CN111952614A - 汇流条模块 - Google Patents

Abstract

一种汇流条模块，用于安装到具有彼此层叠的多个单电池的电池组件。汇流条模块包括分别连接到多个单电池中的每个的汇流条；能够加热电池组件的加热体；以及保持汇流条和加热体的支架。加热体被构造为设置在多个单电池中的每个的一对电极部之间。

Description

汇流条模块

相关申请的交叉引用

本申请基于2019年5月17日提交的日本专利申请No.2019-093564并要求其优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种汇流条模块，其安装在具有多个彼此层叠的单电池的电池组件上。

背景技术

汇流条模块已常规地用于例如从其中多个单电池彼此层叠的电池组件向各种电气设备供电。在这种类型的汇流条模块中，每个单电池也称为“电池单元”，而电池组件也称为“电池模块”。

常规汇流条模块的一个示例配备有：多个汇流条，每个汇流条将彼此层叠的相邻单元的正极和负极连接在一起；以及电压检测线，其连接到多个相应的汇流条并用于监视连接到多个汇流条的各个单元的电位状态等。电压检测线以多根电线捆束在一起的方式形成，每根电线具有普通的结构，即芯线被绝缘覆盖物覆盖(例如，参见专利文献1)。

关于上述汇流条模块的详细信息，请参阅JP2016-048635A。

发明内容

通常，构成电池模块的每个电池的性能(例如，放电特性)根据其温度而变化。特别地，通常存在如下趋势：电池的输出电压随着其温度降低而降低。鉴于此，当实际使用电池模块时，可以在电池模块附近布置用于在电池模块温度较低时将电池温度升高至适当温度的温度升高装置(例如电加热器)。

然而，为了实际使用温度升高装置，必须在电池模块周围确保用于布置温度升高装置本身和用于驱动和控制温度升高装置的电线的空间。这增加了包括电池模块和升温装置的整个电源系统的尺寸，可能阻碍电源系统在诸如汽车之类的安装空间中受到严格限制的物体上的应用。

本发明是针对上述情况而做出的，因此，本发明的目的是提供一种汇流条模块，能够实现构成电池组件的单电池的温度控制和包括电池组件的电源系统的小型化。

本发明的实施例提供以下项[1]至[3]：

[1]一种汇流条模块，待安装到具有彼此层叠的多个单电池的电池组件，所述汇流条模块包括：

汇流条，分别连接到所述多个单电池中的每个；

加热体，能够加热所述电池组件；以及

支架，保持所述汇流条和所述加热体，

所述加热体被构造为设置在所述多个单电池中的每个的一对电极部之间。

[2]根据[1]所述的汇流条模块，其特征在于，还包括：电路部件，其连接到所述汇流条并沿所述多个单电池的层叠方向延伸，其中，

所述加热体包括所述电路部件。

[3]根据[1]或[2]所述的汇流条模块，其特征在于，

所述支架被构造为允许在所述汇流条和所述加热体被所述支架保持的状态下将所述汇流条和所述加热体以一体的方式安装到所述电池组件。

根据本发明的第一方面，关于项[1]，能够加热电池组件的加热体由作为汇流条模块的一部分的支架保持。结果，与如上所述的常规电源系统中将温度升高装置(即，加热体)作为与汇流条模块分开的构件而布置在电池组件附近的情况相比，可以使电源系统更小。此外，在将加热体设置在各个单电池的一对电极部(例如一对电极列)之间的情况下，单电池中的远离在电池组件的操作期间会通过导电产生焦耳热的电极部和汇流条的部分(例如，在每对电极列位于每个单电池的两个相应的末端位置的情况下，单电池的中央部分)，可以由加热体加热。结果，整个单电池都可以正确加热，从而可以发挥其设计性能。这样，具有以上构造的汇流条模块使得能够同时控制构成电池组件的单电池的温度和使包括电池组件的电源系统小型化。

