CN110785872A

CN110785872A - 电池组

Info

Publication number: CN110785872A
Application number: CN201880040668.5A
Authority: CN
Inventors: 小林由树; 铃木亨
Original assignee: Envision AESC Energy Devices Ltd
Current assignee: Envision AESC Japan Ltd
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2020-02-11
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: WO2018235367A1; CN110785872B; JP7109435B2; US20200153222A1; JPWO2018235367A1; US11616354B2

Abstract

提供了一种将电池容纳在电池壳体内部的电池组。电池壳体(100)包括开口(450)，与电池电连接的电缆(200、300)插入到开口中。在开口处布置包括贯通部(410)的电缆保护构件(400)。电缆保护构件能够在至少两个不同的方向上附接到开口，并且贯通部相对于电池壳体的位置根据附接方向而改变。

Description

电池组

技术领域

本发明涉及一种电池组。

背景技术

就电池而言，正极和负极彼此面对面地布置，其间插入隔膜，与电解液一起容纳在外部容器中。在用于正极的正集电箔的一部分上形成正极活性材料，并且在用于负极的负集电箔的一部分上形成负极活性材料。外部容器的种类有几种。由诸如铝之类的柔性薄板模制而成的外部容器具有重量轻的优点。另一方面，这样的外部容器的不足之处在于：当力是直接施加到外部容器上时，外部容器容易发生变形。

当将电池用作使车辆等移动的驱动电源时，电池会承受许多振动和冲击。当电池用于无人直升机等飞行器时，为了防止电池掉落到地面上，关键点在于不仅要针对振动和冲击采取措施，而且还要采取防止线路断开和短路的措施。具体地，对于将柔性片作为外部容器的电池而言，正集电箔和正极端子的连接部分以及负集电箔和负极端子的连接部分可能会受到冲击的影响。

连接部分是与正极端子和负极端子(在下文中有时统称为电极端子)的一端连接的部分，并且位于外部容器的内部。另外，电极端子的另一端被拉出到外部容器的外部。当将足以使容器变形的力施加到电极端子时，该力也会传递到集电箔和电极端子的连接部分，这就存在着电极端子与集电箔断开连接以及集电箔断开的风险。将柔性片用于外部容器的电池通常用作电池被容纳在其他电池壳体内从而免受冲击和振动影响的电池组(例如，专利文献1)。

对于容纳在电池壳体内的电池或者其中连接有多个电池的组合电池而言，存在着电缆连接到电极端子以与电池壳体的外部电连接的情况。那么，电极端子和电缆的连接部分也存在有在电缆被拉动等时候发生断开的风险。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP2007-317579A

发明内容

本发明要解决的问题

随着二次电池能量的增加，附接到电极端子的电缆的线径也会增加。当电缆以较大的曲率发生弯曲并进行布置时，使电缆恢复到原始形状的力也会变大。同样地，当在制造期间连接以较大曲率弯曲的电缆时，由于持续地承受冲击和振动，电缆断开的可能性会增大。另外，当电缆以较小的曲率布置在电池壳体内或者电缆在没有弯曲的情况下布置在电池壳体内时，会产生如下问题。第一个问题在于：将电缆布置在电池壳体内的空间变大。而第二个问题是需要根据电极端子的位置来改变引出电缆的位置。

在专利文献1中，通过使用壳体4，可以保护正极和负极的层叠体免受外部冲击的影响。然而，专利文献1中所公开的技术对集电箔和电极端子的连接部分的保护是不足的。另外，专利文献1中公开的技术也没有将电缆布线考虑在内。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种实现了提高电缆布线自由度并降低断开可能性的目的的电池组。

解决问题的手段

本发明的电池组是一种电池容纳在电池壳体内的电池组，并且包括用于插入一根或多根将外部容器的内部和外部电连接的电缆的开口，在开口处布置包括贯通部的电缆保护构件，电缆保护构件能够在至少两个不同的方向上附接到开口，并且贯通部相对于电池壳体的位置根据附接方向而改变。

