CN106415917A - 蓄电模块 - Google Patents
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Abstract
蓄电模块通过母线将多个蓄电元件电连接而成,该蓄电模块具备:温度传感器,其抵接到蓄电元件的表面,检测蓄电元件的温度;按压构件,其将温度传感器向蓄电元件按压;以及限制构件,其限制与按压构件的按压方向正交的方向上的温度传感器的移动。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电模块。
背景技术
以往,作为纯粹的电动汽车、混合动力型的电动汽车等的电源,已知具备多个锂离子二次电池等蓄电元件的蓄电模块。在用于电动汽车的蓄电模块中,在充放电时流过大电流,所以,由于伴随着充放电的发热而蓄电元件的温度大幅上升。
因此,近年来,开发了控制蓄电元件的温度的技术。为了合适地控制蓄电元件的温度,要求通过温度传感器高精度地检测蓄电元件的温度。
在专利文献1中,记载了具备检测电池壳体的表面温度的温度探测器(温度传感器)的二次电池。关于专利文献1所记载的温度传感器,将温度传感器的固定部与配置于电池壳体的两侧的2个支承构件卡合,在保持探测主体部接触于电池壳体的表面的状态的同时固定到二次电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-140054号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1所记载的温度传感器做成如下结构:固定部在沿着探测主体部的接触面的方向中的连接固定部侧卡合部与探测主体部的方向上能够弹性变形,所以,在振动作用于蓄电模块时,有可能无法保持探测主体部与电池壳体的接触状态。其结果,难以高精度地检测电池的温度。
解决技术问题的技术手段
根据本发明的第1方式,通过母线将多个蓄电元件电连接而成的蓄电模块具备:温度传感器,其抵接到蓄电元件的表面,检测蓄电元件的温度;按压构件,其将温度传感器向蓄电元件按压;以及限制构件,其限制与按压构件的按压方向正交的方向上的温度传感器的移动。
发明效果
根据本发明,在振动作用于蓄电模块时也能够高精度地检测蓄电元件的温度。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的蓄电模块的外观立体图。
图2是蓄电模块的分解立体图。
图3是单电池的立体图。
图4是母线罩的立体图。
图5是示出安装有温度传感器的传感器安装部的局部剖视放大立体图。
图6是示出未安装温度传感器的传感器安装部的局部剖视放大立体图。
图7是温度传感器的立体图。
图8是温度传感器的剖视示意图。
图9是传感器安装部的俯视剖视示意图。
图10的(a)是按图6的X-X线切断而得到的侧剖视示意图,(b)是按图5的X-X线切断而得到的侧剖视示意图。
图11是本发明的第2实施方式的蓄电模块的母线罩的立体图。
图12是示出安装有温度传感器的传感器安装部的局部剖视放大立体图。
图13是示出未安装温度传感器的传感器安装部的局部剖视放大立体图。
图14是温度传感器的立体图。
图15是温度传感器的侧视示意图。
图16是配件的立体图。
图17是从下侧观察收容部的图。
图18是安装有配件的温度传感器的立体图。
图19是安装有温度传感器的传感器安装部的俯视剖视示意图。
图20的(a)是从+Y侧观察图13的传感器安装部的侧剖视示意图,(b)是从+Y侧观察图12的传感器安装部的侧剖视示意图。
图21是本发明的变形例1的蓄电模块的传感器安装部的俯视剖视示意图。
图22是本发明的变形例2的蓄电模块的传感器安装部的俯视剖视示意图。
图23是本发明的变形例3的蓄电模块的传感器安装部的俯视剖视示意图。
图24是本发明的变形例4的蓄电模块的传感器安装部的俯视剖视示意图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明将本发明应用于被装入到搭载于混合动力型的电动汽车、纯粹的电动汽车的蓄电装置中、并且作为蓄电元件而具备多个方形锂离子二次电池(以下,记为单电池)的蓄电模块的实施方式。
-第1实施方式-
图1是本发明的第1实施方式的蓄电模块10的外观立体图,图2是示出蓄电模块10的结构的分解立体图。此外,在以下的说明中,如图所示,将蓄电模块10的长边方向、即单电池101的层叠方向定义为X方向。将设置正极的电极端子(以下,记为正极端子104)和负极的电极端子(以下,记为负极端子105)的电池盖侧设为蓄电模块10的上侧(+Z侧)、将电池底面侧设为蓄电模块10的下侧(-Z侧)来进行说明,将蓄电模块10的上下方向定义为Z方向。将与X方向和Z方向分别正交的方向、即蓄电模块10的宽度方向设为Y方向来进行说明。
如图2所示,蓄电模块10具备层叠配置有多个单电池101的元件层叠体11、将元件层叠体11一体化的一体化机构、管道装置19、控制电路基板14和模块罩15。
各单电池101是扁平的长方体形状,具有一对宽幅侧板109w(参照图3)。构成元件层叠体11的多个单电池101以使相邻的单电池101的相互的宽幅侧板109w彼此对置的方式层叠配置。相邻的单电池101彼此以使设置于电池盖108的正极端子104和负极端子105的位置反过来的方式,使朝向反转地配置。
相邻的各单电池101的正极端子104和负极端子105通过作为金属制的平板状导电构件的母线45(参照图5、图6)来电连接。即,将构成本实施方式的蓄电模块10的多个单电池101串联电连接。
虽然未图示,在配置于一端的单电池101的正极端子104和配置于另一端的单电池101的负极端子105处,通过导电构件串联或者并联电连接到其他蓄电模块,或者通过导电构件连接到电力取出用的布线。
