CN114583318B - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明的电池组具备：电池堆，构成为包括在厚度方向上排列的多个电池单元；气体排出阀，设置于电池单元的顶壁，并将在电池单元的内部产生的气体排出；树脂制的壳体，在密闭状态下容纳电池堆；以及金属板，配置在壳体的内部，并且在上下方向上与气体排出阀对置配置。

Description

电池组
技术领域
本公开涉及电池组。
背景技术
以往公知有在金属制的电池组外壳容纳有电池堆的电池组(例如，参照日本特开2014-110191号公报)。
在该电池组中，通过使从设置于电池堆的阀排出的高温的气体接触电池组外壳的内面来降低其温度。
然而，在为了电池组的轻型化而使电池组外壳为树脂制的情况下，该电池组外壳可能由于从设置于电池堆的阀排出的高温的气体而熔融。
发明内容
因此，本公开的目的在于获得一种即使容纳电池堆的壳体为树脂制也能够防止通过从该电池堆产生的气体将壳体熔融的电池组。
为了实现上述的目的，第1形态的电池组具备：电池堆，构成为包括在厚度方向上排列的多个电池单元；气体排出阀，设置于上述电池单元的顶壁，并将在该电池单元的内部产生的气体排出；树脂制的壳体，在密闭状态下容纳上述电池堆；以及金属板，配置在上述壳体的内部，并且在上下方向上与上述气体排出阀对置配置。
根据第1形态的电池组，从设置于电池单元的顶壁的气体排出阀排出的气体接触在上下方向上与气体排出阀对置的金属板。由此，该气体的热能被金属板吸收，从而降低充满于树脂制的壳体内的气体的热能。因此，即使壳体为树脂制，也防止通过从电池堆产生的气体将该壳体熔融。
第2形态的电池组构成为：在第1形态的电池组的基础上，在从沿着上述厚度方向的方向观察的剖面视角中，上述金属板形成为大致倒“U”字状。
根据第2形态的电池组，在从沿着电池单元的厚度方向的方向观察的剖面视角中，金属板形成为大致倒“U”字状。因此，从电池单元的气体排出阀排出并接触了金属板的气体被该金属板引导而向下方侧流动，并在壳体内对流。由此，进一步降低气体的热能。
第3形态的电池组构成为：在第1形态或者第2形态的电池组的基础上，具备逆止阀，该逆止阀设置于上述壳体，并将从上述气体排出阀排出的上述气体向上述壳体的外部排出。
根据第3形态的电池组，将从气体排出阀排出的气体向壳体的外部排出的逆止阀设置于该壳体。即，通过该逆止阀将被降低了热能的气体向壳体的外部排出。因此，防止所密闭的壳体由于该气体的充满所形成的内压而破裂。
第4形态的电池组构成为：在第1形态～第3形态中的任一项所述的电池组的基础上，上述气体排出阀设置于在俯视视角中上述顶壁中的与上述厚度方向正交的方向的大致中央部。
根据第4形态的电池组，气体排出阀设置于在俯视视角中电池单元的顶壁中的与厚度方向正交的方向的大致中央部。因此，与气体排出阀设置于在俯视视角中电池单元的顶壁中的与厚度方向正交的方向的一端部侧的情况相比，将在电池单元的内部产生的气体高效地排出。
第5形态的电池组构成为：在第1形态～第4形态中的任一项所述的电池组的基础上，具备加强部件，该加强部件形成为能够在内侧容纳上述电池堆的框状，并配置于上述壳体的内部，在上述加强部件的上端部配置有上述金属板。
根据第5形态的电池组，在配置于壳体的内部的加强部件的上端部配置有金属板。因此，即使从电池单元的厚度方向输入载荷，也能够由该金属板形成支承棒而确保耐载荷性能。
第6形态的电池组构成为：在第1形态～第5形态中的任一项所述的电池组的基础上，上述电池堆是辅助用电源。
根据第6形态的电池组，电池堆是辅助用电源。因此，例如在搭载于自动驾驶车辆的情况下，即使主电源因故障等而不发挥功能，也能够行驶一定程度的距离，从而能够使该自动驾驶车辆移动至安全的场所。
