CN106605315B

CN106605315B - 电池模块

Info

Publication number: CN106605315B
Application number: CN201680002364.0A
Authority: CN
Inventors: 清水启介; 岸井大辅; 榎本武史
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2036-02-17
Also published as: JPWO2016136193A1; JP6574987B2; CN106605315A; US10511002B2; US20170237055A1; WO2016136193A1

Abstract

本发明提供一种电池模块，具备：壳体，容纳具有排气阀的多个电池；排气路径，将来自电池的高压高温的废气向壳体的外部排出；和流路行程变更部，设置于排气路径，具有使废气通过的孔，并且从排气路径的上游侧朝向下游侧而在排气路径的宽度方向或者高度方向的至少任一个方向上呈锯齿状地多次变更废气的流动方向，从而使废气的流路行程变长。流路行程变更部由具有使废气通过的孔的多个平板部构成。多个平板部可以与排气路径的底面或者顶面或者两侧面垂直配置，也可以倾斜配置。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及电池模块。

背景技术

为了获得期望的电力，可利用将多个电池收纳于一个壳体的电池模块。由于化学反应而在电池内部产生气体，为了在内部压力成为高压时将高压高温的气体排出，对于各电池而设置排气阀，对于电池模块的壳体而设置用于将从电池排出的废气向外部排出的管道。

若高压高温的废气直接向电池模块的外部排出，则有可能损伤配置于电池模块周边的其他部件、设备等。在专利文献1中公开了如下的构造，即，在壳体内设置隔壁，使得高压高温的废气在壳体内迂回的同时朝向设置于壳体的内压释放部。作为隔壁，记载有凹凸形状、百叶窗构造、多孔构造、网状构造。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/065110号小册子

发明内容

发明要解决的课题

期望高效地使来自构成电池模块的电池的高压高温的废气低压低温化。

用于解决课题的手段

本发明所涉及的电池模块具备：壳体，容纳具有排气阀的多个电池；排气路径，将来自电池的高压高温的废气向壳体的外部排出；和流路行程变更部，设置于排气路径，具有使废气通过的孔，并且从排气路径的上游侧朝向下游侧而在排气路径的宽度方向或者高度方向的至少任一个方向上呈锯齿状地多次变更废气的流动方向，从而使废气的流路行程变长。

发明效果

本发明所涉及的电池模块能够高效地使来自电池的高压高温的废气低压低温化。

附图说明

图1是本发明所涉及的实施方式的电池模块的剖视图。

图2是本发明所涉及的实施方式的电池模块中的流路行程变更部所利用的多个平板部的配置图。

图3是表示图2中的多个平板部的配置所引起的废气的流动的图。

图4是表示与图2不同的平板部配置法的图。

图5是表示将与图2相同的平板部相对于排气路径倾斜配置时的废气的流动的图。

图6是表示与图5不同的倾斜配置法的图。

图7是表示将图6中的多个平板部连结配置时的废气的流动的图。

图8是使图7的多个平板部一体化的一体型平板部的立体图。

图9是表示在本发明所涉及的实施方式的电池模块中将使废气通过的孔设为倾斜狭缝孔的例子的图。

图10是表示将在图3中平板部的使废气通过的孔的孔径从上游侧朝向下游侧减小时的废气的流动的图。

具体实施方式

以下，利用附图来详细地说明本发明所涉及的实施方式。以下叙述的电池的个数、使废气通过的孔的尺寸、个数等是用于说明的例示，能够根据电池模块的规格等来适当变更。以下，在所有附图中，对于相同要素而赋予相同的符号，并省略重复的说明。

图1是电池模块10的剖视图。图1(b)是侧面剖视图，图1(a)是沿着图1(b)的B-B线的上面剖视图。电池模块10具备：壳体12；多个电池14，容纳于壳体12的内部；排气路径20，将从设置于电池14的排气阀16排出的废气向壳体12的外部排出；以及流路行程变更部50，设置于排气路径20，使废气的流路行程变长。在图1中示出：电池14的内部的高压高温的气体从排气阀16喷出而成为废气24，流出到排气路径20，朝向设置于排气路径20的排气口22而流动的废气24的气流26。此外，虽然不是电池模块10的构成要素，但示出了配置于排气口22的附近而有可能受到从排气口22排出的废气24的影响的其他设备8。