根据本发明的第二方面，关于项[2]，用于例如监测各个单电池的电位状态的电路部件可以用作加热单电池2的加热体。由于电路部件在多个单电池的层叠方向(长度方向)上延伸，因此其能够适当地加热多个单电池的全部。因此，由电路部件产生的焦耳热被无浪费地利用，从而有助于电源系统的进一步小型化。加热体既可以仅具有电路部件作为热源，也可以具有除了电路部件以外的其他热源。

根据本发明的第三方面，关于项[3]，通过将预先安装有汇流条和一个或多个加热体的支架安装到电池组件，可以将汇流条和加热体一起安装至电池组件。结果，除了电源系统的小型化之外，可以提高将汇流条模块安装到电池组件的工作效率。

本发明可以提供一种汇流条模块，使得能够既控制构成电池组件的单电池的温度又能够使包括该电池组件的电源系统小型化。

上面已经简要地描述了本发明。当参照附图通读以下描述的用于实施本发明的方式(以下称为实施例)时，本发明的细节将变得更加显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的安装到电池组件的汇流条模块的俯视图。

图2是图1所示的电池组件的透视图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本发明的实施例的汇流条模块10。汇流条模块10以如下方式使用以安装到作为要安装在电动车辆、混合动力汽车等中的驱动电源的电池组件(即，其中多个单电池彼此层叠的电池模块)。

为了便于描述，彼此垂直的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向被定义为如图1和图2所示。X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向也分别被称为宽度方向、长度方向(层叠方向)和上下方向。

首先，将描述安装有汇流条模块10的电池组件1。如图2所示，电池组件1是多个单电池2的组件。每个单电池2具有长方体形的电池主体3以及在电池主体3的电极面(顶面)的宽度方向(X方向)从两个端部向上突出的圆柱形正极4和负极5。

电池组件1被构造为使得多个单电池2在长度方向上彼此层叠，使得正极4和负极5在长度方向(层叠方向)上交替排列(即，相邻的单电池2的正极4和负极5在长度方向上彼此相邻)。结果，整体上，电池组件1的形状像一个在长度方向上延伸的长方体。在电池组件1中，位于长度方向上的一端的单电池2的正极4用作组件正极4A，而位于长度方向上的另一端的单电池2的负极5用作组件负极5A。构成电池组件1的多个单电池2通过多个汇流条20(后述)彼此串联电连接。电池组件1的描述在这里完成。

接下来，将描述汇流条模块10。如图1所示，汇流条模块10配备有连接到电池组件1的多个单电池2的多个汇流条20；能够加热电池组件1的加热体30；和保持多个汇流条20和加热体30的支架40。

在汇流条模块10的组件中，首先将在下面描述支架40。由树脂制成的支架40以一体的方式具有容纳加热体30的加热体容纳部41、容纳连接至各个汇流条20的多根电线54的一对电线容纳部42、以及容纳多个汇流条20的一对汇流条容纳部43。

加热体容纳部41由在长度方向上延伸的矩形的底壁部和从该底壁部的大致整个外缘向上立起的周壁部构成，因此形成为在顶部开口的矩形的箱状。加热体30容纳在加热体容纳部41的内部空间中。

在该示例中，加热体容纳部41由在长度方向上布置的多个(在该示例中为四个)分隔部44和分别与在长度方向中彼此相邻的分隔部44连接的膨胀/收缩部45组成。膨胀/收缩部45可以容易地弹性变形。因此由于能够改变相邻的分隔部44之间的纵向间隔，因此能够使加热体容纳部41在长度方向上整体伸缩。结果，响应于由于电池组件1的温度引起的膨胀或收缩的纵向尺寸的变化，整个加热体容纳部41可以在长度方向上自由地膨胀和收缩。

一对电线容纳部42在宽度方向上配置在加热体容纳部41的外侧，并在长度方向上延伸。每个电线容纳部42由形状为长且窄的矩形并在长度方向上延伸的底壁部和在宽度方向上从底壁部的两个相应的侧边缘向上竖立、并沿长度方向延伸的一对侧壁部组成。这样，每个电线容纳部42的形状为在顶部开口的沟槽。连接到各个汇流条20的多根电线54容纳在每个电线容纳部42的内部空间中。

