CN107452906B - 车载用电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载用电池模块，其具有：多个圆筒电池；电池保持件；保护壳；排气罩，其设置为使得所述电池保持件位于所述保护壳和所述排气罩之间，所述排气罩和所述电池保持件配置为，使得从所述圆筒电池的所述第二极侧的端面释放的气体流动的排气空间位于所述排气罩和所述电池保持件之间；至少一个第一极汇流条；设置在所述排气空间内的至少一个第二极汇流条；以及支撑部件，其配置在所述排气空间内的局部，从所述排气罩侧支撑所述第二极汇流条。

Description

车载用电池模块
技术领域
本发明涉及具有多个圆筒电池且搭载于车辆上的车载用电池模块。
背景技术
当前已知一种具有多个圆筒型的电池单元且搭载于车辆上的电池模块。例如在日本特开2010-113999中公开了一种具有多个圆筒电池的电池模块。在该日本特开2010-113999中，在圆筒电池的轴向两侧配置有一对侧板，利用该一对侧板夹持圆筒电池。侧板上埋入有与多个圆筒电池电气连接的汇流条。另外，在侧板上与圆筒电池相反的一侧配置有覆盖侧板的包覆部件，且其与侧板之间形成有流体流动的流路。
如上述所示，日本特开2010-113999等中所公开的现有的电池模块具有用于保持圆筒电池的构造。但是，在现有的电池模块中，并没有充分考虑在保持圆筒电池的部件的一部分破损或劣化的情况下也能够维持电池模块性能的构造。
例如在日本特开2010-113999的电池模块中，圆筒电池被一对侧板夹持，但如果任意一侧的侧板破损或弯曲，则圆筒电池就会沿轴向移动，从而无法保证电气连接。换句话说，在现有的电池模块中存在下述问题，即，即使一个部件破损也会损害电气性能，导致电池模块的可靠性降低。特别对于伴随车辆行驶而承受各种振动的车载用电池模块中，上述问题更容易发生。
发明内容
因此，在本发明中提供一种能够进一步提高可靠性的车载用电池模块。
本实施例中的车载用电池模块包括：
多个圆筒电池，其中每个圆筒电池均在其轴向两端具有第一极及第二极；
电池保持件，其对于所述多个圆筒电池，以所述第一极及第二极露出于外部的状态下进行保持；
保护壳，其将所述多个圆筒电池的所述第一极侧的端面向所述第二极侧按压；
排气罩，其设置为使得所述电池保持件位于所述保护壳和所述排气罩之间，所述排气罩和所述电池保持件配置为，使得从所述圆筒电池的所述第二极侧的端面释放的气体流动所在的排气空间位于所述排气罩和所述电池保持件之间；
至少一个第一极汇流条，其以并联连接2个以上圆筒电池的方式与所述多个圆筒电池的所述第一极接触；
至少一个第二极汇流条，其设置在所述排气空间内，以并联连接2个以上圆筒电池的方式与所述多个圆筒电池的所述第二极接触；以及
支撑部件，其配置在所述排气空间内的局部，从所述排气罩侧支撑所述第二极汇流条。
在此情况下，圆筒电池被保护壳和第二极汇流条夹持，且第二极汇流条被支撑部件支撑。因此，即使将圆筒电池紧固在电池保持件上的粘接剂等破损，也能够限制圆筒电池沿轴向移动，并且维持圆筒电池的电气连接状态。换句话说，即使一个部件(粘接剂)破损了也能够维持电池模块的性能，因此，能够提高电池模块的可靠性。
所述车载用电池模块也可以具有弹性部件，其配置在所述圆筒电池的所述第一极侧的端面和所述保护壳之间、以及所述圆筒电池的所述第二极侧的端面和所述第二极汇流条之间的至少其中之一处，吸收所述圆筒电池的轴向高度的公差而进行弹性变形。
在此情况下，由于利用弹性部件吸收圆筒电池的轴向高度的公差，所以能够更可靠地由保护壳和第二极汇流条夹持圆筒电池，能够更可靠地防止圆筒电池沿轴向移动。
所述第一极汇流条也可以隔着所述保护壳紧固接合在所述电池保持件上，所述第二极汇流条也可以隔着所述排气罩紧固接合在所述电池保持件上。
