CN116137362A - 电池模组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池模组(1)，具备：多个单电池(100)，沿第1方向并排配置，分别具有方形形状；约束机构(400、500)，在第1方向约束多个单电池(100)；以及约束力调整机构(900、1000)，能够调整由约束机构(400、500)产生的第1方向的约束载荷。约束力调整机构(900、1000)包括在调整约束载荷时被操作的操作部(920、1010)。操作部(920、1010)设置在电池模组(1)上。

Description

电池模组
技术领域
本技术涉及电池模组。
背景技术
以往，公知有层叠了多个单电池而成的电池模组。多个单电池被约束部件在层叠方向约束。作为调整层叠方向的约束力的机构，公知有日本特开2013－20891号公报以及日本特开2021－57149号公报中记载的结构。
发明内容
日本特开2013－20891号公报以及日本特开2021－57149号公报中记载的调整机构均想要在气氛温度、电池模组的温度上升时抑制单电池的约束力上升至不希望的范围。从在通过约束部件约束了单电池之后根据顾客的请求等来进行约束力的调整这一观点考虑，要求其他的机构。本技术的目的在于，提供能够简单地调整约束机构对单电池的约束载荷的电池模组。
本技术所涉及的电池模组具备：多个单电池，沿第1方向并排配置，分别具有方形形状；约束机构，在第1方向约束多个单电池；以及约束力调整机构，能够调整由约束机构产生的第1方向的约束载荷。约束力调整机构包括在调整约束载荷时被操作的操作部。操作部设置于电池模组上。
根据与附图关联理解的本发明所涉及的下述详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征、方面以及优点将变得清楚。
附图说明
图1是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组的结构的立体图。
图2是从箭头II方向观察图1的电池模组的立体图。
图3是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的单元以及端板的结构的立体图。
图4是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的单元的结构的立体图。
图5是从箭头V方向观察图4的单元的剖视图。
图6是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的单电池的结构的立体图。
图7是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的电压检测线的结构的局部立体图。
图8是表示一个例子所涉及的约束力调整机构的构造的图。
图9是表示从Y方向观察图8所示的调整机构的状态的图。
图10是表示变形例所涉及的约束力调整机构的构造的图。
具体实施方式
以下，对本技术的实施方式进行说明。其中，对相同或者相当的部分标注相同的参照附图标记，存在不重复该说明的情况。
此外，在以下说明的实施方式中，在提及个数、量等的情况下，除了特别有记载的情况以外，本技术的范围并不一定限定于该个数、量等。另外，在以下的实施方式中，对于各个构件而言，除特别有记载的情况之外，对本技术而言并不一定是必须的。
其中，在本说明书中，“具备(comprise)”、“包括(include)”以及“具有(have)”的记载是开放式。即，在包括某个结构的情况下，可以包括该结构以外的其他结构，也可以不包括该结构以外的其他结构。另外，本技术不限定于一定起到在本实施方式中提及的全部作用效果。
在本说明书中，“电池”并不限定于锂离子电池，能够包括镍氢电池等其他电池。在本说明书中，“电极”能够统称正极以及负极。另外，“电极板”能够统称正极板以及负极板。
此外，在附图中，将单电池的层叠方向设为作为Y方向的第1方向，将单电池的2个电极端子所沿着排列的方向设为作为X方向的第2方向，将单电池的高度方向设为作为Z方向的第3方向。
图1是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组的结构的立体图。图2是从箭头II方向观察图1的电池模组而得的立体图。图3是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的单元以及端板的结构的立体图。
电池模组1例如被作为混合动力车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)、插电混合动力车(PHEV：Plug-in Hybrid Electric Vehicle)或者电动汽车(BEV：Battery ElectricVehicle)等车辆的驱动用电源来使用。
首先，对电池模组1的整体构造进行说明。如图1～图3所示，电池模组1具备多个单元10、端板400、约束部件500、下部约束部件550、配线部件600、管道700以及连接端子800。
