CN110635076A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模块，其在电池单元层叠体的上表面上配置有传感器装置，同时能够抑制传感器装置的松动。电池模块(1)具备通过层叠多个电池单元(21)而构成的电池单元层叠体(2)、以及对各电池单元(21)的电压进行检测的传感器装置(7)。传感器装置(7)配置在电池单元层叠体(2)的上表面，且在相邻的电池单元(21)之间设置有绝缘板(22)。传感器装置(7)沿上下方向固定于在层叠方向上分开的至少两个绝缘板(22)上。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种搭载于电动车辆等中的电池模块。
背景技术
一直以来，在电动车辆等上搭载有电池模块。例如，在专利文献1中公开有电池模块，该电池模块具备通过层叠多个电池单元而构成的电池单元层叠体、以及对各电池单元的电压进行检测的传感器装置。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2016-072181号公报
发明要解决的课题
近年来，在这种电池模块中，电池的高容量化在推进，且无法忽略由基于温度变化和时效劣化的电池单元的膨胀引起的尺寸扩大。因此，难以将传感器装置牢固地固定到两个点以上的电池单元层叠体的上表面，且传感器装置可能由于车辆行驶时的振动而发生松动。
发明内容
本发明提供一种电池模块，其在电池单元层叠体的上表面上配置传感器装置，同时能够抑制传感器装置的松动。
用于解决课题的方案
本发明的电池模块，其具备通过层叠多个电池单元而构成的电池单元层叠体、以及对各电池单元的电压进行检测的传感器装置，其中，
所述传感器装置配置在所述电池单元层叠体的上表面，
在相邻的电池单元之间设置有绝缘板，
所述传感器装置沿上下方向固定于在层叠方向上分开的至少两个所述绝缘板上。
发明效果
根据本发明，传感器装置沿上下方向固定于在层叠方向上分开的至少两个绝缘板上，因此电池模块在电池单元层叠体的上表面上配置有传感器装置，同时能够抑制传感器装置的松动。
附图说明
图1是从斜上方观察本发明的一实施方式所涉及的电池模块而得到的立体图。
图2是图1的电池模块的分解立体图。
图3是图1的电池模块的俯视图。
图4是从斜下方观察图1的电池模块的传感器装置而得到的立体图。
图5是图4的A-A剖视图。
图6是从斜上方观察图1的电池模块的主要部分而得到的放大立体图。
图7是图6的B-B剖视图。
附图标记说明：
1 电池模块；
2 电池单元层叠体；
21 电池单元；
22 绝缘板；
221 突出设置部；
3 端板；
7 传感器装置；
71 基板；
72 电子部件；
73 壳体；
7311 第一固定部；
7311a 孔；
76 顶推螺母(push nut)。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的电池模块的各实施方式进行说明。需要说明的是，附图沿附图标记的朝向观察。
[电池模块]
如图1～图3所示，本实施方式所涉及的电池模块1具备：沿前后方向层叠多个电池单元21而构成的电池单元层叠体2，该电池单元层叠体2具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面、以及下表面；一对端板3，其配置在电池单元层叠体2的前表面及后表面；一对侧框架4，其配置在电池单元层叠体2的左表面及右表面，并将一对端板3进行连结；下板5，其配置在电池单元层叠体2的下表面；传感器装置7，其配置在电池单元层叠体2的上表面，且对各电池单元21的电压进行检测；以及顶盖6，其覆盖在电池单元层叠体2的上表面上未搭载有传感器装置7的区域。
需要说明的是，在本说明书等中，为了简单且明确地进行说明，将电池单元21的层叠方向定义为前后方向，且将与电池单元21的层叠方向正交的方向定义为左右方向(宽度方向)及上下方向(高度方向)，而与搭载有电池模块1的产品的前后方向等无关。即，在电池模块1搭载于车辆的情况下，电池单元21的层叠方向可以与车辆的前后方向一致，可以是车辆的上下方向、左右方向，也可以是从这些方向倾斜的方向。附图中，将电池模块1的前方表示为Fr、将后方表示为Rr、将左侧表示为L、将右侧表示为R、将上方表示为U、以及将下方表示为D。
(电池单元层叠体)