在图1中示出正交的3个方向。X方向是与排气路径20的长边方向平行的方向，废气24的流动的上游侧为-X方向，下游侧为+X方向。Y方向是电池14的宽度方向，但也是排气路径20的宽度方向，Z方向是电池14的长边方向，但也是排气路径20的高度方向。

壳体12是关于多个电池14而使各自的排气阀16在相同的方向上对齐地排列配置来容纳的电池壳。在图1的例子中，容纳6个电池14。壳体12具备排气路径20，该排气路径20是对在相同的方向上被对齐的多个排气阀16侧进行覆盖的管道室。

作为上述壳体12，利用将具有耐热性、电绝缘性和适当强度的材料成型为给定的形状而成的壳体。可以将作为管道室的排气路径20与电池容纳部成型为不同的个体，通过组装而一体化。在该情况下，能够分别独自地选定作为管道室的排气路径20的材料与电池容纳部的材料。作为管道室的排气路径20由于流动高压高温的废气24，因此作为材料而利用具有耐热性的树脂。例如，利用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚苯醚(PPE)树脂等。作为电池容纳部的材料，利用具备耐热性和电绝缘性的树脂。例如，除了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚酰亚胺(PI)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂之外，与排气路径20同样可利用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂、聚苯醚(PPE)树脂。

电池14是能够充放电的二次电池。作为二次电池，可利用锂离子电池。除此之外，也可以利用镍氢电池、碱性电池等。在图1的例子中，电池14具有长方体的外形。在长方体的两端部之中的一端设置正极端子，在另一端设置负极端子。若举出电池14的一例，则有厚度约为18mm、高度为65mm的锂离子电池。这是用于说明的例示，可以为除此之外的形状、尺寸。例如，可以为圆形剖面的圆筒型电池。

设置于电池14的排气阀16是当由于在电池14的内部进行的电化学反应而产生的气体的压力超过预先规定的阈值压力时将气体作为废气24从电池14的内部向外部放出的机构。在图1的例子中，排气阀16配置于电池14的正极侧。排气阀16设置于6个电池14的每一个。

电池14将具有排气阀16的一侧作为排气阀侧，在沿着电池14的高度方向的一侧对齐排气阀侧来排列配置。一侧是在壳体12中设置排气路径20的方向。

如此，将排气阀侧对齐于设置排气路径20的一侧的原因是，在从排气阀16排出废气24时使废气24通过作为管道室的排气路径20而向壳体12的外部排出。在图1的情况下，由于排气阀16设置于电池14的正极侧，因此将电池14的正极侧对齐于作为设置排气路径20的方向的一侧。

排气路径20覆盖电池14的排气阀侧，除排气口22之外与壳体12的外部成气密的空间，并且是使废气24沿着电池14的正极侧的端部流动的空间。通过利用排气路径20，从而从排气阀16排出的废气24不会泄漏到其他地方，能够通过排气路径20从排气口22向壳体12的外部排出废气24。

流路行程变更部50由设置于排气路径20且具有使废气24通过的孔34的多个平板部32构成。流路行程变更部50从作为排气路径20的上游侧的-X侧朝向作为下游侧的+X侧，在作为排气路径20的宽度方向的Y方向上呈锯齿状地多次变更废气24的气流26的方向，从而使废气24的流路行程变长。排气路径20用于从电池14的排气阀16将超过阈值压力的高压高温的废气24迅速地从排气口22向壳体12的外部排出。但是，若保持高压高温原样的废气24从排气口22喷出，则有可能会给配置于排气口22附近的设备8带来损伤。例如，有可能产生构成设备8的塑料成分等变形的情况。