发明效果

根据本发明，由于可以改变电缆引出位置，因此，可以提供一种提高电缆布线自由度并降低断开可能性的电池组。

附图说明

图1是示出了第一示例性实施例的电池组的示例的透视图。

图2是示意性地示出了图1所示的电池组示例中的电池壳体内部的透视图。

图3是示出了第二示例性实施例的电池组的示例的透视图。

图4是示意性地示出了图3所示的电池组示例中的电池壳体内部的透视图。

图5A是示出了设置在第一示例性实施例和第二示例性实施例的电池组中的电缆保护构件的示例的示意图。

图5B是示出了设置在第一示例性实施例和第二示例性实施例的电池组中的电缆保护构件的示例的示意图。

图5C是示出了设置在第一示例性实施例和第二示例性实施例的电池组中的电缆保护构件的示例的示意图。

图6A是示意性地示出了设置在第一示例性实施例和第二示例性实施例的电池组中的电池保护器的示例的透视图。

图6B是示意性地示出了设置在第一示例性实施例和第二示例性实施例的电池组中的电池保护器的示例的平面图。

图6C是示意性地示出了设置在第一示例性实施例和第二示例性实施例的电池组中的电池保护器的示例的侧视图(图6A的X-X'截面图)。

图7A是从布置有电缆保护构件的端面(从图1和图2中的箭头D1方向观察)透视地观察第一示例性实施例的电池组中的电缆和电池保护器的布置的示意图。

图7B是从电极层叠方向(从图1和图2中的箭头D2方向观察)透视地观察第一示例性实施例的电池组中的电缆、电池保护器和电缆保护构件的布置的示意图。

图7C是从垂直于电极层叠方向并且也垂直于布置有电缆保护构件的端面的侧面(从图1和图2中的箭头D3方向观察)透视地观察第一示例性实施例的电池组中的电缆、电池保护器和电缆保护构件的布置的示意图。

图8A是从布置有电缆保护构件的端面(从图3和图4中的箭头D4方向观察)透视地观察第二示例性实施例的电池组中的电缆和电池保护器的布置的示意图。

图8B是从电极层叠方向(从图3和图4中的箭头D5方向观察)透视地观察第二示例性实施例的电池组中的电缆、电池保护器和电缆保护构件的布置的示意图。

图8C是从垂直于电极层叠方向并且也垂直于布置有电缆保护构件的端面的侧面(从图3和图4中的箭头D6方向观察)透视地观察第二示例性实施例的电池组中的电缆、电池保护器和电缆保护构件的布置的示意图。

图9是从电极层叠方向透视地观察电池壳体、电池保护器和电池单元的位置关系的示意图。

图10是示意性地示出了在第一示例性实施例的电池组中使用的组合电池的示例的透视图。

图11是示意性地示出了在第二示例性实施例的电池组中使用的组合电池的示例的透视图。

图12是示意性地示出了将柔性片作为外部容器的单元电池的示例的透视图。

图13是示意性地示出了单元电池内部的正极和负极的示例的透视图。

图14是示意性地示出了组合电池的示例的透视图，其中，将电池保护器添加到构成第一示例性实施例的电池组的组合电池(图10)中。

具体实施方式

第一示例性实施例

图1是示出了第一示例性实施例的电池组的示例的透视图。第一实施例的电池组1000包括组合电池，其中多个具有柔性膜作为外部容器的单元电池1(图2)层叠在电池壳体100内。可以通过将第一壳体主体101和第二壳体主体102结合而形成电池壳体100。电池壳体100包括开口450。开口450包括电缆保护构件400。电缆保护构件400包括贯通部410(图5)。电源线200和感测线300从电池壳体100的内部穿过贯通部410被拉出到外部。电源线200包括极性不同的电缆220和电缆230的两条线。感测线300是能够输出电池的电压、电流和温度等状态的信号线。

图13是示意性地示出了单元电池内部的正极和负极的示例的透视图。如图13所示，在单元电池1的内部设有成为正极和负极的电极端子21、22。

组合电池容纳在电池壳体100内部。例如，图1中容纳在电池壳体100内的组合电池是组合电池160，其中偶数个单元电池1串联连接，如图10所示。图10所示的组合电池160示出了六个单元电池1串联连接的示例。在电极端子串联连接的部分上可以连接用于测量电压、电流等的感测线300。为了与感测线300连接，可以将接头端子35连接到电极端子的端部或者连接电极端子的部分。类似地，接头端子也可以连接到与电源线200连接的部分。图14是示意图，其中稍后将要描述的电池保护器80(图6)布置在组合电池的层叠方向上的中心位置处。图14示出了(类似于图10)六个单元电池1串联连接的示例。在图14中，在层叠的组合电池中，从一侧的最外层单元电池1开始数，在第三层与第四层之间布置电池保护器80。

