CN117917800A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及电池模块。本发明的端子部件(80)与多个电池单元(100)中的至少一个电池单元(100)电连接，并包括熔断部(86)。电弧隔断部(63)设置为位于在熔断部(86)的熔断时产生的电弧伸长的放电空间(S)内，并且在相对于熔断部(86)和放电空间(S)排列的方向大致正交的方向上延长。

Description

电池模块
技术领域
本技术涉及电池模块。
背景技术
作为公开有电池模块的结构的现有技术文献，存在日本特开2022-58731号公报。在日本特开2022-58731号公报所记载的电池模块中，在熔断部熔化后，使熔断部熔融的金属向设置于下方的空间落下，由此抑制形成基于该熔融的金属的新的电流路径。
作为公开有熔断器的结构的现有技术文献，存在日本特开2022-36333号公报。日本特开2022-36333号公报所记载的熔断器因由产生的电弧的电流产生的洛伦兹力而拉伸并灭弧。
作为公开有熔断器的灭弧方法的现有技术文献，存在日本特开2022-36334号公报。在日本特开2022-36334号公报所记载的熔断器的灭弧方法中，通过由设置于熔断器附近的磁铁的磁场产生的洛伦兹力将产生的电弧拉伸而灭弧。
在包括日本特开2022-58731号公报、日本特开2022-36333号公报以及日本特开2022-36334号公报所记载的熔断器在内的电池模块中，在因短路等而过大的电流向电池模块流动的情况下，在熔断器产生的电弧成为通电路径，过大的电流的通电时间有可能变长。
发明内容
本技术是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够缩短过大的电流的通电时间的电池模块。
本技术提供以下的电池模块。
[1]一种电池模块，其中，上述电池模块具备：多个电池单元，在一个方向上排列配置，并分别具有方形形状；端子部件，与上述多个电池单元中的至少一个电池单元电连接，并包括熔断部；以及电弧隔断部，设置为位于在上述熔断部的熔断时产生的电弧伸长的放电空间内，并且在相对于上述熔断部和上述放电空间排列的方向大致正交的方向上延伸。
[2]根据[1]所记载的电池模块，其中，还具备覆盖上述熔断部的罩盖部件，在上述罩盖部件设置有面向上述放电空间的开口部。
[3]根据[2]所记载的电池模块，其中，还具备位于上述熔断部与上述电弧隔断部之间的壁面部，从上述熔断部和上述放电空间排列的方向观察，上述壁面部至少部分地包围上述放电空间。
[4]根据[2]或[3]所记载的电池模块，其中，上述罩盖部件包括梁部，该梁部设置为横跨上述开口部，并构成上述电弧隔断部。
[5]根据[1]～[3]中任一项所记载的电池模块，其中，还具备支承上述端子部件的支架，上述支架包括构成上述电弧隔断部的梁部。
[6]根据[4]或[5]所记载的电池模块，其中，上述梁部在包括上述端子部件中的上述熔断部在内的导电路径延伸的方向上延伸。
[7]根据[4]或[5]所记载的电池模块，其中，上述梁部在与包括上述端子部件中的上述熔断部在内的导电路径延伸的方向大致正交的方向上延长。
[8]根据[1]～[7]中任一项所记载的电池模块，其中，上述放电空间相对于上述端子部件产生于上述多个电池单元的相反侧。
[9]根据[8]所记载的电池模块，其中，在从上述熔断部和上述放电空间排列的方向观察时，上述电弧隔断部配置于相对于上述熔断部的中心偏移的位置。
本发明的上述及其他的目的、特征、方面以及优点根据与附图相关联来理解的与本发明有关的以下的详细的说明而变得明确。
附图说明
图1是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块的结构的立体图。
图2是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块的内部的结构的立体图。
图3是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块具备的组件的结构的立体图。
图4是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块具备的电池单元的结构的立体图。
图5是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块具备的端子部件周边的结构的立体图。
图6是表示施加于端子部件的熔断部周边的洛伦兹力的侧视图。
图7是表示熔断部与梁部的位置关系的俯视图。
图8是表示在熔断部产生电弧时的电弧的状态的侧视图。
图9是表示电弧被梁部隔断的状态的侧视图。
图10是表示本技术的实施方式2所涉及的电池模块具备的端子部件周边的结构的侧视图。
