CN106233497A - 电池组及具有电池组的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷却效率高且可靠性高的电池组。在该电池组中，从上方至下方交替地设置有第1通路(16a)和第2通路(16b)，该第1通路(16a)形成于分隔件的主体部的一个面和方形电池之间，该第2通路(16b)形成于分隔件的主体部的另一个面和方形电池之间，在分隔件的侧壁部设置有开口(15)，第1通路(16a)或第2通路(16b)自开口(15)暴露出来。

Description

电池组及具有电池组的车辆
技术领域
本发明涉及一种将多个方形电池隔着分隔件层叠而成的电池组以及具有该电池组的车辆。
背景技术
以往，在以电力为驱动源的混合动力汽车、电动汽车等中，使用将多个方形电池串联或者并联连接而成的电池组。
在电池组中，在相邻的方形电池之间配置有分隔件。该分隔件具有防止方形电池彼此直接接触的功能。此外，通过在分隔件上设置凹凸，并且在方形电池和分隔件之间形成供冷却气体流动的通路，在方形电池发热的情况下，能够使冷却气体流过该通路来对方形电池进行冷却。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2013-004523号公报
在上述专利文献1中，公开了一种如下结构：在单电池阻挡件(分隔件)的基部设置突出部，在单电池阻挡件和蓄电池单电池之间设置供热交换介质通过的通路。此外，公开了单电池阻挡件具有凸缘部，并且在该凸缘部形成有开口部。
发明内容
发明要解决的问题
对于混合动力汽车、电动汽车等所使用的车辆用的电池组而言，即使由于事故等导致车辆破损并对电池组施加了猛烈冲击，也必须防止电池组破损而导致方形电池产生异常。本发明的目的在于提供一种维持方形电池的冷却性能且具有较高可靠性的电池组。
用于解决问题的方案
采用本发明的一技术方案，提供一种电池组，该电池组具有：一对端板；以及多个方形电池，它们在所述一对端板之间隔着分隔件层叠起来，该电池组的特征在于，
所述方形电池具有底面、一对大面积侧面以及一对小面积侧面，所述分隔件具有主体部和设置在所述主体部的宽度方向的两端的一对侧壁部，所述主体部配置在相邻的两个所述方形电池之间，
所述主体部具有从上方至下方交替设置的沿着纵向延伸的垂直部和沿着横向延伸的水平部，并且所述垂直部的端部与所述水平部的端部相连接，
在所述主体部的一个面和所述方形电池之间设置有供热交换气体通过的第1通路，在所述主体部的另一个面和所述方形电池之间设置有供热交换气体通过的第2流路，所述第1通路和所述第2通路从上方至下方交替设置，
所述侧壁部以面向相邻的两个所述方形电池各自的所述小面积侧面的方式配置，所述侧壁部具有开口，所述第1通路和所述第2通路中的至少一者自所述开口暴露出来。
发明的效果
在本发明的一技术方案的电池组中，能够利用分隔件的侧壁部覆盖方形电池的小面积侧面。因此，即使在由于车辆等的事故对电池组施加了猛烈冲击的情况下，也能够防止对方形电池直接施加冲击。此外，能够有效地防止由于车辆等的事故导致构成电池组的部件、构成车辆的部件对方形电池的小面积侧面造成损伤、破坏而使方形电池产生异常。
此外，在本发明的一技术方案的电池组中，在分隔件和方形电池之间形成有供热交换气体流动的通路，并且通路自设置于分隔件的侧壁部的开口暴露出来。因此，能够使热交换气体流入通路内，从而能够有效率地冷却方形电池。而且，分隔件的主体部具有交替地设置有垂直部和水平部而成的波纹状部，因此，与使用在主体部的两个面设置凸部的形态的分隔件的情况(参照图12)相比，能够增大供热交换气体流动的通路的宽度(分隔件的主体部和方形电池的大面积侧面之间的距离)。由此，使热交换气体顺畅地流入通路且在通路内顺畅地流动，因此，能够更有效率地冷却方形电池。于是，本发明的一技术方案的电池组成为具有较高的方形电池的冷却性能，并且具有较高的可靠性的电池组。此外，本申请中的“纵向”指的是相对于方形电池的底面垂直的方向，“横向”指的是相对于方形电池的底面平行的方向。