在此，如图6A至图6C所示，电池保护器80是在框架部81所包围的区域中形成有面对电池的板部82的构件。电池保护器80可以提高包括柔性外部容器60(图11)的电池的强度。在框架部81的外侧面上设有通孔83和84。当需要插入用于固定电缆220和230的固定构件90(图7A)时，通孔83和84是足以满足这一需求的。对于通孔83和84，它们可以直接设置在框架部81的外表面上。然而，从生产率的角度来看，最好是在从框架主体突出的突出部分处形成通孔83和84。需要注意的是，在电池保护器80的框架所包围的区域中不必形成面对电池的板部82。电池保护器80的框架所包围的区域可以是空间。

电池保护器80具有与单元电池1的轮廓相同的形状或者比单元电池1的外边缘更大的外部形状。图9是示意性地示出了第一壳体主体10、电池保护器80和单元电池1的布置的透视图。抵接部105设置在第一壳体主体101的内侧面上。抵接部105设置在与电池保护器80相距的距离最短的位置。换言之，在电池壳体100的与单元电池1的电极端子21和22面对的内侧面上，抵接部105布置在距离单元电池1的直线距离最短并且不与电极端子21和22面对的位置处。因此，即使在电池组1000承受较大的冲击时，也首先是抵接部105与电池保护器80产生接触。因此，防止了单元电池1受到第一壳体主体101和第二壳体主体102(电池壳体100)的巨大冲击。

在单元电池1的柔性外部容器60的外周边缘上设置有凸缘部65(图11，图12)，在该凸缘部65中，通过热焊接将柔性膜粘接在一起。在凸缘部65的一部分上布置有电极端子21和22，电极端子21和22的一端与单元电池1的电极连接，而另一端被拉出到外部容器60的外部。对于电极端子21和22，将端子折叠并进行焊接，使得在层叠方向上相邻的单元电池1彼此之间串联地连接。当在层叠方向上按顺序串联连接偶数个形状如图12所示的单元电池1时，位于最外层的极性不同的端子布置成在从层叠方向观察的平面视图内重叠。为了抑制层叠高度，优选的是将最外层的端子向组合电池的层叠方向内侧折回。另外，绝缘片50布置在端子之间，以使得组合电池的端子彼此不会接触。

图7A是从垂直于布置有电缆保护构件400的端面的方向(图1和图2中的箭头D1方向)观察图1和图2所示的电池组1000中的电缆220和230和电池保护器80的布置的示意图。在图7A中，为了便于理解电源线200的布置，在图示中省略了感测线300的描述。分别焊接与组合电池160(图10)的电极端子21和22连接的接头端子36和37、以及作为电源线200的电缆220和230。电源线200的一端侧朝着电池保护器80的横向中心方向附接。使用固定构件90，将电源线200的另一端侧上的电缆220和230固定到设置在电池保护器80的横向框架部中心处的锁定部86的通孔84上。图6B示出了在锁定部86处形成两个通孔84的情况，但这并不是唯一的情况。电缆220和230不需要插入到所有的通孔中，可以在易于使用的方向上固定到一个或多个部位处的通孔中。固定构件90优选为绝缘构件。将电缆220和230固定，同时通过固定构件90对包覆电缆220和230的绝缘涂层进行压缩，或者使固定构件90咬合到绝缘涂层中。因此，可以防止从电缆220和230的固定构件90所固定的一侧施加的力使得电缆220和230的未被固定构件90固定的一侧与接头端子36和37的连接部分分离。此外，可以防止施加使得间接连接到电缆220和230的单元电池1内的集电箔与电极端子断开连接的力。

注意，除了在电池保护器80中设置锁定部85和86之外，锁定部还可以设置在电池壳体100的内壁上，并且可以使用设置在电池壳体100的内壁上的锁定部以及固定构件来固定电缆220和230。

