DE102017216005A1

DE102017216005A1 - Batteriemodul und Batteriepack

Info

Publication number: DE102017216005A1
Application number: DE102017216005.5A
Authority: DE
Inventors: Takao Shoji; Shinichi Yanagihara
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2018-03-15
Also published as: CN107819098B; JP2018045825A; JP6539623B2; US20180076429A1; US10529966B2; CN107819098A

Abstract

Ein Batteriemodul umfasst: eine Mehrzahl von Batteriezellen, von denen jede zwei Elektroden umfasst, und die derart angeordnet sind, dass zwei Elektrodengruppen ausgebildet sind, die aus den in einer Reihe angeordneten Elektroden ausgebildet sind, und durch physisches und elektrisches Verbinden eines elektrischen Verbindungselements mit jeder der beiden benachbarten Elektroden in der Elektrodengruppe elektrisch in Serie oder parallel verbunden sind; einen Separator, der zumindest zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, um eine Isolierung der Batteriezellen zu erreichen; und ein Rückhalteband, das einen Zustand hält, in dem die Batteriezelle und der Separator abwechselnd gestapelt sind. Der Separator umfasst einen Deckel, der das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, und die Elektrode als ein Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements von einer der Batteriezelle gegenüberliegenden Seite abdeckt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der in Japan am 13. September 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-178659 und umfasst deren gesamten Inhalt durch Bezugnahme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul und ein Batteriepack.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Herkömmlich wurde ein Batteriemodul, bei dem eine grolle Anzahl von Batteriezellen in Serie oder parallel angeordnet wurde, unter dem Gesichtspunkt der Ausgangsleistung, Reisedistanz und dergleichen in elektrischen Fahrzeugen und Hybridautos montiert. In dem Batteriemodul sind die jeweiligen Batteriezellen in Serie in einem Zustand angeordnet, in dem einer der Elektrodenanschlüsse der jeweiligen Batteriezellen in einer Reihe angeordnet sind, und die anderen Elektrodenanschlüsse ebenfalls in einer Reihe angeordnet sind. Ferner sind bei diesem Batteriemodul Elektrodenanschlüsse von benachbarten Batteriezellen durch elektrische Verbindungselemente (Stromschienen oder dergleichen) für jede Elektrodenanschlussgruppe, die in den jeweiligen Batteriezellen in einer Reihe angeordnet ist, physisch und elektrisch miteinander verbunden. Das Batteriemodul ist zusammen mit einer solchen Mehrzahl von elektrischen Verbindungselementen als ein Batteriepack ausgebildet. Ein Batteriemodul und ein Batteriepack dieses Typs sind beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2015-69729 offenbart, die unten beschrieben werden soll.
Indes wird ein Isolierschutzelement, das ein elektrisches Verbindungselement abdeckt und das elektrische Verbindungselement und einen Elektrodenanschluss von anderen umgebenden Teilen trennt, im Batteriepack vorgesehen. Das Schutzelement ist ausgebildet, eine Isolierung und einen Schutz der Batteriezelle auf der Elektrodenanschlussseite zu erreichen. Beispielsweise ist das Schutzelement als ein Teil geformt, das sich von einem Haltestrukturkörper (einer Verkleidung oder dergleichen) jeder Batteriezelle unterscheidet, und ist an dem Haltestrukturkörper oder der Batteriezelle befestigt. Ferner weist das Schutzelement eine Arretierungsstruktur zwischen dem Schutzelement und dem Haltestrukturkörper auf, und die Arretierungsstruktur macht es möglich, dass das elektrische Verbindungselement im abgedeckten und versteckten Zustand an dem Haltestrukturkörper arretiert wird. In den letzten Jahren besteht jedoch ein Bedarf danach, eine Verringerung des Montageraums des Batteriepacks, eine Verringerung des Fahrzeuggewichts oder dergleichen zu erreichen, indem der Aufbau des Batteriepacks in den Elektrofahrzeugen und den Hybridautos vereinfacht wird. Es besteht ein Verbesserungsspielraum bei dem herkömmlichen Batteriemodul und dem herkömmlichen Batteriepack, was die Vereinfachung ihres Aufbaus angeht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul und ein Batteriepack bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau aufweisen und zur Isolierung und zum Schutz einer Batteriezelle an einer Elektrodenseite fähig sind.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst ein Batteriemodul nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Batteriezellen, von denen jede zwei Elektroden umfasst, und die derart angeordnet sind, dass zwei Elektrodengruppen ausgebildet sind, die aus den in einer Reihe angeordneten Elektroden ausgebildet sind, und durch physisches und elektrisches Verbinden eines elektrischen Verbindungselements mit jeder der beiden benachbarten Elektroden in der Elektrodengruppe elektrisch in Serie oder parallel verbunden sind; einen Separator, der zumindest zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, um eine Isolierung der Batteriezellen zu erreichen; und ein Halteelement, das einen Zustand hält, in dem die Batteriezelle und der Separator abwechselnd gestapelt sind, wobei der Separator einen Deckel umfasst, der das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, und die Elektrode, die als ein Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements dient, von einer der Batteriezelle gegenüberliegenden Seite abdeckt.