CN114946078B - 电池模块及电池系统 - Google Patents
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Abstract
实施方式的电池模块具备电池列、框架、片材、金属板及绝缘膜。框架具备框架侧壁和从框架侧壁向电池的排列方向的内侧突出的框架突出部,具有电绝缘性。框架突出部在电池列中与最外侧的最外电池在下侧邻接,贯通孔与框架突出部的内侧邻接。具有电绝缘性的片材的至少一部分配置于贯通孔,从下侧密接于电池列。金属板相对于片材配置在下侧,绝缘膜在金属板与片材之间超过框架突出部的突出端向外侧延伸设置。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及电池模块及电池系统。
背景技术
在电池模块中,设置有排列有多个电池(单电池)而成的电池列(电池群)。另外,在电池模块中,从使在电池列等中产生的热向外部的散热性提高的观点出发,存在被安装于冷却板等的基座的结构的电池模块。在作为基座的冷却板的内部形成有供冷却用流体流动的流路等。
在如上所述那样安装于基座的电池模块中,要求确保在电池列产中生的热量向基座等的散热性,并且要求适当地确保电池列相对于基座等电池以外的导电体的绝缘。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2013/084937号
专利文献2:日本特开2010-277863号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种电池模块,其能够确保在电池列中产生的热的散热性,并且适当地确保电池列相对于电池以外的导电体的绝缘。另外,本发明所要解决的技术问题在于提供一种具备该电池模块的电池系统。
用于解决技术问题的手段
实施方式的电池模块具备电池列、框架、片材、金属板及绝缘膜。电池列具备被排列的多个电池,多个电池分别具备电极群和收纳电极群的金属制的外包装容器。框架具有电绝缘性,并具备:框架侧壁,在电池列的排列方向上从排列方向的外侧与多个电池中的最外侧的最外电池对置;以及框架突出部,从框架侧壁向排列方向的内侧突出。框架突出部相对于最外电池在高度方向的下侧邻接,在排列方向上与框架突出部的内侧邻接地形成贯通孔。片材具有电绝缘性,至少一部分配置于贯通孔。片材从高度方向的下侧与电池列的多个电池密接。金属板在高度方向上相对于片材配置在下侧。绝缘膜具有电绝缘性,在高度方向上在金属板与片材之间层叠于金属板。绝缘膜在排列方向上超过框架突出部的突出端而向外侧延伸设置。
实施方式的电池系统具备上述的电池模块及基座。电池模块从高度方向的上侧设置于基座,金属板在高度方向上配置于电池列与基座之间。
附图说明
图1是概略地表示实施方式的电池单体的一例的立体图。
图2是表示第一实施方式的电池模块的立体图。
图3是将第一实施方式的电池模块省略壳体的一部分进行表示的立体图。
图4是将第一实施方式的电池模块按每个部件分解后的状态进行表示的立体图。
图5是表示第一实施方式的电池模块的壳体的一部分的立体图。
图6是将第一实施方式的电池模块的壳体的一部分以从高度方向的上侧观察的状态进行表示的俯视图。
图7是表示在第一实施方式的电池模块的壳体中与图5及图6所示的部分不同的一部分的立体图。
图8是表示在第一实施方式的电池模块中设置的板连接体的概略图。
图9是将第一实施方式的电池模块以与横向垂直或大致垂直的截面进行表示的剖视图。
图10是将第一实施方式的电池模块以与进深方向垂直或大致垂直的截面进行表示的剖视图。
图11是将第一实施方式的电池模块以与进深方向垂直或大致垂直、且相对于图10的截面在进深方向上偏移的位置的截面进行表示的剖视图。
图12是将第一实施方式的电池模块以从高度方向的下侧观察的状态且省略金属板进行表示的仰视图。
图13是将第一实施方式的电池模块中从壳体的侧壁向进深方向的内侧突出的突出部的1个及其附近以与横向垂直或大致垂直的截面进行表示的剖视图。
图14是将第一实施方式的电池模块中从壳体的侧壁向横向的内侧突出的突出部的一方及其附近以与进深方向垂直或大致垂直的截面进行表示的剖视图。
图15是概略地表示第一实施方式的电池模块中将金属板连结于壳体的4个连结螺钉中的1个及其附近的结构的剖视图。
图16是将第一变形例的电池模块的壳体的一部分以从高度方向的上侧观察的状态进行表示的俯视图。
图17是将第二变形例的电池模块的壳体的一部分以从高度方向的上侧观察的状态进行表示的俯视图。
图18是表示在第三变形例的电池模块中设置的片材的概略图。
图19是表示在第四变形例的电池模块中设置的片材的概略图。
图20是表示第五变形例的电池模块的立体图。
图21是将第五变形例的电池模块按每个部件分解进行表示的立体图。
图22是将第五变形例的电池模块以从与图20不同的方向观察的状态且省略金属板进行表示的立体图。
图23是将第五变形例的电池模块以与横向垂直或大致垂直的截面进行表示的剖视图。
图24是将第五变形例的电池模块以与进深方向垂直或大致垂直的截面进行表示的剖视图。
图25是将第六变形例的电池模块以省略金属板的方式进行表示的立体图。
具体实施方式
以下,对于实施方式,参考附图进行说明。
实施方式的电池系统具备基座和设置于基座的电池模块。并且,在电池模块中搭载有具备多个电池(单电池)的电池群。构成电池群的电池例如是锂离子二次电池等二次电池的单电池。
[电池]
首先,对电池(单电池)进行说明。图1表示电池1单体的一例。电池(单电池)1具备电极群2和收纳电极群2的外包装容器3。外包装容器3由铝、铝合金、铁或不锈钢等金属形成。外包装容器3具备容器主体5和盖6。在此,在电池1以及外包装容器3中,规定有进深方向(箭头X1以及箭头X2所示的方向)、与进深方向交叉(垂直或者大致垂直)的横向(箭头Y1以及箭头Y2所示的方向)、以及与进深方向以及横向双方交叉(垂直或者大致垂直)的高度方向(箭头Z1以及箭头Z2所示的方向)。在电池1以及外包装容器3的各个中,在进深方向上的尺寸与在横向上的尺寸以及在高度方向上的尺寸分别相比非常小。
容器主体5具备底壁7以及周壁8。收纳电极群2的内部空腔10由底壁7及周壁8规定。在电池1中,内部空腔10在高度方向上朝向与底壁7所在一侧相反一侧开口。周壁8具备一对侧壁11及一对侧壁12。一对侧壁11在横向上隔着内部空腔10而对置。一对侧壁12在进深方向上隔着内部空腔10而对置。侧壁11分别在侧壁12之间沿进深方向连续地延伸设置。侧壁12分别在侧壁11之间沿横向连续延伸设置。盖6在内部空腔10的开口被安装于容器主体5。因此,盖6在底壁7的相反侧的端部被安装于周壁8。盖6及底壁7在高度方向上隔着内部空腔10而对置。
电极群2例如形成为扁平形状,具备正极15和负极16。另外,在电极群2中,在正极15与负极16之间夹设隔膜(未图示)。隔膜由具有电绝缘性的材料形成,将正极15相对于负极16电绝缘。
正极15具备正极集电箔等正极集电体15A和担载于正极集电体15A表面的含正极活性物质层(未图示)。正极集电体15A并不限定于这些,例如为铝箔或铝合金箔等,厚度为10μm~20μm左右。含正极活性物质层具备正极活性物质,可以任意地含有粘结剂及导电剂。作为正极活性物质,并不限定于这些物质,可列举出能够嵌入脱嵌锂离子的氧化物、硫化物及聚合物等。正极集电体15A具备正极集电极耳15B作为未担载含正极活性物质层的部分。
负极16具备负极集电箔等负极集电体16A和担载于负极集电体16A的表面的含负极活性物质层(未图示)。负极集电体16A并不限定于这些,例如为铝箔、铝合金箔或铜箔等,厚度为10μm~20μm左右。含负极活性物质层具备负极活性物质,可以任意地含有粘结剂及导电剂。作为负极活性物质,没有特别限定,可列举出能够嵌入脱嵌锂离子的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物及碳材料等。作为负极活性物质的一例,可列举出含钛氧化物或碳质物。负极集电体16A具备负极集电极耳16B作为未担载含负极活性物质层的部分。
在电极群2中,正极集电极耳15B相对于负极16突出。并且,负极集电极耳16B相对于正极15向与正极集电极耳15B的突出方向相反一侧突出。在电池1的内部空腔10中,电极群2以正极集电极耳15B相对于负极16向横向的一侧突出的状态配置。并且,在电极群2中,负极集电极耳16B在电池1的横向上相对于正极15向正极集电极耳15B突出的一侧的相反侧突出。
另外,在内部空腔10中,电解液(未图示)被保持(浸渍)于电极群2。电解液可以是使电解质溶解于有机溶剂的非水电解液,也可以是水溶液等水系电解液。可以使用凝胶状电解质来代替电解液,也可以使用固体电解质来代替电解液。在将固体电解质用作电解质的情况下,在电极群中,固体电解质代替隔膜而夹设于正极15与负极16之间。在该情况下,通过固体电解质,正极15相对于负极16电绝缘。
在电池1中,在外包装容器3的盖6的外表面(上表面)安装有一对电极端子17。电极端子17由金属等导电材料形成。电极端子17的一方是电池1的正极端子,电极端子17的另一方是电池1的负极端子。在电极端子17各自与盖6之间设置有绝缘部件18。电极端子17分别通过绝缘部件18而相对于包含盖6的外包装容器3电绝缘。
电极群2的正极集电极耳15B经由备用引线21A以及引线22A等的1个以上的正极引线而与电极端子17的对应的一方即正极端子电连接。另外,电极群2的负极集电极耳16B经由备用引线21B以及引线22B等的1个以上的负极引线而与电极端子17的对应的一方即负极端子电连接。正极引线及负极引线分别由金属等导电材料形成。另外,在外包装容器3的内部空腔10中,正极集电极耳15B以及正极引线分别通过1个以上的绝缘部件(未图示)而与外包装容器3(容器主体5以及盖6)电绝缘。并且,在外包装容器3的内部空腔10中,负极集电极耳16B及负极引线分别通过1个以上的绝缘部件(未图示)而与外包装容器3电绝缘。
另外,在图1的一例中,盖6上形成有气体释放阀23及注液口。并且,在盖6的外表面焊接有将注液口封闭的密封板25。另外,气体释放阀23及注液口等也可以不设置于电池。另外,在上述那样的电池1的充电时及放电时等,由于经由电解液等的导通,外包装容器3可能成为正极端子(17的对应的一方)的电位(正极电位)与负极端子的电位(负极电位)之间的电位。
[电池模块及电池系统]
以下,对电池模块及具备电池模块的电池系统进行说明。电池系统具备电池模块和供电池模块设置的基座。电池模块具备电池群,电池群具备1个以上的电池列。1个以上的电池列分别具备多个电池(单电池),在各电池列中,排列多个电池。构成电池列的多个电池例如是与上述电池1同样的结构。
(第一实施方式)
以下,对电池系统的第一实施方式进行说明。图2至图4表示设置于本实施方式的电池系统的电池模块31。如图2至图4等所示,电池模块31具备电池群32和收纳电池群32的壳体33。通过壳体33规定了收纳电池群32的收纳空腔35。电池群32具备多个上述电池(单电池)1,在电池群32中,多个电池1经由汇流条(未图示)等而电连接。在电池群32中,形成多个电池1串联电连接的串联连接结构、以及多个电池1并联电连接的并联连接结构中的至少一种连接结构。
