CN116982204A - 电池模块 - Google Patents

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铃木伸
山本博史
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Abstract

根据实施方式，电池模块具备电池组、电气路径、壳体、绝缘层以及导电层。电池组具备多个电池，在电气路径中，在多个电池的充电以及放电时分别流动电流。在壳体内部收纳电池组，壳体具备具有导电性的金属体。绝缘层层叠在金属体的电池组所位于的一侧的表面上，具备电绝缘性。导电层层叠在绝缘层的电池组所位于的一侧的表面上，与电气路径、以及电池组的具有导电性的部位中的某个电连接。

Description

电池模块
技术领域
本发明的实施方式涉及一种电池模块。
背景技术
在电池模块中，具备多个电池(单电池)的电池组收纳在壳体内部。另外，作为电池模块，从提高由电池组产生的热向外部的传递性的观点出发，有时在壳体设置金属体，使热从金属体向电池模块外部进行散热。在这样的电池模块中，在形成电池组的多个电池与金属体之间设置绝缘材料等而将电池组与金属体之间电绝缘。
在上述那样的电池模块中，要求有效地抑制存在于电池组与金属体之间的空气层中的电晕放电的产生。另外，还要求不增加电池模块的制造中的工时地抑制上述电晕放电。因此，要求通过简单的构成有效地抑制电池组与金属体之间的空气层中的电晕放电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-163740号公报
专利文献2：日本特开2014-216113号公报
专利文献3：日本特开2013-164975号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明要解决的课题在于提供一种电池模块，通过简单的构成有效地抑制电池组与金属体之间的空气层中的电晕放电。
用于解决课题的手段
根据实施方式，电池模块具备电池组、电气路径、壳体、绝缘层以及导电层。电池组具备多个电池，在电气路径中在多个电池的充电以及放电时分别流动电流。在壳体内部收纳电池组，壳体具备具有导电性的金属体。绝缘层层叠在金属体的电池组所位于的一侧的表面，具备电绝缘性。导电层层叠在绝缘层的电池组所位于的一侧的表面，并与电气路径、以及电池组的具有导电性的部位中的某个电连接。
附图说明
图1是概略地表示实施方式的电池模块中使用的电池单体的一个例子的立体图。
图2是表示第一实施方式的电池模块的立体图。
图3是按照每个部件分解地表示第一实施方式的电池模块的立体图。
图4是以与横向正交或者大致正交的截面概略地表示第一实施方式的电池模块的截面图。
图5是以与横向正交或者大致正交的截面概略地表示第一变形例的电池模块的截面图。
图6是以与横向正交或者大致正交的截面概略地表示第二变形例的电池模块的截面图。
图7是以与横向正交或者大致正交的截面概略地表示第三变形例的电池模块的截面图。
图8是以与横向正交或者大致正交的截面概略地表示第四变形例的电池模块的截面图。
图9是以从绝缘层以及导电层的层叠方向的一侧观察的状态表示第五变形例的电池模块的导电层的概略图。
图10是以与横向正交或者大致正交的截面概略地表示第六的变形例的电池模块的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。
实施方式的电池模块具备具有多个电池(单电池)的电池组以及在内部收纳有电池组的壳体。构成电池组的电池例如是锂离子二次电池等二次电池。
[电池]
首先，对电池(单电池)进行说明。图1表示电池1单体的一个例子。电池1具备电极组2、以及收纳电极组2的外装容器3。在图1等一个例子中，外装容器3由铝、铝合金、铁或者不锈钢等金属形成。外装容器3具备容器主体5、以及盖6。在此，在电池1以及外装容器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(正交或者大致正交)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的双方交叉(正交或者大致正交)的高度方向(箭头Z1以及箭头Z2所示的方向)。在图1等一个例子中，在电池1以及外装容器3的各自中，进深方向的尺寸远小于横向的尺寸以及高度方向的尺寸的各自。
容器主体5具备底壁7以及周壁8。收纳电极组2的内部空洞10由底壁7以及周壁8规定。在电池1中，内部空洞10在高度方向上朝向与底壁7所位于的一侧相反侧开口。周壁8遍及周向的整周包围内部空洞10。盖6在内部空洞10的开口安装于容器主体5。因此，盖6在与底壁7相反侧的端部安装于周壁8。盖6以及底壁7在高度方向上隔着内部空洞10而对置。
电极组2具备正极以及负极(均未图示)。另外，在电极组2中，在正极与负极之间夹设隔膜(未图示)。隔膜由具有电绝缘性的材料形成，使正极相对于负极电绝缘。
正极具备正极集电箔等正极集电体、以及正极集电体的表面所承载的正极活性物质含有层。正极集电体例如为铝箔或者铝合金箔等，但并不限定于这些，厚度为5μm～20μm左右。正极活性物质含有层具备正极活性物质，也可以任意地含有粘结剂以及导电剂。作为正极活性物质并不限定于这些，能够列举能够吸附释放锂离子的氧化物、硫化物以及聚合物等。正极集电体作为未承载正极活性物质含有层的部分而具备正极集电极耳。