在本申请中，设置于侧壁部的开口可以是一个，也可以是多个。在设置于侧壁部的开口为一个的情况下，第1通路和第2通路自该一个开口暴露出来。但是，更加优选的是，在侧壁部设置多个开口的形态。在该情况下，第1通路和第2通路可以自一个开口暴露出来。或者，也可以是以使第1通路或者第2通路自一个开口暴露出来方式，分别设置供第1通路暴露出来的开口和供第2通路暴露出来的开口。
附图说明
图1是实施方式的电池组所使用的方形电池的立体图。
图2是实施方式的电池组的立体图。
图3A是实施方式的电池组的侧视图，图3B是实施方式的电池组的俯视图。
图4是实施方式的电池组所使用的分隔件的立体图。
图5A是分隔件的主视图，图5B是左侧的侧视图，图5C是右侧的侧视图。
图6A是沿着图5A中的VI-VI线的剖视图，图6B是图6A的放大图。
图7是沿着图3B中的VII-VII线的剖视图。
图8是图7中的VIII部分的放大图。
图9A是沿着图8中的IXA-IXA线的剖视图，图9B是沿着图8中的IXB-IXB线的剖视图。
图10是图3A中的X部分的放大图。
图11A是沿着图5A的XI-XI线的剖视图，图11B是图5A中的底部附近的放大图。
图12是表示在主体部的两个面形成有凸部的分隔件的图。
图13是图9B的开口附近的放大图。
具体实施方式
以下，使用附图详细说明本发明的实施方式。但是，以下所示的实施方式是为了理解本发明的技术思想而例示的实施方式，并不意味着将本发明限定为该实施方式。
图1是实施方式的电池组10所使用的方形电池1的立体图。方形电池1在由铝等构成的金属制的方形外壳体2的内部收纳有具有正极板和负极板的电极体以及电解质。方形外壳体2呈具有一对大面积侧面2a、一对小面积侧面2b以及底部2c的方形的有底筒状。方形外壳体2的开口被封口板3封闭。在封口板3分别设置有正极端子4和负极端子5。正极端子4与正极板电连接，负极端子5与负极板电连接。在正极端子4和封口板3之间夹设有树脂制的绝缘部件6，在负极端子5和封口板3之间夹设有树脂制的绝缘部件7。在封口板3设置有气体排出阀8，该气体排出阀8在方形外壳体2的内部的压力达到规定值以上时断裂，将方形外壳体2的内部的气体向外部排出。此外，设置有用于注入电解液的注液孔，注液后，利用封闭栓9封闭该注液孔。此外，作为方形电池1，优选使用锂离子二次电池等非水电解质二次电池。
如图2、图3A以及图3B所示，在电池组10的一对端板11之间将多个方形电池1隔着分隔件12层叠起来。一对端板11分别与连接杆(日文：バインドバー)13相连接，成为利用一对端板11和连接杆13将层叠起来的多个方形电池1限制起来的状态。连接杆13的主体部13a配置于电池组的侧面。在连接杆13的主体部13a设置有开口13c。邻接的方形电池1的正极端子4和负极端子5借助汇流条14电连接。邻接的方形电池1彼此以使各自的大面积侧面2a隔着分隔件12相对的方式配置。分隔件12具有主体部12a，该主体部12a配置在邻接的两个方形电池1之间。因此，主体部12a的一个面与一个方形电池1的大面积侧面2a相对，并且主体部12a的另一个面与另一个方形电池1的大面积侧面2a相对。
如图4、图5A～5C、图6A以及图6B所示，分隔件12具有主体部12a、侧壁部12b、底部12c以及上壁部12d。
