CN111033806B

CN111033806B - 电池模块

Info

Publication number: CN111033806B
Application number: CN201880052231.3A
Authority: CN
Inventors: 村津地郎; 下司真也
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-09-04
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2038-08-27
Also published as: WO2019044724A1; CN111033806A; US11469467B2; JPWO2019044724A1; US20200227699A1; JP7149538B2

Abstract

在并联连接有多个电池的电池块被排列了多个的电池模块中，电池块构成由多个电池构成的电池组被并排地排列了多个的结构，电池在其一端部具有正极端子以及负极端子，电池组具备配设在电池的一端部上并将多个电池的正极端子以及负极端子并联连接的正极汇流条以及负极汇流条，在相邻的电池块的边界部，一个电池块的各电池组中的正极汇流条和另一个电池块的各电池组中的负极汇流条通过块间连结汇流条被串联连接。

Description

电池模块

技术领域

本发明涉及并联连接有多个电池的电池块被排列了多个的电池模块。

背景技术

已知有如下的电池模块：并联连接多个电池来构成电池块，并将该电池块串联连接多个，从而能够输出给定的电压以及容量。

在专利文献1中记载了如下的电池块：在电池的一端部设置有正极端子以及负极端子，多个电池的正极端子以及负极端子分别与配置在电池的一端部上的正极以及负极的汇流条并联连接。在此，正极以及负极的汇流条隔着绝缘板而层叠，在汇流条以及绝缘板分别设置有孔，电池的正极端子或者负极端子经由通过该孔的引线而与上层的汇流条连接。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-516273号公报

发明内容

然而，在专利文献1所记载的电池块中，正极以及负极的汇流条隔着绝缘板而层叠，因此需要与电池的位置相匹配地在汇流条以及绝缘板分别设置穿过引线的孔。因而，若在电池块中电池的排列改变，则需要与该排列相匹配地进行孔的加工，因此在与多种多样的电池的排列对应的情况下，具有制造成本变高的问题。

此外，在将多个电池配置为阵列状来构成了电池块的情况下，隔着绝缘板而层叠的正极以及负极的汇流条成为覆盖全部电池的平板，因此具有面积变大，材料成本变高的问题。

本发明正是鉴于上述课题而完成的，其主要目的在于，提供一种在并联连接有多个电池的电池块被排列了多个的电池模块中能够谋求制造成本以及材料成本的降低的电池模块。

本发明涉及的电池模块是并联连接有多个电池的电池块被排列了多个的电池模块，电池块以由多个电池构成的电池组为单位，构成该电池组被并排地排列了多个的结构，电池在其一端部具有相互被电绝缘的正极端子以及负极端子。

电池组具备：多个电池，使一端部的朝向一致地排列成一列；绝缘性保持器，配设在电池的一端部侧，并保持该电池；和正极汇流条以及负极汇流条，配设在电池的一端部上，该正极汇流条将多个电池的正极端子并联连接，该负极汇流条将多个电池的负极端子并联连接。

多个电池块在构成电池组的多个电池的排列方向上排列，在相邻的电池块的边界部，一个电池块的各电池组中的正极汇流条和另一个电池块的各电池组中的负极汇流条通过配设在相对于构成电池组的多个电池的排列方向垂直的方向上的块间连结汇流条被串联连接。

