CN110959203B - 电池组及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

电池组包含：多个电池模块，该多个电池模块在第1方向上相邻地收容于组壳体，且该多个电池模块将多个电池单元在与第1方向正交的第2方向上配置而成；和侧框架，在组壳体内配置于第1方向上相邻的电池模块之间。侧框架以截面U字形形成为长条状，其中，该截面U字形包含弹性按压在相邻的电池模块的第1方向上的侧面侧的2个侧壁部和连结部，在侧框架从相邻的电池模块之间分离的状态下，侧框架构成为2个侧壁部的间隔朝向连结部的相反侧扩展。

Description

电池组及其制造方法
技术领域
本公开涉及电池组以及其制造方法。
背景技术
过去以来，已知包含多个电池模块的电池组。这时，多个电池模块相互独立并分别被一体化。例如，在专利文献1、2中记载了如下结构：将多个方型电池隔着间隔物(专利文献1的情况)或隔板(专利文献1的情况)排列配置，在多个电池的宽度方向两侧配置长条的束缚条。在这些各结构中，在电池模块中，相对于配置在多个电池的排列方向两端的2个端板固定束缚条的两端部。另外，在专利文献1记载的结构中，在与多个电池的底部对置的位置配置底部板，将底部板同定在端板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特许第5960289号公报
专利文献2：JP特开2016-189248号公报
发明内容
在配置有多个上述那样被一体化的电池模块的电池组中，单电池即电池单元的定位通过在多个电池模块各自中独立设置的底部板、束缚条等电池模块的构成部件进行。由此，部件件数变多，从重量以及成本降低的方面考虑，期望改良。另外，由于根据电池模块的结构来决定电池单元的配置，因此电池组内的电池单元的配置的自由度变低。
本公开的目的在于，提供电池组及其制造方法，能谋求电池单元的定位且能谋求电池组的部件件数的降低，并且能使电池组内的电池单元的配置的自由度提升。
本公开的一个方案的电池组具备：组壳体；多个电池模块，该多个电池模块在第1方向上相邻地收容于组壳体，且该多个电池模块各自将多个电池单元在与第1方向正交的第2方向上排列配置而成；和侧框架，在组壳体内配置于第1方向上相邻的电池模块之间，侧框架以截面U字形形成为长条状，其中，该截面U字形包含弹性按压在相邻的电池模块的第1方向上的侧面侧的2个侧壁部、和将2个侧壁部的一端彼此连结的连结部，在侧框架从相邻的电池模块之间分离的状态下，侧框架构成为2个侧壁部的间隔朝向连结部的相反侧扩展。
在本公开的一个方案的电池组的制造方法中，电池组具备：组壳体；多个电池模块，该多个电池模块在第1方向上相邻地收容于组壳体，且该多个电池模块各自将多个电池单元在与第1方向正交的第2方向上排列配置而成；和侧框架，在组壳体内配置于第1方向上相邻的电池模块之间，侧框架以截面U字形形成为长条状，其中，该截面U字形包含弹性按压在相邻的电池模块的第1方向上的侧面侧的2个侧壁部、和将2个侧壁部的一端彼此连结的连结部，在该电池组的制造方法中，在将相邻的电池组配置于组壳体内的状态下，在使构成为2个侧壁部的间隔朝向连结部的相反侧扩展的侧框架以2个侧壁部的另一端的间隔变窄的方式发生弹性变形的同时，以连结部为最前部地将该侧框架压入到相邻的电池组之间进行配置。
根据本公开所涉及的电池组及其制造方法，能通过侧框架谋求电池单元的第1方向上的定位且能谋求电池组的部件件数的降低，并且能使电池组内的电池单元的配置的自由度提升。
附图说明
图1是在实施方式的1例的电池组中去掉一部分来表示的分解立体图。
图2是在图1所示的电池组中省略电池模块以及侧束缚条来表示的立体图。
