CN111435720B

CN111435720B - 电池封装体

Info

Publication number: CN111435720B
Application number: CN201911111481.2A
Authority: CN
Inventors: 竿尾周太郎; 安井健
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2022-10-11
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: JP7058613B2; CN111435720A; JP2020113458A

Abstract

本发明提供一种能够在不伴随着重量增加的情况下提高耐火性能的电池封装体。电池封装体(1)在金属制的底面板(2)内收容具有多个电池单元的电池单元集合体(3)和与电池单元集合体(3)的下表面(3a)接触地配置的冷却板(4)，并且底面板(2)的上表面(2a)与冷却板(4)的下表面(4b)分开，其中，底面板(2)具有形成为朝向冷却板(4)局部地凸出的形状的上突部(24)，上突部(24)具有如下的高度，即，上突部(24)因从外部输入热量时的底面板(2)的热膨胀而伸展并向冷却板(4)变形，由此能够与冷却板(4)的下表面(4b)接触。

Description

电池封装体

技术领域

本发明涉及一种搭载于车辆的电池封装体。

背景技术

在混合动力车、电动机动车上搭载有收容有由锂离子电池等二次电池构成的电池单元的电池封装体。通常是，多个电池单元层叠而构成一个电池单元集合体(或模块)。为了满足高输出、大容量的要求，电池封装体在底面板上排列有多个电池单元集合体，其上表面被罩板覆盖。底面板、罩板通常为了轻量化而由铝或铝合金构成。

另外，对于这样的电池封装体，根据法规，要求在从下被火焰烘烤时具有规定的耐火性能(例如，欧洲：ECE-R100、中国：GB/T)。例如，在ECE-R100中规定的是，燃烧汽油，将电池封装体烘烤70秒钟，进而，在穿过开孔的耐火砖的状态下进一步烘烤60秒钟。

以往，在专利文献1公开有在机动车内配置遮热装置的技术，该遮热装置在与向电池一方扩展的热接触时进行工作而使热传递衰减。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2014-22372号公报

为了提高电池封装体的耐火性能，需要加厚底面板的板厚而增大热容量，使得即使在超过构成底面板的金属的熔点的热施加于底面板的情况下，也不会立即熔融而开孔。然而，若加厚底面板的板厚，则会导致电池封装体的重量增加，存在会影响车辆的燃料经济性能等的问题。因此，寻求在不伴随着重量增加的情况下提高电池封装体的耐火性能。

需要说明的是，专利文献1所记载的技术是使向电池封装体传递的热衰减的技术，并不是提高电池封装体自身的耐火性能的技术。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种能够在不伴随着重量增加的情况下提高耐火性能的电池封装体。

用于解决课题的方案

(1)本发明的电池封装体是在金属制的底面板(例如，后述的底面板2)内收容具有多个电池单元的电池单元集合体(例如，后述的电池单元集合体3)和与所述电池单元集合体的下表面(例如，后述的下表面3a)接触地配置的冷却板(例如，后述的冷却板4)，并且所述底面板的上表面(例如，后述的上表面2a)与所述冷却板的下表面(例如，后述的下表面4b)分开的电池封装体(例如，后述的电池封装体1)，其中，所述底面板具有形成为朝向所述冷却板局部地凸出的形状的上突部(例如，后述的上突部24)，所述上突部具有如下的高度，即，所述上突部因从外部输入热量时的所述底面板的热膨胀而伸展并向所述冷却板变形，由此能够与所述冷却板的所述下表面接触。

根据上述(1)所记载的电池封装体，当底面板由于从外部输入的热量而成为高温状态时，上突部由于由热膨胀引起的伸展而朝向冷却板向上方变形，并与冷却板的下表面接触，由此被冷却，能够抑制温度上升。上突部不需要对底面板自身的板厚进行任何变更，因此，能够在不导致电池封装体的重量增加的情况下提高耐火性能。另外，通过在底面板设置上突部，由此，底面板自身的强度也提高，因此电池封装体的针对车辆宽度方向或车辆行进方向的耐冲击性也提高。

