CN110635190B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池模块，其能够在电池单元层叠体的上表面上配置传感器装置且抑制高度尺寸。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)配置于电池单元层叠体(2)的上表面。在传感器装置(7)上设置有向下方鼓出的传感器鼓出部(731a)，且在电池单元层叠体(2)的上表面上设置有容纳传感器鼓出部(731a)的低位部(243)。

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
然而，在专利文献1的电池模块中，在电池单元层叠体的上表面上配置有传感器装置，因此电池模块的高度尺寸有可能大幅度增加。
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，同时能够抑制高度尺寸。
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，
在所述传感器装置上设置有向下方鼓出的传感器鼓出部，
在所述电池单元层叠体的所述上表面上设置有容纳所述传感器鼓出部的低位部。
发明效果
根据本发明，在传感器装置上设置有向下方鼓出的传感器鼓出部，在电池单元层叠体的上表面上设置有容纳传感器鼓出部的低位部，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，同时能够通过嵌套结构抑制电池模块的高度尺寸。
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。
附图标记说明：
1 电池模块；
2 电池单元层叠体；
21 电池单元；
23 母线；
24 母线板；
242 高位部；
243 低位部；
244 电压检测线收容部；
7 传感器装置；
71 基板；
72 电子部件；
73 壳体；
731a 传感器鼓出部；
734 电子部件收容部；
9 电压检测线；
92 端子部。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的电池模块的一实施方式进行说明。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及上下方向，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)
也参照图4及图5，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；电压检测用连接器74，其配置在该壳体73的侧面，且经由多个电压检测线9与各母线23连接；以及检测信号输出用连接器75，其配置在该壳体73的侧面，且经由多个检测信号输出线(未图示)与车辆的充放电控制部(未图示)连接。需要说明的是，为了能够检测两个电池模块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。
在电子部件72中包括高度尺寸比较大的变压器721和电解电容器722。另外，关于电子部件72，根据散热量等，在与壳体73之间确保的间隙CL1～CL3存在差异。例如，在散热量少的电压检测用连接器74的情况下，在与壳体73之间确保微小的间隙CL3即可，但是在散热量大的变压器721和电解电容器722的情况下，需要确保与间隙CL3相比大的间隙CL1、CL2。
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。盖壳体732的上表面形成为大致平坦，而在壳体主体731的下表面上形成有向下方鼓出的传感器鼓出部731a。本实施方式的传感器鼓出部731a在壳体73的内部构成容纳变压器721和电解电容器722的电子部件收容部734，该变压器721和电解电容器722的高度尺寸比较大且与壳体73之间需要大的间隙CL1、CL2，在仰视下形成为长方形的三个传感器鼓出部731a在前后方向上隔开规定的间隔而设置。
另外，在壳体主体731的前后方向一端部上设置有经由螺栓B2在端板3的传感器固定部33上固定的固定部731b，且在壳体主体731的左右侧部上分别设置有与多个绝缘板22卡合的多个卡合部731c。
电压检测用连接器74经由多个电压检测线9与各母线23连接。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，如图3所示，在多个电压检测线9的另一端侧分别设置有用于与各母线23连接的端子部92，经由该端子部92与母线23连接。若具体地说明，端子部92具有端子主体921、以及通过铆接与电压检测线9的另一端部连接的铆接部922，端子主体921用焊接等与在母线23侧设置的端子部232连接。
电压检测线9侧的端子部92和母线23侧的端子部232配置于母线板24的上表面。端子部92的端子主体921和母线23侧的端子部232是薄板金属部件，因此高度尺寸低，但端子部92的铆接部922由于与电压检测线9铆接，因此其高度尺寸大于端子部92的端子主体921。即，在母线板24的上表面上，配置有端子部92的铆接部922的部分成为高位部242，该高位部242与在前后方向上相邻的高位部242之间成为低位部243。另外，多个电压检测线9的一端侧被捆扎，且仅另一端侧朝向各母线23布线，但多个电压检测线9的捆扎部93在母线板24的上表面上，容纳于电压检测线收容部244，该电压检测线收容部244在避开高位部242的区域中确保。
(传感器装置与电池单元层叠体的嵌套结构)
接着，对传感器装置7与电池单元层叠体2的嵌套结构进行说明。