一体化机构构成为包括一对固定构件13、一对端板17、一对侧框架18、多个单元(cell)支承件16A、16B和多个螺栓。如图1和图2所示,在相邻的单电池101之间,配置中间用的单元支承件16A,在配置于两端的单电池101与端板17之间,分别配置端部用的单元支承件16B。层叠配置的多个单电池101通过单元支承件16A、16B来保持,从X方向的两端侧被一对端板17夹持。端板17设为与单电池101的宽幅侧板109w(参照图3)对应的矩形平板状。
中间用的单元支承件16A和端部用的单元支承件16B的材料是具有绝缘性的树脂。在单元支承件16A、16B的侧面,设置向Y方向突出的凸部16c。
在多个单电池101和单元支承件16A、16B被一对端板17夹持住的状态下,被一对侧框架18固定。如图2所示,一对侧框架18分别在元件层叠体11的+Y侧和-Y侧相互对置地配置。一对侧框架18中的各侧框架具备设置于X方向两端的一对凸缘18f和设置于一对凸缘18f间的开口部18a。在各凸缘18f处设置通孔18h,在端板17中设置螺纹孔17h。
侧框架18的开口部18a从Y方向外侧嵌合到单元支承件16A、16B的凸部16c。凸缘18f抵接到端板17。从端板17的X方向外侧将固定螺钉(连结构件)穿插到侧框架18的通孔18h中,将固定螺钉螺纹安装到端板17的螺纹孔17h中,从而将侧框架18安装到端板17。由此,如图1所示,被一对端板17夹着的各单电池101介由各单元支承件16A、16B而被端板17保持。
此外,螺纹安装到图2所示的端板17的下侧的螺纹孔17h的固定螺钉经由固定构件13的通孔而插入到侧框架18的通孔18h中。通过将固定螺钉分别穿插到中央的通孔和下侧端部附近的Y方向两端部的通孔中、并且螺纹安装到端板17的螺纹孔17h中,从而将固定构件13紧固于端板17。通过将固定构件13紧固于车辆内部的规定位置,将蓄电模块10固定到车辆中。
对构成元件层叠体11的单电池101进行说明。多个单电池101都是相同的构造。图3是单电池101的立体图。如图3所示,单电池101具备由电池盒109和电池盖108构成的方形的电池容器。电池盒109和电池盖108的材料是例如铝、铝合金。电池盒109设为在一端具有开口部的矩形箱状。电池盖108是矩形平板状,以堵住电池盒109的开口部的方式被激光焊接。即,电池盖108密封电池盒109。
由电池盖108和电池盒109构成的方形的电池容器设为中空的长方体形状。在电池容器中,具有构成电池容器的侧面中的面积最大的面(宽幅面)的一对宽幅侧板109w彼此对置,具有构成电池容器的侧面中的面积最小的面的一对窄幅侧板109n彼此对置,电池盖108与电池盒109的底板109b对置。
在电池盖108上设置有正极端子104和负极端子105。在电池容器的内部,以被绝缘壳体(未图示)覆盖的状态收纳充放电要素(未图示)。未图示的充放电要素的正极电极与正极端子104连接,充放电要素的负极电极与负极端子105连接。因此,经由正极端子104和负极端子105对外部设备供给电力,或者经由正极端子104和负极端子105将外部发电电力供给到充放电要素而进行充电。
在电池盖108中,穿通设置用于向电池容器内注入电解液的注液孔。注液孔在注入电解液后被注液塞108a密封。
在电池盖108中的正极端子104与负极端子105之间,设置气体排出阀108b。气体排出阀108b通过利用冲压加工使电池盖108局部地薄壁化而形成。此外,也可以通过激光焊接等将薄膜构件安装到电池盖108的开口,将薄壁部分作为气体排出阀。气体排出阀108b在单电池101由于过充电等异常发热并产生气体而电池容器内的压力上升达到规定压力时开裂,从容器内部排出气体,从而使电池容器内的压力降低。
如图1和图2所示,在元件层叠体11的上方,设置将从多个单电池101各自的气体排出阀108b排出的气体引导到规定的场所的管道装置19。管道装置19具有沿着X方向延伸的矩形剖面的流路。虽然未图示,在管道装置19中,在与各单电池101的气体排出阀108b对应的位置处形成有气体导入用的开口部。
在管道装置19的上方,配置有控制电路基板14,分别在管道装置19的+Y侧和-Y侧,配置母线罩180。在控制电路基板14和母线罩180的上方,配置模块罩15,通过模块罩15覆盖元件层叠体11的上方。通过设置于母线罩180的卡合爪180f卡合到设置于单元支承件16A的卡合部16f,将母线罩180紧固于单元支承件16A(参照图6)。
图4是母线罩180的立体图。在管道装置19的+Y侧和-Y侧分别配设的一对母线罩180分别具有相同的结构,所以,作为代表,说明图1和图2所示的蓄电模块10的+Y侧的母线罩180。
母线罩180通过POM(聚甲醛树脂或者聚缩醛树脂)系材料形成。在母线罩180中,形成有被插入单电池101的正极端子104和负极端子105的开口部180h。母线45(参照图5、图6)通过激光焊接等连接到从开口部180h向上方(+Z方向)突出的正极端子104和负极端子105。通过母线45,将在X方向上相邻的单电池101彼此的正极端子104与负极端子105电连接。
在母线罩180处,在相邻的一条母线45与其他母线45之间配设有绝缘板180d,确保绝缘沿面距离。
在一对母线罩180的Y方向外侧端部(图示+Y侧端部),形成有多个传感器安装部181。各传感器安装部181形成于各单电池101的正极端子104侧的电池盖108的端部与正极端子104之间的、与温度传感器110的接触区域108e(参照图3)对应的位置。传感器安装部181是被安装后述的温度传感器110的部分,在本实施方式中,针对全部的单电池101配设有温度传感器110,检测各单电池101的温度。