壳体33由具有电绝缘性的材料形成。作为形成壳体33的材料,例如可列举出聚苯醚(PPE)、聚碳酸酯(PC)及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等树脂。在图2至图4的一例中,壳体33由包含壳体部件36、37的多个部件形成。在图3及图4中,壳体33中壳体部件36以外的部分被省略,在图4中示出了按每个部件分解的状态。在此,在包括电池群32以及外壳33在内的电池模块31中,规定有进深方向(箭头X3以及箭头X4所示的方向)、与进深方向交叉(垂直或者大致垂直)的横向(箭头Y3以及箭头Y4所示的方向)、以及与进深方向以及横向双方交叉(垂直或者大致垂直)的高度方向(箭头Z3以及箭头Z4所示的方向)。在图2至图4的一例中,壳体部件(下侧壳体部件)36从高度方向的下侧(箭头Z4侧)被安装于壳体部件(上侧壳体部件)37。
图5及图6表示形成壳体33的一部分的壳体部件(下侧壳体部件)36。图5是立体图,图6示出从高度方向的上侧(箭头Z3侧)观察的状态。另外,图7表示形成壳体33中与壳体部件36不同的一部分的壳体部件(上侧壳体部件)37。如图2至图7所示,壳体33具备顶壁(上壁)41、底壁42以及周壁43。在壳体33中,顶壁41以及底壁42在高度方向上隔着收纳空腔35而对置。周壁43在顶壁41与底壁42之间沿高度方向连续地延伸设置。另外,周壁43在电池模块31的周向上遍及整周地包围收纳空腔35。周壁43具备一对侧壁45(45A、45B)以及一对侧壁46(46A、46B)。侧壁45在横向上隔着收纳空腔35而对置。侧壁46在进深方向上隔着收纳空腔35而对置。侧壁45分别在侧壁46之间沿进深方向连续地延伸设置。侧壁46分别在侧壁45之间沿横向连续地延伸设置。在图2至图7的一例中,一对侧壁45中的一方即侧壁45A相对于一对侧壁45中的另一方即侧壁45B在横向的箭头Y3侧分离地配置。并且,一对侧壁46中的一方即侧壁46A相对于一对侧壁46中的另一方即侧壁46B在进深方向的箭头X3侧分离地配置。
另外,壳体33具备2个分隔壁47。分隔壁47在横向上配置在一对侧壁45之间,在横向上相对于彼此分离地配置。另外,分隔壁47分别在横向上与侧壁45分别分离地配置。分隔壁47分别在顶壁41与底壁42之间沿高度方向延伸设置。另外,分隔壁47分别在侧壁46之间沿进深方向连续地延伸设置。如上所述那样形成有2个分隔壁47,因此在图2至图4的一例中,电池群32的收纳空腔35被分隔壁47分隔为3个区域48,在横向上被分割为3个。在此,将3个区域48在横向上从箭头Y3侧依次设为区域48A、48B、48C。区域48A、48C为区域48中形成于两端的2个,区域48B为在区域48中形成于两端的2个(48A、48C)以外的区域。
在底壁42形成有3个贯通孔51。在底壁42中,在各个区域48中各形成有1个贯通孔51。收纳空腔35的区域48分别通过贯通孔51的对应的1个而相对于壳体33的外部开口。另外,关于3个贯通孔51,将形成于区域48A的贯通孔设为贯通孔51A,将形成于区域48B的贯通孔设为贯通孔51B,将形成于区域48C的贯通孔设为贯通孔51C。
底壁42具备三对突出部52以及三对中继部53。在底壁42中,在各个区域48中各设置有一对突出部52,在各个区域48中各设置有一对中继部53。在3个区域48的每一个中,一对突出部52分别从侧壁46的对应的一方朝向进深方向的内侧突出。在此,作为一对突出部52中的一方的突出部52A从侧壁46A向侧壁46B所在一侧突出,作为一对突出部52中的另一方的突出部52B从侧壁46B向侧壁46A所在一侧突出。
另外,在各个区域48中,在进深方向上,在一对突出部52之间形成有贯通孔51。并且,在各个区域48中,通过突出部52A的突出端而形成贯通孔51的边缘E1,通过突出部52B的突出端形成贯通孔51的边缘E2。因此,贯通孔51分别在进深方向(电池1的排列方向)上与突出部52的对应的一对内侧邻接地形成。在各个贯通孔51中,边缘E1在进深方向上形成于侧壁46A所在一侧(箭头X3侧)的端部。并且,在各个贯通孔51中,边缘E2在进深方向上形成于侧壁46B所在一侧(箭头X4侧)的端部、即与边缘E1相反一侧的端部。边缘E1、E2分别沿横向延伸设置。另外,突出部52各自的从侧壁46突出的突出长度优选为5mm以上20mm以下。
另外,在各个区域48中,通过一对中继部53分别对突出部52之间进行中继。中继部53分别在突出部52之间沿进深方向连续地延伸设置。在各个区域48中,在横向上在一对中继部53之间形成有贯通孔51。在区域48中的两端的2个(48A、48C)区域各自中,一对中继部53中的一个从侧壁45(45A、45B)的对应的一方沿着横向而延伸设置到贯通孔51为止,一对中继部53中的另一个从分隔壁47的对应的1个沿着横向延伸设置到贯通孔51为止。因此,在区域48A、48C各自中,中继部53分别从侧壁45以及分隔壁47的对应的1个朝向贯通孔51突出。另外,在区域48中的两端的2个以外的区域48B中,一对中继部53分别从分隔壁47的对应的1个沿着横向延伸设置到贯通孔51为止。因此,在区域48B中,中继部53分别从分隔壁47的对应的1个朝向贯通孔51突出。另外,规定在区域48A从侧壁45A突出的中继部53A、以及在区域48C从侧壁45B突出的中继部53B。中继部53A从侧壁45A朝向横向的内侧突出,中继部53B从侧壁45B朝向横向的内侧突出。
在各个区域48中,通过中继部53的一方的突出端来形成贯通孔51的边缘E3,通过中继部53的另一方的突出端来形成贯通孔51的边缘E4。在各个贯通孔51中,边缘E3在横向上形成于一侧(箭头Y3侧)的端部,边缘E4形成于在横向上与边缘E3相反一侧的端部。此外,在贯通孔51A中,边缘E3形成于在横向上侧壁45A所在一侧的端部,边缘E3由中继部53A的突出端形成。另外,在贯通孔51C中,边缘E4形成于在横向上侧壁45B所在一侧的端部,边缘E4由中继部53B的突出端形成。在各个贯通孔51中,边缘E3、E4分别在边缘E1、E2之间沿着进深方向连续地延伸设置。
在各个区域48中,如上所述那样形成有一对突出部52以及一对中继部53,因此通过突出部52以及中继部53,遍及贯通孔51的整周地形成朝向贯通孔51的突出部分。并且,突出部52及中继部53所形成的突出部分的突出端遍及贯通孔51的整周而形成贯通孔51的边缘。
另外,在各个贯通孔51中,在边缘E3、E4分别形成有2个凹部62。凹部62分别向贯通孔51的外周侧凹陷,向壳体33的横向的一侧凹陷。凹部62的各自的底部形成为曲面状(R面状),凹部62各自的底部在从高度方向观察时为圆弧状或大致圆弧状。在边缘E3、E4各自中,在边缘E1(突出部52A)所在一侧的端部形成有2个凹部62中的一个,在边缘E2(突出部52B)所在一侧的端部形成有2个凹部62中的另一个。因此,在各个贯通孔51中,在进深方向上突出部52A(侧壁46A)所在一侧的端部形成有一对凹部62,在进深方向突出部52B(侧壁46B)所在一侧的端部形成有一对凹部62。
在各个贯通孔51中,在横向上的尺寸(边缘E3、E4之间的距离)在设置一对凹部62的2个部位比其他区域大。另外,中继部53各自的从侧壁45或者分隔壁47突出的突出长度在形成凹部62的区域中优选为5mm以上20mm以下。
电池群32具备1个以上的电池列55,在图3及图4等的一例中,电池群32具备3个电池列55。电池列55分别在收纳空腔35中配置于区域48的对应的1个。并且,在电池模块31的横向上彼此相邻的电池列55之间被分隔壁47分隔。在电池列55中,排列多个电池1,在图3及图4等的一例中,在电池列55的每一个中,排列8个电池1。在各个电池列55中,在电池1的排列方向与电池模块31(壳体33)的进深方向一致或大致一致的状态下,排列电池1。在3个区域48各自中,电池列55相对于底壁42的一对突出部52以及一对中继部53在高度方向的上侧邻接。另外,关于3个电池列55,将配置于区域48A的电池列设为电池列55A,将配置于区域48B的电池列设为电池列55B,将配置于区域48C的电池列设为电池列55C。
另外,在电池群32(电池列55各自)中,电池1各自的进深方向与电池模块31(箱体33)的进深方向一致或者大致一致,电池1各自的横向与电池模块31的横向一致或者大致一致。并且,在电池群32中,电池1各自的高度方向与电池模块31的高度方向一致或大致一致。并且,电池1分别以底壁7的外表面朝向壳体33的底壁42所在一侧、且盖6的外表面朝向壳体33的顶壁41所在一侧的状态配置于收纳空腔35。另外,在各个电池列55中,多个电池1在电池模块31的横向以及高度方向上相互不偏移或者几乎不偏移地排列。另外,3个电池列55在电池模块31的进深方向以及高度方向上不相互偏移或者几乎不偏移地配置。
另外,在各个区域48中,多个划分板56由壳体33形成。在图5及图6等的一例中,在各个中继部53中形成有7个划分板56,在各个中继部53中,划分板56朝向高度方向的上侧突出。在各个区域48中,在横向上的两端部配置有划分板56。另外,在一对中继部53中的一个中继部形成的划分板56分别相对于在一对中继部53中的另一个中继部形成的划分板56的对应的1个,在进深方向上没有偏移或者几乎不偏移。因此,区域48分别被划分板56划分为与形成电池列55的对应的1个的电池1的数量相同数量的划分范围。在图5及图6等的一例中,区域48分别被划分为8个划分范围。在各个电池列55中,电池1分别配置于上述的划分范围的对应的1个。如上所述那样设置有划分板56,因此在电池群32的电池列55的每一个中,在排列方向(电池模块31的进深方向)上,在相互相邻的电池1之间设置有一对划分板56。
另外,在各个电池列55中,在排列方向(电池模块31的进深方向)上,在相互相邻的电池1之间设置有分隔板(隔膜)57。在各个电池列55上设置有1个以上的分隔板57,在图4等的一例中,在各个电池列55上设置有7个分隔板57。各个分隔板57至少外表面由具有电绝缘性的材料形成。作为形成分隔板57的至少外表面的材料,可列举出聚丙烯(PP)、聚苯醚(PPE)、聚碳酸酯(PC)以及聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等具有电绝缘性的树脂。在各个区域48中,分隔板57分别相对于划分板56的对应的一对,在进深方向上没有偏移或者几乎不偏移。
另外,关于分隔板57,将配置于区域48A的分隔板设为分隔板57A,将配置于区域48B的分隔板设为分隔板57B,将配置于区域48C的分隔板设为分隔板57C。因此,在图4等的一例中,分隔板57A设置7张,分隔板57B设置7张,分隔板57C设置7张。分隔板57A分别相对于分隔板57B的对应的1个、以及分隔板57C的对应的1个,在进深方向(排列方向)上没有偏移或者几乎不偏移。因此,分隔板57A分别相对于分隔板57B的对应的1个、以及分隔板57C的对应的1个,在横向上排列配置。在图4等的一例中,在横向上排列的3个分隔板57A~57C彼此连接,由3个分隔板57A~57C形成1个板连接体60。此外,在图4等的一例中,分隔板57分别与壳体33分体,但在另一例中,分隔板57分别也可以与壳体33形成为一体。