根据本发明，能够提供一种在并联连接有多个电池的电池块被排列了多个的电池模块中能够谋求制造成本以及材料成本的降低的电池模块。

附图说明

图1是示意性地示出构成本发明的一实施方式中的电池模块的电池块的结构的立体图。

图2的(a)～(d)是本实施方式中的电池块的分解图。

图3是示出构成电池组的电池的一例的剖视图。

图4的(a)、(b)是示意性地示出本实施方式中的正极汇流条的结构的图。

图5的(a)、(b)是示意性地示出本实施方式中的负极汇流条的结构的图。

图6的(a)、(b)是示出正极汇流条的正极连接片以及负极汇流条的负极连接片分别与电池的正极端子以及负极端子连接的状态的部分放大图。

图7是示出将正极汇流条以及负极汇流条分别保持于形成在绝缘性保持器的保持部的方法的图。

图8是示意性地示出本发明的一实施方式中的电池模块的结构的俯视图。

图9是图8所示的电池模块的部分放大图。

图10是示意性地示出串联连接了多个电池块的电池模块的结构的电路图。

具体实施方式

以下，基于附图来详细地说明本发明的实施方式。另外，本发明不限定于以下的实施方式。此外，在不脱离发挥本发明效果的范围的范围内能够适当地进行变更。

图1是示意性地示出构成本发明的一实施方式中的电池模块的电池块100的结构的立体图，图2是电池块100的分解图。

如图1以及图2所示，本实施方式中的电池块100以由多个电池10构成的电池组11为单位，构成该电池组11被并排地排列了多个的结构。在本实施方式中，作为电池组11，设为在X方向上将5个电池10排列成一列的结构，作为电池块100，例示在Y方向上并排地排列了8个电池组11的结构，但并不限定于此。

如图2的(c)所示，构成电池组11的电池10在其一端部具有相互被电绝缘的正极端子5以及负极端子6。而且，电池组11中，多个电池10使一端部的朝向一致地在X方向上排列成一列。

电池组11具备：绝缘性保持器40，配设在电池10的一端部侧，并保持电池10。而且，如图2的(b)所示，在绝缘性保持器40，形成有沿着列方向(X方向)相互平行地形成的保持部41、42。另外，在本实施方式中，将按每个电池组11配设的绝缘性保持器40一体地形成为电池块100整体，但也可以按每个电池组11分离形成。

此外，如图2的(a)所示，电池组11在电池10的一端部上具备将多个电池10的正极端子5并联连接的正极汇流条20B(20A)、以及将多个电池10的负极端子6并联连接的负极汇流条30A(30B)。而且，虽然详情后述，但正极汇流条20B(20B)以及负极汇流条30A(30B)分别被形成于绝缘性保持器40的保持部41、42保持。由此，正极汇流条20B(20A)、以及负极汇流条30A(30B)在电池10的两侧沿着列方向(X方向)相互平行地排列。

在本实施方式中，在相邻的电池组11中，构成电池组11的多个电池10被交错配置。因而，在相邻的电池组11中，使得使用于一个电池组11的正极汇流条20B以及负极汇流条30A的长度、和使用于另一个电池组11的正极汇流条20A以及负极汇流条30B的长度不同。

此外，在与电池10的一端部相反的一侧的端部配设电池保持器50，通过将各电池10插入到形成于电池保持器50的孔50a，从而各电池10被电池保持器50保持。另外，优选电池保持器50一体地形成为电池块100整体。

构成电池组11的电池10例如能够使用如图3所示的圆筒形的锂离子二次电池。

如图3所示，关于电池10，正极1和负极2隔着分隔件3而卷绕的电极组与非水电解液(未图示)一起容纳于电池壳6。在电极组的上下配设绝缘板9a、9b，正极1经由正极引线4a而与过滤器8a接合，负极2经由负极引线4b而与兼作负极端子的电池壳6的底部接合。

过滤器8a与内盖8b连接，内盖8b的突起部与金属制的阀体8c接合。进而，阀体8c与兼作正极端子的封口板5连接。而且，封口板5、阀体8c、内盖8b、以及过滤器8a成为一体，经由垫片7而对电池壳6的开口部进行封口。此外，在封口板5，形成有将产生于电池10内的气体排出到外部的开放部5a。