多个单元10沿第1方向(Y方向)并排配置。本实施方式所涉及的多个单元10沿Y方向并排配置有6个。其中，多个单元10的数量为2个以上即可，并不特别限定。
多个单元10被2个端板400夹持。本实施方式所涉及的多个单元10被端板400按压而被约束在2个端板400之间。
端板400设置于多个单元10的Y方向的两端。端板400被固定于收纳电池模组1的包装盒(pack case)等的基座。端板400例如由铝或者铁构成。
约束部件500设置于多个单元10以及端板400的X方向的两端。通过在对于并排配置的多个单元10以及端板400作用了Y方向的压缩力的状态下使约束部件500与端板400卡合，然后释放压缩力，由此拉伸力作用于将2个端板400连接的约束部件500。作为其反作用，约束部件500将2个端板400向相互接近的方向按压。其结果是，约束部件500在第1方向(Y方向)上约束多个单元10。
约束部件500包括板状部510、第1凸缘部520以及第2凸缘部530。约束部件500例如由铁构成。
板状部510是沿Y方向延伸的部件。在板状部510设置有多个开口部511。多个开口部511在Y方向上相互空开间隔地设置。开口部511由在X方向上贯通板状部510的贯通孔构成。
第1凸缘部520从多个单元10的侧面绕至多个单元10的上表面。通过设置第1凸缘部520，能够确保形成得比较薄的约束部件500的刚度。
第2凸缘部530与板状部510的Y方向的两端连接。第2凸缘部530被固定于端板400。在第2凸缘部530形成有螺栓孔530A。约束部件500例如通过插通于螺栓孔530A的螺栓500A而被固定于端板400。由此，约束部件500将2个端板400相互连接。
如图2所示，下部约束部件550设置于多个单元10以及端板400的底面。下部约束部件550从底面侧保护后述的单电池100。下部约束部件550例如由铁构成。
如图1所示，配线部件600在Z方向上设置在与多个单元10对置的位置。配线部件600通过X方向上的多个单元10各自的中央部而沿Y方向延伸。配线部件600与多个单元10电连接。配线部件600例如是挠性印刷电路基板。
管道700沿Y方向延伸。在Z方向观察，管道700在与配线部件600重叠的位置延伸。在Z方向上，管道700配置于多个单元10与配线部件600之间。
连接端子800被配置于沿Y方向排列配置的多个单元10的两侧。从Z方向观察，连接端子800设置在与端板400重叠的位置。连接端子800将电池模组1与配置于电池模组1的外部的未图示的电缆等外部配线连接。
在端板400的端面设置有约束力调整机构900。约束力调整机构900包括安装于端板400的螺栓部件910、与螺栓部件910拧合的螺母部件920、以及垫片部件930。
接下来，对单元10的构造进行说明。图4是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的单元的结构的立体图。图5是从箭头V方向观察图4的单元的立体图。
如图4以及图5所示，多个单元10分别包括多个单电池100、作为支承部件的壳体200、以及汇流条300。
单元10包括2个以上的单电池100。本技术的一个实施方式所涉及的单元10包括作为偶数个数的4个单电池100。其中，分别装备于多个单元10的单电池100的数量为2个以上即可，不特别限定。另外，分别装备于多个单元10的单电池100的数量也可以为奇数个。
多个单电池100沿第1方向(Y方向)并排配置。本技术的一个实施方式所涉及的多个单电池100沿Y方向并排配置有4个。多个单元10的排列方向与多个单元10各自中的多个单电池100的排列方向为同一方向。
壳体200具有长方体形状的外观。壳体200收纳有多个单电池100。壳体200例如由聚丙烯等树脂形成。如图1～图3所示，壳体200被约束部件500在第1方向(Y方向)上压缩。
在端板400形成有螺栓孔400A，该螺栓孔400A用于安装约束力调整机构900的螺栓部件910。
如图4以及图5所示，壳体200具有前壁部210、后壁部220、第1侧壁部230、第2侧壁部240以及上表面部250。
前壁部210是与一方的约束部件500邻接的面。如图4所示，在前壁部210设置有多个第1通气口211。第1通气口211是在X方向上贯通前壁部210的贯通孔。
如图5所示，后壁部220是在X方向上将多个单电池100夹在中间而与前壁部210对置的面。在后壁部220设置有多个第2通气口221。第2通气口221是在X方向上贯通后壁部220的贯通孔。
第1侧壁部230以及第2侧壁部240沿第1方向(Y方向)并排配置，并相互对置。
如图4所示，第1侧壁部230具有凸部231。凸部231向与第2侧壁部240相反侧突出。如图5所示，第2侧壁部240具有凹部241。凹部241朝向第1侧壁部230凹陷，具有可与凸部231卡合的形状。在多个单元10中，相邻的单元10的凸部231与凹部241分别卡合。
上表面部250包括第1壁部251、第2壁部252、第3壁部253、第4壁部254、卡合面255以及孔部256。第1壁部251以在X方向的中央部沿Y轴方向延伸的方式平行地形成有2根。第2壁部252、第3壁部253以及第4壁部254相对于第1壁部251设置于X方向的两侧，划分汇流条300的设置位置。在第2壁部252形成有用于穿过后述的电压检测线610的切口252A。在卡合面255卡合约束部件500的第2凸缘部530。孔部256与后述的气体排出阀130连通。