流路行程变更部50在废气24流经排气路径20的期间使高压高温的废气24低压低温化，使得不会给设备8带来损伤。因而，废气24不是呈一条直线地朝向排气口22，而是一边碰撞构成流路行程变更部50的多个平板部32一边通过孔34，从而使废气的气流26的方向为锯齿状地朝向排气口22。由此，使废气24从排气阀16喷出至到达排气口22为止的流路行程变长，此外，碰撞多个平板部32并通过孔34来进行热交换，吸收高压高温的气体能量，使废气24低压低温化。

构成流路行程变更部50的多个平板部32沿着X方向而在相邻的电池14的排气阀16之间各配置一个。在图1的例子中，由于在排气路径20具有6个排气阀16，因此配置5个平板部32。该配置是用于说明的例示，可以根据电池模块10的规格而在相邻的排气阀16之间配置多个平板部32，也可以每多个排气阀16而配置一个平板部32。

在平板部32设置使废气24通过的孔34。在图1中，为了示出废气24的气流26而在一个平板部32示出一个孔34，但可以在一个平板部32设置多个孔34。为了在作为宽度方向的Y方向上使废气24的气流26为锯齿状，关于5个平板部32配置为使相邻的平板部32的孔34的位置从排气路径20的中心线方向沿着作为宽度方向的Y方向而彼此在相反的方向上偏移。另外，关于所有平板部32，其宽度方向的尺寸与作为排气流路20的宽度方向的Y方向的宽度尺寸相同，其高度方向的尺寸与作为排气流路20的高度方向的Z方向的尺寸相同。假设未设置孔34，则平板部32是截断排气流路20中的废气26的流动的大小。在以下的各实施方式中也相同。

作为上述平板部32，能够利用将与作为管道室的排气路径20相同的材质的板材加工成给定的形状而成的平板部。从导热率、热交换性的观点出发，利用耐废气24的高压高温的金属材料为宜。从加工性的观点出发，优选铝板。铝板的再结晶温度约为600℃左右，大多情况下低于废气24的高温。但是，由于废气24流动的时间极短，因此使废气24通过所引起的材料的变质成为有限的范围，因此能够用作平板部32的材料。

平板部32的板厚约为1mm左右。关于使废气24通过的孔34的尺寸，在圆孔的情况下，将其直径设为约3mm以下为宜。如后述，在取代圆孔而利用倾斜狭缝孔(参照图9)时，将狭缝宽度设为约3mm以下。在排气路径20的上游侧与下游侧变更孔尺寸时(参照图10)，以约3mm为中心设为大眼的尺寸和小眼的尺寸为宜。孔34为圆孔的情况下的直径的下限值以及孔为倾斜狭缝孔的情况下的狭缝宽度的下限值，优选具有孔不会因从排气阀16排出的气体以外的物质而堵塞的程度的大小。

在图2中示出从排气路径20的上游侧朝向下游侧观察流路行程变更部50的图。流路行程变更部50从排气路径20的上游侧朝向下游侧而5个平板部32a、32b、32c、32d、32e按该顺序配置。在5个平板部32a、32b、32c、32d、32e分别设置多个孔34。5个平板部32a、32b、32c、32d、32e在单体时相同，其外形、多个孔34的配置关系也完全相同。

平板部32a与平板部32b为相同的外形，但孔34的位置配置为在Y方向上偏移尺寸S。相对于平板部32a的一个孔34，与其对应的平板部32b的一个孔34在-Y方向上偏离尺寸S。尺寸S相当于多个平板部之间的孔位置的相位差。

平板部32c与平板部32a相同，孔位置也相同。因此，相对于平板部32b的一个孔34，与其对应的平板部32c的一个孔34在+Y方向上偏离尺寸S。

平板部32d与平板部32b相同，孔位置也相同。因此，相对于平板部32c的一个孔34，与其对应的平板部32d的一个孔34在-Y方向上偏离尺寸S。

平板部32e与平板部32c、32a相同，孔位置也相同。因此，相对于平板部32d的一个孔34，与其对应的平板部32e的一个孔34在+Y方向上偏离尺寸S。

根据图2的配置，5个平板部32a、32b、32c、32d、32e之间相互对应的孔34的位置从排气路径20的上游侧朝向下游侧配置为以-S、+S、-S、+S这样在彼此相反的方向上偏移。通过利用图2的构成的流路行程变更部50，从而流经排气路径20的废气24的气流26从排气路径20的上游侧朝向下游侧而关于Y方向成锯齿状。

