CN114270601A - 电池模块、电动动力单元以及作业机 - Google Patents

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CN114270601A CN201980027542.9A CN201980027542A CN114270601A CN 114270601 A CN114270601 A CN 114270601A CN 201980027542 A CN201980027542 A CN 201980027542A CN 114270601 A CN114270601 A CN 114270601A
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Abstract

电池模块具备：单体集合体，其包括单体轴朝向第一方向、且沿与所述第一方向不同的第二方向排列的多个电池单体；以及容纳壳体，其容纳所述单体集合体，在所述容纳壳体中，在沿所述第二方向夹持所述单体集合体的两个面中的一个面设置有用于将气体吸入至所述单体集合体的所述第一方向侧的周边空间的进气孔、以及用于排出通过所述多个电池单体之间后的气体的排气孔，并且在所述周边空间内设置有沿所述第二方向延伸的肋，所述肋构成为用于在所述周边空间内将从所述进气孔吸入的气体向所述第二方向进行导风的导风板。

Description

电池模块、电动动力单元以及作业机
技术领域
本发明涉及电池模块、电动动力单元以及作业机。
背景技术
在专利文献1中公开了如下构成：在排列有多个单体(cell)的电池组中，在外壳体上设置有进气口以及排气口，并形成有从进气口侵入的冷却用空气通过多个单体的周围和/或之间并从排气口排出的通气路。在专利文献1所记载的构成中，在多个单体上安装有用于防止容纳在外壳体中的多个单体的晃动的肋、用于有效地对外侧的单体进行冷却的散热板(形成有多个散热片)、用于将空气引导至排气口的整流板等多个部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3742261号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1所记载的构成中，肋、散热板、整流板等安装在多个单体上的多个部件分别独立地形成(制作)。即，在该构成中，应独立地形成的部件数量较多，因此导致装置构成的复杂化，可能在装置成本方面造成不利。
因此，本发明的目的在于提供一种能够高效地对多个电池单体进行冷却，并且在装置构成的简化以及装置成本方面有利的电池模块。
用于解决问题的手段
作为本发明的一个方面的电池模块具备：单体集合体，其包括单体轴朝向第一方向、且沿与所述第一方向不同的第二方向排列的多个电池单体；以及容纳壳体，其容纳所述单体集合体，在所述容纳壳体中，在沿所述第二方向夹持所述单体集合体的两个面中的一个面设置有用于将气体吸入至所述单体集合体的所述第一方向侧的周边空间的进气孔、以及用于排出通过所述多个电池单体之间后的气体的排气孔，并且在所述周边空间内设置有沿所述第二方向延伸的肋，所述肋构成为用于在所述周边空间内将从所述进气孔吸入的气体向所述第二方向进行导风的导风板。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够高效地对多个电池单体进行冷却，并且在装置构成的简化以及装置成本方面有利的电池模块。
附图说明
附图包含于说明书中且构成其一部分，表示本发明的实施方式并与其记述一起用于说明本发明的原理。
图1是表示作业机的构成例的图。
图2是电池模块的外观图(上方立体图)。
图3是电池模块的外观图(俯视图)。
图4是电池模块的外观图(下方立体图)。
图5是电池模块的外观图(仰视图)。
图6是电池模块的分解图。
图7是从上方观察容纳壳体的下侧构件的图(未容纳单体集合体的状态)。
图8是从上方观察容纳壳体的下侧构件的图(容纳有单体集合体的状态)。
图9是图8中的范围R的放大图。
图10是表示容纳壳体内的气体的流动的图。