在该示例中，每个电线容纳部42由在长度方向上布置的多个(在该示例中，为三个)分隔部46和分别与在长度方向中彼此相邻的分隔部44连接的膨胀/收缩部47组成。膨胀/收缩部47可以容易地弹性变形。因此，像加热体容纳部41一样，每个电线容纳部42的整体可以响应于由于电池组件1的温度引起的膨胀或收缩的纵向尺寸的变化而在长度方向上自由膨胀和收缩。

各电线容纳部42(更具体地，其多个分隔部46)通过在长度方向上的多个位置处的连接部48而在宽度方向上一体地连接至加热体容纳部41。每个电线容纳部42在长度方向上的多个位置处设置有用于保持容纳在其中的电线54的保持部49。

一对汇流条容纳部43在宽度方向上配置在一对电线容纳部42的外侧，并在长度方向上延伸。在该示例中，每个汇流条容纳部43由在长度方向上布置的多个单独容纳部51和分别与在长度方向中彼此相邻单独容纳部51连接的膨胀/收缩部52组成。膨胀/收缩部52可以容易地弹性变形。因此，像加热体容纳部41和每个电线容纳部42一样，每个汇流条容纳部43可以响应于由于电池组件1温度引起的膨胀或收缩的纵向尺寸的变化而在长度方向上自由地膨胀和收缩。

汇流条20被容纳在各个单独容纳部51中。每个单独容纳部51由形状为矩形框架的周向壁部形成，并且相应的汇流条20可以被锁定在其上以被单独容纳部51包围。

在多个单个容纳部51中，在宽度方向上位于一侧(图1中的顶侧)的汇流条容纳部43的在长度方向的一端(图1的右端)处的单个容纳部51容纳连接到组件正极4A的汇流条20。在宽度方向上位于另一侧(图1中的底侧)的汇流条容纳部43的在长度方向的另一端(图1中的左端)处的单独容纳部51容纳连接到组件负极5A的汇流条20。由于这两个汇流条20在平面图中小于其他汇流条20，因此这两个单独容纳部51在平面图中比其他单独容纳部51小。

每个单独容纳部51的周壁部在其宽度方向内侧部的长度方向的中央处具有开口，并与相邻的电线容纳部42(更具体地，分隔部46)通过连接部53以一体的方式连接。支架40的描述在此完成。

接下来，将描述多个汇流条20。每个汇流条20是单个矩形金属板。穿过连接到组件正极4A的并且在平面图中很小的汇流条20(即图1中的顶端、右端的汇流条20)，形成用于插入组件正极4A的单个通孔。穿过连接到组件负极5A的并且在平面图中很小的汇流条20(即图1中的底部、左端的汇流条20)，形成用于插入组件负极5A的单个通孔。用于插入相关联的单电池2的正极4和负极5的一对通孔穿过剩余的汇流条20形成。

电线54连接至每个汇流条20，以从汇流条20沿宽度方向的内部的沿长度方向的中央延伸。每根电线54的另一端连接到电压检测设备(未示出)。这使得可以监测每个单电池2的电位状态等。因此，电线54也被称为电压检测线。汇流条20的描述在这里完成。

接下来，将描述加热体30。加热体30具有长方体形状以被容纳在加热体容纳部41中。加热体30被设置为加热电池组件1的多个单电池2(特别是，各个单电池2的宽度方向上的中央部)。电源/通信线31连接至加热体30。电源/通信线31通过加热体容纳部41的周壁部的开口从加热体容纳部41出来。加热体30构造为通过从连接至电源/通信线31的端部的控制装置(未示出)接收电力和控制信号来进行操作(即，产生热量)。加热体30的特定加热结构可以是已知结构之一。汇流条模块10的各个组件的说明在此处完成。