分隔件12的主体部12a具有波纹状部，具有从上方至下方交替地形成有沿着纵向延伸的垂直部12a1和沿着横向延伸的水平部12a2的部分。垂直部12a1呈大致长方形，以其长边沿着主体部12a的宽度方向延伸的方式配置。而且，垂直部12a1以与方形电池1的大面积侧面2a直接接触或者隔着绝缘片等接触的方式配置。水平部12a2以将位于上方的垂直部12a1和位于下方的垂直部12a1相连的方式设置。垂直部12a1的下端部与水平部12a2的一个端部相连接，水平部12a2的另一个端部与位于下方的垂直部12a1的上端部相连接。由此，在主体部12a的一个面上，隔着间隔地设置多个沿着主体部12a的宽度方向延伸的凹部18。而且，利用凹部18在主体部12a和方形电池1之间形成沿着主体部12a的宽度方向延伸的间隙，该间隙成为热交换介质气体的通路16。利用凹部18形成间隙的区域和主体部12a与方形电池1相接而未形成间隙的区域从上方至下方交替地形成。在主体部12a的另一方个面上，也隔着间隔地设置有多个沿着主体部12a的宽度方向延伸的凹部18。在这里，主体部12a的另一个面上的凹部18形成在与主体部12a的一个面中的主体部12a和方形电池1相接而未形成间隙的区域相对应的区域。
如图7和图8所示，形成于主体部12a的一个面侧的热交换气体的通路(第1通路16a)和形成于主体部12a的另一个面侧的热交换气体的通路(第2通路16b)从上方至下方交替地形成。
如果分隔件12的主体部12a具有这样的形状，则在方形电池1彼此的间隔相同的情况下，如图12所示，与在主体部12a的两面设置凸部20的情况相比，能够使各通路16的宽度(主体部12a和方形电池1的大面积侧面2a之间的距离)变大。由此，热交换气体容易流入通路16。此外，在通路16内，热交换气体容易流动。因此，能够更有效率地冷却方形电池1。此外，通过从上方至下方交替地形成第1通路16a和第2通路16b，能够均匀地冷却方形电池1的两个面。
此外，如图6B所示，优选的是，水平部12a2的纵向的厚度T2比垂直部12a1的横向的厚度T1大。由此，能够扩宽通路16的宽度，并且能够提高主体部12a的强度。即使方形电池1由于充放电而膨胀，按压分隔件12，也能够可靠地防止分隔件12发生较大变形导致热交换气体的通路16被压坏。此外，在主体部12a的宽度方向的端部形成有主体部开口17。当形成有主体部开口17时，热交换气体能够顺畅地流入通路16内，从而能够减少压力损失。
如图4和图5所示，在分隔件12的主体部12a的宽度方向的两端形成有一对侧壁部12b。侧壁部12b以沿着方形电池1的层叠方向延伸的方式配置。侧壁部12b在方形电池1的层叠方向上具有自主体部12a向一侧突出的第1区域12b1和自主体部12a向另一侧突出的第2区域12b2。第1区域12b1以面向位于主体部12a的一个面侧的方形电池1(第1方形电池)的小面积侧面2b的方式配置。此外，第2区域12b2以面向位于主体部12a的另一个面侧的方形电池1(第2方形电池)的小面积侧面2b的方式配置。优选的是，分隔件12的侧壁部12b的端部与邻接的分隔件12的侧壁部12b的端部相接。优选的是，分隔件12的侧壁部12b由与主体部12a相同的材质构成，分隔件12的侧壁部12b的、与邻接的分隔件12的端部相接的部分也由与构成主体部12a的材质相同的材质构成。
在分隔件12的侧壁部12b设置有开口15。该开口15以横跨第1区域12b1和第2区域12b2这两个区域的方式形成。开口15以将侧壁部12b的外侧与通路16相连的方式形成。如图9A和图9B所示，形成如下结构：设置于主体部12a的宽度方向的一端侧的侧壁部12b的开口15、通路16a或通路16b以及设置于主体部12a的宽度方向的另一端的侧壁部12b的开口15相连。由此，能够使热交换气体自一个开口15流入通路16内，并且自另一个开口15排出热交换气体。