在此情况下，由于第一极汇流条和第二极汇流条以相同相位移动，所以能够降低在振动时施加在各汇流条朝向圆筒电池的通电部的负载。
所述支撑部件也可以含有在所述排气罩和所述第二极汇流条之间彼此间隔配置的多个柱状部。
在此情况下，能够利用柱状部均匀地分散第二极汇流条的支撑点而不妨碍气体流动，能够更高效地防止第二极汇流条弯曲等。
也可以是，所述排气罩在其表面实施绝缘处理，实施了绝缘处理后的所述排气罩的一部分具有凸出部，该凸出部朝向所述第二极汇流条凸出而支撑所述第二极汇流条，并且所述凸出部作为所述支撑部件起作用。
在此情况下，由于兼用作支撑部件和排气罩，所以能够降低部件数量。
如上述所示，根据本发明，由于即使一个部件(粘接剂)破损也能够维持电池模块的性能，所以能够提高电池模块的可靠性。
附图说明
下面将参照附图描述本发明所例示的实施例的特征、优点以及技术和工业意义，相同的附图标记表示相同的部件，其中：
图1是作为本发明的实施方式的电池模块的分解立体图。
图2是负极汇流条的导电板的俯视图。
图3是与支撑部件一体化的排气罩的立体图。
图4是电池模块的YZ平面处的剖面图。
图5是支撑部件的概略俯视图。
图6是第二实施方式的电池模块的YZ平面处的剖面图。
图7是第二实施方式的电池模块的支撑部件的概略俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明作为本发明的实施方式的电池模块10。图1是作为本发明的实施方式的电池模块10的分解立体图。另外，图2是负极汇流板25的导电板24的俯视图，图3是与支撑部件50一体化的排气罩20的立体图，图4是电池模块10的YZ平面处的剖面图。此外，在以下的说明中，将电池模块10的长度方向称为“X方向”，将电池单元12的轴向称为“Z方向”，将与X方向及Z方向正交的方向称为“Y方向”。
电池模块10具有多个圆筒型的电池单元12。电池单元12是可充放电的二次电池，例如是收容在圆筒型的壳体内的镍氢电池、锂离子电池等。电池单元12的轴向两端设置有电池单元12的电极即正极(第一极)及负极(第二极)。图1所示出的电池模块10具有60个电池单元12，该60个电池单元12以4列15行的排列方式排列。60个电池单元12每15个分为一组，构成4个电池组。属于同一电池组的15个电池单元12由后述的负极汇流板25及正极汇流板23并联连接。另外，将15个电池单元12并联连接而成的电池组通过后述的组间汇流板26而与其它电池组或外部输出端子串联连接。
电池单元12的负极侧的端面上设置有允许电池单元12内产生的气体释放的排出阀(未图示)。该排出阀只要是能够在电池单元12的内压上升时打开的阀即可，其结构并不限定。排出阀例如可以通过将电池单元12的外壳局部薄壁地形成而构成。如果由于过充或过度放电、短路等导致电池单元12的内部产生气体，使该电池单元12的内压上升，则该排出阀(薄壁部)破裂而使气体向电池单元12的外部释放。
各电池单元12在正极及负极的朝向一致的状态下被竖立保持。在本实施方式中，电池单元12被保持为有负极的端面朝向下方(排气罩20侧)的竖立姿势。各电池单元12的下端部收容在电池保持件14上所设置的收容孔15中，从而被电池保持件14保持。电池保持件14为大致板状，在板的平面上二维的配置有收容孔15。在该实施方式中，收容孔15以4列15行的排列方式排列，相邻列的收容孔15之间错开半间距(half-pitch)而配置。
各收容孔15形成为与电池单元12的圆筒形状嵌合的圆孔形状。电池单元12插入该圆孔内，并利用粘接剂60进行固定(参照图4)。收容孔15的中心轴线方向的长度为所保持的电池单元12不会摇晃的充分长度。收容孔15沿电池保持件14的板厚方向贯穿电池保持件14，使电池单元12的下端在下方露出。电池保持件14由铝等高导热材料构成，以用于将产生的热均匀的散热而减少电池单元12之间的温度偏差。
