CN112368881A - 电池模块以及电池组 - Google Patents
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Abstract
电池模块(20)具备:多个电池(二次电池)(31);将多个电池(31)电连接的一个以上的汇流条(40);具有冷却剂流动的一个以上的通路(51)并与汇流条(40)接触的冷却板(50)。多个电池(31)分别具备:电极体;收纳电极体的外装罐;将外装罐的开口密封的盖;以及正极端子(42)以及负极端子(43),分别插入到设置于盖的一对贯通孔并与盖绝缘,与电极体电连接。正极端子(42)以及负极端子(43)之中的一个端子与汇流条(40)连接。
Description
技术领域
本公开涉及包含通过汇流条而电连接的多个二次电池的电池模块以及电池组。
背景技术
以往,作为电池组,存在专利文献1(参照第5图)所述的电池组。该电池组具备多个方形的电池和多个冷却板。上述多个电池以相同的姿势被配置为一列,冷却板被配置于相互相邻的各两个电池之间。冷却板具有在与电池组的高度方向正交的方向延伸的冷却通路。该电池组通过将电池的充放电时产生的热散热到冷却通路内的空间,来执行各电池的冷却。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP特表2017-534143号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
在电池的迅速充电时,大电流流过电池内,在电池内产生较大的焦耳热。这里,若增加将电池间电连接的汇流条的热容量,则能够使焦耳热高效地传导至电池外,因此能够抑制电池的热劣化,能够将电池内高效地冷却。但是,使汇流条的热容量增大导致汇流条的大型化,由此导致电池组大型化,电池组的制造成本也增大。
因此,本公开的目的在于,提供一种容易将二次电池内高效地冷却、汇流条也容易小型化的电池模块以及电池组。
-解决课题的手段-
为了解决上述课题,本公开的电池模块具备:多个电池;将所述多个电池分别电连接的一个以上的汇流条;和与所述汇流条热连接的冷却板。所述多个电池具备:电极体;收纳所述电极体的壳体;与所述电极体电连接并且被配置于所述壳体的第1面的一对输出端子,所述一对输出端子之中,一个输出端子与所述汇流条连接。
-发明效果-
根据本公开所涉及的电池模块,容易将二次电池内高效地冷却,汇流条也容易小型化。
附图说明
图1是从底侧观察本公开的一实施方式所涉及的电池组的一部分时的示意立体图,是省略组壳体的侧壁部的下侧的一部分和组壳体的底部的图示从而能够看到电池组下侧的内部构造的立体图。
图2是表示图1的A-A线示意剖视图的一部分的图,是表示电池模块的一部分和冷却板的示意剖视图。
图3是表示电池的电流切断装置的冷却程度的模拟结果的一个例子的图,是表示对顶面冷却、端子冷却以及底面冷却的比较进行表示的模拟结果的一个例子的图。
图4是表示对电池的顶面的冷却程度进行表示的模拟结果的一个例子的图,是表示对顶面冷却、端子冷却以及底面冷却的比较进行表示的模拟结果的一个例子的图。
图5是变形例1的电池模块中的图2所对应的示意剖视图。
图6是表示电池的示意图。
图7是表示图6中R所示的电极组的中心温度中的模拟结果的一个例子的图,是表示对顶面冷却、端子冷却以及底面冷却的比较进行表示的模拟结果的一个例子的图。
图8是表示电池组最高温度中的模拟结果的一个例子的图,是表示对顶面冷却、端子冷却以及底面冷却的比较进行表示的模拟结果的一个例子的图。
图9是其他变形例2的电池模块中的图2所对应的示意剖视图。
图10是另一变形例3的电池模块中的图2所对应的示意剖视图。
图11是又一变形例4的电池模块中的图2所对应的示意剖视图。
图12是冷却板的变形例1中的图2所对应的示意剖视图。
图13是冷却板的变形例2中的图2所对应的示意剖视图。
图14的(A)是冷却板的变形例3中的图2所对应的示意剖视图。图14的(B)是表示对图14的(A)的通路进行变更的构造的示意剖视图。
图15是追加的变形例的电池模块中的图2所对应的示意剖视图。
图16是实施方式2所涉及的电池模块的立体图。
图17的(A)是从第1面侧观察的电池的立体图。图17的(B)是从第2面侧观察的电池的立体图。
图18是示意性地表示电池的内部构造的剖视图。
图19的(A)以及图19的(B)是表示电极体膨胀的样子的示意图。
图20的(A)以及图20的(B)是表示气体从电池喷出的样子的示意图。
图21的(A)是示意性地表示实施方式2的变形例1所涉及的电池的内部构造的剖视图。图21的(B)是示意性地表示实施方式2的变形例2所涉及的电池的内部构造的剖视图。图21的(C)是示意性地表示实施方式2的变形例3所涉及的电池的内部构造的剖视图。
图22的(A)以及图22的(B)是示意性地表示实施方式2的变形例4所涉及的电池的内部构造的剖视图。
图23是示意性地表示实施方式3所涉及的电池的内部构造的剖视图。
图24的(A)是示意性地表示实施方式4所涉及的电池的内部构造的剖视图。图24的(B)是从阀部侧观察的电极体以及隔离物的示意图。图24的(C)是包含阀部的区域的放大图。
图25是从阀部侧观察实施方式4的变形例5所涉及的电池中的电极体以及隔离物的样子的示意图。
图26是实施方式5所涉及的电池模块的立体图。
图27是电池的立体图。
图28的(A)是示意性地表示电池模块的仰视图。图28的(B)是沿着图28的(A)中的A-A线的剖视图。
图29的(A)是示意性地表示实施方式5的变形例1所涉及的电池模块的剖视图。图29的(B)是示意性地表示实施方式5的变形例2所涉及的电池模块的剖视图。
图30是示意性地表示实施方式6所涉及的电池模块的剖视图。
图31的(A)是示意性地表示实施方式6的变形例3所涉及的电池模块的剖视图。图31的(B)是示意性地表示实施方式6的变形例4所涉及的电池模块的剖视图。
图32是示意性地表示实施方式7所涉及的电池模块的剖视图。
图33的(A)是示意性地表示实施方式7的变形例5所涉及的电池模块的剖视图。图33的(B)是示意性地表示实施方式7的变形例6所涉及的电池模块的剖视图。
图34是示意性地表示实施方式8所涉及的电池模块的剖视图。
图35是示意性地表示实施方式8的变形例7所涉及的电池模块的剖视图。
图36是示意性地表示实施方式9所涉及的电池模块的剖视图。
图37是示意性地表示实施方式9的变形例8所涉及的电池模块的剖视图。
图38是实施方式10所涉及的电池模块的立体图。
图39是电池的立体图。
图40是电池模块的剖视图。
图41是将包含电池模块的输出端子的区域放大表示的剖视图。
图42是实施方式11所涉及的电池模块的立体图。
图43是示意性地表示实施方式12所涉及的电池模块的剖视图。
图44是示意性地表示实施方式13所涉及的电池模块的剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图来对本公开所涉及的实施方式详细进行说明。以下,基于适合的实施方式,参照附图来对本公开进行说明。实施方式并不限定发明而是示例。因此,实施方式所述的全部特征或其组合未必是发明的本质。另外,以下,在包含多个实施方式、变形例等的情况下,从当初就假定将这些特征部分适当地组合来构建新的实施方式。此外,以下的附图中,对相同的要素(结构)赋予相同的符号,省略重复的说明。此外,以下的各图是示意图,不同的附图之间,各部件中的纵、横、高度的尺寸比不一致。适当地省略重复的说明。此外,本说明书或者权利要求中使用“第1”、“第2”等用语的情况下,只要没有特别提及,该用语就不表示任何顺序、重要度,而是用于区分某个结构和其他构成。此外,各附图中可能省略表示在说明实施方式上不重要的部件的一部分。
(实施方式1)
图1是从底侧观察本实施方式1所涉及的电池组1的一部分时的示意立体图,是省略组壳体10的侧壁部12的下侧的一部分和组壳体的底部的图示从而能够看到电池组1下侧的内部构造的立体图。另外,为了容易理解地说明电池组1的构造,图1中,通过虚线来表示由于下述说明的冷却板50的存在而不能视觉辨认的构造。此外,在图1所示的实施方式中,电池31的输出端子42、43位于铅垂方向下侧。因此,在该实施方式的说明中,上侧是与电池31中的Z方向的端子形成侧相反的一侧,下侧是电池31中的Z方向的电极端子形成侧。另外,本实施方式的以下的说明以及附图中,X方向是电池组21中多个电池31层叠的层叠方向,Y方向是多个电池组21的排列方向,Z方向是电池31的高度方向。X方向、Y方向以及Z方向相互正交。
如图1所示,电池组1具备组壳体10、多个电池模块20以及冷却板50。组壳体10包含主体部11、构成底部的盖部(未图示)以及多个螺钉(未图示)。主体部11以及盖部例如包含铝或铁等金属、或者树脂。主体部11是具有大致长方体状的凹部的箱状部件,凹部仅在Z方向下侧具有矩形形状的开口。此外,虽未图示,但盖部是俯视为矩形的板状部件。主体部11在Z方向下侧具有端面(未图示)。在端面以及盖部,在从Z方向观察时相互重叠的位置每隔规定间隔设置未图示的螺纹孔,端面的螺纹孔和盖部的螺纹孔一一对应。
将主体部11配置为:将开口设为铅垂方向上侧,将之后详细说明的各电池模块20配置为电池31的正极以及负极的输出端子42、43位于上侧,将冷却板50在其上方与电池模块20的汇流条40接触。接着,将螺钉紧固于对应的端面和盖部的螺纹孔。通过该螺钉的紧固,盖部(底部)被固定于主体部11,构成电池组1。电池组1的外观为大致长方体形状。最后,将电池组1反过来,将电池组1固定于规定位置以使得盖部为铅垂方向下侧,则电池组1的设置结束。
多个电池模块20被配置为在组壳体10的凹部在Y方向相互相邻。被配置为在Y方向相互相邻的多个电池模块20的俯视下的面积比俯视的凹部的面积稍小。其结果,在将多个电池模块20收纳于凹部的状态下,各电池模块20在凹部内被定位于X方向以及Y方向。
电池模块20具备电池组21、第1侧装条22、第2侧装条23、一对端板24以及多个汇流条40。在本实施例中,一对端板24相当于在组壳体10的主体部11在Y方向延伸的一对壁部12a。但是,并不限定于该结构,一对端板也可以是与上述一对壁部单独设置的部件。
电池组21包含多个大致长方体状的电池(以下,称为电池)31和多个电池间隔板32。电池31例如包含锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池等可充电的二次电池,具有从包含大致平面的相同的第1面45(图2)向Z方向下侧突出的正极的输出端子42以及负极的输出端子43。更详细地,各电池31具备:电极体61(参照图2)、收纳电极体61的外装罐62(参照图2)、将外装罐62的开口密封的盖63(参照图2)、分别捅入到设置于盖63的一对贯通孔并与盖63绝缘且电连接于电极体61的正极的输出端子42以及负极的输出端子43。这里,通过外装罐62和盖63,构成壳体。输出端子42、43的一部分从盖63向外装罐62内露出。电池模块20中包含的多个电池31在从X方向观察时在X方向排列为一列以使得输出端子42、43被交替配置。电池间隔板32被配置于在X方向相互相邻的两个电池31之间。电池31的主表面被收缩管等的绝缘片覆盖。此外,电池间隔板32是片状部件,包含树脂等具有绝缘性的材料。电池间隔板32为了将在X方向相互相邻的两个电池31之间可靠地绝缘而设置。
在本实施例中,电池模块20中包含的多个电池31通过汇流条40而串联连接。详细地,汇流条40是包含具有导通性的材质的板状部件。汇流条40包含金属等。各汇流条40在X方向延伸。关于各电池31,正极的输出端子42以及负极的输出端子43之中,一个端子与汇流条40连接。详细地,在各电池31中,输出端子42与汇流条40连接,输出端子43与不同于输出端子42所连接的汇流条40的汇流条40连接。各汇流条40将在X方向相互相邻的两个电池31之中、一个电池31的输出端子42与另一个电池31的输出端子43电连接。汇流条40例如具有在厚度方向形成的两个贯通孔。这两个贯通孔在X方向隔开间隔而并排设置。
在电池31以及电池间隔板32紧密接触的状态下,一个电池31的输出端子42被插入到汇流条40的一个贯通孔,另一个电池31的输出端子43被插入到汇流条40的另一个贯通孔,通过将这些输出端子42、43与汇流条40的各贯通孔的内表面焊接,从而将相互相邻的两个电池31串联连接。
第1、第2侧装条22、23分别是例如包含铝、铁、不锈钢等的金属的板部件或者方形管部件,在X方向延伸。第1、第2侧装条22、23各自的X方向上的尺寸比电池组21的X方向上的尺寸稍长。第1侧装条22约束电池组21的Y方向上的一端,第2侧装条23约束电池组21的Y方向上的另一端。此外,各端板24是包含铝、铁等的金属的板部件,在Y方向延伸。在X方向一侧配置的端板24约束电池组21的X方向上的一侧,在X方向上的另一侧配置的端板24约束电池组21的X方向另一侧。另外,第1、第2侧装条22、23并不限定于金属部件,在相比于散热性更重视轻型化的情况下,也可以是CFRP(carbon fiber reinforced plastic)等的塑料部件。
在第1、第2侧装条22、23的各自的X方向的两侧端面的盖侧端部,设置用于固定端板的螺纹孔29,该螺纹孔29在X方向延伸。此外,分别在一对端板24,设置在X方向延伸的贯通孔(螺纹孔)。此外,电池模块20还具备端部用隔板26、侧部用第1隔板27以及侧部用第2隔板28。端部用隔板26、侧部用第1隔板27以及侧部用第2隔板28分别是片状部件,包含树脂等具有绝缘性的材料。端部用隔板26被配置于电池组21的X方向的一端与在一侧配置的端板24之间、以及电池组21的X方向的另一端与在另一侧配置的端板24之间。另一方面,侧部用第1以及第2隔板27、28在X方向延伸。侧部用第1以及第2隔板27、28的各自的X方向长度与将电池组21的X方向长度和端部用隔板26的X方向长度(厚度)的2倍的长度相加得到的长度大致一致。
侧部用第1隔板27被配置于电池组21的Y方向上的一端与第1侧装条22之间。侧部用第2隔板28被配置于电池组21的Y方向上的另一端与第2侧装条23之间。此外,端部用隔板26被配置于电池组21的X方向上的两端与一对端板24之间。并且,在该状态下,螺钉从端板24的X方向外侧插入并且紧固于端板24的上述贯通孔以及第1、第2侧装条22、23的上述螺纹孔。通过该紧固,电池组21、第1、第2侧装条22、23、一对端板24、一对端部用隔板以及第1、第2侧部用隔板27、28被固定,构成电池模块20。关于各电池组21,各电池31的Y方向上的一侧面通过来自第1侧装条22的约束而位于大致相同平面上,各电池31的Y方向的另一侧面通过来自第2侧装条23的约束而位于大致相同平面上。
另外,可以从两侧通过冲压机(未图示)来挤压一对端板24,在通过端板24来压缩电池组21的状态下将一对端板24与第1、第2侧装条22、23螺钉固定并构成电池模块20。此外,在图1所示的实施例中,例如在Y方向相互相邻的两个电池组21中,在上述两个电池组之间存在一个侧装条38。该侧装条38将一个电极组21的面向另一个电极组21的侧面、和另一个电极组21的面向一个电极组21的侧面约束。另外,在相互相邻的上述两个电池组中,也可以分别在相面对的侧面各设置一个侧装条。
此外,在图1所示的实施例中,对于在Y方向排列的多个电池模块20,一侧的端板24约束各电池模块20的电池组21的X方向上的一端,另一侧的端板24约束电池组X方向上的另一端侧。但是,在本公开中,端板并不限定于上述结构。例如,关于各电池模块,也可以设置仅约束该电池模块的电池组的X方向的两端的独立的第1、第2端板。另外,如本实施方式那样,在通过一体的端板24来固定多个电池模块20的情况下,将在Y方向延伸的汇流条埋入固定于端板24,从而容易将在Y方向平行配置的多个电池模块20并联连接。
此外,上述端部用隔板26也可以具有弹性。该情况下,即使存在X方向的端部的电池31与一侧以及另一侧的端板24之中的至少一方的缝隙的尺寸变化,通过端部用隔板26,能够容易填埋X方向的端部的电池31与一侧以及另一侧的端板24之中的至少一方的缝隙。因此,能够在X方向紧密配置电池组21。
继续参照图1,冷却板50例如包含铝、铝合金等的金属。冷却板50包含在电池模块20的下侧配置的平板部50a。平板部50a具有在组壳体10的内部室配置多个电池模块20时,在组壳体10内在比汇流条40的下表面更靠下侧且比盖部的上表面更靠上侧产生的长方体形状的空间所对应的形状。其结果,在盖部被固定于主体11时,冷却板50相对于组壳体10而被定位,将与各电池31中的输出端子42连接的汇流条40、和与输出端子43连接的汇流条40这两方热连接。
冷却板50在内部具有冷却剂流动的多个通路51。多个通路51在Y方向相互隔开间隔而被配置。各通路51在X方向延伸。冷却板50在比多个通路51更靠下游侧,具有从各通路51流出的冷却剂的流动合流的合流部(未图示)。并且,在比多个通路51更靠上游,具有使冷却剂向各通路51分支流入的分支部(未图示)。虽未图示,但在组壳体10中在Y方向延伸的一对壁部12a在分别与合流部、分支部重叠的位置具有冷却剂贯通孔。向这些冷却剂贯通孔插入提供用配管(未图示)、反馈用配管(未图示)。水等冷却剂从泵(未图示)的排出口经由提供用配管(未图示)而被送至分支部。并且,冷却剂通过多个通路51、合流部之后,从合流部经由反馈用配管(未图示)而流动到泵的吸入口。这样,通过使冷却剂循环,冷却板50被冷却剂冷却,汇流条40被冷却板50冷却,并且,各电池31被汇流条40冷却。另外,在本公开的电池模块中,上述冷却剂贯通孔也可以被设置于一对壁部12a以外的位置。
图2是表示图1的A-A线示意剖视图的一部分的图,是表示电池模块20的一部分和冷却板50的示意剖视图。如图2所示,电池模块20的汇流条40具有作为主体部的平板状的金属部40a、具有绝缘性的平板状的绝缘部40b。金属部40a与端子42、43的下表面42a、43a接触,与下表面42a、43a电连接。此外,绝缘部40b被设置为覆盖金属部40a的下表面,例如,通过将硅酮系的绝缘树脂等的绝缘材料涂敷于金属部40a的下表面而形成。绝缘部40b并不局限于硅酮系的绝缘树脂,是具有绝缘性的材料就可以包含任何材料。但是,绝缘部40b优选包含热传导率为0.1W以上的绝缘材料,进一步优选包含热传导率为1W以上的绝缘材料,最优选包含热传导率为2W以上的绝缘材料。
如图1以及图2所示,冷却板50除了上述的平板部50a,还具有第1面接触部50b。如上述那样,平板部50a被配置于电池模块20的下侧,第1面接触部50b在平板部50a的上表面从位于输出端子42与输出端子43之间的部分向上侧延伸。电池31具有包含大致平面的第1面45(盖63的外表面),输出端子42、43从第1面45向Z方向下侧突出。第1面接触部50b具有平板形状。第1面接触部50b的上表面与第1面45接触,其结果,第1面45被冷却板50的第1面接触部50b高效地冷却,并且,电池31被第1面接触部50b高效地冷却。
图3以及图4是表示对电池31的冷却程度进行表示的模拟结果的一个例子的图,是表示对顶面冷却、端子冷却以及底面冷却的比较进行表示的模拟结果的一个例子的图。详细地,所谓顶面冷却,是上述的使用了平板部50a和第1面接触部50b的冷却。此外,端子冷却如图5、即变形例的电池模块120中的图2所对应的示意剖视图所示,是通过与上述实施方式的比较,省略了第1面接触部50b的基于平板状的冷却板150的冷却。换句话说,在端子冷却中,使冷却板150不与第1面45接触地通过仅与汇流条40接触来进行冷却。此外,虽不详述,但底面冷却是在将电池31配置为第1面45为上侧的状态下,使Z方向的与第1面45侧相反的一侧的面48(参照图5)与平板状的冷却板接触的冷却。
电池31在其内部的Z方向的端子42、43侧具有电流切断装置(CID)。图3是表示该电流切断装置(CID)的温度的模拟结果的图表,是表示图6所示的大致长方体状的电池31中,电池31内部的P所示的位置处的温度的模拟结果的图表。此外,图4是表示电池顶面温度的模拟结果的图表,是表示图6所示的电池31中,Q所示的位置处的温度的模拟结果的图表。
另外,图3、图4以及之后说明的图7、图8中,T8>T7>T6>T5>T4>T3>T2>T1>0,Tk+1-Tk=C1(常量)[℃](k是一个以上且7以下的整数),t4>t3>t2>t1>0,以及t1+1-t1=C2(常量)[sec](1是一个以上且3以下的整数)成立。此外,在这些附图中,虚线是端子冷却的模拟结果,实线是顶面冷却的模拟结果,点划线是底面冷却的模拟结果。
根据图3所示的模拟结果,CID温度在底面冷却中最高,在端子冷却中,为比底面冷却低的温度,在顶面冷却中最低。因此,若执行使冷却板150(参照图5)与汇流条40接触的冷却,则能够高效地冷却电池31的内部构造中的端子侧构造,进一步地,若执行使冷却板50(参照图2)除了汇流条40还与第1面45接触的冷却,则能够进一步有效地冷却电池31的内部构造中的端子侧构造。此外,如图4所示,若进行顶面冷却,则除了CID温度,电池31的顶面温度也能够低温,能够有效地冷却电池31整体。
另外,图7是图6中R所示的电极组的中心温度中的模拟结果,图8是电池组最高温度中的模拟结果。根据这些模拟结果可知,在顶面冷却中也与底面冷却同样地,关于电极组的中心温度、电池组最高温度,得到与进行了底面冷却的条件同等的效果。
如以上说明那样,电池模块20在内部具有多个电池(二次电池)31、将多个电池31电连接的一个以上的汇流条40、冷却剂流动的一个以上的通路51,具备与汇流条40热连接的冷却板50。此外,多个电池31分别具备:电极体61、收纳电极体61的外装罐62、将外装罐62的开口密封的盖63、分别插入到设置于盖63的一对贯通孔并与盖63绝缘且与电极体61电连接的一对输出端子42、43。此外,一对输出端子42、43之中的一个输出端子与汇流条40连接。