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei dem Batteriemodul wünschenswert, dass der Separator durch einen Anbindungsabschnitt, der Flexibilität aufweist, an den Deckel angebunden ist, und der Deckel zwischen einer offenen Position, bevor er das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, abdeckt, und einer geschlossenen Position des Abdeckens des elektrischen Verbindungselements, das mit der Elektrode verbunden ist, unter Verwendung der Flexibilität des Anbindungsabschnitts verlagert wird.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei dem Batteriemodul wünschenswert, dass der Separator einen Halteabschnitt umfasst, der das elektrische Verbindungselement hält.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei dem Batteriemodul wünschenswert, dass der Separator eine Führungswand eines Batteriezustandsdetektors umfasst, die Komponenten einer Batterieüberwachungseinheit, die mit einer Arithmetikprozessorvorrichtung der Batterieüberwachungseinheit elektrisch verbunden ist, Zustandsinformation der Batteriezelle detektiert und die Zustandsinformation an die Arithmetikprozessorvorrichtung sendet, entlang eines Verdrahtungswegs führt.
Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bei dem Batteriemodul wünschenswert, dass der Separator eine Haltestruktur eines Batteriezustandsdetektors umfasst, die Komponenten einer Batterieüberwachungseinheit hält, die mit einer Arithmetikprozessorvorrichtung der Batterieüberwachungseinheit elektrisch verbunden ist und Zustandsinformation der Batteriezelle detektiert und die Zustandsinformation an die Arithmetikprozessorvorrichtung sendet.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst ein Batteriepack nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Batteriezellen, von denen jede zwei Elektroden umfasst, und die derart angeordnet sind, dass zwei Elektrodengruppen ausgebildet sind, die aus den in einer Reihe angeordneten Elektroden ausgebildet sind; ein elektrisches Verbindungselement, das bewirkt, dass die Mehrzahl von Batteriezellen elektrisch in Serie oder parallel verbunden ist, indem es physisch und elektrisch mit jeder der beiden benachbarten Elektroden in der Elektrodengruppe verbunden ist; einen Separator, der zumindest zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, um eine Isolierung der Batteriezellen zu erreichen; und ein Halteelement, das einen Zustand hält, in dem die Batteriezelle und der Separator abwechselnd gestapelt sind, wobei der Separator einen Deckel umfasst, der das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, von einer der Batteriezelle gegenüberliegenden Seite abdeckt.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und technische und industrielle Bedeutungen dieser vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung verständlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batteriemodul und einen Batteriepack gemäß einer Ausführungsform darstellt, und stellt einen Zustand dar, in dem sich ein Deckel an einer offenen Position befindet;
2 ist eine Draufsicht, die das Batteriemodul und den Batteriepack gemäß der Ausführungsform darstellt, und stellt einen Zustand dar, in dem sich der Deckel an der offenen Position befindet;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die das Batteriemodul und den Batteriepack gemäß der Ausführungsform darstellt, und stellt einen Zustand dar, in dem sich der Deckel an einer geschlossenen Position befindet;
4 ist eine Draufsicht, die das Batteriemodul und den Batteriepack gemäß der Ausführungsform darstellt, und stellt einen Zustand dar, in dem sich der Deckel an der geschlossenen Position befindet;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezelle darstellt;
6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Batteriemoduls;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Separator darstellt;
8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die einen Zustand vor dem Einbau eines elektrischen Verbindungselements darstellt;
9 ist eine perspektivische Ansicht, die durch Vergrößern eines Teils des Separators erhalten wird;
10 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die einen Zustand vor dem Einbau eines Spannungsdetektors darstellt;
11 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die einen Zustand vor dem Einbau eines Temperaturdetektors darstellt;
12 ist eine Draufsicht, die einen Spannungsdetektor gemäß einer Abwandlung darstellt;
13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezelle gemäß der Abwandlung darstellt;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die teilweise einen Einbauzustand des Spannungsdetektors gemäß der Abwandlung darstellt;
15 ist eine Draufsicht, die teilweise den Einbauzustand des Spannungsdetektors gemäß der Abwandlung darstellt; und
16 ist eine perspektivische Ansicht, die durch Vergrößern eines Teils des Separators gemäß der Abwandlung erhalten wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden Ausführungsformen eines Batteriemoduls und eines Batteriepacks gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Im Übrigen ist die vorliegende Erfindung nicht durch die Ausführungsformen beschränkt.