图5和图6是示出传感器安装部181的局部剖视放大立体图。在图5和图6中,为了说明传感器安装部181的结构,用XZ平面切断而示出母线罩180的一部分。图5和图6示出图1和图2所示的蓄电模块10的+Y侧的母线罩180的传感器安装部181。在图5中,示出安装有温度传感器110的状态,在图6中,示出未安装温度传感器110的状态。各传感器安装部181分别具有相同的结构,所以,作为代表,说明一个传感器安装部181。
在传感器安装部181中,通过一对保持板182、位于Y方向外侧(图示+Y侧)的外侧限制板183和位于Y方向内侧(图示-Y侧)的内侧限制板184,划定配置温度传感器110的空间。如图5所示,在传感器安装部181处安装检测单电池101的温度的温度传感器110。
如图5和图6所示,在母线罩180的传感器安装部181处,设置向单电池101的电池盖108按压温度传感器110、即向下方(-Z方向)按压温度传感器110的一对按压翼120。温度传感器110配置成被外侧限制板183和内侧限制板184夹着,限制与按压翼120的按压方向(Z方向)正交的方向(X方向和Y方向)上的温度传感器110的移动。
详细说明温度传感器110、按压翼120、外侧限制板183和内侧限制板184。此外,各结构构件以安装于蓄电模块10的状态下的X方向、Y方向和Z方向为基准来进行说明。
图7是温度传感器110的立体图,图8是温度传感器110的剖视示意图。在图8中,示意地示出用XZ平面切断温度传感器110而得到的剖面。温度传感器110具备热敏元件111(参照图8)、连接到热敏元件111的电极的引线112以及包覆并保护热敏元件111的整体以及引线112中的与热敏元件111的连接部的保护部113。此外,在本实施方式中,作为热敏元件111,使用热敏电阻。作为热敏电阻的框体的保护部113由陶瓷构成,密封热敏元件111以及热敏元件111与引线112的连接部,保护它们以避免与作为被测温物的单电池101、环境等直接接触,确保防水效果、加强效果。
保护部113具有抵接到电池盖108的外表面的接触区域108e的抵接面114、被按压翼120抵接的按压面115、卡合到外侧限制板183的外侧卡合部116(参照图7)以及卡合到内侧限制板184的内侧卡合面117(参照图7)。
抵接面114和按压面115分别是矩形形状的平坦的面,被形成为相互平行。按压面115为了确保按压翼120的抵接区域,被形成为面积比抵接面114大。引线112从按压面115的中央部向外侧延伸出来,按压翼120在引线112的X方向外侧进行接触。
如图7所示,在外侧卡合部116处,具有在X方向中央在Z方向上延伸的嵌合凸部116a以及在嵌合凸部116a的+X侧和-X侧分别设置的平坦的平面部116b。关于嵌合凸部116a,用XY平面切断而得到的剖面是矩形形状,从平面部116b向Y方向突出。内侧卡合面117是与外侧卡合部116的平面部116b平行的平坦面。
如图6所示,外侧限制板183具有嵌合到外侧卡合部116的嵌合凸部116a的嵌合槽130a以及在嵌合槽130a的+X侧和-X侧分别设置的平坦的限制面130b。关于嵌合槽130a,用XY平面切断而得到的剖面是矩形形状,从限制面130b向+Y方向凹陷。嵌合槽130a在Z方向上延伸,并且使+Z侧端面敞开。
内侧限制板184设置有从与温度传感器110的内侧卡合面117对置的面向温度传感器110(即,向+Y方向)突出的一对卡合突起136。关于卡合突起136,用XY平面切断而得到的剖面是半圆形状,在Z方向上延伸。卡合突起136的曲面如后面所述地接触到内侧卡合面117(参照图9)。
图9是传感器安装部181的俯视剖视示意图。图9的(a)示出未安装温度传感器110的状态,图9的(b)示出安装有温度传感器110的状态。此外,在图9的(b)中,夸大地示出温度传感器110与内侧限制板184的间隙、温度传感器110与外侧限制板183的间隙。
外侧限制板183的限制面130b与内侧限制板184的卡合突起136的顶部的Y方向间隔D1设为与保护部113的Y方向宽度尺寸t1、即平面部116b与内侧卡合面117之间的尺寸t1相同或者稍大的尺寸。由此,限制温度传感器110在Y方向上的移动。
嵌合槽130a的X方向尺寸D2设为与嵌合凸部116a的X方向尺寸t2相同或者稍大的尺寸。由此,限制温度传感器110在X方向上的移动。
图10的(a)是用图6的X-X线切断而得到的侧剖视示意图,图10的(b)是用图5的X-X线切断而得到的侧剖视示意图。如图6和图10的(a)所示,一对按压翼120是镜面对称构造。按压翼120通过母线罩180的保持板182来保持。
如图10的(a)所示,按压翼120具有从保持板182向斜上方延伸的基板部121、从基板部121的上端向斜下方折曲地延伸的按压片122以及从基板部121与按压片122的边界部(折曲部)向上方(+Z方向)延伸的操作片123。在按压片122的下端,设置具有圆弧面的圆柱部125。圆柱部125的中心轴在Y方向上延伸。
一对按压翼120能够以与保持板182的连接部、即基板部121的基端作为支点而弹性变形。如图10的(a)所示,在未安装温度传感器110的状态下,从圆柱部125的-Z方向端部至电池盖108的外表面的Z方向的距离H1被形成为比从保护部113的抵接面114至按压面115的距离、即保护部113的Z方向尺寸h1稍小(H1<h1)。
如图10的(b)所示,当将温度传感器110安装到传感器安装部181时,在按压翼120稍微挠曲的状态下圆柱部125接触到按压面115,向朝向电池盖108的方向、即-Z方向对温度传感器110赋予规定的按压力。