因此,使用冷却板50,能够高效地冷却汇流条40、端子42、43、以及电池31的内部构造中的上侧部分,并且能够高效地冷却电池31内。
此外,由于能够通过冷却板50来高效地冷却电池内构造,因此不需要为了电池31的内部构造的冷却而增大汇流条40的热容量。因此,容易使汇流条小型化,也容易实现电池模块20的紧凑化。
此外,汇流条40也可以包含金属部40a、和包含具有绝缘性的材料并将冷却板50相对于金属部40a绝缘的绝缘部40b。
通过本结构,能够将冷却板50相对于汇流条40中进行电池31间的电连接的金属部40a可靠地绝缘。因此,能够可靠地防止在电池31间产生短路。
此外,冷却板50也可以包含与第1面45中的正极端子42与负极端子43之间的部分接触的第1面接触部50b。
通过本结构,冷却板50除了汇流条40还与第1面45中的正极的输出端子42与负极的输出端子43之间的部分接触,因此除了电池31的内部构造,还能够高效地冷却电池31的Z方向的端子42、43侧,能够进一步有效地冷却电池31整体。
此外,冷却板50也可以具有被配置于比输出端子42、43更靠铅垂方向的下侧的平板部50a。
通过本结构,冷却板50的平板部50a被配置于比输出端子42、43更靠铅垂方向下侧,因此能够增大平板部50a,能够使基于冷却板50的冷却效果显著。此外,能够通过平板部50a来稳定地支撑电池31,能够使电池模块20的姿势稳定。此外,所谓“在铅垂方向下侧配置平板部50a”,能够换言为被配置为从电池向平板部施加重力。
此外,冷却板50也可以热连接于与各电池31中的正极的输出端子42连接的汇流条40和与负极的输出端子43连接的汇流条40这两方。
通过本结构,能够通过冷却板50来冷却各电池31中的输出端子42、43这两方,能够高效地冷却电池31的内部构造。
此外,电池组1也可以具备多个电池模块20。此外,各电池模块20也可以具有包含排列为一列的多个电池31的电池组21。此外,多个电池模块20中包含的多个电池组21也可以被配置为各电池组21中的电池31排列的方向大致平行。并且,多个电池模块20中包含的多个冷却板50也可以构成为一体。
通过本结构,能够通过一个一体不可分的冷却板50来冷却多个电池模块20的各汇流条40。因此,能够高效地冷却各电池模块20的内部构造,并且能够简单地组装电池组1。
另外,本公开并不限定于上述实施方式及其变形例,在本申请的权利要求书所述的事项及其等同的范围内能够进行各种改进、变更。
例如,在上述实施方式中,说明了绝缘部40b被设置于汇流条40的情况。但是,绝缘部也可以不被设置于汇流条,而被设置于冷却板。详细地,冷却板也可以具有:金属制的主体部;和绝缘部,包含具有绝缘性的材料并将该主体部相对于汇流条绝缘。此外,在这种情况下,绝缘部可以被设置于冷却板中的汇流条侧的面的整面,也可以仅设置于从Z方向来看时在冷却板中的汇流条侧的面重叠于汇流条的部分。或者,冷却板也可以包含具有绝缘性的树脂。此外,即使在将绝缘部设置于冷却板的情况、由绝缘材料构成冷却板的情况下,冷却板中的绝缘部或者绝缘材料也可以包含热传导率为0.1W以上的绝缘材料。此时,绝缘材料的热传导率可以是1W以上,也可以包含热传导率为2W以上的绝缘材料。
此外,说明了冷却板50未相对于汇流条40定位的情况。但是,如图9、即其他变形例的电池模块220中的图2所对应的示意剖视图所示,可以至少一个汇流条240具有作为向Z方向下侧突出的第1卡止部的突起241、并且冷却板250具有作为第2卡止部的孔253,也可以将突起241与孔253卡止。或者,也可以至少一个汇流条具有孔,冷却板具有与该孔卡合的突起。
或者,也可以在汇流条以及冷却板分别设置贯通孔,也可以在电池的输出端子设置在高度方向突出并且具有外螺纹的轴部。并且,也可以将输出端子的轴部插通到汇流条的贯通孔以及冷却板的贯通孔之后,在轴部将螺母紧固于从冷却板突出的突出部,从而将汇流条以及冷却板固定于电池的端子。或者,也可以电池的输出端子具有在高度方向延伸的轴部,并且冷却板和汇流条分别具有“コ”字型的槽。并且,也可以通过将轴部压入到各”コ”字型的槽,来将冷却板以及汇流条固定于电池的输出端子。
若更加一般地说明,关于电池模块,也可以至少一个汇流条具有一个以上的第1卡止部,冷却板具有与第1卡止部卡止的一个以上的第2卡止部。通过这些变形例,能够将冷却板相对于电池模块定位。因此,容易通过冷却板来冷却电池模块,容易实现电池的高效的冷却。此外,若将两个以上的第2卡止部设置于一个冷却板则定位更加容易。
此外,说明了电池31将端子42、43朝向铅垂方向下侧的情况。但是,也可以如图10、另一变形例的电池模块320中的图2所对应的示意剖视图所示,大致长方体状的电池31在将输出端子42、43朝向铅垂方向上侧的状态下配置于电池组。并且,也可以冷却板350具有位于比汇流条340更靠上侧的平板部350a,平板部350a的下表面与汇流条340的上表面接触。
此外,也可以如图11、又一变形例的电池模块420中的图2所对应的示意剖视图所示,二次电池也可以是大致长方体状的电池31,电池31也可以具有从包含大致平面的相同的第1面45向外部突出的输出端子42、43。此外,冷却板450也可以包含:将多个电池31的端子间电连接的汇流条440所接触的平板部452、和电池31中与第1面45大致正交的正交面46所接触的正交面接触部455。另外,在图11所示的变形例中,正交面46被配置于铅垂方向下侧,在与高度方向正交的方向延伸。但是,与第1面45大致正交的正交面46也可以在使用状态下,在高度方向延伸,或者,也可以被配置于铅垂方向上侧,在与高度方向正交的方向延伸。
通过上述的变形例,不仅能够通过冷却板450中与汇流条440接触的平板部452来有效地冷却电池31的内部构造,而且能够通过冷却板450的正交面接触部455来冷却电池31的正交面46。因此,能够更加高效地冷却电池31。本公开的电池模块也可以与冷却汇流条的冷却板独立地设置冷却电池的外装罐的冷却板。
此外,说明了冷却板50被配置于电池组1的组壳体10内的情况。但是,冷却板也可以构成组壳体的盖部或者底部。
此外,参照图1,说明了作为冷却剂通路的通路51在冷却板50内在X方向延伸的情况。但是,冷却剂通路也可以在冷却板内在Y方向延伸。
此外,说明了冷却板50被多个电池模块20兼用并且电池组1仅具有一个冷却板50的情况。但是,电池组也可以具有多个电池模块和多个冷却板,各冷却板也可以冷却仅一个电池模块。
此外,说明了电池模块20中包含的全部电池31被串联连接的情况。但是,电池模块中包含的全部电池也可以被并联连接。或者,电池模块中包含的多个电池也可以包含串联连接的两个以上的电池和并联连接的两个以上的电池。
此外,说明了冷却板50热连接于与各电池31中的正极端子42连接的汇流条40和与负极端子43连接的汇流条40这两方的情况。但是,冷却板也可以不热连接于与各电池中的正极的输出端子连接的汇流条和与负极的输出端子连接的汇流条这两方。
此外,说明了冷却板50相对于汇流条40绝缘的情况。但是,冷却板也可以仅与允许导通的汇流条接触,冷却板也可以不相对于汇流条绝缘。
图12、图13、图14是表示冷却板的变形例1、2、3的图2所对应的剖面示意图。
如图12那样,也可以冷却板550具有:与多个电池31对置的第1主表面551、位于所述第1主表面551的相反侧的第2主表面552,在该第1主表面551,形成有第1面接触部553的抵接面的区域向多个电池31突出,在第2主表面552,与所述第1面接触部553的抵接面重叠的区域的至少一部分凹陷,形成凹陷554。通过该结构,能够使第1面(例如盖63的表面)与第1面接触部553的抵接面之间的距离接近,并且能够避免第1面接触部553比剩余部分明显大型化。因此,作为冷却板550能够轻型化。
此外,如图13那样,也可以在冷却板650,第1面接触部653比剩余部分厚,第1面接触部653中的通路654相比于剩余部分的通路655,冷却板650的厚度方向(换言之,多个电池31与冷却板650相向的方向)上的尺寸较大。通过该结构,容易增大相对于第1面接触部653中的通路654的冷却剂流过的方向垂直的剖面的面积。因此,不仅第1面接触部653而且作为冷却板650能够使更多的热向冷却剂导热。此外,能够减少流过冷却板650的冷却剂的压力损耗。
此外,如图14的(A)、(B)那样,也可以冷却板750具有:与汇流条40相向的两个平板部756、将平板部756与第1面接触部753连结的连接部757,该连接部757的挠性比平板部756以及第1面接触部753高。通过该结构,通过挠性优良的连接部757,即使多个电池31(或者汇流条40)中存在公差(尺寸公差、组装公差等),也能够吸收这些公差并且热连接于多个电池31、汇流条40。该连接部757也可以通过将第1面接触部753、平板部756与独立的部件接合而设置,此外,在冷却板750,也可以通过对与第1面接触部753以及平板部756成为一体的部分进行加工而设置。这里,在图14的(A)所示的冷却板750,在各平板部756设置通路758。此外,在图14的(B)所示的冷却板750,设置第1面接触部753、通路759。
图15表示对电池31和冷却板850进行表示的追加的变形例的电池模块,是图2所对应的剖面示意图。此外,冷却板850与盖63等的壳体的第1面相向,在冷却板850与第1面之间,设置多个导热片800,导热片800之中,也可以存在于第1面接触部853与第1面之间的导热片800A的刚性与存在于冷却板850的除所述第1面接触部853以外的剩余部分与第1面之间的导热片800B的刚性不同。通过该结构,在使多个电池31(或者汇流条40)与冷却板850连接时,各导热片800吸收在多个电池31间产生的高度方向之差、各电池31的倾斜,并且冷却板850能够与多个电池31(或者汇流条40)连接。具体而言,也可以相比于在与第1面抵接部的第1面的抵接面设置的导热片800A,覆盖冷却板850的平板部856中的各电池31的输出端子42(或者汇流条40)和抵接面的导热片800B的弹性率较高。这是由于通过满足这样的弹性率的大小关系,电池的倾斜公差比电池间的高度公差更容易变大,应吸收的公差量容易变大。
接下来,对实施方式2、3、4进行说明。
近年来,需要电池模块的进一步的高容量化,为了满足该要求,电池的高容量化正在进展。若电池高容量化,则连接电池彼此的汇流条中流过大电流。因此,汇流条中的发热量增大。若汇流条的发热量增大,则单行热量从汇流条向电池传递并且电池的温度上升,电池的发电性能降低。作为抑制汇流条的发热的方法,考虑在汇流条抵接冷却板。但是,在现有的电池中,输出端子和安全阀被设置于外装罐的相同的面。因此,若汇流条与冷却板抵接,则安全阀的上方被冷却板覆盖。该情况下,若从安全阀释放气体,则气体在冷却板与电池之间滞留,电池的内容物容易附着于输出端子。若电池的内容物附着于输出端子,则引起输出端子的腐蚀、电池间的短路,电池模块的可靠性能够降低。因此,在现有的电池模块中,在实现可靠性的提高上存在改善的余地。
实施方式2、3、4的电池模块鉴于这种状况而作出,其目的在于,提供一种用于提高电池模块的可靠性的技术。
在实施方式2、3、4的电池模块中,所述电池的所述壳体具有被配置于与所述第1面不同的面并用于将处于所述壳体的内部的气体释放的阀部。
通过实施方式2、3、4的电池模块,能够提高电池模块的可靠性。
(实施方式2)
图16是实施方式2所涉及的电池模块的立体图。在图16中,图示将冷却板以及汇流条分解的状态。电池模块2001具备:集合体2002、冷却板2004、多个汇流条2016。集合体2002具有多个电池2006集合的构造。本实施方式的集合体2002取多个扁平的电池2006被层叠的电池组、换句话说电池层叠体的方式。集合体2002具有:多个电池2006、多个隔板2008、一对端板2010、一对绑定条2012。
各电池2006例如是锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池等的可充电的二次电池。电池2006是所谓的方形电池。电池2006在后述的壳体2020的第1面2020a具有正极的输出端子2014以及负极的输出端子2014。以下,适当地将正极的输出端子2014称为正极端子2014a,将负极的输出端子2014称为负极端子2014b。此外,在不需要区分输出端子2014的极性的情况下,将正极端子2014a和负极端子2014b集中称为输出端子2014。
设置有一对输出端子2014的第1面2020a是大致长方形。电池2006具有:与第1面2020a的长边连接的一对长侧面、与该面的短边连接的一对短侧面。长侧面是电池2006所具有的面之中面积最大的面(主表面)。多个电池2006使得相邻的电池2006的长侧面彼此对置并以规定的间隔而排列设置。在本实施方式中,将多个电池2006排列的方向设为方向X。
各电池2006的输出端子2014被配置为相互朝向相同的方向。相邻的两个电池2006被层叠为一个电池2006的正极端子2014a与另一个电池2006的负极端子2014b相邻。正极端子2014a与负极端子2014b经由汇流条2016而电连接。另外,也可以通过汇流条2016来将相邻的多个电池2006中的同极性的输出端子2014彼此并联连接并形成电池块,将电池块彼此串联连接。
隔板2008也被称为绝缘隔离物,例如包含具有绝缘性的树脂。隔板2008被配置于相邻的两个电池2006之间,将这两个电池2006间电绝缘。进一步地,隔板2008被配置于电池2006与端板2010之间,将电池2006与端板2010之间绝缘。此外,隔板2008在方向X延伸并覆盖电池2006的一部分。由此,能够确保相邻的电池2006间或者电池2006与端板2010之间的沿面距离。作为构成隔板2008的树脂,示例聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯纤维(PC)、诺里尔(注册商标)树脂(变性PPE)等的热塑性树脂。
被并排设置的多个电池2006以及多个隔板2008被一对端板2010夹着。一对端板2010被配置为经由隔板2008而与位于方向X上的两端的电池2006相邻。端板2010例如包含金属板。在端板2010中的与电池2006的长侧面对置的面,设置螺钉2018螺合的螺钉孔(未图示)。
一对绑定条2012是将方向X设为长边方向的长条状的部件。一对绑定条2012被排列为在与方向X正交并且与第1面2020a的长边方向平行的方向Y相互相向。在一对绑定条2012之间,存在多个电池2006、多个隔板2008以及一对端板2010。各绑定条2012具有:与电池2006的短侧面平行地延伸的矩形形状的平面部2012a、从平面部2012a的各端边向电池2006侧突出的4个檐部2012b。在方向X上相互对置的两个檐部2012b,设置螺钉2018被插入的贯通孔(未图示)。在平面部2012a,设置使电池2006的短侧面露出的开口部12c。
在多个电池2006与多个隔板2008被交替排列并且在方向X被一对端板2010夹着的状态下,这些在Y方向被一对绑定条2012夹着。各绑定条2012被对位为绑定条2012的贯通孔与端板2010的螺钉孔重叠。并且,螺钉2018被插入到贯通孔,与螺钉孔螺合。这样,通过一对绑定条2012与一对端板2010卡合,从而多个电池2006被约束。
多个电池2006通过利用绑定条2012而被在方向X勒紧,进行方向X的定位。此外,多个电池2006的第1面2020a、以及与第1面2020a对置的第2面2020b(参照图17的(B))经由隔板2008而与在正交于方向X以及方向Y的方向Z相互对置的两个檐部2012b抵接。由此,多个电池2006被进行方向Z的定位。作为一个例子,在这些定位结束后,在各电池2006的输出端子2014安装汇流条2016,多个电池2006的输出端子2014彼此被电连接。
集合体2002的输出端子2014突出的一侧的面被冷却板2004覆盖。冷却板2004被配置为夹着汇流条2016而与输出端子2014或者第1面2020a对置,热连接、换句话说可热交换地连接于各汇流条2016。冷却板2004的主表面与各汇流条2016抵接。由此,各汇流条2016被冷却,并且各电池2006被冷却。在各汇流条2016与冷却板2004之间,为了更加提高两者间的热交换效率,也可以存在具有良好的热传导性的树脂片等。此外,也可以在冷却板2004与对置于电池2006的冷却板2004的表面之间、例如冷却板2004与电池2006中的两个输出端子2014之间的表面之间,存在热传导性的片。
冷却板2004包含铝等的热传导性高的材料。另外,冷却板2004也可以在内部具有水、乙二醇等的制冷剂流过的流路。换句话说,冷却板2004也可以是平板状的管。由此,能够更加提高汇流条2016以及电池2006的冷却效率。冷却板2004在规定位置具有螺钉等的紧固部件被插入的未图示的插入部。集合体2002和冷却板2004通过紧固部件被插入到插入部而相互固定。另外,对集合体2002和冷却板2004进行固定的紧固部件也可以用于将冷却板2004固定于模块外壳。此外,优选地,紧固部件从集合体2002与冷却板2004排列的方向来看,被设置于不与电池2006重叠的位置。例如,紧固部件被连接于端板2010、绑定条2012。
接着,详细说明电池2006的构造。图17的(A)是从第1面侧来看的电池的立体图。图17的(B)是从第2面侧来看的电池的立体图。图18是示意性地表示电池的内部构造的剖视图。电池2006具备:壳体2020、输出端子2014、阀部2022、电极体2024、约束部2026。
壳体2020是扁平的立方体形状。壳体2020具有形成有大致长方形的开口2021的有底筒状的外装罐2029,经由开口2021而在外装罐2029内收纳电极体2024、电解液等。壳体2020具有将开口2021堵塞的盖2028。盖2028例如是矩形形状的板。盖2028、外装罐2029(包含盖2028)是导电体,例如是金属制。例如,壳体2020包含铝、铁、不锈钢等。盖2028与开口2021例如通过激光而接合。在盖2028,在靠近长边方向的一端设置正极端子2014a,在靠近另一端设置负极端子2014b。因此,盖2028构成壳体2020的第1面2020a。另外,盖2028、外装罐2029也可以由树脂构成。
在与壳体2020的第1面2020a不同的面,配置阀部2022。因此,壳体2020具有:配置阀部2022的阀部配置面、未配置阀部2022的阀部非配置面。第1面2020a被包含于阀部非配置面。在本实施方式中,在与第1面2020a对置的第2面2020b配置阀部2022。因此,第2面2020b是阀部配置面。因此,阀部配置面与第1面2020a对置。
阀部2022也被称为安全阀,是用于将处于壳体2020的内部的气体释放的机构。例如,阀部2022包含:设置于第2面2020b的一部分的厚度比另一部分薄的薄壁部、形成于该薄壁部的表面的线状的槽。在该结构中,若壳体2020的内压上升为规定值以上,则以槽为起点,薄壁部裂开,从而阀部2022开阀。由此,壳体2020内的气体被从阀部2022释放。作为处于壳体2020内的气体,举例电解液分解而生成的碳酸气体等。此外,向壳体2020之外释放的气体中,也可能包含电池构造物的碎片等的微粒子。另外,阀部2022并不限定于使第2面2020b中的向壳体2020的外部露出的一侧的表面凹陷而形成的结构。例如,也可以使第2面2020b中的与电极体2024对置的表面侧凹陷而形成。
一对输出端子2014分别经由在壳体2020内配置的集电部2032而与电极体2024电连接。集电部2032具有集电板2034和突出部2036。一对输出端子2014分别被插入到形成于盖2028的贯通孔2038,并固定于集电板2034。在输出端子2014以及集电板2034与盖2028之间,存在绝缘性的密封部件(未图示)。
电极体2024具有多个电极板2040被层叠的构造。具体而言,电极体2024具有作为正极的电极板2040的正极板2040a与作为负极的电极板2040的负极板2040b交替层叠的构造。在相邻的正极板2040a与负极板2040b之间,存在极板隔板2042。各电极板2040与集电板2034经由突出部2036而电连接。各正极板2040a被连接于在正极端子2014a固定的集电板2034,各负极板2040b被连接于在负极端子2014b固定的集电板2034。在极板隔板2042,浸润电解液。因此,若由于电解液的分解而产生气体,则电极体2024可能膨胀。作为阀部配置面的第2面2020b与平行于电极体2024中的多个正极板2040a以及多个负极板2040b的层叠方向(在本实施方式中为方向X)的端面对置。
约束部2026是对电极体2024的边缘部进行约束的部件。通过约束部2026,多个正极板2040a与多个负极板2040b被收束。另外,通过约束部2026,多个电极板2040以及极板隔板2042也被收束。约束部2026对电极体2024的边缘部之中与阀部非配置面对置的边缘部进行约束。在图18所示的例子中,电极体2024的边缘部之中与作为阀部非配置面的第1面2020a对置的第2边缘部2024b被约束部2026、更具体而言为后述的第2把持部2046约束。
此外,第1面2020a相当于阀部非配置面之中、与作为阀部配置面的第2面2020b对置的对置面。因此,约束部2026的第2把持部2046对比阀配置面更接近于对置面的边缘部进行约束。进一步来讲,约束部2026的第2把持部2046对与对置面对置的第2边缘部2024b进行约束。作为比阀配置面更接近于对置面的边缘部,不仅与对置面对置的边缘部,也包含将与阀配置面对置的边缘部和与对置面对置的边缘部连结的边缘部之中、接近于对置面的区域、例如比该边缘部的中间更靠对置面侧的区域。
此外,电极体2024具有:与阀部配置面对置的第1边缘部2024a、与第1边缘部2024a相反的一侧的第2边缘部2024b。并且,本实施方式的约束部2026约束多个电极板2040,以使得在电极体2024膨胀的情况下,电极体2024中的阀部2022侧的第1边缘部2024a比第2边缘部2024b更在电极板2040的层叠方向扩展。