图11是表示本技术的实施方式3所涉及的电池模块具备的端子部件周边的结构的立体图。
具体实施方式
以下，对本技术的实施方式进行说明。此外，存在对相同或者相当的部分标注相同的附图标记并不重复其说明的情况。
此外，在以下说明的实施方式中，在提及个数、量等的情况下，除了存在特别记载的情况之外，本技术的范围并不一定限于该个数、量等。另外，在以下的实施方式中，除了存在特别记载的情况之外，各个结构元件对于本技术来说并不一定是必需的。另外，本技术并不限于起到在本实施方式中提及的所有作用效果的技术。
此外，在本说明书中，“具备(comprise)”、“包括(include)”、以及“具有(have)”的记载是开放式的。即，在包括某个结构的情况下，可以包括该结构以外的其他的结构，也可以不包括。
另外，在本说明书中，在使用几何学的词句和表示位置·方向关系的词句、例如“平行”、“正交”、“倾斜45°”、“同轴”、“沿着”等词句的情况下，这些词句允许制造误差或者若干的变动。在本说明书中，在使用“上侧”、“下侧”等表示相对的位置关系的词句的情况下，这些词句作为表示一个状态下的相对的位置关系的词句来使用，根据各机构的设置方向(例如使机构整体上下反转等)，相对的位置关系能够反转或者转动至任意的角度。
在本说明书中，“电池”并不限定于锂离子电池，也能够包括镍氢电池和钠离子电池等其他的电池。在本说明书中，“电极”能够统称正极和负极。
在本说明书中，“电池单元”并不一定限于方形，也能够包括圆筒形等其他的形状的单元。
另外，“电池模块”能够搭载于混合动力车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)、插电式混合动力车(PHEV：Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、以及电动汽车(BEV：BatteryElectric Vehicle)等。但是，“电池模块”的用途并不限于车载用。
此外，在附图中，电池单元的正极端子和负极端子排列的方向设为X方向，将层叠多个电池单元的方向设为Y方向，并将电池模块的高度方向设为Z方向。
(实施方式1)
图1是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块的结构的立体图。图2是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块的内部的结构的立体图。
首先，对电池模块1的整体构造进行说明。如图1和图2所示，电池模块1具备多个组件10、端板20、约束部件30、罩盖部件60、气道70、端子部件80以及支架90。
多个组件10在Y方向上排列配置。本实施方式所涉及的多个组件10在Y方向上排列配置6个。此外，多个组件10的数量只要是两个以上即可，不特别地限定。
多个组件10被两个端板20夹持。本实施方式所涉及的多个组件10被端板20挤压，并被约束在两个端板20之间。
端板20设置于多个组件10的Y方向的两端。端板20固定于收纳电池模块1的包装箱等的基台。端板20例如由铝或者铁构成。
约束部件30设置于多个组件10以及端板20的X方向的两端。在使Y方向的压缩力作用于排列配置的多个组件10和端板20的状态下，使约束部件30与端板20卡合，其后解除压缩力，由此拉伸力作用于将两个端板20连接的约束部件30。作为其反作用，约束部件30在相互接近的方向上挤压两个端板20。其结果是，约束部件30在Y方向上约束多个组件10。
约束部件30包括主部300、第1凸缘部320以及第2凸缘部330。约束部件30例如由铁构成。
主部300是在Y方向上延伸的部件。在主部300设置有多个贯通孔310。多个贯通孔310在Y方向上相互隔开间隔而设置。贯通孔310由在X方向上贯通主部300的贯通孔构成。
第1凸缘部320从多个组件10的侧面弯曲至多个组件10的上表面。通过设置第1凸缘部320，能够确保形成得比较薄的约束部件30的刚性。
第2凸缘部330与主部300的Y方向的两端连接。第2凸缘部330固定于端板20。第2凸缘部330例如通过螺栓紧固等公知的固定方法固定于端板20。由此，约束部件30将两个端板20相互连接。
如图1所示，罩盖部件60保护电池模块1的电连接。罩盖部件60位于组件10的上方。气道70在Y方向上延长。气道70在Z方向上配置于多个组件10与罩盖部件60之间。
端子部件80配置于多个组件10的Y方向的两侧。端子部件80由导电体构成。端子部件80包括正侧端子部件80a和负侧端子部件80b。端子部件80构成电池模块1、与配置于电池模块1的外部的驱动源等的电连接的路径。
支架90位于组件10的Y方向的端部。支架90具有绝缘性。支架90通过螺栓紧固等公知的方法与端板20连接。在支架90固定端子部件80，并支承端子部件80。