图3是放大表示图1的A-A截面的立体图。
图4是表示将侧框架压入到相邻的电池模块之间的状态的相当于在图3的箭头B方向上看到的状态的图。
图5是从图4取出侧框架来表示的立体图。
图6是在实施方式的其他例的电池组中相当于图4的左侧部分的图。
图7是在实施方式的其他例的电池组中省略一部分来表示的分解立体图。
图8是表示实施方式的其他例的电池组的相当于在图3的箭头B方向上看到的状态的图。
具体实施方式
以下，详细说明作为实施方式的1例的电池组。实施方式的说明中参考的附图是示意性记载的图，附图中所描绘的构成要素的尺寸比率等有时与实物不同。具体的尺寸比率等应参酌以下的说明来判断。关于本说明书中“大致～”这样的记载，若举出大致相同为例进行说明，则当然包含完全相同，还意在包含认为实质相同的情形。另外，“端部”的用语的意思是对象物的端及其附近。另外，以下说明的形状、材料、个数等是用于说明的例示，能根据电池组的规格变更。以下，对同样的结构标注同一附图标记来进行说明。
图1是在电池组10中去掉一部分来表示的分解立体图。图2是在电池组10中省略电池模块12以及侧束缚条40来表示的立体图。图3是将图1的A-A截面放大来表示的立体图。在电池组10中，多个电池模块12在第1方向即横向X和与横向X正交的第2方向即纵向Y上相邻地被收容。在图1、图3中，作为1例而示出在横向X上3个电池模块12相邻且在纵向Y上2个电池模块12相邻的情况。在图1～图3以及后述的图4中，以X表示横向，以Y表示纵向，以Z表示与X以及Y正交的高度方向。
电池组10包含组壳体20、多个侧框架30、多个电池模块12和多个侧束缚条40而构成。组壳体20具有壳体主体21和盖部24。壳体主体21从矩形状的底板部22的周缘部起遍及整周地立设周壁部23。壳体主体21的上端开口。另外，以下将壳体主体21的开口侧设为上且将壳体主体21的底板部22侧设为下来进行说明。上、下是为了说明方便而使用的用语。
盖部24是矩形的平板状。盖部24通过螺栓等与壳体主体21的上端结合，将上端开口堵塞，由此构成组壳体20。
在壳体主体21的底板部22的上表面，将在横向X上伸长的分隔板21a固定在纵向Y的中央部。如图2所示那样，关于多个侧框架30，在壳体主体21的内侧，在被分隔板21a隔开的2个内侧空间内，在横向X上分开地各配置2个，合计配置4个。各侧框架30在下端部被螺丝钉38(图4)固定在底板部22。侧框架30的结构之后详细说明。
如图1、图3所示那样，多个电池模块12在壳体主体21内分别配置在被分隔板21a和侧框架30隔开的多个空间中。另外，实际上是在如后述那样将多个电池模块12配置于壳体主体21内的状态下，将侧框架30压入到相邻的电池模块12之间，之后，将侧框架30的下端部固定在壳体主体21的底板部22。图2是用来易于理解侧框架30的配置位置的图。
如图3所示那样，多个电池模块12各自将多个单电池即电池单元13隔着绝缘构件即平板状的纵向间间隔物(未图示)在纵向Y上排列配置而构成。纵向间间隔物例如由树脂等绝缘材料形成。另外，也可以取代纵向间间隔物，使用树脂制的隔板作为绝缘构件。隔板具有平板以外的给定形状。
电池单元13是能充放电的方形的二次电池。作为二次电池，例如使用锂离子电池。二次电池除此以外还可以使用镍氢电池等。电池单元13包含：长方体形状的单元壳体14；和与电解质一起被收容在单元壳体14的内侧的电极体(未图示)。单元壳体14将上端开口的方形的单元壳体主体15的开口用封口板16堵塞而构成。电极体将正极板和负极板隔着隔板交替层叠。正极端子17和负极端子18向封口板16的长边方向两端部突出。正极端子17与正极板连接，负极端子18与负极板连接。