约束部2026具有:对第1边缘部2024a进行把持的第1把持部2044、对第2边缘部2024b进行把持的第2把持部2046。第1把持部2044以及第2把持部2046例如包含具有绝缘性和针对电解液的耐腐蚀性的树脂。具体而言,能够优选地采用聚苯硫醚树脂(PPS)、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚醚酮酮树脂(PEKK)、聚芳醚砜树脂(PES)等的聚合物材料。或者,也可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等的聚烯烃系树脂;全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)等的氟树脂;等的聚合物材料。此外,第1把持部2044以及第2把持部2046也可以是绝缘性的粘合胶带。具体而言,也可以是聚乙烯(PolyEthylene:PE)、聚丙烯(PolyPropylene:PP)、聚苯硫醚(PolyPhenyleneSulfide:PPS)。
第1把持部2044具有平板部2044a和一对臂部2044b。平板部2044a延伸到位于电极板2040的层叠方向(在本实施方式中为方向X)上的两端的电极板2040,主表面抵接于各电极板2040。一对臂部2044b从电极板2040的层叠方向上的平板部2044a的两端,向第2边缘部2024b侧延伸。第1把持部2044通过一对臂部2044b,在层叠方向对多个电极板2040的第1边缘部2024a进行约束。另外,第1把持部2044并不限定于在约束第1边缘部2024a时平板部2044a覆盖与第1边缘部2024a中的第2面2020b对置的面的结构。例如,平板部2044a也可以配置为覆盖与电极体2024中的短侧面2020c对置的面。
第2把持部2046具有平板部2046a和一对臂部2046b。平板部2046a延伸到位于电极板2040的层叠方向上的两端的电极板2040,主表面与各电极板2040抵接。一对臂部2046b从电极板2040的层叠方向上的平板部2046a的两端,向第1边缘部2024a侧延伸。第2把持部2046通过一对臂部2046b,在层叠方向上对多个电极板2040的第2边缘部2024b进行约束。另外,第2把持部2046并不限定于约束第2边缘部2024b时平板部2046a覆盖与第2边缘部2024b中的第1面2020a对置的面的结构。例如,平板部2046a也可以被配置为覆盖与电极体2024中的短侧面2020c对置的面。
第1把持部2044相比于第2把持部2046,受到多个正极板2040a以及多个负极板2040b的层叠方向的力时的变形量较大。例如,第1把持部2044的平板部2044a以及臂部2044b的厚度比第2把持部2046的平板部2046a以及臂部2046b薄。由此,第1把持部2044具有比第2把持部2046高的挠性。因此,第1把持部2044的约束力比第2把持部2046小。因此,气体相比于第2边缘部2024b更容易从第1边缘部2024a流出。此外,在电极体2024膨胀的程度产生气体的情况下,第1把持部2044比第2把持部2046更大地变形。另外,即使通过挠性比构成第2把持部2046的材料高的材料来构成第1把持部2044,也能够使第1把持部2044的变形量比第2把持部2046的变形量更大。
另外,作为将第1把持部2044以及第2把持部2046安装于电极体2024的方法,示例以下的方法。例如,在各把持部的平板部的挠性低、臂部的挠性高的情况下,通过将电极体2024压入于一对臂部之间,能够将把持部安装于电极体2024。另外,为了使把持部向电极体2024的安装容易,也可以将一对臂部中的相互对置的面、换句话说与电极体2024相接的面设为朝向臂部的前端而相互的距离远离的锥形形状。在与平板部同样地,臂部的挠性也较低的情况下,例如,通过使一对臂部的距离比电极体2024的层叠方向的厚度小,能够通过把持部来约束电极体2024。此外,在第1把持部2044以及/或者第2把持部2046包含粘合胶带这种几乎没有刚性的材料的情况下,也可以在将该把持部安装于电极体2024时,向粘合胶带施加张力并且贴付于电极体2024。
图19的(A)以及图19的(B)是表示电极体膨胀的样子的示意图。如图19的(A)所示,若在电极体2024的内部由于电解液的分解而产生气体,则电极体2024可能膨胀。在电极体2024膨胀的情况下,第1把持部2044以及第2把持部2046受到电极板2040的层叠方向的力、更具体而言分别一对臂部2044b、46b相互分离的方向的力。此时,刚性比第2把持部2046低的第1把持部2044能够比第2把持部2046更大地变形。因此,电极体2024相比于第2边缘部2024b,第1边缘部2024a能够更大地扩展。
因此,如图19的(B)所示,在电极体2024的内部产生的气体G能够从第1边缘部2024a侧向电极体2024之外喷出。若气体从第1边缘部2024a喷出,则电极体2024能够将气体的喷出作为推进力,在从阀部2022分离的方向位移。该情况下,电极体2024能够从阀部2022的周围退远。因此,能够确保壳体2020内的气体至阀部2022的流路。
图20的(A)以及图20的(B)是表示气体从电池喷出的样子的示意图。如图20的(A)所示,作为一个例子,电池2006的姿势被规定为输出端子2014朝向铅垂方向下方,被载置于冷却板2004。此外,在本实施方式中,阀部2022被配置于与配置输出端子2014的第1面2020a相反的一侧的第2面2020b。因此,阀部2022朝向铅垂方向上方。因此,电池2006内的气体G从阀部2022向与输出端子2014相反的一侧释放。
另外,设置阀部2022的位置、换句话说阀部配置面并不限定于与设置输出端子2014的第1面2020a对置的第2面2020b。例如,如图20的(B)所示,阀部2022也可以被配置于电池2006的短侧面2020c。该情况下,电池2006内的气体G从阀部2022向电池2006的侧方释放。
如以上说明那样,本实施方式的电池模块2001具备多个电池2006的集合体2002、汇流条2016、冷却板2004。电池2006具有:壳体2020、被配置于壳体2020的第1面2020a的一对输出端子2014、被配置于与壳体2020的第1面2020a不同的面并用于将处于壳体2020的内部的气体释放的阀部2022。汇流条2016将多个电池2006的输出端子2014彼此电连接。冷却板2004与汇流条2016热连接并且与第1面2020a对置。这样,通过将冷却板2004与汇流条2016连接,能够高效地冷却汇流条2016。由此,能够在不由于汇流条的大型化、构造的复杂化而增大汇流条的热容量的情况下,实现电池2006以及电池模块2001的高容量化。
此外,能够抑制在汇流条2016产生的热向电池2006传递从而电池2006的温度上升。进一步地,通过冷却板2004,经由汇流条2016,输出端子2014、电极体2024也能够冷却。因此,能够高效地冷却电池2006,能够抑制电池模块2001的发电性能的降低。此外,能够省略或者缩小冷却板2004以外的电池模块2001的散热构造,因此能够实现电池模块2001的小型化、低成本化。
此外,本实施方式的电池2006的输出端子2014和阀部2022被配置于壳体2020的不同的面。因此,即使在汇流条2016连接冷却板2004,阀部2022也不会被冷却板2004覆盖。因此,能够避免从阀部2022释放的气体G滞留于壳体2020与冷却板2004之间的空间。其结果,能够抑制电池2006的内容物附着于输出端子2014。因此,能够抑制输出端子2014的腐蚀、电池2006间的短路,能够提高电池模块2001的可靠性。
此外,本实施方式所涉及的电池2006具备:壳体2020;被收纳于壳体2020,多个正极板2040a与多个负极板2040b层叠的电极体2024;被配置于壳体2020的第1面2020a,与电极体2024电连接的一对输出端子2014;被配置于壳体2020的与第1面2020a不同的面并用于释放处于壳体2020的内部的气体G的阀部2022;和对电极体2024的边缘部进行约束的约束部2026。壳体2020具有阀部配置面、和包含第1面2020a的阀部非配置面。约束部2026对电极体2024的边缘部之中、与阀部非配置面对置的边缘部进行约束。
通过将输出端子2014以及阀部2022分别配置于壳体2020的不同的面,能够抑制电池2006的内容物附着于输出端子2014。此外,通过对与阀部非配置面对置的电极体2024的边缘部进行约束,能够将从电极体2024排出的气体G向阀部2022侧引导。因此,能够促进从阀部2022向壳体2020外的气体释放。因此,通过本实施方式的电池2006,能够担保从阀部2022向壳体2020外的气体释放,并且抑制输出端子2014的腐蚀、电池2006间的短路。因此,能够提高电池模块2001的可靠性。
此外,在本实施方式中,阀部非配置面具有与阀部配置面对置的对置面,约束部2026对电极体2024的边缘部之中、比阀配置面更接近于对置面的边缘部进行约束。由此,能够更加促进从电极体2024向阀部2022的气体释放。进一步地,本实施方式的约束部2026对电极体2024的边缘部之中、与对置面对置的边缘部进行约束。由此,能够进一步促进从电极体2024向阀部2022的气体释放。
此外,在本实施方式中,电极体2024具有:与阀部配置面对置的第1边缘部2024a、与第1边缘部2024a相反的一侧的第2边缘部2024b。并且,约束部2026将与阀部2022相反的一侧的第2边缘部2024b比阀部2022侧的第1边缘部2024a更稳固地固定。更具体而言,约束部2026具有:把持第1边缘部2024a的第1把持部2044、把持第2边缘部2024b的第2把持部2046。并且,第1把持部2044的受到多个正极板2040a以及多个负极板2040b的层叠方向的力时的变形量比第2把持部2046大。
若将输出端子2014以及阀部2022分别配置于壳体2020的不同的面,则担心由于电极体2024而妨碍来自阀部2022的气体的排出。换句话说,在输出端子2014与电极体2024之间,存在集电部2032。因此,在输出端子2014和阀部2022被配置于壳体2020的相同面的现有的电池中,能够通过集电部2032来确保达到阀部2022的气体G的流路。但是,在将输出端子2014以及阀部2022分别配置于壳体2020的不同的面的情况下,在阀部2022与电极体2024之间不存在集电部2032。因此,担心由于电极体2024而阀部2022堵塞,妨碍来自阀部2022的气体的释放。
与此相对地,通过利用约束部2026从而将与阀部2022相反的一侧的第2边缘部2024b比阀部2022侧的第1边缘部2024a更稳固地固定,能够使气体容易向阀部2022侧喷出。该情况下,能够抑制由于电极体2024而妨碍来自阀部2022的气体释放。
本实施方式的该电池具备:壳体;电极体,被收纳于壳体,多个正极板与多个负极板层叠;一对输出端子,被配置于壳体的第1面,与电极体电连接;阀部,被配置于壳体的与第1面不同的面并用于将处于壳体的内部的气体释放;和约束部,对电极体的边缘部进行约束。壳体具有阀部配置面、和包含第1面的阀部非配置面,约束部对与阀部非配置面对置的边缘部进行约束。
此外,本实施方式的电池模块1具备:多个电池6的集合体2、将多个电池6的输出端子14彼此电连接的汇流条16、与汇流条16热连接并且与第1面20a对置的冷却板4。这样,通过将冷却板4与汇流条16连接,能够高效地冷却汇流条16。由此,能够在不由于汇流条的大型化、构造的复杂化而使汇流条的热容量增大的情况下,实现电池6以及电池模块1的高容量化。
此外,能够抑制汇流条16中产生的热向电池6传递从而电池6的温度上升。进一步地,通过冷却板4,经由汇流条16,输出端子14、电极体24也能够冷却。因此,能够高效地冷却电池6,能够抑制电池模块1的发电性能的降低。此外,能够将冷却板4以外的电池模块1的散热构造省略或者缩小,因此能够实现电池模块1的小型化、低成本化。
此外,如上所述,本实施方式的电池6的输出端子14和阀部22被配置于外装罐20的不同的面。因此,即使在汇流条16连接冷却板4,阀部22也不覆盖冷却板4。因此,能够避免从阀部22释放的气体G滞留于外装罐20与冷却板4之间的空间。其结果,能够抑制电池6的内容物附着于输出端子14。因此,能够抑制输出端子14的腐蚀、电池6间的短路,能够提高电池模块1的可靠性。
在本实施方式中,通过第1把持部2044来约束第1边缘部2024a并通过第2把持部2046来约束第2边缘部2024b,并且使第1把持部2044的变形量比第2把持部2046的变形量大,从而使气体G从电极体2024向阀部2022侧流出。但是,并不特别限定于该构造,对于使气体G从电极体2024向阀部2022侧流出的构造,能够举例以下的变形例。
(变形例1)
图21的(A)是示意性地表示变形例1所涉及的电池的内部构造的剖视图。另外,在图21的(A)中,省略集电部2032的图示。在变形例1的约束部2026中,第1边缘部2024a中被第1把持部2044把持的部分的合计面积比第2边缘部2024b中被第2把持部2046把持的部分的合计面积小。另外,所谓被各把持部把持的部分的面积,是指从多个正极板2040a以及多个负极板2040b的层叠方向来看,各把持部与电极体2024重叠的区域的面积。
在本变形例中,各个第1把持部2044的大小比各个第2把持部2046小,进一步地,第1把持部2044的总数比第2把持部2046的总数少。由此,第1把持部2044所把持的区域的合计面积比第2把持部2046所把持的区域的合计面积小。通过使第1边缘部2024a的约束区域的面积比第2边缘部2024b的约束区域的面积小,从而第1边缘部2024a中露出的区域、换句话说未被第1把持部2044把持的区域的面积比第2边缘部2024b中未被第2把持部2046把持的区域的面积大。在这样的构造中,在产生电极体2024膨胀的程度的气体的情况下,能够使第1边缘部2024a比第2边缘部2024b更容易扩展。因此,能够使气体G容易从电极体2024向阀部2022侧流出。另外,当然,即使仅通过使第1把持部2044的大小小于第2把持部2046的大小、使第1把持部2044的总数少于第2把持部2046的总数的一方,也能够使第1边缘部2024a中露出的区域的面积比第2边缘部2024b中露出的区域的面积大,此外,能够使第1边缘部2024a比第2边缘部2024b容易扩展。
(变形例2)
图21的(B)是示意性地表示变形例2所涉及的电池的内部构造的剖视图。变形例2的约束部2026仅把持电极体2024的第2边缘部2024b。换句话说,约束部2026仅具备第2把持部2046。电极体2024的第1边缘部2024a未被约束部2026约束。通过该方式,也能够使第1边缘部2024a比第2边缘部2024b容易扩展。因此,能够使气体G容易从电极体2024向阀部2022侧流出。
(变形例3)
图21的(C)是示意性地表示变形例3所涉及的电池的内部构造的剖视图。在变形例3的约束部2026中,第1把持部2044中的一对臂部2044b的间隔W1比第2把持部2046中的一对臂部2046b的间隔W2宽。换言之,关于电极板2040的层叠方向上的大小,平板部2044a比平板部2046a大。或者,第1把持部2044比第2把持部2046大。因此,对于各电极板2040,第1边缘部2024a的向电极板2040的层叠方向的位移自由度比第2边缘部2024b高。通过该方式,能够使第1边缘部2024a比第2边缘部2024b更容易扩展。因此,能够使气体G容易从电极体2024向阀部2022侧流出。
另外,在图21的(C)中,将平板部2046a以臂部2046b与电极体2024相接的大小进行图示,将平板部2044a以臂部2044b从电极体2024分离的大小进行图示。但是,并不限定于该结构,也可以平板部2044a的大小是臂部2044b与电极体2024相接的大小,平板部2046a比该平板部2044a小。在臂部2044b和臂部2046b都与电极体2024相接的结构中,第1把持部2044以及第2把持部2046的刚性同等的情况下,平板部的尺寸越小,向电极体2024施加的约束力越高。换句话说,基于把持部的电极体2024的压缩率提高。因此,气体优先流向被约束力比第2把持部2046弱的第1把持部2044把持的第1边缘部2024a侧。
(变形例4)
图22的(A)以及图22的(B)是示意性地表示变形例4所涉及的电池的内部构造的剖视图。变形例4的约束部2026取代对第2边缘部2024b进行约束的第2把持部2046,具有对突出部2036进行约束的第3把持部48。第3把持部48相比于第1把持部2044,受到电极板2040的层叠方向的力时的变形量较小。第3把持部48例如是捆扎带、粘合胶带等。通过该方式,能够使第1边缘部2024a比第2边缘部2024b容易扩展。因此,能够使气体G容易从电极体2024向阀部2022侧流出。
(实施方式3)
实施方式3除了电池2006的构造不同这方面,具有与实施方式2共用的结构。以下,以与其他实施方式不同的结构为中心,对本实施方式进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图23是示意性地表示实施方式2所涉及的电池的内部构造的剖视图。
电池2006具有壳体2020。壳体2020中收纳电极体2024、电解液等。在壳体2020的第1面2020a,配置一对输出端子2014。在壳体2020的与第1面2020a不同的面,配置阀部2022。在本实施方式中,在与第1面2020a对置的第2面2020b配置阀部2022。
一对输出端子2014分别经由配置于壳体2020内的集电部2032而与电极体2024电连接。集电部2032具有集电板2034和突出部2036。电极体2024具有多个电极板2040层叠的构造。具体而言,电极体2024具有正极板2040a与负极板2040b交替层叠的构造。在相邻的正极板2040a与负极板2040b之间,存在极板隔板2042。
多个电极板2040以及极板隔板2042被约束部2026约束。本实施方式的约束部2026具有:对电极体2024的阀部2022侧的第1边缘部2024a进行把持的第1把持部2044、对与第1边缘部2024a相反的一侧的第2边缘部2024b进行把持的第2把持部2046。另外,与实施方式2不同地,第1把持部2044以及第2把持部2046受到电极板2040的层叠方向的力时的变形量可以相同也可以不同。
电池2006被规定姿势以使得在被设置于电池模块2001的状态下,阀部2022朝向铅垂方向上方。因此,输出端子2014朝向铅垂方向下方。此外,集电部2032的至少一部分具有由于电极体2024的重量而变形的程度的挠性。更具体而言,集电部2032之中,在从电极体2024朝向第1面2020a的方向上延伸的部分即突出部2036具有由于电极体2024的重量而变形的程度的挠性。因此,若电池2006的姿势被规定为阀部2022朝向铅垂方向上方,则电极体2024由于自重而在铅垂方向下方、换句话说从阀部2022分离的方向位移。随着电极体2024的位移,突出部2036弹性变形以使得电极体2024侧的端部与集电板2034侧的端部接近。其结果,能够将电极体2024从阀部2022的周围退远。因此,能够确保壳体2020内的气体达到阀部2022的流路。
另外,阀部2022也可以被设置于第1面2020a以及第2面2020b以外的壳体2020的面、例如短侧面2020c(参照图20的(B))。该情况下,若将阀部2022朝向铅垂方向上方,则输出端子2014朝向水平方向。若电极体2024由于自重而向铅垂方向下方位移,则突出部2036的电极体2024侧的端部向铅垂方向下方位移。
如以上说明那样,本实施方式的电池2006具有:壳体2020;电极体2024,被收纳于壳体2020,多个正极板2040a与多个负极板2040b层叠;一对输出端子2014,被配置于壳体2020的第1面2020a,与电极体2024电连接;阀部2022,被配置于壳体2020的与第1面2020a不同的面并用于将处于壳体2020的内部的气体释放;和集电部2032,将输出端子2014以及电极体2024连接。并且,阀部2022朝向铅垂方向上方,集电部2032的至少一部分具有由于电极体2024的重量而变形的程度的挠性。由此,能够抑制来自阀部2022的气体排出被电极体2024妨碍,并且能够减少电池2006的内容物附着于输出端子2014的可能性。因此,能够提高电池模块2001的可靠性。
(实施方式4)
实施方式4除了电池2006的构造不同这方面,具有与实施方式2共用的结构。以下,以与实施方式2不同的结构为中心,说明本实施方式,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图24的(A)是示意性地表示实施方式4所涉及的电池的内部构造的剖视图。图24的(B)是从阀部侧观察的电极体以及隔离物的示意图。图24的(C)是包含阀部的区域的放大图。另外,图24的(A)相当于沿着图24的(B)中的A-A线的剖视图。此外,在图24的(A)中,省略约束部2026以及集电部2032的图示。此外,在图24的(B)中,省略基部2051以及约束部2026的图示。
电池2006具有壳体2020。在壳体2020中,收纳电极体2024、电解液等。在壳体2020的第1面2020a,配置一对输出端子2014。在壳体2020的与第1面2020a不同的面,配置阀部2022。在本实施方式中,在与第1面2020a对置的第2面2020b配置阀部2022。