负极具备负极集电箔等负极集电体、以及负极集电体的表面所承载的负极活性物质含有层(未图示)。负极集电体例如为铝箔、铝合金箔或者铜箔等，但并不限定于这些，厚度为5μm～20μm左右。负极活性物质含有层具备负极活性物质，也可以任意地含有粘结剂以及导电剂。作为负极活性物质并不特别限定，能够列举能够吸附释放锂离子的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物以及碳材料等。负极集电体作为未承载负极活性物质含有层的部分而具备负极集电极耳。
在电极组2中，通过正极集电极耳以及负极集电极耳形成一对集电极耳。在电极组2中，一对集电极耳突出。在某一个例子中，在电极组2中，正极集电极耳向电池1的横向的一侧突出，负极集电极耳在电池1的横向上向与正极集电极耳突出的一侧相反侧突出。在另外某一个例子中，在电极组2中，一对集电极耳分别在电池1的高度方向上朝向盖6所位于的一侧突出。在该情况下，一对集电极耳在电池1的横向上相对于彼此位于分离的位置。
另外，在内部空洞10中，电极组2被保持于(被浸渍于)电解液(未图示)。电解液可以是使电解质溶解于有机溶剂而得到的非水电解液，也可以是水溶液等水系电解液。代替电解液，也可以使用凝胶状电解质，也可以使用固体电解质。在固体电解质被用作为电解质的情况下，在电极组中，代替隔膜而在正极与负极之间夹设固体电解质。在该情况下，通过固体电解质使正极相对于负极电绝缘。
在电池1中，在外装容器3的盖6的外表面(上表面)安装有一对电极端子11。电极端子11由金属等导电材料形成。电极端子11中的一方是电池1的正极端子，电极端子11中的另一方是电池1的负极端子。在电极端子11各自与盖6之间设置有绝缘部件12。电极端子11分别通过绝缘部件12而相对于包括盖6的外装容器3电绝缘。
电极组2的正极集电极耳经由一条以上的导线(正极侧导线)而与电极端子11中的对应的一方即正极端子电连接。另外，电极组2的负极集电极耳经由一条以上导线(负极侧导线)而与电极端子11中的对应的另一方即负极端子电连接。导线分别由金属等导电材料形成。另外，在外装容器3的内部空洞10中，一对集电极耳以及导线分别通过一个以上绝缘部件(未图示)而相对于外装容器3(容器主体5以及盖6)电绝缘。
另外，在图1的一个例子中，在盖6上形成有气体开放阀13以及注液口。然后，在盖6的外表面上焊接有堵塞注液口的密封板15。另外，电池也可以不设置气体开放阀13以及注液口等。另外，在上述那样的电池1的充电时以及放电时等，通过经由了电解液等的导通，外装容器3有可能成为一对电极端子11的电位之间的电位。即，在电池1的充电时以及放电时等，外装容器3有可能成为正极端子的电位(正极电位)与负极端子的电位(负极电位)之间的电位。
另外，电池(单电池)的构成不限定于图1所示的一个例子。在某一个例子中，电池的外装部也可以由层压膜形成。在该情况下，在电池的外装部，金属层夹在具有电绝缘性的两个绝缘层之间，外装部的外表面由两个绝缘层中的一方形成。然后，在由层压膜形成的外装部的内部收纳有电极组。
[电池模块]
以下，对电池模块进行说明。电池模块具备电池组，电池组具备多个电池(单电池)。在某一个例子中，构成电池组的多个电池分别为与上述电池1相同的构成。
(第一实施方式)
以下，对电池模块的第一实施方式进行说明。图2至图4表示本实施方式的电池模块20。如图2至图4等所示那样，电池模块20具备电池组21、以及在内部收纳电池组21的壳体22。通过壳体22规定电池组21的收纳空间23。电池组21具备多个上述电池(单电池)1，在电池组21中，多个电池1经由汇流条25电连接。汇流条25由导电材料形成。在电池组21中形成为多个电池1串联电连接的串联连接构造以及多个电池1并联电连接的并联连接构造中的至少一方。
在此，在包括电池组21以及壳体22的电池模块20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(正交或者大致正交)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的双方交叉(正交或者大致正交)的高度方向(箭头Z3以及箭头Z4所示的方向)。图2是立体图，图3是按照每个部件分解表示的立体图。另外，在图4中示出与横向正交或者大致正交的截面。
壳体22由包括框架部件26以及金属体27的多个部件形成。在图2中，在壳体22中仅示出框架部件26，在图3中，在壳体22中仅示出框架部件26以及金属体27。金属体27由铝或者铝合金等形成，具有导电性。在框架部件26等的壳体22中，金属体27以外的部位由具有电绝缘性的材料形成。作为形成壳体22的金属体27以外的部位的材料，例如能够列举聚苯醚、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等树脂。