此外，优选的是，第1方形电池的小面积侧壁2b和第2方形电池的小面积侧壁2b这两者自一个开口15暴露出来。当气体自宽阔的空间流入狭窄的空间时，气体的流速发生变化。而且，气体流动的流路的截面积的变化越剧烈，气体的流速变化越大，从而存在气体难以顺畅地流动的可能性。与此相对，当形成为第1方形电池的小面积侧壁2b和第2方形电池的小面积侧壁2b这两者自一个开口15暴露出来的形态时，如图13所示，能够使热交换气体的流路的截面积从开口15至通路16逐渐变小。因此，当形成为这样的形态时，气体的流速不会发生较大变化，从而使热交换气体顺畅地流动。此外，如图13所示，优选的是，在方形电池1的方形外壳体2的、连接大面积侧面2a和小面积侧面2b的部分上形成R部。由此，能够使热交换气体的流路的截面积从开口15至通路16更平滑地变化。
在侧壁部12b，多个开口15沿纵向排成一列。而且，如图10所示，与第1通路16a相连的开口15和与第2通路16b相连的开口15从上方至下方交替排列。由此，能够更均匀地冷却方形电池1。
优选的是，在开口15的缘部设置有R部。由此，热介质气体容易流入通路16内。此外，优选的是，将邻接的开口15彼此隔开的划分壁19的深度方向的厚度比纵向的厚度大。由此，能够使通路16的截面积变大，并且能够确保分隔件12的强度较高。
优选的是，连接杆13配置于电池组10的侧面。此外，优选的是，连接杆13具有主体部13a和分别形成于主体部13a的上端部及下端部的弯折部13b。主体部13a以面向电池组10的侧面的方式配置，形成于主体部13a的上端部的弯折部13b配置于电池组10的上表面，形成于主体部13a的下端部的弯折部13b配置于电池组10的下表面。但是，弯折部13b也可以只设置于主体部13a的上端部。在连接杆13配置于电池组10的侧面的形态下，在从外侧向方形电池1的小面积侧面2b的方向对连接杆13施加了压力的情况下，连接杆13有可能发生变形而与方形电池1的小面积侧面2b接触。而且，通常，方形外壳体2和连接杆13均是金属制，因此，当连接杆13与多个方形电池1的小面积侧面2b接触时，多个方形电池1的方形外壳体2有可能经由连接杆13而彼此短路。然而，在实施方式的电池组10中，形成为如下形态：分隔件12具有侧壁部12b，并且在侧壁部12b设置有开口15，热交换气体经由开口15流入通路16，由此，能够在热交换气体仍旧容易流入到通路16内的情况下，利用侧壁部12b覆盖方形电池1的小面积侧面2b的更多的部分。于是，成为在不使方形电池1的冷却效率降低的情况下防止经由连接杆13的短路发生这样的可靠性高的电池组。此外，优选的是，分隔件12的侧壁部12b的高度比方形电池1的小面积侧面2b的高度高。而且，优选的是，利用分隔件12的侧壁部12b覆盖方形电池1的小面积侧面2b的面积的60％以上，更加优选的是，覆盖方形电池1的小面积侧面2b的面积的70％以上。此外，优选的是，连接杆13的弯折部13b以与分隔件12抵接的方式配置。
如图4、图11A以及图11B所示，优选的是，分隔件12具有底部12c。底部12c形成于主体部12a的下端，且以沿着方形电池1的层叠方向延伸的方式形成。底部12c以面向方形电池1的底面2c的方式配置。在主体部12a的一个面侧，在主体部12a的宽度方向的一侧设置有底部第1区域12c1，在另一侧设置有底部第2区域12c2。如图11B所示，底部第1区域12c1位于比底部第2区域12c2稍微靠上方的位置。此外，在方形电池1的层叠方向上，从主体部12a至底部第2区域12c2的端部12e2的距离L2比从主体部12a至底部第1区域12c1的端部12e1的距离L1大。由此，在形成为电池组的状态时，在分隔件12的底部第1区域12c1的下表面侧配置有与其邻接的另一分隔件的底部第2区域12c2，并且以一个分隔件12的底部第1区域12c1与另一个分隔件12的底部第2区域12c2重叠方式配置。此外，在分隔件12的底部第2区域12c2的上表面侧配置有与其邻接的另一分隔件的底部第1区域12c1，并且以一个分隔件12的底部第2区域12c2与另一个分隔件12的底部第1区域12c1重叠方式配置。这样一来，邻接的分隔件的底部12c以彼此互相嵌合的方式连接在一起。