第7形态的电池组构成为，在第1形态～第6形态中的任一项所述的电池组的基础上，具备：横盖部，将形成于上述壳体的一侧部的开口部封闭；和上盖部，将形成于上述壳体的上部的开口部封闭，上述横盖部具有供形成于上述上盖部的卡止部卡止的被卡止部。
根据第7形态的电池组，横盖部具有供形成于上盖部的卡止部卡止的被卡止部。因此，与壳体具有供形成于上盖部的卡止部卡止的被卡止部的情况相比，降低了该壳体的高度，相应地将电池组小型化。
第8形态的电池组构成为，在第1形态～第7形态中的任一项所述的电池组的基础上，具备：横盖部，将形成于上述壳体的一侧部的开口部封闭；和汇流条，将设置于上述电池堆的电极端子与设置于上述横盖部的电极端子电连接，上述横盖部具有在上述汇流条的安装时防止该汇流条的横向倾倒的横向倾倒防止部。
根据第8形态的电池组，横盖部具有在汇流条的安装时防止该汇流条的横向倾倒的横向倾倒防止部。因此，与横盖部不具有该横向倾倒防止部的情况相比，提高安装汇流条的作业性。
第9形态的电池组构成为：在第8形态的电池组的基础上，上述横向倾倒防止部由供形成于上述汇流条的爪部插入的狭缝部构成。
根据第9形态的电池组，由供形成于汇流条的爪部插入的狭缝部构成横向倾倒防止部。因此，与另外设置横向倾倒防止部的情况相比，简化该横向倾倒防止部的构造。
如以上那样，根据本公开，即使容纳电池堆的壳体为树脂制，也能够防止通过从该电池堆产生的气体将壳体熔融。
附图说明
将基于以下附图对优选的实施例进行描述，其中，
图1是表示本实施方式所涉及的电池组的分解立体图。
图2是表示设置于本实施方式所涉及的电池组的外壳内的加强部件的分解立体图。
图3是放大表示本实施方式所涉及的电池组的外罩部件的卡止部和连接器模块的被卡止部的分解立体图。
图4是放大表示将本实施方式所涉及的电池组的电池堆与连接器模块电连接的汇流条的连接构造的分解立体图。
图5是用剖面表示本实施方式所涉及的电池组的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明所涉及的实施方式详细地进行说明。此外，本实施方式所涉及的电池组10(参照图1)是搭载于通过电力行驶的自动驾驶车辆(省略图示)的辅助用电源。即，该电池组10是用于即使在成为主电源的电池堆(省略图示)因故障等而不发挥功能的情况下也使得自动驾驶车辆能够行驶一定程度的距离的备用电源。
另外，为了便于说明，在各附图中，将适当地示出的箭头UP作为电池组10的上方向，将箭头FR作为电池组10的前方向，并将箭头RH作为电池组10的右方向。因此，在以下的说明中，在没有特别说明地记载了上下、前后、左右的方向的情况下，表示电池组10中的上下方向的上下、电池组10中的前后方向的前后、电池组10中的左右方向的左右。
如图1、图2所示，本实施方式所涉及的电池组10具有树脂制的作为壳体的外壳20、沿着外壳20的内表面配置的金属制的加强部件30(在图1中省略)、容纳于加强部件30的内侧(外壳20的内部)的电池堆12(在图2中省略)、设置于电池堆12的上方的汇流条模块18、配置于汇流条模块18的上方的作为金属板的排烟板40。
并且，本实施方式所涉及的电池组10具有能够封闭形成于外壳20的上部的开口部20U的作为上盖部的树脂制的外罩部件50、能够封闭形成于外壳20的一侧部(左侧部)的开口部20L的作为横盖部的树脂制的连接器模块60、配置于连接器模块60的内侧的监视基板58、以及安装于连接器模块60的外侧的逆止阀80。
外壳20例如由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等树脂材料形成，并具有以左右方向为长边方向的矩形平板状的底壁26、以左右方向为长边方向的矩形平板状的前壁22和后壁24、以及以前后方向为长边方向的矩形平板状的右侧壁28。此外，该右侧壁28相当于另一侧部(右侧部)。
