CN111033876A

CN111033876A - 电池组

Info

Publication number: CN111033876A
Application number: CN201980003978.4A
Authority: CN
Inventors: 清水启介; 本川慎也; 村山智文
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-01-25
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-04-17
Also published as: WO2019146438A1; JPWO2019146438A1; JP7194916B2; US20200358152A1; US11355800B2

Abstract

电池组在组壳体内包含在第1方向上相邻配置的第1以及第2电池模块。在第1电池模块的与第1方向正交的第2方向上相邻的电池单元之间配置第1传热部以及第1隔热构件，在第2电池模块的第2方向上相邻的电池单元之间配置第2传热部以及第2隔热构件。第1传热部形成为架设连接于第1电池模块和第2电池模块的传热构件的一部分，并与第1电池模块的电池单元以能传热的方式连接。第2传热部形成为传热构件的其他部分，并与第2电池模块的电池单元以能传热的方式连接。

Description

电池组

技术领域

本公开涉及电池组。

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中记载有如下结构：多个方形电池即单电池(电池单元)隔着间隔物排列配置，在多个单电池的宽度方向两侧配置长条的桥架条(bridge bar)。在该结构中，在电池模块中，在配置于多个单电池的排列方向两端的2个端板固定桥架条的两端部。另外，在电池模块中，将配置于高度方向两端的连接板的两端部固定于端板。多个电池模块在高度方向上排列配置，将配置于电池模块间的中间托架的两端部固定于各个电池模块的端板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第5960289号公报

发明内容

但是，在包含将多个单电池即电池单元电连接而成的电池模块的电池组中，在电池组内的一部分电池单元因万一的异常而异常发热的情况下，热的影响有可能会传播到周边的电池单元。因此，考虑如下对策，即，在各电池模块中，通过在相邻的电池单元之间设置热传导率低的隔热构件来作为隔板，从而使得异常发热的电池单元的热难以传递到其他电池单元。但是，在该对策中，由于不存在使异常发热的电池单元的热传递到相同电池模块的相邻的电池单元以外的热路径，因此为了热的影响不会传递到相邻的电池单元，需要相当的量的隔热件。由此，在电池模块以及电池组各自中，在使整体的体积一定的情况下，这成为能量密度降低的原因。

另外，由于各电池单元的表面的大部分可能会被隔热件覆盖，因此难以将因通常使用时的充放电引起的电池单元自身的发热放出到外部。由此，电池单元的温度会变高，有可能会损害电池单元的电特性。进而，由于多个电池单元之间被隔热，因此电池单元间的温度偏差会变大，这成为使电池特性产生差异的原因。

本公开的一个方案的电池组在组壳体内具备第1方向上相邻配置的第1电池模块以及第2电池模块，第1电池模块以及第2电池模块各自在与第1方向正交的第2方向上排列配置有多个电池单元，在该电池组中，在第1电池模块的第2方向上相邻的电池单元之间在第2方向上分开地配置第1传热部以及第1隔热构件，在第2电池模块的第2方向上相邻的电池单元之间在第2方向上分开地配置第2传热部以及第2隔热构件，第1传热部形成为架设连接于第1电池模块和第2电池模块的传热构件的一部分，并与第1电池模块的电池单元以能传热的方式连接，第2传热部形成为传热构件的其他部分，并与第2电池模块的电池单元以能传热的方式连接。

根据本公开所涉及的电池组，能在一部分电池单元异常发热的情况下抑制该热影响的传播，并能提升能量密度，还能抑制通常使用时的电池单元间的温度偏差。与此同时，能在通常使用时防止电池单元的温度变得过高。

附图说明

图1是在实施方式的1例的电池组中去除一部分来表示的分解立体图。

图2是放大表示图1的A-A截面的立体图。

图3是从图2中去除一部分后在图2的箭头B方向上进行观察的示意图。

图4是比较例的电池组中与图3对应的图。

图5是实施方式的其他示例的电池组中与图3对应的图。

图6是实施方式的其他示例的电池组中与图3对应的图。

图7是实施方式的其他示例的电池组中与图3对应的图。

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的记载，附图中描绘的构成要素的尺寸比率等有时会与实物不同。具体的尺寸比率等应参考以下的说明来判断。关于本说明书中“大致～”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，还意在包含被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来变更。以下，对同样的结构标注相同的附图标记来进行说明。