壳体22具备壳体顶壁(壳体上壁)31、以及两对的壳体侧壁32、33。壳体顶壁31从高度方向的一侧(箭头Z3侧)与收纳空间23相邻接。另外，在电池模块20中，两对的壳体侧壁32、33形成遍及周向的整周包围收纳空间23的壳体周壁。壳体22的框架部件26具备框架底部35。在壳体22中，壳体顶壁31以及框架底部35在高度方向上隔着收纳空间23而对置。壳体侧壁32、33分别在壳体顶壁31与框架底部35之间沿着高度方向延伸设置。一对壳体侧壁32在横向上隔着收纳空间23而对置。一对壳体侧壁33在进深方向上隔着收纳空间23而对置。壳体侧壁32分别在壳体侧壁33之间沿着进深方向延伸设置。壳体侧壁33分别在壳体侧壁32之间沿着横向延伸设置。
另外，壳体22具备两个分隔壁36。分隔壁36在横向上配置在一对壳体侧壁32之间，且在横向上相对于彼此分离地配置。另外，分隔壁36分别在横向上与壳体侧壁32分别分离地配置。分隔壁36分别在壳体顶壁31与框架底部35之间沿着高度方向延伸设置。另外，分隔壁36分别在壳体侧壁33之间沿着进深方向延伸设置。如上述那样形成有两个分隔壁36，因此在图2以及图3等的一个例子中，电池组21的收纳空间23由分隔壁36分隔为3个区域37。即，收纳空间23由分隔壁36在横向上分割为3个部分。
框架底部35在高度方向上从与壳体顶壁31相反侧支承电池组21。在框架底部35形成有3个贯通孔38。在框架底部35中，贯通孔38分别形成于与区域37中的一个对应的位置。收纳空间23的区域37分别经过贯通孔38中的对应的一个而相对于框架部件26的外部开口。在3个区域37中的在横向上位于两端的两个区域的各自中，框架底部35从壳体侧壁32、33以及分隔壁36的各自向内周侧突出，通过框架底部35的突出端形成贯通孔38的边缘。另外，在3个区域37中的在横向上位于正中的一个区域中，框架底部35从壳体侧壁33以及分隔壁36的各自向内周侧突出，通过框架底部35的突出端形成贯通孔38的边缘。因此，在区域37的各自中，框架底部35形成为遍及整周而向内周侧突出的状态，在贯通孔38的各自中，通过框架底部35的突出端而遍及整周形成有边缘。
另外，在本实施方式中，电池组21中形成3个电池列41。电池列41分别在收纳空间23中配置于区域37中的对应的一个。然后，在电池模块20的横向上相对于彼此相邻的电池列41之间由分隔壁36分隔。在电池列41中排列有多个电池1，在图2以及图3等的一个例子中，在电池列41的各自中排列有8个电池1。在电池列41的各自中，电池1被排列为电池1的排列方向与电池模块20(壳体22)的进深方向一致或者大致一致的状态。在3个区域37的各自中，电池列41由框架底部35的向内周侧突出的突出部分支承。
另外，在电池组21(电池列41的各自)中，电池1各自的进深方向与电池模块20(壳体22)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20的横向一致或者大致一致。然后，在电池组21中，电池1各自的高度方向与电池模块20的高度方向一致或者大致一致。然后，电池1分别为在收纳空间23中配置为，底壁7的外表面朝向框架底部35所位于的一侧、且盖6的外表面朝向壳体顶壁31所位于的一侧的状态。另外，在电池列41的各自中，多个电池1在电池模块20的横向以及高度方向上相对于彼此不错开或者几乎不错开地排列。另外，3个电池列41在电池模块20的纵向以及高度方向上相对于彼此不错开或者几乎不错开地配置。
在电池组21的电池列41的各自中，在排列方向(电池模块20的进深方向)上相对于彼此相邻的电池1之间设置有分隔板(隔膜)42。在电池列41的各自中设置有一个以上分隔板42，在图2至图4等的一个例子中，在电池列41的各自中设置有7个分隔板42。分隔板42分别由至少外表面具有电绝缘性的材料形成。作为形成分隔板42的至少外表面的材料，能够列举聚苯醚(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。
金属体27形成壳体22的壳体底壁的一部分，并且形成壳体22的外表面的一部分。然后，金属体27成为将在电池组21中产生的热向电池模块20外部散热的散热体。在金属体27中，与壳体22的金属体27以外的部位相比，热传导性更高。金属体27从在电池模块20的高度方向上与壳体顶壁31所位于的一侧相反侧安装于框架部件26。另外，在本实施方式中，金属体27相对于电池组21(多个电池1)位于与壳体顶壁31所位于的一侧相反侧的位置。另外，金属体27根据需要形成为适当的尺寸以及形状等，在某一个例子中形成为厚度为0.5mm以上5mm以下左右的平板状或者大致平板状。
另外，在本实施方式中，电池模块20具备3个绝缘片(绝缘体)43。绝缘片43分别具有电绝缘性，与壳体22的金属体27以外的部位以及空气相比热传导性更高。另外，绝缘片43分别优选具有可塑性。作为形成绝缘片43各自的材料，能够列举有机硅等具有电绝缘性以及可塑性的树脂。但是，绝缘片43分别与金属体27相比，热传导性更低。绝缘片43分别在电池模块20的高度方向上夹在电池组21与金属体27之间。
绝缘片43分别在收纳空间23中配置于区域37中的对应的一个。绝缘片43分别在区域37中的对应的一个中，与电池列41中的对应的一个紧贴以及抵接。在电池列41的各自中，在电池模块20的高度方向上从金属体27所位于的一侧，绝缘片43中的对应的一个与电池1各自的外装容器3(底壁7)紧贴以及抵接。另外，在电池列41的各自中，在电池1的各自中，外装容器3的底壁7的一部分与框架底部35抵接、或者经由粘合剂等粘合于框架底部35。由此，电池列41分别由框架底部35的向内周侧突出的突出部分支承。然后，在电池列41各自的电池1的各自中，绝缘片43中的对应的一个与外装容器3的底壁7中的除了向框架底部35的抵接部分以及粘合部分以外的部分紧贴以及抵接。