而且，该外壳20的左侧部为开口部20L，通过细长的连结部件25将前壁22与后壁24的左上端部连结为一体。即，外壳20的左侧部形成为矩形框状。而且，在形成为该矩形框状的左侧部，例如通过螺钉固定等来安装由聚苯硫醚(PPS)等树脂材料形成为大致矩形平板状的连接器模块60，由此将该左侧部封闭。
如图2所示，加强部件30具有沿着前壁22的内表面配置的前壁32、沿着后壁24的内表面配置的后壁34、沿着右侧壁28的内表面配置的右侧壁38、以及与连接器模块60的内表面对置的左侧壁36。即，该加强部件30形成为在上下方向上敞开的矩形框状(四方筒状)。
此外，对于该加强部件30而言，前壁32和后壁34例如由厚度为1.4mm的钢板形成，左侧壁36和右侧壁38例如由厚度为5.5mm的铝板形成。而且，通过螺钉固定等将前壁32和后壁34的左右两端部分别安装于左侧壁36和右侧壁38的前端面和后端面。
在加强部件30的前壁32的上端部和后壁34的上端部配置有排烟板40。排烟板40例如由厚度为2.0mm左右的钢板形成为俯视大致“H”字状，通过螺钉固定等将在排烟板40的左右方向上延伸的前臂42和后臂44的左右两端部与突出设置于后述的支架16的臂16A一起安装于加强部件30的左侧壁36的上端部和右侧壁38的上端部。
由此，形成将排烟板40的前臂42和后臂44的左右方向中央部连结的(在后述的电池单元14的厚度方向上延伸的)连结部46配置于前壁32的上端部中的左右方向中央部与后壁34的上端部中的左右方向中央部之间的结构。此外，前臂42的宽度和后臂44的宽度形成为相同的宽度，连结部46的宽度形成得比前臂42和后臂44的宽度大。
外罩部件50例如由聚苯硫醚(PPS)等树脂材料形成为与底壁26几乎相同的大小的矩形平板状。而且，如在图3中详细地示出的那样，在外罩部件50的周缘部，等间隔地一体地形成有多个卡止部52。各卡止部52垂设为大致“U”字状，在外罩部件50的长边部形成有5个，在短边部形成有4个。
另一方面，在外壳20的前壁22、后壁24、右侧壁28的各外表面中的上端部，分别一体地形成有供各卡止部52卡止的作为被卡止部的多个爪部48。即，在前壁22和后壁24的外表面中的上端部，等间隔地形成有5个爪部48，在右侧壁28的外表面中的上端部，等间隔地形成有4个爪部48。而且，在连接器模块60的外表面中的上端部，也一体地形成有供各卡止部52卡止的作为被卡止部的多个爪部48。即，在连接器模块60的外表面中的上端部，等间隔地形成有4个爪部48。
另外，在连接器模块60的内表面中的上端部，朝向连结部件25突出设置有前后一对销(省略图示)。而且，在连结部件25，形成有供该前后一对销嵌合的前后一对嵌合孔(省略图示)。即，连接器模块60构成为通过将各销与各嵌合孔嵌合来相对于外壳20的左侧部定位并安装。由此，形成将形成于外罩部件50的卡止部52相对于形成于连接器模块60的爪部48无错位地卡止的结构。
另外，在外罩部件50与外壳20的上端部之间，设置有O型环54。即，该O型环54在俯视视角中形成为矩形状，沿着前壁22、后壁24、右侧壁28、连结部件25的上端部配置。同样，在连接器模块60与外壳20的左侧部之间，也设置有O型环56。该O型环56在侧视视角中形成为矩形状，沿着连接器模块60的周缘部(底壁26、前壁22、后壁24的各左端部以及连结部件25)配置。
这样，外罩部件50经由O型环54安装于外壳20，并且连接器模块60经由O型环56安装于外壳20，由此形成容纳有电池堆12等的树脂制的外壳20在防水和防尘状态下被密闭的结构。
如图1所示，电池堆12构成为包括具有形成为大致长方体形状的金属(例如铝)制的外壳14A的多个(例如4个)锂电池单元(以下，简称为“电池单元”)14、和向上方和左右两侧方敞开并容纳将前后方向作为厚度方向排列的多个电池单元14的框状的支架16。而且，各电池单元14通过设置于其上方的汇流条模块18而以串联的方式电连接。此外，在汇流条模块18也设置有热敏电阻等。
