CN106165191A - 电池块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池块。电池(10)将各正极侧在一侧对齐并将各负极侧在另一侧对齐，以给定的配置关系进行排列配置，被保持部(20)保持。保持部(20)包含第1保持部(22)、第2保持部(24)以及第3保持部(26)。第1保持部(22)以覆盖电池(10)的纵长方向的外周面之中的一侧的一部分的方式对电池(10)进行保持。第2保持部(24)以覆盖电池(10)的纵长方向的外周面之中的另一侧的一部分的方式对电池(10)进行保持。第3保持部(26)以覆盖电池(10)的纵长方向的外周面之中的未被第1保持部(22)以及第2保持部(24)覆盖的区域的方式对电池(10)进行保持。

Description

电池块
技术领域
本发明涉及电池块。
背景技术
作为电动汽车等电动机驱动用的电源或者作为家庭用或产业用的电源，利用的是将锂离子电池等多个电池列联或者并联连接而构成的电池块。用于大输出用途的电池块以大电流被充放电，从而电池的温度会上升。这种情况下，期望有效地散热各电池被充放电时的发热以免促进电池的劣化，从而以良好的状态来维持电池性能。为此，例如已知对于各电池的排列面通过两片散热板从其两侧夹持而使各散热板分别与电池的周面抵接来提高从电池的表面的散热性的方法(参照下述专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-124225号公报
发明内容
本发明所涉及的电池块的特征在于，具备：多个电池；和保持部，将所述多个电池的各正极侧在一侧对齐，将各负极侧在另一侧对齐，以给定的配置关系进行排列配置，所述保持部包含：第1保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的所述一侧的一部分的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有绝缘性的材料形成；第2保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的所述另一侧的一部分的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有绝缘性的材料形成；和第3保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的未被所述第1保持部以及所述第2保持部覆盖的区域的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有导热性的材料形成。
根据以上的构成，能够提供能谋求轻量化且能实现更安全的散热的电池块。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的电池块的构成的分解立体图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的电池块的构成的立体图。
图3是在本发明的实施方式中利用的第1保持部的立体图。
图4是本发明的实施方式所涉及的电池块的俯视图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前先说明以往的电池块中的课题。
在为使散热板的导热性变高而选择了具有导电性的金属作为散热板的材料的情况下，无法谋求发挥散热功能的部件的轻量化，并且需要安全散热以防止与电池的正极电极部或者负极电极部电短路等。
因此，本发明为了解决上述课题而提供一种电池块，能够谋求发挥散热功能的部件的轻量化并且能够实现更安全的散热。
以下，参照附图来具体说明本发明的实施方式的例子。在所参照的各图中，对于相同的部分赋予相同的符号，原则上省略与相同的部分有关的重复性说明。
图1是表示本发明的实施方式所涉及的电池块100的构成的分解立体图。此外，图2是表示本发明的实施方式所涉及的电池块100的构成的立体图。电池块100是将多个电池10并联连接来获得给定的容量的电池块。在本实施方式中，1个电池块100由32个电池构成。32个电池10将各正极侧在一侧对齐并将各负极侧在另一侧对齐，以交错型的配置关系进行排列配置，被保持部20保持。
