CN111183529B - 电池组 - Google Patents

Abstract

电池组(10)具备电池芯组(16)和壳体(14)，其中，所述电池芯组(16)具有由电池保持架(42)的保持部(50)所保持的多个电池单元(40)；所述壳体(14)收装电池芯组(16)。电池保持架(42)具有包围保持部(50)的周壁部(54)，在周壁部(54)上，设置有在周壁部(54)的端面(54a)上沿着周向延伸的多个狭缝(70)。

Description

电池组

技术领域

本发明涉及一种具备电池芯组(battery core pack)的电池组(battery pack)，其中，所述电池芯组具有由电池保持架所保持的多个电池单元(battery cell)。

背景技术

例如作为以可装卸的方式被搭载于电动助力自行车、电动摩托车等电动车辆的电池组，已知一种具备电池芯组和壳体的电池组，其中，所述电池芯组具有由电池保持架所保持的多个电池单元；所述壳体收装该电池芯组。

在这种电池组中，有时会由于在向电动车辆等进行装卸作业时发生掉落等，而被作用冲击载荷。冲击载荷经由壳体、电池保持架而传递至电池单元，为了避免对该电池单元作用超过耐受载荷的载荷，例如在日本发明专利公开公报特开2014-49225号中，提出一种在电池保持架上设置缓冲肋的方案。该电池保持架具有保持多个电池单元的保持部。保持部的外周面与电池保持架的外周壁以隔开间隔的方式相向。缓冲肋呈连结保持部的外周面和电池保持架的外周壁的弯曲形状，并且通过在被作用冲击载荷的方向上弹性变形，来缓和被传递至电池单元的载荷。

发明内容

为了提高上述缓冲肋的冲击吸收能力，需要调整缓冲肋的弯曲形状，或者增大其体积，从而使该缓冲肋在弹性区域内的变形量增大。然而，在不使电池组大型化的情况下，能够形成于保持部的外周面与电池保持架的外周壁之间的空间的大小有限。因此，能够对上述空间所设置的缓冲肋的弯曲形状、体积进行调整的范围也有限。即，难以在避免电池组的大型化的同时提高冲击吸收能力。

本发明的主要目的在于，提供一种能够在不会大型化的情况下使耐冲击性提高的电池组。

根据本发明的一实施方式，提供一种电池组，其具备电池芯组和壳体，其中，所述电池芯组具有由电池保持架的保持部所保持的多个电池单元；所述壳体收装所述电池芯组，所述电池保持架具有包围所述保持部的周壁部，在所述周壁部上，设置有在该周壁部的端面上沿着周向延伸的多个狭缝。

在该电池组中，在作用有冲击载荷的情况下，通过周壁部向狭缝的宽度缩小的方向弹性变形，能够由电池保持架吸收冲击载荷，并且能够缓和被传递至电池单元的载荷。另外，即使在冲击载荷以局部集中的方式作用于周壁部的情况下，也能够通过多个狭缝使冲击载荷在周壁部内分散来吸收该冲击载荷。

即，在将狭缝设置于周壁部本身的这种电池组中，与例如使保持部与周壁部分离，在二者之间设置缓冲肋等这样的情况不同，能够在不使该电池组大型化的情况下提高耐冲击性。另外，通过根据例如壳体的形状、电池芯组的形状和重量、电池芯组在壳体内的配置等，来调整狭缝的延伸长度、宽度、进深、个数、配置等，由此能够针对各种规格的电池组，容易地提高耐冲击性。而且，通过仅仅在周壁部上形成狭缝的简单的结构，能够使耐冲击性提高。此外，只要周壁部在弹性限度的范围内进行变形，就能够反复吸收冲击载荷。

在上述的电池组中，优选为在所述周壁部的角部设置有向所述保持部侧凹陷的凹部。在沿着狭缝的延伸方向的方向对周壁部作用载荷的情况下，相比从其他方向作用载荷的情况，难以使周壁部变形。因此，在角部设置凹部，并且沿着该凹部的周向设置狭缝。据此，使作用载荷的方向与狭缝的延伸方向交叉，能够易于使周壁部向狭缝的宽度缩小的方向弹性变形，从而能够提高周壁部的冲击吸收能力。