如果利用这样的结构，即使由于结露等在配置有电池组的地面产生了水的情况下，也能够防止结露水经由分隔件12彼此的间隙进入方形电池1的底面侧。因此，即使不利用绝缘膜覆盖方形电池1的方形外壳体2，也能够防止方形电池1的方形外壳体2之间经由结露水发生短路。此外，优选的是，底部第2区域12c2中的、在主体部12a的方向上自端部12e2的距离L2的1/3以上的区域、更加优选4/10以上的区域与另一分隔件12的底部第1区域12c1重叠。由此，能够更有效地防止结露水的进入。
此外，在底部第2区域12c2的方形电池1的层叠方向上的端部设置有距主体部12a的距离逐渐变小的倾斜部12f。由此，邻接的分隔件12彼此以各自的倾斜部12f彼此接触的方式相连接，因此，在电池组的组装时能够不受阻碍地顺畅地连接。例如，在未形成倾斜部12f而是形成为端部相对于主体部12a沿着垂直方向延伸的形状的情况下，在电池组的组装时，分隔件12的底部12c有可能彼此卡住而无法顺畅地连接。
如图11A所示，优选的是，俯视观察时，分隔件12的底部12c具有以主体部12a的宽度方向的中心部为对称中心C的点对称形状。在主体部12a的一个面侧形成有底部第1区域12c1和底部第2区域12c2。而且，在主体部12a的另一个面侧也形成有底部第1区域12c1和底部第2区域12c2。位于主体部12a的一个面侧的底部第1区域12c1以隔着主体部12a面向位于另一个面侧的底部第2区域12c2的方式形成。此外，位于主体部12a的一个面侧的底部第2区域12c2以隔着主体部12a面向位于另一个面侧的底部第1区域12c1的方式形成。由此，邻接的分隔件12的底部12c彼此能够容易地嵌合。
如图4所示，分隔件12在主体部2a的上端具有上部壁12d。该上部壁12d以面向方形电池1的封口板3的方式配置。在上部壁12d中的、与正极端子4、负极端子5以及气体排出阀8相对应的位置设置有开口、切口。此外，也可以在分隔件12的面向气体排出阀8的位置和其周边不设置上部壁12d。
(其他)
分隔件的材质并未特别限定，优选具有电绝缘性。特别优选是树脂制。分隔件特别优选由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)等构成。在方形外壳体为金属制的情况下，也可以利用树脂薄膜等覆盖方形外壳体的外表面。因此，在本发明中，也可以不必使方形外壳体的小面积侧面与分隔件的侧壁部直接相对，而是使方形外壳体的小面积侧面与分隔件的侧壁部隔着树脂薄膜等相面对。热交换气体的种类并未特别限定，优选使用空气。此外，作为热交换气体，代替冷却气体的流动地，能够使用温暖的气体在通路中流动来对方形电池1进行加热。在该情况下，利用本发明能够有效率地对方形电池1进行加热。本申请所记载的电池组特别优选应用于车辆。
附图标记说明
1、方形电池
2、方形外壳体
2a、大面积侧面
2b、小面积侧面
2c、底面
3、封口板
4、正极端子
5、负极端子
6、绝缘部件
7、绝缘部件
8、气体排出阀
9、封闭栓
10、电池组
11、端板
12、分隔件
12a、主体部
12a1、垂直部
12a2、水平部
12b、侧壁部
12b1、第1区域
12b2、第2区域
12c、底部
12c1、底部第1区域
12c2、底部第2区域
12d、上部壁