图8表示板连接体60。在图4等的一例中,设置有7个板连接体60。如图4及图8所示,在板连接体60中,3个分隔板57A~57C经由连接部61而一体地连接。连接部61将在横向上彼此相邻的2个分隔板57之间连接。因此,在板连接体60上形成有将分隔板57A、57B之间连接的连接部61、以及将分隔板57B、57C之间连接的连接部61。
在各个分隔板57中,在高度方向上的下侧的边缘形成有板突起63。在各个分隔板57中,板突起63在电池模块31的高度方向上向下侧突出。在各个分隔板57中,在电池模块31的横向(分隔板57的宽度方向)上在中央部形成板突起63。在板连接体60中,在两端的2个分隔板57A、57C上分别形成有倾斜缘64。在分隔板57A、57C以外的分隔板57B上不形成倾斜缘64。在分隔板57A、57C的每一个中,在高度方向上在上侧的边缘形成有倾斜缘64。并且,在分隔板57A、57C的每一个中,倾斜缘64在横向上延伸设置到外侧的边缘为止。在分隔板57A、57C的每一个中,倾斜缘64以相对于高度方向及横向双方倾斜的状态延伸设置。在倾斜缘64中,越是靠电池模块31的横向外侧的部位,即越接近外侧的边缘的部位,在高度方向上越位于下侧。
如图7所示,在壳体部件(上侧壳体部件)37中,在形成各个分隔壁47的部位形成有槽67。在各个分隔壁47上形成有与板连接体60相同数量的槽67,在图7等的一例中,在各个分隔壁47上形成有7个槽67。在各个分隔壁47中,槽67分别相对于板连接体60的对应的1个,在进深方向上没有偏移或者几乎不偏移。在各个连接体60中,分隔板57A、57B之间的连接部61被插入到在区域48A、48B之间的分隔壁47形成的槽67的对应的1个。并且,在各个板连接体60中,分隔板57B、57C之间的连接部61被插入到在区域48B、48C之间的分隔壁47形成的槽67的对应的1个。
如图2及图4等所示,电池模块31具备供电池群32及壳体33设置的金属板(底板)65。金属板(散热板)65与壳体33相比导热性高。作为形成金属板65的材料,例如可列举出铝及铝合金。金属板65在电池模块31的高度方向上从底壁42所在一侧(下侧)被安装于壳体33。另外,金属板65根据需要而形成为适当的尺寸及形状等,在某一例中,形成为厚度为0.5mm以上且5mm以下左右的平板状或大致平板状。
图9至图11表示具备上述的电池模块31的电池系统30。图9表示相对于电池模块31的横向垂直或大致垂直的截面,图10及图11表示相对于电池模块31的进深方向垂直或大致垂直的截面。另外,在图11中,示出了相对于图10的截面在进深方向上偏移的位置处的截面。如图10所示,在各个区域48中,分隔板57的各个板突起63在横向上配置于划分板56的对应的一对之间。即,分隔板57的各个板突起63被插入到划分板56的对应的一对之间的间隙中。
图12是从高度方向的下侧观察电池模块31的状态、且省略金属板65而进行表示。图13表示从侧壁46向进深方向的内侧突出的突出部52的1个及其附近,图14表示从侧壁45向横向的内侧突出的中继部53A、53B的一方及其附近。图13表示与电池模块31的横向垂直或大致垂直的截面,图14表示与电池模块31的进深方向垂直或大致垂直的截面。
如图4及图9至图14所示,电池模块31具备3个片材66。各个片材66具有可塑性及电绝缘性,与壳体33及空气相比,导热性高。作为形成各个片材66的材料,可列举出硅酮等具有可塑性及电绝缘性的树脂、以及该树脂与氧化铝粒子的混合材料等。片材66分别在电池模块31的高度方向上被夹在电池群32与金属板65之间,金属板65在高度方向上相对于片材66配置在下侧(与电池群32相反一侧)。
片材66分别在收纳空腔35中配置于贯通孔51的对应的1个。并且,片材66分别与电池列55的对应的1个密接。在各个电池列55中,在电池模块31的高度方向上从金属板65所在一侧(下侧),片材66的对应的1个与电池1的各个外包装容器3(底壁7)密接。另外,关于3个片材66,将配置于贯通孔51A的片材设为片材66A,将配置于贯通孔51B的片材设为片材66B,将配置于贯通孔51C的片材设为片材66C。因此,片材66A从高度方向的下侧密接于电池列55A,片材66B从高度方向的下侧与电池列55B密接,片材66C从高度方向的下侧与电池列55C密接
在各个区域48中,如上所述,通过一对突出部52以及一对中继部53,形成朝向贯通孔51的突出部分。因此,在各个区域48中,在电池模块31的横向上,底壁42的中继部53相对于片材66在两侧邻接。并且,在各个区域48中,在电池模块31的进深方向(电池列55的排列方向)上,底壁42的突出部52(52A、52B)相对于片材66在两侧(外侧)邻接。
在各个电池列55中,形成片材66从高度方向的下侧密接的部位。另外,在各个电池列55中,形成有中继部53在高度方向的下侧邻接的部位、以及突出部52在高度方向的下侧邻接的部位。在各个电池列55中,中继部53邻接的部位相对于片材66密接的部位在横向的两侧邻接。另外,在各个电池列55中,突出部52邻接的部位相对于片材66密接的部位在进深方向(排列方向)的两侧邻接。
在此,在各个电池列55中,规定了在排列方向上多个电池1中最外侧的最外电池1A、1B。在各个电池列55中,最外电池1A、1B在排列方向上配置于两端。另外,在图9等的一例中,在各个电池列中,最外电池1A配置于在进深方向上侧壁46A所在一侧的端部,最外电池1B配置于在进深方向上侧壁46B所在一侧的端部、即与最外电池1A相反一侧的端部。
在各个电池列55中,在最外电池1A、1B以外的电池1的每一个中,仅形成有片材66密接的部位、以及中继部53邻接的部位,不形成突出部52邻接的部位。另一方面,在最外电池1A中,除了片材66密接的部位以及中继部53邻接的部位之外,还形成有突出部52A邻接的部位。并且,在最外电池1B中,除了片材66密接的部位以及中继部53邻接的部位之外,还形成有突出部52B邻接的部位。因此,在各个电池列55中,片材66与最外电池1A、1B以外的电池1的每一个的接触面积相比,片材66与最外电池1A、1B的每一个的接触面积小。
另外,在最外电池1A、1B各自中,在电池模块31的进深方向上的外侧的部位形成有突出部52邻接的部位。因此,在最外电池1A中,相对于靠近侧壁46A一侧的部位,突出部52A在高度方向的下侧邻接,在最外电池1B中,相对于靠近侧壁46B一侧的部位,突出部52B在高度方向的下侧邻接。在此,规定最外电池1A、1B各自的进深方向的全尺寸L1、以及最外电池1A、1B各自中突出部52邻接的部位的进深方向的尺寸L2(参照图13)。尺寸L2相当于在最外电池1A、1B各自中从进深方向的外侧一端到突出部52的突出端为止的尺寸。在本实施方式中,尺寸L2相对于尺寸L1的比率优选为20%以上70%以下。
在本实施方式中,如图13等所示,最外电池1A经由粘接剂91粘接于突出部52A。并且,最外电池1B经由粘接剂而粘接于中继部53。在最外电池1A、1B各自中,在突出部52邻接的部位,外包装容器3的底壁7与突出部52粘接。另外,关于最外电池1A,也可以代替突出部52A,或者除了突出部52A之外,还与侧壁46A粘接。另外,关于最外电池1B,也可以代替突出部52B或者除了突出部52B之外还与侧壁46B粘接。在电池模块31中,优选在最外电池1A与突出部(框架突出部)52A之间以及最外电池1A与侧壁(框架侧壁)46A之间的至少一方设置粘接剂。另外,在电池模块31中,优选在最外电池1B与突出部(框架突出部)52B之间、以及最外电池1B与侧壁(框架侧壁)46B之间的至少一方设置粘接剂。另外,在某一例中,最外电池1A、1B各自也可以经由粘接剂等粘接于中继部53。另外,最外电池1A、1B各自也可以经由粘接剂等粘接于侧壁45和分隔壁47的对应的任一个。
在本实施方式中,除最外电池1A、1B以外的电池1分别经由粘接剂等粘接于中继部53。最外电池1A、1B以外的电池1各自中,在中继部53邻接的部位,外包装容器3的底壁7粘接于中继部53。另外,除了最外电池1A、1B以外的电池1分别代替中继部53或者除了中继部53之外,也可以粘接于侧壁45以及分隔壁47的对应的任一个。另外,电池1分别可以经由粘接剂等粘接于对应的划分板56。另外,在某一例中,也可以不设置粘接剂91等粘接剂,电池1分别不粘接于壳体33。
作为粘接剂91等粘接剂,优选使用硅系或环氧系的粘接剂。另外,使用的粘接剂优选比较跟踪指数(CTI:Comparative Tracking Index)为175以上。比较跟踪指数能够基于IEC60112以及IEC60587等比较跟踪指数的测定方法来测定。由于粘接剂91的比较跟踪指数为175以上,因此能够有效地防止各个电池1(电池列55)与电池以外的导电体的经由粘接剂的短路等。另外,上述的片材66的每一个也优选比较跟踪指数为175以上。由此,能够有效地防止各个电池1(电池列55)与电池以外的导电体的经由片材66的短路、以及多个电池1之间的经由片材66的短路等。
如图9至图14等所示,贯通孔51分别被片材66的对应的1个大致填充。但是,在各个贯通孔51中,在4个凹部62未填充有片材66的对应的1个。另外,在各个贯通孔51中,有时根据设计上以及制造上的情况等,而在所配置的片材66与突出部52各自的突出端之间形成间隙。同样地,在各个贯通孔51中,有时根据设计上以及制造上的情况等,而在所配置的片材66与中继部53各自的突出端之间形成间隙。
另外,在电池模块31中,在金属板65中朝向电池群32所在一侧的面(朝向上侧的面)形成有绝缘膜68。绝缘膜68在电池模块31的高度方向上形成于片材66与金属板65之间,相对于片材66在高度方向的下侧邻接。绝缘膜68具有电绝缘性。绝缘膜68例如是膜等,由具有电绝缘性的树脂形成。作为形成绝缘膜68的树脂,例如列举出环氧树脂、聚酰亚胺(PI)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。另外,绝缘膜68也可以由在上述的树脂中混合了陶瓷填料等无机物填料而成的混合材料形成。绝缘膜68相对于金属板65层叠在电池群32所在一侧(高度方向的上侧)。绝缘膜68通过基于热压接的粘接或基于双面胶带的粘接等而层叠于金属板65。因此,绝缘膜68在高度方向上从电池群32所在一侧(上侧)密接于金属板65。另外,片材66分别从高度方向的上侧密接于绝缘膜68。另外,在某一例中,金属板65也可以由铝合金或铜合金形成,并通过对金属板65的层叠绝缘膜68的表面进行化学转化处理等,来提高绝缘膜68与金属板65的密接性。另外,绝缘膜68优选比较跟踪指数为175以上。由于绝缘膜68的比较跟踪指数为175以上,因此能够有效地防止各个电池1(电池列55)与电池以外的导电体的经由绝缘膜68的短路等。
在图9至图11等的一例中,绝缘膜68遍及金属板65的朝向上侧的面的整体而形成。在该情况下,在进深方向(电池列55的排列方向)上的绝缘膜68的尺寸与在进深方向(电池列55的排列方向)上的金属板65的尺寸相同或大致相同。并且,在横向上的绝缘膜68的尺寸与在横向上的金属板65的尺寸相同或大致相同。另外,在另一例中,也可以不遍及金属板65的朝向上侧的面的整体而形成绝缘膜68。但是,在该情况下,绝缘膜68也遍及金属板65的朝向上侧的面的大部分而形成。即,即使进深方向(电池列55的排列方向)上绝缘膜68的外缘相对于金属板65的外缘而位于内侧的情况下,在进深方向上向内侧的金属板65的外缘到绝缘膜68的外缘的距离也优选为3mm以下。并且,即使在横向上绝缘膜68的外缘相对于金属板65的外缘位于内侧的情况下,在横向上向内侧的金属板65的外缘到绝缘膜68的外缘的距离也优选为3mm以下。另外,突出部52各自的从侧壁46突出的突出长度与从高度方向观察时突出部(框架突出部)52各自与绝缘膜68重叠的部分在进深方向上的尺寸一致或者大致一致。因此,突出部52各自与绝缘膜68重叠的部分在进深方向(电池1的排列方向)上的尺寸优选为5mm以上20mm以下。