图1是在电池组10中去除一部分来表示的分解立体图。图2是放大表示图1的A-A截面的立体图。图3是从图2中去除一部分后在图2的箭头B方向上进行观察的示意图。在电池组10中，将多个电池模块即2组第1电池模块12a、第2电池模块12b以及第3电池模块12c在纵向Y上分开2组来配置。另外，各组电池模块12a、12b、12c在第1方向即横向X上按第1电池模块12a、第2电池模块12b以及第3电池模块12c来排列配置。第1电池模块12a以及第2电池模块12b在横向X上相邻配置，第2电池模块12b以及第3电池模块12c也在横向X上相邻配置。纵向Y是与横向X正交的第2方向。

在图1中，作为1例，示出在横向X上3个电池模块相邻且在纵向Y上2个电池模块相邻的情况。在图1～图3以及后述的图4～图6中，用X表示横向，用Y表示纵向，用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、2组第1、第2以及第3电池模块12a、12b、12c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的周缘部遍及整周地立设外周壁部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通过螺钉等与壳体主体21的上端结合，以便堵塞上端开口，从而构成组壳体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中央部。

如图1所示那样，2组第1电池模块12a、第2电池模块12b以及第3电池模块12c在壳体主体21内在被分隔板21a隔开的2个空间内分成2组来配置。以下，说明配置于被壳体主体21的分隔板21a隔开的一个(图1的右斜下侧)空间的第1电池模块12a、第2电池模块12b以及第3电池模块12c。

如图2所示那样，各电池模块12a、12b、12c通过将多个单电池即电池单元13隔着后述的传热构件和隔热构件在纵向Y上排列配置而构成。另外，如图3所示那样，将传热构件30架设连接于相邻的电池模块12a、12b、12c。具体地，在第1电池模块12a的纵向Y上相邻的电池单元13之间，在纵向Y上分开地配置传热构件30的第1传热部30a和第1隔热构件35。第1传热部30a配置于电池单元13间的纵向Y的一侧(图3的上侧)，第1隔热构件35配置于电池单元13间的纵向Y的另一侧(图3的下侧)。在图3中，以沙地部分示出第1隔热构件35以及后述的第2、第3隔热构件36、37。

传热构件30是由铁或铝合金等金属材料等热传导率高的材料形成的长条的板状构件。传热构件30在相邻的电池模块12a、12b、12c间相对于纵向Y倾斜地弯曲。传热构件30的热传导率例如是45W/K·m(25℃)以上。第1传热部30a是由传热构件30的长边方向的一端部(图3的左端部)形成的平板状部分。由此，第1传热部30a形成为传热构件30的一部分，并通过与第1电池模块12a的电池单元13的纵向Y的侧面接触等而以能传热的方式连接。

第1隔热构件35是由橡胶、树脂或云母等热传导率低的材料形成的平板状的构件。第1隔热构件35的热传导率比传热构件30的热传导率低且比组壳体20的热传导率低。例如第1隔热构件35的热传导率不足0.8W/K·m(25℃)。

在第2电池模块12b的纵向Y上相邻的电池单元13之间，在纵向Y上分开地配置传热构件30的第2传热部30b和第2隔热构件36。第2传热部30b配置于电池单元13间的纵向Y的另一侧(图3的下侧)，第2隔热构件36配置于电池单元13间的纵向Y的一侧(图3的上侧)。

第2传热部30b是由传热构件30的长边方向中间部形成的平板状部分。由此，第2传热部30b形成为与传热构件30的第1传热部30a不同的其他部分，通过与第2电池模块12b的电池单元13的纵向Y的侧面接触等而以能传热的方式连接。第2隔热构件36是由橡胶、树脂或云母等热传导率低的材料形成的平板状的构件。第2隔热构件36的热传导率比传热构件30的热传导率低且比组壳体20的热传导率低。例如第2隔热构件36的热传导率不足0.8W/K·m(25℃)。