在上述的电池组中，优选为还具备覆盖所述狭缝的开口部的薄膜。在该情况下，能够抑制异物、由绝缘树脂等构成的灌封材料(potting material)经由狭缝的开口部混入该狭缝的内部。即，由于能够抑制上述的异物、灌封材料等妨碍周壁部的变形，因此能够消除周壁部的冲击吸收能力下降的问题。

在上述的电池组中，优选为在所述周壁部的所述端面的外周缘侧与内周缘侧之间，以形成彼此隔开间隔排列的多个列的方式配置所述狭缝。在该情况下，能够易于使作用有冲击载荷的周壁部弹性变形，从而提高周壁部的冲击吸收能力。

在上述的电池组中，优选为由在所述周向上隔着间隔部配置的多个所述狭缝形成所述各列。在该情况下，由于能够进一步易于使作用有冲击载荷的周壁部弹性变形，并且易于使冲击载荷在周壁部内分散来吸收冲击载荷，因此能够进一步实现提高周壁部的冲击吸收能力。

在上述的电池组中，优选为沿着所述多个列的排列方向来排列配置所述狭缝和所述间隔部。在该情况下，能够避免冲击载荷经由间隔部被传递至电池单元。即，由于能够有效地使作用冲击载荷的方向与狭缝的延伸方向交叉，因此能够良好地提高周壁部整体的冲击吸收能力。

在上述的电池组中，优选为从进深方向观察所述狭缝时，其由具有圆状部和线状部的形状构成，其中，所述圆状部被设置于该狭缝的延伸方向上的两端部；所述线状部被设置于该圆状部彼此之间，所述圆状部的直径大于所述线状部的线宽。这样，通过在狭缝的延伸方向上的两端部设置圆状部，在周壁部因冲击载荷而变形时，能够抑制应力集中于狭缝的两端部。其结果，能够提高电池保持架的耐久性，从而能够提高电池组的耐久性。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的电池组的概略立体图。

图2是电池芯组的立体分解图。

图3是从狭缝的进深方向观察电池芯组时的侧视图。

图4是图3的电池保持架中的周壁部的端面的主要部分放大图。

图5是从狭缝的进深方向观察具有变形例所涉及的电池保持架的电池芯组时的侧视图。

图6是图5的电池保持架中的周壁部的凹部的主要部分放大图。

具体实施方式

列举优选的实施方式，参照附图来详细地说明本发明所涉及的电池组。

图1是本实施方式所涉及的电池组10的概略立体图。此外，在图1中，为了易于理解，用双点划线表示外壳壳体12，图示出配置于该外壳壳体12的内侧的结构要素。

电池组10能够优选适用于以可装卸的方式被搭载于例如电动助力自行车、电动摩托车等电动车辆(未图示)的便携式的电池组10。因此，下面对电池组10被搭载于电动车辆的例子进行说明，但并不特别限定于此，电池组10能够适用于需要用电的各种设备。另外，电池组10的上下方向以将该电池组10搭载于电动车辆时的铅垂方向(图1的箭头X1、X2方向)为基准。

如图1所示，电池组10主要具备：壳体14、两个电池芯组16a、16b连结而成的连结体17、电池管理装置(Battery Management Unit：BMU)18和未图示的连接器部。壳体14例如可以由铝等金属、树脂(包括纤维增强树脂)等形成。另外，壳体14具有：底部壳体20、外壳壳体12和顶部壳体24，其中，所述底部壳体20覆盖连结体17的底面；所述外壳壳体12被安装于该底部壳体20的上端部，覆盖连结体17的侧面；所述顶部壳体24被安装于该外壳壳体12的上端部，覆盖连结体17的上表面。