金属板65及绝缘膜68在进深方向(排列方向)上从突出部52A的突出端(贯通孔51的边缘E1)连续延伸设置到突出部52B的突出端(贯通孔51的边缘E2)。另外,金属板65及绝缘膜68在进深方向上延伸设置到比突出部52A的突出端靠外侧的位置。并且,金属板65及绝缘膜68在进深方向上延伸设置到比突出部52B的突出端靠外侧的位置。即,金属板65及绝缘膜68在进深方向(电池1的排列方向)上超过突出部52A的突出端而向外侧延伸设置,并超过突出部52B的突出端而向外侧延伸设置。因此,金属板65及绝缘膜68在电池1的排列方向上超过片材66A~66C各自与突出部52A之间的间隙而向外侧延伸设置,并超过片材66A~66C各自与突出部52B之间的间隙而向外侧延伸设置。
金属板65及绝缘膜68在横向上从中继部53A的突出端(贯通孔51A的边缘E3)连续延伸设置到中继部53B的突出端(贯通孔51C的边缘E4)。另外,金属板65及绝缘膜68在横向上延伸设置到比中继部53A的突出端靠外侧的位置。并且,金属板65及绝缘膜68在横向上延伸设置到比中继部53B的突出端靠外侧的位置。即,金属板65及绝缘膜68在横向上超过中继部53A的突出端而向外侧延伸设置,超过中继部53B的突出端而向外侧延伸设置。因此,金属板65及绝缘膜68在电池模块31的横向上超过片材66A与中继部53A之间的间隙而向外侧延伸设置,并超过片材66C与中继部53B之间的间隙而向外侧延伸设置。
如上所述那样形成金属板65及绝缘膜68,因此在各个区域48中,金属板65及绝缘膜68超过贯通孔51的边缘E1~E4而向外周侧延伸设置。并且,绝缘膜68相对于壳体33的突出部52、中继部53以及分隔壁47的每一个在高度方向的下侧邻接。并且,在高度方向上各个突出部52与金属板65之间、在高度方向上各个中继部53与金属板65之间、以及在高度方向上分隔壁47与金属板65之间形成绝缘膜68。
如上所述那样形成电池模块31,因此,片材66以及壳体33的突出部52以及中继部53分别在电池模块31的高度方向上位于电池群32与金属板65之间。另外,在电池模块31中,在各个电池列55中产生的热通过片材66的对应的1个及绝缘膜68向金属板65传递。因此,通过片材66等形成从电池群32向金属板65的传热路径。
另外,如图9及图13等所示,壳体33的底壁42具备一对腿部83。作为腿部83的一方的腿部83A与侧壁46A的下端连接。并且,腿部83A从突出部52A向高度方向的下侧延伸设置,相对于突出部52A在高度方向上向金属板65所在一侧突出。另外,腿部83A相对于金属板65及绝缘膜68在进深方向(排列方向)的外侧邻接。并且,金属板65及绝缘膜68各自与腿部(框架腿部)83A之间的间隙在电池1的排列方向上相对于片材66A~66C各自与突出部52A之间的间隙位于外侧。即,腿部83A在电池1的排列方向上相对于突出部52A的突出端位于外侧。
作为腿部83的另一方的腿部83B与侧壁46B的下端连接。并且,腿部83B从突出部52B向高度方向的下侧延伸设置,相对于突出部52B在高度方向上向金属板65所在一侧突出。另外,腿部83B相对于金属板65及绝缘膜68在进深方向(排列方向)的外侧邻接。并且,金属板65及绝缘膜68各自与腿部(框架腿部)83B之间的间隙在电池1的排列方向上相对于片材66A~66C各自与突出部52B之间的间隙位于外侧。即,腿部83B在电池1的排列方向上相对于突出部52B的突出端位于外侧。
由于是如上所述的结构,因此在本实施方式的电池模块31中,侧壁46A从排列方向的一侧与电池列55各自的最外电池1A对置,侧壁46B在排列方向上从与侧壁46A相反一侧与电池列55各自的最外电池1B对置。即,侧壁(框架侧壁)46A、46B分别从排列方向的外侧与电池列55对置。并且,通过侧壁(框架侧壁)46A、突出部(框架突出部)52A以及腿部(框架腿部)83A形成1个框架(框架部)。另外,由侧壁(框架侧壁)46B、突出部(框架突出部)52B以及腿部(框架腿部)83B形成1个框架(框架部)。在本实施方式中,上述的2个框架分别是壳体33的一部分,具有电绝缘性。并且,侧壁46A、46B分别是壳体33的周壁43的一部分。
另外,如图10、图11以及图14等所示,壳体33的底壁42具备一对腿部84。作为腿部84的一方的腿部84A与侧壁45A的下端部连接。并且,腿部84A相对于侧壁45A向横向的外侧突出,并且相对于中继部53A在高度方向上向金属板65所在一侧(下侧)突出。另外,腿部84A相对于金属板65及绝缘膜68在横向的外侧邻接。并且,金属板65及绝缘膜68各自与腿部84A之间的间隙在电池模块31的横向上相对于片材66A与中继部53A之间的间隙位于外侧。即,腿部84A在横向上相对于中继部53A的突出端位于外侧。
作为腿部84的另一方的腿部84B与侧壁45B的下端部连接。并且,腿部84B相对于侧壁45B向横向的外侧突出,并且相对于中继部53B在高度方向上向金属板65所在一侧(下侧)突出。另外,腿部84B相对于金属板65及绝缘膜68在横向的外侧邻接。并且,金属板65及绝缘膜68各自与腿部84B之间的间隙在电池模块31的横向上相对于片材66C与中继部53B之间的间隙位于外侧。即,腿部84B在横向上相对于中继部53B的突出端位于外侧。
如图9至图11等所示,电池系统30具备设置有电池模块31的金属制的基座(冷却板)100。因此,电池群32、外壳33、金属板65以及片材66等设置在基座100上。关于基座100,与壳体33相比,导热性高,例如具有与金属板65相同程度的导热性。在电池系统30中,电池模块31例如作为固定用的电源或铁道车辆用的电源等而使用。在此,在将电池系统30用于例如铁路用的情况下,设置多个与电池模块31等同样的电池模块,将多个电池模块串联连接,要求高的冷却性能。因此,在电池系统30中,在设置电池模块31的部分设置基座100作为冷却板,例如,有时在作为冷却板的基座100的内部设置包含冷却液、冷却气体等的冷却用流体流过的流路而进行强制冷却。
基座100在电池模块31的高度方向上相对于金属板65配置在与电池群32所在一侧相反一侧。因此,电池模块31从高度方向的上侧设置于基座100。并且,在电池模块31的高度方向上,在各个电池列55与基座100之间配置有金属板65。另外,也可以在金属板65与基座100之间形成具有电绝缘性的绝缘层(未图示)。在该情况下,绝缘层由硅脂等具有可塑性及电绝缘性的树脂形成,绝缘层的厚度优选为1mm以下,例如形成为0.2mm~0.5mm左右。另外,也可以代替绝缘层而将片材设置于金属板65与基座100之间。设置于金属板65与基座100之间的片材,厚度形成为0.5mm左右,由导热性比壳体33高的材料形成。设置于金属板65与基座100之间的片材可以由具有电绝缘性的材料形成,也可以由石墨等导电材料形成。
由于如上述那样形成电池系统30,因此在电池列55各自产生的热依次通过片材66的对应的1个、绝缘膜68及金属板65,向基座100传递。因此,通过片材66及金属板65等,形成从电池群32向基座100的传热路径。
另外,如图2及图12等所示,在电池模块31中,通过4个连结螺钉71将金属板65连结于壳体33的底壁42。并且,如图3所示,在电池系统30中,通过4个连结螺钉72将基座100连结于壳体33的底壁42。连结螺钉72分别位于连结螺钉71的对应的1个附近。在图2、图3及图12等的一例中,通过4个连结螺钉71的2个,金属板65被连结于壳体33的腿部84A,通过4个连结螺钉71的剩余的2个,金属板65被连结于壳体33的腿部84B。另外,通过4个连结螺钉72的2个,基座100与壳体33的腿部84A连结,通过4个连结螺钉72的剩余的2个,基座100与壳体33的腿部84B连结。连结螺钉71、72分别具有导电性,例如由金属形成。另外,连结螺钉71、72分别相对于壳体33的周壁43配置在外侧。
图15表示将金属板65连结于壳体33的4个连结螺钉71之一即连结螺钉71A及其附近的结构。另外,在图15中,示出了连结螺钉71A向金属板65以及壳体33的安装结构,但关于连结螺钉71A以外的连结螺钉71,金属板65以及向壳体33的安装结构也与连结螺钉71A相同。
如图2及图4等所示,在金属板65上设置在横向上相对于壳体33的周壁43向外侧突出的4个突片77。另外,如图15等所示,在壳体33的腿部84A设置有2个金属筒75,在壳体33的腿部84B设置有2个金属筒75。金属筒75分别在电池模块31的进深方向以及横向上相对于突片77的对应的1个不偏移或者几乎不偏移地配置。因此,金属筒75分别与突片77的对应的1个重叠。连结螺钉71分别贯通突片77的对应的1个,例如通过外螺纹与内螺纹的螺合,与金属筒75的对应的1个卡合。
连结螺钉71的对应的1个头部92在电池模块31的高度方向上从下侧(基座100所在一侧)接触各个突片77。另外,在各个突片77上,在朝向下侧的表面形成有凹部93。在各个突片77中,凹部93在电池模块31的高度方向上向上侧(电池群32所在一侧)凹陷。各个连结螺钉71使用头部92的高度微小的超极低头螺栓(ultra low headbolt)等。因此,在各个突片77中,连结螺钉71的对应的1个头部92配置于凹部93,连结螺钉71各自的头部92相对于金属板65的凹部93以外的部分不向下侧突出。
在各个突片77中,从凹部93的底部朝向上侧形成螺孔95。在各个突片77中,连结螺钉71的对应的1个插通于螺孔95。螺孔95的直径比连结螺钉71的头部92以外的部分的外径大,螺孔95为自由尺寸孔(unloaded hole)。另外,与电池模块31的高度方向垂直的凹部93的截面积也比连结螺钉71的对应的1个的头部92的轴向垂直的截面积大。
另外,在图2、图4及图15等的一例中,连结螺钉71之一即连结螺钉71A与连结螺钉72中的位于连结螺钉71A附近的1个即连结螺钉72A电连接。连结螺钉71A、72A之间经由金属筒75、连结螺钉73以及中继板76电连接。通过将连结螺钉71A、72A之间电连接,金属板65与基座100之间被电连接。另外,连结螺钉71A以外的连结螺钉71不与连结螺钉72中的任一个电连接。另外,在某一例中,由导电材料形成的粘接剂附着于连结螺钉71A。在该情况下,连结螺钉71A经由粘接剂粘接于金属筒75,在凹部93经由粘接剂粘接于金属板65。由此,在连结螺钉71A与金属板65之间以及连结螺钉71A与金属筒75之间,电连接的可靠性都提高。另外,将金属板65与基座100之间电连接的结构不限于由连结螺钉71A、72A等形成的结构。在某一例中,也可以在金属板65与基座100之间设置如上述那样由石墨等导电材料形成的片材,利用片材将金属板65与基座100之间电连接。