(2)在(1)所记载的电池封装体中，优选的是，所述电池单元集合体在多个紧固连结部位(例如，后述的双头螺栓23)紧固连结于所述底面板，所述上突部配置于被所述紧固连结部位夹着的区域。

根据上述(2)所记载的电池封装体，底面板在紧固连结构件处由热膨胀引起的伸展被约束，因此，能够使由热膨胀引起的伸展集中在被紧固连结部位夹着的区域。因此，在向底面板输入热量时，能够使被紧固连结部位夹着的区域内的上突部向冷却板有效地变形。

(3)在(1)或(2)所记载的电池封装体中，优选的是，在所述底面板的所述上表面安装有划分构件(例如，后述的横梁21)，该划分构件划分出收容所述电池单元集合体的收容区域(例如，后述的收容区域20a、20b、20c)，所述上突部配置于所述收容区域内。

根据上述(3)所记载的电池封装体，划分构件不会阻碍上突部的向上方的变形。

(4)在(1)～(3)中任一项所记载的电池封装体中，优选的是，所述上突部的上表面(例如，后述的上表面24a)比所述底面板的所述上表面高，并且，在通常时具有不与所述冷却板接触的高度。

根据上述(4)所记载的电池封装体，上突部的上表面的高度比底面板的上表面高，因此，在发生了由热膨胀引起的伸展时，能够使上突部迅速与冷却板接触。另外，在通常时，底面板相对于冷却板为非接触的状态，因此，不会阻碍冷却板对电池单元集合体的冷却功能。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在不伴随着重量增加的情况下提高耐火性能的电池封装体。

附图说明

图1是表示在本发明的电池封装体中拆下罩板后的状态的立体图。

图2是图1所示的电池封装体的分解立体图。

图3是沿着图1中的A-A线的剖视图。

图4是沿着图1中的B-B线的剖视图。

图5是表示本发明的电池封装体中的电池单元集合体和冷却板的安装构造的一例的剖视图。

图6A是对向本发明的电池封装体的底面板输入热量时的上突部的作用进行说明的图。

图6B是对向本发明的电池封装体的底面板输入热量时的上突部的作用进行说明的图。

附图标记说明：

1电池封装体；2底面板；2a(底面板的)上表面；20a、20b、20c收容区域；21横梁(划分构件)；23双头螺栓(紧固连结部位)；24上突部；24a(上突部的)上表面；3电池单元集合体；3a(电池单元集合体的)下表面；4冷却板；4b(冷却板的)下表面。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示在本发明的电池封装体中拆下罩板后的状态的立体图。图2是图1所示的电池封装体的分解立体图。图3是沿着图1中的A-A线的剖视图。图4是沿着图1中的B-B线的剖视图。图5是表示本发明的电池封装体中的电池单元集合体和冷却板的安装构造的一例的剖视图。在图中所示的方向中，X方向表示车辆宽度方向，Y方向表示车辆行进方向，Z方向表示车辆上方。

本实施方式的电池封装体1配设于混合动力车或电动机动车的底板(未图示)的下侧。该电池封装体1在底面板2上收容有多个电池单元集合体3和冷却板4。电池封装体1利用设于底面板2的外周的安装部25、26紧固连结于底板的下表面。需要说明的是，在底面板2设置覆盖电池单元集合体3及冷却板4的上方的罩板，但在本实施方式中省略了图示。

底面板2是金属制的，形成为大致平板盘状。作为金属，从谋求轻量化的观点考虑，通常使用铝或铝合金。在底面板2的上表面2a利用焊接等固定有沿着车辆宽度方向延伸的多根横梁21和沿着车辆行进方向延伸的多根支架22。

