CN110459710A

CN110459710A - 电池包

Info

Publication number: CN110459710A
Application number: CN201910359301.6A
Authority: CN
Inventors: 来间雄介; 井上重行
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2019-11-15
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: US20190348654A1; US20240120607A1; CN110459710B; JP7087648B2; US11888175B2; JP2019197622A

Abstract

本公开提供一种电池包。构成电池组(10A、10B)的各单电池(12)具有被构成为在内压上升的情况下将内部的气体向外部排出的排放阀(14)。壳体(20)收纳电池组(10A、10B)。板材(30A、30B)设置于各排放阀(14)与上壳体(24)之间。在从上方俯视观察电池组(10A、10B)和板材(30A、30B)的情况下，板材(30A、30B)被配置为与各排放阀(14)重叠。

Description

电池包

技术领域

本公开涉及电池包，特别是涉及在壳体中收纳具有被构成为在内压上升的情况下将内部的气体向外部排出的排放阀的电池而形成的电池包。

背景技术

日本特开2010-108788号公报公开了在壳体中收纳具有如上所述的排放阀的电池而形成的电池包(电池系统)。该电池包具备：由分别具有气体的排放阀的多个方形电池构成的电池组(电池块)；收纳电池组的壳体(外装壳体)；以及与各电池的排放阀连接的排气管。在排气管内设置有具有能够流通气体的无数孔隙的缓冲材料。由此，能够通过排气管，使从排放阀排出的气体的能量减弱并且向壳体的外部排出气体。

如果从由于电池的内压上升而打开的排放阀中强势排出的高温气体直接冲击壳体，则壳体会局部地受到压力并且被加热，有可能损坏壳体。

日本特开2010-108788号公报记载的电池包，具备在通路中设有缓冲材料的排气管，但是需要用于在排放阀与壳体之间配置排气管的空间，电池包的体积会随之增加。

发明内容

因此，本公开的目的是提供一种在壳体中收纳具有排放阀的电池而形成的电池包，其能够抑制电池包的体积增加，并且防止由于从打开的排放阀中排出的气体使壳体损坏。

本公开的电池包具备电池、壳体和板材。电池具有被构成为在内压上升的情况下将内部的气体向外部排出的排放阀。壳体中收纳电池。板材设置于排放阀与壳体之间。在从设置排放阀的电池的表面的法线方向俯视观察电池和板材的情况下，板材被配置成与排放阀重叠。

通过这样的结构，从打开的排放阀中强势排出的高温气体，会冲击到设置于排放阀与壳体之间的板材，不会直接冲击到壳体。另外，板材不需要日本特开2010-108788号公报记载的排气管那样的设置空间。因此，根据该电池包，能够抑制电池包的体积增加，并且防止由于从打开的排放阀中排出的气体导致壳体损坏。

可以设置多个电池(以下称为“单电池”)并且层叠配置而构成电池组，多个单电池以在形成电池组的一面的第1面设置排放阀的方式层叠。板材在多个单电池的层叠方向上延伸，相对于各单电池的排放阀连续地形成。

根据该电池包，相对于各单电池的排放阀，板材连续地形成，因此相对于对每个单电池单独准备板材的情况，能够减少部件的数量。

板材可以由从单电池的层叠方向的两侧约束电池组的约束带构成。

由此，能够使具有约束电池组的功能的约束带还具备防止从打开的排放阀中排出的气体直接冲击壳体的功能。因此，不需要在约束带之外单独设置板材，能够减少部件的数量。

板材可以安装于与电池组的第1面相对、并且形成壳体的一面的第2面。

根据该结构，能够便于在排放阀与壳体之间设置板材。另外，板材成为壳体的增强部件，能够提高壳体的强度。

壳体包含载置单电池的下壳体和设置于下壳体的上部的上壳体，可以在排放阀与上壳体之间设置板材。上壳体可以为树脂制。

该电池包中，由于上壳体为树脂制，因此能够使电池包轻量化。另一方面，树脂通常与金属等相比耐热性差，根据该电池包，在排放阀与树脂制的上壳体之间设置板材，因此能够保护树脂制的上壳体免受从打开的排放阀中排出的高温气体的影响。

