CN106471640B

CN106471640B - 电池模块以及电池包

Info

Publication number: CN106471640B
Application number: CN201580034234.0A
Authority: CN
Inventors: 本川慎也; 岸井大辅; 中泽信行; 清水启介; 高野晓
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2019-10-15
Anticipated expiration: 2035-08-21
Also published as: WO2016031208A1; US20170200926A1; JP6318373B2; US10347886B2; JPWO2016031208A1; CN106471640A

Abstract

本发明提供一种电池模块以及电池包。电池模块包含多个电池块。电池块具备：包含多个电池的电池组、对电池组进行保持的块保持器、和金属板。多个电池使电池的正极侧和负极侧对齐而保持于块保持器。在块保持器的外部配置有突起或者金属板。相邻的电池块中，一个电池块的突起的前端与另一个电池块的金属板接触。

Description

电池模块以及电池包

技术领域

本发明涉及电池模块以及电池包。

背景技术

作为电动汽车等发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电池并联连接来构成电池块并将多个电池块串联或者并联连接而构成的电池模块。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-234369号公报

发明内容

在将多个电池搭载于汽车等的情况下，需要确保电池模块的安全性。因此，本发明的目的在于，提供一种安全性高的电池模块以及电池包。

本发明所涉及的电池模块构成为包含多个电池块。多个电池块分别具备：构成为包含多个电池的电池组、对电池组进行保持的块保持器、和金属板。多个电池将多个电池的正极侧在一侧对齐并将多个电池的负极侧在另一侧对齐从而保持于块保持器的内部。金属板配置在多个电池的正极或者负极当中的一个电极侧、且配置在块保持器的外部。块保持器在多个电池的另一个电极侧设置有朝向块保持器的外部突出的突起。多个电池块配置为彼此相邻。彼此相邻的电池块之中的一个电池块的突起配置为与另一个电池块的金属板对置。一个电池块的突起的前端与另一个电池块的金属板接触。

根据本发明，可提供安全性高的电池模块以及电池包。

附图说明

图1是电池模块的外观的立体图。

图2是从Z方向观察电池模块的俯视图。

图3是电池模块的分解立体图。

图4是表示多个电池块容纳于下壳体的样态的立体图。

图5是从Z方向观察容纳于下壳体的多个电池块的俯视图。

图6是表示电池块的外观的立体图。

图7是电池块的局部放大图。

图8(a)是从Z方向观察电池块的俯视图。图8(b)是从X方向观察电池块的俯视图。图8(c)是从-X方向观察电池块的俯视图。

图9是电池块的分解立体图。

图10是从X方向观察电池保持器的俯视图。

图11是块保持器的立体图。

图12是从Z方向观察块保持器的俯视图。

图13是从Y方向观察块保持器的俯视图。

图14是从X方向观察第1块保持器的立体图。

图15是从-X方向观察第1块保持器的立体图。

图16是从-X方向观察第2块保持器的立体图。

图17是从X方向观察第2块保持器的立体图。

图18是表示使电池块模块化的概念的立体图。

图19是表示使两个电池块模块化的概念的从Z方向观察的俯视图。

图20是概念图。

图21是从Z方向观察电池块的俯视图。

图22是图21的B-B剖视图。

图23是使图22变为立体图的图。

图24是电池包的分解立体图。

图25是从Z方向观察容纳于框体的多个电池模块的俯视图。

图26是示出在框体安装有电池模块的样态的立体图。

图27是从Z方向观察多个电池模块安装于框体的样态的俯视图。

图28是用于说明托架的概念图。

图29是框体的立体图。

图30是框体的局部放大图。

图31是盖的立体图。

图32是图31的A-A剖视图。

图33是图32的局部放大图。

图34是示出电池模块、框体和盖被卡合的样态的电池包内部的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来具体说明实施方式的例子。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是表示电池模块100的外观的立体图。通过图1定义了X方向、Y方向、Z方向。表示各方向的箭头的朝向是正方向，与箭头相反的一侧的朝向是负方向。在以下的记载部分中，X方向意味着+X方向，Y方向意味着+Y方向，Z方向意味着+Z方向。图2是从Z方向观察电池模块100的俯视图。图3是电池模块100的分解立体图。图4是表示多个电池块10容纳于下壳体42的样态的立体图。图5是从Z方向观察容纳于下壳体42的多个电池块10的俯视图。