Ausführungsform
Eine der Ausführungsformen des Batteriemoduls und des Batteriepacks gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 16 beschrieben.
Das Bezugszeichen 1 in den 1 bis 4 repräsentiert den Batteriepack nach der vorliegenden Ausführungsform. Das Bezugszeichen 10 repräsentiert ein Batteriemodul des Batteriepacks 1. Das Bezugszeichen 20 repräsentiert einen Haltestrukturkörper jeder Batteriezelle 11 im Batteriemodul 10. Das Bezugszeichen 30 repräsentiert ein elektrisches Verbindungselement, um die jeweiligen Batteriezellen 11 in angemessener Weise miteinander zu verbinden. Das Bezugszeichen 40 repräsentiert einen Batteriezustandsdetektor nach der vorliegenden Ausführungsform.
Der Batteriepack 1 ist an einem Fahrzeug montiert, wie etwa an einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridauto, und umfasst das Batteriemodul 10, den Haltestrukturkörper 20, das elektrische Verbindungselement 30 und den Batteriezustandsdetektor 40. Das Batteriemodul 10 ist eine Ansammlung der Mehrzahl von Batteriezellen 11. Der Haltestrukturkörper 20 ist ausgebildet, die Mehrzahl von Batteriezellen 11 kollektiv als das Batteriemodul 10 zu halten. Das elektrische Verbindungselement 30 ist ausgebildet, die Mehrzahl von Batteriezellen 11 elektrisch in Serie oder parallel zu verbinden, und es sind eine Mehrzahl der elektrischen Verbindungselemente 30 gefertigt. Der Batteriezustandsdetektor 40 wird zum Zeitpunkt des Detektierens von Zustandsinformation der Batteriezelle 11 verwendet.
Die Batteriezelle 11 umfasst zwei Elektroden 13 an einem Ende eines Zellkörpers 12 (5). Beispielsweise ist der Zellkörper 12 in einer Rechtecksform in der dargestellten Batteriezelle 11 ausgebildet, und jede der Elektroden 13 ist an einer äußeren Wandfläche (hiernach als eine ”erste äußere Wandfläche” bezeichnet) 12a des Zellkörpers 12 vorgesehen. Bei diesem dargestellten Beispiel ist die erste äußere Wandfläche 12a einer oberen Seite des Fahrzeugs zugewandt. Bei dieser Batteriezelle 11 sind die Elektroden 13, die eine rechteckige Plattenform aufweisen, an beiden Enden der ersten äußeren Wandfläche 12a in einer Längsrichtung vorgesehen. Eine der Elektroden 13 ist eine positive Elektrode und die andere davon ist eine negative Elektrode.
In dem Batteriemodul 10 sind die jeweiligen Batteriezellen 11 in Serie in einem Zustand angeordnet, in dem eine der Elektroden 13 der jeweiligen Batteriezellen 11 in einer Reihe angeordnet sind, und die anderen Elektroden 13 davon ebenfalls in einer Reihe angeordnet sind. Das heißt, das Batteriemodul 10 bildet gewissermaßen eine Rechtecksform, indem sie die Mehrzahl von Batteriezellen 11 anordnet, und zwei Elektrodengruppen 14, von denen jede aus den in einer Reihe angeordneten Elektroden 13 ausgebildet ist, sind an einer Oberfläche davon ausgebildet (6). Es gibt zwei Typen des Batteriemoduls 10; ein Typ wird durch abwechselndes Anordnen der positiven Elektrode 13 und der negativen Elektrode 13 erhalten, und der andere Typ wird erhalten, indem dieselbe Elektrode in den zwei Elektrodengruppen 14 angeordnet wird, die in einer Reihe angeordnet sind. Die Elektroden 13 derselben Polarität sind in jeder der in diesem Beispiel dargestellten Elektrodengruppen 14 aufgereiht. Bei diesem Batteriemodul 10 kann die Anzahl der angeordneten Batteriezellen 11 jede Anzahl sein. Beispielsweise ist des Batteriemodul 10 in jeder Zeichnung ein Teil, der von der Mehrzahl von angeordneten Batteriezellen 11 herausgenommen ist.