一对输出端子2014分别经由配置于壳体2020内的集电部2032而与电极体2024电连接。电极体2024具有多个电极板2040层叠的构造。具体而言,电极体2024具有正极板2040a与负极板2040b交替层叠的构造。在相邻的正极板2040a与负极板2040b之间,存在极板隔板2042。多个电极板2040以及极板隔板2042被约束部2026约束。
此外,电池2006具有隔离物2050,该隔离物2050被配置于电极体2024与壳体2020的设置阀部2022的面之间,使电极体2024与阀部2022分离。通过隔离物2050,可抑制电极体2024向阀部2022侧的位移。因此,能够避免阀部2022被电极体2024堵塞。由此,能够确保壳体2020内的气体达到阀部2022的流路。
本实施方式的隔离物2050隔离物2050具有:与壳体2020的配置阀部2022的面对置的基部2051、多个壁部2052。各壁部2052从朝向基部2051中的电极体2024侧的面向电极体2024突出。各壁部2052的前端与电极体2024抵接。各壁部2052例如包含具有绝缘性和针对电解液的耐腐蚀性的树脂。
各壁部2052在与电极板2040的延伸方向相交的方向延伸。在本实施方式中,各电极板2040在方向Y延伸。因此,各壁部2052在与各电极板2040的延伸方向Y相交的方向延伸。此外,相邻的壁部相互平行地延伸,在相邻的壁部之间形成槽部2054。
更具体而言,各壁部2052是大致V字状。电极板2040的层叠方向上的各壁部2052的延伸范围是与电极体2024的一部分重叠的范围。多个壁部2052在方向Y在阀部2022的两侧,在电极板2040的层叠方向隔开规定的间隔而排列。由此,大致V字状的多个槽部2054在方向Y在阀部2022的两侧,在电极板2040的层叠方向排列。各槽部2054构成将从电极体2024流出的气体G导向阀部2022的流路。
通过使壁部2052在与电极板2040的延伸方向相交的方向延伸,能够抑制电极板2040进入到槽部2054。因此,能够确保壳体2020内的气体达到阀部2022的流路。
另外,各壁部2052也可以具有波纹管形状,在电极板2040的层叠方向隔开规定的间隔而排列,并且遍及方向Y上的电极体2024的整个区域而延伸。该情况下,优选在形成从电极体2024与阀部2022重叠的方向来看与阀部2022不重叠的槽部2054的壁部2052,设置在厚度方向贯通壁部2052的贯通孔、切口。由此,能够将与阀部2022不重叠的槽部2054和阀部2022连通。
此外,基部2051在作为阀部配置面的第2面2020b与基部2051排列的方向重叠于阀部2022的位置,具有凹部2051a。凹部2051a向电极体2024开口。通过该结构,在凹部2051a的底部,形成与阀部2022重叠的薄壁部2051b。换句话说,基部2051具有构成凹部2051a的底面的薄壁部2051b。
作为一个例子,薄壁部2051b具有挠性。因此,薄壁部2051b在阀部2022开阀时被从阀部2022释放的气体拉动,从阀部2022向壳体2020的外部飞出。此时,若向薄壁部2051b施加规定以上的拉动应力,则薄壁部2051b裂开。其结果,能够经由凹部2051a,使气体从电极体2024内向壳体2020外释放。换句话说,薄壁部2051b具有通过壳体2020内的气体的压力、或从阀部2022排出的气体的压力,在来自阀部2022的气体的释放时断裂的程度的挠性。或者,薄壁部2051b也可以具有在来自阀部2022的气体的释放时断裂的脆弱部2051c。通过在薄壁部2051b设置脆弱部2051c,即使在薄壁部2051b的挠性低的情况下,也能够促进薄壁部2051b的断裂。
凹部2051a能够构成从电极体2024达到阀部2022的气体的流路的一部分。因此,通过设置在基部2051设置的凹部2051a,能够提高来自阀部2022的气体释放的可靠性。此外,通过基部2051具有薄壁部2051b,在电池2006处于通常状态时,能够使电极体2024和壳体2020更加可靠地绝缘。
另外,基部2051也可以在阀部配置面与基部2051排列的方向上与阀部2022重叠的位置具有贯通孔2051d。通过设置贯通孔2051d,阀部2022与电极体2024相互相向。贯通孔2051d能够作为阀部2022开阀时气体的流路而发挥功能。由此,能够更加顺利地将气体从阀部2022释放。
此外,阀部2022也可以被设置于第1面2020a以及第2面2020b以外的壳体2020的面、例如短侧面2020c(参照图24的(B))。该情况下,隔离物2050被设置于短侧面2020c中的朝向壳体2020内的表面。此外,在图24的(A)~图24的(C)中,在电极体2024的与隔离物2050对置的面,不与壁部2052相接的区域的面积比与壁部2052相接的区域的面积大,但并不限定于该结构。若能够充分确保气体的流路,则也可以扩大各壁部2052的宽度等,使电极体2024的与隔离物2050对置的面中,与壁部2052相接的区域的面积比不与壁部2052相接的区域的面积大。
如以上说明那样,本实施方式的电池2006具有:收纳于壳体2020的电极体2024、被配置于电极体2024与壳体2020的设置阀部2022的面之间并使电极体2024与阀部2022分离的隔离物2050。此外,电极体2024具有多个电极板2040层叠的构造,隔离物2050具有:与阀部配置面对置的基部2051、从基部2051中的朝向电极体2024侧的面突出并且在与电极板2040延伸的方向相交的方向上延伸的壁部2052。由此,能够抑制来自阀部2022的气体排出被电极体2024妨碍,并且减少电池2006的内容物附着于输出端子2014的可能性。因此,能够提高电池模块2001的可靠性。另外,隔离物2050的形状能够举例以下的变形例。
(变形例5)
图25是从阀部侧观察变形例5所涉及的电池中的电极体以及隔离物的样子的示意图。变形例5的隔离物2050具有相对于电极板2040的层叠方向平行地延伸的多个壁部2052。各壁部2052是直线状,电极板2040的层叠方向上的延伸范围是与电极体2024的一部分重叠的范围。多个壁部2052在与电极板2040的层叠方向相交的方向上以规定的间隔而被配置,并且被配置为在层叠方向上锯齿状地偏离。通过这样的壁部2052的形状以及配置,也能够得到与实施方式4相同的效果。
集合体2002所具备的电池2006的数量、电极体2024所具备的电极板2040的数量并不被特别限定。包含隔板2008的形状、端板2010与绑定条2012的紧固构造的、集合体2002的各部的构造也不被特别限定。此外,在实施方式4以及变形例5中,电极体2024在至少一部分具有多个电极板2040层叠的构造即可。例如,电极体2024也可以具有一对正极板2040a以及负极板2040b漩涡状地卷绕的构造。该情况下,壁部2052在多个电极板2040层叠的部分,在与电极板2040延伸的方向相交的方向上延伸即可。针对实施方式3也同样地,电极体2024也可以具有一对正极板2040a以及负极板2040b漩涡状地卷绕的构造。
此外,在实施方式中,对约束部2026的作用效果进行说明时,对电极体2024通过气体而膨胀的条件下的作用效果进行说明。但是,电极体2024通过气体而膨胀不是必须的。换句话说,本公开不是以电极体2024通过气体而膨胀为前提,对不通过气体而膨胀的电极体2024也起到效果。
接下来,对实施方式5、6、7、8、9进行说明。
首先,针对现有的技术、课题进行说明。
如上述的说明那样,在现有的电池模块中,在实现发电性能和可靠性的兼得上存在改善的余地。
本实施方式5、6、7、8、9鉴于这种状况而作出,其目的在于,提供一种用于实现电池模块的发电性能和可靠性的兼得的技术。
本实施方式5、6、7、8、9是一种电池模块。该电池模块具备多个电池的集合体、汇流条、冷却板。电池具有:壳体、被配置于壳体的第1面的一对输出端子、被配置于第1面并用于将处于壳体的内部的气体释放的阀部。汇流条将多个电池的输出端子彼此电连接。冷却板构成为与汇流条热连接,并且第1主表面与第1面对置,具有气体流通部,该气体流通部包含在集合体以及冷却板的排列方向开口的有底孔或者无底孔并从排列方向来看至少一部分与阀部重叠。
通过本实施方式5、6、7、8、9,能够实现电池模块的发电性能和可靠性的兼得。
(实施方式5)
图26是实施方式5所涉及的电池模块的立体图。图27是电池的立体图。在图26中,图示将冷却板分解的状态。电池模块4001具备:集合体4002、汇流条4004、冷却板4006冷却板4006。集合体4002具有多个电池4012集合的构造。本实施方式的集合体4002取多个扁平的电池4012层叠的电池组、换句话说电池层叠体的方式。集合体4002具有:多个电池4012、多个隔板4014隔板4014、一对端板4016端板4016、一对绑定条4018绑定条4018。
各电池4012例如是锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池等可充电的二次电池。电池4012是所谓的方形电池,具有扁平的立方体形状的壳体4019。壳体4019具有外装罐4020以及盖4022。外装罐4020例如是有底筒状,具有大致长方形的开口(未图示)。经由该开口来向外装罐4020收纳电极体、电解液等。在外装罐4020的开口,设置将外装罐4020的大致长方形的开口密封的盖4022。盖4022例如是矩形形状的板。盖4022构成壳体4019的第1面4020a。
在盖4022、换句话说壳体4019的第1面4020a,在靠近长边方向的一端设置正极的输出端子4024,在靠近另一端设置负极的输出端子4024。一对输出端子4024分别与构成电极体的正极板、负极板电连接。以下,适当地,将正极的输出端子4024称为正极端子4024a,将负极的输出端子4024称为负极端子4024b。此外,在不需要区分输出端子4024的极性的情况下,将正极端子4024a和负极端子4024b统称为输出端子4024。外装罐4020以及盖4022是导电体,例如是金属制。例如,外装罐4020以及盖4022包含铝、铁、不锈钢等。盖4022和外装罐4020的开口例如通过激光来接合。因此,壳体4019具有将外装罐4020的开口以及盖4022的周边部接合的接合部21。一对输出端子4024分别被插入到形成于盖4022的贯通孔(未图示)。在一对输出端子4024和各贯通孔之间,存在绝缘性的密封部件(未图示)。
在本实施方式的说明中,为了方便,将设置盖4022的一侧的面(第1面4020a)设为电池4012的上表面,将相反侧的面设为电池4012的底面。此外,电池4012具有将上表面以及底面连结的4个侧面。4个侧面之中的两个是连接于上表面以及底面的长边的一对长侧面。该长侧面是电池4012所具有的6个面之中面积最大的面(主表面)。除2个长侧面以外的剩余2个侧面是连接于上表面以及底面的短边的一对短侧面。此外,在集合体4002,将电池4012的上表面侧的面设为集合体4002的上表面,将电池4012的底面侧的面设为集合体4002的底面,将电池4012的短侧面侧的面设为集合体4002的侧面。这些方向以及位置是为了方便而规定的。因此,例如,不意味着本公开中被规定为上表面的部分必须位于比底面和规定的部分更靠上方的位置。例如,本实施方式的集合体4002被配置为上表面换句话说电池4012的第1面4020a朝向铅垂方向下方。
在壳体4019的第1面4020a,在一对输出端子4024之间设置阀部4026。阀部4026也被称为安全阀,是在壳体4019的内压上升到规定值以上时开阀并用于将处于壳体4019的内部的气体释放的机构。各电池4012的阀部4026与气管(未图示)连接,电池内部的气体被从阀部4026向气管排出。例如,阀部4026包含:厚度比设置于盖4022的一部分的另一部分薄的薄壁部、和形成于该薄壁部的表面的线状的槽。在该结构中,若壳体4019的内压上升,则通过以槽为起点而薄壁部裂开,阀部4026开阀。由此,壳体4019内的气体被从阀部4026释放。作为处于壳体4019内的气体,举例电解液分解而生成的碳酸气体等。此外,在向壳体4019之外释放的气体中,可能也包含电池构造物的碎片等的微粒子。
多个电池4012的相邻的电池4012的长侧面彼此对置并以规定的间隔排列设置。在本实施方式中,将多个电池4012排列的方向设为方向X。此外,各电池4012的输出端子4024被配置为朝向相互相同的方向。在本实施方式中,各电池4012的输出端子4024为了方便而被配置为朝向铅垂方向下方。另外,各电池4012的输出端子4024也可以被配置为朝向不同的方向。并且,多个电池4012的输出端子4024彼此通过汇流条4004而电连接。
汇流条4004是包含铜、铝等金属的大致带状的部件。在本实施方式中,多个电池4012被组合为包含多个电池4012的多个电池块。并且,在各电池块,相同极性的输出端子4024彼此通过汇流条4004而被并联连接。此外,相邻的两个电池块的异极性的输出端子4024彼此通过汇流条4004而被串联连接。另外,全部电池4012也可以被串联连接。
隔板4014隔板4014也被称为绝缘隔离物,例如包含具有绝缘性的树脂。各隔板4014被配置于相邻的两个电池4012之间,将该两个电池4012间电绝缘。此外,一部分隔板4014被配置于电池4012与端板4016之间,将电池4012与端板4016之间绝缘。作为构成各隔板4014的树脂,示例聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯纤维(PC)、诺里尔(注册商标)树脂(变性PPE)等的热塑性树脂。
此外,各隔板4014具有在方向X延伸并覆盖电池4012的第1面4020a的壁部4014a。通过壁部4014a覆盖电池4012的第1面4020a,能够确保相邻的电池4012之间或者电池4012与端板4016之间的沿面距离。壁部4014a分别在输出端子4024所对应的位置和阀部4026所对应的位置,具有开口部(未图示)以使得输出端子4024或者阀部4026在外部露出。
此外,电池模块4001具有筒状的气体引导部4030气体引导部4030。气体引导部4030被配置为包围隔板4014所具有的、使阀部4026露出的开口部的周围。在本实施方式中,气体引导部4030与隔板4014一体成形。后面详细说明气体引导部4030的构造。另外,在电池模块4001中,也能够省略气体引导部4030。
被并列设置的多个电池4012以及多个隔板4014被一对端板4016夹着。一对端板4016被配置为隔着隔板4014而与位于方向X上的两端的电池4012相邻。端板4016例如包含金属板。在端板4016中的与电池4012的长侧面对置的面,设置螺钉4028螺钉4028螺合的螺钉孔(未图示)。
一对绑定条4018是以方向X为长边方向的长条状的部件。一对绑定条4018在与方向X正交并且与第1面4020a的长边方向平行的方向Y,排列为相互相向。在一对绑定条4018之间,存在多个电池4012、多个隔板4014以及一对端板4016。各绑定条4018具有:与集合体4002的侧面平行地延伸的矩形形状的平面部4018a、从平面部4018a的各端边向电池4012侧突出的4个檐部4018b。在方向X上相互对置的两个檐部4018b,设置螺钉4028被插入的贯通孔(未图示)。在平面部4018a,设置使电池4012的短侧面露出的开口部4018c。
在多个电池4012与多个隔板4014交替排列并且被一对端板4016在方向X夹着的状态下,这些被一对绑定条4018在方向Y夹着。各绑定条4018被对位为檐部4018b的贯通孔与端板4016的螺钉孔重叠。并且,螺钉4028被插入到贯通孔,与螺钉孔螺合。这样,通过一对绑定条4018与一对端板4016卡合,多个电池4012约束。
多个电池4012通过在方向X被绑定条4018勒紧而被进行方向X的定位。此外,多个电池4012的上表面以及底面经由隔板4014而抵接于在上表面以及底面并排的方向Z上相互对置的两个檐部4018b。由此,多个电池4012被进行方向Z的定位。作为一个例子,在这些定位结束之后,在各电池4012的输出端子4024安装汇流条4004,多个电池4012的输出端子4024彼此被电连接。例如汇流条4004通过焊接而被固定于输出端子4024。
集合体4002的输出端子4024突出的一侧的面被冷却板4006覆盖。冷却板4006是板状的部件,具有第1主表面4006a和第2主表面4006b。第2主表面4006b与第1主表面4006a对置。冷却板4006被配置为第1主表面4006a与各电池4012的第1面4020a对置。在冷却板4006与集合体4002之间,存在汇流条4004。冷却板4006包含铝等热传导性高的材料。此外,冷却板4006在内部具有水、乙二醇等的制冷剂流过的流路4006c(参照图28的(B))。此外,冷却板4006具有气体流通部4032气体流通部4032。后面详细说明冷却板4006的构造。
冷却板4006经由热传导部件4008,与各汇流条4004热连接。热传导部件4008存在于各汇流条4004与冷却板4006之间,抵接于各汇流条4004和冷却板4006。例如,热传导部件4008通过粘合剂而固定于汇流条4004。并且,若汇流条4004以及热传导部件4008被固定的集合体4002被载置于冷却板4006,则热传导部件4008与冷却板4006抵接。热传导部件4008具有高热传导性,并且具有绝缘性。由此,能够避免经由热传导部件4008而汇流条4004与冷却板4006电连接。
作为热传导部件4008,能够使用丙烯酸橡胶、硅酮橡胶等具有良好的热传导性的公知的树脂片等。在本实施方式中,在集合体4002以及冷却板4006的排列方向(方向Z)上与各输出端子4024重叠的位置,配置大致长方体状的热传导部件4008。各热传导部件4008中的与汇流条4004对置的表面抵接于汇流条4004的主表面,各热传导部件4008中的与冷却板4006对置的表面抵接于冷却板4006的第1主表面4006a。
经由热传导部件4008,各汇流条4004与冷却板4006热连接、换句话说可热交换地连接,从而通过冷却板4006,各汇流条4004被冷却,并且各电池4012被冷却。使用冷却板4006来将各汇流条4004冷却,从而能够更加提高汇流条4004以及电池4012的冷却效率。此外,在集合体4002与冷却板4006的排列方向上与输出端子4024重叠的位置设置热传导部件4008,从而能够缩短从输出端子4024达到冷却板4006的热传导路径。由此,能够提高输出端子4024以及电池4012的冷却效率。
集合体4002和冷却板4006在规定位置具有螺钉等的紧固部件被插入的插入部(未图示)。集合体4002和冷却板4006通过紧固部件被插入到插入部而相互固定。另外,将集合体4002和冷却板4006固定的紧固部件也可以被用于将冷却板4006固定于模块外壳。此外,优选地,集合体4002的紧固部从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,被设置于与电池4012不重叠的位置。例如,集合体4002的紧固部被设置于端板4016、绑定条4018。
图28的(A)是示意性地表示电池模块的仰视图。图28的(B)是沿着图28的(A)中的A-A线的剖视图。在图28的(B)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。
冷却板4006是平板状的管,具有:面向集合体4002的第1板部4034、和与第1板部4034相反的一侧的第2板部4036。第1板部4034与第2板部4036隔着规定的缝隙而相互对置,在其缝隙配置多个流路4006c。第1板部4034构成第1主表面4006a,第2板部4036构成第2主表面4006b。各流路4006c被配置为相互在方向Y隔着规定的间隔而分别在方向X延伸。在方向X上的各流路4006c的一端连接制冷剂提供路(未图示),在另一端连接制冷剂排出路(未图示)。这样的冷却板4006能够将公知的方法而形成,以使得通过按压等而在利用挤压成形等而得到的具有多个流路4006c的板形成气体流通部4032。
另外,冷却板4006也可以通过将相互独立的第1板部4034和第2板部4036接合而形成。例如,通过利用钎焊等来将形成有具有流路4006c的形状的槽的板材与不具有槽的板材接合,从而能够得到冷却板4006。
如上所述,冷却板4006具有气体流通部4032。气体流通部4032是用于将从各电池4012的阀部4026释放的气体从冷却板4006的第1主表面4006a侧的空间导向相反的一侧的第2主表面4006b侧的空间的机构。本实施方式的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向(方向Z)开口的无底孔。换句话说,气体流通部4032包含从第1主表面4006a到第2主表面4006b延伸的贯通孔。贯通孔的直径从第1主表面4006a侧到第2主表面4006b侧恒定。构成气体流通部4032的无底孔能够通过对构成冷却板4006的板材实施穿孔加工等公知的加工而形成。从各电池4012的阀部4026释放的气体经由气体流通部4032而被送出到冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间。此外,冷却板4006也可以在Z轴向的剖面,多个流路4006c被气体流通部4032分割。在该结构中,夹着气体流通部4032而相邻的两个流路4006c的间隔也可以不夹着气体流通部4032而比相邻的两个流路4006c的间隔大。
在将冷却板4006配置为覆盖各电池4012的第1面4020a的情况下,担心从阀部4026释放的气体的扩散被冷却板4006妨碍。与此相对地,通过在冷却板4006设置气体流通部4032,能够将从阀部4026释放的气体迅速从冷却板4006与电池4012之间的空间除去。由此,能够抑制电池4012的内容物附着于输出端子4024。