底部壳体20是在上端部设置有开口的壳体，在内部收装有连接器部等。连接器部例如经由在该底部壳体20的底壁形成的缺口等而露出到壳体14的外部，从而能够与电动车辆的供电口或者用于对连结体17进行充电的充电装置连接。此外，上述的缺口、供电口、充电装置均未图示。通过将连接器部与供电口或者充电装置连接，由此能够利用未图示的引线等，将供电口或者充电装置与连结体17经由BMU18进行电连接。

外壳壳体12在上下方向的两端部设置有开口。底部壳体20的上端侧的一部分被插入外壳壳体12的下端侧的开口。在比被插入外壳壳体12的底部壳体20的上端更靠上方的外壳壳体12的内壁上，沿着该外壳壳体12的周向形成有下侧固定槽26。在该下侧固定槽26中，固定有下侧电池芯组框架28，所述下侧电池芯组框架28对连结体17从其下侧进行支承。在底部壳体20的底壁上，设置有朝向下侧电池芯组框架28突出的凸部，该凸部和下侧电池芯组框架28通过螺栓等被固定在一起(均未图示)。

顶部壳体24的下端侧的一部分被插入外壳壳体12的上端侧的开口。在比被插入外壳壳体12的顶部壳体24的下端更靠下方的外壳壳体12的内壁上，形成有上侧固定槽30，在该上侧固定槽30中，固定有与连结体17的上端面抵接的上侧电池芯组框架32。在该上侧电池芯组框架32与下侧电池芯组框架28之间，挟持着连结体17。

顶部壳体24是在下端部设置有开口的壳体，在其上端面上设置有在搬运电池组10时能够握持的手柄部34。另外，与底部壳体20和下侧电池芯组框架28同样地，顶部壳体24和上侧电池芯组框架32也通过螺栓(未图示)等被固定在一起。

构成连结体17的两个电池芯组16a、16b的结构彼此大致相同。因此，针对两个电池芯组16a、16b的彼此相对应的结构要素，标注相同的附图标记共同进行说明。另外，在两个电池芯组16a、16b彼此不进行区分时，统称为电池芯组16。

如图1～图4所示，电池芯组16具有多个电池单元40(参照图2)和电池保持架42。在本实施方式中，为了在电池芯组16与连接器部之间形成用于收装未图示的配线等的空间43(参照图1)，使电池芯组16的下端侧的一部分形成缺口的形状。

如图2所示，电池单元40例如为圆筒状，在轴向上的两端部分别设有正极端子44和负极端子46。作为电池单元40的优选种类，可列举出锂离子二次电池，但并不特别地限定，也可以使用例如镍氢电池、镍镉电池等二次电池。

电池保持架42由正极侧保持架42a和负极侧保持架42b组合而构成，并且具有保持部50、压板部53和周壁部54，其中，所述保持部50保持多个电池单元40；所述压板部53设置有露出部52；所述周壁部54包围保持部50和压板部53。正极端子44从正极侧保持架42a的露出部52露出，负极端子46从负极侧保持架42b的露出部52露出。

此外，下面针对电池保持架42，以上述的上下方向(下面还称为X方向)、电池单元40的轴向(图2的箭头Y1、Y2方向，下面还称为Y方向)、与上下方向和轴向的两个方向正交的方向(图2的箭头Z1、Z2方向，下面还称为Z方向)为基准进行说明。

保持部50具有多个贯插孔56，在电池单元40分别贯插于该贯插孔56的状态下保持电池单元40。贯插孔56沿着Y方向延伸，使电池单元40的正极端子44或者负极端子46分别从其延伸方向的两端的开口露出。贯插孔56的直径的大小与电池单元40的外径相对应。被保持部50保持的多个电池单元40中，各正极端子44被配置为彼此共面，并且各负极端子46被配置为彼此共面。另外，可以在被保持部50保持的多个电池单元40的周面彼此之间，填充由绝缘树脂等构成的灌封材料(未图示)。