由于流路行程变更部50是使废气24的气流26为锯齿状来使废气24的流路行程变长的部件，因此也能够实现图1、图2以外的构成。以下，利用图3～图10示出使废气24的流路行程变长的构成的例子。图3～图7、图10是关于各自的构成而示意性地表示废气24的流动的图。这些图是取出排气路径20的部分的图，(a)为上面剖视图，(b)为侧面剖视图。分别示出X方向、Y方向、Z方向。另外，使废气24通过的孔34关于一个平板部而示出一个，但这只是用于说明的例示，可以如图2所示那样为多个孔34。

图3是示意性地表示图1、图2中的流路行程变更部50的构成的图。在该流路行程变更部50中，5个平板部32a、32b、32c、32d、32e相对于矩形剖面的排气路径20的底面与顶面、两侧面的任意面均垂直排列。相邻配置的平板部的孔34的位置配置为沿着作为排气路径20的宽度方向的Y方向而在作为彼此相反的方向的+Y方向与-Y方向上交替偏移。沿着作为排气路径20的高度方向的Z方向的孔34的位置不变。在流路行程变更部50中，废气24的气流26关于排气路径20的宽度方向成锯齿状。

图4所示的流路行程变更部52在5个平板部36a、36b、36c、36d、36e中，相邻配置的平板部的孔34的位置配置为沿着作为排气路径20的高度方向的Z方向而在作为彼此相反的方向的+Z方向与-Z方向上交替偏移。沿着作为排气路径20的宽度方向的Y方向的孔34的位置不变。在流路行程变更部52中，废气24的气流28关于排气路径20的高度方向成锯齿状。流路行程变更部52相当于在宽度方向与高度方向上调换了图3的流路行程变更部50中的关于孔34的偏移的位置关系。

在上述记载中，5个平板部相对于矩形剖面的排气路径20的底面与顶面、两侧面的任意面均设为垂直。图5和图6是表示倾斜配置5个平板部的例子的图。

图5所示的流路行程变更部54以与矩形剖面的排气路径20的底面以及顶面垂直且与两侧面倾斜的方式排列5个平板部40a、40b、40c、40d、40e。相邻配置的平板部的孔34所朝向的方向从排气路径20的中心线方向关于作为宽度方向的Y方向而为彼此相反的方向。在图5的例子中，平板部40a、40c、40e相对于排气路径20的中心线而朝向排气口22朝着右侧面的方向，平板部40b、40d相对于排气路径20的中心线而朝向排气口22朝着左侧面的方向。另外，沿着排气路径20的作为宽度方向的Y方向以及作为高度方向的Z方向的孔34的位置不变。

在流路行程变更部54中，由于通过平板部40a的孔34之后的废气24向与平板部40a的面垂直的方向吹出，因此碰到排气路径20的右侧面，在那里气流变更而成为朝向排气路径20的左侧面的流动，通过平板部40b的孔34。由于通过平板部40b的孔34之后的废气24向与平板部40b的面垂直的方向吹出，因此碰到排气路径20的左侧面，在那里气流变更而成为朝向排气路径20的右侧面的流动，通过平板部40c的孔34。反复执行该动作，废气24的气流27关于排气路径20的宽度方向成锯齿状。

图6所示的流路行程变更部56以与矩形剖面的排气路径20的两侧面垂直且与底面以及顶面倾斜的方式排列5个平板部42a、42b、42c、42d、42e。相邻配置的平板部的孔34所朝向的方向从排气路径20的中心线方向关于作为高度方向的Z方向而为彼此相反的方向。在图6的例子中，平板部42a、42c、42e朝向排气路径20的顶面的方向，平板部42b、42d朝向排气路径20的底面的方向。另外，沿着排气路径20的作为宽度方向的Y方向以及作为高度方向的Z方向的孔34的位置不变。