在安装温度传感器110时,如在图10的(a)中反白的箭头所示意地示出的那样,抓着一对操作片123以使其张开的方式使按压翼120弹性变形。由此,一对圆柱部125相互间隔开,确保能够插入温度传感器110的空间。使温度传感器110的嵌合凸部116a嵌合到外侧限制板183的嵌合槽130a,使温度传感器110向下方向(-Z方向)移动直至抵接到电池盖108。在被嵌合槽130a限制了X方向的移动、并被外侧限制板183的限制面130b和内侧限制板184的卡合突起136限制了Y方向的移动的状态下,将温度传感器110引导至电池盖108的接触区域108e(参照图3),所以能够容易地进行定位。
当放开被按压张开了的一对操作片123时,圆柱部125抵接到温度传感器110的按压面115,如在图10的(b)中箭头所示意地示出的那样,对温度传感器110赋予朝向电池盖108的方向、即-Z方向的按压力。即,圆柱部125能够通过对操作片123进行操作而与温度传感器110接触分离,具有作为将由于按压翼120稍微挠曲而产生的弹性力(按压力)传递给温度传感器110的按压力传递部的功能。
这样,温度传感器110在被一对按压翼120朝向电池盖108地按压着的状态下,抵接到电池盖108的外表面,被外侧限制板183和内侧限制板184限制与按压翼120的按压方向(Z方向)正交的方向上的移动。将表示由温度传感器110检测出的温度的信号输出到控制装置。表示温度的信号除了用于单电池101的温度控制之外,还用于蓄电模块10的充放电控制、异常探测等。
根据上述第1实施方式,得到以下作用效果。
(1)设置向单电池101按压温度传感器110的一对按压翼120以及限制与按压翼120的按压方向正交的方向上的温度传感器110的移动的外侧限制板183和内侧限制板184。温度传感器110被外侧限制板183和内侧限制板184限制X方向和Y方向的移动,所以即使在与XY平面平行的振动作用于蓄电模块10的情况下,也能够防止温度传感器110的松动。其结果,即使在振动作用于车辆的状态下,也能够稳定且高精度地检测单电池101的温度。
(2)使作为按压构件的一对按压翼120与温度传感器110相独立。在按压翼120处,设置作为能够与温度传感器110接触分离并且将按压力传递给温度传感器110的按压力传递部的圆柱部125。由此,能够分别针对按压翼120和温度传感器110的保护部113,选择适合的材料。在本实施方式中,按压翼120通过作为弹性模量比保护部113低的材料的POM系材料而形成,保护部113通过作为热传导率比按压翼120高的材料的陶瓷材料而形成。由此,能够对温度传感器110赋予适合的按压力,使温度传感器110以稳定的状态接触到单电池101,并且,能够适当地检测单电池101的温度变化。
(3)按压翼120设置于具有配置于相邻的母线45间的绝缘板180d的母线罩180。由此,和与母线罩180分开地设置按压翼120的情况相比,能够削减零件件数。
(4)单电池101具备具有被配置正极端子104和负极端子105的电池盖108的电池容器,温度传感器110抵接到电池盖108的外表面。由此,能够在蓄电模块10的上部汇集从温度传感器110往控制装置的布线、将单电池101间电连接的母线45。另外,虽然未图示,对母线45连接电压检测线,所以,电压检测线也配置于蓄电模块10的上部。能够汇集母线45、布线,所以能够实现蓄电模块10的小型化。
(5)在电池盖108处的正极端子104与负极端子105之间,设置有在规定的压力下开裂而排出容器内的气体的气体排出阀108b。温度传感器110的抵接面114抵接到正极端子104侧的电池盖108的端部与正极端子104之间的电池盖108的外表面。由此,通过在蓄电模块10的Y方向中央以在X方向上延伸的方式配置管道装置19,在蓄电模块10的Y方向端部配置温度传感器110,能够实现蓄电模块10的小型化。
-第2实施方式-
参照图11~图20,说明第2实施方式的蓄电模块。在图中,针对与第1实施方式相同或者相当的部分,附加同一符号,省略说明。以下,详细说明与第1实施方式的不同点。第2实施方式的蓄电模块是与第1实施方式的蓄电模块相同的结构,但母线罩、温度传感器以及对温度传感器赋予弹性力的弹性力产生构造体的结构不同。
在第1实施方式中,作为弹性力产生部的按压翼120设置于母线罩180。与此相对地,在第2实施方式中,如后面所述,将作为弹性力产生部的按压翼220形成于安装有温度传感器110的配件250。
图11是与图4相同的图,是第2实施方式的蓄电模块的母线罩280的立体图。母线罩280通过PP(聚丙烯)等树脂材料而形成。此外,PP的弹性模量比POM系材料低。在母线罩280中,形成被插入单电池101的正极端子104和负极端子105的开口部280h。母线45(参照图12、图13)通过激光焊接等而连接到从开口部280h向上方(+Z方向)突出的正极端子104和负极端子105。通过母线45,将在X方向上相邻的单电池101彼此的正极端子104与负极端子105电连接。
在母线罩280处,在相邻的一条母线45与其他母线45之间配设绝缘板280d,确保绝缘沿面距离。
在一对母线罩280的Y方向外侧端部(图示+Y侧端部),形成有多个传感器安装部281。各传感器安装部281形成于各单电池101的正极端子104侧的电池盖108的端部与正极端子104之间的、与温度传感器110的接触区域108e(参照图3)对应的位置。
在传感器安装部281中,通过一对支承板282、位于Y方向外侧(图示+Y侧)的外侧限制板283、位于Y方向内侧(图示-Y侧)的内侧限制板284来划定配置温度传感器210的空间。
图12和图13是与图5和图6相同的图,是示出传感器安装部281的局部剖视放大立体图。在图12和图13中,为了说明传感器安装部281的结构,用XZ平面切断而示出母线罩280的一部分。在图12中,示出安装有温度传感器210的状态,图13中,示出未安装温度传感器210的状态。各传感器安装部281分别具有相同的结构。