电池模块12如上述那样将多个电池单元13隔着纵向间间隔物等绝缘构件在纵向Y上排列配置。这时，在相邻的电池单元13中，正极端子17和负极端子18在封口板16的长边方向上的位置相反。并且，通过将相邻的电池单元13中纵向Y上相邻的正极端子和负极端子用汇流条(未图示)连接，来将多个电池单元13串联地电连接。
另外，可以在多个电池单元13中，将正极端子在封口板16的长边方向上配置在相同的一侧，将负极端子在封口板16的长边方向上配置在相同的另一侧。这时，可以通过将纵向Y上排列的多个正极端子以及多个负极端子各自用不同的汇流条进行连接，来将多个电池单元并联地电连接。另外，也可以通过将多个电池单元的一部分并联地电连接来形成电池单元群，并将多个电池单元群串联地电连接。
多个电池模块12在组壳体20内在横向X上排列配置。另外，组壳体20的底板部22还具备冷却电池模块12的冷却板的功能。例如，在底板部22的多个位置形成流过作为冷媒的空气或水的冷媒通路22a。冷媒通路22a与电池组10的外部的冷媒流路(未图示)连接。在图1中省略设置于底板部22的冷媒通路的图。另外，也可以省略底板部的冷媒通路，通过散热性良好的形状、材料等形成底板部。
多个侧框架30在壳体主体21内配置于横向X上相邻的电池模块12之间。图4是表示将侧框架30压入到相邻的电池模块12之间的状态的相当于在图3的箭头B方向上看到的状态的图。图5是从图4取出侧框架30来表示的立体图。
如图4、图5所示那样，各侧框架30以截面U字形形成为纵向Y上长的长条状，其中，该截面U字形包含2个侧壁部31和将2个侧壁部31的一端彼此连结的连结部32。2个侧壁部31以及连结部32分别是平板状。由此，侧框架30的形状简单，能谋求成本降低。另外，侧框架30构成为：在配置于相邻的电池模块12之间前的状态、和从相邻的电池模块12之间分离的状态这样各个状态下，2个侧壁部31的间隔朝向连结部32的相反侧即上侧扩展。
侧框架30由铁、钢、铝合金、不锈钢合金等金属构成。侧框架30可以由钢当中的高张力钢形成。例如，侧框架30能通过金属板的弯曲成形、金属的挤压成形等来形成。另外，也可以由聚碳酸酯树脂等树脂材料来形成侧框架30。
另外，在侧框架30中，在连结部32的长边方向即纵向Y的一部分或多个位置，形成在厚度方向即高度方向Z上贯通的贯通孔。在该贯通孔中插通作为用于将侧框架30固定在壳体主体21的紧固构件的后述的螺丝钉38。
侧框架30配置于横向X上相邻的电池模块12之间，且2个侧壁部31各自被弹性地按压在电池模块12的横向X上的侧面侧。这时，在电池模块12的横向X的侧面配置有平板状的横向间隔板即隔板50，侧框架30的侧壁部31隔着隔板50弹性地按压电池模块12。如上述那样，侧框架30在配置于相邻的电池模块12之间前的状态下，侧壁部31朝向上侧扩展。另外，相邻的电池模块12之间的2个隔板50的间隔d1(图4)为侧框架30的连结部32的横向X的长度d2以上(图4)，且小于扩展后的侧壁部31的上端的间隔d3。由此，在以连结部32为最前部地将侧框架30如图4箭头α所示那样从上侧压入到2个隔板50之间的状态下，侧框架30以2个侧壁部31的上侧的间隔变小的方式发生弹性变形。与此相伴，由于侧框架30的斥力从侧壁部31施加到相邻的电池模块12，因此电池模块12被侧壁部31弹性按压。另外，将从上侧贯通侧框架30的连结部32的螺丝钉38(图4)与形成于壳体主体21的底板部22的螺丝孔22b结合。由此，侧框架30被固定在组壳体20的底部。因此，进行电池模块12的横向X上的定位。另外，由于侧框架30的上端开口，因此能从侧框架30的上侧使用螺丝刀等工具容易地进行拧螺丝钉38的作业。
另外，侧框架30的长边方向即纵向Y的一端顶到固定在壳体主体21的分隔板21a的侧面。也可以是侧框架30的纵向Y的另一端顶到壳体主体21的壁面。