图11是表示单体集合体和容纳壳体的下侧构件的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，各图是表示实施方式的结构或构成的示意图，图示的各构件的尺寸未必反映现实的尺寸。另外，在各图中，对相同的要素标注相同的附图标记，在本说明书中对于重复的内容省略说明。在以下所示的各图中，将在与水平方向平行的面上相互正交的方向设为X方向以及Y方向，将与铅垂方向平行的方向设为Z方向。
<第一实施方式>
对本发明所涉及的第一实施方式的作业机1进行说明。图1是表示作业机1的构成例的示意图。本实施方式的作业机1是具备电动动力单元10的作业机(电动作业机)，该电动动力单元10具有电池模块100和马达装置11。作为作业机1的例子，可列举为平板夯、夯锤、割草机、耕作机、除雪机等，在图1中，举例示出了平板夯。作业机1例如具备电动动力单元10、作业部20(作业机构)、动力传递机构30以及操纵手柄40。作业部20是用于执行规定的作业的单元，在本实施方式的情况下，是执行将地面加固的碾压作业的单元。
电动动力单元10例如具有电池模块100和马达装置11。电池模块100是具有多个电池单体的蓄电池，可以构成为对马达装置11可装卸。关于电池模块100的具体构成将在后面进行叙述。马达装置11可以包括通过来自电池模块100的电力来进行动作的马达11a和对马达的驱动进行控制的控制部(未图示)。控制部可以是PDU(Power Drive Unit，动力驱动单元)，但也可以构成为包括以CPU为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、与外部设备的接口等。
另外，在马达装置11中，作为用于从电池模块100的容纳壳体120上形成的排气孔将该容纳壳体120内的气体排出的排气单元，设置有冷却风扇11b。冷却风扇11b例如可以兼用作马达11a的冷却用途，也可以在马达11a的冷却用途之外另外设置。在本实施方式的情况下，冷却风扇11b构成为，通过可旋转地安装在马达11a的轴构件上，并与马达11a的轴构件一起进行旋转，从而引入电池模块100的容纳壳体120内的气体，并将容纳壳体120内的气体从排气孔排出。
接着，对本实施方式的电池模块100的构成进行说明。图2～图5是电池模块100的外观图。图2表示电池模块100的上方立体图，图3表示电池模块100的俯视图，图4表示电池模块100的下方立体图，图5表示电池模块100的仰视图。另外，图6是电池模块100的分解图。
如图6所示，电池模块100例如可以包括具有圆筒状的多个电池单体111的单体集合体110、容纳单体集合体110的容纳壳体120、形成有对多个电池单体111的蓄电/放电进行控制的控制电路的电路基板131以及作为外部接口的连接器132。电路基板131配置在单体集合体110上，经由线缆133与单体集合体110(多个电池单体111)以及连接器132电连接。另外，连接器132配置在设置于容纳壳体120的连接器外壳124内。
如图6所示，各单体集合体110包括使单体轴朝向一个方向而排列的多个电池单体111以及对该多个电池单体111进行保持的保持部112。在图6中，示出了将具有相同形状的多个(两个)单体集合体110a、110b对称地容纳在容纳壳体120中的电池模块100的构成例。在图6中，左侧的单体集合体110a表示由保持部112对多个电池单体111进行保持后的状态，右侧的单体集合体110b表示由保持部112对多个电池单体111进行保持之前的状态。
多个电池单体111分别具有柱状(圆柱状)的形状，使单体轴(柱轴)朝向Y方向(第一方向)，以多行(十行)沿X方向排列，并且以多层(四层)沿Z方向(第二方向)排列。在本实施方式中，将各电池单体111的单体轴所朝向的方向设为Y方向(水平方向)，但只要使各电池单体111的单体轴朝向相同的方向即可，并不限于Y方向(水平方向)。此外，以下，有时将多个电池单体111的单体轴所朝向的方向称为“第一方向”。
另外，保持部112包括形成有供多个电池单体111分别插入的多个插入口113的、作为框体的一对构件(第一保持构件112a、第二保持构件112b)。第一保持构件112a位于第一方向(Y方向)上的保持部112的外侧(后述的周边空间142侧)，第二保持构件112b位于第一方向上的保持部112的内侧(另一方的单体集合体110侧)。在保持部112中，在各电池单体111的单体轴所朝向的第一方向(Y方向)上，以将各电池单体111插入于插入口113的方式由第一保持构件112a和第二保持构件112b对多个电池单体111进行夹持，在该状态下利用螺钉等固定构件将第一保持构件112a和第二保持构件112b相互固定，由此能够对多个电池单体111进行保持。