另外，绝缘片43分别插入到贯通孔38中的对应的一个中。在贯通孔38的各自中，在所配置的绝缘片43与框架底部35的突出端之间有时在制造上形成微小的间隙。在该情况下，在贯通孔38的各自中形成的、绝缘片43与框架底部35的突出端之间的间隙成为电池组21与金属体27之间的空气层。
另外，在电池模块20中，在金属体27的电池组21所位于的一侧的表面上层叠有绝缘层45。绝缘层45在电池模块20的高度方向上形成在绝缘片43以及框架底部35的各自与金属体27之间。绝缘层45具有电绝缘性。绝缘层45例如为环氧树脂的膜等，由具有电绝缘性的树脂形成。另外，在本实施方式的电池模块20中，在绝缘层45的电池组21所位于的一侧的表面上层叠有导电层46。导电层46在电池模块20的高度方向上形成在绝缘片43以及框架底部35的各自与绝缘层45之间。导电层46由铜或者铜合金等具有导电性的金属形成。因此，在电池模块20中，从离电池组21较远的一侧起依次层叠有金属体27、绝缘层45以及导电层46。
绝缘层45与金属体27紧贴，在绝缘层45与金属体27之间不存在或者几乎不存在空气(空气层)。然后，导电层46与绝缘层45紧贴，在绝缘层45与导电层46之间不存在或者几乎不存在空气(空气层)。另外，金属体27通过绝缘层45而相对于导电层46电绝缘。另外，在图3中省略绝缘层45以及导电层46。另外，在图4中，为了进行说明，将绝缘层45以及导电层46各自的厚度(层叠方向上的尺寸)以与金属体27的厚度(层叠方向上的尺寸)相同程度的大小表示，但绝缘层45以及导电层46各自的厚度远小于金属体27的厚度。
在本实施方式中，绝缘层45以及导电层46与金属体27一体地形成。在某一个例子中，在印刷布线基板的形成中使用的铝基底基板等金属基底基板，被用作为一体地形成有金属体27、绝缘层45以及导电层46的基板。另外，在另外某一个例子中，在金属体的表面上依次层叠绝缘片以及金属片，在高温环境下通过加压将绝缘片以及金属片按压于金属体，由此使金属体27、绝缘层45以及导电层46一体地形成。无论在哪种情况下，都是在绝缘层45与金属体27之间以及绝缘层45与导电层46之间分别不存在或者几乎不存在空气的状态下一体地形成有金属体27、绝缘层45以及导电层46。
另外，绝缘层45在与绝缘层45以及导电层46的层叠方向交叉(正交或者大致正交)的方向上，超过导电层46的层边缘而相对于导电层46的层边缘延伸设置到外侧的区域。在图4等的一个例子中，绝缘层45延伸设置到金属体27的外缘。在本实施方式中，绝缘层45在电池模块20的进深方向以及横向的双方上，超过导电层46的层边缘而相对于导电层46的层边缘延伸设置到外侧的区域。
在本实施方式中，框架底部35在高度方向上从电池组21所位于的一侧与导电层46抵接。另外，绝缘片43分别在电池模块20的高度方向上，从电池组21所位于的一侧与导电层46紧贴以及抵接。另外，在本实施方式中，电池组21通过绝缘层45等而相对于金属体27电绝缘。由于是上述那样的构成，因此在电池模块20中，绝缘片43以及框架底部35分别在电池模块20的高度方向上夹在层叠有绝缘层45以及导电层46的金属体27与电池组21之间。
另外，在电池模块20中，在电池列41的各自中产生的热依次经过绝缘片43中的对应的一个、导电层46以及绝缘层45而向金属体27传递。因此，通过绝缘片43等形成从电池组21向金属体27的不经过空气层的导热路径。然后，传递至金属体27的热从金属体27向电池模块20的外部散热。
电池模块20例如在设置于金属制的基台(冷却板)上的状态下使用。在该情况下，以基台从与电池组21相反侧与金属体27相邻接的状态将电池模块20设置于基台上。另外，从电池组21向金属体27如上述那样传递的热从金属体27向基台散热。
电池模块20例如被用作为固定使用的电源或者铁道车辆用的电源等。在此，在将电池模块20用作为铁道用的电源的情况下，在使用电池模块20的电池系统中，包括电池模块20的多个电池模块串联地电连接。因此，在电池系统中，将大量电池串联连接，在电池模块20的充电以及放电时电池组21中的发热变大。因此，在电池模块20中要求较高的冷却性能。在这种情况下，有时在设置有电池模块20的基台(冷却板)的内部设置供包括冷却液、冷却气体等冷却用流体流动的流路来进行强制冷却。
在电池模块20中，由多个电池1构成的电池组21具备一对外部端子(未图示)，在一对外部端子之间形成电气路径47。在构成电池组21的多个电池1的充电以及放电的各自中，在电气路径47中流动电流。电气路径47由多个电池1各自的电极组2、多个电池1各自的电极端子11、以及汇流条25等形成。另外，在将电池模块20用作为铁道用的电源的情况下，如上述那样，包括电池模块20的多个电池模块串联地电连接。在该情况下，电池模块20的电气路径47形成经由多个电池模块20而流动电流的主电路的一部分。
另外，电池模块20中具备监视基板48。在监视基板48形成有检测电路等，监视基板48的检测电路等与电气路径47电连接。在图4等的一个例子中，监视基板48经由螺钉等与1个以上的汇流条25连接，由此监视基板48的检测电路等与电气路径47电连接。另外，1个以上的汇流条25的各自与监视基板48之间的连接，不限定于通过螺钉进行连接的构成，也可以是通过钎焊或者连接器等进行连接的构成。监视基板48的检测电路检测电池组21整体的电压、多个电池1中的一个以上的电压、多个电池1中的一个以上的温度、以及在电气路径47流动的电流中的某一个。