保持部20包含第1保持部22、第2保持部24以及第3保持部26。在第1保持部22形成有在电池10的纵长方向上延伸的卡止凹部34。此外，在第2保持部24形成有在电池10的纵长方向上延伸的卡止凸部44。如图2所示，第1保持部22和第2保持部24被卡止凹部34和卡止凸部44卡止以便夹着第3保持部。
在电池块100中，在电池10的正极侧配置有正极侧集电板54，在负极侧配置有负极侧集电板70。正极侧集电板54被正极侧输出端子80和紧固构件84紧固，负极侧集电板70被负极侧输出端子82和紧固构件86紧固。正极侧集电板54被正极侧盖部62覆盖，与外部电绝缘。此外，负极侧集电板70被负极侧盖部78覆盖，与外部电绝缘。
在图1、2中，作为相互正交的3轴方向而示出了H方向、L方向、W方向。H方向是电池10的纵长方向。L方向、W方向表示电池10的二维配置的配置方向，在此将尺寸大的方向设为L方向，将尺寸小的方向设为W方向。在以下的图中也同样。
电池10是能够充放电的二次电池。在本实施方式中，作为二次电池而假定锂离子电池。除此之外，还可以利用镍氢电池、碱性电池、钠电池等。在图1中示出容纳配置于电池块100的状态下的32个电池10的立体图。如在此所示的那样，32个电池10设为使相邻的电池之间的间隙最小的交错型的配置关系，在宽度方向W上配置有3列的电池列(以下，在图1中从纸面的W方向的上侧起依次称为第1电池列、第2电池列、第3电池列)，各个电池列沿着L方向配置有11个、10个、11个电池。
电池10具有圆筒形的外形。圆筒形的两端部之中的一端用作正极端子，另一端用作负极端子。若列举电池10的一例，则分别是直径为18mm、高度为65mm、端子间电压为3.6V、容量为2.5Ah的锂离子电池。这是用于说明的例示，也可以是除此之外的尺寸、特性值。另外，电池10不限于圆筒形的电池，例如可以是具有方形等其他外形的电池。
第1保持部22进行保持，使得以交错型的配置关系对32个电池10进行排列配置，覆盖H方向的电池10的外周面之中的正极侧的一部分。第1保持部22整体上具有大致矩形箱状的形状，H方向的一端已开口。第1保持部22具有第1平面部28和第1侧面部30。在第1平面部28中，为使32个电池10的正极端子和后述的正极侧引线部48电连接，在与各个正极端子对应的位置形成有贯通孔32。在第1侧面部30的W方向的两面形成有与第2保持部24的卡止凸部44连结的卡止凹部34。此外，在第1侧面部30的L方向的一面(在图1中为纸面的左侧的面)，形成有嵌入正极侧输出端子80的第1缝隙36。
图3是在本发明的实施方式中利用的第1保持部22的立体图。在第1保持部22形成有用于容纳电池10的正极侧的一部分的第1容纳部88。第1容纳部88由第1平面部28和第1侧壁部90来划分，整体上形成为大致圆柱状的形状。为了容易插入电池10，第1容纳部88形成为在所容纳的电池10与第1侧壁部90之间出现微小的间隙。在电池块100输送时等，由于该间隙有时电池10会晃荡不稳。因此，在第1侧壁部90的内表面以向内侧突出的方式形成有第1肋92。第1肋92的突出量随着远离第1平面部28而变小。第1肋92与电池10抵接来支承电池10，从而可在不利用粘接剂等的情况下防止电池10的晃荡不稳。此外，通过使第1肋92的突出量随着远离第1平面部28而变小，从而既能维持电池10的插入容易性，又能稳定地保持电池10。这种第1保持部22利用具有给定的绝缘性、耐热性以及强度的材料使得第1平面部28、第1侧面部30、第1侧壁部90以及第1肋92成型为一体。