在由电池保持件14保持的多个电池单元12的周围被保护壳16覆盖。保护壳16由具有绝缘性的树脂构成，形成底部完全开口的大致箱型。保护壳16的下端与电池保持件14的周缘紧固接合。该紧固接合状态只要是使得在电池模块10受到振动等时保护壳16与电池保持件14一起动作的紧固接合状态即可，并不特别限定。由此，保护壳16例如通过嵌合、螺合、焊接等紧固接合在电池保持件14上。此外，如后述所示，正极汇流板23(第一极汇流条)与保护壳16一体化。由此，可以说正极汇流板23经由保护壳16紧固接合在电池保持件14上。
保护壳16具有顶板30，其设置在保护壳16的上端附近，将电池单元12的正极侧端面朝负极侧按压(参照图4)。在顶板30上，设置有直径小于排列好的各电池单元12外径的保护开口32。电池单元12的正极经由该保持开口32露出于外部，另一方面，保持开口32的周缘将电池单元12的端面朝负极侧按压。顶板30的上表面紧固有正极汇流板23。此外，在保护壳16的上方配置有各种配线(例如电压检测用配线、温度检测用配线)，这些配线由绝缘罩18覆盖。
在保护壳16的周面上形成有入口开口34(图4参照)及出口开口36(参照图4)。入口开口34是用于使将冷却电池单元12的冷却风流入电池模块10内部的开口。另外，出口开口36是用于将流入电池模块10内部的冷却风向外部释放的开口。出口开口36隔着多个电池单元12而设置在与入口开口34相对侧的侧壁上。入口开口34及出口开口36均是设置在保护壳16的侧壁上的多个狭孔。该狭孔在高度方向(Z方向)上较长、且在长度方向(X方向)上彼此间隔地设置多个。
在电池保持件14的下方配置有排气罩20。该排气罩20的周缘向上方上升而形成大致船型。该排气罩20的周缘经由后述的支撑部件50的周缘与电池保持件14的周缘紧密结合，与电池保持件14之间形成密闭空间。该密闭空间作为后述的负极汇流板25(第二极汇流条)的设置空间起作用，并且作为使电池单元12释放的气体流动所在的排气空间28起作用。从电池单元12向排气空间28释放的气体，经由在负极汇流板25的端部形成的排气孔62及电池保持件14的端部形成的排气通路64(参照图1)，向电池模块10的外部排出，经由导管等引导至适当的位置上。
排气罩20也与保护壳16相同地，紧固接合在电池保持件14上。该紧固接合状态也只要是使得在电池模块10受到振动等时排气罩20与电池保持件14一起动作的紧固接合状态即可，并不特别限定。在本实施方式中，排气罩20具有从该排气罩20的周缘向电池保持件14延伸的紧固接合部20a。并且，排气罩20经由设置在该紧固接合部20a上的紧固接合孔而螺合紧固在电池保持件14上。但也可以替代螺合，而使用其它紧固接合方式例如嵌合或焊接等将排气罩20紧固接合在电池保持件14上。此外，由于负极汇流板25的周缘被排气罩20和电池保持件14夹持，所以也可以说负极汇流板25经由排气罩20紧固接合在电池保持件14上。
在电池单元12的轴向两侧，设置有将电池单元12的正极彼此电气连接以及将负极彼此电气连接的负极汇流板25及正极汇流板23。正极汇流板23和负极汇流板25的结构大致相同。因此，以下主要参照图2说明负极汇流板25的结构。
负极汇流板25是将与电池组数量相同(在本实施方式中为4个)的导电板24利用树脂43一体化而构成的。4个导电板24在彼此隔开间隔而保持绝缘的状态下，利用树脂43(参照图4)一体化。该负极汇流板25的周缘被夹持在排气罩20和电池保持件14之间而保持。
各导电板24将构成1个电池组的15个电池单元12的负极彼此电气连接。该导电板24是由导电性材料例如铜等构成的平板状部件。在导电板24上设置有与排列好的各电池单元12对应的贯穿开口40。贯穿开口40针对各个电池单元12而分别一对一地设置，使得对应的电池单元12的下端表面露出于排气空间28。贯穿开口40的直径比电池单元12的外径略小。经由该贯穿开口40而使得设置于电池单元12上的排出阀露出于排气空间28。从电池单元12释放的气体通过该贯穿开口40到达排气空间28。