如图2及图4等所示,在金属板65上形成在横向上向内侧凹陷的凹部78。凹部78分别在电池模块31的进深方向上,相对于4个突片77的对应的1个,在内侧邻接。另外,如图3、图5及图6等所示,在壳体33的壳体部件36形成有4个螺孔81。螺孔81分别在电池模块31的进深方向及横向上相对于凹部78的对应的1个不偏移或几乎不偏移地配置。因此,凹部78分别与螺孔81的对应的1个重叠。在图4及图5等的一例中,壳体部件(下侧壳体部件)36经由4个连结螺钉82与壳体部件(上侧壳体部件)37连结。连结螺钉82分别通过凹部78的对应的1个而插通于螺孔81的对应的1个。
如图12至图14等所示,在电池模块31中,在高度方向上,在壳体33与绝缘膜68之间设置胶带85。壳体33除了上述的4个连结螺钉71之外,还经由胶带85安装于金属板65。胶带85是在基材的两面形成有粘接层的双面胶带。作为形成胶带85的基材的材料,可以举出氨基甲酸酯化合物,基材优选为独立气泡结构(independent bubble structure)。作为形成胶带85粘合层的材料,可以列举丙烯酸类树脂。另外,胶带85优选上述的比较跟踪指数(CTI)为175以上。另外,在胶带85中,进一步优选基材及粘合层双方的比较跟踪指数为175以上。由于胶带85的比较跟踪指数为175以上,因此能够有效地防止各个电池1(电池列55)与电池以外的导电体的经由胶带85的短路等。另外,在如上所述那样绝缘膜68密接于金属板65的结构中,壳体33通过胶带85粘合于绝缘膜68,由此安装于金属板65。
胶带85具备一对胶带延伸设置部86(86A、86B)以及一对胶带延伸设置部87(87A、87B)。胶带延伸设置部(第一胶带延伸设置部)86在进深方向上相互分离地配置。胶带延伸设置部(第二胶带延伸设置部)87在横向上相互分离地配置。胶带延伸设置部86分别在胶带延伸设置部87之间沿着横向连续地延伸设置。胶带延伸设置部87分别在胶带延伸设置部86之间沿着进深方向连续地延伸设置。
在图9至图14等的一例中,作为一对胶带延伸设置部86中的一方的胶带延伸设置部86A设置于在高度方向上的侧壁(框架侧壁)46A与绝缘膜68之间、以及在高度方向上的各个突出部(框架突出部)52A与绝缘膜68之间的任一方,并沿着横向延伸设置。胶带延伸设置部86A使侧壁46A和/或突出部52A各自(即,框架)与层叠于金属板65的绝缘膜68粘合。另外,作为一对胶带延伸设置部86中的另一方的胶带延伸设置部86B设置于在高度方向上的侧壁(框架侧壁)46B与绝缘膜68之间、以及在高度方向上的各个突出部(框架突出部)52B与绝缘膜68之间的任一方,并沿着横向延伸设置。胶带延伸设置部86B使侧壁46B和/或突出部52B分别(即,框架)与层叠于金属板65的绝缘膜68粘合。由此,在绝缘膜68密接于金属板65的结构中,框架分别安装于金属板65。
作为一对胶带延伸设置部87中的一方的胶带延伸设置部87A设置于高度方向上的侧壁45A与绝缘膜68之间、以及高度方向上的中继部53A与绝缘膜68之间的任一方,并沿着进深方向延伸设置。胶带延伸设置部87A使侧壁45A和/或中继部53A与层叠于金属板65的绝缘膜68粘合。另外,作为一对胶带延伸设置部87中的另一方的胶带延伸设置部87B设置于高度方向上的侧壁45B与绝缘膜68之间、以及高度方向上的中继部53B与绝缘膜68之间的任一方,并沿着进深方向延伸设置。胶带延伸设置部87B使侧壁45A和/或中继部53B与层叠于金属板65的绝缘膜68粘合。由此,在绝缘膜68密接于金属板65的结构中,侧壁45A、45B及中继部53A、53B中的任一个安装于金属板65。
在图10至图12等的一例中,胶带85具备2个胶带延伸设置部(第三胶带延伸设置部)88。胶带延伸设置部88在横向上配置于一对胶带延伸设置部87之间,在横向上相互分离地配置。另外,胶带延伸设置部88分别在横向上与胶带延伸设置部87分别分离地配置。另外,胶带延伸设置部88分别在胶带延伸设置部86之间沿着进深方向连续地延伸设置。胶带延伸设置部88分别在高度方向上设置于壳体33的分隔壁47的对应的1个与绝缘膜68之间。并且,胶带延伸设置部88分别使分隔壁47的对应的1个与层叠于金属板65的绝缘膜68粘合。另外,在某一例中,在胶带85中,也可以仅形成胶带延伸设置部86、87,不形成胶带延伸设置部88。另外,胶带85可以整体为一体结构,也可以由多个其他部件形成。例如,胶带延伸设置部86~88也可以分别是不同的部件。在该情况下,在胶带延伸设置部86、87的边界部分,胶带延伸设置部86、87也可以相互重叠,胶带延伸设置部86、87之间也可以不连续。另外,在另一例中,也可以不设置胶带85。
在本实施方式中,如上所述那样设置胶带85,因此通过胶带延伸设置部86A、86B、87A、87B,遍及收纳空腔35的整周地形成胶带85的延伸设置部分。胶带延伸设置部86A、86B、87A、87B沿着壳体33的周壁43延伸设置。另外,将壳体33连结于金属板65的上述的4个连结螺钉71相对于胶带延伸设置部86、87(遍及收纳空腔35整周的胶带85的延伸设置部分)位于外周侧。
在本实施方式中,如上所述,通过片材66、金属板65及绝缘膜68,形成从电池群32向基座100的主要的传热路径。并且,金属板65的导热性高。因此,通过设置金属板65,电池群32中产生的热向基座100的散热性提高。
在本实施方式中,例如在电池系统30被用于铁路用车辆的情况下等,基座100成为GND。另外,如上所述,金属板65与基座100之间经由连结螺钉71A、72A而电连接,因此在金属板65与基座100之间不会产生电位差。因此,电池模块31的金属板65也成为GND。另外,在电池系统30中,在电池群32的充电以及放电的每一个中,有时电池1各自的外包装容器3由于经由电解液等的导通等而成为与GND(基座100以及金属板65)不同的电位。在该情况下,在基座100与电池群32(电池1的外包装容器3)之间产生电位差(电压),或者在金属板65与电池群32(电池1的外包装容器3)之间产生电位差(电压)。因此,重要的是充分确保电池群32(电池列55)相对于金属板65及基座100的每一个的绝缘,有效地防止金属板65及基座100各自与电池群32之间的放电的发生。
在电池系统30在铁道用车辆中使用的情况下等,设置多个与电池模块31等同样的电池模块,多个电池模块被串联连接。在该情况下,例如,在电池模块31是与电源直接连接的电池模块的情况下,即,在电池模块31与电源间不经由其他的电池模块而连接的情况下等,电池群32与GND(基座100以及金属板65)的电位差变大。并且,在电池群32与GND之间的电位差最大的情况下,有可能与电池系统30的额定绝缘电压相同。在铁道用车辆所使用的电池系统30中,额定绝缘电压例如为600V以上等较高的值。例如,在铁道用车辆中使用直流电力的情况下,例如存在额定绝缘电压为600V、750V、1500V、3000V中的任一个的电池系统30。因此,在铁道用车辆所使用的电池系统30中,即使在电池群32与GND之间产生与额定绝缘电压相同程度的大小的电位差,也充分确保电池群32(电池列55)相对于金属板65及基座100的各自的绝缘是重要的。
在本实施方式中,突出部(框架突出部)52A、52B分别从侧壁(框架侧壁)46A、46B的对应的一方向电池1的排列方向(进深方向)的内侧突出。并且,突出部52A、52B分别相对于最外电池1A、1B的对应的1个在高度方向的下侧邻接,在电池1的排列方向上与突出部52A、52B各自的内侧邻接地形成贯通孔51的对应的1个。并且,在贯通孔51分别配置有与片材66对应的1个的至少一部分。并且,层叠于金属板65的绝缘膜68在电池1的排列方向上超过突出部52各自的突出端而向外侧延伸设置。因此,在突出部52各自的附近,电池群32(电池列55)与金属板65(GND)之间的沿面距离、即沿着图13的虚拟线T1(以双点划线表示)的沿面距离变大。另外,在各个突出部52的附近,电池群32(电池列55)与金属板65(GND)之间的空间距离成为与沿面距离相同或大致相同的大小。因此,电池群32(电池列55)与金属板65(GND)之间的空间距离也变大。通过在突出部52各自的附近、电池群32与金属板65之间的绝缘距离(沿面距离以及绝缘距离)变大,能够适当地确保电池群32(电池列55)相对于金属板65(GND)的绝缘。另外,在本实施方式中,上述的绝缘距离变大了突出部52各自与绝缘膜68重叠的部分的进深方向(电池1的排列方向)的尺寸。
另外,在本实施方式中,中继部53A、53B分别从侧壁45A、45B的对应的一方向电池模块31的横向的内侧突出。并且,在横向上与中继部53A、53B各自的内侧邻接地形成贯通孔51A、51C的对应的1个。并且,在贯通孔51A、51C分别配置与片材66A、66C的对应的1个的至少一部分。并且,层叠于金属板65的绝缘膜68在横向上超过中继部53A、53B各自与片材66A、66C的对应的1个之间的间隙而向外侧延伸设置。因此,在中继部53A、53B各自的附近,电池群32(电池列55A、55C)与金属板65(GND)之间的沿面距离、即沿着图14的虚拟线T2(以双点划线表示)的沿面距离变大。另外,在中继部53A、53B各自的附近,电池群32(电池列55)与金属板65(GND)之间的空间距离变为与沿面距离相同或大致相同的大小。因此,电池群32(电池列55)与金属板65(GND)之间的空间距离也变大。在中继部53A、53B各自的附近,电池群32与金属板65之间的绝缘距离(沿面距离以及空间距离)变大,由此能够更适当地确保电池群32相对于金属板65(GND)的绝缘。
在本实施方式的电池模块31中,沿着虚拟线T1、T2的沿面距离等电池群32与金属板65之间的绝缘距离,与电池系统30的额定绝缘电压对应地被设定。因此,沿着虚拟线T1、T2的每一个的沿面距离(绝缘距离)与电池系统30的额定绝缘电压对应地被设定。例如,在IEC62497-1中规定的污损度(pollution degree)为PD2的环境中,每当电池系统30的额定绝缘电压上升1kv(1000V)时,沿着虚拟线T1、T2的每一个的沿面距离等绝缘距离在5mm以上10mm以下的范围变大。
另外,在本实施方式中,通过使突出部(框架突出部)52分别从侧壁(框架侧壁)46的对应的一方向电池1的排列方向的内侧突出,并且使绝缘膜68在电池1的排列方向上超过突出部52各自的突出端而向外侧延伸设置,从而在突出部52各自的附近,增大电池群32与金属板65之间的绝缘距离(沿面距离以及空间距离)。即,上述的绝缘距离增大了各个突出部52与绝缘膜68重叠的部分的进深方向(电池1的排列方向)的尺寸。因此,即使在各个突出部52附近增大电池群32与金属板65之间的绝缘距离,电池模块31也不会过度大型化。
同样地,在本实施方式中,通过使中继部53A、53B分别从侧壁45的对应的一方向电池模块31的横向的内侧突出,并且使绝缘膜68在横向上超过中继部53A、53B的各自的突出端而向外侧延伸设置,从而在中继部53A、53B的各自的附近,增大电池群32与金属板65之间的绝缘距离(沿面距离以及空间距离)。因此,即使在中继部53A、53B各自的附近增大电池群32与金属板65之间的绝缘距离,电池模块31也不会过度大型化。
另外,在本实施方式中,收纳电池群32的收纳空腔35被外壳33的周壁43在周向上遍及整周地包围。因此,电池群32相对于电池模块31的外部的导电体等被适当地绝缘。另外,在本实施方式中,连结螺钉71、72分别相对于壳体33的周壁43配置在外侧。因此,能够适当地确保电池群32相对于连结螺钉71、72等的绝缘。