Die Rechtecksform des Batteriemoduls 10 (das heißt, der Zustand als die Ansammlung der Batteriezellen 11) wird durch den Haltestrukturkörper 20 aufrechterhalten. Der Haltestrukturkörper 20 umfasst einen Separator 20A, der zumindest zwischen den benachbarten Batteriezellen 11 angeordnet ist, um eine Isolierung zwischen dem Batteriezellen 11 zu erreichen, und ein Rückhalteband 20B als ein Halteelement, das die Mehrzahl von Batteriezellen 11, die kollektiv über das Trennelement 20A angeordnet sind, von außen hält (1 bis 4).
Der Separator 20A wird unter Verwendung eines Isoliermaterials, wie etwa eines Kunstharzes, gebildet. Der Separator 20A ist zwischen den benachbarten Batteriezellen 11 eingefügt, wodurch eine Isolierung zwischen den Batteriezellen 11 erreicht wird. Somit umfasst der in diesem Beispiel dargestellte Separator 20A eine Hauptplatte 21, die eine rechteckige Plattenform aufweist, die eine Hauptwandfläche der Batteriezelle 11 abdeckt (eine Wandfläche, die eine Hauptgröße aufweist, wie etwa Wandflächen, die einander zwischen den benachbarten Batteriezellen 11 gegenüberliegen) (7). Ferner umfasst der Separator 20A einen ersten Arretierungskörper 22 mit einer Rechtecksform, der eine orthogonale Ebene bezüglich der Hauptplatte 21 aufweist und die erste äußere Wandfläche 12a des Zellkörpers 12 arretiert, und einen zweiten Arretierungskörper 23 mit einer Rechtecksform, der eine orthogonale Ebene bezüglich der Hauptplatte 21 aufweist und eine äußere Wandfläche (hiernach als eine ”zweite äußere Wandfläche”) 12b (5) auf einer Seite arretiert, die einer Seite des Zellkörpers 12 gegenüberliegt, an der die Elektrode 13 angeordnet ist (das heißt, einer unteren Seite des Fahrzeugs) (7).
Der Separator 20A wird ausgebildet, indem die Hauptplatte 21, der erste Arretierungskörper 22 und der zweite Arretierungskörper 23 einstückig geformt werden. Bei diesem Separator 20A ist der erste Arretierungskörper 22 an einem Endabschnitt an der oberen Seite der Hauptplatte 21 am Fahrzeug angeordnet, und der zweite Arretierungskörper 23 ist an einem Endabschnitt an der unteren Seite der Hauptplatte 21 am Fahrzeug angeordnet. Hier ist die erste äußere Wandfläche 12a jeder der beiden benachbarten Batteriezellen 11 am ersten Arretierungskörper 22 arretiert. Ferner ist die zweite äußere Wandfläche 12b jeder der beiden benachbarten Batteriezellen 11 am zweiten Arretierungskörper 23 arretiert. Somit sind die Hauptplatte 21, der erste Arretierungskörper 22 und der zweite Arretierungskörper 23 so angeordnet, dass sie einen I-förmigen Querschnitt im Separator 20A bilden.
Die Mehrzahl von Separatoren 20A ist entlang einer Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 derart angeordnet, dass alle Batteriezellen 11 zwischen den beiden Separatoren 20A in dem Haltestrukturkörper 20, der in diesem Beispiel dargestellt wird, sandwichartig angeordnet sind.
Ferner werden die Separatoren 20A im Vorhinein aneinander befestigt, um eine Lücke zwischen den benachbarten Separatoren 20A in dem Haltestrukturkörper 20 zu bilden, der in diesem Beispiel dargestellt wird (6). Dann wird die Batteriezelle 11 eingesetzt, während sie in die Lücke gleitet. Daher ist der Separator 20A mit einer Haltestruktur 24 versehen, die die Separatoren 20A in dem Zustand hält, aneinander befestigt zu sein (7).