图4是示意性地示出本实施方式中的正极汇流条的结构的图，(a)是长的一方的正极汇流条20A，(b)是短的一方的正极汇流条20B。

正极汇流条20A由汇流条主体21A、和具有与各电池的正极端子连接的多个(在此为5个)正极连接片23的正极集电板22构成，汇流条主体21A和正极集电板22通过超声波焊接等被接合。同样地，正极汇流条20B由汇流条主体21B、和具有与各电池的正极端子连接的多个正极连接片23的正极集电板22构成，汇流条主体21B和正极集电板22通过超声波焊接等被接合。在此，虽然汇流条主体21A长于汇流条主体21B，但正极集电板22为相同的结构。

图5是示意性地示出本实施方式中的负极汇流条的结构的图，(a)是长的一方的负极汇流条30A，(b)是短的一方的负极汇流条30B。

与正极汇流条同样地，负极汇流条30A由汇流条主体31A、和具有与各电池的负极端子连接的多个负极连接片33的负极集电板32构成，汇流条主体31A和负极集电板32通过超声波焊接等被接合。同样地，负极汇流条30B由汇流条主体31B、和具有与各电池的负极端子连接的多个负极连接片33的负极集电板32构成，汇流条主体31B和负极集电板32通过超声波焊接等被接合。在此，虽然汇流条主体31A长于汇流条主体31B，但负极集电板32为相同的结构。

在本实施方式中，汇流条主体(21A、21B)、(31A、31B)具有与构成电池组11的多个电池10被并联连接时的电流容量相应的厚度以及宽度。另一方面，正极集电板22以及正极连接片23、和负极集电板32以及负极连接片33被一体地形成，正极连接片23以及负极连接片33具备具有柔性的厚度以使得容易与电池10的正极端子5以及负极端子6连接。汇流条主体(21A、21B)、(31A、31B)、以及正极集电板22(正极连接片23)、负极集电板32(负极连接片33)的材料没有特别限定，但例如能够使用铝等。

图6的(a)、(b)是示出在配置于端处的电池组11中正极汇流条20B的正极连接片23、以及负极汇流条30B的负极连接片33分别与电池10的正极端子5以及负极端子6连接的状态的部分放大图。在此，图6的(a)是在图1中从箭头A的方向观察时的立体图，图6的(b)是从箭头B的方向观察时的立体图。另外，在此，省略了绝缘性保持器40。

如图6的(a)所示，正极汇流条20B的正极连接片23例如通过激光焊接等接合于电池10的正极端子5。此外，如图6的(b)所示，负极汇流条30B的负极连接片33例如通过激光焊接等接合于电池10的负极端子6。在此，虽然将负极连接片33接合于图3所示的电池壳6的肩部6A，但也可以接合于电池壳6的侧壁。

图7是示出在配置于端处的电池组11中将正极汇流条20B以及负极汇流条30A分别保持于形成在绝缘性保持器40的保持部41、42的方法的图。

如图7所示，对正极汇流条20B进行保持的保持部41、以及对负极汇流条30A进行保持的保持部42分别沿着构成电池组11的电池10的列方向相互平行地形成。在本实施方式中，各保持部41、42分别由交错配置的肋构成，在肋和肋的间隙插入正极汇流条20B以及负极汇流条30A而被保持。

另外，在相邻的电池组11中，一个电池组11的正极汇流条和另一个电池组11的负极汇流条相互对峙，但由于绝缘性的保持部41、42介于正极汇流条与负极汇流条之间，因此正极汇流条和负极汇流条不会接触。由此，能够防止相邻的电池组11彼此短路。

在本实施方式中，保持部41、42的形状没有特别限定，但如上所述，为了防止相邻的电池组11彼此短路，优选保持部41、42在保持了正极汇流条以及负极汇流条的状态下至少具有位于比正极汇流条以及负极汇流条更靠外方向的部位。

此外，在本实施方式中，虽然分别由交错配置的肋构成了保持部41、42，但例如也可以由具有固定间隙的相互平行的肋构成。此外，绝缘性保持器40和保持部41、42也可以通过其他构件被一体地形成。