接下来，将描述如何将汇流条模块10安装到电池组件1。首先，为了完成汇流条模块10，将加热体30容纳在支架40的加热体容纳部41中。从加热体30延伸的电源/通信线31通过加热体容纳部41周壁部的开口从加热体容纳部41引出。

随后，将与电线54连接的多个汇流条20容纳在一对汇流条容纳部43的相应的单独容纳部51中。从位于宽度方向上的一侧的汇流条容纳部43(即，图1中的顶部汇流条容纳部43)中容纳的多个汇流条20延伸的多根电线54被引入位于宽度方向上一侧的电线容纳部42(即，图1中的顶部电线容纳部42)并从该电线容纳部42的左端部(见图1)引到该电线容纳部42外。同样地，从位于宽度方向上的另一侧的汇流条容纳部43(即，图1中的底部汇流条容纳部43)中容纳的多个汇流条20延伸的多根电线54被引入位于宽度方向上另一侧的电线容纳部42(即，图1中的底部电线容纳部42)并从该电线容纳部42的右端部(见图1)引出到该电线容纳部42外。

之后，将如此容纳在一对电线容纳部42中的多根电线54通过多个保持部49保持。在长度方向上延伸并被保持在一对电线容纳部42中的多根电线54构成权利要求中的术语“电路部件”。

通过以上过程，获得了多个汇流条20和加热体30被支架40保持的状态，并且完成了汇流条模块10。

随后，将由此完成的汇流条模块10安装到电池组件1。特别地，将支架40放置在电池组件1的顶表面上，从而将电池组件1的电极4和5插入到多个汇流条20的对应的通孔，并且加热体容纳部41的底壁部和一对电线容纳部42的底壁部与电池组件1的顶表面接触。结果，多个汇流条20和加热体30在被支架40保持的状态下以一体的方式安装到电池组件1。

然后，通过例如利用螺母或紧固等的焊接将每个汇流条20固定到相应的单电池2的电极4和5。汇流条模块10到电池组件1的安装因此通过上述过程完成。

在汇流条模块10安装完成的状态下，加热体30和容纳在一对电线容纳部42中并沿长度方向延伸的多根电线54(电路部件)位于以下位置：它们靠近电池组件1的顶表面，并且插入在多个相应的单电池2的一对电极4和5之间。特别地，加热体30位于单电池2的宽度方向中央部的上方。

安装有汇流条模块10的电池组件1在从一对电线容纳部42延伸的多根电线54连接至电压检测装置(未示出)和从加热体30延伸的电源/通信线31连接到控制装置(未示出)的状态下操作。

当由设置于单电池或电池组2的热敏电阻(未示出)等温度传感器检测到的单电池或电池组2的温度低于规定温度时，激活加热体30以将单电池2的温度升高至合适的温度。在激活加热体30时，各个单电池2在宽度方向上的中央部被激活的加热体30产生的热量加热。

此外，容纳在一对电线容纳部42中并沿长度方向延伸的多根电线54(电路部件)产生焦耳热。各单电池2的一对电极4、5的宽度方向的内部及附近的部分也通过这种焦耳热而被加热。更进一步，单电池2的一对电极4和5的周围的部分也被一对电极4和5以及汇流条20产生的焦耳热加热。这样，多根电线54(电路部件)不仅可以用于发送用于监测各个单电池2的电位状态等的信号，而且还可以起到与加热体30大致相同程度的加热功能。

如上所述，在本实施例中，将加热体30和“电路部件”(即，容纳在一对电线容纳部42中并沿长度方向延伸的多根电线54)用作“设置在各单电池2的一对电极部(电极4和5)之间的加热体”。可替代地，可以采用仅加热体30或仅“电路部件”(即，仅容纳在一对线容纳部42中并沿长度方向延伸的多根电线54)作为“设置在各单电池2的一对电极部之间的加热体”。