返回图1。第2保持部24进行保持，使得以交错型的配置关系对32个电池10进行排列配置，覆盖H方向的电池10的外周面之中的负极侧的一部分。第2保持部24格体上具有大致矩形箱状的形状，H方向的一端已开口。第2保持部24具有未图示的第2平面部和第2侧面部40。在第2平面部中，为使32个电池10的负极端子和后述的负极侧引线部64电连接，在与各个负极端子对应的位置形成有未图示的贯通孔。在第2侧面部40的W方向的两面形成有与第1保持部22的卡止凹部34连结的卡止凸部44。此外，在第2侧面部40的L方向的一面(在图1中为纸面的左侧的面)，形成有嵌入负极侧输出端子82的第2缝隙46。由于与第1保持部22相同，因此省略详细说明，在第2保持部24形成有用于容纳电池10的负极侧的一部分的第2容纳部94，在划分出第2容纳部94的第2侧壁部96的内表面以向内侧突出的方式形成有第2肋。这种第2保持部24利用具有给定的绝缘性、耐热性以及强度的材料使得第2平面部、第2侧面部40、第2侧壁部96以及第2肋成型为一体。
第3保持部26进行保持，使得以交错型的配置关系对32个电池10进行排列配置，覆盖H方向的电池10的外周面之中的未被第1保持部以及第2保持部覆盖的区域。第3保持部26包含整体上具有大致圆柱状的形状的第3容纳部98，第3容纳部98的配置与上述的电池10的配置关系对应，被设为交错型的配置关系。即，在W方向上配置3列的第3容纳部98，各个容纳部列沿着L方向具有11个、10个、11个第3容纳部98。这种第3保持部26例如将铝作为材料通过挤压成型、压铸形成为给定的形状。
保持部20通过第1保持部22和第2保持部24夹着第3保持部26，并通过第1保持部22的卡止凹部34和第2保持部24的卡止凸部44的卡止机构进行连结，由此来构成。在此，也可以说第3保持部26的W方向的两侧面以沿着电池10的侧面轮廓具有凸区域和凹区域的波型形状来形成。第1保持部22的卡止凹部34和第2保持部24的卡止凸部44分别形成于与第3保持部26的W方向的两侧面的凹区域对应的位置。因而，在构成保持部20时，能够在第3保持部26的W方向的两侧面的凸区域的内侧对卡止凹部34和卡止凸部44进行卡止。由此，能够在W方向上紧凑地堆叠电池块100来构成电池模块，能够使电池模块小型化。
第3保持部26的H方向的一端与第1保持部22的第1侧面部30的顶面抵接，另一端与第2保持部24的第2侧面部40的顶面抵接，从而构成保持部20。在本发明的实施方式中，作为第1保持部22的第1侧面部30的H方向的高度，假定电池10的纵长方向的高度的大致1/3。同样，作为第2保持部24的第2侧面部40的H方向的高度，假定电池10的纵长方向的高度的大致1/3。即，第3保持部26对电池10进行保持，使得覆盖电池10的纵长方向的外周之中的中央附近的1/3的区域。由于第3保持部26仅覆盖电池10的纵长方向的外周之中的中央附近的一部分的区域，因此能够实现电池块100的轻量化，并且能够在相邻的电池10之间产生温度的偏差的情况下经由第3保持部26来谋求温度的均匀化。此外，第3保持部26和电池10的正极端子被第1保持部22绝缘，第3保持部26和电池10的负极端子被第2保持部24绝缘。由此，即便在第3保持部26由具有导热性高的传导性的材料来形成的情况下，也可抑制电池10的正极端子以及负极端子和第3保持部26被短路的危险性，既能确保安全性又能提高电池块100的散热性。
第3保持部26的W方向的宽度形成得比第1保持部22以及第2保持部24的W方向的宽度稍大(例如0.5mm)，第3保持部26的两侧面轮廓位于比第1保持部22的第1侧面部30以及第2保持部24的第2侧面部40的各个轮廓稍靠外侧。即，也可以说在W方向上第3保持部26的两侧面比第1保持部22的第1侧面部30以及第2保持部24的第2侧面部40更向外侧突出。因而，第3保持部26易于暴露在被送风扇送风的冷却风中。此外，易于与冷却水循环的冷却管抵接。进而，易于与安装架等具备散热功能的电池块100的固定构件抵接。由此，第3保持部26能够在不被第1保持部22的第1侧面部30以及第2保持部24的第2侧面部40妨碍的情况下与这些制冷剂热结合。结果，能够进一步提高电池块100的散热性。
在32个电池10容纳于保持部20时，各正极侧在一侧对齐，各负极侧在另一侧对齐。在图1中，一侧沿着H方向而处于纸面的右侧，另一侧沿着H方向而处于纸面的左侧。