电缆220和230可以在锁定部86所锁定的部分的另一端侧上以较大的曲率弯曲。另外，可以从组合电池160的布置了电极端子21和22的端面到电池壳体100的外部在较短距离内拉出。电缆220和230经由设置在电缆保护构件400中的通孔410(图5)被拉出到电池壳体100的外部。连接器250连接到电缆220和230的另一端(连接器350的另一端连接到感测线300)。因此，优选地在将电缆220和230的一端固定到接头端子36和37之前预先将电缆220和230插入到电缆保护构件400的贯通部410中。从防水性的角度来看，可以形成依据电缆220和230以及感测线300的截面形状而定的贯通部410。另外，可以在贯通部410与电缆220和230以及感测线300的接触部分处填充树脂等。此外，还优选的是，两者都加以应用。

需要注意的是，贯通部410的开口面积等于或小于插入到贯通部410中的电缆220和230以及感测线300的总横截面面积，并且贯通部410与电缆220和230以及感测线300之间可以紧密地附接，中间没有间隙。

此外，可以通过密封构件将贯通部410以及插入到贯通部410中的电缆220和230以及感测线300紧密地密封。

如图7A和图7B所示，在示例性实施例中，电源线200和感测线300的两条电缆从比起电池壳体100的中心更靠近端部方向的部分中拉出。然后，如图7C所示，将电源线200和感测线300的两条电缆拉出到电池壳体100的外部。电池壳体100的开口450形成为包括拉出电源线200和感测线300的侧面的中心。布置在开口450处的电缆保护构件400可在两个或多个方向上附接到开口450。贯通部410被设置为使得其位置根据电缆保护构件400到开口450的附接方向而改变。在示例性实施例中，如图5A所示，开口450是圆形开口450，其设置在相对于拉出电源线200的侧面的中心不对称的位置上，而且，布置在开口450处的电缆保护构件400也是圆形的。假定贯通部410布置在电缆保护构件400的除圆心之外的其他位置。因此，当电缆保护构件400的附接方向沿开口450的旋转方向改变时，可以改变贯通部410的位置。需要注意，开口450和电缆保护构件400不必是圆形的，而是可以是多边形或不确定形式，如图5B和图5C所示。但是，唯一要求的是，开口450的内边缘和电缆保护构件400的外边缘可以在两个或多个方向上无间隙地附接到开口450。另外，可以通过在电缆保护构件400上开孔来制成贯通部410，或者可以仅形成切口。电缆保护构件400优选地是在插入电源线200和感测线300时可变形的弹性构件。

第二示例性实施例

图3是示出了第二示例性实施例的电池组的示例的透视图。与图1所示的第一示例性实施例显著不同的是，对于容纳在电池壳体内部的组合电池170(图11)中使用的单元电池1的层叠数量，串联连接了奇数个单元电池1。

图11所示的组合电池170示出了串联连接七个单元电池1的示例。对于电池壳体100，采用与在第一示例性实施例的图10中示出的电池壳体(其容纳串联的六个单元电池1)相同的电池壳体。用于测量电压、电流等的感测线300可以连接到电极端子21、22串联连接的部分。为了与感测线300连接，可以将接头端子35连接到电极端子21和22的末端部分，或者连接到电极端子21和22连接的部分。类似地，接头端子36和37也可以连接到与电源线200连接的部分。同样在示例性实施例的组合电池170中，可以布置图6A至图6C所述的电池保护器80。例如，在层叠的单元电池中，从一侧的最外层单元电池1开始数，可以在第三层与第四层之间布置电池保护器80。

对于示例性实施例的电极端子21和22，将端子折叠并进行焊接，使得在层叠方向上相邻的单元电池彼此之间串联地连接。当在层叠方向上按顺序串联地连接偶数个形状如图11所示的单元电池1时，位于最外层的极性不同的端子从取出电极端子的端面的角度看是沿对角线定位。

图8A是从垂直于布置有电缆保护构件400的端面的方向(图3和图4中的箭头D4方向)观察图3和图4所示的电池组1000中的电缆220和230和电池保护器80的布置的示意图。同样在图8A中，为了便于理解电源线200的布置，在图示中省略了感测线300。分别焊接与组合电池170(图11)的电极端子21和22连接的接头端子36和37、以及电缆220和230。电源线200的一端侧朝着单元电池1的层叠方向附接。使用固定构件90，将电源线200的另一端侧上的电缆220和230固定到设置在电池保护器80的横向端部处的锁定部85中的通孔83上。电缆220和230的另一端侧从锁定部85所锁定的部分连续地朝向电池保护器80的横向中心以较大的曲率弯曲。电缆220和230的另一端侧再次固定到电池保护器80的横向中心处的锁定部86的通孔84，并且从设置在电池壳体100上的开口450中拉出。