另外，电池模块20具备由导电材料形成的中继导电部50。中继导电部50在连接位置51处与导电层46连接，在连接位置52处与汇流条25中的一个连接。因此，中继导电部50将导电层46与汇流条25中的一个之间进行连接，对导电层46与汇流条25中的一个之间进行中继。由此，导电层46与汇流条25中的一个电连接，与电气路径47电连接。在图4等的一个例子中，中继导电部50从连接位置51到连接位置52为止，在高度方向上朝向壳体顶壁31所位于的一侧延伸设置。另外，中继导电部50穿过壳体侧壁33中的一方与配置在某一个电池列41的一端的电池1之间的区域而延伸设置。
另外，中继导电部50从收纳空间23所位于的一侧由绝缘部53覆盖。绝缘部53具有电绝缘性，防止中继导电部50与电池1的外装容器3接触。在某一个例子中，中继导电部50使用电线，覆盖电线的部分成为绝缘部53。在另外某一个例子中，挠性印刷布线板的基板被用作为绝缘部53，在挠性印刷布线板中形成在基板上的电路成为中继导电部50。另外，在另外某一个例子中，将成为中继导电部50的导电体以埋入到框架部件26内部的状态与框架部件26一体地形成。然后，框架部件26的一部分成为绝缘部53。
在图4等的一个例子中，在导电层46中的电池组21所位于的一侧的表面上形成有与中继导电部50连接的连接位置51。另外，在连接位置51与电池组21之间配置有框架底部35，通过框架底部35防止导电层46以及中继导电部50与电池1的外装容器3接触。另外，在图4的一个例子中，中继导电部50与导电层46的连接位置51形成在某一个绝缘片43与壳体侧壁33中的一方之间。在连接位置51处，中继导电部50例如通过钎焊与导电层46连接。另外，在金属体27、绝缘层45以及导电层46由金属基底基板形成、并且中继导电部50以及绝缘部53由挠性印刷布线基板形成的情况下，在连接位置51处，中继导电部50也可以通过连接器连接而与导电层46连接。
另外，在图4等的一个例子中，在连接位置52处，中继导电部50经由螺钉等与汇流条25中的一个连接。但是，中继导电部50与汇流条25中的一个的连接，不限定于通过螺钉进行连接的构成，也可以是通过钎焊或者连接器等进行连接的构成。
另外，在图4等的一个例子中，壳体22具备延伸设置部54、55。延伸设置部54从壳体侧壁32、33朝向外侧延伸设置。然后，延伸设置部55连接于延伸设置部54的与壳体侧壁32、33相反一侧的端部、即延伸设置部54的从壳体侧壁32、33突出的突出端，并从延伸设置部54向与壳体顶壁31所位于的一侧相反侧延伸设置。因此，通过延伸设置部54、55形成从壳体侧壁32、33向外侧突出的突出部分。
绝缘层45以及金属体27在与绝缘层45以及导电层46的层叠方向交叉的方向(在本实施方式中为电池模块20的深度方向以及横向)上，超过导电层46的层边缘而延伸设置到延伸设置部55。在图4等的一个例子中，绝缘层45的层边缘以及金属体27的外缘与延伸设置部55抵接。另外，导电层46的层边缘位于比壳体侧壁32、33的外表面靠内侧的位置。因此，通过设置延伸设置部54、55，容易实现绝缘层45以及金属体27在与层叠方向交叉的方向上相对于导电层46的层边缘延伸设置到外侧的区域的构造。
如上述那样，在本实施方式中，在金属体27的电池组21所位于的一侧的表面上层叠有绝缘层45，在绝缘层45的电池组21所位于的一侧的表面上层叠有导电层46。然后，导电层46与汇流条25中的一个电连接，与在电池组21的充电以及放电的各自中流动电流的电气路径47电连接。因此，导电层46成为与电气路径47中的某个位置相同的电位。
另外，在电池组21的充电以及放电的各自中，设置有电池模块20的基台成为接地电位。因此，在使用电池模块20的状态下，在电气路径47与基台之间产生电位差。另外，在电池组21的充电以及放电的各自中，电池1各自的外装容器3通过经由了电解液等的导通等而成为与接地电位不同的电位。因此，在电池模块20的使用时，在电池组21与接地(基台)之间产生电位差。特别是，在将电池模块20用作为铁道用的电源的情况下，如上述那样，包括电池模块20的多个电池模块串联地电连接，大量电池串联地电连接。因此，根据电池模块不同，有的电池模块中的电池组21的电位与基台的电位(接地电位)之间的电位差较大。
如上述那样，由于在电池组21与接地(基台)之间产生电位差，因此在电池组21(电气路径47)与金属体27之间也产生电位差。在此，在本实施方式中，导电层46成为与电气路径47中的某个位置相同的电位。因此，在使用电池模块20的状态下，在电气路径47与金属体27之间产生电位差，因此导电层46成为与金属体27不同的电位。
在本实施方式中，通过在壳体22设置金属体27，由此在电池组21中产生的热容易从金属体27向电池模块20的外部散热。因此，电池模块20的散热性提高。
另外，在本实施方式中，导电层46与电气路径47电连接，因此在电气路径47以及电池组21的各自与导电层46之间未施加电压。因此，在绝缘片43、框架底部35、以及绝缘片43的各自与框架底部35之间的间隙(空气层)未施加电压。由于在绝缘片43的各自与框架底部35之间的间隙未施加电压，因此能够抑制绝缘片43的各自与框架底部35之间的间隙中产生电晕放电。