正极侧引线部48是对被排列配置的电池10的正极侧分别进行电连接的连接构件。正极侧引线部48具有正极侧引线端子50和正极侧引线连接部52。正极侧引线端子50经由第1保持部22的贯通孔32而一端与电池10的正极端子连接，另一端与正极侧引线连接部52连接。正极侧引线端子50通过适当调整形状、长度，从而能够具备在流动过电流时熔断的熔断性保护功能。正极侧引线端子50的一端与电池10的正极端子例如通过电阻焊接、超声波焊接、激光焊接等被冶金接合。32个电池10被分割为给定数的电池小组，各个电池小组中包含的电池10的正极侧通过正极侧引线端子50以及正极侧引线连接部52被并联连接。这种正极侧引线部48利用具有电气导电性的材料使得正极侧引线端子50以及正极侧引线连接部52成型为一体。
正极侧集电板54是对按照上述的每个电池小组并联连接的电池10的正极侧分别进行电连接的连接构件。正极侧集电板54具有：正极侧集电部56、和相对于正极侧集电部56大致垂直地折弯而形成的正极侧输出部58。正极侧集电部56与正极侧引线部48连接，从而将电池小组间并联连接。即，正极侧集电部56经由正极侧引线部48而将32个电池10的正极侧并联连接。正极侧集电部56形成为：在第1电池列与第2电池列之间沿着L方向延伸，并且在第2电池列与第3电池列之间沿着L方向延伸。通过如此形成，从而与形成为如整面覆盖第1保持部22的第1平面部28的大致矩形板状的形状的情况相比，能够节约材料，能够实现电池块100的轻量化。
在正极侧输出部58形成有插入正极侧输出端子80的贯通孔60。通过在贯通孔60插入正极侧输出端子80，从而32个电池10的正极侧和正极侧输出端子80被电连接，能够经由正极侧输出端子80来使电流流入流出。这种正极侧集电板54利用具有电气导电性的材料而形成为给定的形状。
正极侧盖部62是配置于正极侧集电板54的外侧并对电池10的正极侧和外部进行电绝缘的板材。正极侧盖部62通过卡止机构、粘接、或者它们的组合等而与第1保持部22连结。这种正极侧盖部62利用具有给定的绝缘性、耐热性以及强度的材料而形成为给定的形状。
负极侧引线部64是对被排列配置的电池10的负极侧分别进行电连接的连接构件。负极侧引线部64具有负极侧引线端子66和负极侧引线连接部68。负极侧引线端子66经由第2保持部24的贯通孔而一端与电池10的负极端子连接，另一端与负极侧引线连接部68连接。负极侧引线端子66通过适当调整形状、长度，从而能够具备在流动过电流时熔断的熔断性保护功能。负极侧引线端子66的一端与电池10的负极端子例如通过电阻焊接、超声波焊接、激光焊接等被冶金接合。上述的电池小组中包含的电池10的负极侧通过负极侧引线端子66以及负极侧引线连接部68被并联连接。这种负极侧引线部64利用具有电气导电性的材料使得负极侧引线端子66以及负极侧引线连接部68成型为一体。
负极侧集电板70是对按照上述的每个电池小组并联连接的电池10的负极侧分别进行电连接的连接构件。负极侧集电板70具有：负极侧集电部72、和相对于负极侧集电部72大致垂直地折弯而形成的负极侧输出部74。负极侧集电部72与负极侧引线部64连接，从而将电池小组间并联连接。即，负极侧集电部72经由负极侧引线部64而将32个电池10的负极侧并联连接。负极侧集电部72形成为，在第1电池列与第2电池列之间沿着L方向延伸，并且在第2电池列与第3电池列之间沿着L方向延伸。通过如此形成，从而与形成为如整面覆盖第2保持部24的第2平面部的大致矩形板状的形状的情况相比，能够节约材料，能够实现电池块100的轻量化。
在负极侧输出部74形成有插入负极侧输出端子82的贯通孔76。通过在贯通孔76插入负极侧输出端子82，从而32个电池10的负极侧和负极侧输出端子82被电连接，能够经由负极侧输出端子82来使电流流入流出。这种负极侧集电板70利用具有电气导电性的材料而形成为给定的形状。
图4是在本发明的实施方式中利用的电池块100的俯视图。另外，为了简化说明，在图4中省略图示电池块100的正极侧盖部62。如图4所示，正极侧引线部48将螺钉等固定构件插入第1保持部22所形成的螺纹孔而被固定。接下来，在将正极侧输出端子80配置于第1保持部22的第1缝隙36的状态下，正极侧集电板54以使正极侧输出端子80贯穿贯通孔60的方式嵌入第1保持部22。此外，正极侧集电板54与正极侧引线部48抵接，通过紧固构件84被固定于第1保持部22。电池块100的负极侧的构造也相同，因此省略详细说明，负极侧引线部64被固定于第2保持部24，负极侧集电板70以使负极侧输出端子82贯穿贯通孔76的方式与负极侧引线部64抵接，并通过紧固构件86固定于第2保持部24。