如图8A和图8B所示，在示例性实施例中，电源线200和感测线300的两条电缆从相对于电池壳体100位于中心的贯通部410中拉出。然后，如图8C所示，电源线200和感测线300的两条电缆被拉出到电池壳体100的外部。布置在电池壳体100的开口450处的电缆保护构件400被附接为使得贯通部410位于中心附近。

这样，即使当容纳在电池壳体内部的组合电池的层叠数不同时，也可以借助于使用普通电池壳体的简易构造来容纳组合电池，使得电缆不会出现断开等情况。

另外，不管电池和组合电池的形状以及电极端子和电缆的连接位置如何，都可以利用普通电池壳体。因此，实现了能够容纳各种组装数量和尺寸的电池的效果。

此外，即使在电池和组合电池与电缆之间设置有包括保护电路和控制电路的电路板时，也可以以类似方式防止电路板与电缆的连接部分断开。因此，实现了提高电路板布置的自由度的效果。另外，通过紧密地密封用于取出电缆的贯通部，还达到了容易地提供高度防水的电池组的效果。

根据本发明，容纳在内部的电池的尺寸以及电缆布线的自由度较高，即使是在向电缆施加张力等时，也可以抑制施加到电缆的连接部分和单元电池的端子上的力。因此，本发明能够提供在施加许多振动的诸如车辆、飞行器等环境下实现安全且稳定的运行的电池组。

上面参考示例性实施例描述了本发明，然而，本发明并不局限于以上示例性实施例。对于本发明的构造和细节，可以在本发明的范围内做出本领域技术人员可以理解的各种修改。

本申请要求基于2017年6月21日提交的日本专利申请号2017-121728的优先权，其全部公开内容并入本文。

附图标记的说明

1 单元电池，

100 电池壳体，

101 第一壳体主体，

102 第二壳体主体，

105 抵接部，

160，170 组合电池，

1000 电池组，

21，22 电极端子，

200 电源线，

220，230 电缆，

250 连接器，

35，36，37 接头端子，

300 感测线(电缆)，

350 连接器，

400 电缆保护构件，

410 贯通部，

450 开口，

50 绝缘片，

60 外部容器，

65 凸缘部，

80 电池保护器，

81 框架部，

82 板部，

83，84 通孔，

85，86 锁定部，

90 固定构件。

Claims

1.一种将电池容纳在电池壳体内部的电池组，

其中所述电池壳体包括开口，

与所述电池电连接的一根或多根电缆插入到所述开口中，

在所述开口处布置包括贯通部的电缆保护构件，

所述电缆保护构件能够在至少两个不同的方向上附接到所述开口，并且所述贯通部相对于所述电池壳体的位置根据附接方向而改变。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中所述一根或多根电缆至少一部分固定在所述电池壳体内部与所述贯通部不同的位置处。

3.根据权利要求1或2所述的电池组，

其中所述电池是层叠有多个单元电池的组合电池，

所述组合电池在所层叠的单元电池之间包括至少一个电池保护器，

所述电池保护器包括布置在所述单元电池的外周边缘部分处的框架部，并且

使用所述框架部和固定构件或者使用设置在所述框架部上的锁定部和固定构件固定所述一根或多根电缆。

4.根据权利要求1或2所述的电池组，其中所述电池壳体包括电池壳体内壁上的锁定部，并且使用所述锁定部和固定构件固定所述一根或多根电缆。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池组，其中在所述电池壳体中的设置有所述开口的电缆引出面上，所述开口形成在相对于所述引出面的纵向中心或横向中心不对称的位置处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池组，其中所述贯通部布置在不位于所述电缆保护构件的中心的位置处。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池组，

其中所述贯通部具有等于或小于插入到所述贯通部中的所述一根或多根电缆的总横截面面积的开口面积，并且

所述贯通部和所述一根或多根电缆无间隙地紧密附接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池组，其中所述贯通部和插入到所述贯通部中的所述一根或多根电缆通过密封构件紧密地密封。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池组，其中抵接部设置在所述电池壳体的内壁上，并且在所述电池壳体的与所述电池的电极端子面对的内侧面上，所述抵接部布置在距离所述电池的直线距离最短并且不与所述电极端子面对的位置处。