容纳壳体120构成为，在与各电池单体111的单体轴所朝向的第一方向(Y方向)不同的方向上，具体而言作为与第一方向垂直的方向的第二方向(Z方向)上，具有对单体集合体110进行夹持的两个面(例如上表面、下表面)。在本实施方式的情况下，如图2～图6所示，容纳壳体120包括具有上表面的上侧构件121和具有下表面的下侧构件122。在上侧构件121的上部，通过螺钉等固定构件安装有手柄构件123。在下侧构件122的内侧插入多个单体集合体110，并通过螺钉等固定构件进行固定。而且，上侧构件121和下侧构件122相互重叠，并通过螺钉等固定构件相互固定。
另外，如图4～图5所示，在下侧构件122(容纳壳体120的下表面)设置有用于将为了对多个电池单体111进行冷却的气体(空气)吸入至容纳壳体120内的进气孔125、以及用于排出通过多个电池单体111之间后的气体的排气孔126。通过将这样的进气孔125以及排气孔126设置在下侧构件122上，在将电池模块100安装在马达装置11上时，马达装置11的冷却风扇11b通过从容纳壳体120的排气孔126引入容纳壳体120内的气体，能够使气体在容纳壳体120内进行循环。在此，也可以将进气孔125以及排气孔126的双方设置在容纳壳体120的上表面(上侧构件121)，但从防止雨等侵入容纳壳体120内的方面考虑，优选设置在容纳壳体120的下表面(下侧构件122)。
图7～图8是从上方(+Z方向)观察容纳壳体120的下侧构件122的图。图7是从上方观察未容纳单体集合体110a、110b的状态下的下侧构件122的图，图8是从上方观察容纳有单体集合体110a、110b的状态下的下侧构件122的图。另外，图9是从箭头B所示的斜上方观察图8中的范围R的放大图。
容纳壳体120构成为包括容纳(配置)单体集合体110的容纳空间141和单体集合体110的第一方向侧(Y方向侧)的周边空间142。而且，在容纳壳体120的下表面中的规定周边空间142的面上设置进气孔125，在容纳壳体120的下表面中的规定容纳空间141的面上设置排气孔126。具体而言，容纳壳体120(下侧构件122)的下表面可以包括：作为规定容纳空间141的面的、供单体集合体110安装的被安装面122a；以及作为规定周边空间142的面的、在被安装面122a的第一方向侧相对于被安装面122a倾斜的倾斜面122b。而且，在被安装面122a上设置沿着X方向排列的多个排气孔126，在倾斜面122b上设置沿着X方向排列的多个进气孔125。通过在倾斜面122b上设置多个进气孔125，在具有冷却风扇11b的构件(例如，马达装置11)的上方安装电池模块100时，能够分离地配置上述构件与多个进气孔125，因此能够不损害进气效率且防止上述雨等的侵入。
在此，如图9所示，容纳壳体120具有沿进气孔125的长度方向延伸设置且相对于进气孔125配置在容纳壳体120的内侧的保护构件128。即，保护构件128是在容纳壳体120的内侧以不堵塞进气孔125的方式覆盖进气孔125的构件。这样，通过相对于进气孔125设置保护构件128，能够将通过进气孔125的流路形成为迷宫结构，能够减少金属丝等异物从进气孔125侵入容纳壳体120内的情况。对于排气孔126，也与各进气孔125同样地，可以设置保护构件129而形成迷宫结构。
另外，如图6～图9所示，容纳壳体120在周边空间142中具有沿多个电池单体111的排列方向(层叠方向)即第二方向(Z方向)分别延伸的多个肋127。可以为了对容纳壳体120进行加强而设置多个肋127，但在本实施方式的情况下，多个肋127构成为用于将从进气孔125吸入至周边空间142的气体向第二方向(Z方向)进行导风的导风板。例如，多个肋127分别与将容纳壳体120的上表面和下表面连接的侧表面122c以及容纳壳体120的下表面(倾斜面122b)连结，且具有与第一方向(Y方向)以及第二方向(Z方向)平行的板形状。而且，多个肋127以在它们之间配置至少一个进气孔125的方式，沿着X方向相互分离地设置。