根据本发明的实施方式，电池10将各正极侧在一侧对齐并将各负极侧在另一侧对齐，以给定的配置关系进行排列配置，被保持部20保持。保持部20包含第1保持部22、第2保持部24以及第3保持部26。第1保持部22对电池10进行保持，使得覆盖电池10的纵长方向的外周面之中的一侧的一部分。第2保持部24对电池10进行保持，使得覆盖电池10的纵长方向的外周面之中的另一侧的一部分。第3保持部26对电池10进行保持，使得覆盖电池10的纵长方向的外周面之中的未被第1保持部22以及第2保持部24覆盖的区域。因而，能够实现电池块100的轻量化。此外，电池10的正极端子以及负极端子与第3保持部26能够可靠地绝缘，能够对第3保持部26应用导热性高的材料，既能确保安全性又能提高电池块100的散热性。第3保持部26的W方向的两侧面以沿着电池10的侧面轮廓具有凸区域和凹区域的波型形状来形成。第1保持部22的卡止凹部34和第2保持部24的卡止凸部44分别形成于与第3保持部26的两侧面的凹区域对应的位置。因而，能够在第3保持部26的两侧面的凸区域的内侧对卡止凹部34和卡止凸部44进行卡止，从而能够紧凑地堆叠电池块100。在第1保持部22中，在形成用于对电池10的正极侧的一部分进行容纳的第1容纳部88的第1侧壁部90的内表面，以向内侧突出的方式形成有第1肋92。此外，在形成用于对电池10的负极侧的一部分进行容纳的第2容纳部94的第2侧壁部96的内表面，以向内侧突出的方式形成有第2肋。因而，能够在不利用粘接剂等的情况下防止电池10的晃荡不稳，能够降低电池块100的制造成本，实现其轻量化。电池10以交错型的配置关系进行排列配置。因而，能够实现电池块100的紧凑化。正极侧集电部56以及负极侧集电部72形成为：在第1电池列与第2电池列之间沿着L方向延伸，并且在第2电池列与第3电池列之间沿着L方向延伸。因而，能够节约材料，能够实现电池块100的轻量化。
以上，基于实施方式说明了本发明。本实施方式只是例示，对于它们的各构成要素、各处理工艺的组合能够实现各种变形例，此外本领域的技术人员可理解这样的变形例也在本发明的范围内。
(变形例)
在上述的实施方式中，说明了利用电池10的纵长方向的高度的1/3来构成第3保持部的H方向的高度的例子。关于该点，也可以将第3保持部的H方向的高度构成为不同于电池10的纵长方向的高度的1/3。
例如，在重视散热性时，可以调整第1保持部22的第1侧面部30的H方向的高度和第2保持部24的第2侧面部40的高度，使得第3保持部的H方向的高度能够大于电池10的纵长方向的高度的1/3。另一方面，在重视轻量性、经济化时，可以调整第1保持部22的第1侧面部30的H方向的高度和第2保持部24的第2侧面部40的高度，使得第3保持部的H方向的高度能够小于电池10的纵长方向的高度的1/3。
另外，本实施方式所涉及的发明可以由以下记载的项目来确定。
[项目1]
一种电池块，具备：多个电池；和保持部，将所述多个电池的各正极侧在一侧对齐，将各负极侧在另一侧对齐，以给定的配置关系进行排列配置，所述保持部包含：第1保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的所述一侧的一部分的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有绝缘性的材料形成；第2保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的所述另一侧的一部分的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有绝缘性的材料形成；和第3保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的未被所述第1保持部以及所述第2保持部覆盖的区域的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有导热性的材料形成。