横梁21是用于加强底面板2的加强构件，利用与底面板2同样的金属材料形成。在本实施方式中，3根横梁21彼此隔开间隔地平行配置，并从底面板2的上表面2a向上方以规定的高度突出。在底面板2的上表面2a中，横梁21还作为对电池单元集合体3的收容区域进行划分的划分构件发挥功能。即，在底面板2的上表面2a，利用对底面板2的外周进行镶边的外周缘边部2b和3根横梁21，划分出用于收容电池单元集合体3的、在车辆宽度方向上较长的3个矩形形状的收容区域20a、20b、20c。在本实施方式中，在车辆行进方向上的先头侧的收容区域20a和后尾侧的收容区域20c是大致同一面积，处于它们之间的收容区域20b设为约是收容区域20a、20c的一半的面积。

支架22是成为用于载置并安装电池单元集合体3的基座的部位，利用与底面板2同样的金属材料形成。支架22从底面板2的上表面2a向上方以规定的高度突出。该支架22的高度比横梁21的高度低。在本实施方式的底面板2的上表面2a，将以规定的间隔平行地配置的两根支架22、22设为一组，在车辆宽度方向上具有两组以相同间隔配置的支架22、22的组。一组的两根支架22、22的间隔与1个电池单元集合体3的车辆宽度方向上的两端部的间隔相对应。3根横梁21跨在上述4根支架22之上地与支架22大致正交。

电池单元集合体3通过将多个电池单元(未图示)沿车辆宽度方向层叠并一体化而构成为在车辆宽度方向上较长的大致长方体形状。对于本实施方式的电池封装体1而言，沿着车辆宽度方向并列配置两个电池单元集合体3，并且沿着车辆行进方向并列配置5个电池单元集合体3，整体上是10个电池单元集合体3呈矩阵状排列。在收容区域20a、20c内，分别收容4个电池单元集合体3，在收容区域20b内收容两个电池单元集合体3。

各电池单元集合体3的车辆宽度方向上的两端部分别载置于收容区域20a、20b、20c内的成组的两根支架22、22上。在支架22上，在与电池单元集合体3的两端部相对应的位置具有朝向上方突出的双头螺栓23。电池单元集合体3利用在电池单元集合体3的四角配置的4根双头螺栓23紧固连结于底面板2。因此，双头螺栓23构成电池单元集合体3的紧固连结部位。

冷却板4配置于底面板2的上表面2a和电池单元集合体3的下表面3a之间。冷却板4沿着车辆宽度方向呈长条地形成，在本实施方式中，5个冷却板4相对于沿着车辆宽度方向排列的两个电池单元集合体3、3逐个对应地配置。冷却板4的上表面4a分别与电池单元集合体3的下表面3a(构成电池单元集合体3的各电池单元的下表面)接触。冷却板4在一端具有冷却水的流入部41，利用内部的冷却水的冷热来对电池单元集合体3的各电池单元进行冷却。

冷却板4载置于各收容区域20a、20b、20c内的支架22上，与电池单元集合体3同样地使用从支架22突出的双头螺栓23进行紧固连结。具体而言，如图5所示，在冷却板4的安装孔4c的内周装配具有绝热性的橡胶环42，再在该橡胶环42的内周装配圆筒状的垫圈43。垫圈43在轴向的两端部具有凸缘43a、43a。橡胶环42配置于该凸缘43a、43a之间。垫圈43以嵌合于从支架22突出的双头螺栓23的外周的状态载置于支架22上。此外，在垫圈43的上部载置电池单元集合体3。双头螺栓23贯穿冷却板4的垫圈43及电池单元集合体3的安装孔3b并向上方突出，利用螺母23a将电池单元集合体3及冷却板4紧固连结于底面板2。

由此，底面板2的上表面2a不与冷却板4的下表面4b接触，而是与冷却板4的下表面4b分开地配置。另外，冷却板4借助橡胶环42不与垫圈43直接接触。因此，通常时的冷却板4相对于底面板2热绝缘。需要说明的是，“通常时”是指，电池封装体1在常温下放置时或搭载于车辆并正常使用时。