如图12所示,在传感器安装部281处,安装有检测单电池101的温度的温度传感器210。在第2实施方式中,温度传感器210隔着配件250安装到传感器安装部281。
如图13所示,在传感器安装部281处,设置有被嵌合配件250的Y方向两端部的嵌合凹部230b、236a。在嵌合凹部230b的X方向两外侧,以在Z方向上延伸的方式设置一对支承板282,在支承板282的上端部附近,设置向X方向突出的支承部285。
图14是温度传感器210的立体图,图15是温度传感器210的侧视示意图。如图14和图15所示,温度传感器210的保护部213是大致长方体形状,具有抵接到电池盖108的外表面的接触区域108e(参照图3)的抵接面214以及被后述的配件250的卡合部259(参照图16)抵接的按压面215。
引线112从矩形形状的按压面215的中央部向外侧延伸出来。在图15中,如阴影线所示意地示出的那样,引线112与按压面215的间隙被粘接剂219密封。
图16的(a)是配件250的立体图,图16的(b)是从图16的(a)的相反侧观察的配件250的立体图。配件250由POM系材料形成,具备收容温度传感器210的收容部251以及产生弹性力的一对按压翼220。
收容部251设为下表面敞开的矩形箱状,形成有与温度传感器210的外形对应的大致长方体形状的收容空间。收容部251的X方向的内部尺寸设为与温度传感器210的X方向尺寸相同或者稍大的尺寸。收容部251的Y方向的内部尺寸设为与温度传感器210的Y方向尺寸相同或者稍大的尺寸。
在收容部251的上表面板,形成有被配置温度传感器210的引线112的开口部251a,在-Y侧的侧面板,形成用于进行引线112的进出的狭缝251s。狭缝251s与开口部251a连续地形成。
图17是从下侧(-Z侧)观察收容部251的图。如图17所示,在收容部251的内侧的四角(角部),设置三角形状的卡合部259。各卡合部259被形成为在将温度传感器210收容到收容部251时抵接到温度传感器210的按压面215的四角。即,各卡合部259设置成避开按压面215中的引线112所位于的中央部的粘接剂219。
如图16所示,一对按压翼220分别具备将基端部连接到收容部251的倒U字形的倒U字形部221以及从倒U字形部221的前端延伸的钩部222。在收容部251的上表面板,设置连结一对按压翼220的基端部而提高按压翼220的基端部的刚性的连结肋部226。
倒U字形部221具有从收容部251的上表面向上方延伸的第1平板部、从第1平板部的上端折曲180度的圆弧状的圆弧状部以及从圆弧状部的端部向下方延伸的第2平板部。设置于一对按压翼220中的各按压翼的钩部222从倒U字形部221的第2平板部的端部弯曲地向斜上方延伸。一对按压翼220通过上述结构,能够在X方向和Z方向上弹性变形。
在钩部222的前端,设置中心轴在Y方向上延伸的圆柱部225。圆柱部225的圆弧面卡合到母线罩280的支承部285(参照图20的(b))。
图18是安装有配件250的温度传感器210的立体图,图19是与图9的(b)相同的图,是安装有温度传感器210的传感器安装部281的俯视剖视示意图。此外,在图19中,夸大地示出配件250与内侧限制板284的间隙、配件250与外侧限制板283的间隙。
如图18所示,在配件250的收容部251的内部收容温度传感器210,当将温度传感器210安装到传感器安装部281时,如图19所示,温度传感器210介由配件250而被外侧限制板283和内侧限制板284限制X方向和Y方向的移动。
如图12和图13、图19所示,在外侧限制板283处,设置有被嵌合配件250的+Y侧端部的嵌合凹部230b。嵌合凹部230b从外侧限制板283的Z方向中央向-Z方向延伸,使+Z侧端面敞开(参照图12、图13)。
在内侧限制板284处,设置有被嵌合配件250的-Y侧端部的嵌合凹部236a。嵌合凹部236a向Z方向延伸,使+Z侧端面敞开。在嵌合凹部236a的底面,设置有向温度传感器110(即,向+Y方向)突出的一对卡合突起236c。关于卡合突起236c,用XY平面切断而得到的剖面是半圆形状,在Z方向上延伸。卡合突起236c的曲面接触到构成配件250的收容部251的-Y侧侧面。
如图19所示,外侧限制板283的嵌合凹部230b的底面与内侧限制板284的卡合突起236c的顶部的Y方向间隔设为与配件250的收容部251的Y方向尺寸相同或者稍大的尺寸。如上所述,收容部251的Y方向内部尺寸设为与温度传感器210的Y方向尺寸相同或者稍大的尺寸。由此,温度传感器210介由配件250的收容部251而被外侧限制板283和内侧限制板284限制在Y方向上的移动。
外侧限制板283的嵌合凹部230b的侧面间尺寸、即嵌合凹部230b的X方向尺寸设为与配件250的收容部251的X方向外部尺寸相同或者稍大的尺寸。同样地,内侧限制板284的嵌合凹部236a的侧面间尺寸、即嵌合凹部236a的X方向尺寸设为与配件250的收容部251的X方向外部尺寸相同或者稍大的尺寸。如上所述,收容部251的X方向内部尺寸设为与温度传感器210的X方向尺寸相同或者稍大的尺寸。由此,温度传感器210介由配件250的收容部251而被外侧限制板283和内侧限制板284限制在X方向上的移动。
图20的(a)是从+Y侧观察图13的传感器安装部281的侧剖视示意图,图20的(b)是从+Y侧观察图12的传感器安装部281的侧剖视示意图。图20示出用图19的XX-XX线切断而得到的剖面图。如图20的(a)所示,在未安装温度传感器210的状态下,从圆柱部225的+Z方向端部至温度传感器210的抵接面214的距离h2被形成为比从电池盖108的外表面至支承部285的-Z侧端面的Z方向的距离H2稍大(H2<h2)。此外,距离h2是配件250的各卡合部259接触于温度传感器210的按压面215时的距离。