12f、倾斜部
13、连接杆
13a、主体部
13b、弯折部
13c、开口
14、汇流条
15、开口
16、通路
16a、第1通路
16b、第2通路
17、主体部开口
18、凹部
19、划分壁
20、凸部

Claims (10)

1.一种电池组，其具有：
一对端板；以及
多个方形电池，它们在所述一对端板之间隔着分隔件层叠起来，该电池组的特征在于，
所述方形电池具有底面、一对大面积侧面以及一对小面积侧面，
所述分隔件具有主体部和设置在所述主体部的宽度方向的两端的一对侧壁部，
所述主体部配置在相邻的两个所述方形电池之间，
所述主体部具有从上方至下方交替设置的沿着纵向延伸的垂直部和沿着横向延伸的水平部，并且所述垂直部的端部与所述水平部的端部相连接，
在所述主体部的一个面和所述方形电池之间设置有供热交换气体通过的第1通路，
在所述主体部的另一个面和所述方形电池之间设置有供热交换气体通过的第2流路，
所述第1通路和所述第2通路从上方至下方交替设置，
所述侧壁部以面向相邻的两个所述方形电池各自的所述小面积侧面的方式配置，
所述侧壁部具有开口，
所述第1通路和所述第2通路中的至少一者自所述开口暴露出来。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
在所述侧壁部设置有多个所述开口，
所述多个开口沿着纵向排列，
所述第1通路和所述第2通路自所述多个开口暴露出来。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，
所述水平部的纵向的厚度比所述垂直部的横向的厚度大。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池组，其中，
位于所述主体部的一个面侧的所述方形电池的所述小面积侧面和位于所述主体部的另一个面侧的所述方形电池的所述小面积侧面自一个所述开口暴露出来。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的电池组，其中，
所述第1通路或者所述第2通路自一个所述开口暴露出来，并且从上方至下方交替设置有使所述第1通路暴露出来的所述开口和使所述第2通路暴露出来的所述开口。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池组，其中，具有：
连接杆，
所述连接杆的一端与所述一对端板的一者相连接，所述连接杆的另一端与所述一对端板的另一者相连接，
所述连接杆配置于所述电池组的侧面。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池组，其中，
所述分隔件在所述主体部的下端部具有底部，
所述底部以面向所述方形电池的底部的方式配置，
所述底部在所述主体部的一个面侧具有底部第1区域和底部第2区域，并且所述底部第1区域位于比所述底部第2区域靠上方的位置，
所述底部第1区域配置于与所述分隔件邻接的另一所述分隔件的所述底部第2区域的上表面侧，
所述底部第2区域配置于与所述分隔件邻接的另一所述分隔件的所述底部第1区域的下表面侧。
8.根据权利要求7所述的电池组，其中，
在所述方形电池的层叠方向上从所述主体部至所述底部第2区域的端部的距离，比在所述方形电池的层叠方向上从所述主体部至所述底部第1区域的端部的距离大。
9.根据权利要求8所述的电池组，其中，
所述底部第2区域的在所述方形电池的层叠方向上的端部具有距所述主体部的距离逐渐变小的倾斜部。
10.一种车辆，其具有权利要求1～9中任一项所述的电池组。
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