另外，如图4所示，通过前后一对汇流条70，将前后方向一侧(例如前侧)的电池单元14中的正电极端子14P、和前后方向另一侧(例如后侧)的电池单元14中的负电极端子(省略图示)分别与设置于连接器模块60的各电极端子66电连接。
各汇流条70具有细长的大致矩形平板状的主体部72、从主体部72的形成为弯曲状的长边方向一端部(右端部)一体地垂设的第1连接部74、和从主体部72的长边方向另一端部(左端部)中的一个长边部侧一体地垂设的第2连接部76。
从沿着汇流条70的短边部的方向(前后方向)观察，各汇流条70的第1连接部74形成为大致“L”字状。而且，在各第1连接部74的前端部，以上下方向为轴向形成有大致圆形状(详细而言为正八边形状)的贯通孔74A。
因此，通过向各第1连接部74的贯通孔74A分别插入设置于前侧的电池单元14的正电极端子14P的焊接螺栓15、和设置于后侧的电池单元14的负电极端子的焊接螺栓(省略图示)，并从上方侧将螺母17与各焊接螺栓15扭固，从而形成将各汇流条70的第1连接部74与前侧的电池单元14的正电极端子14P和后侧的电池单元14的负电极端子分别连接的结构。
各汇流条70的第2连接部76以朝向相互相反的方向(前方向和后方向)突出的方式垂设，从沿着汇流条70的长边部的方向(左右方向)观察，形成为大致“L”字状。而且，在各第2连接部76的前端部，以上下方向为轴向形成有大致圆形状(详细而言为正八边形状)的贯通孔76A。另外，在各第2连接部76的前端部，一体地形成有在其突出方向延伸的矩形平板状的爪部78。
另一方面，在连接器模块60的内表面中的上部，以前后一对的方式形成有俯视大致矩形状的收纳凹部62，在各收纳凹部62内，设置有供各第2连接部76电连接的金属制的电极端子66。在各电极端子66，形成有大致圆形状的贯通孔66A，各贯通孔66A与以上下方向为轴向形成于各收纳凹部62的底部的内螺纹部64连通。此外，将螺栓19与该内螺纹部64扭固。
另外，在收纳凹部62的前后方向外侧(第2连接部76的突出方向侧)的周缘部，形成有供爪部78插入的狭缝部68。即，各第2连接部76构成为将各爪部78插入于各狭缝部68，并使各贯通孔76A与各贯通孔66A及各内螺纹部64连通。
由此，形成即使是第2连接部76仅设置于主体部72的长边方向另一端部(左端部)中的一个长边部侧而左右的平衡不好的汇流条70，也能防止各汇流条70向相互接近的方向的横向倾倒的结构。此外，供爪部78插入的狭缝部68相当于横向倾倒防止部。
另外，如图1所示，在连接器模块60的外表面中的下部，形成有矩形框状的嵌合部61，通过将逆止阀80嵌合卡止于该嵌合部61的内侧而设置。逆止阀80用于将因异常发热而从电池单元14排出并在外壳20内充满的一氧化碳(CO)等气体排出。即，在逆止阀80连接有排气管98的一端部，从该排气管98向外部排出气体。此外，在排气管98的另一端部设置有垫圈99，防止异物从外部的进入。
在具有以上那样的结构的电池组10中，接下来对本实施方式所涉及的排烟板40更详细地进行说明。
如图5所示，在从沿着连结部46的长边方向(电池单元14的厚度方向)的方向观察的剖面视角中，排烟板40的连结部46形成为大致倒“U”字状。即，连结部46具有平板状的主体部46A、和通过将主体部46A的左右方向两端部(长边部)朝向下方折弯而一体地形成的凸缘部46B。此外，凸缘部46B相对于主体部46A的向下方的突出高度例如为2mm～4mm，在本实施方式中为3mm。
另一方面，在各电池单元14的外壳14A的顶壁14U中的长边方向(左右方向)大致中央部，设置有气体排出阀14B。因此，因异常发热而在电池单元14内产生并从气体排出阀14B朝向上方排出的高温的气体(CO等)直接接触配置于其正上方(在上下方向上对置)的连结部46的下表面。