在流路行程变更部56中，由于通过平板部42a的孔34之后的废气24向与平板部42a的面垂直的方向吹出，因此碰到排气路径20的顶面，在那里气流变更而成为朝向排气路径20的底面的流动，通过平板部42b的孔34。由于通过平板部42b的孔34之后的废气24向与平板部42b的面垂直的方向吹出，因此碰到排气路径20的底面，在那里气流变更而成为朝向排气路径20的顶面的流动，通过平板部42c的孔34。反复执行该动作，废气24的气流29关于排气路径20的高度方向成锯齿状。

在图5、图6中，虽然将5个平板部分别作为独立的构件来叙述，但可以利用将彼此相向配置的5个平板部一体化的构件。图7是将一个平板折弯四次形成相互倾斜的5个平板部的一体型平板部58应用于图6的流路行程变更部56的图。在图8中示出一体型平板部58的立体图。一体型平板部58是使具有多个孔34的一个平板交替重复内弯和外弯以使5个平板部59a、59b、59c、59d、59e一体化而成型的。作为上述一体型平板部58，能够利用将一个冲孔金属折弯加工成给定的形状和尺寸的结构。作为冲孔金属的材料，利用铝为宜。图7是将一体型平板部58应用于图6的图，但也能够将其应用于图5。

在上述记载中，虽然以使废气24通过的孔34为圆孔来进行了说明，但取而代之，也可以设为长孔。此外，可以将在图2中从作为高度方向的+Z方向沿着-Z方向倾斜排列的5个圆孔连接来作为一个倾斜狭缝孔。

图9所示的流路行程变更部70是利用具有使废气通过的孔沿着作为高度方向的Z方向倾斜的倾斜狭缝孔的平板部72、74的例子。如图3、图4所叙述的那样，也能够配置为使相邻的平板部在宽度方向或者高度方向上相互偏移，但在此利用的是：具有随着从作为高度方向的+Z方向朝向-Z方向而从作为宽度方向的+Y方向朝着-Y方向向右下方倾斜的倾斜狭缝孔82的平板部72、以及具有与之相反的向右上方倾斜的倾斜狭缝孔84的平板部74。

图9的流路行程变更部70从X方向的上游侧朝向下游侧依次排列了平板部72、平板部74、平板部72、平板部74及平板部72。3个平板部72与2个平板部74相对于矩形剖面的排气路径20的底面及顶面、两侧面的任意面均垂直排列。根据该排列，例如，通过向右下方倾斜的倾斜狭缝孔82之后的废气24在其下游侧进入向右上方倾斜的倾斜狭缝孔84时，无法在X方向上一直前进，废气24的流动的方向朝着宽度方向或者高度方向弯曲。反复执行该动作，从而废气24的流动关于排气路径20的宽度方向或者高度方向成锯齿状。

在图9中，虽然将图3、图4中所说明的与排气路径20的两侧面或者底面垂直配置的圆孔的平板部置换为倾斜狭缝孔的平板部，但也能够将图5、图6、图7中所说明的与排气路径20的两侧面或者底面倾斜配置的圆孔的平板部置换为倾斜狭缝孔的平板部。

在上述记载中，虽然作为平板部中的孔的尺寸相同的情况进行了说明，但使排气路径20的下游侧的孔尺寸小于排气路径20的上游侧的孔尺寸为宜。优选随着从排气路径20的上游侧向下游侧行进而使孔尺寸逐渐减小为宜。如此一来，能够使高压高温的废气24在上游侧以快的流速流动，随着向下游侧行进而以低速流动，不仅能够迅速地将废气24排出，而且也能高效地将其低压低温化。关于孔尺寸，在圆孔的情况下为其直径，在倾斜狭缝孔的情况下为其狭缝宽度。

图10的流路行程变更部60是以与图3相同的构成为例而使孔尺寸从排气路径20的上游侧朝向下游侧逐渐减小的例子。流路行程变更部60与图3的构成同样，5个平板部38a、38b、38c、38d、38e相对于矩形剖面的排气路径20的底面与顶面、两侧面的任意面均垂直排列。此外，相邻配置的平板部的孔的位置配置为沿着作为排气路径20的宽度方向的Y方向而在作为彼此相反的方向的+Y方向与-Y方向上交替偏移。沿着作为排气路径20的高度方向的Z方向的孔的位置不变。由此，在流路行程变更部60中，废气24的气流26关于排气路径20的宽度方向成锯齿状。