本公开的上述以及其它目的、特征、方面和优点，可通过结合附图而理解的以下详细说明来明确。

附图说明

图1是实施方式1的电池包的立体图。

图2图1所示的电池包的截面图。

图3是表示图1所示的电池包中包含的各单电池与板材的位置关系的平面图。

图4是表示从单电池的排放阀中排出的气体带来的压力的图。

图5是用于说明从单电池的排放阀中排出的气体带来的热的流动的图。

图6是实施方式2的电池包的立体图。

图7是图6所示的电池组的侧面图。

图8是图6所示的电池包的截面图。

图9是表示板材或约束带的配置例的平面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。再者，对图中相同或相当的部分附带相同标记并省略其说明。

[实施方式1]

以下，利用图1～图3对本公开的实施方式1涉及的电池包的结构进行说明。图中，X方向表示单电池的层叠方向，Y方向表示与X方向垂直并且沿着电池包的底面的方向。Z方向表示与电池包的底面垂直的方向，以下有时称为“上方”等。

图1是实施方式1涉及的电池包的立体图。图1中，以能够观察到电池包中(上部)的方式，示出取下上壳体(后述)的状态的电池包。

图2是图1所示的电池包的截面图。图2中，示出沿着YZ平面的截面。另外，图2中，示出安装着上壳体的状态的截面。

图3是表示图1所示的电池包中包含的各单电池与板材(后述)的位置关系的平面图。图3中，示出从上方俯视观察各单电池和板材的情况下的平面图。

以下说明的电池包，例如搭载于能够由电动机驱动的电动汽车等电动车辆，包含储存有向电动机供给的电力的电池而构成。但本公开涉及的电池包，并不限定于担载于电动车辆，也可以用于其它用途。

参照图1～图3，电池包1具备电池组10A、10B、壳体20和板材30A、30B。电池组10A、10B分别包含多个单电池12、端板16、17和多个约束带18。本例中，电池包1包含两个电池组10A、10B而构成，但本公开涉及的电池包并不限定于此，也可以包含一个电池组或三个以上电池组而构成。

单电池12是二次电池，代表性地有锂离子二次电池。锂离子二次电池是将锂作为电荷载体的电池，除了电解质为液体的通常的锂离子二次电池以外，也可以包含使用固体的电解质的所谓全固体电池。再者，单电池12并不限定于锂离子二次电池，也可以由镍氢电池等其它二次电池构成。

在单电池12的容器(单电池壳体)的上表面中央设有排放阀14。排放阀14被构成为在单电池壳体内的压力上升的情况下通过使构件断开等而开阀，将单电池壳体内的气体向单电池壳体的外部排出。各单电池12具有大致长方体形状，多个单电池12在X方向上层叠而构成各电池组10A、10B。

端板16、17分别设置在电池组10A、10B的X方向端部的一侧和另一侧，以夹持电池组10A、10B的方式配置。再者，本例中，端板16、17被电池组10A、10B共用，但也可以对每个电池组10A、10B形成端板。

约束带18沿着单电池12的层叠方向(X方向)延伸，将端板16、17连接。实施方式1中，约束带18在各电池组10A、10B的上表面侧，以不阻碍气体从排放阀14排出的方式配置在Y方向的两端部，在各电池组10A、10B的下表面侧，也配置在Y方向的两端部。约束带18通过赋予单电池12的层叠方向的约束载荷，将电池组10A、10B在单电池12的层叠方向上约束。

壳体20包括下壳体22和上壳体24。下壳体22由底板和沿着底板的外周向上方延伸的周壁部构成，形成向上方开口的开口部。电池组10A、10B载置于下壳体22内。下壳体22例如由金属形成。

上壳体24以封闭下壳体22的开口部的方式安装于下壳体22。本例中，上壳体24为树脂制，由此谋求电池包1的轻量化。在上壳体24的壳体内面侧设有板材30A、30B。

板材30A、30B分别设置于电池组10A、10B与上壳体24之间，在单电池12的层叠方向上延伸。板材30A、30B由沿着YZ平面的截面形状为大致矩形的薄板形成(图2)，在从上方俯视观察板材30A、30B和电池组10A、10B的情况下(图3)，板材30A以与构成电池组10A的各单电池12的排放阀14重叠的方式配置，板材30B以与构成电池组10B的各单电池12的排放阀14重叠的方式配置。

板材30A、30B以不阻碍气体从打开的排放阀14排出的方式与各排放阀14分离配置，实施方式1中，板材30A、30B通过未图示的几个螺栓等固定具安装在上壳体24的壳体内表面侧。

该板材30A、30B用于防止从打开的排放阀14中强势排出的高温气体直接冲击设置于排放阀14的上方的上壳体24。因此，板材30A、30B由具有即使从排放阀14中排出的高温气体直接冲击板材30A、30B也不会受损的强度和耐热性的材料形成，例如由金属等形成。