另外,在本实施方式中,在电池群32与金属板65之间夹着具有可塑性的片材66。并且,片材66分别与电池群32及绝缘膜68密接。另外,片材66的导热性比空气和壳体33的导热性高。因此,从电池群32向金属板65的热传递性提高,在电池群32产生的热向基座100的散热性进一步提高。
另外,在本实施方式中,片材66的对应的1个从高度方向的下侧密接于各个电池列55。并且,在各个电池列55中,在排列方向上最外侧的最外电池1A、1B各自与片材66的接触面积,小于最外电池1A、1B以外的电池1各自与片材66的接触面积。在此,在各个电池列55中,在最外电池1A、1B等的排列方向上配置于外侧的电池1中产生的热容易通过侧壁46散热。另一方面,在各个电池列55中,在排列方向上配置于内侧的电池1中产生的热难以通过侧壁46散热。在本实施方式中,在各个电池列55中,最外电池1A、1B各自与片材66的接触面积小于最外电池1A、1B以外的电池1各自与片材66的接触面积,因此在排列方向上配置于内侧的电池1中产生的热与由最外电池1A、1B等产生的热相比,容易通过片材66传递到金属板65及基座100。由此,在各个电池列55中,电池1之间的温度的偏差被抑制得较小,电池群32(电池模块31)的劣化的进展等被抑制得较小。
另外,在本实施方式中,腿部(框架腿部)83分别相对于金属板65及绝缘膜68而与电池1的排列方向的外侧邻接。并且,腿部83分别在排列方向上相对于突出部52各自的突出端位于外侧。另外,在本实施方式中,腿部84分别相对于金属板65及绝缘膜68而与电池模块31的横向的外侧邻接。并且,腿部84分别在横向上相对于中继部53各自的突出端位于外侧。因此,通过腿部83、84防止金属板65的边缘向壳体33的外部露出。另外,通过设置腿部83、84,在腿部83、84的每一个中,至少一部分容易接触基座100。由此,能够将电池模块31稳定地设置于基座100。
另外,在本实施方式中,在高度方向上,在壳体33与绝缘膜68之间设置有胶带85,壳体33经由胶带85粘合于层叠于金属板65的绝缘膜68。通过设置胶带85,能够降低由壳体33与金属板65之间的热膨胀之差引起的热应力的影响。由此,有效地防止电池模块31的使用中的壳体33的破损等,能够长期适当地确保电池群32与金属板65之间的绝缘。
另外,在本实施方式中,在侧壁46与绝缘膜68之间、以及突出部(框架突出部)52各自与绝缘膜68之间的任一个上,胶带85的胶带延伸设置部86沿着横向延伸设置。并且,侧壁46和/或突出部52分别通过胶带延伸设置部86粘接于绝缘膜68。由此,能够有效地防止水滴及尘埃等通过各个突出部52与金属板65的绝缘膜68之间而向收纳空腔35侵入。另外,在本实施方式中,在侧壁45与绝缘膜68之间、以及中继部53A、53B各自与绝缘膜68之间的任一方上,胶带85的胶带延伸设置部87沿着进深方向延伸设置。并且,侧壁45和/或中继部53A、53B分别通过胶带延伸设置部87粘接于绝缘膜68。由此,能够有效地防止水滴及尘埃等通过各个中继部53与金属板65的绝缘膜68之间而向收纳空腔35侵入。另外,通过如上述那样设置胶带85,能够在金属板65与基座100之间代替绝缘层而使用具有导电性的润滑脂。即,通过设置胶带85,能够有效地防止具有导电性的润滑脂向收纳空腔35的侵入。
如上所述,在本实施方式中,由于能够有效地防止水滴及尘埃等向收纳空腔35的侵入,因此能够有效地防止配置电池群32的收纳空腔35的来自外部的污染。由此,能够使收纳空腔35成为例如由IEC62497-1规定的污损度的PD1或PD2。通过在污损度低的环境中配置电池群32,容易确保电池群32与金属板65之间的绝缘,并且容易确保电池群32与电池模块31的外部的导电体之间的绝缘。
另外,在本实施方式中,金属板65除了胶带85之外还经由连结螺钉71与壳体33连结。由此,能够有效地防止金属板65及绝缘膜68相对于壳体33剥落。另外,通过基于连结螺钉71的紧固力,被夹在金属板65与壳体33之间的胶带85上作用有压力。由此,胶带85与壳体33以及金属板65的绝缘膜68分别牢固地密接。另外,在本实施方式中,在金属板65中供各个连结螺钉71插通的螺孔95成为自由尺寸孔。由此,降低热应力对各个连结螺钉71的影响。
另外,在本实施方式中,在各个贯通孔51中,在边缘E3、E4分别形成有凹部62。并且,凹部62分别向贯通孔51的外周侧凹陷。片材66分别被夹在电池群32与金属板65之间,由此在高度方向上变形,另一方面,向相对于高度方向垂直或大致垂直的方向延伸。通过设置凹部62,在各个片材66中向与高度方向垂直或大致垂直的方向延伸的部分能够分别进入凹部62。另外,通过设置凹部62,能够将片材66形成为片材66大致填充贯通孔51的凹部62以外的部分的状态。由此,在各个电池列55中,能够增大片材66的接触面积。通过使向各个电池列55的片材66的接触面积变大,从电池群32向金属板65的热传递性提高。
另外,通过设置凹部62,即使将片材66形成为4个角为直角或大致直角的矩形,也能够将片材66分别配置在贯通孔51的对应的1个。即,不需要进行片材66的4个角的倒角等。由此,能够削减各个片材66在制造中的工时以及成本等。另外,在本实施方式中,凹部62各自的底部形成为曲面状(R面状)。因此,即使在壳体33的底壁42形成贯通孔51,也能够缓和因振动、冲击而产生的外力、因温度变化而产生的热应力,有效地防止壳体33的破损等。由此,能够长期适当地确保电池群32与金属板65之间的绝缘。
另外,在各个电池列55中,最外电池1A经由粘接剂(例如91)粘接于突出部52A的对应的1个以及侧壁46A中的至少一方。并且,在各个电池列55中,最外电池1B经由粘接剂(例如91)粘接于突出部52B的对应的1个以及侧壁46B中的至少一方。由此,在各个电池列55中,最外电池1A、1B被牢固地固定于壳体33。另外,在最外电池1A、1B分别粘接于侧壁46的对应的一方的情况下,通过用空气等冷却侧壁46,在电池群32产生的热的散热性进一步提高。
另外,在各个贯通孔51中,凹部62分别在边缘E3、E4的对应的一侧向横向的一侧凹陷。因此,即使设置凹部62,也能够较大地确保各个突出部(框架突出部)52中涂敷粘接剂的面积。由此,最外电池1A、1B分别通过粘接剂(例如91)牢固地固定于突出部52的对应的1个。
另外,在本实施方式中,在各个中继部53形成1个以上的划分板56,在各个中继部53中,划分板56朝向高度方向的上侧突出。在各个电池列55中,通过划分板56,以适当的大小确保在排列方向上相邻的电池1之间的空间距离。另外,通过设置划分板56,壳体33的强度变高。
另外,在本实施方式中,即使在各个电池1因电池模块31的使用而膨胀的情况下等,也能够通过分隔板57有效地防止在排列方向上相邻的电池1的接触。由此,能够有效地防止在排列方向上相邻的电池1之间发生短路等。另外,在本实施方式中,由3个分隔板57A~57C形成1个板连接体60。通过一体地形成3个分隔板57,能够降低分隔板57的制造中的工时及成本等。
另外,在本实施方式中,在各个分隔板57上设置有板突起63。并且,在各个区域48中,分隔板57各自的板突起63在横向上配置于划分板56的对应的一对之间。由此,在收纳空腔35中,分隔板57各自对划分板56的干扰被有效防止。
另外,在本实施方式中,在板连接体60中的两端的2个分隔板57A、57C上分别形成倾斜缘64。在此,在将电池群32及分隔板57配置于壳体33的收纳空腔35的作业中,在壳体33的顶壁41相对于收纳空腔35位于铅垂下侧的状态下,将电池群32(电池列55)及分隔板57插入到壳体部件37的内部。此时,在将电池群32插入到壳体部件37的内部之后,在排列方向上相邻的电池1之间被插入分隔板57的每一个。然后,在将电池群32及分隔板57插入到壳体部件37的内部之后,将壳体部件(下侧壳体部件)36与壳体部件(上侧壳体部件)37连结。
如上所述那样进行将电池群32及分隔板57配置于收纳空腔35的作业,因此3个分隔板57A~57C为一体而得的板连接体60在板突起63向铅垂上侧突出的状态下,从形成有倾斜缘64的边缘插入到壳体构件37的内部。此时,通过在分隔板57A、57C中分别设置倾斜缘64,能够有效地防止板连接体60向壳体部件37的干扰,板连接体60的插入性提高。
(变形例)
另外,形成于各个贯通孔51的凹部62不限于上述的实施方式等的结构。在图16所示的第一变形例中,在各个贯通孔51中,在边缘E1、E2分别形成有2个凹部62。在本变形例中,凹部62分别向壳体33的进深方向的外侧凹陷,向贯通孔51的外周侧凹陷。在本变形例中,凹部62各自的底部也形成为曲面状(R面状)。在边缘E1、E2各自中,在边缘E3所在一侧的端部形成有2个凹部62中的一方,在边缘E4所在一侧的端部形成有2个凹部62中的另一方。在本变形例中,通过设置凹部62,在片材66的每一个中向与高度方向垂直或大致垂直的方向延伸的部分能够分别进入凹部62。
在图17所示的第二变形例中,在贯通孔51的每一个中,在4个角分别形成有1个凹部62。在本变形例中,凹部62分别向相对于壳体33的进深方向以及横向双方倾斜的方向凹陷,向贯通孔51的外周侧凹陷。在本变形例中,凹部62各自的底部也形成为曲面状(R面状)。并且,在本变形例中,也通过设置凹部62,在片材66的每一个中向与高度方向垂直或大致垂直的方向延伸的部分能够分别进入凹部62。
另外,在图18所示的第三变形例中,在各个片材66中,宽度(电池模块31的横向上的尺寸)沿着电池模块31的进深方向变化。在本变形例的片材66中,在进深方向(电池1的排列方向)上,越是内侧的部位,宽度越大。因此,在各个电池列55中,在排列方向上越是内侧的电池1,与片材66的接触面积越大。由此,与在最外电池1A、1B等的排列方向上配置于外侧的电池1中产生的热相比,在排列方向上配置于内侧的电池1中产生的热容易通过片材66传递至金属板65及基座100。因此,在各个电池列55中,电池1之间的温度的偏差进一步被抑制得较小。
另外,在图19所示的第四变形例中,片材66分别基于导热率被分割成3个区域α1~α3。区域α1、α3在电池模块31的进深方向上与区域α2的外侧相邻。并且,区域α3相对于区域α2位于与区域α1相反一侧。另外,在各个片材66中,在电池模块31的进深方向上的一侧的端部形成区域α1,在电池模块31的进深方向上的另一侧的端部形成区域α3。在本变形例中,区域α2的导热率比区域α1、α3各自的导热率大。例如,在片材66由树脂与氧化铝粒子的混合材料形成的情况下,通过使区域α2的树脂与氧化铝粒子的比率与区域α1、α3不同,能够使区域α2的导热率比区域α1、α3各自的导热率大。另外,区域α1~α3不需要形成于1张片材66,也可以分割为区域α1~α3,形成3张片材。
如上所述,区域α2的导热率比区域α1、α3各自的导热率大,因此在本变形例的各个电池列55中,在排列方向上配置于内侧的电池1中产生的热与在最外电池1A、1B等的排列方向上配置于外侧的电池1中产生的热相比,容易通过片材66传递到金属板65及基座100。因此,在各个电池列55中,电池1之间的温度的偏差进一步被抑制得较小。
