CN106030853A - 蓄电模块 - Google Patents

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Abstract

蓄电模块(M1)具备：蓄电元件组(10)，将多个蓄电元件(11)层叠而成，该多个蓄电元件(11)具有从一个侧缘向外侧方向突出的正极和负极的引线端子(12A、12B)以及收纳与引线端子(12A、12B)连接的蓄电要素的层压薄膜制的容器(13)；连接部件(36A、36B)，对在层叠方向上相邻的蓄电元件(11)的引线端子(12A、12B)彼此进行连接；以及保持部件(20)，具有保持连接部件(36A、36B)的连接部件保持部(21)，并且安装于蓄电元件(11)的一个侧缘。

Description

蓄电模块
技术领域
本发明涉及蓄电模块。
背景技术
在电动汽车、混合动力汽车等车辆中，有时搭载通过连接部件连接所需数量的将规定数量的单电池收纳于外壳而成的电池模块而得到的电池组(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-186995号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如果搭载于车辆等的电池模块的数量变多，则用于对电池模块之间进行连接的连接作业变得烦杂。另外，如果电池模块的数量多，则按电池模块的数量而对外壳的厚度求积，因此存在压迫搭载空间这样的问题。
本发明是解决上述课题的发明，其目的在于，提供一种节省空间且简化了连接作业的蓄电模块。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及一种蓄电模块，具有：蓄电元件组，将多个蓄电元件层叠而成，该多个蓄电元件具有从一个侧缘向外侧方向突出的正极和负极的引线端子以及收纳与所述引线端子连接的蓄电要素的层压薄膜制的容器；连接部件，对在层叠方向上相邻的所述蓄电元件的所述引线端子彼此进行连接；以及保持部件，具有保持所述连接部件的连接部件保持部，并且安装于所述蓄电元件的一个侧缘。
在本发明中，在安装于蓄电元件的一个侧缘的保持部件的连接部件保持部中，保持有对在层叠方向上相邻的蓄电元件的引线端子彼此进行连接的连接部件。因此，根据本发明，如果层叠安装有保持部件的蓄电元件，并通过焊接等方法连接蓄电元件的引线端子与连接部件，则得到蓄电模块，因此能够简化连接作业。
另外，根据本发明，能够层叠所需数量的蓄电元件而构成1个蓄电模块，因此能够将用于收纳该蓄电模块的外壳设为一个，与将蓄电元件收纳在多个外壳中而成的蓄电模块相比，外壳的数量较少，相应地能够减小搭载空间。
本发明也可以是以下的结构。
上述连接部件的与上述引线端子接触的部分也可以是由与该引线端子相同的金属材料构成的结构。如果设为这样的结构，则作为连接引线端子与连接部件的方法，能够执行各种焊接方法。另外，能够抑制在引线端子与连接部件的连接部发生电蚀，提高电连接的可靠性。
发明效果
根据本发明，能够提供节省空间且简化了连接作业的蓄电模块。
附图说明
图1是实施方式1的蓄电模块的立体图。
图2是拆卸了连接器壳体的蓄电模块的立体图。
图3是拆卸了保持部件盖的蓄电模块的立体图。
图4是层叠体的立体图。
图5是层叠体的局部立体图。
图6是层叠体的局部剖视图。
图7是蓄电元件的立体图。
图8是具备外部连接部件的最下层的保持部件的立体图。
图9是具备外部连接部件的最下层的保持部件的俯视图。
图10是最下层的保持部件的立体图。
图11是最下层的保持部件的俯视图。
图12是外部连接部件(最下层)的立体图。
图13是外部连接部件(最下层)的俯视图。
图14是具备连接部件的下数第二层的保持部件的立体图。
图15是具备连接部件的下数第二层的保持部件的俯视图。
图16是具备连接部件的下数第三层的保持部件的立体图。
图17是具备连接部件的下数第三层的保持部件的俯视图。
图18是中层(下数第二层与第三层)的保持部件的立体图。