如果单电池的内压上升使排放阀14工作，则从排放阀14中强势排出高温气体，当这样的气体直接冲击上壳体24时，上壳体24会局部受到压力并被加热，上壳体24有可能损坏。特别是实施方式1中，上壳体24为树脂制，因此上壳体24有可能损坏。

实施方式1涉及的电池包1中，在排放阀14工作的情况下，从打开的排放阀14中强势排出的高温气体直接冲击设置于排放阀14与上壳体24之间的板材30A或30B，不会直接冲击上壳体24。由此，能够抑制由于从排放阀14中强势排出的气体导致的上壳体24的局部压力上升，并且抑制由该高温气体导致的上壳体24的局部温度上升，抑制由热导致的上壳体24的强度降低。

图4是表示从单电池12的排放阀14中排出的气体的压力的图。图4中将图2所示的截面图中的排放阀14和板材30A(30B)的周边放大表示。

参照图4，从打开的排放阀14中强势排出的气体冲击安装于上壳体24的板材30A(30B)。板材30A(30B)具有一定的面积并安装于上壳体24，因此能够使上壳体24受到的压力分散，抑制上壳体24的局部压力上升。

图5是用于说明由于从单电池12的排放阀14中排出的气体而产生的热的流动的图。图5中，将图2所示的截面图中的板材30A(30B)的周边放大表示。

参照图5，从打开的排放阀14中排出的高温气体冲击板材30A(30B)。从高温气体中接收热的板材30A(30B)，安装于上壳体24，由板材30A(30B)与上壳体24的接触面的微小的凹凸而产生的板材30A(30B)与上壳体24之间的微小的空隙成为热阻，减少从板材30A(30B)向上壳体24的热流动。由此，能够抑制由高温气体导致的上壳体24的局部温度上升，抑制由热导致的上壳体24的强度降低。

再者，板材30A、30B通过几个螺栓等固定具安装于上壳体24，也可以通过热传导率低的粘结剂安装于上壳体24，可以在板材30A、30B与上壳体24之间夹着隔热材料等。通过这些能够减少从板材30A(30B)向上壳体24的热流动。

由薄板构成的板材30A、30B，不需要上述日本特开2010-108788号公报记载的排气管那样的设置空间。因此，根据该电池包1，能够抑制电池包1的体积增加，并且防止由于从打开的排放阀14中强势排出的高温气体导致上壳体24损坏。

再者，上述中，板材30A、30B由沿着YZ平面的截面形状为大致矩形的薄板形成，但只要不导致电池包1的体积增加，板材30A、30B也可以是厚板，截面形状可以为大致正方形、椭圆形状等。通过这样的形状的板材，也能够防止由于从打开的排放阀14中排出的气体导致上壳体24损坏。

再者，上述中，沿着电池组10A、10B中的各排放阀14的排列，设有在单电池12的层叠方向延伸的板材30A、30B，但也可以对各单电池12的排放阀14的每一个单独地设置板材。另一方面，根据该实施方式1，如上所述，板材30A、30B分别相对于构成电池组10A、10B的各单电池12的排放阀14连续地形成，因此与对每个排放阀14单独设置板材的情况相比，能够减少部件数量。

另外，根据实施方式1，板材30A、30B安装于上壳体24的壳体内表面侧，能够在各单电池12的排放阀14与壳体20(上壳体24)之间容易地设置板材30A、30B。

另外，在实施方式1中，上壳体24为树脂制，因此能够使电池包1轻量化。另一方面，树脂制的上壳体24与由金属形成的情况相比，耐热性可能较差，但根据电池包1，由于在排放阀14与树脂制的上壳体24之间设置板材30A、30B，因此能够保护树脂制的上壳体24免受从打开的排放阀14中排出的高温气体的影响。

另外，根据实施方式1，在树脂制的上壳体24的内表面侧固定有在单电池12的层叠方向上延伸的金属制的板材30A、30B，因此板材30A、30B成为上壳体24的增强部件，使上壳体24的强度提高。

[实施方式2]

实施方式2中，示出在单电池12的层叠方向上约束电池组10A、10B的约束带兼作设置于排放阀14与上壳体24之间的板材的结构。由此，不需要另外设置实施方式1中说明的板材30A、30B，可谋求部件数量的减少。