此外,本实施方式的冷却板4006具有多个气体流通部4032。各气体流通部4032与各电池4012的阀部4026建立对应。具体而言,各气体流通部4032被配置为从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,至少一部分与各阀部4026重叠。优选地,气体流通部4032被配置为与阀部4026的中心重叠。阀部4026的中心例如是从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看的阀部4026的轮廓形状的几何中心、或者几何学的重心。
进一步地,在本实施方式中,从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026的周边整体位于被各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部的周边包围的区域内。换句话说,在各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部的延伸区域,包含各阀部4026的整体。本实施方式的气体流通部4032是在第1主表面4006a以及第2主表面4006b开口的无底孔。因此,第1主表面4006a侧的端部是与第1主表面4006a相同的平面内包含的端部4032a。因此,各阀部4026的整体被配置于各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口内。通过这样的配置,能够使从阀部4026释放的气体更加可靠地流入气体流通部4032。
此外,在电池4012的第1面4020a与冷却板4006的第1主表面4006a之间,存在输出端子4024、汇流条4004以及热传导部件4008。因此,阀部4026与气体流通部4032在集合体4002以及冷却板4006的排列方向分离。在阀部4026与气体流通部4032的缝隙4038,配置筒状的气体引导部4030。气体引导部4030被配置为筒的开口朝向集合体4002以及冷却板4006的排列方向。并且,气体引导部4030的一个端部包围阀部4026的周围,另一个端部包围气体流通部4032的周围。从阀部4026释放的气体通过气体引导部4030的内部,达到气体流通部4032。由此,可抑制气体扩散至缝隙4038。
在本实施方式中,气体引导部4030与隔板4014一体成形。因此,作为构成气体引导部4030的材料,示例聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯纤维(PC)、诺里尔(注册商标)树脂(变性PPE)等的热塑性树脂。另外,气体引导部4030可以与隔板4014独立,例如也可以与冷却板4006一体成形。此外,气体引导部4030也可以是与隔板4014以及冷却板4006独立的另外部件。
如以上说明那样,本实施方式的电池模块4001具备多个电池4012的集合体4002、汇流条4004、冷却板4006。电池4012具有:壳体4019、被配置于壳体4019的第1面4020a的一对输出端子4024以及阀部4026。汇流条4004将多个电池4012的输出端子4024彼此电连接。冷却板4006被配置为与汇流条4004热连接,并且第1主表面4006a与电池4012的第1面4020a对置。此外,冷却板4006具有包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的无底孔的气体流通部4032。气体流通部4032从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,至少一部分与阀部4026重叠。
通过将冷却板4006与汇流条4004热连接,能够将汇流条4004高效地冷却。由此,能够在不由于汇流条的大型化、构造的复杂化而使汇流条的热容量增大的情况下,实现电池4012以及电池模块4001的高容量化。此外,能够抑制汇流条4004中产生的热传向电池4012而电池4012的温度上升。进一步地,通过冷却板4006,也能够经由汇流条4004来将输出端子4024、电极体冷却。因此,能够高效地冷却电池4012,能够抑制电池模块4001的发电性能的降低。此外,能够将冷却板4006以外的电池模块4001的散热构造省略或者缩小,因此能够实现电池模块4001的小型化、低成本化。
此外,本实施方式的冷却板4006具有包含在集合体4002与冷却板4006的排列方向开口的贯通孔的气体流通部4032。从阀部4026释放的气体经由气体流通部4032,向冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间排出。因此,能够抑制从阀部4026释放的气体滞留于电池4012与冷却板4006之间的空间。其结果,能够抑制电池4012的内容物附着于输出端子4024。因此,能够抑制输出端子4024的腐蚀、电池4012间的短路,能够提高电池模块4001的可靠性。根据以上,通过本实施方式能够实现电池模块4001的发电性能与可靠性的兼得。
此外,在本实施方式中,从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,阀部4026的周边整体位于被气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部4032a的周边包围的区域内。由此,能够使从阀部4026释放的气体更加可靠地流入气体流通部4032。此外,电池模块4001具有被配置于阀部4026与气体流通部4032的缝隙4038的筒状的气体引导部4030。由此,能够使从阀部4026释放的气体更加可靠地流入气体流通部4032。
在本实施方式中,气体流通部4032包含无底孔。但是,气体流通部4032并不被特别限定于该构造。气体流通部4032也可以具有以下的变形例1、2的构造。在以下的变形例1、2中,以与实施方式5不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构简单进行说明或者省略说明。
(变形例1)
图29的(A)是示意性地表示变形例1所涉及的电池模块的剖视图。在图29的(A)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例1的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第1主表面4006a侧。换句话说,气体流通部4032包含在第2主表面4006b侧开口的凹部。构成气体流通部4032的有底孔能够通过对构成冷却板4006的板材实施冲压加工等的公知的加工而形成。
冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a为大致一面。薄壁部4040是厚度比从冷却板4006的第1主表面4006a到第2主表面4006b的厚度薄的部分。此外,优选地,薄壁部4040比第1板部4034的厚度、换言之从流路4006c中的与第1主表面4006a对置的内侧面到第1主表面4006a的厚度薄。
若从各电池4012的阀部4026释放气体,则由于该气体的压力导致薄壁部4040裂开。由此,在电池模块4001,冷却板4006的第1主表面4006a侧的空间与第2主表面4006b侧的空间经由气体流通部4032而连通。其结果,从阀部4026释放的气体经由气体流通部4032而被送出到冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间。因此,能够抑制电池4012的内容物附着于输出端子4024,能够提高电池模块4001的可靠性。
在冷却板4006设置气体流通部4032的情况下,处于冷却板4006的面方向上的热的移动被气体流通部4032妨碍的趋势。与此相对地,薄壁部4040在电池4012的阀部4026未工作的状态下,能够作为在冷却板4006的面方向延伸的热传导路径而发挥功能。因此,通过将气体流通部4032包含有底孔,换句话说通过在冷却板4006设置薄壁部4040,能够抑制冷却板4006中的热扩散效率的降低。因此,能够抑制汇流条4004以及电池4012的冷却效率的降低。
此外,本实施方式的薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第1板部4034的一部分。由此,相比于薄壁部4040与周围独立的情况,能够提高薄壁部4040的周围与薄壁部4040之间的热传导率。此外,能够抑制电池模块4001的部件点数的增加、构造的复杂化。
另外,薄壁部4040也可以与周围独立。该情况下,通过对冷却板4006实施穿孔加工并形成贯通孔,利用构成薄壁部4040的热传导片等来将设置于第1主表面4006a的开口阻塞,从而能够形成气体流通部4032。该情况下,相比于薄壁部4040与周围一体的气体流通部4032,能够简单地形成气体流通部4032。此外,在本变形例中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026的周边整体位于各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部、换句话说被底面4032c的周边包围的区域内。
(变形例2)
图29的(B)是示意性地表示变形例2所涉及的电池模块的剖视图。在图29的(B)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例2的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第2主表面4006b侧。换句话说,气体流通部4032包含在第1主表面4006a侧开口的凹部。
冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第2主表面4006b大致一面。薄壁部4040比从冷却板4006的第1主表面4006a到第2主表面4006b的厚度薄。此外,优选地,薄壁部4040比第2板部4036的厚度、换言之从流路4006c中的与第2主表面4006b对置的内侧面到第2主表面4006b的厚度薄。
若从各电池4012的阀部4026释放气体,则由于该气体的压力导致薄壁部4040裂开,冷却板4006的第1主表面4006a侧的空间与第2主表面4006b侧的空间经由气体流通部4032而连通。此外,通过设置薄壁部4040,能够抑制冷却板4006中的热扩散效率的降低。此外,在本变形例中,气体流通部4032在第1主表面4006a侧开口。因此,相比于在第2主表面4006b侧开口的气体流通部4032,能够容易将从阀部4026释放的气体导入至气体流通部4032。
此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第2板部4036的一部分。由此,相比于薄壁部4040与周围独立的情况,能够提高薄壁部4040的周围与薄壁部4040之间的热传导率。此外,能够抑制电池模块4001的部件点数的增加、构造的复杂化。此外,在本变形例中,从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026的周边整体位于各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部、换句话说被第1主表面4006a侧的开口的周边包围的区域内。
另外,在变形例1中,薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a一面,在变形例2中,薄壁部4040被配置为与第2主表面4006b一面。但是,薄壁部4040的配置并不限定于这些,能够设置于第1主表面4006a与第2主表面4006b之间的任意的位置。
(实施方式6)
实施方式6除了气体流通部具有锥形形状这方面,具有与实施方式5共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式5不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图30是示意性地表示实施方式6所涉及的电池模块的剖视图。在图30中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。
电池模块4001具备集合体4002、汇流条4004、冷却板4006。集合体4002具有多个电池4012。在各电池4012的第1面4020a,配置一对输出端子4024以及阀部4026。汇流条4004将多个电池4012的输出端子4024彼此电连接。冷却板4006被配置为经由热传导部件4008而与汇流条4004热连接,并且第1主表面4006a与第1面4020a对置。
冷却板4006包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向(方向Z)开口的无底孔,具有从排列方向来看至少一部分与阀部4026重叠的气体流通部4032。气体流通部4032具有相对于集合体4002以及冷却板4006的排列方向正交的气体的流路面积N从排列方向的一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。这样的气体流通部4032能够通过对构成冷却板4006的板材实施穿孔加工等的公知的加工而形成。
在本实施方式中,气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部处的流路面积N小。本实施方式的气体流通部4032是在第1主表面4006a以及第2主表面4006b开口的无底孔。因此,第1主表面4006a侧的端部是与第1主表面4006a相同平面内包含的端部4032a,第2主表面4006b侧的端部是与第2主表面4006b相同平面内包含的端部4032b。因此,构成气体流通部4032的无底孔的第1主表面4006a侧的开口比第2主表面4006b侧的开口小。
换句话说,本实施方式的气体流通部4032呈锥形以使得从第1主表面4006a向第2主表面4006b流路阶梯地或者连续地变宽。另外,在本实施方式中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026的整体被配置于各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口内。
通过本实施方式所涉及的电池模块4001,与实施方式5同样地,能够实现电池模块4001的发电性能与可靠性的兼得。此外,本实施方式的气体流通部4032具有远离于阀部4026的一侧的流路面积N比接近于阀部4026的一侧的流路面积N大的锥形形状。换句话说,气体流通部4032具有气体的流出口比气体的流入口大的形状。由此,能够容易使流入气体流通部4032的气体向出口侧移动。因此,能够更加容易通过冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间来将从阀部4026释放的气体释放。
在本实施方式中,气体流通部4032包含无底孔。但是,气体流通部4032并不特别限定于该构造。气体流通部4032也可以具有以下的变形例3、4的构造。在以下的变形例3、4中,以与实施方式6不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。另外,针对本实施方式的变形例3、4具有与针对实施方式5的变形例1、2相同的对应关系。
(变形例3)
图31的(A)是示意性地表示变形例3所涉及的电池模块的剖视图。在图31的(A)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例3的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第1主表面4006a侧。换句话说,气体流通部4032包含在第2主表面4006b侧开口的凹部。构成气体流通部4032的有底孔能够通过对构成冷却板4006的板材实施冲压加工等的公知的加工而形成。
气体流通部4032具有第1主表面4006a侧的端部处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部处的流路面积N小、流路面积N从一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。气体流通部4032是在第2主表面4006b开口的有底孔,因此第1主表面4006a侧的端部是有底孔的底面4032c,第2主表面4006b侧的端部是与第2主表面4006b相同平面内包含的端部4032b。因此,本变形例的气体流通部4032呈锥形以使得流路从底面4032c向第2主表面4006b侧的开口阶梯地或者连续地变宽。
冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a大致一面。此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第1板部4034的一部分。此外,在本变形例中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026位于其周边整体被各气体流通部4032的底面4032c的周边包围的区域内。
(变形例4)
图31的(B)是示意性地表示变形例4所涉及的电池模块的剖视图。在图31的(B)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例4的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第2主表面4006b侧。换句话说,气体流通部4032包含在第1主表面4006a侧开口的凹部。
气体流通部4032具有第1主表面4006a侧的端部处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部处的流路面积N小、流路面积N从一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。气体流通部4032是在第1主表面4006a开口的有底孔,因此第1主表面4006a侧的端部是与第1主表面4006a相同平面内包含的端部4032a,第2主表面4006b侧的端部是有底孔的底面4032c。因此,本变形例的气体流通部4032呈锥形以使得流路从第1主表面4006a侧的开口向第2主表面4006b侧的底面4032c阶梯地或者连续地变宽。
冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第2主表面4006b大致一面。此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第2板部4036的一部分。此外,在本变形例中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026位于其周边整体被各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口的周边包围的区域内。
另外,在变形例3中,薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a一面,在变形例4中,薄壁部4040被配置为与第2主表面4006b一面。但是,薄壁部4040的配置并不限定于这些,能够设置于第1主表面4006a与第2主表面4006b之间的任意的位置。
(实施方式7)
实施方式7除了气体流通部具有与实施方式6相反的锥形形状这方面,具有与实施方式5或者6共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式5或者6不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单进行说明或者省略说明。图32是示意性地表示实施方式7所涉及的电池模块的剖视图。在图32中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。
电池模块4001具备集合体4002、汇流条4004、冷却板4006。集合体4002具有多个电池4012。在各电池4012的第1面4020a,配置一对输出端子4024以及阀部4026。汇流条4004将多个电池4012的输出端子4024彼此电连接。冷却板4006被配置为经由热传导部件4008而与汇流条4004热连接,并且第1主表面4006a与第1面4020a对置。
冷却板4006包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向(方向Z)开口的无底孔,具有从排列方向来看至少一部分与阀部4026重叠的气体流通部4032。此外,气体流通部4032具有相对于集合体4002以及冷却板4006的排列方向正交的气体的流路面积N从排列方向的一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。
在本实施方式中,气体流通部4032的第1主表面4006a侧的端部处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部处的流路面积N大。本实施方式的气体流通部4032是在第1主表面4006a以及第2主表面4006b开口的无底孔。因此,第1主表面4006a侧的端部是与第1主表面4006a相同平面内包含的端部4032a,第2主表面4006b侧的端部是与第2主表面4006b相同平面内包含的端部4032b。因此,构成气体流通部4032的无底孔的第1主表面4006a侧的开口比第2主表面4006b侧的开口大。