在第3电池模块12c的纵向Y上相邻的电池单元13之间，在纵向Y上分开地配置传热构件30的第3传热部30c和第3隔热构件37。第3传热部30c配置于电池单元13间的纵向Y的一侧(图3的上侧)，第3隔热构件37配置于电池单元13间的纵向Y的另一侧(图3的下侧)。

第3传热部30c是由传热构件30的长边方向另一端部(图3的右端部)形成的平板状部分。由此，第3传热部30c形成为与传热构件30的第1传热部30a以及第2传热部30b不同的其他部分，通过与第3电池模块12c的电池单元13的纵向Y的侧面接触等而以能传热的方式连接。

进而，第1电池模块12a中以能传热的方式连接传热构件30的第1传热部30a的电池单元13、和第2电池模块12b中以能传热的方式连接第2传热部30b的电池单元13在纵向Y上配置在不同的位置。另外，第3电池模块12c中以能传热的方式连接第3传热部30c的电池单元13、和第2电池模块12b中以能传热的方式连接第2传热部30b的电池单元13在纵向Y上配置在不同的位置。

第3隔热构件37是由橡胶、树脂或云母等热传导率低的材料形成的平板状的构件。第3隔热构件37的热传导率比传热构件30的热传导率低且比组壳体20的热传导率低。例如第3隔热构件37的热传导率不足0.8W/K·m(25℃)。另外，第1隔热构件35、第2隔热构件36以及第3隔热构件37也可以设为由相互相同的材料形成的具有相同热传导率的构件。

在本实施方式中，传热构件30的第1传热部30a、第2传热部30b以及第3传热部30c将各传热部间包含在内而由长条的一体的板状构件形成。另一方面，本公开的结构并不限定于此，也可以分别由分体的板状构件来形成第1传热部30a、第2传热部30b以及第3传热部30c。这时，也可以将第1传热部30a、第2传热部30b以及第3传热部30c利用由热传导率比各隔热构件35、36、37高的构件构成的与各传热部间分体的连接构件连接，来将第1传热部30a、第2传热部30b以及第3传热部30c一体地构成。

另外，作为传热构件，还能使用石墨片。石墨片是通过对聚酰亚胺等高分子膜进行高温加热来进行石墨化处理并使之结晶化后得到的产物。该石墨片的厚度小，柔性高，且能使热传导率非常高。进而，在各电池模块中，也可以在传热构件与电池单元之间配置绝缘片、绝缘膜等绝缘构件。另外，也可以在传热构件当中至少与电池单元接触的面贴附绝缘膜。

另外，第1隔热构件35、第2隔热构件36以及第3隔热构件37也可以使用具有在由无纺布等构成的纤维片的纤维间保持有二氧化硅干凝胶等多孔质材料的结构的隔热片。该隔热片的热传导率是约0.018～0.024W/m·K，比一般的橡胶、树脂的热传导率低，因此适合抑制热从异常发热的电池单元向层叠方向上相邻的电池单元传播。

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。除此以外，二次电池也可以使用镍氢电池等。如图2所示那样，电池单元13包含：长方体形状的单元壳体14；和在单元壳体14的内侧同电解质一起收容的电极体(未图示)。单元壳体14通过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。在电极体中，正极板和负极板隔着隔板交替层叠。在封口板16的长边方向两端部，正极端子17和负极端子18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隔着传热构件30以及隔热构件在纵向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，在多个电池单元13中，也可以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分别用不同的汇流条连接，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。

组壳体20的底板部22还具备冷却电池模块12a、12b、12c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，而由散热性良好的形状、材料等来形成底板部。

另外，如图2所示那样，将多个侧束缚条40从上侧推入如上述那样配置的相邻的电池模块12a、12b、12c之间并进行固定。侧束缚条40包含插入部41和2个凸缘44，形成为纵向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展。侧束缚条40例如由金属或树脂形成。例如在由铁、钢、铝合金、不锈钢合金等金属来构成侧束缚条40的情况下，各侧束缚条40例如介于绝缘片之间，或使用将与电池单元相对的表面用绝缘被膜覆盖的侧束缚条40来将各侧束缚条40和电池模块12a、12b、12c电绝缘地设置。