如上所述，在根据本发明实施例的汇流条模块10中，能够加热电池组件1的加热体30被支架40保持为汇流条模块10的一部分。结果，与如上述常规电源系统中的将升温装置(即，加热体)作为与汇流条模块分开的部件而配置在电池组附近的情况相比，能够使包括电池组1和加热体30的电源系统小型化。此外，由于加热体30设置在各个单电池2的一对电极4和5之间，因此单电池2中远离在电池组件1的操作过程中由于传导而产生焦耳热的电极4和5以及汇流条20的部分(更具体地，单电池2的宽度方向上的中央部)可以由加热体30加热。结果，可以适当地加热整个单电池2，使单电池2发挥其设计性能。这样，具有上述构造的汇流条模块10能够同时控制构成电池组件1的单电池2的温度和使包括电池组件1的电源系统小型化。

此外，在汇流条模块10中，用于例如监测电线的电位状态的“电路部件”(即，容纳在一对电线容纳部42中并且在长度方向上延伸的多根电线54)可以用作加热单电池2的加热体。由于电路部件在多个单电池2的层叠方向(长度方向)上延伸，因此它们可以适当地加热多个单电池2的全部。因此，由电路部件产生的焦耳热被无浪费地利用，从而有助于电源系统的进一步小型化。

更进一步，在汇流条模块10中，通过预先将汇流条20和加热体30安装到其上的支架40安装到电池组件1，汇流条20和加热体30可以一起被安装到电池组件1。结果，除了电源系统的小型化之外，可以提高将汇流条模块10安装到电池组件1的工作效率。

其他实施例

另外，本发明不限于前述实施例，而是可以在本发明的范围内使用各种修改。例如，本发明不限于上述实施例，而是可以适当地对本发明进行改变、改进等。另外，在上述实施方式中，各构成要素的材料、形状、尺寸、数量、布置位置等没有限定。只要可以实现本发明，可以使用任何材料、任何形状、任何尺寸、任何数量、任何布置位置等。

下面将以项目[1]至[3]的形式简要总结根据本发明的实施例的汇流条模块10的特征：

[1]一种汇流条模块(10)，待安装到具有彼此层叠的多个单电池(2)的电池组件(1)，所述汇流条模块(10)包括：

汇流条(20)，分别连接到多个单电池(2)中的每个；

加热体(30、54)，能够加热电池组件(1)；以及

支架(40)，保持汇流条(20)和加热体(30、54)，

加热体(30、54)被构造为设置在多个单电池(2)中的每个的一对电极部(4、5)之间。

[2]根据项[1]的汇流条模块(10)，还包括：电路部件(54)，其连接到汇流条(20)，并沿多个单电池(2)的层叠方向延伸，其中

加热体(30、54)包括电路部件(54)。

[3]根据项[1]或项[2]的汇流条模块(10)，其中，

支架(40)被构造为允许在汇流条(20)和加热体(30、54)被支架(40)保持的状态下将汇流条(20)和加热体(30、54)以一体的方式安装到电池组件(1)。

参考标志列表

1：电池组件

2：单电池

4：正极(电极部)

5：负极(电极部)

10：汇流条模块

20：汇流条

30：加热体

40：支架

54：电线(电路部件，加热体)

Claims (3)

1.一种汇流条模块，被安装到具有彼此层叠的多个单电池的电池组件，所述汇流条模块包括：

汇流条，分别连接到所述多个所述单电池中的每个；

加热体，能够加热所述电池组件；以及

支架，保持所述汇流条和所述加热体，

所述加热体被构造为设置在所述多个所述单电池中的每个的一对电极部之间。

2.根据权利要求1所述的汇流条模块，还包括：电路部件，其连接到所述汇流条并沿所述多个所述单电池的层叠方向延伸，其中，

所述加热体包括所述电路部件。

3.根据权利要求1或2所述的汇流条模块，其中，

所述支架被构造为允许在所述汇流条和所述加热体被所述支架保持的状态下将所述汇流条和所述加热体以一体的方式安装到所述电池组件。

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