如图2所示，电池单元层叠体2通过将多个电池单元21与多个绝缘板22沿前后方向交替层叠而构成。在电池单元层叠体2的上表面上配置有与电池单元21的端子211电连接的多个母线23。多个母线23以多个电池单元21串联电连接的方式将相邻的电池单元21的端子211彼此进行连接。若具体进行说明，多个电池单元21以正侧的端子211与负侧的端子211顺次左右反转的方式进行层叠，多个母线23将在电池单元层叠方向的上游侧相邻的电池单元21的正侧(或负侧)的端子211与在电池单元层叠方向的下游侧相邻的电池单元21的负侧(或正侧)的端子211进行顺次连接，从而使多个电池单元21串联电连接。
在电池单元层叠体2的上表面上设置有对多个母线23进行保持的母线板24。母线板24具备多个母线保持部241，若在各母线保持部241使多个母线23保持之后，将母线板24载置于电池单元层叠体2的上表面，则多个母线23定位于能够与对应的端子211连接的规定的位置。需要说明的是，本实施方式的母线板24不是将母线23连接于端子211之后拆卸的夹具，而是将母线23连接于端子211之后也维持安装状态的电池模块1的构成要素。
已知有电池单元21因温度变化或时效劣化而膨胀。电池单元21具有长方体形状，该长方体形状为上下方向的长度长于前后方向的长度，且左右方向的长度长于上下方向的长度。因此，电池单元21的前表面及后表面的面积远大于左表面、右表面、上表面以及下表面的面积，且在电池单元21的前表面和后表面处，其左右方向中央部和上下方向中央部容易膨胀。若电池单元21在前后方向上膨胀，则应力作用在母线23上，该母线23将电池单元21的端子211彼此进行连结。为了缓和伴随电池单元21的膨胀而作用的应力，本实施方式的母线23具有在前后方向上的中间部向上方突出的弯折部231。
(端板)
如图1～图3所示，一对端板3配置在电池单元层叠体2的前表面及后表面，而承挡由电池单元21的膨胀引起的电池单元层叠体2的电池单元层叠方向的载荷。本实施方式的端板3使用铝挤压材料而形成，在不与电池单元层叠体2对置的外侧表面的左右两端部上，设置有经由螺栓B1而与侧框架4紧固连结的多个紧固连结部31。另外，在一对端板3的上表面上设置有外部连接用端子板32，该外部连接用端子板32用于在电池模块1与外部的电气设备之间收发电力，而且在其中任一方的端板3的上表面上设置有传感器固定部33，该传感器固定部33经由螺栓B2固定有传感器装置7。
(侧框架)
如图1～图3所示，侧框架4通过将金属板材冲压加工而形成，且具备：侧框架主体41，其沿着电池单元层叠体2的左表面或右表面；前凸缘部42，其从侧框架主体41的前端沿着前侧的端板3的前表面向相互靠近的方向延伸；后凸缘部43，其从侧框架主体41的后端沿着后侧的端板3的后表面向相互靠近的方向延伸；上凸缘部44，其从侧框架主体41的上端沿着电池单元层叠体2的上表面向相互靠近的方向延伸；以及下凸缘部45，其从侧框架主体41的下端沿着电池单元层叠体2(下板5)的下表面向相互靠近的方向延伸。
前凸缘部42及后凸缘部43经由螺栓B1与前侧的端板3或后侧的端板3紧固连结。由此，一对端板3经由一对侧框架4连结。一对侧框架4在使电池单元层叠体2的电池单元层叠方向的载荷增加的情况下，允许端板3彼此的前后方向的相对位移。例如，通过侧框架主体41的前后方向的变形、侧框架主体41与前凸缘部42或侧框架主体41与后凸缘部43的角度变化等而允许端板3彼此的前后方向的相对位移。
上凸缘部44及下凸缘部45在电池单元层叠体2的左端部及右端部上从上下方向夹持电池单元层叠体2及下板5。由此，电池单元层叠体2、侧框架4及下板5的上下方向的相对位置变动得到抑制，并且能够使构成电池单元层叠体2的多个电池单元21整齐排列。
本实施方式的上凸缘部44由沿前后方向排列的多个弹性片44a构成，弹性片44a的个数及位置与沿前后方向层叠的电池单元21的个数及位置对应。由此，上凸缘部44具有适当的弹性，且能够单独地弹性保持多个电池单元21。需要说明的是，下凸缘部45经由被限制部(未图示)与下板5固定或卡合。
(下板)
如图1及图2所示，下板5使用铝挤压材料而形成，且具备：下板主体51，其沿着电池单元层叠体2及端板3的下表面延伸；多个固定部52，其被固定于对电池模块1进行支承的模块支承结构体(未图示)；以及限制部(未图示)，其对侧框架4的下凸缘部45进行限制。
(传感器装置)
如图4及图5所示，传感器装置7具备：基板71；电子部件72，其搭载于该基板71；壳体73，其容纳该基板71及该电子部件72；以及电压检测用连接器74和检测信号输出用连接器75，其配置在该壳体73的侧面。需要说明的是，为了能够检测电池模块1的电压，本实施方式的传感器装置7具备两个电压检测用连接器74，但电压检测用连接器74的个数可以是一个，也可以是三个以上。