电池模块100构成为包含多个电池块10。电池模块100将多个电池块10容纳于上壳体40和下壳体42。由上壳体40和下壳体42构成了电池壳体。在从X方向观察电池壳体的侧面，正极端子44和负极端子46从电池壳体的内部延伸出。正极端子44与电池块的正极端子连接，负极端子46与电池块的负极端子连接。即，正极端子44与电池模块中包含的多个电池的正极电连接，负极端子46与电池模块中包含的多个电池的负极电连接。上壳体40具有排气管道48。排气管道48是在从构成电池块的电池1喷出气体的情况下用于将气体排出到电池壳体外的路径。另外，从电池1喷出的气体是指，在电池1的外装罐的内部产生的气体喷出到外装罐的外部的气体。线束保持器50是配置信号线的空间。第1金属板52是在从电池1释放高温的气体的情况下用于缓解气体对下壳体42的影响。在从电池1释放气体的情况下，通过第1金属板52也防止由于气体的压力、热量而在下壳体42形成孔，从而防止被ECU保持部51保持的电子控制单元ECU的破损。托架53是用于固定于汽车的构件。在托架53设置有第1突出部54与第2突出部55。

图6是表示电池块10的外观的立体图。图7是电池块10的第4突起(凸部)39的放大图。图8(a)是从Z方向观察电池块10的俯视图。图8(b)是从X方向观察电池块10的俯视图。图8(c)是从-X方向观察电池块10的俯视图。图9是电池块10的分解立体图。图10是从X方向观察电池保持器3的俯视图。图11是块保持器的立体图。图12是从Z方向观察块保持器的俯视图。图13是从Y方向观察块保持器的俯视图。图14是从X方向观察第1块保持器17的立体图。图15是从-X方向观察第1块保持器17的立体图。图16是从-X方向观察第2块保持器的立体图。图17是从X方向观察第2块保持器的立体图。图18是表示使两个电池块模块化的概念的立体图。图19是表示使两个电池块模块化的概念的从Z方向观察的俯视图。图20示出第4突起39压制其他电池块的电池1的底部侧的示意图。

电池块10构成为包含多个电池1。多个电池1容纳于电池保持器3。

电池1是能充放电的二次电池。作为二次电池而假定圆筒型的锂离子电池。除此之外，还可以利用镍氢电池、碱性电池、钠电池等。

电池1具有用于释放在外装罐的内部产生的气体的机构。例如，用于释放气体的排气孔设置于正极端子。

如图10所示，一个电池保持器3构成为包含六个分割保持器。一个电池保持器3构成为包含形状不同的三种分割保持器。将三种分割保持器称作第1分割保持器7、第2分割保持器9和第3分割保持器11。电池保持器3为了容纳多个电池1而设置有多个贯通孔5。多个贯通孔5呈交错型配置。电池保持器3采用导热性良好的材料。电池保持器例如能够将铝作为主材料并通过挤压成型来成型。第1分割保持器7具有贯通孔5a。第3分割保持器11具有贯通孔5b。贯通孔5a比第1分割保持器7的其他贯通孔5更向第3分割保持器11侧突出。贯通孔5b比第3分割保持器11的其他贯通孔5更向第1分割保持器7侧突出。

由一个第1分割保持器7与两个第2分割保持器9构成了第1电池组56。容纳于第1电池组56的电池1被并联地电连接。由一个第3分割保持器11与两个第2分割保持器9构成了第2电池组58。容纳于第2电池组58的电池1被并联地电连接。

多个电池1按照每个电池组而以交错型的配置关系进行排列配置。多个电池1按照每个电池组而将各电池的正极侧在一侧对齐，并将各电池的负极侧在另一侧对齐。第1电池组56中包含的电池1与第2电池组58中包含的电池1，以使得正极与负极的配置的位置关系成为相反的方式被保持于电池块10。因而，在与配置于第1电池组56的正极集电板相同的面上配置有第2电池组58的负极集电板，在与配置于第1电池组56的负极集电板相同的面上配置有第2电池组58的正极集电板。为了确保这些集电体的绝缘性而设置有空间6。另一方面，通过使得贯通孔5a以及贯通孔5b突出，从而成为组装电池保持器时的定位的标记。空间6的距离即电池组间的距离具有比电池组中包含的电池之间的距离长的部分。