图19是中层(下数第二层与第三层)的保持部件的俯视图。
图20是下数第二层的连接部件的立体图。
图21是下数第三层的连接部件的立体图。
图22是具备外部连接部件的最上层的保持部件的局部立体图。
图23是最上层的保持部件的立体图。
图24是最上层的保持部件的俯视图。
图25是外部连接部件(最上层)的立体图。
图26是外部连接部件(最上层)的俯视图。
图27是将外部连接部件和蓄电元件安装于最下层的保持部件而成的蓄电单元的立体图。
图28是将外部连接部件和蓄电元件安装于最下层的保持部件而成的蓄电单元的俯视图。
图29是示出将具备连接部件的下数第二层的保持部件层叠于最下层的蓄电单元的状态的立体图。
图30是示出将具备连接部件的下数第二层的保持部件层叠于最下层的蓄电单元的状态的俯视图。
图31是示出将蓄电元件安装于下数第二层的保持部件而层叠了两层蓄电单元的状态的立体图。
图32是示出将蓄电元件安装于下数第二层的保持部件而层叠了两层蓄电单元的状态的俯视图。
图33是示出将具备连接部件的下数第三层的保持部件层叠于下数第二层的蓄电单元的状态的立体图。
图34是示出将具备连接部件的下数第三层的保持部件层叠于下数第二层的蓄电单元的状态的俯视图。
图35是示出将蓄电元件安装于下数第三层的保持部件而层叠了三层蓄电单元的状态的立体图。
图36是示出将蓄电元件安装于下数第三层的保持部件而层叠了三层蓄电单元的状态的俯视图。
图37是示出将具备外部连接部件的最上层的保持部件层叠于下数第三层的蓄电单元的状态的立体图。
具体实施方式
<实施方式1>
通过图1至图37来说明本发明的实施方式1的蓄电模块M1。在以下的说明中，将图1中的左下侧设为前方、右上侧设为后方，将图6的上方设为上、下方设为下。关于多个相同部件，对一个部件附加标号，关于其他部件省略标号。本实施方式的蓄电模块M1被用作例如Integrated Starter Generator(ISG，启动发电一体机)用的蓄电模块M1。
(蓄电模块M1)
蓄电模块M1大致呈长方体状，具备：蓄电元件组10，层叠多个蓄电元件11而成；连接部件36，对在层叠方向上相邻的蓄电元件11的引线端子12A、12B彼此进行连接；以及保持部件20，具有保持连接部件36的连接部件保持部21，并且安装于蓄电元件11的一个侧缘(前端部)。另外，蓄电模块M1具有收纳蓄电元件组10、连接部件36和保持部件20的外壳15。
(外壳15)
外壳15具备：收纳蓄电元件组10并且前方开口的外壳主体16、覆盖比外壳主体16的开口配置于外侧的保持部件20的保持部件盖17及安装于保持部件盖17的壳体18。在本实施方式中，所有的蓄电元件11被收纳于1个外壳主体16。
保持部件盖17覆盖外部连接端子35C、形成于保持部件20的固定部24和除端子收纳部23之外的部分。
在保持部件盖17的中央，如图2所示，设置能够插通设置于保持部件20的端子收纳部23的插通部17A。在设置于保持部件盖17的插通部17A，如图1所示，安装覆盖端子收纳部23的壳体18。
(蓄电元件组10)
如图4～图6所示，蓄电元件组10是层叠多个蓄电元件11(在本实施方式中为4个蓄电元件11)而成的。在本实施方式中，蓄电元件组10是将在层叠方向上相邻的蓄电元件11以将不同的极性的引线端子12A、12B相互重叠的位置的方式进行层叠而成的，并且串联连接。
(蓄电元件11)
各蓄电元件11如图7所示，在一个侧缘具有正极和负极的引线端子12A、12B。详细地说，各蓄电元件11具有未图示的蓄电要素、包着蓄电要素并且侧缘被熔敷了的层压薄膜制的容器13、以及与蓄电要素连接并且从多层压薄膜的被熔敷了的一个侧缘向外侧方向导出的引线端子12A、12B。
在本实施方式中，正极的引线端子12A是铝制或者铝合金制，负极的引线端子12B是铜制或者铜合金制。
在层叠方向上相邻的蓄电元件11的极性不同的引线端子12A、12B彼此经由连接部件36而连接。此外，最上层的蓄电元件11的正极的引线端子12A和最下层的蓄电元件11的负极的引线端子12B分别连接到与外部设备(未图示)连接的外部连接部件31。与相邻的蓄电元件11电连接的引线端子12A、12B分别通过焊接而与连接部件36连接。