本实施方式的基板71是在前后方向上长的俯视长方形的印刷基板，在上表面上印刷有配线，且在下表面上安装有电子部件72、电压检测用连接器74、以及检测信号输出用连接器75。
壳体73具备覆盖基板71的下表面侧的壳体主体731、以及覆盖基板71的上表面侧的盖壳体732。壳体主体731具备多个第一固定部7311、以及一个第二固定部7312，且经由这些固定部7311、7312固定于电池单元层叠体2的上表面。需要说明的是，在后面叙述第一固定部7311及第二固定部7312相对于电池单元层叠体2的上表面的具体的固定结构。
电压检测用连接器74经由多个电压检测线9连接于各母线23。多个电压检测线9的一端侧经由电缆侧连接器与传感器装置7的电压检测用连接器74连接。另外，多个电压检测线9的另一端侧经过在电池单元层叠体2的上表面与传感器装置7的下表面之间确保的空间并与各母线23连接。
在检测信号输出用连接器75上连接有检测信号输出线(未图示)的一端侧。检测信号输出线的另一端侧与车辆的充放电控制部(未图示)连接，从传感器装置7输出的各电池单元21的电压检测信号经由检测信号输出线输入到车辆的充放电控制部。
(传感器装置的固定结构)
接着，对传感器装置7相对于电池单元层叠体2的具体的固定结构进行说明。
如图1至图4所示，多个上述第一固定部7311分别在前后方向上隔开规定的间隔而突出设置在壳体主体731的左侧部和右侧部，以在上下方向上无法移动且在前后方向上可移动的方式固定于在前后方向上分开的多个绝缘板22上。若具体进行说明，如图6及图7所示，绝缘板22具有向上方突出的圆筒形状的突出设置部221，第一固定部7311具有孔7311a，该孔以从下方穿过的状态容纳突出设置部221。该孔7311a是在前后方向上长的长孔，能够允许伴随电池单元21的膨胀的绝缘板22与传感器装置7的前后方向的相对移动。
如图6及图7所示，壳体主体731的第一固定部7311从上方穿过绝缘板22的突出设置部221之后，被装配的顶推螺母76在上下方向上固定，该顶推螺母76通过从上方压入该突出设置部221而被装配。顶推螺母76具有多个爪部762，该爪部向上方倾斜到在中央部上形成的孔761的周缘部，当顶推螺母76从上方压入突出设置部221时，多个爪部762陷入突出设置部221的外周部，从而可限制顶推螺母76向上方的脱出。由此，壳体主体731的第一固定部7311经由顶推螺母76在上下方向上固定到绝缘板22的突出设置部221，并且通过由长孔构成的孔7311a允许壳体主体731的第一同定部7311相对于绝缘板22的突出设置部221在前后方向的移动。
在本实施方式的电池模块1中，绝缘板22的突出设置部221及顶推螺母76兼用于母线板24的固定部及固定具。若具体进行说明，母线板24具有被绝缘板22的突出设置部221穿过的多个孔242，并且夹在电池单元21的上表面与被绝缘板22的突出设置部221穿过的壳体主体731的第一固定部7311之间，而且经由第一固定部7311及顶推螺母76在上下方向上固定于绝缘板22的突出设置部221。
上述第二固定部7312突出设置于壳体主体731的前后方向一端部(在本实施方式中为前端部)，且经由螺栓B2以在前后方向及上下方向上无法移动的方式固定到传感器固定部33，该传感器固定部设置在前端板3和后端板3中的任一个上。由此，传感器装置7通过多个第一固定部7311及一个第二固定部7312在上下方向上进行固定，由此可抑制因车辆行驶时的振动而在上下方向上发生松动。另外，传感器装置7通过一个第二固定部7312在前后方向上进行固定，由此不仅能够抑制因车辆行驶时的振动而发生的前后方向的松动，还能够防止因电池单元21的膨胀而在传感器装置7中产生应力。
需要说明的是，上述实施方式能够适当进行变形、改良等。例如，上述实施方式的传感器装置7在容纳基板71的壳体73上设置第一固定部7311及第二固定部7312，将这些固定部7311、7312固定到电池单元层叠体2，但在不具备壳体且将基板本身以露出的状态固定到电池单元层叠体的电池模块中，能够将与所述实施方式的第一固定部及第二固定部相当的孔设置到基板本身，且以与所述实施方式的第一固定部及第二固定部同样的固定结构将这些孔固定到电池单元层叠体2。
[总括]
在本说明书中至少记载了以下事项。需要说明的是，尽管在括号内示出了上述实施方式中的相应构成要素等，但并不限定于此。