另外，电池单元12的负极侧的端面被贯穿开口40的周缘(更正确地说，被包覆周缘的树脂43)支撑。换句话说，各电池单元12由保护壳16的顶板30和负极汇流板25在轴向上夹持。但电池单元12的尺寸存在微小的公差。为了吸收该公差而可靠地由顶板30及负极汇流板25夹持电池单元12，在本实施方式中，在电池单元12的负极侧的端面和负极汇流板25之间配置有弹性部件68。弹性部件68具有适当的弹性，为了吸收电池单元12在轴向高度上的偏差而适当地变形。此外，在本实施方式中，在负极侧配置了弹性部件68，但也可以在正极侧、即电池单元12的正极侧的端面和顶板30之间配置弹性部件68。另外，在电池单元12的轴向公差较小的情况下，也可以省略该弹性部件68。
作为导电板24的一部分的连接片42位于贯穿开口40内。该连接片42形成为具有适当弹性的板簧状，其以越靠近前端就越接近电池单元12的负极的方式倾斜。并且，所有连接片42的前端与对应的电池单元12的负极接触，将15个电池单元12的负极彼此电气连接。
在电池单元12的上方，配置具有与导电板24形状相同的导电板的正极汇流板23。负极汇流板25自身构成一个部件，正极汇流板23组装在保护壳16中而与保护壳16一体化。正极汇流板23的导电板也将构成1个电池组的15个电池单元12的正极彼此电气连接。并且，通过该负极汇流板25及正极汇流板23而将构成1个电池组的15个电池块12并联连接。
4个电池组通过组间汇流板26串联连接。具体地说，组间汇流板26将与1个电池组连接的正极汇流板23的导电板、和相邻的与另一个电池组连接的负极汇流板25的导电板24电气连接。组间汇流板26是由铜等导电性材料构成的大致平板状部件，如图1、图4所示，配置在保护壳16的外侧。组间汇流板26形成为在沿Z方向延伸的同时还沿X方向延伸的大致平行四边形，其上端与1个电池组的正极汇流板23的导电板连接，其下端与相邻的电池组的负极汇流板25的导电板24连接。
在负极汇流板25和排气罩20之间、即排气空间28内设置有支撑部件50。支撑部件50是由绝缘材料例如树脂等构成的部件。在本实施方式中，使用树脂将该支撑部件50与排气罩20一体化。支撑部件50具有与排气罩20的内表面紧密结合的基体部52、以及从该基体部52竖立的多个柱状部54。该柱状部54的高度与从基体部52的表面至负极汇流板25为止的距离大致相同。由此，柱状部54位于负极汇流板25和排气罩20之间，能够从下侧(排气罩20侧)支撑负极汇流板25。柱状部54以不妨碍气体释放的方式彼此间隔设置。换句话说，支撑部件50仅设置在排气空间28内的局部。
柱状部54如后述所示，用于防止电池单元12脱落。由此，优选柱状部54在各电池单元12的附近设置至少1个，更优选在贯穿开口40的周缘附近设置至少1个。图5是本实施方式的支撑部件50的俯视图。如前述所示，在负极汇流板25的导电板24上，在与电池单元12对应的位置处设置有贯穿开口40，根据图5可以明确，在本实施方式中，在相邻的2个贯穿开口40之间至少设置有1个柱状部54。
下面，说明在本实施方式中设置支撑部件50的理由。在不设置支撑部件50的情况下，支撑电池单元12的负极汇流板25仅其周缘被排气罩20的周缘支撑。在用于将电池单元12紧固在电池保持件14的收容孔15上的粘接剂60适当地起作用的情况下，即使采用上述结构(没有支撑部件50的结构)也没有问题。但如果紧固电池单元12的粘接剂60由于伴随着车辆行驶产生的振动而发生机械老化，或者随着时间经过而化学老化，则有可能使电池单元12从收容孔15剥离。另外，如果电池单元12从收容孔15剥离，则电池块12的负载就施加在负极汇流板25上。在此情况下，负极汇流板25有可能由于电池单元12的负载而弯曲、破损。并且，如果负极汇流板25弯曲、破损，则电池单元12会脱落到排气空间28内，失去与正极汇流板23之间的电气连接。即，在没有设置支撑部件50的情况下，仅由于将电池单元12紧固在收容孔15上的粘接剂60这一个部件破损，就有可能导致电池单元12无法正常起作用。