换句话说,本实施方式的气体流通部4032呈锥形以使得流路从第1主表面4006a向第2主表面4006b阶梯地或者连续地变细。另外,在本实施方式中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026的整体被配置于各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口内。
通过本实施方式所涉及的电池模块4001,也能够与实施方式5同样地实现电池模块4001的发电性能与可靠性的兼得。此外,本实施方式的气体流通部4032具有接近于阀部4026的一侧的流路面积N比远离于阀部4026的一侧的流路面积N大的锥形形状。换句话说,气体流通部4032具有气体的流入口比气体的流出口大的形状。由此,能够容易将从阀部4026释放的气体向气体流通部4032导入。此外,换言之,气体流通部4032具有气体的流出口比气体的流入口小的形状。由此,能够抑制向冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间释放的气体进入到气体流通部4032内。
在本实施方式中,气体流通部4032包含无底孔。但是,气体流通部4032并不特别限定于该构造。气体流通部4032也可以具有以下的变形例5、6的构造。在以下的变形例5、6中,以与实施方式7不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。另外,针对本实施方式的变形例5、6具有与针对实施方式6的变形例3、4相同的对应关系。
(变形例5)
图33的(A)是示意性地表示变形例5所涉及的电池模块的剖视图。在图33的(A)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例5的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第1主表面4006a侧。换句话说,气体流通部4032包含在第2主表面4006b侧开口的凹部。
气体流通部4032具有第1主表面4006a侧的端部处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部处的流路面积N大、流路面积N从一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。气体流通部4032是在第2主表面4006b开口的有底孔,因此第1主表面4006a侧的端部是有底孔的底面4032c,第2主表面4006b侧的端部是与第2主表面4006b相同平面内包含的端部4032b。因此,本变形例的气体流通部4032呈锥形以使得流路从底面4032c向第2主表面4006b侧的开口阶梯地或者连续地变细。
冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a大致一面。此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第1板部4034的一部分。此外,在本变形例中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026位于其周边整体被各气体流通部4032的底面4032c的周边包围的区域内。
(变形例6)
图33的(B)是示意性地表示变形例6所涉及的电池模块的剖视图。在图33的(B)中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例6的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第2主表面4006b侧。换句话说,气体流通部4032包含在第1主表面4006a侧开口的凹部。
气体流通部4032具有第1主表面4006a侧的端部处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部处的流路面积N大、流路面积N从一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。气体流通部4032是在第1主表面4006a开口的有底孔,因此第1主表面4006a侧的端部是与第1主表面4006a相同平面内包含的端部4032a,第2主表面4006b侧的端部是有底孔的底面4032c。因此,本变形例的气体流通部4032呈锥形以使得流路从第1主表面4006a侧的开口向第2主表面4006b侧的底面4032c阶梯地或者连续地变细。
冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第2主表面4006b大致一面。此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第2板部4036的一部分。此外,在本变形例中,气体流通部4032在第1主表面4006a侧开口,并且流路面积N向薄壁部4040缓缓变小。由此,能够使从阀部4026释放的气体集中于薄壁部4040。因此,能够更加可靠地打破薄壁部4040。因此,能够增加薄壁部4040的厚度并实现冷却板4006的热扩散效率的提高。此外,在本变形例中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026位于其周边整体被各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口的周边包围的区域内。
另外,在变形例5中,薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a一面,在变形例6中,薄壁部4040被配置为与第2主表面4006b一面。但是,薄壁部4040的配置并不限定于这些,能够设置于第1主表面4006a与第2主表面4006b之间的任意的位置。
(实施方式8)
实施方式8除了气体流通部具有收紧的形状这方面,具有与实施方式5共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式5不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图34是示意性地表示实施方式8所涉及的电池模块的剖视图。在图34中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。
电池模块4001具备集合体4002、汇流条4004、冷却板4006。集合体4002具有多个电池4012。在各电池4012的第1面4020a,配置一对输出端子4024以及阀部4026。汇流条4004将多个电池4012的输出端子4024彼此电连接。冷却板4006被配置为经由热传导部件4008而与汇流条4004热连接,并且第1主表面4006a与第1面4020a对置。
冷却板4006包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向(方向Z)开口的无底孔,具有从排列方向来看至少一部分与阀部4026重叠的气体流通部4032。气体流通部4032具有相对于集合体4002以及冷却板4006的排列方向正交的气体的流路面积N从排列方向的一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。这样的气体流通部4032能够通过对构成冷却板4006的板材实施穿孔加工等的公知的加工而形成。
气体流通部4032在从第1主表面4006a侧的端部到第2主表面4006b侧的端部之间具有收紧部4032d。在本实施方式中,收紧部4032d位于集合体4002以及冷却板4006的排列方向上的气体流通部4032的中央部。气体流通部4032中的气体的流路面积N在收紧部4032d为最小。换句话说,流路面积N从第1主表面4006a侧的端部向收紧部4032d缓缓变小,从收紧部4032d向第2主表面4006b侧的端部缓缓变大。本实施方式的气体流通部4032是在第1主表面4006a以及第2主表面4006b开口的无底孔。因此,第1主表面4006a侧的端部是与第1主表面4006a相同平面内包含的端部4032a,第2主表面4006b侧的端部是与第2主表面4006b相同平面内包含的端部4032b。
因此,本实施方式的气体流通部4032呈锥形以使得流路从第1主表面4006a向收紧部4032d阶梯地或者连续地变细,流路从收紧部4032d向第2主表面4006b阶梯地或者连续地变宽。另外,在本实施方式中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026的整体被配置于各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口内。
通过本实施方式所涉及的电池模块4001,也能够与实施方式5同样地,实现电池模块4001的发电性能与可靠性的兼得。此外,本实施方式的气体流通部4032在从第1主表面4006a侧的端部到收紧部4032d的部分,具有接近于阀部4026的一侧的流路面积N比远离于阀部4026的一侧的流路面积N大的锥形形状。由此,能够容易将从阀部4026释放的气体向气体流通部4032导入。此外,能够抑制向冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间释放的气体向电池4012侧逆流。
此外,气体流通部4032在从收紧部4032d到第2主表面4006b的部分,具有远离于阀部4026的一侧的流路面积N比接近于阀部4026的一侧的流路面积N大的锥形形状。由此,能够容易通过冷却板4006的第2主表面4006b侧的空间来将从阀部4026释放的气体释放。
在本实施方式中,气体流通部4032包含无底孔。但是,气体流通部4032并不特别限定于该构造。气体流通部4032也可以具有以下的变形例7的构造。在以下的变形例7中,以与实施方式8不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。另外,针对本实施方式的变形例7具有与针对实施方式5的变形例1、2相同的对应关系。
(变形例7)
图35是示意性地表示变形例7所涉及的电池模块的剖视图。在图10中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例7的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的两个有底孔。具体而言,气体流通部4032包含在第1主表面4006a开口的第1有底孔4042和在第2主表面4006b开口的第2有底孔4044。第1有底孔4042与第2有底孔4044被配置为相互的底面4042c、44c对置。底面4042c与底面44c隔着规定的间隔而被配置。
第1有底孔4042的第1主表面4006a侧的端部4032a处的流路面积N比第2主表面4006b侧的端部、换句话说底面4042c处的流路面积N大。即,第1有底孔4042呈锥形以使得流路从第1主表面4006a侧的开口向底面4042c阶梯地或者连续地变细。另一方面,第2有底孔4044的第2主表面4006b侧的端部4032b处的流路面积N比第1主表面4006a侧的端部、换句话说底面44c处的流路面积N大。即,第2有底孔4044呈锥形以使得流路从底面44c向第2主表面4006b侧的开口阶梯地或者连续地变宽。因此,在本变形例中,通过第1有底孔4042的第2主表面4006b侧的端部和第2有底孔4044的第1主表面4006a侧的端部而形成收紧部4032d。
气体流通部4032具有相对于集合体4002以及冷却板4006的排列方向正交的气体的流路面积N从排列方向的一端侧到另一端侧缓缓变化的形状。在本变形例的气体流通部4032中,流路面积N从第1主表面4006a侧的端部4032a向收紧部4032d缓缓变小,流路面积N从收紧部4032d向第2主表面4006b侧的端部4032b缓缓变大。
冷却板4006具有构成第1有底孔4042的底面4042c以及第2有底孔4044的底面44c的薄壁部4040。在本变形例中,被底面4042c和底面44c夹着的部分构成薄壁部4040。此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。此外,在本变形例中,也从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,各阀部4026位于其周边整体被各气体流通部4032的第1主表面4006a侧的开口的周边包围的区域内。
另外,在本变形例中,薄壁部4040被配置于收紧部4032d,但薄壁部4040的配置并不局限于此,能够设置于第1主表面4006a与第2主表面4006b之间的任意的位置。
(实施方式9)
实施方式9除了气体引导部4030以及冷却板4006的形状不同这方面,具有与实施方式5共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式5不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图36是示意性地表示实施方式9所涉及的电池模块的剖视图。在图36中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。
电池模块4001具备集合体4002、汇流条4004、冷却板4006。集合体4002具有多个电池4012。在各电池4012的第1面4020a,配置一对输出端子4024以及阀部4026。汇流条4004将多个电池4012的输出端子4024彼此电连接。冷却板4006被配置为经由热传导部件4008而与汇流条4004热连接,并且第1主表面4006a与第1面4020a对置。
冷却板4006包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向(方向Z)开口的无底孔,具有从排列方向来看至少一部分与阀部4026重叠的气体流通部4032。此外,电池模块4001在阀部4026与气体流通部4032的缝隙4038,具有气体引导部4030。本实施方式的气体引导部4030具有筒部4046和凸缘部4048。
筒部4046被配置为开口朝向集合体4002以及冷却板4006的排列方向。筒部4046的一个开口与阀部4026连接。筒部4046的另一个开口与气体流通部4032连接。从阀部4026释放的气体通过筒部4046的内部,达到气体流通部4032。凸缘部4048从筒部4046的外侧面扩展到筒的外侧。通过设置凸缘部4048,能够提高筒部4046的强度。由此,能够抑制由于从阀部4026释放的气体的压力导致筒部4046变形。
本实施方式的冷却板4006在第1主表面4006a,具有包围气体流通部4032的周围的阶梯部4050。阶梯部4050在比第1主表面4006a更靠近第2主表面4006b的位置具有与第1主表面4006a平行地延伸的底面4050a和将第1主表面4006a与底面4050a连结的内侧面4050b。因此,第1主表面4006a在阶梯部4050变低一级。内侧面4050b从集合体4002以及冷却板4006的排列方向来看,具有与筒部4046相似形状,并且比筒部4046的外径稍大。
气体引导部4030在筒部4046的冷却板4006侧的端部,与阶梯部4050卡合。换句话说,筒部4046的冷却板4006侧的端部被配置于阶梯部4050内。在该状态下,底面4050a与筒部4046的下端面抵接,内侧面4050b与筒部4046的外侧面对置。由此,气体流通部4032在第1主表面4006a延伸的方向、换句话说第1主表面4006a的面内方向被定位。其结果,能够抑制由于从阀部4026释放的气体的压力导致气体引导部4030的位置偏移。此外,优选地,在筒部4046的端部与阶梯部4050卡合的状态下,凸缘部4048的朝向第1主表面4006a侧的面与第1主表面4006a抵接。由此,能够更加抑制筒部4046的变形。
在本实施方式中,气体流通部4032包含无底孔。但是,气体流通部4032并不特别限定于该构造。气体流通部4032也可以具有以下的变形例8的构造。在以下的变形例8中,以与实施方式9不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。另外,针对本实施方式的变形例8具有与针对实施方式5的变形例1相同的对应关系。
(变形例8)
图37是示意性地表示变形例8所涉及的电池模块的剖视图。在图37中,省略电池4012的内部构造以及隔板4014的图示。变形例8的气体流通部4032包含在集合体4002以及冷却板4006的排列方向开口的有底孔。在本变形例中,有底孔的底面4032c被配置于第1主表面4006a侧。换句话说,气体流通部4032包含在第2主表面4006b侧开口的凹部。冷却板4006具有构成有底孔的底面4032c的薄壁部4040。薄壁部4040被配置为与第1主表面4006a大致一面。此外,薄壁部4040与有底孔的周围一体成形。换句话说,薄壁部4040是第1板部4034的一部分。
此外,电池模块4001具有气体引导部4030。气体引导部4030具有筒部4046和凸缘部4048。筒部4046的一个开口与阀部4026连接,另一个开口与气体流通部4032连接。凸缘部4048从筒部4046的外侧面向筒的外侧扩展。本实施方式的冷却板4006在第1主表面4006a,具有包围气体流通部4032的周围的阶梯部4050。更具体而言,阶梯部4050包围气体流通部4032的底面4032c、换言之薄壁部4040的周围。本变形例的阶梯部4050包含沿着底面4032c的周围延伸的槽。气体流通部4032在筒部4046的冷却板4006侧的端部,与阶梯部4050卡合。换句话说,筒部4046的冷却板4006侧的端部被嵌入到构成阶梯部4050的槽。
另外,虽省略图示,但与变形例2等同样地,薄壁部4040也可以被设置于第2主表面4006b侧。此外,薄壁部4040也可以被设置于第1主表面4006a与第2主表面4006b之间的任意的位置。
在上述的各实施方式以及各变形例中,设置有气体引导部4030的情况下,被阀部4026的周边包围的区域的面积Sv、气体引导部4030的流路面积Sg、气体流通部4032的流路面积Sf的大小关系也可以是Sv≤Sf≤Sg。通过设置气体引导部4030,从阀部4026释放的气体容易向气体流通部4032流入。因此,能够通过气体引导部4030的设置来抑制减小气体流通部4032的流路面积Sf的情况引起的气体向气体流通部4032的流入量的降低。换句话说,能够减小所要求的气体流通部4032的流路面积Sf。由此,能够抑制气体流通部4032的大型化并更加提高冷却板4006的冷却效率。
集合体4002所具备的电池4012的数量、热传导部件4008的数量并不被特别限定。包含隔板4014的形状、端板4016与绑定条4018的紧固构造的、集合体4002的各部的构造也不被特别限定。电池模块4001也可以具备汇流条板。汇流条板是被配置为与多个电池4012的第1面4020a对置并且覆盖第1面4020a的板状的部件。汇流条板相当于实施方式中各隔板4014所具备的壁部4014a的集合体。
接下来,对实施方式10、11、12、13进行说明。
近年来,需要电池模块的进一步的高容量化,为了满足该要求而电池的高容量化正在进行。若电池高容量化,则将电池彼此连接的汇流条中流过大电流。因此,汇流条中的发热量增大。若汇流条的发热量增大,则担心从汇流条向电池传递热并且电池的温度上升,电池的发电性能降低。
作为抑制汇流条的发热的方法,考虑在汇流条抵接冷却板。但是,电池、汇流条以及冷却板中分别存在尺寸公差。因此,不容易将全部汇流条与冷却板热连接,担心各汇流条中基于冷却板的散热效果变得不均衡。该情况下,冷却不充分的汇流条所连接的电池的发电性能会降低。各个电池的发电性能的降低导致电池模块整体中的发电性能的降低。
本实施方式10、11、12、13鉴于这种状况而作出,其目的在于,提供一种用于抑制电池模块的发电性能的降低的技术。
本实施方式10、11、12、13是一种电池模块。该电池模块的具有壳体以及配置于壳体的第1面的一对输出端子的电池具备:多个集合的集合体、将多个电池的输出端子彼此电连接的多个汇流条、被配置为夹着多个汇流条而与第1面对置的冷却板、抵接于汇流条和冷却板并将汇流条与冷却板热连接的绝缘性的热传导部件、取弹性变形并收缩的状态并能够使热传导部件的表面向汇流条或者冷却板施力的伸缩机构。
通过本实施方式10、11、12、13,能够抑制电池模块的发电性能的降低。
(实施方式10)
图38是实施方式10所涉及的电池模块的立体图。图39是电池的立体图。在图38中,图示将冷却板分解的状态。电池模块5001电池模块5001具备:集合体5002、多个汇流条5004汇流条5004、冷却板5006、热传导部件5008、位移限制部5010、伸缩机构5030。集合体5002具有多个电池5012集合的构造。本实施方式的集合体5002采取多个扁平的电池5012层叠的电池组、换句话说电池层叠体的方式。集合体5002具有:多个电池5012、多个隔板5014隔板5014、一对端板5016端板5016、一对绑定条5018绑定条5018。
各电池5012例如是锂离子电池、镍-氢电池、镍-镉电池等可充电的二次电池。电池5012是所谓的方形电池,具有扁平的立方体形状的壳体5019。壳体5019具有外装罐5020以及盖5022。在外装罐5020的一面设置未图示的大致长方形的开口,经由该开口来向外装罐5020收纳电极体、电解液等。在外装罐5020的开口,设置将外装罐5020的开口密封的盖5022。盖5022例如是矩形形状的板。盖5022构成壳体5019的第1面5020a。