图8是示意性地示出本发明的一实施方式中的电池模块200的结构的俯视图。此外，图9是在图8所示的电池模块200中对区域A进行了放大的部分放大图。另外，在此，作为电池模块200，例示将由图1所示的结构构成的2个电池块100A、100B排列在构成电池组的多个电池的排列方向(X方向)上的结构，但所排列的电池块的个数并不限定于此。

如图8以及图9所示，本实施方式中的电池模块200在电池块100A、100B的边界部，电池块100A的各电池组11A中的正极汇流条20A、20B、和电池块100B的各电池组11B中的负极汇流条30A、30B通过配设在相对于构成电池组的多个电池的排列方向(X方向)垂直的方向(Y方向)上的块间连结汇流条70被串联连接。

具体地，如图9所示，电池块100A的各电池组11A中的正极汇流条20A、20B延伸到被配设在电池块100A和电池块100B的边界部的块间连结汇流条70，另一方面，负极汇流条30A、30B不延伸到块间连结汇流条70。

此外，电池块100B的各电池组11B中的负极汇流条30A、30B延伸到被配设在电池块100A和电池块100B的边界部的块间连结汇流条70，另一方面，正极汇流条20A、20B不延伸到块间连结汇流条70。

由此，例如通过激光焊接将电池块100A的各电池组11A中的正极汇流条20A、20B、以及电池块100B的各电池组11B中的负极汇流条30A、30B接合于块间连结汇流条70，由此能够串联连接。

此外，如图9所示，电池块100A的各电池组11A中的正极汇流条20A、20B、以及电池块100B的各电池组11B中的负极汇流条30A、30B分别通过块间连结汇流条70被并联连接。

即，块间连结汇流条70兼具将相邻的电池块100A、100B的正极汇流条20A、20B、以及负极汇流条30A、30B串联连接的功能、和将各电池块100A、100B中的正极汇流条20A、20B、以及负极汇流条30A、30B并联连接的功能。

此外，如图8所示，电池块100A的各电池组11A中的负极汇流条30A、30B延伸到电池块100A的端部(与块间连结汇流条70相反侧的端部)，通过配设于此处的块内连结汇流条60A被并联连接。同样地，电池块100B的各电池组11B中的正极汇流条20A、20B延伸到电池块100B的端部(与块间连结汇流条70相反侧的端部)，通过配设于此处的块内连结汇流条60B被并联连接。

由此，构成电池块100A的全部的电池10通过块间连结汇流条70以及块内连结汇流条60A被并联连接。同样地，构成电池块100B的全部的电池10通过块间连结汇流条70以及块内连结汇流条60B被并联连接。

另外，本实施方式中的块间连结汇流条70、以及块内连结汇流条60A、60B只要是导电性的构件即可，其材料、形状没有特别限定，但优选由直线平板状的导电性金属板构成，作为金属板例如能够使用铝等。

在本实施方式中的电池模块200中，以由多个电池10构成的电池组11为单位，将电池组11并排地排列多个来构成电池块100，并将构成电池块100的全部电池10并联连接。因此，将该电池块100排列多个，并将相邻的电池块100通过块间连结汇流条70相互串联连接，由此能够构成具有给定的电压以及容量的电池模块200。

图10是示意性地示出将由多个(在此为5个)电池构成的电池组11A、11B、11C分别被并排地排列了多个的电池块100A、100B、100C进行了串联连接的电池模块200的结构的电路图。

如图10所示，通过配设在相邻的电池块100A、100B的边界部的块间连结汇流条70A，电池块100A的各电池组11A中的正极汇流条20、和电池块100B的各电池组11B中的负极汇流条30被串联连接，并且，电池块100A的各电池组11A中的正极汇流条20、以及电池块100B的各电池组11B中的负极汇流条30分别被并联连接。

同样地，通过配设在相邻的电池块100B、100C的边界部的块间连结汇流条70B，电池块100B的各电池组11B中的正极汇流条20、和电池块100C的各电池组11C中的负极汇流条30被串联连接，并且，电池块100B的各电池组11B中的正极汇流条20、以及电池块100C的各电池组11C中的负极汇流条30分别被并联连接。