如图20的(b)所示,当将温度传感器210安装到传感器安装部281时,在按压翼220稍微挠曲的状态下圆柱部225接触到支承部285的-Z侧端面,由按压翼220产生的弹性力经由卡合部259传递给温度传感器210,向朝向电池盖108的方向、即-Z方向对温度传感器210赋予规定的按压力。即,配件250的卡合部259能够与温度传感器210接触分离,具有作为将由于按压翼220稍微挠曲而产生的弹性力(按压力)传递给温度传感器210的按压力传递部的功能。
在安装温度传感器210时,如在图20的(a)中反白的箭头所示意地示出的那样,从外侧夹住一对按压翼220并以使其蜷曲的方式使按压翼220弹性变形。由此,一对圆柱部225相互接近,变成能够插入配件250的大小。使配件250的收容部251的Y方向两端部嵌合到外侧限制板283的嵌合凹部230b和内侧限制板284的嵌合凹部236a,使温度传感器210与配件250一起向下方向(-Z方向)移动,使温度传感器210的抵接面214抵接到电池盖108。
在安装温度传感器210时,通过外侧限制板283的嵌合凹部230b的侧面和内侧限制板284的嵌合凹部236a的侧面来限制安装有配件250的温度传感器210的X方向的移动。另外,通过外侧限制板283的嵌合凹部230b的底面和内侧限制板284的嵌合凹部236a的卡合突起236c来限制安装有配件250的温度传感器210的Y方向的移动。这样,温度传感器210在被限制在与Z方向正交的方向上的移动的状态下,被引导至电池盖108的接触区域108e,所以,能够容易地进行定位。
当放开被按压蜷曲了的一对按压翼220时,圆柱部225抵接到支承部285的-Z侧端面,由按压翼220产生的按压力经由卡合部259传递给温度传感器210,如在图20的(b)中箭头所示意地示出的那样,对温度传感器210赋予朝向电池盖108的方向的按压力。温度传感器210在被一对按压翼220按压到电池盖108的状态下,抵接到电池盖108的外表面,被外侧限制板283和内侧限制板284限制在与按压翼220的按压方向(Z方向)正交的方向上的移动。
根据这样的第2实施方式,起到与在第1实施方式中说明的作用效果(1)、(2)、(4)和(5)相同的作用效果。具体来说,温度传感器210的X方向和Y方向的移动介由配件250而被外侧限制板283和内侧限制板284限制,所以,与在第1实施方式中说明的作用效果(1)同样地,即使在与XY平面平行的振动作用于蓄电模块10的情况下,也能够防止温度传感器210的松动。其结果,即使在振动作用于车辆的状态下,也能够稳定且高精度地检测单电池101的温度。
另外,与在第1实施方式中说明的作用效果(2)同样地,使作为按压构件的一对按压翼220和温度传感器210相独立,所以,能够分别针对按压翼220和温度传感器210的保护部213,选择适合的材料。在本实施方式中,按压翼220通过作为弹性模量比保护部213低的材料的POM系材料而形成,保护部213通过作为热传导率比按压翼220高的材料的陶瓷材料而形成。由此,能够对温度传感器210赋予适合的按压力,使温度传感器210以稳定的状态接触到单电池101,并且,能够适当地检测单电池101的温度变化。
根据第2实施方式,与在第1实施方式中说明的作用效果(4)同样地,温度传感器210抵接到作为端子安装面的电池盖108的外表面,所以,能够汇集母线45、布线,从而能够实现蓄电模块10的小型化,与在第1实施方式中说明的作用效果(5)同样地,温度传感器210的抵接面214抵接到正极端子104侧的电池盖108的端部与正极端子104之间的电池盖108的外表面,所以,以在X方向上延伸的方式配置管道装置19,能够实现蓄电模块10的小型化。
进而,根据第2实施方式,起到以下作用效果。
(6)按压翼220为了产生适度的弹性力而使用POM系材料,但由于将按压翼220设置于配件250,所以与将按压翼120设置于母线罩180的第1实施方式相比,能够降低蓄电模块10中使用的POM系材料的比例。在第2实施方式中,能够通过比POM系材料廉价的PP等树脂材料来形成母线罩280,所以,能够实现蓄电模块10的成本降低。
(7)介由配件250通过外侧限制板283和内侧限制板284来限制温度传感器210的移动。通过与温度传感器210的外形形状相匹配地形成配件250的收容部251,能够限制温度传感器210的移动,所以不需要将温度传感器210的保护部213做成特别的形状。例如,在使用配件250的情况下,如第1实施方式那样,不需要将嵌合凸部116a形成于保护部113。由此,无论温度传感器是什么形状,都能够稳定且高精度地检测温度。
(8)引线112从温度传感器210的与抵接到单电池101的表面的抵接面214相反侧的面、即按压面215延伸出来,卡合部259以避开引线112周围的粘接剂219的方式抵接到按压面215的四角。由此,防止卡合部259接触到粘接剂219,能够对按压面215的四角均匀地赋予按压力。其结果,能够在温度传感器210的抵接面214与电池盖108的接触面,均匀地产生表面压力。
如下变形也在本发明的范围内,也能够将变形例中的一个或者多个与上述实施方式组合。
(变形例1)
在第1实施方式中,说明了将嵌合凸部116a设置于温度传感器110的保护部113的例子,但本发明不限定于此。
(变形例1-1)
例如,在第1实施方式中也可以使用在第2实施方式中说明的温度传感器210。在该情况下,不设置嵌合凸部116a和嵌合槽130a,而是如图21的(a)所示,在外侧限制板383和内侧限制板384处,设置被嵌合温度传感器210的保护部213的Y方向两端部的嵌合凹部330b、336a,从而能够限制温度传感器210的X方向和Y方向的移动。