另一方面，在本实施方式中，如前述所示，在排气空间28内，设置有从下侧(排气罩侧)支撑负极汇流板25的支撑部件50。通过设置所述的支撑部件50，即使粘接剂60破损，电池单元12从收容孔15剥离，也能够防止电池单元12脱落。即，即使电池单元12从收容孔15剥离而其负载施加在负极汇流板25上，该负极汇流板25也被支撑部件50支撑。因此，能够有效地防止负极汇流板25弯曲等。其结果，电池单元12能够继续保持由负极汇流板25和保护壳16的顶板30夹持的状态。并且，通过维持该状态，还能够维持电池单元12的正极汇流板23及负极汇流板25之间的连接状态，其结果，能够适当地维持电池模块10的性能。这样，在本实施方式中，由于即使一部分部件(粘接剂60)破损也能够维持电池模块10的性能，所以能够进一步提高电池模块10的可靠性。
另外，负极汇流板25被支撑部件50支撑，该支撑部件50被排气罩20支撑。排气罩20如前述所示紧固接合在电池保持件14上。另外，与正极汇流板23一体化的保护壳16也紧固接合在电池保持件14上。因此，在电池模块10受到振动时，负极汇流板25及保护壳16(正极汇流板23)能够与电池保持件14一起位移。其结果，即使电池模块10受到振动，负极汇流板25及正极汇流板23也能够以相同相位移动。其结果，能够有效降低施加在振动时的负极汇流板25及正极汇流板23的通电部(连接片42的前端)的负载，能够有效地防止正极汇流板23、负极汇流板25的老化。
另外，在本实施方式中，使用树脂材料将支撑部件50与排气罩20一体化地形成。因此，能够减少电池模块10的部件数量，能够降低电池模块10的组装工时。此外，支撑部件50也可以使用树脂材料与负极汇流板25一体化地形成，而不与排气罩20一体化。另外，在本实施方式中，由彼此间隔排列的多个柱状部54支撑负极汇流板25。在这种结构的情况下，与利用线状肋等进行支撑的情况下相比，更不易妨碍排气流动，且容易将负极汇流板25的支撑点均匀地分散。其结果，能够有效地防止负极汇流板25的弯曲，且有效地防止电池单元12沿轴向的移动。
下面，说明其它实施方式。图6是电池模块10的YZ平面处的剖面图，图7是排气罩20的概略俯视图。在图7中，砂点阴影部分表示凸出部58和负极汇流板25接触的位置。
在该电池模块10中，替代具有柱状部54的支撑部件而将排气罩20的一部分用作为支撑部件。即，本实施方式的排气罩20的底面的一部分向负极汇流板25侧凸出，设置有从下侧支撑负极汇流板25的凸出部58。该凸出部58形成以山状凸出的珠状，通过将构成排气罩20的金属板进行冲压成型等而形成。另外，在此情况下，排气罩20接近负极汇流板25。为了可靠地确保与该负极汇流板25之间的绝缘，在排气罩20的表面实施绝缘处理。绝缘处理的方式并不特别限定，例如可以采用将绝缘性涂料进行阳离子涂覆等处理方法。
凸出部58如图7所示，配置在沿Y方向相邻的2个贯穿开口40之间，形成沿X方向延伸的大致直线形状。如此将凸出部58形成沿X方向延伸的形状的原因在于，来自电池块12的气体是从电池模块10的X方向端部向外部释放的。即，在本实施方式的电池模块10中，向排气空间28释放的气体，经由设置在负极汇流板25的X方向端部上的排气孔62及设置在电池保持件14的X方向端部上的排气通路64向外部释放。由此，向排气空间28释放的气体只要能够向该排气空间28的X方向端部移动即可，沿Y方向的移动即使有些限制也不会有问题。因此，在本实施方式中，将凸出部58形成为沿X方向延伸的直线形状。由此，能够在适当地支撑负极汇流板25中的贯穿开口40的周边的同时，进行适当的排气。