接下来，对组件10的构造进行说明。图3是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块具备的组件的结构的立体图。
如图3所示，多个组件10分别包括多个电池单元100和外壳140。
组件10包括两个以上的电池单元100。本实施方式所涉及的组件10包括作为偶数的个数的两个电池单元100。此外，多个组件10分别具备的电池单元100的数量只要是两个以上即可，不特别地限定。另外，多个组件10分别具备的电池单元100的数量也可以是奇数个。
多个电池单元100在一个方向上排列配置。本实施方式所涉及的多个电池单元100在Y方向上排列配置两个。多个组件10的排列方向、与多个组件10的每一个中的多个电池单元100的排列方向是同一方向。多个电池单元100通过未图示的汇流条相互电连接。
外壳140具有立方体形状的外观。外壳140容纳多个电池单元100并至少在Y方向上进行支承。外壳140例如由聚丙烯等树脂形成。如图1和图2所示，外壳140被约束部件30在Y方向上压缩。
如图3所示，外壳140具有前壁部150、后壁部160、第1侧壁部170、第2侧壁部171以及上表面部180。
前壁部150是与一个约束部件30邻接的面。在前壁部150设置有第1管道部151。第1管道部151从前壁部150向一个约束部件30侧突出。第1管道部151设置为在X方向上贯通前壁部150。
后壁部160是在X方向上在之间夹着多个电池单元100与前壁部150对置的面。在后壁部160设置有第2管道部161。第2管道部161从后壁部160向另一约束部件30侧突出。第2管道部161设置为在X方向上贯通后壁部160。第2管道部161通过设置于外壳140的内部的未图示的冷却介质通路与第1管道部151连通。
第1侧壁部170和第2侧壁部171在Y方向上排列配置，并相互对置。
上表面部180包括多个壁部181、卡合面182以及多个孔部183。多个壁部181在Z方向上立设。多个壁部181划分出未图示的汇流条的设置部位。约束部件30的第1凸缘部320与卡合面182卡合。多个孔部183设置为供后述的电极端子110和气体排出阀130从上表面部180露出。
图4是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块具备的电池单元的结构的立体图。
如图4所示，电池单元100例如是锂离子电池。电池单元100具有方形形状。电池单元100的输出密度例如是8000W/L以上左右。电池单元100的电压例如是1.0V以上左右。
本实施方式所涉及的电池单元100具有电极端子110、壳体120以及气体排出阀130。
电极端子110形成于壳体120上。电极端子110具有正极端子111和负极端子112作为沿着X方向排列的两个电极端子110。
正极端子111和负极端子112在X方向上相互分离地设置。正极端子111和负极端子112在X方向上分别设置于气道70的两侧。正极端子111与负极端子112通过汇流条和激光焊接等而接合。
壳体120具有立方体形状，形成了电池单元100的外观。在壳体120容纳有未图示的电极体和电解液。
气体排出阀130设置于壳体120的上表面部分。在由于在壳体120的内部产生的气体致使壳体120的内压变为了规定值以上的情况下，气体排出阀130将该气体向壳体120的外部排出。来自气体排出阀130的气体在气道70中流动，并被向电池模块1的外部排出。
图5是表示本技术的实施方式1所涉及的电池模块具备的端子部件周边的结构的立体图。图6是表示施加于端子部件的熔断部周边的洛伦兹力的侧视图。此外，在以下的端子部件80的说明中对正侧端子部件80a进行叙述，但是在负侧端子部件80b，除了具有后述的熔断部86之外，能够应用与正侧端子部件80a相同的构造。
如图5和图6所示，罩盖部件60包括主面部61、梁部63以及壁面部64。
主面部61在XY平面上延伸。罩盖部件60的主面部61覆盖端子部件80中的熔断部86。在主面部61设置有开口部62。
梁部63设置为横跨开口部62。开口部62和梁部63位于熔断部86的上方。由此，电弧通过开口部62向外部放出，从而容易灭弧。
如图6所示，在熔断部86周边，有在熔断部86的熔断时产生的放电空间S。本实施方式中的放电空间S是在没有梁部63的情况下，在熔断部86熔断时产生电弧、并且电弧能够伸长的空间。开口部62面向放电空间S。
梁部63构成了电弧隔断部。梁部63位于放电空间S内。梁部63设置为在相对于熔断部86和放电空间S排列的方向(Z方向)大致正交的方向(X方向)上延长。在本实施方式中，梁部63设置为在X方向(图6中的纸面垂直方向)上延长。