在电池组10的制造方法中，首先，在壳体主体21内配置横向X上相邻的电池模块12。另外，准备构成为2个侧壁部31的间隔朝向连结部32的相反侧扩展的侧框架30。在该状态下，在使侧框架30以2个侧壁部31的另一端即上端的间隔变窄的方式发生弹性变形的同时，以连结部32为最前部地将侧框架30压入到相邻的电池模块12之间进行配置。然后，如上述那样将连结部32通过螺丝钉38固定在壳体主体21的底板部22。如此地，在侧框架30配置于相邻的电池模块12之间的状态下，如图3所示那样，侧框架30的2个侧壁部31大致平行地配置。虽然优选是如下制造方法，即，如以上那样，先在壳体主体21内配置多个电池模块12，之后，将侧框架30压入到相邻的电池模块12之间来进行配置，但也可以是如下制造方法，即，先在壳体主体21内配置多个侧框架30，将电池模块12压入到相邻的侧框架30之间来进行配置。在该情况下，设为将多个侧框架30以螺丝钉38固定在壳体主体21的底板部22的状态，在使侧框架30以上端的间隔变窄的方式发生弹性变形的同时设置构成电池模块12的各电池单元13即可。
另外，如图3所示那样，将多个侧束缚条40压入到上述那样配置的侧框架30的上端开口部之间并固定。侧束缚条40包含插入部41和2个凸缘44，且形成为在纵向Y上长的长条状。插入部41具有相互平行的2个开口侧壁部42和将2个开口侧壁部42的一端彼此连结的开口侧连结部43。各开口侧壁部42以及开口侧连结部43分别是平板状。2个凸缘44从2个开口侧壁部42的另一端即上端向宽度方向外侧伸长。侧束缚条40例如由金属或树脂形成。例如，侧束缚条40由铁、钢、铝合金、不锈钢合金等金属构成。侧束缚条40可以由钢当中的高张力钢形成。
各侧束缚条40在配置成将插入部41压入到侧框架30的2个侧壁部31的另一端部即上端部之间的状态下固定在侧框架30。并且，2个凸缘44各自按压在横向X上相邻的电池单元13的一端即上端。由此，可防止电池单元13的上浮。另外，可以构成为：在将侧框架30配置于相邻的电池模块12之间的状态下，侧框架30的2个侧壁部31的间隔朝向上端扩展，且比组装前的间隔窄。
回到图1，在壳体主体21内收容多个电池模块12、侧框架30(图2、图3)以及侧束缚条40。并且，在该状态下，在与以分隔板21a分出的2个空间的上侧对应的多个电池模块12的上侧，隔着上侧绝缘纸(未图示)配置具有柔软性的电路基板51。在电路基板51搭载CPU、存储器等。电路基板51通过与对应的各电池单元13的正极端子17(图3)连接来监视各电池单元13的电压。另外，也可以通过在电路基板51连接温度测量部，使该温度测量部接触正极或负极的端子、或者与该端子连接的汇流条，从而使得能检测电池单元13的温度。盖部24与壳体主体21结合，以便从上方覆盖电路基板51。电路基板可以配置于组壳体20的外侧。
根据上述的电池组10及其制造方法，通过以侧框架30在横向X上进行按压来谋求多个电池单元13的横向X上的定位。与此同时，由于不需要在各电池模块12中独立地使用束缚条和2个端板来使多个电池单元13一体化，因此能谋求电池组10的部件件数的降低。由此，能谋求电池组10的成本降低和轻量化。另外，不需要使横向X上相邻的电池模块之间的框架为封闭截面形状的块状。由此，还可谋求电池组10的轻量化。通过轻量化，能在将电池组10搭载于车辆的情况下降低车辆的能源消耗。另外，由于电池模块12内的电池单元13的数量以及配置易于任意进行变更，因此能使电池组10内的电池单元13的配置的自由度提升。
另外，通过在侧框架30中调整上端的打开角度，能调整在进行电池单元13的横向X的定位时从侧框架30施加在电池单元13的按压力。由此，能进行在横向X上相邻的电池模块12的各电池模块中不均匀排列的电池单元13的横向X的定位，且能防止对电池单元13施加过度高的按压力。