在如上述构成的电池模块1中，在电池单元层叠体2的上表面上配置有传感器装置7，因此电池模块1的高度尺寸可能会大幅增加。于是，在本发明的实施方式所涉及的电池模块1中，将从传感器装置7的下表面向下方鼓出的传感器鼓出部731a容纳于在电池单元层叠体2(母线板24)的上表面上设置的低位部243中。这样，电池模块1在电池单元层叠体2的上表面上配置有传感器装置7，同时能够通过传感器装置7与电池单元层叠体2的嵌套结构减小高度尺寸。
另外，传感器装置7具备基板71、搭载于该基板71的电子部件72、以及容纳该基板71及该电子部件72的壳体73，传感器鼓出部731a设置于壳体73的下表面，因此通过基板71及电子部件72容纳于壳体73，能够通过壳体73保护基板71等，且通过嵌套结构而减小高度尺寸。
另外，电子部件72搭载于基板71的下表面，传感器鼓出部731a成为容纳电子部件72的电子部件收容部734，因此通过仅使需要高度的电子部件收容部734的外壁鼓出而成为传感器鼓出部731a，能够使传感器装置7小型化。
另外，低位部243通过在电池单元层叠体2的上表面上搭载的母线板24而构成，因此能够利用母线板24的凹凸而吸收传感器鼓出部731a的高度。
另外，母线板24的高位部242是在与母线23连接的电压检测线9的端子部92上设置的铆接部922，低位部243被设置于铆接部922之间，因此将电压检测线9与端子部92通过铆接而连接的铆接部922的高度变高，但能够通过利用避开端子部92的铆接部922的低位部243来吸收传感器鼓出部731a的高度。
另外，多个电压检测线9的另一端侧与母线23连接，并且在一端侧被捆扎，通过传感器装置7的下表面与母线板24的上表面之间的空间，并从该空间拉出而与传感器装置7的电压检测用连接器74连接，但在母线板24上，电压检测线收容部244设置于不与高位部242重叠的位置，在该电压检测线收容部244中容纳多个电压检测线9的捆扎部93，因此能够避免电压检测线收容部244向上方的伸出，且减小电池模块1的高度。
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，在上述实施方式中，在传感器装置7的壳体73上设置传感器鼓出部731a，但也可以将搭载于基板71上的电子部件72本身设为传感器鼓出部。另外，在上述实施方式中，高位部242及低位部243通过母线板24而构成，但只要是电池单元层叠体2的构成要素，则也可以由母线板24以外的构件构成高位部及低位部。
[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，
在所述传感器装置上设置有向下方鼓出的传感器鼓出部(传感器鼓出部731a)，
在所述电池单元层叠体的所述上表面上设置有容纳所述传感器鼓出部的低位部(低位部243)。
根据(1)，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，同时能够通过电池单元层叠体与传感器装置的嵌套结构来抑制电池模块的高度尺寸。
(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)，
所述传感器鼓出部设置于所述壳体的下表面。
根据(2)，基板及电子部件容纳于壳体，从而能够通过壳体来保护基板等，且通过嵌套结构来减小高度尺寸。
(3)根据(2)所述的电池模块，其中，
所述电子部件搭载于所述基板的下表面，
所述传感器鼓出部是容纳所述电子部件的电子部件收容部(电子部件收容部734)。
根据(3)，仅使需要高度的电子部件收容部的外壁鼓出而成为传感器鼓出部，从而能够使传感器装置小型化。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的电池模块，其中，
所述低位部由搭载于所述电池单元层叠体的所述上表面上的母线板(母线板24)构成。
根据(4)，能够利用母线板的凹凸来吸收传感器鼓出部的高度。
(5)根据(4)所述的电池模块，其中，
所述母线板具备由与母线(母线23)连接的电压检测线(电压检测线9)的端子部(端子部92)构成的高位部(高位部242)、以及设置在所述端子部之间的所述低位部。
根据(5)，电压检测线的端子部的端子铆接于配线，因此高度变高，但是能够通过利用避开电压检测线的端子部的低位部来吸收传感器鼓出部的高度。
(6)根据(5)所述的电池模块，其中，
在所述母线板上设置有电压检测线收容部(电压检测线收容部244)，该电压检测线收容部在不与所述高位部重叠的位置容纳多个所述电压检测线。
根据(6)，能够防止电压检测线收容部向上方的伸出。

Claims (4)

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，
在所述传感器装置上设置有向下方鼓出的传感器鼓出部，
在所述电池单元层叠体的所述上表面上设置有容纳所述传感器鼓出部的低位部，
所述低位部由搭载于所述电池单元层叠体的所述上表面上的母线板构成，
所述母线板具备由与母线连接的电压检测线的端子部构成的高位部、以及设置在所述端子部之间的所述低位部。
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，
所述传感器鼓出部设置于所述壳体的下表面。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述电子部件搭载于所述基板的下表面，
所述传感器鼓出部是容纳所述电子部件的电子部件收容部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块，其中，
在所述母线板上设置有电压检测线收容部，该电压检测线收容部在不与所述高位部重叠的位置容纳多个所述电压检测线。
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