汇流条300由导电体构成。多个汇流条300将多个单电池100相互电连接。
图6是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的单电池的结构的立体图。
如图6所示，单电池100例如是锂离子电池。单电池100具有方形形状。
本实施方式所涉及的单电池100具有电极端子110、箱体120以及气体排出阀130。
电极端子110形成于箱体120上。电极端子110具有正极端子111以及负极端子112，作为沿着与第1方向(Y方向)正交的第2方向(X方向)并排的2个电极端子110。
正极端子111以及负极端子112在X方向上相互分离设置。正极端子111以及负极端子112在X方向上分别设置于配线部件600以及管道700的两侧。
箱体120具有长方体形状，构成单电池100的外观。在箱体120收纳有未图示的电极体以及电解液。
箱体120具有上表面121、下表面122、第1侧面123、第2侧面124以及第3侧面125。
上表面121是与Z方向正交的平面。在上表面121配置有电极端子110。下表面122沿着与第1方向(Y方向)正交的第3方向(Z方向)与上表面121对置。
第1侧面123以及第2侧面124各侧面由与Y方向正交的平面构成。第1侧面123以及第2侧面124各侧面在箱体120具有的多个侧面中具有最大的面积。在Y方向观察，第1侧面123以及第2侧面124各侧面具有矩形形状。在Y方向观察，第1侧面123以及第2侧面124各侧面具有X方向成为长边方向、Z方向成为短边方向的矩形形状。
多个单电池100以在Y方向相邻的单电池100、100之间第1侧面123彼此、第2侧面124彼此面对的方式层叠。由此，在层叠多个单电池100的Y方向上，正极端子111与负极端子112交替排列。
其中，在装备于单元10的单电池100的数量为奇数个的情况下，只要在Y方向相邻的单元10间，单元10的姿势以Z轴为中心反转180°即可。
气体排出阀130设置于上表面121。当因在箱体120的内部产生的气体而导致箱体120的内压变为规定值以上的情况下，气体排出阀130将该气体向箱体120的外部排出。来自气体排出阀130的气体在图1中的管道700流动，被向电池模组1的外部排出。
图7是表示本技术的一个实施方式所涉及的电池模组所具备的电压检测线的结构的局部立体图。
如图7所示，配线部件600包括检测电压的电压检测线610。多个电压检测线610朝向汇流条300延伸突出并连接。电压检测线610在多个单元10分别各配置有1个。由此，电压检测线610能够检测单元10的电压。
图8是表示一个例子所涉及的约束力调整机构900的构造的图。图8所示的端板400以及约束部件500(约束杆：binding bar)构成在第1方向(Y方向)约束多个单元10的约束机构。在端板400中，在与单元10的层叠方向(Y方向)相同的方向设置有螺栓部件910。螺栓部件910可以设置有多个。螺栓部件910可以兼作车辆侧紧固点，该情况下，螺栓部件910与车辆侧固定托架连结。
在螺栓部件910拧合有螺母部件920。通过将螺母部件920向图中右侧拧入，使得端板400以向箭头DR1方向(图中右侧)突出的方式挠曲(图中双点划线)。其结果是，单元10的约束力增大。螺母部件920构成在调整约束载荷时被操作的操作部。
端板400的挠曲量能够通过垫片部件930来调整。垫片部件930被设置于端部的单元10与端板400之间。在螺栓部件910兼作车辆侧紧固点(固定部件)的情况下，垫片部件930被设置于端板400与车辆侧(基座侧)固定托架(安装部件)之间。
这样，在约束力调整机构900中，通过对于螺栓部件910拧入螺母部件920，能够使端板400朝向单元10的层叠体挠曲，通过调整螺母部件920的拧入量，能够调整端板400的挠曲量。由此，能够调整由端板400产生的约束力。
图9是表示从Y方向观察图8所示的调整机构的状态的图。如图9所示，在沿着Y方向将单电池100投影到端板400时，供螺栓部件910安装的螺栓孔400A设置于单电池100的存在电极体140的区域(更优选为电极体140所包括的正极活性物质层的涂覆范围的区域)内。由此，能够在至少需要约束的区域设置螺栓部件910。
图10是表示变形例所涉及的约束力调整机构1000的构造的图。约束部件500的板状部510沿着与单元10的层叠方向(Y方向)正交的X方向(或者Z方向)被与中间板20(其他模组部件)紧固。具体而言，螺栓部件1010贯通板状部510，螺栓部件1010的前端被固定于中间板20。
若朝向中间板20拧入螺栓部件1010，则约束部件500的板状部510以朝向箭头DR2方向(图中上侧)突出的方式挠曲。其结果是，以电池模组1的第1方向(Y方向)的长度缩短的方式变形，单元10的约束力增大。