压板部53分别被设置于保持部50在Y方向上的两端侧，在与贯插孔56的开口相对应的位置形成作为露出部52的通孔。正极端子44和负极端子46(下面，还将其统称为电极端子)通过贯插孔56的开口和露出部52分别露出到电池保持架42的外部。另外，多个母线板60(参照图1)被安装于压板部53，从而分别覆盖使正极端子44露出的露出部52和使负极端子46露出的露出部52。在压板部53上，设置有突条部62，突条部62位于母线板60彼此之间使其彼此绝缘。

以使一电池芯组16a的负极端子46侧与另一电池芯组16b的正极端子44侧彼此相向的方式，来连结两个电池芯组16a、16b，从而形成连结体17。

一电池芯组16a的正极端子44侧和另一电池芯组16b的负极端子46侧面向外壳壳体12的内表面侧，换言之，连结体17在Y方向上的两侧的侧面面向外壳壳体12的内表面侧。

多个母线板60分别将正极端子44按规定的个数并联连接或者将负极端子46按规定的个数并联连接，如图1和图3所示，通过例如压纹加工等设置有突出部64，该突出部64进入露出部52内而与电极端子接触。在母线板60上，分别设置有连接端部68，该连接端部68被插入在周壁部54的端面54a设置的槽66。通过连接该连接端部68与上述的引线等，多个母线板60以彼此串联连接的状态经由BMU18而与连接器部连接。

此外，优选在母线板60与外壳壳体12的内表面之间设有未图示的散热片。在该情况下，由于能够有效地使由电池单元40所产生的热经由散热片散热，因此能够抑制连结体17的温度上升。

在周壁部54上，设置有多个狭缝70，该狭缝70在该周壁部54的端面54a上沿着周向延伸，并且以Y方向为进深方向。如图3所示，在本实施方式中，从狭缝70的进深方向观察时，在构成周壁部54的各个边中，除了在该周壁部54的上端侧(箭头X1侧)沿着Z方向延伸的边和面向空间43的沿着X方向延伸的边以外，其余边上均设置有狭缝70。另外，狭缝70设置为在Y方向上同轴地贯穿正极侧保持架42a的周壁部54和负极侧保持架42b的周壁部54。

如图3和图4所示，狭缝70配置为在周壁部54的端面54a的外周缘侧与内周缘侧之间，形成彼此隔开间隔排列的多个列72、74。另外，列72、74分别由在周壁部54的周向上隔着间隔部76配置的多个狭缝70构成。而且，沿着列72、74的排列方向，排列配置狭缝70和间隔部76。从进深方向观察狭缝70时，其形状由圆状部70a和线状部70b构成，其中，所述圆状部70a被设置于该狭缝70的延伸方向上的两端部；所述线状部70b被设置于该圆状部70a彼此之间。如图4所示，优选圆状部70a的直径L1大于线状部70b的线宽L2。

如图3所示，从狭缝70的进深方向观察时，优选周壁部54的上端的侧面(周面)被沿着上下方向延伸的狭缝70贯穿。另外，从狭缝70的进深方向观察时，优选Z方向两端的侧面(周面)的下端侧和面向周壁部54的空间43的侧面(周面)的下端侧被沿着X方向延伸的狭缝70贯穿。而且，狭缝70的开口部被薄膜80覆盖。此外，在图4和后面说明的图6中，省略了薄膜80的图示。薄膜80的材料并未特别限定，只要能够避免异物、灌封用材料从狭缝70的开口部混入内部即可。

在电池芯组16a的正极侧保持架42a的Y方向上的一端侧(图1的箭头Y2侧)的上端部和电池芯组16b的负极侧保持架42b的Y方向上的另一端侧(图1的箭头Y1侧)的上端部，分别设置有朝向上侧突出的突出壁82。上侧电池芯组框架32抵接于突出壁82的上端面。据此，在连结体17与上侧电池芯组框架32之间形成有空间84，BMU18被配设于该空间84(参照图1)。

BMU18例如具有控制部、通信部和存储部(均未图示)，其中，所述控制部进行连结体17的充电/放电的控制；所述通信部与电动车辆和充电装置进行通信；所述存储部存储根据电池单元40的温度、电压等所检测出的连结体17的状态。