以下，利用图6～图8，对本公开的实施方式2涉及的电池包的结构进行说明。

图6是实施方式2涉及的电池包的立体图。图6中，与图1同样地，以能够观察到电池包中(上部)的方式，示出取下了上壳体24的状态的电池包。

图7是图6所示的电池组10A、10B的侧面图。图7中，示出从X方向观察电池组10A、10B时的侧面。

图8是图6所示的电池包的截面图。图8中，示出沿着YZ平面的截面。另外，图8中，示出安装着上壳体24的状态的截面。

参照图6～图8，代替图1～图3所示的实施方式1的电池包1的结构中设置在板材30A、30B和电池组10A、10B的上表面侧的4个约束带18，电池包1A具备约束带36A、36B。

约束带36A、36B为金属制，沿着单电池12的层叠方向(X方向)延伸，将端板16、17连接。具体而言，约束带36A在电池组10A的上表面侧，以配置在构成电池组10A的各单电池12的排放阀14的上方的方式设置，约束带36B在电池组10B的上表面侧，以配置在构成电池组10B的各单电池12的排放阀14的上方的方式设置。

约束带36A、36B以不阻碍气体从打开的排放阀14中排出的方式与各排放阀14分离配置(图8)。在从上方俯视观察约束带36A、36B和电池组10A、10B的情况下，约束带36A以与构成电池组10A的各单电池12的排放阀14重叠的方式配置，约束带36B以与构成电池组10B的各单电池12的排放阀14重叠的方式配置。

约束带36A、36B分别在单电池12的层叠方向上约束电池组10A、10B，并且在排放阀14工作的情况下，作为用于防止从打开的排放阀14中强势排出的高温气体直接冲击上壳体24的部件发挥作用。

因此，根据实施方式2，无需另外设置实施方式1所示的板材30A、30B，可以得到与实施方式1同样的效果。由于不需要另外设置板材30A、30B，因此相对于实施方式1涉及的电池包1，能够减少部件数量。

再者，上述实施方式1、2中，各单电池12的排放阀14设置在单电池壳体的上表面中央，但也可以设置在从单电池壳体的上表面中央沿着单电池12的长度方向(Y方向)偏移的位置。该情况下，配合排放阀14的配置，将板材或作为板材发挥作用的约束带进行配置。

例如与图3所示的平面图相对应的图9所示，在单电池12的层叠方向上交错配置排放阀14的情况下，可以代替实施方式1中的板材30A，设置板材30A-1、30A-2，并且代替板材30B，设置板材30B-1、30B-2。板材30A-1、30A-2以与构成电池组10A的各单电池12的排放阀14重叠的方式配置，板材30B-1、30B-2以与构成电池组10B的各单电池12的排放阀14重叠的方式配置。或者，也可以代替板材30A-1、30A-2、30B-1、30B-2，设置约束带36A-1、36A-2、36B-1、36B-2。

另外，上述中，板材30A、30B(30A-1、30A-2、30B-1、30B-2)安装于上壳体24，但也可以将这些板材安装于下壳体22。例如，可以以板材30A、30B(30A-1、30A-2、30B-1、30B-2)在单电池12的层叠方向上延伸并在下壳体22的周壁部之间架设的方式，将板材30A、30B(30A-1、30A-2、30B-1、30B-2)的端部固定在下壳体22的周壁部。

以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本次公开的实施方式在所有方面只是例示，并不进行任何限制。本发明的范围由权利要求的范围表示，包括与权利要求的范围均等的意义和范围内的所有变更。

Claims

1.一种电池包，具备：

具有排放阀的电池，所述排放阀被构成为在内压上升的情况下将内部的气体向外部排出；

收纳所述电池的壳体；以及

设置于所述排放阀与所述壳体之间的板材，

在从所述电池的设置所述排放阀的一面的法线方向俯视观察所述电池和所述板材的情况下，所述板材被配置为与所述排放阀重叠。

2.根据权利要求1所述的电池包，

设置多个所述电池并且层叠配置而构成电池组，

多个所述电池以在形成所述电池组的一面的第1面上设置所述排放阀的方式层叠，

所述板材在多个所述电池的层叠方向上延伸，相对于多个所述电池各自的排放阀连续地形成。

3.根据权利要求1或2所述的电池包，

所述板材安装于与所述电池组的所述第1面相对、并且形成所述壳体的一面的第2面。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的电池包，

所述壳体包含：

载置所述电池的下壳体；和

设置在所述下壳体的上部的上壳体，

所述板材设置于所述排放阀与所述上壳体之间，

所述上壳体为树脂制。