另外，由于侧框架30的长边方向的一端顶到固定在组壳体20的分隔板21a的侧面，因此能使侧框架30具有作为组壳体20的加固件的功能。由此，能提高组壳体20的刚性。另外，也可以在组壳体不具有分隔板的情况下，将侧框架30的长边方向的一端或两端顶到组壳体的内侧的壁面。在该情况下也能提高组壳体的刚性。
图6是在实施方式的其他例的电池组10a中相当于图4的左侧部分的图。在本例的结构的情况下，侧框架30隔着截面为L字形且纵向Y上为长条的绝缘片52按压在横向X上相邻的电池模块12的侧面。绝缘片52由树脂等绝缘材料形成。绝缘片52在配置于侧框架30与电池模块12之间的平板状的片主体53的上端具有向电池模块12侧大致直角地折弯并连结的折弯片54。折弯片54被按压在电池模块12的上端。
另外，参考图3，将侧束缚条40的插入部41压入到图6所示的侧框架30的2个侧壁部31的上端部之间来配置。在该状态下，侧束缚条40的2个凸缘44各自隔着绝缘片52的折弯片54被按压在相邻的电池单元13的上端。其他结构以及作用与图1到图5所示的结构同样。
图7是在实施方式的其他例的电池组10b中省略一部分来表示的分解立体图。在本例的结构中，在壳体主体21的底板部22的上侧配置固定板55，在该固定板55的上侧固定分隔板21a和侧框架30。另外，在图7中省略了电池模块12(图3)的图，但实际上，在配置有多个电池模块12的状态下，在相邻的电池模块12之间配置侧框架30，并将其固定在固定板55。侧框架的长边方向的一端顶到分隔板21a的侧面，但长边方向的另一端从壳体主体21的周壁部23的壁面离开。
并且，在电池模块12的长边方向的一端即分隔板21a的相反侧的端配置带弹簧端板56。带弹簧端板56包含大致平板状的主体部57、和一端与主体部57中的电池模块12的相反侧的侧面结合的弹簧58。弹簧58的另一端顶到壳体主体21的周壁部23的壁面。弹簧58是卷簧，但除此以外例如也可以是板簧或由具有弹性的材料形成的板构件。由此，在电池模块12被横向X的两侧的侧框架在横向X上夹住的状态下，由带弹簧端板56对电池模块12的长边方向的一端施加弹簧58的弹力。因此，电池模块12的长边方向的另一端被弹性地按压在分隔板21a的侧面，可谋求各电池单元13(图3)的定位。另外，在图7中仅示出1个带弹簧端板56，但实际上，在多个电池模块中的分隔板21a的相反侧的端各配置1个。另外，虽然图示省略，但也可以在固定板55形成用于流过冷媒的冷媒通路。这时，可以使冷媒通路的入口以及出口通过形成于壳体主体21的周壁部23的端口(未图示)而连接到外部的冷媒流路。其他结构以及作用与图1到图5所示的结构同样。
图8是表示实施方式的其他例的电池组10c的相当于在图3的箭头B方向上看到的状态的图。在本例的结构中，在侧框架30的内侧配置圆筒状的柱构件60。柱构件60遍及内周面的全长或仅在轴向两端部形成螺丝孔。并且，在形成于壳体主体21的底板部22的槽部22c，使配置有头部的螺丝钉61从下侧贯通底板部22和侧框架30的连结部32。另外，使螺丝钉61当中自连结部32向上侧突出的前端部与柱构件60的螺丝孔的下端部结合。由此，柱构件60在侧框架30的内侧向上侧立设地固定。
横向X上相邻的电池模块12的上端被固定在柱构件60的侧束缚条62按压。具体来说，侧束缚条62设为截面形状为波形且纵向Y上为长条的形状。在侧束缚条62的横向X的中间部形成平板状的板部63。并且，使从上侧贯通板部63的螺丝钉64的前端部与柱构件60的螺丝孔的上端部结合，并且将侧束缚条62的横向X的两端部按压在电池模块12的上端。根据本例的结构，由于能将与柱构件60的上侧结合的螺丝钉64的上端配置于侧框架30的上端开口的附近，因此能容易地进行螺丝钉64的结合作业。另外，柱构件60可以仅配置于侧框架30的内侧的长边方向的一部分，但也可以配置于长边方向的多个位置。其他结构以及作用与图1到图5的结构同样。