本实施方式所涉及的电池组10大致上如以上这样构成。在该电池组10中，例如能够通过握持手柄部34，将电池组10搬运至充电装置的附近，并且连接连接器部与充电装置，从而进行电池单元40的充电。另一方面，例如能够通过握持手柄部34将搬运的电池组10搭载于电动车辆，并且连接连接器部与供电口，从而进行电池单元40的放电。

通过上述这样，即使在进行相对于充电装置、电动车辆装卸电池组10的作业时，电池组10发生掉落而作用有冲击载荷的情况下，也能够避免对电池单元40作用超过耐受载荷的载荷。其原因在于，在该电池组10中，通过周壁部54向狭缝70的宽度缩小的方向弹性变形，能够由电池保持架42吸收冲击载荷，从而能够缓和被传递至电池单元40的载荷。另外，即使在冲击载荷以局部集中的方式作用于周壁部54的情况下，也能够通过多个狭缝70使冲击载荷在周壁部54内分散来吸收冲击载荷。因此，对于大的冲击载荷显示出优异的耐冲击性。

如上所述，在将狭缝70设置于周壁部54本身的该电池组10中，与例如使保持部50与周壁部54分离，在二者之间设置缓冲肋(未图示)等这样的情况不同，能够在不使该电池组10大型化的情况下提高耐冲击性。另外，通过根据例如壳体14的形状、连结体17的形状和重量、连结体17在壳体14内的配置等，来调整狭缝70的延伸长度、宽度、进深、个数、配置等，由此能够针对各种规格的电池组10，容易地提高耐冲击性。而且，通过仅仅在周壁部54上形成狭缝70的简单的结构，能够使耐冲击性提高。此外，只要周壁部54在弹性限度的范围内进行变形，就能够反复吸收冲击载荷。

在电池组10中，通过具备覆盖狭缝70的开口部的薄膜80，能够抑制异物、灌封材料经由狭缝70的开口部混入该狭缝70的内部。即，由于能够抑制上述的异物、灌封材料等妨碍周壁部54的弹性变形，因此能够消除周壁部54的冲击吸收能力下降的问题。

在电池组10中，如上所述，由于以形成多个列72、74的方式来配置狭缝70，因此能够进一步易于使作用有冲击载荷的周壁部54弹性变形，从而能够提高该周壁部54的冲击吸收能力。

另外，通过在列72、74中的每列中，在周壁部54的周向上隔着间隔部76来配置多个狭缝70，因此能够易于使作用有冲击载荷的周壁部54弹性变形，并且易于使冲击载荷在周壁部54内分散来吸收冲击载荷。因此，能够进一步实现提高电池组10的耐冲击性。

而且，通过沿着列72、74的排列方向，排列配置狭缝70和间隔部76，因此能够避免冲击载荷经由间隔部76被传递至电池单元40。即，由于能够有效地使作用冲击载荷的方向与狭缝70的延伸方向交叉，因此能够易于使周壁部54向狭缝70的宽度缩小的方向弹性变形。其结果，能够良好地提高周壁部54的冲击吸收能力。

另外，作为狭缝70的从进深方向观察的形状，在狭缝70的延伸方向上的两端部设置圆状部70a，由此在周壁部54因冲击载荷而变形时，能够抑制应力集中于狭缝70的两端部。其结果，能够提高电池保持架42的耐久性，从而能够提高电池组10的耐久性。如上所述，通过周壁部54的侧面被狭缝70贯穿，也能够进一步易于使作用有冲击载荷的周壁部54弹性变形，从而能够提高该周壁部54的冲击吸收能力。

本发明并不特别限定于上述的实施方式，在不脱离其要旨的范围内，能够进行各种变形。

例如，电池组10可以具备图5和图6所示的电池保持架90，来代替上述的电池保持架42。图5是从狭缝70的进深方向观察具有变形例所涉及的电池保持架90的电池芯组16时的图，图6是图5的电池保持架90中的周壁部54的凹部92的主要部分放大图。此外，针对在图5和图6所示的结构要素中与图1～图4所示的结构要素相同或者起到同样的功能和效果的结构要素，标注相同的附图标记，并且省略了详细的说明。