另外，在本实施方式中，导电层46成为与金属体27不同的电位，因此导电层46与金属体27之间的绝缘层45被施加电压。但是，在金属体27与绝缘层45之间不存在或者几乎不存在空气。然后，在绝缘层45与导电层46之间也不存在或者几乎不存在空气。因此，即使金属体27与导电层46之间被施加电压，也能够抑制电晕放电。因此，在本实施方式中，即便设置金属体27使来自电池模块20的散热性提高，也能够有效抑制电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电。
另外，在本实施方式中，如上述那样电晕放电被抑制，因此无需用具有电绝缘性的材料等来填埋绝缘片43的各自与框架底部35之间的间隙。另外，金属体27、绝缘层45以及导电层46能够由金属基底基板等容易地一体形成。因此，能够通过简单的构成来抑制电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电。即，不增大电池模块20制造中的工时就能够抑制电晕放电。
另外，在本实施方式中，绝缘层45在与绝缘层45以及导电层46的层叠方向交叉的方向上，超过导电层46的层边缘而相对于导电层46的层边缘延伸设置到外侧的区域。因此，导电层46与金属体27之间的绝缘距离(沿面距离)变大了绝缘层45相对于导电层46的层边缘向外侧延伸设置的尺寸。通过导电层46与金属体27之间的绝缘距离变大，由此即使在导电层46与金属体27之间产生电位差，也能够适当地确保导电层46与金属体27之间的电绝缘。
另外，在本实施方式中，导电层46与汇流条25中的一个电连接。因此，在电池模块中即使电池(单电池)的外装部由层压膜形成、电池(单电池)的外表面具有电绝缘性，也能够使导电层46成为与电气路径47中的某个位置相同的电位。
另外，在本实施方式中，在电池组21的电池列41的各自与导电层46之间配置有绝缘片(绝缘体)43。因此，能够有效地防止多个电池1经由导电层46而电连接。另外，在本实施方式中，通过绝缘部53防止中继导电部50与电池1的外装容器3接触。因此，能够有效地防止多个电池1经由中继导电部50而电连接。由此，能够有效地防止多个电池1经由电气路径47以外的部位而短路。
另外，在本实施方式中，与壳体22的金属体27以外的部位以及空气相比，绝缘片43各自的热传导性更高。然后，在电池组21中产生的热经由绝缘片43、导电层46以及绝缘层45而传递到金属体27。因此，从电池组21向金属体27的热量的传递性提高，电池模块20的散热性进一步提高。
(变形例)
在图5所示的第一变形例中也是，中继导电部50在连接位置51处与导电层46连接。但是，在本变形例中，中继导电部50在连接位置52处与电池组21的多个电池1中的一个电池1的一方的电极端子11连接。因此，在本变形例中，导电层46将中继导电部50隔在之间而与某一个电池1的一对电极端子中的一方电连接。中继导电部50通过钎焊或者螺钉等而与某一个电极端子11连接。
在本变形例中也是，导电层46与在电池组21的充电以及放电的各自中流动电流的电气路径47电连接。因此，导电层46成为与电气路径47中的某个位置相同的电位。因此，在本变形例中，也与上述实施方式等相同，通过简单的构成有效地抑制了电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电。
另外，在某个变形例中也可以为，中继导电部50在连接位置52处与电池组21的一对外部端子中的一方、或者监视基板48的检测电路等连接。在该情况下也是，导电层46与电气路径47电连接，成为与电气路径47中的某个位置相同的电位。因此，与上述实施方式等相同，通过简单的构成有效地抑制了电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电。
另外，在图6所示的第二变形例中，代替中继导电部50而设置有中继导电部60。中继导电部60在连接位置61处与导电层46连接，在连接位置62处与电池组21的多个电池1中的一个电池的外装容器3连接。因此，在本变形例中，导电层46将中继导电部60隔在之间而与一个电池1的外装容器3电连接。在本变形例中，在绝缘片(绝缘体)43中的一个上形成有沿着绝缘层45以及导电层46的层叠方向贯通绝缘片43的孔63。然后，中继导电部60配置在孔63中。
在本变形例中，中继导电部60由具有柔软性的导电材料形成，由板簧等弹簧、导电性橡胶或者导电性粘合剂等形成。通过中继导电部60由具有柔软性的材料形成，由此能够吸收电池模块20制造时的制造公差等。因此，中继导电部60在连接位置61处与导电层46适当地连接，在连接位置62处与某一个电池1的外装容器3适当地连接。
另外，在中继导电部60由弹簧形成、且由金属基底基板形成金属体27、绝缘层45以及导电层46的情况下，从提高电池模块20的制造效率的观点出发，也可以将中继导电部60通过钎焊与导电层46连接。另外，在电池1的外装容器3由铝或者铝合金形成、且中继导电部60由弹簧形成的情况下，优选对中继导电部60的向外装容器3的连接位置、即中继导电部60的与外装容器3接触的表面实施镀镍。由此，在中继导电部60的连接位置62处有效地防止表面的氧化。另外，在中继导电部60由导电性橡胶形成、且由金属基底基板形成金属体27、绝缘层45以及导电层46的情况下，优选对导电层46的表面实施镀金等金属电镀。由此，有效地防止导电层46的表面的氧化。