(变形例1-2)
如图21的(b)所示,将嵌合槽416设置于温度传感器410的保护部413,将嵌合到嵌合槽416的嵌合凸部430b设置于外侧限制板483,从而能够限制温度传感器410的X方向和Y方向的移动。
(变形例2)
在第1实施方式中,说明了将卡合突起136设置于内侧限制板184的例子,但本发明不限定于此。如图22所示,也可以省略卡合突起136。在该情况下,与温度传感器110的内侧卡合面117对置的内侧限制板584的面和外侧限制板183的限制面130b的Y方向间隔D51被形成为与保护部113的Y方向宽度尺寸t51、即平面部116b与内侧卡合面117之间的尺寸t51相同或者稍大的尺寸。
(变形例3)
关于配件250的形状,也不限定于第2实施方式。
(变形例3-1)
例如,也可以如图23的(a)所示,将在Z方向上延伸的嵌合凸部651a设置于配件650的收容部651,将在Z方向上延伸的嵌合槽683a设置于外侧限制板683,使嵌合凸部651a与嵌合槽683a嵌合。此外,在图23的(a)中,使用省略了第2实施方式的内侧限制板284的卡合突起236c的内侧限制板684。
(变形例3-2)
也可以如图23的(b)所示,将在Z方向上延伸的嵌合槽751a设置于配件750的收容部751,将在Z方向上延伸的嵌合凸部783a设置于外侧限制板783,使嵌合槽751a与嵌合凸部783a嵌合。
(变形例4)
在第2实施方式中说明的卡合部259的形状不限定于三角形状。
例如,如图24所示,也可以将L字形的卡合部259A设置于收容部251的内侧的四角(角部)。
(变形例5)
在上述实施方式中,说明了在正极端子104侧的电池盖108的端部与正极端子104之间设置温度传感器110、210的接触区域108e的例子,但也可以在负极端子105侧的电池盖108的端部与负极端子105之间设置温度传感器110、210的接触区域108e。也不限定于使温度传感器110、210抵接到作为端子安装面的电池盖108的外表面的情况下,例如也可以使温度传感器110、210抵接到窄幅侧板109n的外表面来检测单电池101的温度。也可以针对一个单电池101,在多个部位检测温度。
(变形例6)
在上述实施方式中,说明了与全部的单电池101对应地设置传感器安装部181、281来检测全部的单电池101的温度的例子,但本发明不限定于此。也可以与多个单电池101中的某几个单电池对应地设置传感器安装部181、281来检测多个单电池101中的某几个单电池的温度。
(变形例7)
在上述实施方式中,说明了保护部113、213由陶瓷材料形成的例子,但本发明不限定于此。也可以通过氟树脂等能够耐受高温的树脂材料来形成保护部113、213。此外,作为保护部113、213的材料,选择热传导率比按压翼120的材料(例如POM系材料)高的材料,从而将来自单电池101的热高效地传给热敏元件111,能够更准确地测定单电池101的温度变化,所以是合适的。另外,按压翼120、220的材料也能够选择各种材料。此外,作为按压翼120、220的材料,选择弹性模量比保护部113、213的材料(例如陶瓷材料)低的材料,从而能够容易地向传感器安装部181、281安装温度传感器110、210,并且,能够合适地确保温度传感器110、210与单电池101的接触表面压力,所以是合适的。
(变形例8)
在上述实施方式中,说明了按压翼120、220由POM系材料形成的例子,但本发明不限定于此。例如,在第1实施方式中,在能够将按压翼配置于从单电池101起能够确保充分的绝缘性沿面距离的位置的情况下,也可以使用由金属构成的板簧、螺旋弹簧等,采用将温度传感器110按压向电池盖108的结构。
(变形例9)
在上述实施方式中,说明了将本发明应用于电动汽车的例子,但本发明不限定于此。也能够将本发明应用于装入到构成其他电动车辆、例如混合动力列车等铁路车辆、巴士等公共汽车、卡车等货车、电池组式叉车等工业车辆的车辆用电源装置的蓄电装置中的蓄电模块。
(变形例10)
作为蓄电元件的一例而说明了锂离子二次电池,但也能够将本发明应用于镍氢电池等其他二次电池。进而,也能够将本发明应用于以双电层电容器、锂离子电容器作为蓄电元件的蓄电模块等。
只要不破坏本发明的特征,则本发明不限定于上述实施方式,关于在本发明的技术思想的范围内考虑的其他方式,也包括在本发明的范围内。
符号说明
10蓄电模块;11元件层叠体;13固定构件;14控制电路基板;15模块罩;16A单元支承件;16B单元支承件;16c凸部;16f卡合部;17端板;17h螺纹孔;18侧框架;18a开口部;18f凸缘;18h通孔;19管道装置;45母线;101单电池;104正极端子;105负极端子;108电池盖;108a注液塞;108b气体排出阀;108e接触区域;109电池盒;109b底板;109n窄幅侧板;109w宽幅侧板;110温度传感器;111热敏元件;112引线;113保护部;114抵接面;115按压面;116外侧卡合部;116a嵌合凸部;116b平面部;117内侧卡合面;120按压翼;121基板部;122按压片;123操作片;125圆柱部;130a嵌合槽;130b限制面;136卡合突起;180母线罩;180d绝缘板;180f卡合爪;180h开口部;181传感器安装部;182保持板;183外侧限制板;184内侧限制板;210温度传感器;213保护部;214抵接面;215按压面;219粘接剂;220按压翼;221倒U字形部;222钩部;225圆柱部;226连结肋部;230b嵌合凹部;236a嵌合凹部;236c卡合突起;250配件;251收容部;251a开口部;251s狭缝;259卡合部;259A卡合部;280母线罩;280d绝缘板;280h开口部;281传感器安装部;282支承板;283外侧限制板;284内侧限制板;285支承部;330b嵌合凹部;383外侧限制板;384内侧限制板;410温度传感器;413保护部;416嵌合槽;430b嵌合凸部;483外侧限制板;584内侧限制板;650配件;651收容部;651a嵌合凸部;683外侧限制板;683a嵌合槽;684内侧限制板;750配件;751收容部;751a嵌合槽;783外侧限制板;783a嵌合凸部。