附图标记说明
10、10a、10b 电池组
12 电池模块
13 电池单元
14 单元壳体
15 单元壳体主体
16 封口板
17 正极端子
18 负极端子
20 组壳体
21 壳体主体
22 底板部
22a 冷媒通路
22b 螺丝钉孔
22c 槽部
23 周壁部
24 盖部
30 侧框架
31 侧壁部
32 连结部
38 螺丝钉
40 侧束缚条
41 插入部
42 开口侧壁部
43 开口侧连结部
44 凸缘
50 隔板
51 电路基板
52 绝缘片
53 片主体
54 折弯片
55 固定板
56 带弹簧端板
57 主体部
58 弹簧
60 柱构件
61 螺丝钉
62 侧束缚条
63 板部
64 螺丝钉

Claims (4)

1.一种电池组，具备：
组壳体；
多个电池模块，该多个电池模块在第1方向上相邻地收容于所述组壳体，且该多个电池模块各自将多个电池单元在与所述第1方向正交的第2方向上排列配置而成；和
侧框架，在所述组壳体内配置于所述第1方向上相邻的所述电池模块之间，
所述侧框架以截面U字形形成为长条状，其中，该截面U字形包含弹性按压在相邻的所述电池模块的所述第1方向上的侧面侧的2个侧壁部、和将所述2个侧壁部的一端彼此连结的连结部，
在所述侧框架从相邻的所述电池模块之间分离的状态下，所述侧框架构成为所述2个侧壁部的间隔朝向所述连结部的相反侧扩展，
所述2个侧壁部以及所述连结部分别为平板状，
在所述连结部形成贯通孔，
通过贯通所述贯通孔的紧固构件将所述侧框架固定在所述组壳体的底部。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述电池组具备包含插入部和2个凸缘且形成为长条状的侧束缚条，其中，该插入部具有相互平行的2个开口侧壁部、和将所述2个开口侧壁部的一端彼此连结的开口侧连结部，该2个凸缘从所述2个开口侧壁部的另一端向宽度方向外侧伸长，
所述侧束缚条在所述插入部配置于所述侧框架的所述2个侧壁部的另一端部之间的状态下固定在所述侧框架，所述2个凸缘各自按压在相邻的所述电池单元的一端。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，
所述侧框架的长边方向的至少一端顶到所述组壳体的壁面或顶到固定在所述组壳体的分隔板的侧面。
4.一种电池组的制造方法，所述电池组具备：
组壳体；
多个电池模块，该多个电池模块在第1方向上相邻地收容于所述组壳体，且该多个电池模块各自将多个电池单元在与所述第1方向正交的第2方向上排列配置而成；和
侧框架，在所述组壳体内配置于所述第1方向上相邻的所述电池模块之间，
所述侧框架以截面U字形形成为长条状，其中，该截面U字形包含弹性按压在相邻的所述电池模块的所述第1方向上的侧面侧的2个侧壁部、和将所述2个侧壁部的一端彼此连结的连结部，
所述2个侧壁部以及所述连结部分别为平板状，
在所述连结部形成贯通孔，
通过贯通所述贯通孔的紧固构件将所述侧框架固定在所述组壳体的底部，
在该电池组的制造方法中，
在将相邻的所述电池模块配置在所述组壳体内的状态下，在使构成为所述2个侧壁部的间隔朝向所述连结部的相反侧扩展的所述侧框架以所述2个侧壁部的另一端的间隔变窄的方式发生弹性变形的同时，以所述连结部为最前部地将所述侧框架压入到相邻的所述电池模块之间进行配置。
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