在本变形例中，导电层46与某一个电池1的外装容器3、即电池组21中具有导电性的部位电连接。在此，在多个电池1的充电时以及放电时等，在中继导电部60所连接的电池1中，通过经由电解液等的导通，而外装容器3的电位成为一对电极端子11的电位之间的电位。因此，导电层46成为外装容器3连接有中继导电部60的电池1的一对电极端子11的电位之间的电位，成为与电气路径47中的某个位置相同的电位。因此，在本变形例中，也与上述实施方式等相同，通过简单的构成有效地抑制了电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电。
在图7所示的第三变形例中，也与图5的变形例等相同，导电层46经由中继导电部50而与某一个电池1的一方的电极端子11电连接，与电气路径47电连接。但是，在本变形例中，在导电层46中的电池组21所位于的一侧的表面上覆盖有绝缘被膜(第一绝缘被膜)71。绝缘被膜71由具有电绝缘性的材料形成。通过在导电层46的电池组21所位于的一侧的表面上涂敷阻焊剂或者防湿涂层，由此形成绝缘被膜71。另外，在导电层46中的与中继导电部50的连接部分未形成绝缘被膜71，在导电层46的电池组21所位于的一侧的表面中，在除了与中继导电部50的连接部分以外的大部分形成有绝缘被膜71。
在本变形例中，由于设置有绝缘被膜71，因此即使在绝缘片43中的某一个产生了龟裂等的情况下，也有效地防止了多个电池1经由导电层46而电连接。因此，进一步有效地防止了多个电池1经由电气路径47以外的部位而短路。
在图8所示的第四变形例中，在多个电池1各自的外装容器3的外表面上覆盖有绝缘被膜(第二绝缘被膜)72。绝缘被膜72由具有电绝缘性的材料形成。通过在外装容器3的外表面上粘贴绝缘物，由此形成绝缘被膜72。在本变形例中，在电池1各自的外装容器3中，至少遍及底壁7的外表面的整体覆盖有绝缘被膜72。在本变形例中，由于设置有绝缘被膜72，因此即使在绝缘片43中的某一个产生了龟裂等的情况下，也有效地防止多个电池1通过导电层46而电连接。由此，与图7的变形例等相同，进一步有效地防止多个电池1经由电气路径47以外的部位而短路。
另外，在与图6的变形例等相同地导电层46与某一个电池1的外装容器3电连接、且与图8的变形例等相同地形成有绝缘被膜72的构成中，在某一个电池1的外装容器3中的与中继导电部60的连接部分未形成有绝缘被膜72。另外，在某个变形例中，也可以形成有绝缘被膜71、72的双方。
另外，在图9所示的第五变形例中，在导电层46上形成有多个孔73。图9表示从绝缘层45以及导电层46的层叠方向的一侧观察导电层46的状态。如图9等所示那样，孔73分别在绝缘层45以及导电层46的层叠方向上贯通导电层46。通过形成多个孔73，由此从绝缘层45以及导电层46的层叠方向观察，导电层46成为网眼状。通过导电层46成为网眼状，由此导电层46与绝缘层45的接触面积变小，因此导电层46相对于金属体27的静电电容降低。由此，在将电池组21(电气路径47)与逆变器等电连接而使用的情况下等，即使导电层46与金属体27之间被施加交流电压，也能抑制在导电层46与金属体27之间流动漏电流。
在图9的一个例子中，从层叠方向观察，多个孔73分别成为圆形状。另外，在孔73的各自中，形成上述圆形状的圆是正六边形的内切圆。另外，在将对应的孔73的圆形状作为内切圆而形成的正六边形的各自中，六边格子的格子点位于六个角以及中心。通过如上述那样形成孔73，由此能够在导电层46上形成较多的孔73，能够减小导电层46与绝缘层45的接触面积。另外，从层叠方向观察，孔73分别为没有角部的圆形状，因此降低了向形成有孔73的部位的电场集中。
另外，从适当地抑制电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电的观点出发，优选孔73各自的圆形状的直径尽量小。另外，在由金属基底基板形成金属体27、绝缘层45以及导电层46的情况下，与由金属基底基板形成印刷布线基板的电路部分的情况相同，能够将导电层46形成为网眼状。
另外，在图10所示的第六的变形例中，在壳体22中，金属体27形成壳体底壁的一部分、且形成一对壳体侧壁33各自的一部分。因此，在本变形例中，在与横向正交或者大致正交的截面中，金属体27成为U字形状或者大致U字形状。在本变形例中也是，壳体22中的除了金属体27以外的部位具有电绝缘性，与壳体22的除了金属体27以外的部位相比，金属体27的热传导性更高。在本变形例中也是，绝缘层45层叠在金属体27的电池组21所位于的一侧的表面上。然后，导电层46层叠在绝缘层45的电池组21所位于的一侧的表面上。另外，在本变形例中，在与横向正交或者大致正交的截面中，绝缘层45以及导电层46分别也成为U字形状或者大致U字形状。
在本变形例中，导电层46与某一个电池1的一对电极端子11中的一方电连接，与在电池组21的充电以及放电的各自中流动电流的电气路径47电连接。因此，导电层46成为与电气路径47中的某个位置相同的电位，成为与金属体27不同的电位。因此，在本变形例中，也与上述实施方式等相同，通过简单的构成有效地抑制了电池组21与金属体27之间的空气层中的电晕放电。