另外，排烟板40的至少连结部46由热容量比较大的金属(例如钢板)构成。因此，从气体排出阀14B排出并接触了排烟板40的连结部46的下表面的高温的气体的热能被该连结部46吸收。
另外，连结部46在剖面视角中形成为大致倒“U”字状(在主体部46A的左右方向两端部形成有凸缘部46B)，因此从气体排出阀14B朝向上方排出的高温的气体在接触到主体部46A的下表面后被凸缘部46B的内面引导而向下方侧流动。即，被连结部46吸收了热能的气体被该连结部46向下方侧引导而在外壳20内对流。
在具备为以上那样的结构的排烟板40的本实施方式所涉及的电池组10中，接下来对其作用进行说明。
如上述的那样，容纳于电池组10的外壳20内的电池单元14有时因异常发热而产生高温的气体。这里，在电池单元14的外壳14A的顶壁14U中的长边方向(左右方向)大致中央部，设置有用于将该高温的气体排出的气体排出阀14B。
因此，与气体排出阀14B例如设置于外壳14A的顶壁14U中的长边方向(左右方向)一端部侧的情况相比，能够使该高温的气体高效地排出。而且，从该气体排出阀14B排出的高温的气体直接接触配置于该气体排出阀14B的正上方的连结部46的下表面。
这里，连结部46由热容量较大的金属构成。因此，接触了连结部46的下表面的高温的气体的热能被该连结部46充分地吸收。因而，即使为了轻型化而使外壳20为树脂制，也能够防止因从电池单元14产生的高温的气体致使外壳20熔融并例如在前壁22等开孔之类的(气体向车厢泄漏那样的)不良情况的产生。
另外，在连结部46的主体部46A的左右方向两端部，一体地形成有向下方突出的凸缘部46B。因此，接触了连结部46的下表面并被吸收了热能的(被降低了温度的)气体被凸缘部46B的内面引导而向下方侧流动。由此，温度降低后的气体在所密闭的外壳20内对流，通过该自然对流而将温度进一步降低。因而，能够进一步防止将外壳20熔融之类的不良情况的产生。
其后，若所密闭的树脂制的外壳20内被从电池单元14排出的气体充满，且外壳20内的压力变高，则逆止阀80打开，从该逆止阀80通过排气管98而将外壳20内的气体向外部空气排出。因此，也能够防止所密闭的树脂制的外壳20由于该气体的充满所形成的内压而破裂那样的不良情况的产生。
另外，如上述那样，将排烟板40的前臂42与后臂44的左右方向中央部连结的连结部46配置于前壁32的上端部中的左右方向中央部与后壁34的上端部中的左右方向中央部之间。即，连结部46作为前壁32的上端部与后壁34的上端部之间的支承棒发挥功能。
由此，即使外壳20不是金属制而为树脂制，相对于从前后方向(电池单元14的厚度方向)施加的外力(载荷)，也能够使其强度提高。即，即使从前后方向对具备树脂制的外壳20的电池组10输入碰撞载荷，也能够确保其碰撞耐性(耐载荷性能)。
另外，如上述那样，将外罩部件50的卡止部52与相对于外壳20定位的连接器模块60的爪部48卡止。因此，与例如在比连接器模块60靠上方侧的位置配置连结部件25并与在该连结部件25(外壳20)形成的爪部卡止的情况相比，能够使外壳20的高度降低与该连结部件25的高度相应的大小。即，通过在连接器模块60的外表面中的上端部形成爪部48，能够抑制电池组10的高度增加，从而能够将电池组10小型化。
另外，如上述那样，各第2连接部76在使各贯通孔76A与各贯通孔66A及各内螺纹部64连通时(在将汇流条70安装于连接器模块60时)将各爪部78插入至各狭缝部68。因此，即使使手指从各汇流条70离开，也能够防止各汇流条70向相互接近的方向的横向倾倒。因而，通过将各螺栓19插入于各贯通孔76A和各贯通孔66A并与各内螺纹部64扭固来将各第2连接部76与各电极端子66连接，如此容易进行各螺栓19的扭固作业(能够使用于安装的作业性提高)。