壁面部64在Z方向上位于熔断部86与作为电弧隔断部的梁部63之间。从熔断部86和放电空间S排列的方向观察，壁面部64至少部分地包围放电空间S。本实施方式所涉及的壁面部64包围了Y方向的两侧。由此，若产生电弧，则容易从熔断部86向开口部62导入电弧。
本实施方式所涉及的端子部件80包括第1路径81、第2路径82、第3路径83以及第4路径84。
第1路径81位于电池单元100的上方，边在X方向、Y方向以及Z方向上屈曲边延伸。第1路径81具有接合部位85。
端子部件80在接合部位85与多个电池单元100中的至少一个电池单元100中的电极端子110电连接。在本实施方式中，端子部件80与位于Y方向的端部的一个电池单元100电连接。此外，端子部件80也可以通过一个接合部位与多个电池单元100连接。
第2路径82与第1路径81连接并在X方向上延伸。第2路径82包括熔断部86。
熔断部86位于第2路径82的X方向上的大致中央。熔断部86具有比第2路径82中的熔断部86以外的部分窄的宽度。在因短路等而过大的电流向端子部件80流动的情况，熔断部86优先熔融，由此将第2路径82隔断。其结果是，防止过大的电流对电池模块1的流入。
第3路径83与第2路径82连接，并在Y方向上延伸。优选第3路径83的宽度是与第1路径81相同的宽度。
第4路径84与第3路径83连接，并在XZ平面延伸。第4路径84与未图示的外部端子电连接。
接下来，对产生于端子部件80的磁场和洛伦兹力进行说明。在考虑了端子部件80的整体形状的情况下，在端子部件80中流过从第1路径81朝向第4路径84的电流I。根据电流I流动的方向，按照右手螺旋定则，朝向X方向的一方产生磁场B。在图6中，朝向纸面垂直方向的近前侧产生磁场B。
与电流I及磁场B对应，根据弗莱明的左手定则，朝向Z方向的上方的洛伦兹力F作用于熔断部86。本实施方式中的洛伦兹力F因包括熔断部86在内的端子部件80的形状等的影响而在朝向Z方向的上方、并且从Y方向的熔断部86向第4路径84侧倾斜的方向上发挥作用。
一般来说，电弧在洛伦兹力发挥作用的方向上伸长。因此，在本实施方式中，通过洛伦兹力F，电弧在朝向Z方向的上方、并且从Y方向的熔断部86向第4路径84侧倾斜的方向上伸长。由此，放电空间S相对于端子部件80产生于多个电池单元100的相反侧。
图7是表示熔断部与梁部的位置关系的俯视图。如图7所示，梁部63在包括端子部件80中的熔断部86在内的导电路径延伸的方向上延伸。在本实施方式中，梁部63在第2路径82延伸的X方向上延伸。
在从熔断部86和放电空间S排列的方向观察时，作为电弧隔断部的梁部63配置于相对于熔断部86的中心向作用于电弧A的洛伦兹力F的方向偏移的位置。具体而言，配置于向Y方向的一侧偏移的位置。由此，在电弧A受到洛伦兹力F的情况下，在电弧A伸长的方向上配置梁部63。
图8是表示在熔断部产生了电弧时的电弧的状态的侧视图。如图8所示，在因流过过大的电流流动致使熔断部86熔断的情况下，有时在夹着熔断部86的第2路径82的一方与另一方之间产生电弧A。电弧A受到洛伦兹力F的影响，向Z方向的上方、并且从Y方向的熔断部86向第4路径84侧倾斜的方向伸长。此外，电弧存在沿着YZ平面伸长的情况，存在沿着XZ平面伸长的情况，也存在沿相对于YZ平面或者XZ平面倾斜的方向伸长的情况。
图9是表示电弧被梁部隔断的状态的侧视图。如图9所示，伸长的电弧A与梁部63接触。若电弧A与梁部63接触，则连续的电弧A被梁部63隔断而被分为两个。即，将电弧A灭弧。将以夹着熔断部86的方式定位的第2路径的一方与另一方的通电隔断。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，通过在放电空间S内配置作为电弧隔断部的梁部63，从而能够通过梁部63将在放电空间S伸长的电弧A隔断。由此，能够将电弧A灭弧，因此能够缩短电池模块1的过大的电流的通电时间。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，能够由罩盖部件60保护熔断部86，并且能够容易地从设置于罩盖部件60的开口部62将灭弧后的电弧A向外部放出来灭弧。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，通过在罩盖部件60设置壁面部64，从而能够容易地向放电空间S导入电弧A。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，能够由设置于罩盖部件60的梁部63构成电弧隔断部，因此不使部件件数增加就能够设置电弧隔断部。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，通过将梁部63与端子部件80中的包括熔断部86在内的作为导电路径的第2路径82平行地配置，从而能够容易地使梁部63与产生的电弧A接触。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，通过使电弧A向与电池单元100相反的一侧伸长，从而能够不使电弧A与电池单元100接触。其结果是，能够容易地使电弧A向外部放出来灭弧。