在此，排气路径20的最上游侧的平板部38a的孔33的直径最大，随着以平板部38b、38c、38d这样向下游侧行进，各个平板部的孔的直径逐渐变小，排气路径20的最下游侧的平板部38e的孔35的直径最小。

在图10中，虽然关于图3而使得孔的直径在排气路径20的下游侧比上游侧更小，但在图4、图5、图6、图7、图10的构成中也能够使孔的尺寸在排气路径20的下游侧比上游侧更小。

如此，根据本发明所涉及的电池模块10，能够高效地使来自电池14的高压高温的废气24低压低温化而从排气口22向外部排出，因此能够抑制对于排气口22附近的设备的损伤。

在上述记载中，将排气路径20设为面向电池14的排气阀16的管道，但在电池14的外形与壳体12的内壁之间也能流动废气24。因此，根据电池模块10的构造，将电池14的外形与壳体12的内壁之间的空间设为排气路径，并在此配置流路行程变更部。

在上述记载中，将排气路径20设为长方形的管道空间，但可以为除此之外的构造。例如，可以是直至排气口具有弯曲部的排气路径，也可以是直至排气口平缓弯曲的排气路径。

符号说明

8 设备；10 电池模块；12 壳体；14 电池；16 排气阀；20 排气路径；22 排气口；24废气；32、32a、32b、32c、32d、32e、36a、36b、36c、36d、36e、38a、38b、38c、38d、38e、40a、40b、40c、40d、40e、42a、42b、42c、42d、42e、59a、59b、59c、59d、59e、72、74 平板部；33、34、35 (使废气通过的)孔；50、52、54、56、60、70 流路行程变更部；58 一体型平板部；82、84 倾斜狭缝孔。

Claims

1.一种电池模块，具备：

壳体，容纳具有排气阀的多个电池；

排气路径，将来自所述电池的高压高温的废气向所述壳体的外部排出；和

流路行程变更部，设置于所述排气路径，具有使所述废气通过的孔，并且从所述排气路径的上游侧朝向下游侧而在所述排气路径的宽度方向或者高度方向的至少任一个方向上呈锯齿状地多次变更所述废气的流动方向，从而使所述废气的流路行程变长，

所述流路行程变更部具有多个平板部，该平板部具有使所述废气通过的多个孔，

所述多个平板部从所述排气路径的上游朝向下游配置，

将相邻配置的所述平板部的所述孔的位置配置为从所述排气路径的中心线方向沿着所述宽度方向或者所述高度方向而在彼此相反的方向上偏移，

各平板部中的多个孔在所述偏移的方向上排列配置。

2.一种电池模块，具备：

壳体，容纳具有排气阀的多个电池；

在所述流路行程变更部中，所述多个平板部从所述排气路径的所述上游侧朝向所述下游侧倾斜配置，相邻配置的所述平板部的所述孔所朝向的方向配置为从所述排气路径的中心线方向关于所述宽度方向或者所述高度方向而成为彼此相反的方向，

各平板部中的所述多个孔沿着所述平板部的倾斜方向排列配置。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，

所述流路行程变更部是将一个平板折弯而形成了彼此倾斜的所述多个平板部的一体型平板部。

4.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，

所述流路行程变更部的使所述废气通过的孔是沿着所述高度方向倾斜的倾斜狭缝孔。

5.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，

在所述平板部中，使所述废气通过的多个孔是沿着所述高度方向倾斜的倾斜狭缝孔，相邻配置的所述平板部的所述倾斜狭缝孔的倾斜方向沿着所述高度方向而为彼此相反的方向。

6.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，

在所述流路行程变更部中，所述上游侧的所述平板部的所述孔的尺寸大于所述下游侧的所述平板部的所述孔的尺寸。