通过这样将多个肋127构成为导风板，能够高效地对从多个进气孔125吸入至周边空间142的气体向第二方向进行导风，能够高效地对单体集合体110中的多个电池单体111进行冷却。另外，通过使多个肋127作为导风板而发挥功能，减少电池模块100的部件数量，能够简化装置构成，降低装置成本。
接着，对容纳壳体120内的气体的流动进行说明。图10是电池模块100的YZ截面(图3、图5的A-A截面)的立体图。在图10中，用箭头表示气体的流动，箭头的大小表示气体的流量。此外，在实际的电池模块100中，如上所述，在单体集合体110a、110b之上配置电路基板131，但在图10中，为了容易理解附图而省略了电路基板131的图示。
对从多个进气孔125吸入至周边空间142的气体通过作为导风板的多个肋127朝向上表面向第二方向(+Z方向)进行导风。在周边空间142中通过多个肋127进行导风后的气体经由形成在单体集合体110的第一保持构件112a上的多个开口114被引导至多个电池单体111之间(容纳空间141)，并从多个排气孔126排出。这样，在本实施方式的电池模块100中，在容纳壳体120的下表面设置进气孔125和排气孔126，在容纳空间141和周边空间142中生成反向的气流，由此能够高效地对在容纳空间141中排列的多个电池单体111进行冷却。
在此，对形成于第一保持构件112a的多个开口114进行说明。图11是在单体集合体110(110a)和容纳壳体120的下侧构件122分离的状态下从周边空间142侧的斜下方观察的图。如图6以及图11所示，在本实施方式的第一保持构件112a上形成有用于将气体从周边空间142引导至多个电池单体111之间的多个第一开口114a和多个第二开口114b。多个第一开口114a的每一个具有比多个第二开口114b的每一个大的形状(开口)，设置在周边空间142中的气体的下游侧，具体而言设置在多个电池单体111(多个插入口113)的上侧，更具体而言设置在上端的电池单体111的上侧。另外，多个第二开口114b设置在周边空间142中的气体的上游侧，具体而言，设置在多个电池单体111(多个插入口113)之间。在图11所示的例子中，第二开口114b设置在多个电池单体111之间的全部位置，但并不限于此，也可以设置在多个电池单体111之间的一部分位置。
通过在第一保持构件112a上形成这样的第一开口114a以及第二开口114b，如图10所示，能够将在周边空间142中通过多个肋127向第二方向(+Z方向)进行导风后的气体高效地引导至第一方向(Y方向)、即多个电池单体111之间。例如，从第一保持构件112a的第一开口114a引导至多个电池单体111之间的气体在从排气孔126排出之前被配置在单体集合体110的上部的电池单体111加热，因此配置在单体集合体110的下部的电池单体111的冷却有可能变得不充分。在本实施方式中，在第一保持构件112a的第二方向(+Z方向)上的中间位置设置第二开口114b，通过将气体从第二开口114b引导至多个电池单体111之间，能够高效地对配置在单体集合体110的下部的电池单体111进行冷却。另一方面，若设置第二开口114b，则从第一开口114a引导至多个电池单体111之间的气体的流量有可能会降低。在本实施方式中，通过将第二开口114b形成为比第一开口114a小的形状(开口)，能够确保从第一开口114a引导至多个电池单体111之间的气体的流量。另外，通过将第一开口114a以及第二开口114b形成在形成电池单体111的插入口113的框体上，由此能够将向第一方向(+Y方向)导风的气体高效地引导至多个电池单体111之间。
如上所述，在本实施方式的电池模块100中，在周边空间142中，容纳壳体120的多个肋127构成为用于将从进气孔125吸入的气体向第二方向(+Z方向)进行导风的导风板。根据该构成，通过将从进气孔125吸入的气体(冷却风)高效地向与设置有进气孔125的下表面相反侧的上表面进行导风，并且从设置在与进气孔125相同侧的下表面的排气孔126进行排气，能够提高多个电池单体111的冷却效率。另外，通过使肋127作为导风板而发挥功能，减少电池模块100的部件数量，能够简化装置构成，降低装置成本。
<其他实施方式>