(1)一种电池模块(电池模块1)，其具备通过层叠多个电池单元(电池单元21)而构成的电池单元层叠体(电池单元层叠体2)、以及对各电池单元的电压进行检测的传感器装置(传感器装置7)，其中，
所述传感器装置配置在所述电池单元层叠体的上表面，
在相邻的电池单元之间设置有绝缘板(绝缘板22)，
所述传感器装置沿上下方向固定于在层叠方向上分开的至少两个所述绝缘板上。
根据(1)，传感器装置沿上下方向固定于在层叠方向上分开的至少两个绝缘板上，由此电池模块在电池单元层叠体的上表面上配置有传感器装置，同时能够抑制传感器装置的松动。
(2)根据(1)所述的电池模块，其中，
所述传感器装置具备基板(基板71)、搭载于该基板的电子部件(电子部件72)、以及容纳该基板及该电子部件的壳体(壳体73)，
所述壳体具有固定于所述绝缘板上的固定部(第一固定部7311)。
根据(2)，基板及电子部件容纳于壳体，从而能够通过壳体保护基板等，且通过在壳体上设置的固定部固定于绝缘板。
(3)根据(1)所述的电池模块，其中，
所述传感器装置具备基板(基板71)、以及搭载于该基板的电子部件(电子部件72)，
所述基板具有固定于所述绝缘板上的固定部。
根据(3)，能够削减传感器装置的组件件数，且通过在基板上设置的固定部固定于绝缘板。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的电池模块，其中，
所述绝缘板具有向上方突出的突出设置部(突出设置部221)，
所述传感器装置具有固定部(第一固定部7311)，该固定部包括容纳所述突出设置部的孔(孔7311a)。
根据(4)，传感器装置的固定部与绝缘板的突出设置部卡合，从而除了上下方向的移动受到限制以外，层叠方向的移动也受到限制。
(5)根据(4)所述的电池模块，其中，
所述孔是在层叠方向上长的长孔。
根据(5)，能够允许伴随电池单元的膨胀的绝缘板与传感器装置的电池单元层叠方向的相对移动。
(6)根据(5)所述的电池模块，其中，
在层叠方向上的所述电池单元层叠体的两端部上设置有一对端板(端板3)，
所述传感器装置以在所述层叠方向上无法移动的方式固定于所述一对端板的一方的端板。
根据(6)，传感器装置相对于一方的端板在层叠方向上定位，且允许传感器装置相对于电池单元层叠体向层叠方向的相对移动。
(7)根据(5)或(6)所述的电池模块，其中，
所述传感器装置以在所述绝缘板上设置的所述突出设置部穿过所述固定部的状态，通过顶推螺母(顶推螺母76)进行固定。
根据(7)，传感器装置通过顶推螺母抑制上下方向的松动，且允许层叠方向的移动。

Claims (7)

1.一种电池模块，其具备通过层叠多个电池单元而构成的电池单元层叠体、以及对各电池单元的电压进行检测的传感器装置，其中，
所述传感器装置配置在所述电池单元层叠体的上表面，
在相邻的电池单元之间设置有绝缘板，
所述传感器装置沿上下方向固定于在层叠方向上分开的至少两个所述绝缘板上。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述传感器装置具备基板、搭载于该基板的电子部件、以及容纳该基板及该电子部件的壳体，
所述壳体具有固定于所述绝缘板上的固定部。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述传感器装置具备基板、以及搭载于该基板的电子部件，
所述基板具有固定于所述绝缘板上的固定部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块，其中，
所述绝缘板具有向上方突出的突出设置部，
所述传感器装置具有固定部，该固定部包括容纳所述突出设置部的孔。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
所述孔是在层叠方向上长的长孔。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，
在层叠方向上的所述电池单元层叠体的两端部上设置有一对端板，
所述传感器装置以在所述层叠方向上无法移动的方式固定于所述一对端板的一方的端板。
7.根据权利要求5或6所述的电池模块，其中，
所述传感器装置以在所述绝缘板上设置的所述突出设置部穿过所述固定部的状态，通过顶推螺母进行固定。
CN201910466622.6A 2018-06-22 2019-05-30 电池模块 Active CN110635076B (zh)

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