[项目2]
根据项目1所记载的电池块，所述第3保持部的侧面部以沿着电池的侧面轮廓具有凸区域和凹区域的波型形状来形成，在所述凹区域中所述第1保持部和所述第2保持部以夹着所述第3保持部的方式被卡止。
[项目3]
根据项目2所记载的电池块，在所述第1保持部以及所述第2保持部形成有由平面部和侧壁部划分出的容纳所述多个电池的容纳部，在所述侧壁部以向内侧突出的方式形成有肋。
[项目4]
根据项目3所记载的电池块，所述给定的配置关系是在配置所述多个电池时使相邻的所述电池之间的间隙最小的交错型的配置关系。
[项目5]
根据项目4所记载的电池块，所述平面部在与所述多个电池的正极端子或者负极端子对应的位置形成有多个贯通孔，具有与所述多个电池的正极侧或负极侧抵接的所述第1面和与所述第1面对置的第2面，在所述第2面上的未形成所述多个贯通孔的区域配置有集电板，该集电板在配置成所述交错型的所述多个电池的列被配置的方向上延伸且对所述多个电池进行电连接。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电池块在电动汽车等电动机驱动用的电源、备用电源等中是有用的。
符号说明
10电池；20保持部；22第1保持部；24第2保持部；26第3保持部；28第1平面部；30第1侧面部；32、60、76贯通孔；34卡止凹部；36第1缝隙；40第2侧面部；44卡止凸部；46第2缝隙；48正极侧引线部；50正极侧引线端子；52正极侧引线连接部；54正极侧集电板；56正极侧集电部；58正极侧输出部；62正极侧盖部；64负极侧引线部；66负极侧引线端子；68负极侧引线连接部；70负极侧集电板；72负极侧集电部；74负极侧输出部；78负极侧盖部；80正极侧输出端子；82负极侧输出端子；84、86紧固构件；88第1容纳部；90第1侧壁部；92第1肋；94第2容纳部；96第2侧壁部；98第3容纳部。

Claims (5)

1.一种电池块，具备：
多个电池；和
保持部，将所述多个电池的各正极侧在一侧对齐，将各负极侧在另一侧对齐，以给定的配置关系进行排列配置，
所述保持部包含：
第1保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的所述一侧的一部分的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有绝缘性的材料形成；
第2保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的所述另一侧的一部分的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有绝缘性的材料形成；和
第3保持部，以覆盖所述多个电池的纵长方向的外周面之中的未被所述第1保持部以及所述第2保持部覆盖的区域的方式对所述多个电池进行保持，并且由具有导热性的材料形成。
2.根据权利要求1所述的电池块，其中，
所述第3保持部的侧面部以沿着电池的侧面轮廓具有凸区域和凹区域的波型形状来形成，在所述凹区域中所述第1保持部和所述第2保持部以夹着所述第3保持部的方式被卡止。
3.根据权利要求2所述的电池块，其中，
在所述第1保持部以及所述第2保持部形成有由平面部和侧壁部划分出的容纳所述多个电池的容纳部，在所述侧壁部以向内侧突出的方式形成有肋。
4.根据权利要求3所述的电池块，其中，
所述给定的配置关系是在配置所述多个电池时使相邻的所述电池之间的间隙最小的交错型的配置关系。
5.根据权利要求4所述的电池块，其中，
所述平面部在与所述多个电池的正极端子或者负极端子对应的位置形成有多个贯通孔，具有与所述多个电池的正极侧或负极侧抵接的所述第1面和与所述第1面对置的第2面，在所述第2面上的未形成所述多个贯通孔的区域配置有集电板，该集电板在配置成所述交错型的所述多个电池的列被配置的方向上延伸且对所述多个电池进行电连接。
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