在单体集合体110a、100b的每一个中，在配置于电池模块100的内侧的第二保持构件112b上，也可以与第一保持构件112a同样地形成多个开口114(第一开口114a、第二开口114b)。在该情况下，如图10所示，经由第二保持构件112b的第一开口114a将气体也引导至多个单体集合体110a、110b之间(多个收纳空间141之间)，进一步地，将该气体经由该第二保持构件112b的第二开口114b引导至多个电池单体111之间，因此能够进一步提高多个单体集合体110a、110b的电池单体111的冷却效率。
另外，电池模块100也可以在单体集合体110(第一保持构件112a)的周边空间142侧的面上设置绝缘构件(例如绝缘纸)。在该情况下，在该绝缘构件上，在与第一保持构件112a的第一开口114a以及第二开口114b对应的位置形成有开口。
<实施方式的总结>
1、上述实施方式的电池模块具备：
单体集合体(例如110)，其包括单体轴朝向第一方向、且沿与所述第一方向不同的第二方向排列的多个电池单体(例如111)；以及
容纳壳体(例如120)，其容纳所述单体集合体，
在所述容纳壳体中，在沿所述第二方向夹持所述单体集合体的两个面中的一个面设置有用于将气体吸入至所述单体集合体的所述第一方向侧的周边空间(例如142)的进气孔(例如125)、以及用于排出通过所述多个电池单体之间后的气体的排气孔，并且在所述周边空间内设置有沿所述第二方向延伸的肋(例如127)，
所述肋构成为用于在所述周边空间内将从所述进气孔吸入的气体向所述第二方向进行导风的导风板。
根据该构成，通过将从进气孔吸入的气体高效地向与设置有进气孔的面相反侧的面进行导风，并且从设置在与进气孔(例如125)相同侧的面上的排气孔(例如126)进行排气，能够提高多个电池单体的冷却效率。另外，通过使肋作为导风板而发挥功能，能够减少电池模块的部件数量，能够简化装置构成，降低装置成本。
2、在上述实施方式的电池模块中，
在所述容纳壳体设置有多个所述肋，在多个所述肋之间设置有至少一个所述进气孔。
根据该构成，能够通过多个肋高效地对从多个进气孔吸入到容纳壳体内(周边空间内)的气体向第二方向进行导风。
3、在上述实施方式的电池模块中，
所述肋从所述容纳壳体的设置有所述进气孔的面(例如122b)向所述第二方向延伸。
根据该构成，能够通过肋高效地对从进气孔吸入到容纳壳体内(周边空间内)的气体向第二方向进行导风。
4、在上述实施方式的电池模块中，
所述肋与将所述容纳壳体的所述两个面连接的侧表面(例如122c)连结。
根据该构成，能够与容纳壳体一体地构成作为导风板的肋，因此能够实现装置构成的简化以及装置成本的降低。
5、在上述实施方式的电池模块中，
所述单体集合体包括对所述多个电池单体进行保持的保持构件(例如112)，
所述保持构件由在所述第一方向夹持所述多个电池单体的一对构件(例如112a、112b)构成，
在所述两个构件中的所述周边空间侧的构件(例如112a)设置有用于将在所述周边空间中通过所述肋进行导风后的气体引导至所述多个电池单体之间的多个开口(例如114)。
根据该构成，能够高效地将在周边空间中通过肋进行导风后的气体引导至多个电池单体之间，因此能够提高多个电池单体的冷却效率。
6、在上述实施方式的电池模块中，
所述多个开口包括设置在所述周边空间的气体的下游侧的多个第一开口(例如114a)、和设置在所述周边空间的气体的上游侧的多个第二开口(例如114b)，
所述多个第一开口中的每一个比所述多个第二开口中的每一个大。
根据该构成，通过设置多个第二开口，对于配置在与第一开口侧相反侧(排气孔侧)的电池单体，不仅能够供给被第一开口侧的电池单体加热后的气体，还能够经由多个第二开口供给周边空间的气体。另外，通过将各第一开口构成为比各第二开口大，能够确保从第一开口导入至多个电池单体之间的气体的流量。即，能够整体上高效地对多个电池单体进行冷却。
7、在上述实施方式的电池模块中，
所述多个第一开口以及所述多个第二开口形成于形成所述多个电池单体的插入口的框体(例如112a、112b)。
根据该构成，能够将向第一方向进行导风后的气体高效地引导至多个电池单体之间。
8、在上述实施方式的电池模块中，
所述容纳壳体构成为对称地容纳多个所述单体集合体，
在构成多个所述单体集合体中的每一个的所述一对构件中，在另一个所述单体集合体侧的构件(例如112b)设置有用于将气体引导至多个所述单体集合体之间的多个开口。