另外，在本变形例中也是，绝缘层45在与绝缘层45以及导电层46的层叠方向交叉的方向上，超过导电层46的层边缘而相对于导电层46的层边缘延伸设置到外侧的区域。因此，在本变形例中，也与上述实施方式等相同，导电层46与金属体27之间的绝缘距离(沿面距离)变大。因此，在本变形例中也适当地确保了导电层46与金属体27之间的电绝缘。
另外，在某个变形例中，在与进深方向正交或者大致正交的截面中，金属体27成为U字形状或者大致U字形状。在该情况下，在与进深方向正交或者大致正交的截面中，绝缘层45以及导电层46分别也成为U字形状或者大致U字形状。在本变形例中也是，绝缘层45层叠在金属体27的电池组21所位于的一侧的表面上。然后，导电层46层叠在绝缘层45的电池组21所位于的一侧的表面上。然后，绝缘层45在与绝缘层45以及导电层46的层叠方向交叉的方向上，超过导电层46的层边缘而相对于导电层46的层边缘延伸设置到外侧的区域。因此，在本变形例中也起到与上述实施方式等相同的作用以及效果。
另外，形成电池组21的电池1的数量以及电池组21中的多个电池1的配置等不限定于上述实施方式等。电池组21只要具备多个电池即可。另外，形成电池组21的多个电池1的种类等也不特别限定。
根据这些中的至少一个实施方式或者实施例，绝缘层层叠在金属体的电池组所位于的一侧的表面上。然后，导电层层叠在绝缘层的电池组所位于的一侧的表面上，并与电气路径、以及电池组的具有导电性的部位中的某个电连接。由此，能够提供通过简单的构成有效地抑制电池组与金属体之间的空气层中的电晕放电的电池模块。
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提示的，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来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换及变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于权利要求书记载的发明及其等同的范围。

Claims (11)

1.一种电池模块，具备：
电池组，具备多个电池；
电气路径，在多个上述电池的充电以及放电各自中流动电流；
壳体，在内部收纳上述电池组，且该壳体具备具有导电性的金属体；
绝缘层，层叠在上述金属体的上述电池组所位于的一侧的表面上，具有电绝缘性；以及
导电层，层叠在上述绝缘层的上述电池组所位于的一侧的表面上，与上述电气路径、以及上述电池组的具有导电性的部位中的某个电连接。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中，
上述绝缘层在与上述绝缘层以及上述导电层的层叠方向交叉的方向上，超过上述导电层的层边缘而相对于上述导电层的上述层边缘延伸设置到外侧的区域。
3.如权利要求1或2所述的电池模块，其中，
还具备：
汇流条，将多个上述电池之间电连接，形成上述电气路径的一部分；以及
中继导电部，将上述导电层与上述汇流条之间连接。
4.如权利要求1或2所述的电池模块，其中，
多个上述电池分别具备电极组、以及收纳上述电极组的金属制的外装容器，
上述电池模块还具备中继导电部，该中继导电部将多个上述电池中的一个上述电池的上述外装容器与上述导电层之间连接。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
还具备设置在上述导电层与上述电池组之间、且具有电绝缘性的绝缘体。
6.如权利要求5所述的电池模块，其中，
上述绝缘体的热传导性比上述壳体的上述金属体以外的部位以及空气的热传导性高。
7.如权利要求5或6所述的电池模块，其中，
多个上述电池分别具备电极组、以及收纳上述电极组的金属制的外装容器，
在上述绝缘体形成有沿着上述绝缘层以及上述导电层的层叠方向贯通上述绝缘体的孔，
上述电池模块还具备中继导电部，该中继导电部配置在上述绝缘体的上述孔中，将多个上述电池中的一个上述电池的上述外装容器与上述导电层之间连接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电池模块，其中，
还具备第一绝缘被膜，该第一绝缘被膜覆盖上述导电层的上述电池组所位于的一侧的表面，具有电绝缘性。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电池模块，其中，
多个上述电池分别具备电极组、以及收纳上述电极组的金属制的外装容器，
上述电池模块还具备第二绝缘被膜，该第二绝缘被膜在多个上述电池的各自中覆盖上述外装容器的外表面，具有电绝缘性。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电池模块，其中，
从上述绝缘层以及上述导电层的层叠方向观察，上述导电层成为网眼状。
11.如权利要求1至10中任一项所述的电池模块，其中，
上述导电层成为与上述电气路径中的某个位置相同、且与上述金属体不同的电位。
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