另外，各汇流条70不向相互接近的方向横向倾倒，因此也能够防止短路等的产生，从而能够进一步确保安全性。另外，由供爪部78插入的狭缝部68构成横向倾倒防止部，因此与另外设置横向倾倒防止部的情况相比，能够简化构造。
另外，该电池组10中的电池堆12是辅助用电源。因此，即使主电源因故障等而不发挥功能，通过该电池组10(电池堆12)也能够行驶一定程度的距离。因此，例如能够使自动驾驶车辆移动至安全的场所或者能够修理的场所。
以上，基于附图对本实施方式所涉及的电池组10进行了说明，但本实施方式所涉及的电池组10并不限定于图示的内容，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够适当地进行设计变更。例如，本实施方式所涉及的电池组10不仅可以搭载于自动驾驶车辆，也能够搭载于可以手动驾驶的电动汽车等。
另外，排烟板40并不限定于由钢板形成，只要由铝、铜等热容量比较大的金属形成即可。特别是若由铜形成排烟板40，则也能够将该排烟板40兼作相对于电池堆12的汇流条。另外，即使在外壳20为金属制的情况下，设置排烟板40也是有效的。

Claims (7)

1.一种电池组，其中，
所述电池组具备：
电池堆，构成为包括在厚度方向上排列的多个电池单元；
气体排出阀，设置于所述电池单元的顶壁，并将在该电池单元的内部产生的气体排出；
树脂制的壳体，在密闭状态下容纳所述电池堆；
加强部件，该加强部件形成为能够在内侧容纳所述电池堆的框状，并配置于所述壳体的内部，形成为具有前壁、后壁、左侧壁和右侧壁的四方筒状；以及
金属板，配置在所述壳体的内部，并且在上下方向上与所述气体排出阀对置配置，
在所述加强部件的上端部配置有所述金属板，
所述金属板形成为俯视大致“H”字状，具备在左右方向上延伸的前臂、后臂、以及将所述前臂和所述后臂的左右方向中央部连结的连结部，
通过螺钉固定将所述金属板的前臂和后臂的左右两端部安装于所述加强部件的左侧壁的上端部和右侧壁的上端部，并将所述金属板的连结部配置于所述前壁的上端部中的左右方向中央部与所述后壁的上端部中的左右方向中央部之间，从而将所述金属板配置在所述加强部件的上端部，
在从沿着所述厚度方向的方向观察的剖面视角中，所述金属板的所述连结部形成为大致倒“U”字状，
所述金属板的至少所述连结部由热容量大的金属构成。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中，
具备逆止阀，该逆止阀设置于所述壳体，并将从所述气体排出阀排出的所述气体向所述壳体的外部排出。
3.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述气体排出阀设置于在俯视视角中所述顶壁中的与所述厚度方向正交的方向的大致中央部。
4.根据权利要求1所述的电池组，其中，
所述电池堆是辅助用电源。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，
具备：
横盖部，将形成于所述壳体的一侧部的开口部封闭；和
上盖部，将形成于所述壳体的上部的开口部封闭，
所述横盖部具有供形成于所述上盖部的卡止部卡止的被卡止部。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池组，其中，
具备：
横盖部，将形成于所述壳体的一侧部的开口部封闭；和
汇流条，将设置于所述电池堆的电极端子与设置于所述横盖部的电极端子电连接，
所述横盖部具有在所述汇流条的安装时防止该汇流条的横向倾倒的横向倾倒防止部。
7.根据权利要求6所述的电池组，其中，
所述横向倾倒防止部由供形成于所述汇流条的爪部插入的狭缝部构成。
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