蓄电元件11的一个侧缘安装于保持部件20。具体来说，在蓄电元件11的形成有引线端子12A、12B的一个侧缘，如图7所示，形成有2个圆形的安装孔13A，将设置于保持部件20的安装突部26嵌入到该安装孔13A，从而将蓄电元件11安装于保持部件20。另外，在引线端子12A、12B，形成有收容保持部件的保持突部22的保持孔13B。
(保持部件20)
在保持部件20处，设置保持连接部件36和外部连接部件31中的至少一方的连接部件保持部21。在连接部件保持部21，突出形成有嵌入到设置于连接部件36或者外部连接部件31的2个保持孔33A的保持突部22。保持突部22还嵌入到重叠于外部连接部件31或者连接部件21的引线端子12A、12B的保持孔13B。
在各保持部件20的大致中央部，形成有收纳与连接部件36(36A、36B)或者外部连接部件31(31A、31B)连接的端子19的端子收纳部23。端子收纳部23在前方具有开口部23A，从该开口部23A被插入对方的端子(未图示)。此外，连接到连接部件36和外部连接部件31的端子19是检测蓄电元件11的状态(例如，电压、温度)的检测端子。
在保持部件20的长度方向上的两端部分别设置形成有圆形的贯通孔25的固定部24。关于保持部件20的贯通孔25，如果将4个保持部件20设为层叠状态，则形成1个孔，将固定部件(未图示)插通到该孔中。另外，在保持部件20的长度方向上的两端部向上方突出形成有安装蓄电元件11的安装突部26。通过将形成于保持部件20的安装突部26嵌入到设置于蓄电元件11的安装孔13A，固定蓄电元件11。
在本实施方式中，作为保持部件20，使用3种形状的部件。具体来说，使用配置于最下层的第1保持部件20A、配置于下数第二层与第三层的第2保持部件20B和配设于最上层的第3保持部件20C。
(第1保持部件20A)
在第1保持部件20A处，如图8、图9和图27所示，在图示左侧设置有保持外部连接部件31A的连接部件保持部21。在第1保持部件20A如图10和图11所示，设置有用于配置设置于外部连接部件31A的外部连接端子35C的方形状的端子保持部27。
安装于第1保持部件20A的外部连接部件31A作为蓄电模块M1的负极而发挥功能。作为负极而发挥功能的外部连接部件31A由与负极引线端子12B相同的材料(铜或者铜合金)构成。外部连接部件31A通过将L字状的第1金属部件32A与形成为阶梯状的第2金属部件32B接合而构成。构成外部连接部件31A的第1金属部件32A和第2金属部件32B均是铜制或者铜合金制。
第1金属部件32A如图12和图13所示，具有：被保持部33，形成为平板状，连接蓄电元件11的负极引线端子12B，并且被保持于保持部件20；以及壁部33C，从被保持部33相连并且相对于被保持部33大致垂直地立起。第2金属部件32B具有与该壁部33C接合的接合部35A以及形成有螺栓状的外部连接端子35C的端子部35B。外部连接端子35C是与外部设备电连接的端子。
收容第1保持部件20A的保持突部22的2个保持孔33A以及连接被收纳于端子收纳部23的端子19的2个端子连接孔33B贯通地设置于外部连接部件31A的被保持部33。
(第2保持部件20B)
如图14～图19所示，在第2保持部件20B各设置2个保持连接部件36的连接部件保持部21。在配置于下数第二层的第2保持部件20B，连接部件36(36A)如图14、图15和图29所示，被保持于图示右侧的连接部件保持部21。另外，在配置于下数第三层的第2保持部件20B，连接部件36(36B)如图16、图17和图33所示，被保持于图示左侧的连接部件保持部21。