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种蓄电模块,其通过母线将多个蓄电元件电连接,所述蓄电模块的特征在于,具备:
温度传感器,其抵接到所述蓄电元件的表面,检测所述蓄电元件的温度;
按压构件,其将所述温度传感器向所述蓄电元件按压;
限制构件,其限制与所述按压构件的按压方向正交的方向上的所述温度传感器的移动;以及
母线罩,其具有配置于相邻的所述母线间的绝缘板,
所述按压构件与所述温度传感器相独立,
在所述按压构件处,设置有能够与所述温度传感器接触分离并且将按压力传递给所述温度传感器的按压力传递部,
所述按压构件具有收容所述温度传感器的收容部以及将基端部连接到所述收容部的一对弹性力产生部,
所述弹性力产生部的前端部卡合到所述母线罩的支承部,
所述限制构件介由所述收容部而限制所述温度传感器的移动。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块,其特征在于,
所述温度传感器是大致长方体形状,引线从所述温度传感器的与抵接到所述蓄电元件的表面的抵接面相反侧的面延伸出来,
所述按压力传递部以避开所述引线的方式,抵接到所述温度传感器的与所述抵接面相反侧的面的四角。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电模块,其特征在于,
所述蓄电元件具备具有被配置电极端子的端子安装面的容器,
所述温度传感器抵接到所述端子安装面。
4.根据权利要求3所述的蓄电模块,其特征在于,
在所述端子安装面,配置有正极的电极端子(以下,记为正极端子)和负极的电极端子(以下,记为负极端子),
在所述正极端子与所述负极端子之间,设置有在规定的压力下开裂而排出容器内的气体的气体排出阀,
所述温度传感器抵接到所述正极端子侧的所述端子安装面的端部与所述正极端子之间以及所述负极端子侧的所述端子安装面的端部与所述负极端子之间的至少某一方。
5.根据权利要求1或2所述的蓄电模块,其特征在于,
所述温度传感器具有热敏元件和密封所述热敏元件的密封部,
所述按压构件由弹性模量比所述密封部低的材料构成。
6.根据权利要求1或2所述的蓄电模块,其特征在于,
所述温度传感器具有热敏元件和密封所述热敏元件的密封部,
所述密封部由热传导率比所述按压构件高的材料构成。
Claims (9)
1.一种蓄电模块,其通过母线将多个蓄电元件电连接,所述蓄电模块的特征在于,具备:
温度传感器,其抵接到所述蓄电元件的表面,检测所述蓄电元件的温度;
按压构件,其将所述温度传感器向所述蓄电元件按压;以及
限制构件,其限制与所述按压构件的按压方向正交的方向上的所述温度传感器的移动。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块,其特征在于,
所述按压构件与所述温度传感器相独立,
在所述按压构件处,设置有能够与所述温度传感器接触分离并且将按压力传递给所述温度传感器的按压力传递部。
3.根据权利要求2所述的蓄电模块,其特征在于,
具备具有配置于相邻的所述母线间的绝缘板的母线罩,
所述按压构件具有收容所述温度传感器的收容部以及将基端部连接到收容部的一对弹性力产生部,
所述弹性力产生部的前端部卡合到所述母线罩的支承部,
所述限制构件介由所述收容部而限制所述温度传感器的移动。
4.根据权利要求3所述的蓄电模块,其特征在于,
所述温度传感器是大致长方体形状,引线从所述温度传感器的与抵接到所述蓄电元件的表面的抵接面相反侧的面延伸出来,
所述按压力传递部以避开所述引线的方式,抵接到所述温度传感器的与所述抵接面相反侧的面的四角。
5.根据权利要求2所述的蓄电模块,其特征在于,
具备具有配置于相邻的所述母线间的绝缘板的母线罩,
所述按压构件设置于所述母线罩。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的蓄电模块,其特征在于,
所述蓄电元件具备具有被配置电极端子的端子安装面的容器,
所述温度传感器抵接到所述端子安装面。
7.根据权利要求6所述的蓄电模块,其特征在于,
在所述端子安装面,配置有正极的电极端子(以下,记为正极端子)和负极的电极端子(以下,记为负极端子),
在所述正极端子与所述负极端子之间,设置有在规定的压力下开裂而排出容器内的气体的气体排出阀,
所述温度传感器抵接到所述正极端子侧的所述端子安装面的端部与所述正极端子之间以及所述负极端子侧的所述端子安装面的端部与所述负极端子之间的至少某一方。
8.根据权利要求1至5中的任一项所述的蓄电模块,其特征在于,
所述温度传感器具有热敏元件和密封所述热敏元件的密封部,
所述按压构件由弹性模量比所述密封部低的材料构成。
9.根据权利要求1至5中的任一项所述的蓄电模块,其特征在于,
所述温度传感器具有热敏元件和密封所述热敏元件的密封部,
所述密封部由热传导率比所述按压构件高的材料构成。
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