也可以在各侧束缚条40与电池单元13之间配置具有绝缘性的板状或膜状的构件。

回到图1，在壳体主体21内收容2组第1、第2以及第3电池模块12a、12b、12c、以及侧束缚条40。并且，在该状态下，在与被分隔板21a隔开的2个空间的上侧对应的第1、第2以及第3电池模块12a、12b、12c的上侧，隔着上侧绝缘纸(未图示)配置具有柔性的电路基板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2)连接来监视各电池单元13的电压。另外，也可以在电路基板51连接温度测量部，能通过使该温度测量部与正极或负极的端子、或者连接于该端子的汇流条接触，来检测电池单元13的温度。盖部24从上覆盖电路基板51地与壳体主体21结合。电路基板也可以配置于组壳体20的外侧。

根据上述的电池组10，由于在各电池模块12a、12b、12c中，在纵向Y上相邻的电池单元13之间配置隔热构件35、36、37，因此能在一部分电池单元13异常发热的情况下抑制该热影响的传播。

进而，在相邻的电池模块12a、12b、12c中，通过与2个电池单元13以能传热的方式连接的传热构件30，能由多个电池单元13来分担电池单元13的异常发热时的热影响。由此，能抑制一部分电池单元13的温度集中上升。进而，由于易于将从异常发热的电池单元13向相邻的电池模块的其他电池单元13移动的热进一步扩散到周边的电池单元以及构件，因此能散热的范围变大，因而能抑制电池单元的热的影响。另外，由于能减少隔热构件35、36、37的需要量，因此能提升电池组10中的能量密度。进而，在通常使用时，相邻的电池模块的电池单元13之间也容易发生热移动，并且电池模块也容易向周边构件散热。由此，能防止电池单元13的温度变得过高，且能抑制电池单元13间的温度偏差，特别是能抑制横向X上的温度偏差。

进而，第1电池模块12a中以能传热的方式连接第1传热部30a的电池单元13、和第2电池模块12b中以能传热的方式连接第2传热部30b的电池单元13在纵向Y上配置在不同的位置。由此，能抑制电池组10中通常使用时的电池单元13间的横向X以及纵向Y这两个方向上的温度偏差。

图4是比较例的电池组中与图3对应的图。在比较例的情况下，在第1、第2以及第3电池模块12a、12b、12c各自中，在相邻的电池单元13之间配置隔热构件38，但在其间未配置与相邻的电池模块连接的传热构件。由此，第1、第2、以及第3电池模块12a、12b、12c的电池单元13并未热连接。因此，用于在一部分电池单元13异常发热的情况下抑制该热影响的传播的隔热构件38的需要量变多。因此，电池组的能量密度降低。另外，通常使用时的电池单元13间的温度偏差会变大。根据图1～图3的实施方式，能防止这样的不良状况。

图5是实施方式的其他示例的电池组中与图3对应的图。在本例的电池组中，相对于图1～图3所示的结构，在组壳体20(参考图1)内的被分隔板21a(参考图1)隔开的2个空间各自中配置第1以及第2电池模块12a、12b，但不配置第3电池模块。

在这样的图5所示的结构中，与图1～图3的结构相比，虽然能从异常发热的电池单元13散热的范围变小，但第1以及第2电池模块12a、12b的电池单元13通过传热构件30以能传热的方式连接。由此，能得到如下效果：能在一部分电池单元13异常发热的情况下抑制该热影响的传播，且能提升电池组的能量密度，还能抑制通常使用时的电池单元13间的温度偏差。其他结构以及作用与图1～图3的结构同样。

图6是实施方式的其他示例的电池组中与图3对应的图。在本例的电池组中，相对于图5所示的结构，传热构件31是平板状，与第1以及第2电池模块12a、12b的纵向Y上相同位置的电池单元13以能传热的方式连接。具体地，传热构件31的一侧部分的第1传热部31a以及另一侧部分的第2传热部31b分别与第1电池模块12a的电池单元13的一面(图6的下侧面)以及第2电池模块12b的电池单元13的一面以能传热的方式连接。

在这样的图6所示的结构中，第1以及第2电池模块12a、12b的电池单元13通过传热构件31以能传热的方式连接。另一方面，在图6的结构中，与图5的结构相比，能抑制通常使用时的电池单元13间的横向X以及纵向Y这两个方向上的温度偏差的效果变低。其他结构以及作用与图1～图3的结构或图5的结构同样。