在本技术的实施方式1所涉及的电池模块1中，能够沿着由端子部件80的通电产生的洛伦兹力F的方向使电弧A伸长，并在设置于伸长的方向的前端的梁部63将电弧A隔断。
以下，对本技术的实施方式2和实施方式3所涉及的电池模块进行说明。本技术的实施方式2和实施方式3所涉及的电池模块的作为电弧隔断部的梁部的结构与本技术的实施方式1所涉及的电池模块1不同，因此对于与本技术的实施方式1所涉及的电池模块1相同的结构，不重复说明。
(实施方式2)
图10是表示本技术的实施方式2所涉及的电池模块具备的端子部件周边的结构的侧视图。
如图10所示，本实施方式的电池模块1A具备的支架90A包括构成电弧隔断部的梁部91A。梁部91A顺着沿着第2路径82的方向设置。本实施方式所涉及的梁部91A相对于开口部62的主面部61的上表面的边缘配置在熔断部86侧。
在本技术的实施方式2所涉及的电池模块1A中，通过在支架90A设置梁部91A，与梁部设置于开口部62的主面部61的上表面的边缘的情况比较，能够使梁部91A相对于熔断部86的距离更近，因此能够容易地使梁部91A与电弧接触。其结果是，能够容易地通过梁部91A将电弧隔断来将电弧灭弧。
在本技术的实施方式2所涉及的电池模块1A中，能够由设置于支架90A的梁部91A构成电弧隔断部，因此不使部件件数增加就能够设置梁部91A。
(实施方式3)
图11是表示本技术的实施方式3所涉及的电池模块具备的端子部件周边的结构的立体图。
如图11所示，本实施方式的电池模块1B具备的梁部63B在与包括端子部件80中的熔断部86在内的导电路径延伸的方向(X方向)大致正交的方向(Y方向)上延伸。在本实施方式中，梁部63B在与第2路径82延伸的X方向正交的Y方向上延伸。
在本技术的实施方式3所涉及的电池模块1B中，在电弧A沿着XZ平面伸长的情况下，能够在相对于电弧A的伸长大致正交的方向(Y方向)上配置梁部63B，因此能够容易地通过梁部63B将电弧A隔断。
此外，在上述的实施方式中，梁部与罩盖部件或者支架一体成型，但是并不局限于该结构。梁部也可以是通过分开的部件来设置并安装于罩盖部件或者支架的结构。
对本发明的实施方式进行了说明，但是本次公开的实施方式全部的点应被认为是例示，并非是对本发明进行的限制。本发明的范围由权利要求书表示，理应包括与权利要求书等同的意思以及在其范围内的全部变更。

Claims (9)

1.一种电池模块，其中，
所述电池模块具备：
多个电池单元，在一个方向上排列配置，并分别具有方形形状；
端子部件，与所述多个电池单元中的至少一个电池单元电连接，并包括熔断部；以及
电弧隔断部，设置为位于在所述熔断部的熔断时产生的电弧伸长的放电空间内，并且在相对于所述熔断部和所述放电空间排列的方向大致正交的方向上延长。
2.根据权利要求1所记载的电池模块，其中，
还具备覆盖所述熔断部的罩盖部件，
在所述罩盖部件设置有面向所述放电空间的开口部。
3.根据权利要求2所记载的电池模块，其中，
还具备位于所述熔断部与所述电弧隔断部之间的壁面部，
从所述熔断部和所述放电空间排列的方向观察，所述壁面部至少部分地包围所述放电空间。
4.根据权利要求2或3所述的电池模块，其中，
所述罩盖部件包括梁部，该梁部设置为横跨所述开口部，并构成所述电弧隔断部。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的电池模块，其中，
还具备支承所述端子部件的支架，
所述支架包括构成所述电弧隔断部的梁部。
6.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
所述梁部在包括所述端子部件中的所述熔断部在内的导电路径延伸的方向上延伸。
7.根据权利要求4所述的电池模块，其中，
所述梁部在与包括所述端子部件中的所述熔断部在内的导电路径延伸的方向大致正交的方向上延伸。
8.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述放电空间相对于所述端子部件产生于所述多个电池单元的相反侧。
9.根据权利要求8所述的电池模块，其中，
在从所述熔断部和所述放电空间排列的方向观察时，所述电弧隔断部配置于相对于所述熔断部的中心偏移的位置。
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