另外,在上述的实施方式等中,片材66的每一个整体被配置于贯通孔51的对应的1个,但不限于此。在某一变形例中,也可以是各个片材66中的一部分被配置在贯通孔51的对应的1个的外部。在该情况下,在各个区域48中,片材66的一部分相对于一对突出部52以及一对中继部53中的任一个,在高度方向的上侧相邻地配置。在该情况下,低硬度的片材66变形,从而片材66会侵入到在排列方向上相邻的电池1的间隙,在电池1的每一个中,不仅是外包装容器3的底壁7,周壁8也与片材66密接。由此,从电池列55的散热性提高。
另外,在上述的实施方式等中,各个分隔壁47与壳体33形成为一体,但各个分隔壁47也可以由与壳体33不同的部件形成。另外,在某一变形例中,也可以不设置分隔壁47。
另外,在图20至图24所示的第五变形例的电池模块131中,不设置壳体33。在本变形例中,电池模块131代替壳体33而设置框架组件133。框架组件133由具有电绝缘性的材料形成,作为形成框架组件133的材料,可列举出与壳体33相同的材料。在本变形例中,针对电池模块131,也与上述的实施方式等同样地,规定了进深方向(箭头X3及箭头X4所示的方向)、与进深方向交叉(垂直或大致垂直)的横向(箭头Y3及箭头Y4所示的方向)、以及与进深方向和横向双方交叉(垂直或大致垂直)的高度方向(箭头Z3及箭头Z4所示的方向)。
在此,图20及图22是立体图,图21将电池模块131按每个部件分解表示。在图20以及图22中,相互观察的方向不同。另外,图23表示与电池模块131的横向垂直或大致垂直的截面,图24表示与电池模块131的进深方向垂直或大致垂直的截面。在本变形例中,电池模块131也具备电池群132,电池群132具备多个电池1。另外,在本变形例中,电池群132由1个电池列155形成,在电池列155中,排列有多个电池1。在图21等的一例中,在电池列155中,排列有3个电池1。在本变形例中,电池列155中的电池1的排列方向也与电池模块131的进深方向一致或大致一致。
在本变形例中,框架组件133通过组装一对框架156(156A、156B)以及1个以上的分隔部件157而形成。在图20至图22等的一例中,设置有2个分隔部件157。框架组件133具备顶壁(上壁)141、底壁142以及周壁143。电池列155(电池群132)被收纳在顶壁141、底壁142以及周壁143所规定的框架组件133的内部空腔中。在框架组件133中,顶壁141以及底壁142在高度方向上隔着内部空腔对置。在本变形例中,顶壁141以及底壁142分别由一对框架156以及2个分隔部件157形成。周壁143在顶壁141与底壁142之间沿高度方向延伸设置。另外,周壁143在电池模块131的周向上遍及整周地包围内部空腔。
周壁43具备一对侧壁145(145A、145B)以及一对侧壁146(146A、146B)。侧壁145在横向上隔着内部空腔而对置。侧壁146在进深方向上隔着内部空腔而对置。侧壁145分别在侧壁146之间沿进深方向延伸设置。侧壁146分别在侧壁145之间沿横向延伸设置。在本变形例中,作为一对侧壁146中的一方的侧壁146A由作为一对框架156中的一方的框架156A形成,作为一对侧壁146中的另一方的侧壁146B由作为一对框架156中的另一方的框架156B形成。另外,一对侧壁145分别由一对框架156及2个分隔部件157形成。
另外,在本变形例中,在电池模块131中设置端板(端板)170。端板170在电池模块131的周向上遍及整周地延伸设置,从外周侧接触框架组件133的周壁143。因此,框架组件133的周壁143在电池模块131的周向上遍及整周地被端板170向内周侧按压。另外,在图21中,省略了端板170。
在本变形例中,在底壁142形成有1个贯通孔151。框架组件133的内部空腔通过贯通孔151而相对于框架组件133的外部开口。另外,底壁142具备一对突出部152(152A、152B)及一对中继部153(153A、153B)。
一对突出部152分别从侧壁146的对应的一方朝向进深方向的内侧突出。在此,作为一对突出部152中的一方的突出部152A从侧壁146A向侧壁146B所在一侧突出,作为一对突出部152中的另一方的突出部152B从侧壁146B向侧壁146A所在一侧突出。另外,在本变形例中,突出部152A由框架156A形成,突出部152B由框架156B形成。贯通孔151在进深方向上形成于一对突出部152之间。并且,突出部152各自的突出端形成贯通孔51的边缘的一部分。因此,贯通孔151在进深方向(电池1的排列方向)上与一对突出部152的内侧邻接地形成。
一对中继部153分别对突出部152之间进行中继。中继部153分别在突出部152之间沿进深方向延伸设置。贯通孔151在横向上形成于一对中继部153之间。在此,作为一对中继部153中的一方的中继部153A从侧壁145A向侧壁145B所在一侧突出,作为一对中继部153中的另一方的中继部153B从侧壁145B向侧壁145A所在一侧突出。因此,中继部153分别从侧壁145的对应的一方朝向横向的内侧突出。在本变形例中,中继部153分别由一对框架156以及2个分隔部件157形成。
在本变形例中,在电池列155(电池群132)中,电池1各自的进深方向与电池模块131的进深方向一致或大致一致,电池1各自的横向与电池模块131的横向一致或大致一致。并且,电池1分别以框架组件133的底壁142所在一侧朝向底壁7的外表面的状态配置于框架组件133的内部空腔。在电池列155中,在排列方向(电池模块131的进深方向)上,在彼此相邻的电池1之间设置分隔板部(隔膜部)158。在电池列55设置有1个以上的分隔板部158,在图21等的一例中,在电池列55设置有2个分隔板部158。在本变形例中,分隔板部158由分隔部件157的对应的1个形成。因此,在排列方向上相邻的电池1通过分隔部件157的对应的1个分隔板部158相互电绝缘。
在此,与上述的实施方式等同样地,在电池列55中,在排列方向上规定多个电池1中最外侧的最外电池1A、1B。在本变形例的电池模块131中,由框架156A形成的侧壁(框架侧壁)146A从排列方向的一侧与电池列155的最外电池1A对置。另外,由框架156B形成的侧壁(框架侧壁)146B在排列方向上从与侧壁146A相反一侧与电池列55的最外电池1B对置。即,侧壁(框架侧壁)146A、146B分别从排列方向的外侧与电池列55对置。并且,在各个框架156中,突出部(框架突出部)152从侧壁(框架侧壁)146向电池1的排列方向的内侧突出。
框架156A与分隔部件157卡合,该分隔部件157配置于最外电池1A与在排列方向上与最外电池1A相邻的电池1之间。由此,框架156A组装于对应的分隔部件157。另外,框架156B与分隔部件157卡合,该分隔部件157配置于最外电池1B与在排列方向上与最外电池1B相邻的电池1之间。由此,框架156B组装于对应的分隔部件157。另外,在各个框架156上,端板170从外侧与电池1的排列方向(进深方向)接触。并且,框架156分别通过端板170朝向电池1的排列方向的内侧被按压。
电池模块131具备设置电池列155(电池群132)及框架组件133的金属板(底板)165。金属板(散热板)165与框架组件133相比导热性高,例如由与上述的实施方式等的金属板65相同的材料形成。金属板165在电池模块131的高度方向上从底壁142所在一侧(下侧)被安装于框架组件133。
另外,电池模块131具备片材166。片材166具有可塑性及电绝缘性,与框架组件133相比导热性高。片材166例如由与上述的实施方式等的片材66相同的材料形成。片材166在电池模块131的高度方向上被夹在电池列155(电池群132)与金属板165之间,金属板165在高度方向上相对于片材166配置在下侧(与电池列155相反一侧)。另外,片材166的至少一部分配置于贯通孔151。并且,片材166在高度方向上从金属板165所在一侧(下侧)密接于电池列155。在贯通孔151中,有时根据设计上及制造上的情况等,而在配置的片材166与突出部152各自的突出端之间形成间隙。同样地,在贯通孔151中,有时根据设计上及制造上的情况等,而在配置的片材166与中继部153各自的突出端之间形成间隙。
另外,在电池模块131中,在金属板165中朝向电池群32所在一侧的面(朝向上侧的面)上形成绝缘膜168。绝缘膜168在电池模块31的高度方向上形成于片材166与金属板165之间,相对于片材166在高度方向的下侧邻接。绝缘膜168具有电绝缘性以及高导热性,例如由与上述的实施方式等的绝缘膜68同样的材料形成。绝缘膜168相对于金属板165层叠在电池列155(电池群132)所在一侧(高度方向的上侧)。另外,在图22中,省略了金属板165以及绝缘膜168。
金属板165及绝缘膜168在进深方向(排列方向)上从突出部152A的突出端连续延伸到突出部152B的突出端。另外,金属板165及绝缘膜168在进深方向上延伸设置到比突出部152的各自的突出端靠外侧的位置。因此,金属板165及绝缘膜168在电池1的排列方向上超过突出部152各自的突出端而向外侧延伸设置。因此,绝缘膜168与框架组件133的突出部152分别在高度方向的下侧邻接。并且,在高度方向上,在各个突出部152与金属板165之间形成绝缘膜168。
金属板165及绝缘膜168在横向上从中继部153A的突出端连续延伸设置到中继部153B的突出端。另外,金属板165及绝缘膜168在横向上延伸设置到比中继部153各自的突出端靠外侧的位置。因此,金属板165及绝缘膜168在电池模块131的横向上超过中继部153各自的突出端而向外侧延伸设置。因此,绝缘膜168与框架组件133的各个中继部153在高度方向的下侧邻接。并且,在高度方向上,在各个中继部153与金属板165之间形成绝缘膜168。
如上所述那样形成电池模块131,因此,片材166及框架组件133的突出部152及中继部153分别在电池模块131的高度方向上位于电池列155与金属板165之间。另外,在电池模块131中,在电池列155各自产生的热通过片材166及绝缘膜68向金属板165传递。另外,电池模块131在电池系统30中设置于上述的基座100等。从电池列155传递到金属板165的热量被传递到基座100。另外,在本变形例中,也可以与上述的实施方式等同样地,电池1分别经由粘接剂粘接于突出部152和中继部153的对应的任一个。另外,电池1也可以分别经由粘接剂粘接于侧壁145、146的对应的任一个。另外,在本变形例中,在电池1的每一个中,侧壁12也可以分别经由粘接剂粘接于框架156及分隔部件157的对应的任一个对置面。
在本变形例中,突出部(框架突出部)152分别从侧壁(框架侧壁)146的对应的一方向电池1的排列方向(进深方向)的内侧突出。并且,突出部152分别相对于最外电池1A、1B的对应的1个在高度方向的下侧邻接,在电池1的排列方向上与一对突出部152的内侧邻接地形成贯通孔151。并且,在贯通孔151配置有片材166的至少一部分。并且,层叠于金属板165的绝缘膜168在电池1的排列方向上超过突出部152各自的突出端而向外侧延伸设置。因此,在本变形例中,在各个突出部152的附近,电池列155(电池群132)与金属板165之间的绝缘距离(沿面距离以及空间距离)也变大。由此,在本变形例中,也能够适当地确保电池列155相对于金属板165的绝缘。另外,在本变形例中,上述的绝缘距离变大了各个突出部152与绝缘膜168重叠的部分的进深方向(电池1的排列方向)的尺寸。