另外，根据至此为止的说明可以明确，在本实施方式中，舍弃在排气罩20之外另行形成的支撑部件50，而将排气罩20的一部分(凸出部58)用作为支撑部件。其结果，能够进一步减少电池模块10的部件数量，能够减少组装工时等。另外，在本实施方式中也与第一实施方式相同地，即使紧固电池单元12的粘接剂60破损等，也能够继续由负极汇流板25和保护壳16的顶板30夹持电池块12，能够有效地抑制电池块12沿轴向的移动，并且能够继续维持电池块12的电气连接。这样，在本实施方式中，由于即使一部分部件(粘接剂60)破损，也能够维持电池模块10的性能，所以能够进一步提高电池模块10的可靠性。
另外，至此为止所说明的结构仅为一个例子，对于将电池单元12由保护壳16的一部分和汇流板的一部分夹持的结构，只要具有支撑汇流板的支撑部件50即可，可以适当地变更为其它结构。例如，第一、第二实施方式的电池模块10配置为，使得电池单元12的轴向与铅垂方向大致平行。但电池模块10的配置方式也可以适当地变更，例如也可以配置为电池单元12的轴向与水平方向大致平行。在此情况下，只要将电池单元12由保护壳16的一部分和汇流板的一部分夹持，进而利用支撑部件50支撑汇流板，就可以有效地限制电池单元12沿轴向的移动，维持电池块12的电气连接。另外，在至此为止的说明中，将电池单元12配置为正极位于顶板30(保护壳16)侧，负极位于排气罩20侧，但也可以是相反的配置。即，在图1的例子中，也可以以电池单元12的正极位于下侧而负极位于上侧的方式配置电池单元12。另外，优选正极汇流板23与保护壳16一体化，但也可以分离地设置。在使正极汇流板23与保护壳16分离的情况下，优选利用某种方式将正极汇流板23紧固接合在保护壳16上，使其与保护壳16以相同相位移动。另外，构成电池模块10的电池单元12及电池组的数量也可以适当地变更。

Claims (4)

1.一种车载用电池模块，其包括：
多个圆筒电池，其中每个圆筒电池均在其轴向两端具有第一极及第二极；
电池保持件，其对于所述多个圆筒电池，以所述第一极及第二极露出于外部的状态下进行保持；
保护壳，其将所述多个圆筒电池的第一极侧的端面向所述第二极侧按压；
排气罩，其设置为使得所述电池保持件位于所述保护壳和所述排气罩之间，所述排气罩和所述电池保持件配置为，使得从所述圆筒电池的所述第二极侧的端面释放的气体流动所在的排气空间位于所述排气罩和所述电池保持件之间；
至少一个第一极汇流条，其以并联连接2个以上圆筒电池的方式与所述多个圆筒电池的所述第一极接触；
至少一个第二极汇流条，其设置在所述排气空间内，以并联连接2个以上圆筒电池的方式与所述多个圆筒电池的所述第二极接触；以及
支撑部件，其配置在所述排气空间内的局部，从所述排气罩侧支撑所述第二极汇流条，
所述支撑部件含有在所述排气罩和所述第二极汇流条之间彼此间隔地配置的多个柱状部。
2.根据权利要求1所述的车载用电池模块，其中，
还具有弹性部件，其配置在所述圆筒电池的所述第一极侧的端面和所述保护壳之间、以及所述圆筒电池的所述第二极侧的端面和所述第二极汇流条之间的至少其中之一处，吸收所述圆筒电池的轴向高度的公差而进行弹性变形。
3.根据权利要求1或2所述的车载用电池模块，其中，
所述第一极汇流条经由所述保护壳紧固接合在所述电池保持件上，并且
所述第二极汇流条经由所述排气罩紧固接合在所述电池保持件上。
4.根据权利要求1或2所述的车载用电池模块，其中，
所述排气罩的表面实施了绝缘处理，
实施了绝缘处理后的所述排气罩的一部分具有凸出部，该凸出部朝向所述第二极汇流条凸出而支撑所述第二极汇流条，并且
所述凸出部作为所述支撑部件起作用。
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