电池保持架90除了在周壁部54的角部设置有向保持部50侧凹陷的凹部92以外，结构与上述的电池保持架42相同。如图6所示，与周壁部54的其他部位同样，在凹部92上也在端面54a上沿着周向设置有狭缝70。即，在凹部92上，狭缝70也被配置为，在周壁部54的端面54a的外周缘侧与内周缘侧之间，形成彼此隔开间隔排列的多个列72、74。另外，列72、74分别由在周壁部54的周向上隔着间隔部76配置的多个狭缝70构成。而且，沿着列72、74的排列方向，排列配置狭缝70和间隔部76。另外，周壁部54的侧面被狭缝70贯穿。

此外，在从沿着狭缝70的延伸方向的方向对周壁部54作用载荷的情况下，相比从其他的方向作用载荷的情况，有可能难以使周壁部54弹性变形。然而，如上所述，在于角部设置凹部92，并且沿着该凹部92的周向设置有狭缝70的电池保持架90中，如图6中的箭头所示，无论在从哪一方向对电池组10作用载荷的情况下，也能够使作用该载荷的方向与狭缝70的延伸方向交叉。其结果，由于能够有效地使作用有冲击载荷的周壁部54弹性变形，因此能够提高周壁部54的冲击吸收能力，从而能够提高电池组10的耐冲击性。

此外，狭缝70的形状、配置、个数等并不限定于上述的实施方式，例如可以在构成周壁部54的任一边上设置狭缝70。另外，狭缝70可以构成1列，也可以构成3列以上。这些狭缝70的形状、配置、个数等能够在例如通过注塑成型等制造电池保持架42、90时，容易地调整为所希望的设定。

另外，在上述的实施方式所涉及的电池组10中，设定了具备两个电池芯组16a、16b连结而成的连结体17。然而，电池组10可以仅具备1个电池芯组，也可以具备三个以上的电池芯组连结而成的连结体(未图示)。

Claims (6)

1.一种电池组（10），其具备电池芯组（16）和壳体（14），其中，所述电池芯组（16）具有由电池保持架（42）的保持部（50）所保持的多个电池单元（40）；所述壳体（14）收装所述电池芯组（16），其特征在于，

所述电池保持架（42）具有包围所述保持部（50）的周壁部（54），

在所述周壁部（54）上，设置有在该周壁部（54）的端面（54a）上沿着周向延伸的多个狭缝（70），

在所述周壁部（54）的所述端面（54a）的外周缘侧与内周缘侧之间，以形成彼此隔开间隔排列的多个列（72、74）的方式配置所述狭缝（70），

多个列的所述狭缝以从所述周壁部的外周侧朝向内周侧的方式设置，

所述狭缝设置为在Y方向上同轴地贯穿所述电池保持架，其中，所述Y方向为所述电池单元的轴向。

2.根据权利要求1所述的电池组（10），其特征在于，

在所述周壁部（54）的角部设置有向所述保持部（50）侧凹陷的凹部（92）。

3.根据权利要求1或2所述的电池组（10），其特征在于，

所述电池组（10）还具备薄膜（80），所述薄膜（80）覆盖所述狭缝（70）的开口部。

4.根据权利要求1或2所述的电池组（10），其特征在于，

由在所述周向上隔着间隔部（76）配置的多个所述狭缝（70）形成所述各列（72、74）。

5.根据权利要求4所述的电池组（10），其特征在于，

沿着所述多个列（72、74）的排列方向，来排列配置所述狭缝（70）和所述间隔部（76）。

6.根据权利要求1或2所述的电池组（10），其特征在于，

从进深方向观察所述狭缝（70）时，其由具有圆状部（70a）和线状部（70b）的形状构成，其中，所述圆状部（70a）被设置于该狭缝（70）的延伸方向上的两端部；所述线状部（70b）被设置于该圆状部（70a）彼此之间，

所述圆状部（70a）的直径大于所述线状部（70b）的线宽。

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