进而，在处于两端的电池块100A、100C中，电池块100A的各电池组11A中的负极汇流条30、以及电池块100C的各电池组11C中的正极汇流条20分别通过配设在电池块100A、100C的端部的块内连结汇流条60A、60C被并联连接。

这样，在本实施方式中的电池模块200中，通过配设在相邻的电池模块的边界部的块间连结汇流条70A、70B，能够同时进行电池块内的电池的并联连接、和电池块间的串联连接。即，能够由一个部件(块间连结汇流条)进行电池块内的电池的并联连接、和电池块间的串联连接。因而，能够降低电池模块的材料成本，并且制造工序变得简单，因此还能够降低制造成本。

进而，延伸到被配设在相邻的电池块的边界部的块间连结汇流条70A、70B的正极汇流条20以及负极汇流条30处于同一平面上(高度一致)，因此能够容易地进行正极汇流条20以及负极汇流条30、和块间连结汇流条70A、70B的激光焊接。由此，能够降低电池模块200的制造成本。

而且，能够由配设在相邻的电池块的边界部的块间连结汇流条70A、70B进行电池块内的电池的并联连接、和电池块间的串联连接，因此能够缩短相邻的电池块间的距离。由此，能够实现高密度地排列了多个电池的电池模块200。另外，相邻的电池块能够通过绝缘性保持器40相互绝缘。

此外，根据本实施方式，以并联连接有多个电池的电池组11为单位，将电池组并排地排列多个来构成电池块100，因此即使变更构成电池块的电池组的排列，也能够仅仅改变块间连结汇流条、以及块内连结汇流条的长度，来进行电池块内的电池的并联连接、以及电池块间的串联连接。由此，即使对于使用了多种多样规格的电池块的电池模块，也能够降低其制造成本。

此外，根据本实施方式，按每个电池组11独立地设置正极汇流条20A、20B以及负极汇流条30A、30B，因此能够根据构成电池组11的电池10的个数来进行适合其电流容量的正极汇流条20A、20B以及负极汇流条30A、30B的设计。由此，能够降低正极汇流条20A、20B以及负极汇流条30A、30B的材料成本。

以上，通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但这样的记述不是限定事项，当然能够进行各种改变。例如，在上述实施方式中，在相邻的电池组11中，使构成各电池组11的多个电池10交错配置，但也可以使各电池10在相对于电池10的排列方向(X方向)垂直的方向(Y方向)上对齐配置成一列。

此外，在上述实施方式中，使用了长度不同的两种正极汇流条20A、20B、以及负极汇流条30A、30B，但也可以分别是长度相同的一种正极汇流条以及负极汇流条。

此外，在上述实施方式中，作为构成电池组11的电池10，例示了圆筒形的锂离子二次电池，但并不限定于此，只要是在一端部具有相互被电绝缘的正极端子以及负极端子的电池即可，其种类、形状等就不受限制。