另外,在本变形例中,中继部153分别从侧壁145的对应的一方向电池模块131的横向的内侧突出。并且,在横向上与一对中继部153的内侧邻接地形成贯通孔151。并且,在贯通孔151中配置片材166的至少一部分。并且,层叠于金属板165的绝缘膜168在横向上超过中继部153各自的突出端而向外侧延伸设置。因此,在本变形例中,在各个中继部153的附近,电池列155(电池群132)与金属板165之间的绝缘距离(沿面距离以及空间距离)也变大。由此,在本变形例中,也能够适当地确保电池列155相对于金属板165的绝缘。并且,在本变形例中,也与上述的实施方式等同样地,能够在不使电池模块131过度大型化的情况下,适当地确保电池列155(电池群132)相对于金属板165的绝缘。另外,在本变形例的电池模块131中,在框架组件133的侧壁146的每一个上,通过在排列方向上相邻的分隔部件157彼此卡合,形成相邻的分隔部件157重叠的部分。另外,在侧壁146的每一个中,在排列方向上相邻的分隔部件157与框架156卡合,由此形成相邻的分隔部件157与框架156重叠的部分。通过分隔部件157彼此重叠的部分、以及分隔部件157与框架156重叠的部分,电池列155的绝缘距离(沿面距离以及空间距离)相对于在横向上分离地配置的导电体等变大。由此,即使不设置壳体等,也能够适当地确保电池列155相对于导电体的绝缘。另外,在各个中继部153中,也与侧壁146同样地,形成相邻的分隔部件157重叠的部分、以及相邻的分隔部件157与框架156重叠的部分。由此,即使在不设置壳体等的结构中,也能够进一步适当地确保电池列155相对于导电体的绝缘。
另外,在图25所示的第六变形例的电池模块131中,也与第五变形例同样地设置有框架组件133。但是,在本变形例的电池模块131中,在高度方向上,在框架组件133与绝缘膜168之间设置有胶带185。框架组件133经由胶带185安装于金属板165。胶带185例如与上述的实施方式等的胶带85同样地形成。框架组件133通过胶带185粘合于绝缘膜168,由此安装于金属板165。另外,在图25中,省略了金属板165以及绝缘膜168。
胶带185具备一对胶带延伸设置部186(186A、186B)以及一对胶带延伸设置部187(187A、187B)。胶带延伸设置部(第一胶带延伸设置部)186在进深方向上相互分离地配置。胶带延伸设置部(第二胶带延伸设置部)187在横向上相互分离地配置。胶带延伸设置部186分别在胶带延伸设置部187之间沿着横向连续地延伸设置。胶带延伸设置部187分别在胶带延伸设置部186之间沿着进深方向连续地延伸设置。
在本变形例中,作为一对胶带延伸设置部186中的一方的胶带延伸设置部186A设置于高度方向上的侧壁(框架侧壁)146A与绝缘膜168之间、以及高度方向上的突出部(框架突出部)152A与绝缘膜168之间的任一方,并沿着横向延伸设置。胶带延伸设置部186A使侧壁146A和/或突出部152A与层叠于金属板165的绝缘膜168粘合。另外,作为一对胶带延伸设置部186中的另一方的胶带延伸设置部186B设置于高度方向上的侧壁(框架侧壁)146B与绝缘膜168之间、以及高度方向上的突出部(框架突出部)152B与绝缘膜168之间的任一方,并沿着横向延伸设置。胶带延伸设置部186B使侧壁146B和/或突出部152B与层叠于金属板165的绝缘膜168粘合。由此,在绝缘膜168密接于金属板165的结构中,突出部152分别安装于金属板165。
另外,作为一对胶带延伸设置部187的一方的胶带延伸设置部187A设置于高度方向上的侧壁145A与绝缘膜168之间、以及高度方向上的中继部153A与绝缘膜168之间的任一方,并沿着进深方向延伸设置。胶带延伸设置部187A使侧壁145A和/或中继部153A与层叠于金属板165的绝缘膜68粘合。另外,作为一对胶带延伸设置部187中的另一方的胶带延伸设置部187B设置于高度方向上的侧壁145B与绝缘膜168之间、以及中继部153B与绝缘膜168之间的任一个,并沿着进深方向延伸设置。胶带延伸设置部187B使侧壁145B和/或中继部153B与层叠于金属板165的绝缘膜168粘合。由此,在绝缘膜168密接于金属板165的结构中,中继部153分别安装于金属板165。
在本变形例中,如上述那样设置胶带185,因此通过胶带延伸设置部186A、186B、187A、187B,遍及贯通孔151的整周地形成胶带185的延伸设置部分。胶带延伸设置部186A、186B、187A、187B沿着框架组件133的周壁143延伸设置。
在本变形例中,也与上述的实施方式等同样地,能够在不使电池模块131过度大型化的情况下,适当地确保电池列155(电池群132)相对于金属板165的绝缘。另外,在本变形例中,通过设置胶带185,与第一实施方式等同样地,由框架组件133与金属板165之间的热膨胀之差引起的热应力的影响被降低。
另外,在本变形例中,设置胶带185,由此与第一实施方式等同样地,能够有效地防止水滴及尘埃等通过各个突出部152与金属板165的绝缘膜168之间向框架组件133的内部空腔侵入。另外,通过设置胶带185,与第一实施方式等同样地,能够有效地防止水滴及尘埃等通过各个中继部153与金属板165的绝缘膜168之间向框架组件133的内部空腔侵入。因此,与第一实施方式等同样地,能够将电池列155(电池群132)配置在污损度低的环境中。
此外,电池模块(31;131)的电池群(32;132)中的电池列(55;155)的数量不限于上述的实施方式。另外,在各个电池列(55;155)中排列的电池(1)的数量不限于上述的实施方式。上述的突出部(52;152)、片材(66;166)、金属板(65;165)及绝缘膜(68;168)的构成只要设有1个以上的电池列(55;155),且在电池列(55;155)的每一个中排列多个电池(1),则能够应用。
根据上述的至少一个实施方式或实施例,框架突出部从框架侧壁向电池列中的电池的排列方向的内侧突出,并相对于最外电池与下侧邻接。另外,贯通孔与框架突出部的内侧邻接。片材的至少一部分配置于贯通孔,从下侧密接于电池列。绝缘膜在金属板与片材之间超过框架突出部的突出端向外侧延伸设置。由此,能够提供确保在电池列产生的热的散热性,并且适当地确保电池列相对于电池以外的导电体的绝缘的电池模块。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内,并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
Claims (13)
1.一种电池模块,具备:
电池列,具备被排列的多个电池,所述多个电池分别具备电极群和收纳所述电极群的金属制的外包装容器;
框架,具有电绝缘性,具备框架侧壁和框架突出部,所述框架侧壁在所述电池列的排列方向上相对于所述多个电池中的最外侧的最外电池从所述排列方向的所述外侧对置,所述框架突出部从所述框架侧壁向所述排列方向的内侧突出,所述框架突出部相对于所述最外电池在与所述排列方向交叉的高度方向的下侧邻接,在所述排列方向上与所述框架突出部的内侧邻接地形成贯通孔;
片材,具有电绝缘性,且至少一部分配置于所述贯通孔,所述片材从所述高度方向的所述下侧与所述电池列的所述多个电池密接;
金属板,在所述高度方向上相对于所述片材配置在所述下侧;以及
绝缘膜,具有所述电绝缘性,在所述高度方向上在所述金属板与所述片材之间层叠于所述金属板,所述绝缘膜在所述排列方向上超过所述框架突出部的突出端而向所述外侧延伸设置。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述绝缘膜与所述金属板密接。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块,其中,
所述框架突出部与所述绝缘膜重叠的部分为5mm以上20mm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块,其中,
所述框架具备框架腿部,该框架腿部从所述框架突出部向所述高度方向的所述下侧延伸设置,
所述框架腿部相对于所述金属板及所述绝缘膜在所述排列方向的所述外侧邻接,
所述框架腿部在所述排列方向上相对于所述框架突出部的所述突出端位于所述外侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块,其中,
所述排列方向上的所述绝缘膜的尺寸,与所述排列方向上的所述金属板的尺寸相同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池模块,其中,
向所述排列方向的所述内侧的所述金属板的外缘到所述绝缘膜的外缘的距离为3mm以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块,其中,
所述片材的导热性比所述框架的导热性高,
所述片材与各个所述最外电池的接触面积,小于所述片材与所述多个电池中的所述最外电池以外的各个电池的接触面积。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池模块,其中,
还具备粘接剂,该粘接剂设置于所述最外电池与所述框架突出部之间、以及所述最外电池与所述框架侧壁之间的至少一方,将所述最外电池与所述框架突出部及所述框架侧壁中的至少一方粘接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块,其中,
还具备胶带,所述胶带在所述高度方向上设置于所述框架与所述绝缘膜之间,将所述框架粘合于所述绝缘膜。
10.根据权利要求9所述的电池模块,其中,
还具备连结螺钉,该连结螺钉将所述框架与所述金属板连结,
所述胶带具备在所述电池列的外周侧延伸设置的胶带延伸设置部,
所述连结螺钉相对于所述胶带延伸设置部而位于所述外周侧。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池模块,其中,
还具备分隔部件,该分隔部件在所述电池列中配置于所述最外电池与在所述排列方向上和所述最外电池相邻的电池之间,使所述最外电池相对于和所述最外电池相邻的所述电池电绝缘,
所述框架通过与所述分隔部件卡合而被组装于所述分隔部件。
12.根据权利要求11所述的电池模块,其中,
还具备端板,该端板在所述排列方向上从所述外侧接触所述框架,并朝向所述排列方向的内侧按压所述框架。
13.一种电池系统,具备:
权利要求1至12中任一项所述的电池模块;以及
基座,供所述电池模块从所述高度方向的上侧设置,在所述高度方向上在所述基座与所述电池列之间配置有所述金属板。
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Legal Events
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GR01 | Patent grant | ||
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