如图2～图4所示，底面板2具有形成为朝向冷却板4局部地凸出的形状的上突部24。上突部24是使底面板2局部地向上方变形而形成的部位。因此，底面板2的板厚在上突部24和除此以外的部位没有实质变化。上突部24能够通过对底面板2进行例如冲压成形而形成。需要说明的是，在本说明书中，底面板2的“上表面2a”是指底面板2中的除了外周缘边部2b、横梁21、支架22及上突部24以外的区域的上表面。

本实施方式的上突部24与收容区域20a、20c内的冷却板4的下方相对应地在先头侧和后尾侧的两个收容区域20a、20c内分别设有两个。具体而言，上突部24相对于在各收容区域20a、20c内沿着车辆行进方向配置的两个电池单元集合体3、3逐个对应。各上突部24向收容区域20a、20c内的成组的两根支架22、22的上方突出设置，配置于被夹在沿车辆宽度方向分开配置的双头螺栓23、23之间的区域。更具体而言，在由横梁21、21和支架22、22围成、或由横梁21及外周缘边部2b和支架22、22围成的每一个矩形区域都形成有一个上突部24。上突部24具有占矩形区域的大部分的面积的大小，配置于矩形区域的中央部。

上突部24的具体的俯视形状不特别限定，例如还能够设为圆形状，但在本实施方式中设为矩形形状。通过将上突部24设为矩形形状，由此，能够在由横梁21及支架22围成的矩形区域内尽可能地形成大面积的上突部24。但是，形成上突部24的区域并不限定于矩形形状。上突部24的俯视形状能够根据形成上突部24的区域的俯视形状而设为各种形状。

上突部24的上表面24a的截面形状还能够设为向上方凸出地弯曲的形状，但本实施方式的上突部24的上表面24a如图3、图4所示设为平坦面。设于底面板2的全部的上突部24的上表面24a的高度(从底面板2的上表面2a算起的高度)相同。通常时，上突部24的上表面24a比底面板2的上表面2a接近冷却板4的下表面4b，但具有不与冷却板4的下表面4b接触的程度的高度。底面板2的上表面2a和上突部24的上表面24a之间被设为平缓地连续的倾斜面。

接着，参照图6A、图6B，对在该电池封装体1中如实施基于法规(例如，欧洲：ECE-R100、中国：GB/T)的试验的情况那样、从外部施加了超过构成底面板2的金属的熔点的热的情况下的底面板2的作用进行说明。图6A、图6B是对向本发明的电池封装体的底面板输入热量时的上突部的作用进行说明的图。图6A、图6B以沿着图1中的B-B线的截面示出电池封装体1。

当由于从外部向电池封装体1的底面板2输入热量而使底面板2成为脱离了通常时的状态的高温状态时，底面板2发生由热膨胀引起的伸展。然而，底面板2由于利用安装部25、26紧固连结于底板(未图示)，因此在上述安装部25、26的部位被约束，因此，底面板2几乎不能向外侧伸展，而是会向内侧伸展。

另一方面，在底面板2内，在支架22上利用多个双头螺栓23紧固连结有电池单元集合体3，因此，底面板2在上述双头螺栓23中的紧固连结部位，在车辆宽度方向及车辆行进方向这样的任意方向都被约束。因此，底面板2的伸展在收容区域20a、20c中集中在被夹在沿着车辆宽度方向配置的双头螺栓23、23之间的区域。

通过底面板2的伸展集中在被夹在双头螺栓23、23之间的区域，由此，如图6A中由箭头所示，底面板2的伸展朝向上突部24的中央部。图6A表示的是沿车辆宽度方向观察底面板2的情况下的伸展，但沿车辆行进方向观察的情况也示出同样的伸展状况。上突部24具有向上方的冷却板4凸出的形状，因此，上突部24通过向中央部伸展，由此逐渐向上方的冷却板4鼓出地变形。其结果是，上突部24的上表面24a伴随着伸展的进行，而如图6B所示那样迅速与冷却板4的下表面4b接触。