在这里，将被保持于在下数第二层配置的第2保持部件20B的连接部件36设为第1连接部件36A(图20)，将被保持于在下数第三层配置的第2保持部件20B的连接部件36设为第2连接部件36B(图21)。各连接部件36A、36B(第1连接部件36A和第2连接部件36B)在前方具有U字状地折曲而与蓄电元件11的引线端子12A、12B连接的端子连接部38A、38B，在后方具有被保持于第2保持部件20B的平板状的被保持部39。
另外，各连接部件36A、36B分别通过将2个金属板材(第1金属板材37A、第2金属板材37B)接合而构成。2个金属板材37A、37B中的配置于下侧的第1金属板材37A呈平板状，具有形成有2个保持孔39A和2个端子连接孔39B的被保持部39以及连接配置于下侧的蓄电元件11的引线端子12A的端子连接部38A。配置于上侧的第2金属板材37B具有形成有2个保持孔39A和2个端子连接孔39B的被保持部39、从被保持部39相连并且相对于被保持部39大致垂直地立起的立起壁39C、以及相对于立起壁39C大致垂直地折曲而成并且连接配置于上侧的蓄电元件11的引线端子12B的端子连接部38B。
在各连接部件36A、36B处，2个端子连接部38A、38B间隔开立起壁39的高度X(参照图6)的量。因此，在对端子连接部38A与引线端子12A进行激光焊接时和对端子连接部38B与引线端子12B进行激光焊接时，能够可靠地进行焊接。
在本实施方式中，构成各连接部件36A、36B的第1金属板材37A由与正极的引线端子12A相同的材料(铝或者铝合金制)构成，第2金属板材37B由与负极引线端子12B相同的材料(铜或者铜合金制)构成。因此，各连接部件36A、36B的2个端子连接部38A、38B中的下侧的端子连接部38A是铝或者铝合金制，上侧的端子连接部38B是铜或者铜合金制。
第1金属板材37A的被保持部39与第2金属板材37B的被保持部39在整个区域中相互重叠，2个保持孔39A和2个端子连接孔39B也分别相互重叠。
(第3保持部件20C)
在第3保持部件20C，如图22～图24和图37所示，在图示左侧设置保持外部连接部件31B的连接部件保持部21，经过阶梯，在图示右侧设置保持第1连接部件36A的连接部件保持部21。在第3保持部件20C，设置有用于配置设置于外部连接部件31B的外部连接端子35C的方形状的端子保持部27。
安装于第3保持部件20C的外部连接部件31B作为蓄电模块M1的正极而发挥功能。作为正极而发挥功能的外部连接部件31B由与正极引线端子12A相同的材料(铝或者铝合金)构成。外部连接部件31B将L字状的第1金属部件32C与形成为阶梯状的第2金属部件32D接合而成。构成外部连接部件31B的第1金属部件32C和第2金属部件32D是铝制或者铝合金制。
第1金属部件32C如图25和图26所示，具有：被保持部33，形成为平板状，连接蓄电元件11的正极引线端子12A，并且被保持于第3保持部件20C；以及壁部33C，从被保持部33相连并且相对于被保持部33大致垂直地垂下。第2金属部件32D具有与该壁部33C接合的接合部35A以及形成有螺栓状的外部连接端子35C的端子部35B。外部连接端子35C是与外部设备电连接的端子。
收容第3保持部件20C的保持突部22的2个保持孔33A贯通地设置于外部连接部件31B的被保持部33。此外，被保持于第3保持部件20C的第1连接部件36A是与被保持于第2保持部件20B的第1连接部件36A相同的结构。
(蓄电模块M1的组装方法)
对金属材料加压而制作第1金属部件32A、32C、第2金属部件32B、32D、第1金属板材37A和第2金属板材37B，并将它们接合，将各外部连接部件31A、31B、第1连接部件36A制作2个，并且制作第2连接部件36B。将端子19分别安装于外部连接部件31A、第1连接部件36A和第2连接部件36B的端子连接孔38B。
接下来，将第1保持部件20A的保持突部22嵌入到外部连接部件31A的保持孔33A，并且，将外部连接部件31A的端子部35B嵌入到第1保持部件20A的端子保持部27，从而将外部连接部件31A安装到第1保持部件20A(参照图8和图9)。其后，当将第1保持部件20A的安装突部26嵌入到蓄电元件11的安装孔13A，并将第1保持部件20A的保持突部22嵌入到引线端子12B的保持孔13B后，得到图27和图28所示的最下层的蓄电单元41A。