若将螺栓部件1010松缓并在约束部件500的板状部510与中间板20之间插入垫片部件1020，则板状部510以朝向箭头DR3方向(图中下侧)突出的方式挠曲。该情况下，电池模组1也以层叠方向(Y方向)的长度缩短的方式变形，单元10的约束力增大。
能够通过螺栓部件1010的拧入量和垫片部件1020的厚度来调整约束部件500的板状部510的挠曲量。即，通过调整螺栓部件1010的紧固力，能够调整约束部件500的沿着X方向或者Z方向的挠曲量，调整沿着Y方向的电池模组1的长度。这里，螺栓部件1010构成在调整约束载荷时被操作的操作部。
在本技术的一个实施方式所涉及的电池模组1中，由于在调整约束载荷时被操作的操作部设置于电池模组1上，所以在通过约束部件约束了单电池之后，能够简单地调整该约束载荷。因此，在形成了电池模组1之后产品出厂时等，能够根据顾客的期望等来简单地调整约束载荷。
并且，在电池模组1中，通过构成将多个单电池100沿第1方向(Y方向)并排收纳于壳体200的单元10，且将多个单元10沿第1方向(Y方向)并排配置来构成电池模组1，由此与将多个单电池100分别作为一个单位来制造电池模组1的情况相比，能够简化制造工序。作为简化的例子，例如可举出如下情况等：在使构成得小的单元10穿过焊接机而进行了单元10内的汇流条300的焊接之后，通过将跨着不同的单元10的汇流条300独立地接合，能够使焊接工序高效化。
并且，在电池模组1中，通过构成将多个单电池100收纳于壳体200的单元10，能够以单元10为单位来容易地拆解或者更换电池模组1。
并且，在电池模组1中，由于通过构成将多个单电池100收纳于壳体200的单元10，能够在废弃电池模组1时分割电池模组1而将单元10作为一个单位使之低电压化来进行处理，所以能够使电池模组1的废弃变得容易。
并且，在电池模组1中，能够经由单元10的结构通过约束部件500来约束单电池100。
并且，在电池模组1中，通过将多个单元10彼此通过汇流条300连接，能够以单元10为单位来制造电池模组1。
并且，在电池模组1中，由于在1个单元10配置1个电压检测线610，所以与将电压检测线610配置于各个单电池100的情况相比，能够使电池模组1低成本化。
对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在全部的点上都是例示而非限制性的。本发明的范围由本申请请求保护的技术方案示出，意在包括与本申请请求保护的技术方案等同的含义以及范围内的全部变更。

Claims (8)

1.一种电池模组，具备：
多个单电池，沿第1方向并排配置，分别具有方形形状；
约束机构，在上述第1方向约束上述多个单电池；以及
约束力调整机构，能够调整由上述约束机构产生的上述第1方向的约束载荷，
所述电池模组的特征在于，
上述约束力调整机构包括在调整上述约束载荷时被操作的操作部，
上述操作部设置在上述电池模组上。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
上述约束机构包括在上述多个单电池的层叠体的上述第1方向的端部设置的端板，
上述约束力调整机构包括：
至少1个螺栓部件，沿着上述第1方向被安装于上述端板；和
螺母部件，与上述螺栓部件拧合，
通过对于上述螺栓部件拧入上述螺母部件，能够使上述端板朝向上述层叠体挠曲，通过调整上述螺母部件的拧入量，能够调整上述端板的挠曲量。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述约束力调整机构还包括设置于上述端板与上述层叠体之间的垫片部件。
4.根据权利要求2或3所述的电池模组，其特征在于，
上述螺栓部件兼作上述电池模组向基座固定的固定部件。
5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，
上述约束力调整机构还包括设置于上述端板与上述基座侧的安装部件之间的垫片部件。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的电池模组，其特征在于，
从上述第1方向观察，上述螺栓部件设置于上述单电池中的电极体所包括的正极活性物质层的涂覆范围的区域内。
7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
上述约束机构包括在上述多个单电池的层叠体的上述第1方向的两端部设置的2个端板和将上述2个端板连接的约束杆，
上述约束力调整机构包括螺栓部件，该螺栓部件沿着与上述第1方向正交的第2方向贯通上述约束杆而被紧固于上述电池模组中的其他部件，
通过调整上述螺栓部件的紧固力，能够调整上述约束杆的沿着上述第2方向的挠曲量，能够调整沿着上述第1方向的上述电池模组的长度。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池模组，其特征在于，
还具备壳体，该壳体收纳上述多个单电池并至少在上述第1方向支承上述多个单电池，形成包括上述多个单电池的单元，
上述约束机构在上述第1方向约束多个上述单元。
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