在电池块10中，在电池1的正极侧配置有正极集电板13，在电池1的负极侧配置有负极集电板15。正极集电板13与电池1的正极端子电连接，负极集电板15与电池1的负极端子电连接。

在电池1与正极集电板13之间，配置有块保持器、增强部件19和正极引线21。在电池1与负极集电板15之间，配置有块保持器和负极引线27。电池1利用粘接剂25而与块保持器粘接。

配置于电池1的X方向的正侧和负侧的块保持器为了对电池组进行保持而使第1块保持器17与第2块保持器23一体化。对于一体化，能够利用凹凸形状等。块保持器能够由绝缘性的树脂来形成。

正极引线21将电池1的正极端子与正极集电板13电连接。

负极引线27将电池1的负极端子与负极集电板15电连接。

在负极集电板15隔着绝缘板29而安装有第2金属板31。

在圆筒型的电池中，通过对电池的外装罐的敞开端部进行敛缝，从而正极端子以及封口板等被固定于电池的外装罐。增强部件19是为了在从电池1释放气体时对块保持器的强度进行增强而设置的。增强部件19能够采用被加工成片状的玻璃环氧树脂。

第2金属板31用于在从配置于第2金属板31侧的其他电池块的电池1释放高温气体时缓解高温气体对自身的电池块中包含的电池1的影响。

在正极集电板13以及负极集电板15设置有第1连接板60或者第2连接板62。通过对第1连接板60与第2连接板62进行连接，从而自身的电池块与其他电池块被串联地电连接。第1连接板60以及第2连接板62相对于正极集电板13以及负极集电板15而向垂直方向弯曲。第1连接板60和第2连接板62在电池模块100中被设置在与排气管道48相同的侧面。第1连接板60与第2连接板62例如通过激光焊接而被连接。

在第2块保持器23设置有支承体32。支承体32朝向第2块保持器23的外部突出。在对第1连接板60与第2连接板62进行焊接时，第1连接板60朝向第2连接板62被加压。支承体32被配置为与第2连接板62相接，作为加压时的支承件来发挥功能。另外，也能够以如第1连接板60与支承体32相接的位置关系来配置第1连接板60与第2连接板62。

在块保持器设置有第1突起33、第2突起35、第3突起37和第4突起39。第1突起33与第4突起39被设置在配置有正极集电板13的区域。第2突起35与第3突起37被设置在配置有负极集电板15的区域。

第1突起33用于使增强部件19、正极引线21和正极集电板13一体化。使第1突起33贯通增强部件19、正极引线21和正极集电板13所设的开口部，对第1突起33的前端进行热熔焊。另外，附图表示对第1突起33进行热熔焊之前的状态。

第2突起35用于使负极引线27和负极集电板15一体化。使第2突起35贯通负极引线27和负极集电板15所设的开口部，对第2突起35的前端进行热熔焊。在绝缘板29与第2金属板31中，设置第2突起35的场所被开口。另外，附图表示对第2突起35进行热熔焊之前的状态。在第2突起被热熔焊之后，负极引线27被焊接至电池1的负极侧的电极。通过第2突起的热熔焊，能够在固定了负极集电板15的状态下，将负极引线27焊接至电池1的负极侧的电极。负极引线27作为熔断器来发挥功能。

第3突起37为了使负极引线27、负极集电板15、绝缘板29和第2金属板31一体化而设置。使第3突起37贯通负极引线27、负极集电板15、绝缘板29和第2金属板31所设的开口部，对第3突起37的前端进行热熔焊。另外，附图表示对第3突起37进行热熔焊之前的状态。

第4突起39的前端与其他电池块的第2金属板31接触。第4突起39作为自身的电池块与其他电池块之间的支撑棒来发挥功能。通过第4突起39压制其他电池块的电池1的底部侧，由此来抑制在从其他电池块中包含的电池1释放气体的情况下由于气体的威力使得该电池1向自身的电池块侧移动。

图21至图23对上壳体40以及下壳体42的具体构成进行说明。在图21中，取代第1连接板60以及第2连接板62，利用的是第1连接板80以及第2连接板82。图22是图21的B-B剖视图。图23是使图22变为立体图的图。