当将第2保持部件20B的保持突部22嵌入到第1连接部件36A的保持孔39A，将第1连接部件36A安装到配置于下数第二层的第2保持部件20B，并重叠(层叠)于最下层的蓄电单元41A后，成为图29和图30所示的状态。接下来，当将第2保持部件20B的安装突部26嵌入到蓄电元件11的安装孔13A，将第2保持部件20B的保持突部22嵌入到引线端子12B的保持孔13B，从而将下数第二层的蓄电单元41B层叠于最下层的蓄电单元41A后，得到图31和图32所示的层叠体40A。
当将第2保持部件20B的保持突部22嵌入到第2连接部件36B的保持孔39A，将第2连接部件36B安装到配置于下数第三层的第2保持部件20B，并重叠(层叠)于下数第二层的蓄电单元41B后，成为图33和图34所示的状态。接下来，当将第2保持部件20B的安装突部26嵌入到蓄电元件11的安装孔13A，将下数第三层的蓄电单元41C层叠于下数第二层的蓄电单元41B后，得到图35和图36所示的层叠体40B。
将第3保持部件20C的保持突部22嵌入到外部连接部件31B的保持孔33A，并且，将外部连接部件31B的端子部35B嵌入到第3保持部件20C的端子保持部27，从而将外部连接部件31B安装到第3保持部件20C(参照图22)。进一步地，当将第3保持部件20C的保持突部22嵌入到第1连接部件36A的保持孔39A，并重叠(层叠)于下数第三层的蓄电单元41C后，成为图37所示的状态。接下来，当将第3保持部件20C的安装突部26嵌入到蓄电元件11的安装孔13A，将第3保持部件20的保持突部22嵌入到引线端子12B的保持孔13B，从而将最上层的蓄电单元41D层叠于下数第三层的蓄电单元41C后，得到图4所示的层叠体40。
在层叠体40中，如图5和图6所示，第1连接部件36A的第1金属板材37A与配置于下方的蓄电元件11的正极引线端子12A相接触，第1连接部件36A的第2金属板材37B与配置于上方的蓄电元件11的负极引线端子12B相接触。第2连接部件36B的第1金属板材37A与配置于下方的蓄电元件11的正极引线端子12A相接触，第2连接部件36B的第2金属板材37B与配置于上方的蓄电元件11的负极引线端子12B相接触。被保持于第1保持部件20A的外部保持部件31A与负极引线端子12B相接触，被保持于第3保持部件20C的外部保持部件31B与正极引线端子12A相接触。
即，各引线端子12A、12B与由相同材料构成的连接部件36或者外部连接部件31相接触。在层叠体40中，4个端子收纳部23在上下方向(层叠方向)上排成一列。
接下来，当将层叠体40收纳于外壳主体16时，如图3所示，蓄电元件组10被收纳于外壳主体16内，保持部件20的一部分向外侧露出。接下来，当安装保持部件盖17时，如图2所示，配置成端子收纳部23从形成于保持部件盖17的插通部17A向外侧突出。进一步地，当将壳体18以覆盖排成一列的端子收纳部23的方式盖上之后，得到图1所示的蓄电模块M1。
(本实施方式的作用和效果)
根据本实施方式，在安装于蓄电元件11的一个侧缘的保持部件20的连接部件保持部21，保持对在层叠方向上相邻的蓄电元件11的引线端子12A、12B彼此进行连接的连接部件36。因此，根据本实施方式，当层叠安装有保持部件20的蓄电元件11并通过焊接等方法连接蓄电元件11的引线端子12A、12B与连接部件36后，得到蓄电模块M1，因此能够简化连接作业。
另外，根据本实施方式，能够层叠所需数量的蓄电元件11而构成1个蓄电模块M1，因此能够将用于收纳该蓄电模块M1的外壳15设为一个，与将蓄电元件11收纳于多个外壳中而成的蓄电模块M1相比，外壳的数量较少，相应地，能够减小搭载空间。
其结果是，根据本实施方式，能够提供节省空间且简化了连接作业的蓄电模块M1。