根据该构成，通过也向容纳壳体的内侧供给气体，能够进一步提高多个单体集合体110a、110b的电池单体的冷却效率。
9、在上述实施方式的电池模块中，
多个所述单体集合体具有相同的形状。
根据该构成，能够降低多个单体集合体的冷却差，并且能够削减对多个电池单体进行保持的保持部的制造成本(设计成本)。
本发明并不局限于上述实施方式，可以不脱离本发明的精神以及范围地进行各种变更以及变形。因此，为了公开本发明的范围，附上以下的权利要求。
附图标记说明
1：作业机；10：电动动力单元；11：马达装置；100：电池模块；110：单体集合体；111：电池单体；112：保持部；120：容纳壳体；125：进气孔；126：排气孔；127：肋。

Claims (12)

1.一种电池模块，其特征在于，
所述电池模块具备：
单体集合体，其包括单体轴朝向第一方向、且沿与所述第一方向不同的第二方向排列的多个电池单体；以及
容纳壳体，其容纳所述单体集合体，
在所述容纳壳体中，在沿所述第二方向夹持所述单体集合体的两个面中的一个面设置有用于将气体吸入至所述单体集合体的所述第一方向侧的周边空间的进气孔、以及用于排出通过所述多个电池单体之间后的气体的排气孔，并且在所述周边空间内设置有沿所述第二方向延伸的肋，
所述肋构成为用于在所述周边空间内将从所述进气孔吸入的气体向所述第二方向进行导风的导风板。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
在所述容纳壳体设置有多个所述肋，在多个所述肋之间设置有至少一个所述进气孔。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，
所述肋从所述容纳壳体的下表面向所述第二方向延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述电池模块，其特征在于，
所述肋与将所述容纳壳体的所述两个面连接的侧表面连结。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述单体集合体包括对所述多个电池单体进行保持的保持构件，
所述保持构件由在所述第一方向夹持所述多个电池单体的两个构件构成，
在所述两个构件中的所述周边空间侧的构件设置有用于将在所述周边空间中通过所述肋进行导风后的气体引导至所述多个电池单体之间的多个开口。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，
所述多个开口包括设置在所述周边空间的气体的下游侧的多个第一开口、和设置在所述周边空间的气体的上游侧的多个第二开口，
所述多个第一开口中的每一个比所述多个第二开口中的每一个大。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其特征在于，
所述多个第一开口以及所述多个第二开口形成于形成所述多个电池单体的插入口的框体。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的电池模块，其特征在于，
所述容纳壳体构成为对称地容纳多个所述单体集合体，
在构成多个所述单体集合体中的每一个的所述两个构件中，在另一个所述单体集合体侧的构件设置有用于将气体引导至多个所述单体集合体之间的多个开口。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其特征在于，
多个所述单体集合体具有相同的形状。
10.一种电动动力单元，其特征在于，
所述电动动力单元具备：
权利要求1至9中任一项所述的电池模块；以及
通过来自所述电池模块的电力而进行动作的马达。
11.根据权利要求10所述的电动动力单元，其特征在于，
所述电动动力单元还具备用于将所述电池模块的所述容纳壳体内的气体从所述排气孔排出的排气单元。
12.一种作业机，其特征在于，
所述作业机具备：
权利要求10或11所述的电动动力单元；以及
通过来自所述电动动力单元的动力而进行作业的作业部。
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