附图标记说明

1 正极；

2 负极；

3 分隔件；

5 正极端子(封口板)；

5a 开放部；

6 负极端子(电池壳)；

10 电池；

11 电池组；

20A、20B 正极汇流条；

21A、21B 汇流条主体；

22 正极集电板；

23 正极连接片；

30A、30B 负极汇流条；

31A、31B 汇流条主体；

32 负极集电板；

33 负极连接片；

33A 熔丝部；

40 绝缘性保持器；

41、42 保持部；

50 电池保持器；

60A、60B、60C 块内连结汇流条；

70、70A、70B 块间连结汇流条；

100 电池块；

200 电池模块。

Claims

1.一种电池模块，并联连接有多个电池的电池块被排列了多个，

所述电池块以由多个电池构成的电池组为单位，构成该电池组被并排地排列了多个的结构，

在所述电池的一端部具有相互被电绝缘的正极端子以及负极端子，

所述电池组具备：

多个电池，使所述一端部的朝向一致地排列成一列；

绝缘性保持器，被配设在所述电池的一端部侧，并保持该电池；和

正极汇流条以及负极汇流条，被配设在所述电池的一端部上，该正极汇流条将所述多个电池的正极端子并联连接，该负极汇流条将所述多个电池的负极端子并联连接，

所述多个电池块在构成所述电池组的多个电池的排列方向上排列，

在相邻的所述电池块的边界部，一个电池块的各电池组中的所述正极汇流条和另一个电池块的各电池组中的所述负极汇流条通过块间连结汇流条被串联连接，所述块间连结汇流条被配设在相对于构成所述电池组的多个电池的排列方向垂直的方向上，

在所述绝缘性保持器交错地配置多个肋，

所述正极汇流条和所述负极汇流条被容纳并保持在所述多个肋之中的相邻的一对肋之间的间隙，

在所述排列方向，所述正极汇流条以及所述负极汇流条之中的一方的汇流条比所述多个肋更向外延伸。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

在相邻的所述电池块的边界部，一个电池块的各电池组中的所述正极汇流条以及另一个电池块的各电池组中的所述负极汇流条分别通过所述块间连结汇流条被并联连接。

3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，

在相邻的所述电池块中，一个电池块的各电池组中的所述正极汇流条以及另一个电池块的各电池组中的所述负极汇流条分别延伸到被配设在相邻的所述电池块的边界部的块间连结汇流条。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

在所述多个电池块之中的处于两端的电池块中，一个电池块的各电池组中的所述正极汇流条以及另一个电池块的各电池组中的所述负极汇流条分别通过块内连结汇流条被并联连接，所述块内连结汇流条被配设在相对于构成所述电池组的多个电池的排列方向垂直的方向上。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述正极汇流条以及所述负极汇流条分别被保持部保持，所述保持部沿着列方向相互平行地形成于所述绝缘性保持器。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述正极汇流条具有与各电池的正极端子连接的多个正极连接片，

所述负极汇流条具有与各电池的负极端子连接的多个负极连接片。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其中，

所述电池具备：金属制的电池壳；和封口板，对该电池壳的开口部进行封口，并与该电池壳电绝缘，

所述正极端子由所述封口板构成，

所述负极端子由所述电池壳构成。

8.一种电池模块，并联连接有多个电池的电池块被排列了多个，

所述电池组具备：

多个电池，使所述一端部的朝向一致地排列成一列；

在相邻的所述电池块的边界部，一个电池块的各电池组中的所述正极汇流条和另一个电池块的各电池组中的所述负极汇流条通过块间连结汇流条被串联连接，所述块间连结汇流条被配设在相对于构成所述电池组的多个电池的排列方向垂直的方向即第1方向上，

从与所述排列方向以及所述第1方向垂直的方向观察，所述一个电池块的正极汇流条、所述另一个电池块的负极汇流条重叠于所述块间连结汇流条。

9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，

所述一个电池块的正极汇流条和所述另一个电池块的负极汇流条分别在所述排列方向的一端形成有切口，所述块间连结汇流条被容纳于所述切口。

10.一种电池模块，并联连接有多个电池的电池块被排列了多个，

所述电池组具备：

多个电池，使所述一端部的朝向一致地排列成一列；

所述正极汇流条具有：与各电池的正极端子连接的多个正极连接片、与所述多个正极连接片连接的正极集电板、以及与所述正极集电板连接的正极汇流条主体，

所述负极汇流条具有：与各电池的负极端子连接的多个负极连接片、与所述多个负极连接片连接的负极集电板、以及与所述负极集电板连接的负极汇流条主体，

所述正极汇流条主体的长度比所述正极集电板长，所述负极汇流条主体的长度比所述负极集电板长，

所述块间连结汇流条连接于所述正极汇流条主体的端部和所述负极汇流条主体中的端部。