在盖5022、换句话说壳体5019的第1面5020a,在靠近长边方向的一端设置正极的输出端子5024,在靠近另一端设置负极的输出端子5024。一对输出端子5024分别电连接于构成电极体的正极板、负极板。以下,适当地,将正极的输出端子5024称为正极端子5024a,将负极的输出端子5024称为负极端子5024b。此外,在不需要区分输出端子5024的极性的情况下,将正极端子5024a和负极端子5024b统称为输出端子5024。外装罐5020以及盖5022是导电体,例如是金属制。例如,外装罐5020以及盖5022包含铝、铁、不锈钢等。盖5022和外装罐5020的开口例如通过激光而接合。因此,壳体5019具有将外装罐5020的开口以及盖5022的周边部接合的接合部5021。一对输出端子5024分别被插入到形成于盖5022的贯通孔(未图示)。在一对输出端子5024与各贯通孔之间,存在绝缘性的密封部件(未图示)。
在本实施方式的说明中,为了方便,将设置盖5022的一侧的面(第1面5020a)设为电池5012的上表面,将相反侧的面(外装罐5020的底面)设为电池5012的底面。此外,电池5012具有将上表面以及底面连结的4个侧面。4个侧面之中的两个是与上表面以及底面的长边连接的一对长侧面。该长侧面是电池5012所具有的6个面之中面积最大的面(主表面)。除两个长侧面的剩余两个侧面是与上表面以及底面的短边连接的一对短侧面。此外,在集合体5002,将电池5012的上表面侧的面设为集合体5002的上表面,将电池5012的底面侧的面设为集合体5002的底面,将电池5012的短侧面侧的面设为集合体5002的侧面。这些方向以及位置为了方便而规定。因此,例如,本公开中被规定为上表面的部分并不意味着必须比被规定为底面的部分位于更靠上方的位置。例如,本实施方式的集合体5002被配置为上表面、换句话说电池5012的第1面5020a朝向铅垂方向下方。
在盖5022,在一对输出端子5024之间设置安全阀5026。安全阀5026是在壳体5019的内压上升为规定值以上时开阀并用于将内部的气体释放的机构。各电池5012的安全阀5026与未图示的气管连接,电池内部的气体被从安全阀5026向气管排出。例如,安全阀5026包含:厚度比设置于盖5022的一部分的另一部分薄的薄壁部、形成于该薄壁部的表面的线状的槽。在该结构中,若壳体5019的内压上升,则以槽为起点而薄壁部裂开从而安全阀5026开阀。
多个电池5012的相邻的电池5012的长侧面彼此对置并以规定的间隔排列设置。在本实施方式中,将多个电池5012排列的方向设为方向X。此外,各电池5012的输出端子5024被配置为朝向相互相同的方向。在本实施方式中,各电池5012的输出端子5024为了方便而被配置为朝向铅垂方向下方。另外,各电池5012的输出端子5024也可以被配置为朝向不同的方向。并且,多个电池5012的输出端子5024彼此通过多个汇流条5004而电连接。
各汇流条5004是包含铜、铝等的金属的大致带状的部件。在本实施方式中,多个电池5012被组合为包含多个电池5012的多个电池块。并且,在各电池块,相同极性的输出端子5024彼此通过汇流条5004而并联连接。此外,相邻的两个电池块的异极性的输出端子5024彼此通过汇流条5004而串联连接。另外,全部电池5012也可以串联连接。
隔板5014也被称为绝缘隔离物,例如包含具有绝缘性的树脂。各隔板5014被配置于相邻的两个电池5012之间,将这两个电池5012间电绝缘。此外,一部分的隔板5014被配置于电池5012与端板5016之间,将电池5012与端板5016之间绝缘。作为构成各隔板5014的树脂,示例聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯纤维(PC)、诺里尔(注册商标)树脂(变性PPE)等的热塑性树脂。
此外,各隔板5014具有在方向X延伸并覆盖电池5012的第1面5020a的壁部5014a。通过壁部5014a覆盖电池5012的第1面5020a,能够确保相邻的电池5012间或者电池5012与端板5016之间的沿面距离。壁部5014a在安全阀5026所对应的位置,具有开口部5014b以使得安全阀5026在外部露出。
被并排设置的多个电池5012以及多个隔板5014被一对端板5016夹着。一对端板5016被配置为隔着隔板5014而与位于方向X上的两端的电池5012相邻。端板5016例如包含金属板。在端板5016中的与电池5012的长侧面对置的面,设置螺钉5028螺合的螺钉孔(未图示)。
一对绑定条5018是将方向X设为长边方向的长条状的部件。一对绑定条5018在与方向X正交并且与第1面5020a的长边方向平行的方向Y,被排列为相互相向。在一对绑定条5018之间,存在多个电池5012、多个隔板5014以及一对端板5016。各绑定条5018具有:与集合体5002的侧面平行地延伸的矩形形状的平面部5018a、从平面部5018a的各端边向电池5012侧突出的4个檐部5018b。在方向X上相互对置的2个檐部5018b,设置螺钉5028被插入的贯通孔(未图示)。在平面部5018a,设置使电池5012的短侧面露出的开口部5018c。
在多个电池5012与多个隔板5014交替排列并且在方向X被一对端板5016夹着的状态下,这些在方向Y被一对绑定条5018夹着。各绑定条5018被对位以使得檐部5018b的贯通孔与端板5016的螺钉孔重叠。并且,螺钉5028被插入到贯通孔,与螺钉孔螺合。这样,通过一对绑定条5018与一对端板5016卡合,从而多个电池5012被约束。
多个电池5012通过在方向X被绑定条5018勒紧,从而进行方向X的定位。此外,多个电池5012的上表面以及底面经由隔板5014而抵接于在上表面以及底面并排的方向Z上相互对置的两个檐部5018b。由此,多个电池5012被进行方向Z的定位。作为一个例子,在这些定位结束后,在各电池5012的输出端子5024安装汇流条5004,多个电池5012的输出端子5024彼此被电连接。例如汇流条5004通过焊接而被固定于输出端子5024。
集合体5002的输出端子5024突出的一侧的面被冷却板5006覆盖。冷却板5006被配置为与各电池5012的第1面5020a对置。在冷却板5006与集合体5002之间,存在汇流条5004。冷却板5006包含铝等热传导性高的材料。另外,冷却板5006也可以在内部具有水、乙二醇等的制冷剂流过的流路。
热传导部件5008存在于各汇流条5004与冷却板5006之间,抵接于各汇流条5004和冷却板5006。例如,热传导部件5008通过粘合剂而被固定于汇流条5004。并且,若汇流条5004以及热传导部件5008被固定的集合体5002被载置于冷却板5006,则热传导部件5008抵接于冷却板5006。热传导部件5008具有高热传导性,并具有绝缘性。由此,能够避免经由热传导部件5008而汇流条5004与冷却板5006电连接。
作为热传导部件5008,能够使用丙烯酸橡胶、硅酮橡胶等具有良好的热传导性的公知的树脂片等。在本实施方式中,在集合体5002以及冷却板5006的排列方向(方向Z)上与各输出端子5024重叠的位置,配置大致长方体状的热传导部件5008。各热传导部件5008的与汇流条5004对置的表面抵接于汇流条5004的主表面,与冷却板5006对置的表面抵接于冷却板5006的主表面。
经由热传导部件5008,各汇流条5004与冷却板5006被热连接,换句话说被可热交换地连接。由此,通过冷却板5006从而各汇流条5004被冷却,并且各电池5012被冷却。通过使用冷却板5006来将各汇流条5004冷却,能够更加提高汇流条5004以及电池5012的冷却效率。此外,通过在集合体5002与冷却板5006的排列方向上与输出端子5024重叠的位置设置热传导部件5008,能够缩短从输出端子5024达到冷却板5006的热传导路径。由此,能够更加提高输出端子5024以及电池5012的冷却效率。输出端子5024与将输出端子5024以及电极体电、热连接的集电部件的接合位置是,构造上电阻容易变高,因此容易发热。因此,优先冷却输出端子5024为宜。
集合体5002和冷却板5006在规定位置具有螺钉等的紧固部件被插入的未图示的插入部。集合体5002与冷却板5006通过紧固部件被插入到插入部而相互固定。另外,将集合体5002和冷却板5006固定的紧固部件也可以用于将冷却板5006固定于模块外壳。此外,优选地,集合体5002的紧固部从集合体5002以及冷却板5006的排列方向来看,被设置于不与电池5012重叠的位置。例如,集合体5002的紧固部被设置于端板5016、绑定条5018。
位移限制部5010存在于集合体5002以及冷却板5006之间,是用于保持电池5012的第1面5020a与冷却板5006的间隔的构造。若由于电池模块5001电池模块5001的固定对象的振动等而对电池模块5001施加冲击,则集合体5002与冷却板5006能够在相互接近的方向位移。若冷却板5006接近于集合体5002,则能够经由汇流条5004而对输出端子5024施加负载。
与此相对地,本实施方式的电池模块5001在集合体5002与冷却板5006之间存在位移限制部5010。位移限制部5010至少在集合体5002以及冷却板5006向相互接近的方向位移时,抵接于集合体5002以及冷却板5006这两方。由此,可阻碍集合体5002与冷却板5006的进一步的接近。换句话说,集合体5002与冷却板5006的间隔被保持位移限制部5010的尺寸。其结果,能够减少集合体5002与冷却板5006在相互接近的方向位移时会施加于输出端子5024的负载。
另外,更加优选位移限制部5010在集合体5002以及冷却板5006不位移的状态下,抵接于集合体5002以及冷却板5006这两方。由此,能够更加减少施加于输出端子5024的负载。但是,在电池模块5001的实际的使用状况下,抵接于集合体5002以及冷却板5006这两方的位移限制部5010、仅抵接于一方的位移限制部5010能够混合存在。后面详细说明位移限制部5010的构造。
此外,输出端子5024的从第1面5020a的突出高度、汇流条5004、冷却板5006以及热传导部件5008各自的厚度能够包含尺寸公差。因此,将集合体5002载置于冷却板5006时,一部分的热传导部件5008能够成为与冷却板5006非接触的状态。与此相对地,本实施方式所涉及的电池模块5001具有用于维持热传导部件5008以及汇流条5004的抵接、热传导部件5008以及冷却板5006的抵接、并确保汇流条5004与冷却板5006的热连接的伸缩机构5030。
在本实施方式中,通过热传导部件5008来构成伸缩机构5030。即,本实施方式的热传导部件5008具有弹性或者挠性。之前列举的热传导部件5008的具体例在热传导部件5008能够作为伸缩机构5030而发挥功能的程度上具有充分的弹性。在电池模块5001被组装的状态下,热传导部件5008能够采取通过被汇流条5004和冷却板5006夹着而弹性变形并收缩的状态。此外,热传导部件5008的收缩量根据汇流条5004与冷却板5006的缝隙的大小而变化。因此,能够通过热传导部件5008来吸收各部件的公差。
伸缩机构5030能够采取弹性变形并收缩的状态并将热传导部件5008的表面向汇流条5004或者冷却板5006施力。在本实施方式中,热传导部件5008本身构成伸缩机构5030,热传导部件5008通过采取收缩的状态从而能够将热传导部件5008的表面对汇流条5004以及冷却板5006施力。这样,通过热传导部件5008被按压于汇流条5004和冷却板5006这两方,能够保持冷却板5006与汇流条5004的热连接。优选集合体5002与冷却板5006的排列方向上的热传导部件5008的尺寸被充分大地设定,以使得能够可靠地吸收各部件的公差并保持冷却板5006与汇流条5004的热连接。因此,在电池模块5001被组装的状态下,全部热传导部件5008在稍微压缩的状态下存在于汇流条5004与热传导部件5008之间。
接着,详细说明位移限制部5010的构造。图3是电池模块的剖视图。图41是将包含电池模块的输出端子的区域放大表示的剖视图。在图40以及图41中,省略电池5012以及冷却板5006的内部构造的图示。
位移限制部5010被设置于隔板5014中的与冷却板5006对置的面。换句话说,位移限制部5010包含从隔板5014的壁部5014a向冷却板5006侧突出的凸部。具体而言,覆盖电池5012的第1面5020a的隔板5014的壁部5014a具有切口5014c,以使得在输出端子5024所对应的位置,输出端子5024在外部露出。位移限制部5010被设置于一对输出端子5024排列的方向Y上的切口5014c的两端部。换句话说,在本实施方式中,夹着输出端子5024,一对位移限制部5010被配置。
位移限制部5010针对集合体5002以及冷却板5006的排列方向上的尺寸H1,满足以下的要件。位移限制部5010的尺寸H1被定义为从第1面5020a到位移限制部5010中的与第1面5020a相反的一侧的端部的距离。在本实施方式中,位移限制部5010被设置于集合体5002,因此尺寸H1是位移限制部5010的从第1面5020a起的突出高度。即,位移限制部5010的尺寸H1是输出端子5024、汇流条5004、热传导部件5008以及伸缩机构5030的层叠构造中的从第1面5020a起的突出高度H2以下。将输出端子5024的从第1面5020a起的突出高度设为H3、将集合体5002以及冷却板5006的排列方向上的汇流条5004的尺寸设为H4、将该排列方向上的热传导部件5008的尺寸设为H5、将该排列方向上的伸缩机构5030的尺寸设为H6时,热传导部件5008兼作伸缩机构5030的本实施方式中,位移限制部5010的尺寸H1满足H1≤H3+H4+H5或H1≤H3+H4+H6的条件。此外,在伸缩机构5030是与热传导部件5008独立的构造的情况下,尺寸H1满足H1≤H3+H4+H5+H6的条件。
另外,在构成层叠构造的两个部件通过嵌合、插入、卡止等,从与集合体5002以及冷却板5006的排列方向垂直的方向来看重叠的情况下,这两个部件的重叠部分的尺寸计算为任意一个部件的尺寸,不包含于另一个部件的尺寸。此外,在层叠构造中,从上述排列方向来看不重叠于第1面5020a、比第1面5020a更向外装罐5020的底面侧突出的部分的尺寸不包含于计算。此外,在层叠构造中,从上述排列方向来看不重叠于冷却板5006的主表面并比该主表面更从第1面5020a分离的方向上突出的部分的尺寸也不包含于计算。
通过将位移限制部5010的尺寸H1设为输出端子5024、汇流条5004、热传导部件5008以及伸缩机构5030的各尺寸的合计以下,能够更加可靠地维持输出端子5024以及汇流条5004被电连接的状态、汇流条5004以及冷却板5006被热连接的状态。另外,伸缩机构5030的尺寸H6优选是处于伸缩机构5030未收缩的状态时的尺寸。
此外,位移限制部5010的尺寸H1优选大于输出端子5024的突出高度H3以及汇流条5004的尺寸H4的合计。换句话说,位移限制部5010比汇流条5004更向冷却板5006侧突出。由此,位移限制部5010能够更加可靠地减少施加于输出端子5024的负载。
此外,位移限制部5010的弹簧常量比伸缩机构5030大。换句话说,位移限制部5010比伸缩机构5030更难以相对于外力变形。在本实施方式中,热传导部件5008兼作伸缩机构5030,因此位移限制部5010的弹簧常量比热传导部件5008大。由此,位移限制部5010能够更加可靠地限制集合体5002与冷却板5006相互接近的方向的位移。在本实施方式中,位移限制部5010与隔板5014一体成形。因此,作为构成位移限制部5010的材料,示例聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯纤维(PC)、诺里尔(注册商标)树脂(变性PPE)等的热塑性树脂。这些热塑性树脂的弹簧常量比构成热传导部件5008的树脂片大。
此外,位移限制部5010的与集合体5002以及冷却板5006的排列方向垂直的方向的尺寸比输出端子5024、汇流条5004、热传导部件5008以及伸缩机构5030的层叠构造中的该垂直的方向的尺寸大。在本实施方式中,如图38所示,夹着在方向Y上的集合体5002的两端部在方向X延伸的汇流条5004,4个位移限制部5010在方向X延伸。各位移限制部5010遍及多个电池5012而延伸。通过这样的结构,即使在伸缩机构5030偏移变形的情况、换句话说不是在方向Z均衡地压缩而是倾斜压缩的情况下,也能够更加可靠地抑制向层叠构造施加机械性应力。另外,位移限制部5010的数量并不被特别限定,设置至少一个即可。
此外,本实施方式的隔板5014在与电池5012的第1面5020a对置的面,具有相接于第1面5020a的突起5038。突起5038从集合体5002以及冷却板5006的排列方向(方向Z)来看,位于接合部5021的内侧。进一步地,突起5038从方向Y或者方向X来看,被配置于输出端子5024与接合部5021之间。此外,与隔板5014的第1面5020a对置的面之中,未设置突起5038的平坦区域不抵接于接合部5021。在接合部5021,关于从第1面5020a起的突出高度,存在较大的尺寸公差。与此相对地,通过采取上述的构造,能够排除接合部5021的尺寸公差的影响,对设置于隔板5014的位移限制部5010的尺寸H1进行规定。因此,能够抑制位移限制部5010的尺寸H1的组装公差。另外,也可以在隔板5014中的外装罐5020的底面所对置的面,设置将电池5012向冷却板5006侧施力的弹性部件。
如以上说明那样,本实施方式的电池模块5001具备:集合体5002、多个汇流条5004、冷却板5006、热传导部件5008、伸缩机构5030。集合体5002具备具有壳体5019以及在壳体5019的第1面5020a配置的一对输出端子5024的电池5012集合多个的构造。多个汇流条5004将多个电池5012的输出端子5024彼此电连接。冷却板5006被配置为夹着多个汇流条5004而与壳体5019的第1面5020a对置。热传导部件5008具有绝缘性,抵接于汇流条5004和冷却板5006,将汇流条5004与冷却板5006热连接。
伸缩机构5030采取弹性变形并收缩的状态,能够将热传导部件5008的表面向汇流条5004或者冷却板5006施力,保持冷却板5006与汇流条5004的热连接。
通过将冷却板5006与汇流条5004热连接,能够高效地冷却汇流条5004。由此,能够在不由于汇流条的大型化、构造的复杂化导致汇流条的热容量增大的情况下,实现电池5012以及电池模块5001的高容量化。此外,能够抑制汇流条5004中产生的热传递至电池5012并且电池5012的温度上升。进一步地,通过冷却板5006,经由汇流条5004,输出端子5024、电极体也能够冷却。因此,能够高效地冷却电池5012,能够抑制电池模块5001的发电性能的降低。此外,能够将冷却板5006以外的电池模块5001的散热构造省略或者缩小,因此能够实现电池模块5001的小型化、低成本化。
此外,通过设置伸缩机构5030,能够吸收输出端子5024、汇流条5004、热传导部件5008、冷却板5006等的各部件所具有的尺寸公差,更加可靠地维持各汇流条5004与冷却板5006被热连接的状态。此外,伸缩机构5030能够在随着集合体5002与冷却板5006的相对位移而两者的缝隙的尺寸变化的情况下,追随于该尺寸的变化而伸缩。因此,能够维持汇流条5004与冷却板5006热连接的状态。由此,能够均匀地冷却多个汇流条5004,并且能够均匀地冷却多个电池5012。因此,通过本实施方式,能够抑制电池模块5001的发电性能的降低。
此外,电池模块5001具备位移限制部5010。位移限制部5010存在于集合体5002以及冷却板5006之间,集合体5002以及冷却板5006的排列方向上的尺寸为输出端子5024、汇流条5004、热传导部件5008以及伸缩机构5030的层叠构造中的从第1面5020a起的突出高度以下。并且,位移限制部5010至少在向集合体5002以及冷却板5006相互接近的方向位移时,抵接于集合体5002以及冷却板5006这两方。
在汇流条5004与冷却板5006抵接的构造中,在由于从外部向电池模块5001输入的振动等导致集合体5002与冷却板5006相对位移时,担心对输出端子5024施加较大的负载。若对输出端子5024施加的负载过大,则产生输出端子5024的损伤等并且电池5012的发电性能能够降低。与此相对地,在将电池5012的端子形成面与冷却板5006相向配置的电池模块5001中,通过在集合体5002与冷却板5006之间设置位移限制部5010,能够限制集合体5002与冷却板5006接近的方向的位移。由此,能够减少由于集合体5002与冷却板5006接近而会施加于输出端子5024的负载。因此,能够抑制电池5012的发电性能的降低。
此外,本实施方式的热传导部件5008具有弹性,伸缩机构5030包含热传导部件5008。这样,通过热传导部件5008兼备作为伸缩机构5030的功能,能够减少电池模块5001的部件点数。此外,能够实现电池模块5001的构造的简单化。
此外,位移限制部5010的尺寸H1大于输出端子5024的突出高度H3以及汇流条5004的尺寸H4的合计。由此,能够通过位移限制部5010来更加可靠地减少施加于输出端子5024的负载。此外,位移限制部5010的弹簧常量比伸缩机构5030大。换言之,位移限制部5010的刚性比伸缩机构5030高。由此,能够通过位移限制部5010来更加可靠地限制集合体5002与冷却板5006相互接近的方向的位移。
此外,集合体5002具有隔板5014,位移限制部5010被设置于隔板5014中的与冷却板5006对置的壁部5014a。由此,能够抑制设置位移限制部5010所导致的电池模块5001的部件点数的增加、制造工序的复杂化。
此外,电池模块5001具备夹着输出端子5024而配置的一对位移限制部5010。通过这样的位移限制部5010的配置,能够更加可靠地减少施加于输出端子5024的负载。