这样，当电池封装体1的底面板2由于从外部输入的热量而成为高温状态时，上突部24由于由热膨胀引起的伸展而与冷却板4的下表面4b接触，因此，底面板2被冷却板4内的冷却水冷却，能够抑制温度上升。其结果是，电池封装体1的耐火性能提高，能够避免底面板2立即熔融而开孔这样的状况发生。而且，即使在底面板2形成上突部24，底面板2自身的板厚也没有实质变更，因此不会导致电池封装体1的重量增加。

另外，通过在底面板2形成上突部24，由此，该上突部24发挥加强效果，还能够提高底面板2自身的强度。因此，能够得到电池封装体1的针对车辆宽度方向或车辆行进方向的耐冲击性也提高的效果。

本实施方式的上突部24配置于利用作为划分构件的横梁21划分出的收容区域20a、20c内，因此，横梁21不会阻碍上突部24的向上方的变形。另外，本实施方式的上突部24的俯视形状设为大致矩形形状，在由横梁21及支架22围成的矩形区域内尽可能地以大面积形成，因此，能够以较大的面积与冷却板4的下表面4b接触。因此，在上突部24与冷却板4接触时，能够有效地抑制底面板2的温度上升。

上突部24的上表面24a配置于比底面板2的上表面2a高的位置。因此，在底面板2发生由热膨胀引起的伸展时，能够使上突部24迅速与冷却板4接触。另一方面，上突部24的上表面24a在通常时配置于与冷却板4非接触的高度。因此，通常时的底面板2不会夺走冷却板4的冷热，不会阻碍冷却板4对电池单元集合体3的冷却。

上突部24的上表面24a的具体高度、及上突部24的上表面24a与冷却板4的下表面4b之间的分开距离不特别限定，能够考虑底面板2的线膨胀系数、上表面24a的面积、形状以及向底面板2施加的温度等，设定为在由于底面板2的由热膨胀引起的伸展而导致上突部24向冷却板4变形时，能够迅速与冷却板4的下表面4b接触的高度及分开距离。

需要说明的是，在本实施方式的底面板2中，收容区域20b与其他的收容区域20a、20c相比面积较小，两根横梁21、21的间隔较小，因此，设为收容区域20b的热容易从两根横梁21、21散去的构造。在这样的情况下，如本实施方式那样，无需在收容区域20b内设置上突部24。然而，当然也可以在该收容区域20b内设置上突部24。

Claims

1.一种电池封装体，其在金属制的底面板内收容具有多个电池单元的电池单元集合体和与所述电池单元集合体的下表面接触地配置的冷却板，并且所述底面板的上表面与所述冷却板的下表面以热绝缘的方式分开，其中，

所述底面板具有形成为朝向所述冷却板使该底面板局部地向上方变形而凸出的形状的上突部，

所述上突部具有如下的高度，即，所述上突部因从外部输入热量时的所述底面板的热膨胀而伸展并向所述冷却板变形，由此能够与所述冷却板的所述下表面接触。

2.根据权利要求1所述的电池封装体，其中，

所述电池单元集合体在多个紧固连结部位紧固连结于所述底面板，

所述上突部配置于被所述紧固连结部位夹着的区域。

3.根据权利要求1或2所述的电池封装体，其中，

在所述底面板的所述上表面安装有划分构件，该划分构件划分出收容所述电池单元集合体的收容区域，

所述上突部配置于所述收容区域内。

4.根据权利要求1或2所述的电池封装体，其中，

所述上突部的上表面比所述底面板的所述上表面高，并且，在通常时具有不与所述冷却板接触的高度。