图7是实施方式的其他示例的电池组中与图3对应的图。在本例的电池组中，相对于图1～图3所示的结构，在第1、第2以及第3电池模块12a、12b、12c的横向X上的两侧还具备第4以及第5电池模块(未图示)。并且，在各电池模块12a、12b、12c中相邻的电池单元13之间配置有：2个传热构件52；和被2个传热构件52相夹的第1隔热构件35、第2隔热构件36或第3隔热构件37。

传热构件52仅与横向X上相邻的2个电池模块12a、12b、12c的电池单元13以能传热的方式连接。具体地，传热构件52的一侧部分(图7的左侧部分)的传热部与相邻的电池模块当中一侧(图7的左侧)电池模块的电池单元13的纵向Y的一面(图7的下侧面)以能传热的方式连接。进而，传热构件52的另一侧部分(图7的右侧部分)的传热部与相邻的电池模当中另一侧(图7的右侧)电池模块的纵向Y一侧上不同的位置的电池单元13的纵向Y的另一面(图7的上侧面)以能传热的方式连接。例如在第1以及第2电池模块12a、12b中，传热构件52的一侧部分(图7的左侧部分)的第1传热部52a与第1电池模块12a的电池单元13的纵向Y的一面(图7的下侧面)以能传热的方式连接。进而，传热构件52的另一侧部分(图7的右侧部分)的第2传热部52b与第2电池模块12b的纵向Y一侧(图7的下侧)上不同的位置的电池单元13的纵向Y的另一面(图7的上侧面)以能传热的方式连接。

另外，在第4以及第5电池模块各自中，在相邻的电池单元(未图示)之间配置1个传热构件52的一部分和隔热构件(未图示)，并仅在隔热构件的一侧(图7的上侧)或另一侧(图7的下侧)配置传热构件52。

根据上述结构，第1～第5电池模块12a、12b、12c的电池单元13在纵向Y上更大的范围内热连接。由此，能进一步抑制电池组中通常使用时的电池单元13间的纵向Y上的温度偏差。其他结构以及作用与图1～图3的结构相同。

另外，在上述的各实施方式中说明了电池单元为方形电池的情况，但本公开的结构并不限定于此，电池单元也可以设为圆筒形电池、袋型电池等方形电池以外的电池。

附图标记说明

10 电池组

12a 第1电池模块

12b 第2电池模块

12c 第3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

21a 分隔板

22 底板部

22a 冷媒通路

23 外周壁部

24 盖部

30 传热构件

30a 第1传热部

30b 第2传热部

30c 第3传热部

31 传热构件

31a 第1传热部

31b 第2传热部

35 第1隔热构件

36 第2隔热构件

37 第3隔热构件

38 隔热构件

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

51 电路基板

52 传热构件

52a 第1传热部

52b 第2传热部

Claims

1.一种电池组，

在组壳体内具备第1方向上相邻配置的第1电池模块以及第2电池模块，

所述第1电池模块以及所述第2电池模块各自在与所述第1方向正交的第2方向上排列配置有多个电池单元，

在所述第1电池模块的所述第2方向上相邻的所述电池单元之间，在所述第2方向上分开地配置第1传热部以及第1隔热构件，

在所述第2电池模块的所述第2方向上相邻的所述电池单元之间，在所述第2方向上分开地配置第2传热部以及第2隔热构件，

所述第1传热部形成为架设连接于所述第1电池模块和所述第2电池模块的传热构件的一部分，并与所述第1电池模块的所述电池单元以能传热的方式连接，

所述第2传热部形成为所述传热构件的其他部分，并与所述第2电池模块的所述电池单元以能传热的方式连接。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述传热构件的热传导率比所述第1隔热构件以及所述第2隔热构件各自的热传导率高。

3.根据权利要求1或2所述的电池组，其中，

所述第1电池模块中以能传热的方式连接所述第1传热部的所述电池单元、和所述第2电池模块中以能传热的方式连接所述第2传热部的所述电池单元在所述第2方向上配置在不同的位置。