(实施方式11)
实施方式11除了电池模块具备汇流条板这方面,具有与实施方式10共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式10不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图42是实施方式11所涉及的电池模块的立体图。另外,在图42中,图示将冷却板分解的状态。
电池模块5001具备:集合体5002、多个汇流条5004、冷却板5006、热传导部件5008、位移限制部5010、伸缩机构5030。伸缩机构5030包含具有弹性的热传导部件5008。集合体5002具有:多个电池5012、一对端板5016、一对绑定条5018、汇流条板5032。
汇流条板5032是被配置为与多个电池5012中的设置有输出端子5024的第1面5020a对置并覆盖第1面5020a的板状的部件。例如,汇流条板5032通过未图示的紧固部件,被固定于端板5016等。另外,汇流条板5032也可以被一对端板5016、一对绑定条5018把持,从而被固定。汇流条板5032相当于实施方式10中各隔板5014所具备的壁部5014a的集合体。另外,在相邻的电池5012之间、以及电池5012与端板5016之间,配置平板状的隔板(未图示)。
汇流条板5032在电池5012的安全阀5026所对应的位置,具有开口部5032a以使得安全阀5026在外部露出。此外,汇流条板5032在电池5012的输出端子5024所对应的位置,具有开口部(未图示)以使得输出端子5024在外部露出。多个汇流条5004被搭载于汇流条板5032,被汇流条板5032支承。
位移限制部5010被设置于汇流条板5032中的与冷却板5006对置的面。换句话说,位移限制部5010包含从汇流条板5032的主表面向冷却板5006侧突出的凸部。具体而言,在汇流条板5032中的用于使输出端子5024露出的开口部的两端,设置一对位移限制部5010。因此,夹着输出端子5024而配置一对位移限制部5010。
通过本实施方式所涉及的电池模块5001,也能够与实施方式10同样地抑制电池模块5001的发电性能的降低。
(实施方式12)
实施方式12除了伸缩机构5030的构造不同这方面,具有与实施方式10共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式10不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图43是示意性地表示实施方式12所涉及的电池模块的剖视图。在图43中,省略电池5012以及冷却板5006的内部构造、隔板5014、以及绑定条5018的图示。
电池模块5001具备:集合体5002、多个汇流条5004、冷却板5006、热传导部件5008、位移限制部5010、伸缩机构5030。集合体5002具有:多个电池5012、多个隔板5014、一对端板5016、一对绑定条5018。
此外,本实施方式的电池模块5001具备存在于输出端子5024与汇流条5004之间的弹簧部件5034。并且,伸缩机构5030包含弹簧部件5034。弹簧部件5034具有导电性。因此,输出端子5024与汇流条5004经由弹簧部件5034而电连接。作为弹簧部件5034,能够使用线圈弹簧、板弹簧等的公知的弹簧。此外,弹簧部件5034被固定于输出端子5024以及汇流条5004的任意一方或者两方。作为固定方法,示例通过焊接、粘合剂的固定。此外,也可以通过将汇流条5004的一部分弯曲并在汇流条5004设置弹簧构造,从而弹簧部件5034与汇流条5004被一体构成。
在电池模块5001被组装的状态下,弹簧部件5034能够采取通过被汇流条5004和输出端子5024夹着而弹性变形并收缩的状态。此外,弹簧部件5034的收缩量根据汇流条5004与输出端子5024的缝隙的大小而变化。因此,能够通过弹簧部件5034来吸收各部件的公差。
弹簧部件5034能够通过采取收缩的状态来将汇流条5004按压于热传导部件5008。由此,能够将热传导部件5008的表面向汇流条5004以及冷却板5006施力。这样,通过热传导部件5008被按压于汇流条5004和冷却板5006这两方,能够保持冷却板5006与汇流条5004的热连接。集合体5002与冷却板5006的排列方向上的弹簧部件5034的尺寸被充分大地设定,以使得能够可靠地吸收各部件的公差并保持冷却板5006与汇流条5004的热连接。
本实施方式的位移限制部5010与隔板5014独立地构成。但是,并不特别限定于该结构,位移限制部5010也可以与实施方式10同样地与隔板5014一体成形。
通过本实施方式所涉及的电池模块5001,也能够与实施方式10同样地抑制电池模块5001的发电性能的降低。
(实施方式13)
实施方式13除了电池模块还具备粘合剂层这方面,具有与实施方式10共用的结构。以下,针对本实施方式,以与实施方式10不同的结构为中心来进行说明,针对共用的结构,简单说明或者省略说明。图44是示意性地表示实施方式13所涉及的电池模块的剖视图。在图44中,省略电池5012以及冷却板5006的内部构造、隔板5014、以及绑定条5018的图示。
电池模块5001具备:集合体5002、多个汇流条5004、冷却板5006、热传导部件5008、位移限制部5010、伸缩机构5030。伸缩机构5030包含具有弹性的热传导部件5008。集合体5002具有:多个电池5012、多个隔板5014、一对端板5016、一对绑定条5018。
此外,本实施方式的电池模块5001具备将输出端子5024与汇流条5004固定的导电性的粘合剂层5036。作为构成粘合剂层5036的导电性的粘合剂,示例将银(Ag)等的导电性材料填充物混合的环氧树脂。粘合剂层5036存在于输出端子5024与汇流条5004之间,与两者抵接。因此,输出端子5024与汇流条5004经由粘合剂层5036而电连接。
本实施方式的输出端子5024具有向冷却板5006突出的凸部5024c。并且,凸部5024c的前端被埋入到粘合剂层5036。因此,输出端子5024在凸部5024c的前端面以及侧面,与粘合剂层5036接触。由此,能够增加输出端子5024与粘合剂层5036的接触面积。其结果,能够更加可靠地固定输出端子5024与汇流条5004。此外,能够将输出端子5024与汇流条5004更加可靠地电连接。另外,输出端子5024也可以是整体向冷却板5006延伸的长条状。该情况下,也能够容易使输出端子5024的前端面以及侧面与粘合剂层5036接触。
粘合剂层5036例如以下那样形成。即,在未固化状态的粘合剂被涂敷于汇流条5004的表面的状态下,向粘合剂插入输出端子5024。或者,在未固化状态的粘合剂涂敷于输出端子5024的前端的状态下,对粘合剂按压汇流条5004。在该状态下使粘合剂固化,从而形成粘合剂层5036,通过粘合剂层5036从而输出端子5024与汇流条5004被固定。
优选地,汇流条5004具有凹部,或者具有在汇流条5004的长边方向延伸的槽。由此,能够在汇流条5004的凹部或者槽涂敷粘合剂,在电池模块5001的组装时能够将粘合剂更加可靠地留在所希望的位置。其结果,能够实现电池模块5001的制造工序的简单化。
本实施方式的位移限制部5010与隔板5014独立地构成。但是,并不特别限定于该结构,位移限制部5010也可以与实施方式10同样地,与隔板5014一体成形。
通过本实施方式所涉及的电池模块5001,也能够与实施方式10同样地抑制电池模块5001的发电性能的降低。此外,在本实施方式中,不仅通过热传导部件5008,通过粘合剂层5036也能够吸收各部件的尺寸公差。因此,粘合剂层5036构成伸缩机构5030的一部分。由此,能够更加确保汇流条5004与冷却板5006的热连接。
此外,通过粘合剂层5036能够吸收各部件的尺寸公差,因此在将电池模块5001组装的状态下,能够使各热传导部件5008的收缩量均匀化。由此,能够使各汇流条5004与冷却板5006的热连接状态均匀化,能够更加均衡地冷却电池模块5001的整体。
集合体5002所具备的电池5012的数量、热传导部件5008的数量并不被特别限定。包含隔板5014的形状、端板5016与绑定条5018的紧固构造的集合体5002的各部的构造也不被特别限定。
-符号说明-
1电池组,20、120、220、320、420电池模块,21电池组,31电池,40、240汇流条,40a金属部(主体部),40b绝缘部,42、43输出端子,45第1面,46正交面,50、150、250、350、450冷却板,50a平板部,50b第1面接触部,51通路,61电极体,62外装罐,63盖,241突起(第1卡止部),253孔(第2卡止部),455正交面接触部,2001电池模块,2002集合体,2004冷却板,2006电池,2014输出端子,2016汇流条,2020壳体2020a第1面,2022阀部,2024电极体,2032集电部,2040电极板,2050隔离物,52壁部,4001电池模块,4002集合体,4004汇流条,4006冷却板,4006a第1主表面,4006b第2主表面,4012电池,4019壳体,4020a第1面,4024输出端子,4026阀部,4030气体引导部,4032气体流通部,4040薄壁部,4042第1有底孔,4044第2有底孔,4048凸缘部,4050阶梯部,5001电池模块,5002集合体,5004汇流条,5006冷却板,5008热传导部件,5010位移限制部,5012电池,5014隔板,5020外装罐,5020a第1面,5024输出端子,5030伸缩机构,5032汇流条板,5034弹簧部件,5036粘合剂层。
Claims (51)
1.一种电池模块,具备:
多个电池;
一个以上的汇流条,将所述多个电池分别电连接;和
冷却板,与所述汇流条热连接,
所述多个电池具备:
电极体;
壳体,收纳所述电极体;和
一对输出端子,与所述电极体电连接并且被配置于所述壳体的第1面,
所述一对输出端子之中的一个输出端子与所述汇流条连接。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述冷却板在内部具有冷却剂流动的一个以上的通路。
3.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述汇流条包含:金属制的主体部;和绝缘部,包含具有绝缘性的材料,将所述冷却板相对于所述主体部绝缘。
4.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述冷却板包含:金属制的主体部;和绝缘部,包含具有绝缘性的材料,将所述主体部相对于所述汇流条绝缘。
5.根据权利要求1至4的任一项所述的电池模块,其中,
至少一个所述汇流条具有一个以上的第1卡止部,
所述冷却板具有与所述第1卡止部卡止的一个以上的第2卡止部。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的电池模块,其中,
所述冷却板进一步包含与所述第1面的外表面中的所述一对输出端子之间的部分接触的第1面接触部。
7.根据权利要求1至6的任一项所述的电池模块,其中,
所述冷却板进一步包含在所述电池中与大致正交于所述第1面的正交面接触的正交面接触部。
8.根据权利要求6或者7所述的电池模块,其中,
所述冷却板进一步具有被配置于比所述一对输出端子更靠铅垂方向的下侧的平板部。
9.根据权利要求1至8的任一项所述的电池模块,其中,
所述冷却板热连接于与所述电池中的所述一对输出端子之中的一个输出端子连接的汇流条、以及与另一个输出端子连接的汇流条的双方。
10.根据权利要求6所述的电池模块,其中,
所述冷却板具有:与所述多个电池对置的第1主表面、和位于所述第1主表面的相反的一侧的第2主表面,
在所述第1主表面,形成有第1面接触部的抵接面的区域向所述多个电池突出,
在所述第2主表面,与所述第1面接触部的抵接面重叠的区域的至少一部分凹陷。
11.根据权利要求6所述的电池模块,其中,
在所述冷却板,所述第1面接触部比剩余部分厚,
所述第1面接触部中的通路的所述冷却板的厚度方向上的尺寸比剩余部分的通路大。
12.根据权利要求6所述的电池模块,其中,
所述冷却板具有:与所述汇流条相面对的平板部、和将所述平板部与所述第1面接触部连结的连接部,所述连接部的挠性比所述平板部以及所述第1面接触部高。
13.根据权利要求6所述的电池模块,其中,
所述冷却板与所述第1面相面对,
在所述冷却板与所述第1面之间,设置多个导热片,
所述导热片之中,介于所述第1面接触部与第1面之间的导热片的刚性与介于所述冷却板的除所述第1面接触部以外的剩余部分与第1面之间的导热片的刚性不同。
14.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述电池的所述壳体具有:阀部,被配置于与所述第1面不同的面,用于将处于所述壳体的内部的气体释放。
15.根据权利要求14所述的电池模块,其中,
所述电池具有将所述一对输出端子以及所述电极体连接的集电部,
在所述电极体中,多个正极板与多个负极板被层叠,
所述阀部朝向铅垂方向上方,
所述集电部的至少一部分具有由于所述电极体的重量而变形的程度的挠性。
16.根据权利要求14或者15所述的电池模块,其中,
所述电池还具有:隔离物,被配置于所述电极体与所述壳体的设置有所述阀部的面之间,使所述电极体与所述阀部分离。
17.根据权利要求16所述的电池模块,其中,
在所述电极体,多个正极板与多个负极板被层叠,
所述隔离物具有:
基部,与所述壳体的阀部配置面对置;和
壁部,从所述基部中的朝向所述电极体侧的面突出,并且在与所述电极体的正极板以及负极板延伸的方向相交的方向延伸。
18.根据权利要求17所述的电池模块,其中,
所述基部在与所述阀部重叠的位置具有凹部,
所述凹部朝向所述电极体开口。
19.根据权利要求18所述的电池模块,其中,
所述基部具有构成所述凹部的底面的薄壁部,
所述薄壁部具有在来自所述阀部的气体的释放时断裂的程度的挠性。
20.根据权利要求18所述的电池模块,其中,
所述基部具有构成所述凹部的底面的薄壁部,
所述薄壁部具有在来自所述阀部的气体的释放时断裂的脆弱部。
21.根据权利要求17所述的电池模块,其中,
所述基部在与所述阀部重叠的位置具有贯通孔。
22.根据权利要求14所述的电池模块,其中,
在所述电极体,多个正极板与多个负极板被层叠,
所述电池模块具有对所述电极体的边缘部进行约束的约束部,
所述壳体具有:阀部配置面、和包含所述第1面的阀部非配置面,
所述约束部对与所述阀部非配置面对置的所述边缘部进行约束。
23.根据权利要求22所述的电池模块,其中,
所述阀部非配置面具有与所述阀部配置面对置的对置面,
所述约束部对比所述阀部配置面更接近于所述对置面的所述边缘部进行约束。
24.根据权利要求23所述的电池模块,其中,
所述约束部对与所述对置面对置的所述边缘部进行约束。
25.根据权利要求22至24的任一项所述的电池模块,其中,
所述电极体具有:与所述阀部配置面对置的第1边缘部、以及与所述第1边缘部相反的一侧的第2边缘部,
所述约束部具有:把持所述第1边缘部的第1把持部、以及把持所述第2边缘部的第2把持部,
从所述多个正极板以及所述多个负极板的层叠方向观察,所述第1边缘部中被所述第1把持部把持的部分的合计面积比所述第2边缘部中被所述第2把持部把持的部分的合计面积小。
26.根据权利要求22至24的任一项所述的电池模块,其中,
所述电极体具有:与所述阀部配置面对置的第1边缘部、以及与所述第1边缘部相反的一侧的第2边缘部,
所述约束部仅把持所述电极体的所述第2边缘部。
27.根据权利要求22至24的任一项所述的电池模块,其中,
所述电极体具有:与所述阀部配置面对置的第1边缘部、以及与所述第1边缘部相反的一侧的第2边缘部,
所述约束部具有:把持所述第1边缘部的第1把持部、以及把持所述第2边缘部的第2把持部,
所述第1把持部的接受所述多个正极板以及所述多个负极板的层叠方向的力时的变形量比所述第2把持部大。
28.根据权利要求22至27的任一项所述的电池模块,其中,
所述阀部配置面与所述第1面对置。
29.根据权利要求22至28的任一项所述的电池模块,其中,
所述阀部配置面与平行于所述电极体中的所述多个正极板以及所述多个负极板的层叠方向的端面对置。
30.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述电池的壳体具有:阀部,配置于所述第1面,用于将处于所述壳体的内部的气体释放,
所述冷却板的第1主表面被配置为与所述第1面对置,所述电池模块具有:气体流通部,包含在所述多个电池与所述冷却板的排列方向开口的有底孔或者无底孔并且从所述排列方向观察而至少一部分与所述阀部重叠。
31.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述气体流通部具有相对于所述排列方向正交的气体的流路面积从所述排列方向的一端侧向另一端侧逐渐变化的形状。
32.根据权利要求31所述的电池模块,其中,
所述气体流通部的所述第1主表面侧的端部处的流路面积比与所述第1主表面对置的第2主表面侧的端部处的流路面积小。
33.根据权利要求31所述的电池模块,其中,
所述气体流通部的所述第1主表面侧的端部处的流路面积比与所述第1主表面对置的第2主表面侧的端部处的流路面积大。
34.根据权利要求30至33的任一项所述的电池模块,其中,
所述气体流通部包含所述有底孔,
所述冷却板具有:薄壁部,构成所述有底孔的底面并且与所述有底孔的周围一体成形。
35.根据权利要求31至34的任一项所述的电池模块,其中,
所述气体流通部包含:在所述第1主表面开口的第1有底孔、以及在与所述第1主表面对置的第2主表面开口的第2有底孔,
所述第1有底孔与所述第2有底孔被配置为相互的底面对置,
所述第1有底孔的所述第1主表面侧的端部处的流路面积比所述第2主表面侧的端部处的流路面积大,
所述第2有底孔的所述第2主表面侧的端部处的流路面积比所述第1主表面侧的端部处的流路面积大。
36.根据权利要求30至35的任一项所述的电池模块,其中,
从所述排列方向观察,所述阀部的周边整体位于被所述气体流通部的所述第1主表面侧的端部的周边包围的区域内。
37.根据权利要求30至36的任一项所述的电池模块,其中,
所述阀部与所述气体流通部在所述排列方向具有缝隙,
所述电池模块具有被配置于所述阀部与所述气体流通部的所述缝隙的筒状的气体引导部。
38.根据权利要求37所述的电池模块,其中,
所述气体引导部具有向筒的外侧扩展的凸缘部。
39.根据权利要求37或者38所述的电池模块,其中,
所述冷却板在所述第1主表面,具有包围所述气体流通部的周围的阶梯部,
所述气体引导部与所述阶梯部卡合。
40.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述冷却板被配置为夹着所述汇流条而与所述第1面对置,
所述电池模块还具备:
绝缘性的热传导部件,抵接于所述汇流条和所述冷却板,将所述汇流条与所述冷却板热连接;和
伸缩机构,采取弹性变形而收缩的状态,能够使所述热传导部件的表面施力于所述汇流条或者所述冷却板。
41.根据权利要求40所述的电池模块,其中,
所述电池模块还具备:位移限制部,介于所述多个电池以及所述冷却板之间,所述多个电池以及所述冷却板的排列方向上的尺寸为所述一对输出端子、所述汇流条、所述热传导部件以及所述伸缩机构的层叠构造中的从所述第1面起的突出高度以下,所述位移限制部至少在所述多个电池以及所述冷却板在相互接近的方向位移时抵接于所述多个电池以及所述冷却板的双方。
42.根据权利要求40或者41所述的电池模块,其中,
所述热传导部件具有弹性,
所述伸缩机构包含所述热传导部件。
43.根据权利要求40或者41所述的电池模块,其中,
所述电池模块还具备:弹簧部件,介于所述一对输出端子的至少一方与所述汇流条之间,
所述伸缩机构包含所述弹簧部件。
44.根据权利要求41所述的电池模块,其中,
所述位移限制部的所述排列方向的尺寸比所述一对输出端子的至少一方的所述突出高度以及所述汇流条的所述尺寸的合计大。
45.根据权利要求41或者44所述的电池模块,其中,
所述位移限制部的弹簧常数比所述伸缩机构大。
46.根据权利要求41、44以及45的任一项所述的电池模块,其中,
所述电池模块还具有:隔板,被配置于相邻的电池间,将该电池间绝缘,
所述位移限制部被设置于所述隔板的与所述冷却板对置的面。
47.根据权利要求41、44以及46的任一项所述的电池模块,其中,
所述电池模块具有:汇流条板,被配置为与多个所述电池的所述第1面对置,搭载多个所述汇流条,
所述位移限制部被设置于所述汇流条板的与所述冷却板对置的面。
48.根据权利要求41、44以及47的任一项所述的电池模块,其中,
所述电池模块具备:一对所述位移限制部,夹着所述一对输出端子的至少一方而被配置。
49.根据权利要求40至48的任一项所述的电池模块,其中,
所述电池模块还具备:导电性的粘合剂层,将所述一对输出端子的至少一方与所述汇流条固定。
50.根据权利要求41、44以及48的任一项所述的电池模块,其中,
所述位移限制部的与所述排列方向垂直的方向的尺寸比所述层叠构造的所述垂直的方向的尺寸大。
51.根据权利要求46所述的电池模块,其中,
所述壳体具有:具有开口的外装罐、将所述开口密封的盖、以及将所述开口以及所述盖的周边部接合的接合部,
所述隔板在与所述第1面对置的面,具有与所述第1面相接的突起,
从所述多个电池以及所述冷却板的排列方向观察,所述突起位于所述接合部的内侧。
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