另外，根据本实施方式，连接部件36的与引线端子12A、12B接触的部分(端子连接部38A、38B)由与该引线端子12A、12B相同的金属材料构成，因此作为将引线端子12A、12B与连接部件36连接的方法，能够执行各种焊接方法，而且能够抑制在引线端子12A、12B与连接部件36的连接部发生电蚀，提高电连接的可靠性。
<其他实施方式>
本发明不限定于根据上述叙述和附图而说明的实施方式，例如如下的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
(1)在上述实施方式中，作为连接部件36，示出将第1金属板材37A与第2金属板材37B接合而成的部件，也可以由一个部件构成。
(2)在上述实施方式中，作为外部连接部件31A(31B)，示出将第1金属部件32A(32C)与第2金属部件32B(32D)接合而成的部件，但也可以由一个部件构成。
(3)在上述实施方式中，示出构成外部连接部件31的2个金属部件由相同材料构成，但2个金属部件也可以由不同的材料构成。
(4)在上述实施方式中，示出将4个蓄电元件11层叠而成的蓄电元件组10，但蓄电元件组10是将多个蓄电元件层叠而成的即可，也可以层叠2个或者3个蓄电元件，或者层叠5个以上的蓄电元件。
(5)在上述实施方式中，示出将端子保持部27形成于保持部件20，但也可以没有端子保持部。
(6)在上述实施方式中，示出将检测用的端子19安装于连接部件36A、36B和外部连接部件31A的结构，但检测用的端子也可以与连接部件和外部连接部件独立地连接到引线端子。
标号说明
10…蓄电元件组
11…蓄电元件
12A…正极的引线端子
12B…负极的引线端子
13…容器
15…外壳
20…保持部件
20A…第1保持部件
20B…第2保持部件
20C…第3保持部件
21…连接部件保持部
31…外部连接部件
31A…外部连接部件
31B…外部连接部件
33…被保持部
33A…保持孔
36…连接部件
36A…第1连接部件
36B…第2连接部件
37A…第1金属板材
37B…第2金属板材
38A、38B…端子连接部
39…被保持部
39A…保持孔
40…层叠体
41A…最下层的蓄电单元
41B…下数第二层的蓄电单元
41C…下数第三层的蓄电单元
41D…最上层的蓄电单元
M1…蓄电模块。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种蓄电模块，其特征在于，具备：
蓄电元件组，将多个蓄电元件层叠而成，该多个蓄电元件具有从一个侧缘向外侧方向突出的正极和负极的引线端子以及收纳与所述引线端子连接的蓄电要素的层压薄膜制的容器；
连接部件，与在层叠方向上相邻的所述蓄电元件的所述引线端子分别电连接；以及
保持部件，具有保持所述连接部件的连接部件保持部，并且安装于所述蓄电元件的一个侧缘，
所述连接部件具有在所述层叠方向上隔开间隔地配置的2个板状的端子连接部，
所述引线端子的与所述连接部件连接的部分分别具有在俯视时与各板状的端子连接部相同的形状。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其特征在于，
所述连接部件的与所述引线端子接触的部分由与该引线端子相同的金属材料构成。

Claims (2)

1.一种蓄电模块，其特征在于，具备：
蓄电元件组，将多个蓄电元件层叠而成，该多个蓄电元件具有从一个侧缘向外侧方向突出的正极和负极的引线端子以及收纳与所述引线端子连接的蓄电要素的层压薄膜制的容器；
连接部件，对在层叠方向上相邻的所述蓄电元件的所述引线端子彼此进行连接；以及
保持部件，具有保持所述连接部件的连接部件保持部，并且安装于所述蓄电元件的一个侧缘。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其特征在于，
所述连接部件的与所述引线端子接触的部分由与该引线端子相同的金属材料构成。
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