对于形成在自身的电池块与其他电池块之间的空间，需要防止在从其他电池块的电池1释放高温的气体的情况下由于气体的影响而在构成该空间的侧面的电池壳体形成孔。

在该空间中，关于配置有第1连接板80与第2连接板82的侧面，通过由第1连接板80与第2连接板82来覆盖该侧面，从而能够使得配置于该侧面侧的上壳体40不会直接暴露在气体中。第1连接板80以及第2连接板82相对于正极集电板13以及负极集电板15而向垂直方向弯曲。

关于该空间的另一侧面，通过调整上壳体40以及下壳体42的厚度，从而能够确保相对于气体的强度。在上壳体40设置有第1隔壁75，在下壳体42设置有第2隔壁76以及第3隔壁77。第1隔壁75、第2隔壁76以及第3隔壁77被配置在自身的电池块与其他电池块之间。第1隔壁75、第2隔壁76以及第3隔壁77形成得厚于设置有各个隔壁的电池壳体的侧面的其他部分的厚度，并形成为在该空间侧成为凸形状。

图24是电池包200的分解立体图。图24表示多个电池模块100容纳于框体66的样态、以及盖64。图25是从Z方向观察容纳于框体66的多个电池模块100的俯视图。图26是示出在框体66安装有电池模块100的样态的立体图。图27是示出在框体66安装有多个电池模块100的样态的从Z方向观察的俯视图。图28是用于说明托架的概念图。

图29是框体66的立体图。

图30是框体66的局部放大图，是第5突起68与第6突起70的放大图。图31是盖64的立体图。图32是图31的A-A剖视图。图33是图32的局部放大图，是卡止部件72的放大图。图34是示出电池模块100、框体66和盖64被卡合的样态的电池包200的内部的局部剖视图。

在整体具有长方体的电池壳体中，排气口49被设置在与设置有ECU保持部51的面相反的一侧的面。这是为了在从电池1排出的气体通过排气管道48并从排气口49向电池模块100的外部排出时，使得气体不会影响到ECU。如图25所示，相邻的电池模块的ECU保持部51与排气口49被配置为在框体66的内部朝向相同的方向，以使得被排出的气体也不会影响到相邻的电池模块的ECU。

图28是用于说明将相邻的电池模块固定于框体66时的位置关系的附图。在图28中，在与图27的托架53对应之处标注斜线。按照标有斜线的每个区域来配置一个托架53。在第1突出部54设置有孔。设置于框体66的底面的第6突起70从第1突出部54的孔突出。第6突起70具有螺纹牙，将螺母紧固于第6突起70从而第1突出部54被固定于框体66的底面。第2突出部55被固定于框体66的构件67。第2突出部55被加工成凹凸的形状。如图27所图示的那样，相邻的电池模块100安装于构件67，以使得彼此的第2突出部55在构件67上交替配置。相邻的电池模块的第2突出部55被交替配置，从而在相邻的电池模块彼此之间被限制位置，由此来防止由于汽车的振动等使得电池模块活动。

如图29以及图30所图示的那样，构件67设置有第5突起68。第5突起68从设置于第2突出部55的孔突出。当将盖64盖在框体66上时，盖64的卡止部件72(参照图32、图33)被盖在第5突起68上。卡止部件72具有供第5突起68贯通的孔，并且具备容纳螺母74的螺母容纳部。当将盖64盖在框体66上时，如图34所图示的那样，第5突起68的前端从卡止部件72突出。在第5突起68形成有螺纹牙，在第5突起68从卡止部件72突出的部分安装螺母74，从而第2突出部55和盖64被固定于构件67。关于卡止部件72的内径，螺母容纳部的内径比仅插通第5突起68的部分的内径要宽。如以上，能够通过螺母74将盖64固定于构件67(框体66)。

