、42围起规定的作业空间内。
[0077] 因此,不需要在电池模块14-1、14-2的第I电池块IA和第2电池块IB之间设置用于配置冷却管33、34的接头的配置空间、用于进行接头的连接作业的作业空间,能够缩短电池模块14-1、14-2的前后方向的长度,能够实现电池模块14-1、14-2整体的小型化。
[0078] 而且,接头等结合部件没有设置在电池模块14-1、14_2的内部,所以能够防止产生受到冲击等时制冷剂漏出等问题,能够排除漏出的制冷剂导致的单体电池2的短路、发热等的可能性。另外,在规定的作业空间内配置接头61〜64,从而能够确保进行接头的结合作业的作业空间,能够容易地进行结合作业。
[0079] 根据上述电池单元31,通过减少结合冷却管33、34的结合部件,能够减小多个电池块1A、1B间的间隔,能够在配置多个电池块I的同时实现电池模块14-1、14-2的小型化。另外,通过配置从制冷剂的入口至出口无接头地形成的冷却管33、34,能够解决制冷剂有可能从电池模块14-1、14-2的内部的结合部件漏出的问题。
[0080] 而且,通过配置多个由规定数量的排列构成的电池块1A、1B,能够确保电池单元31的组装作业性以及构成电池块1A、1B的部件的尺寸精度、强度并且能够增加单体电池的数量。
[0081] 另外,构成为能够从冷却板12自由装卸冷却管33、34,从而即使在冷却管33、34的长度变长,形状变得复杂,成为热结合状态的电池块I变多的情况下,也能够容易地组装电池单元31。
[0082] 以上,详述了本发明的实施方式,然而本发明不限于上述的实施方式,在不脱离权利要求书记载的本发明的精神的范围内,能够进行各种设计变更。例如,上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而进行的详细说明,并不限定于具有所说明的全部构成。另外,能够将某实施方式构成的一部分置换为其他实施方式的构成,另外,也能够在某实施方式的构成加上其他实施方式的构成。并且,对于各实施方式构成的一部分能够追加、削除、置换其他构成。
[0083] 附图标记的说明
[0084] I—电池块,2—单体电池,3—分隔件,4一桥杆,5—端板,6—区划板,7—连接板,8—绝缘罩,9一基板单元,10—母线,11一端子盖,12—冷却板,13—热电薄片,14一电池模±夬,15—基座托架,16—块间母线,17—电池输入输出线,18—冷却管,19 一安装零件。

Claims (9)

1.一种电池模块,其具有多个电池块,该电池块将多个单体电池排列连结而成, 上述电池模块的特征在于,具有: 冷却板,该冷却板与上述多个单体电池以能够进行热传递的方式结合; 冷却管,该冷却管以能够装卸的方式安装于该冷却板,并且遍及上述多个电池块中的至少2个电池块之间无接头地连续。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其特征在于, 上述冷却板具有能够嵌入上述冷却管的至少一部分的凹槽。
3.根据权利要求2所述的电池模块,其特征在于, 上述多个电池块在上述单体电池的电极面位于宽度方向一方侧的侧面,上述冷却板位于宽度方向另一方侧的侧面的姿势状态下,排列配置在上述单体电池的排列方向上。
4.根据权利要求3所述的电池模块,其特征在于, 上述凹槽凹设于上述冷却板的露出面,遍及上述多个电池块之间呈一直线状地延伸。
5.根据权利要求4所述的电池模块,其特征在于, 具有供上述多个电池块固定的基座托架。
6.根据权利要求5所述的电池模块,其特征在于, 上述多个电池块上下层叠配置为多层。
7.根据权利要求6所述的电池模块,其特征在于, 具有设置于下层的电池块和上层的电池块之间并固定上述下层的电池块和上述上层的电池块双方的中间托架。
8.根据权利要求7所述的电池模块,其特征在于, 上述电池模块配置在车辆的中央控制台内。
9.一种电池单元,其特征在于, 具有上述权利要求8所述的电池模块和配置在上述车辆的后部座位下的第2电池块,上述电池模块的上述冷却管和上述第2电池块所具有的冷却管在形成于上述电池模块和上述第2电池块之间的空间部内通过结合部件结合。
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