产业上的可利用性

本公开所涉及的电池块、电池模块以及电池包在电动汽车等发动机驱动用的电源、备用电源等中是有用的。

符号说明

10 电池块

100 电池模块

200 电池包

1 电池

3 电池保持器

5、5a、5b 贯通孔

6 空间

7 第1分割保持器

9 第2分割保持器

11 第3分割保持器

13 正极集电板

15 负极集电板

17 第1块保持器

19 增强部件

21 正极引线

23 第2块保持器

25 粘接剂

27 负极引线

29 绝缘板

31 第2金属板

32 支承体

33 第1突起

35 第2突起

37 第3突起

39 第4突起

40 上壳体

42 下壳体

44 正极端子

46 负极端子

48 排气管道

49 排气口

50 线束保持器

51 ECU保持部

52 第1金属板

53 托架

54 第1突出部

55 第2突出部

56 第1电池组

58 第2电池组

60、80 第1连接板

62、82 第2连接板

64 盖

66 框体

67 构件

68 第5突起

70 第6突起

72 卡止部件

74 螺母

75 第1隔壁

76 第2隔壁

77 第3隔壁

Claims

1.一种电池模块，构成为包含多个电池块，

所述多个电池块分别具备：

电池组，构成为包含多个电池；

块保持器，对所述电池组进行保持；

正极集电板，与所述多个电池的正极端子电连接；

负极集电板，与所述多个电池的负极端子电连接；和

金属板，

所述多个电池以所述多个电池的正极侧在一侧对齐且所述多个电池的负极侧在另一侧对齐的方式保持于所述块保持器的内部，

所述正极集电板配置在所述多个电池的正极侧，

所述负极集电板配置在所述多个电池的负极侧，

所述金属板配置在所述多个电池的正极或者负极当中的一个电极侧、且与所述块保持器的外部的所述正极集电板或者所述负极集电板绝缘并重叠地配置，

所述块保持器在所述多个电池的另一个电极侧设置有朝向所述块保持器的外部突出的第1突起，并且所述块保持器由绝缘性的树脂构成，

所述多个电池块配置为彼此相邻，

彼此相邻的电池块之中的一个电池块的所述第1突起配置为与另一个电池块的所述金属板对置，

所述一个电池块的所述第1突起的前端与所述另一个电池块的所述金属板接触。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述多个电池块容纳于电池壳体，

所述正极集电板具有第1连接板，

所述负极集电板具有第2连接板，

配置为彼此相邻的电池块之中的一个电池块的第1连接板与另一个电池块的第2连接板连接，

彼此连接的所述第1连接板以及所述第2连接板局部性覆盖所述电池壳体的表面。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，

所述块保持器具备朝向所述块保持器的外部突出的支承体，

所述支承体与第1连接板或者第2连接板相接。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其中，

在所述电池壳体的内部，所述电池壳体形成为：与所述一个电池块和所述另一个电池块之间对应的部分的厚度，比与其他部分对应的部分的厚度厚。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述多个电池块分别具备多个电池组，

所述多个电池按照每个电池组以交错型的配置关系来排列配置，

所述多个电池组使所述多个电池的长边方向一致地保持于所述块保持器，

所述多个电池组以具有被所述块保持器保持的电池组之间的距离比所述电池组中包含的电池之间的距离长的部分的方式，保持于所述块保持器。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，

在从所述多个电池的长边方向观察的俯视下，

所述多个电池组中包含的电池组的电池配置为朝向相邻的电池组突出。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

在所述多个电池与所述正极集电板之间配置有增强部件。

8.一种电池包，具备权利要求1所述的电池模块，

所述电池包具备：

多个所述电池模块；和

框体，容纳所述多个电池模块，

所述多个电池模块的各个电池模块具有：

正极端子，与所述多个电池的正极电连接；

负极端子，与所述多个电池的负极电连接；和

电子控制单元，

所述多个电池模块利用托架而固定于所述框体的构件，

所述托架具有突出部，

所述突出部加工成凹凸形状，

所述多个电池模块之中相邻的电池模块固定为：用于对所述相邻的电池模块分别进行固定的托架的突出部在构件上交替配置。

9.根据权利要求8所述的电池包，其中，

所述构件具备第2突起，

所述突出部具备用于插通所述第2突起的孔，

在所述框体卡合有具备卡止部件的盖，

所述卡止部件形成为朝向所述第2突起呈凸形状，并具备容纳螺母的螺母容纳部，

在所述第2突起，经由所述孔而盖有所述托架和所述卡止部件，并安装有被所述螺母容纳部容纳的螺母，

关于所述卡止部件的内径，所述螺母容纳部的内径比仅插通所述第2突起的部分的内径宽。