Die in diesem Beispiel dargestellte Haltestruktur 24 umfasst einen ersten Anbringungskörper 24a und einen zweiten Anbringungskörper 24b, die aneinander angebracht sind. Der erste Anbringungskörper 24a und der zweite Anbringungskörper 24b sind an dem ersten Arretierungskörper 22 vorgesehen. Bei dem ersten Arretierungskörper 22 sind die beiden ersten Anbringungskörper 24a an einer Seite angeordnet, wo ein später zu beschreibender Deckel 27 vorgesehen ist, und die beiden zweiten Anbringungskörper 24b sind an der dazu gegenüberliegenden Seite angeordnet. Beispielsweise ragt jeder der ersten Anbringungskörper 24a in einander entgegengesetzten Richtungen entlang der Anordnungsrichtung der Separatoren 20A hervor und ist in einer Stückform ausgebildet. Andererseits ragt jeder der zweiten Anbringungskörper 24b in einander entgegengesetzten Richtungen entlang der Anordnungsrichtung der Separatoren 20A hervor und weist einen Raum auf, an dem der erste Anbringungskörper 24a des benachbarten Separators 20A angebracht ist. Derselbe Typ wird für alle Separatoren 20A in dem Batteriepack 1 verwendet, das in diesem Beispiel dargestellt wird. Die jeweiligen Separatoren 20A können im Vorhinein zusammengebaut werden, indem die benachbart vorgesehenen Separatoren in einander entgegengesetzten Richtungen anordnet werden und bewirkt wird, dass der erste Anbringungskörper 24a eines Separators und der zweite Anbringungskörper 24b des anderen, benachbarten Separators aneinander.
Das Rückhalteband 20B ist ausgebildet, die Mehrzahl von Batteriezellen 11 und die Mehrzahl von Separatoren 20A im Zustand zu halten, abwechselnd angeordnet und in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 gestapelt zu sein. Das in diesem Beispiel dargestellte Rückhalteband 20B ist in einer U-Form geformt, die zwei erste Arretierungsabschnitte 20B ₁, die jeweils beide Enden (hier die jeweiligen Ebenen der Hauptplatten 21 der beiden Separatoren 20A an beiden Enden) in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 arretieren, und einen zweiten Arretierungsabschnitt 20B ₂ umfasst, der die beiden ersten Arretierungsabschnitte 20B ₁ entlang der Anordnungsrichtung davon verbindet und seitliche Seiten der Mehrzahl von Batteriezellen 11 und die Hauptplatten 21 der Mehrzahl von Separatoren 20A arretiert (1 bis 4). Die beiden Rückhaltebänder 20B sind so vorgesehen, dass sie die jeweiligen seitlichen Seiten jeder der Mehrzahl von Batteriezellen 11 und die Mehrzahl der Separatoren 20A arretieren. Das Rückhalteband 20B wird unter Verwendung eines Isoliermaterials geformt. Beispielsweise kann das Rückhalteband 20B unter Verwendung eines Kunstharzmaterials geformt werden, oder kann unter Verwendung eines elastischen Materials, wie etwa Gummi, geformt werden. Im Übrigen ist nur einer unter den zwei ersten Arretierungsabschnitten 20B ₁ in der Zeichnung dargestellt.
8 stellt das Batteriemodul 10 dar, in dem die jeweiligen Batteriezellen 11 durch diesen Haltestrukturkörper 20 gehaltert werden. Das elektrische Verbindungselement 30 wird in diesem Zustand an dem Batteriemodul 10 befestigt. Das elektrische Verbindungselement 30 wird unter Verwendung eines leitfähigen Materials, wie etwa Metall, ausgebildet und ist physisch und elektrisch mit jeder der beiden benachbarten Elektroden 13 in der Elektrodengruppe 14 verbunden, wodurch es bewirkt, dass die beiden Elektroden 13 miteinander elektrisch verbunden sind, und bewirkt, dass die jeweiligen Batteriezellen 11 miteinander in Serie oder parallel elektrisch verbunden sind. Das in diesem Beispiel dargestellte elektrische Verbindungselement 30 verbindet die Elektroden 13, die dieselbe Polarität aufweisen, miteinander. Ferner ist das elektrische Verbindungselement 30 manchmal mit der gesamten positiven Elektrode oder der gesamten negativen Elektrode des Batteriemoduls 10 verbunden, und in diesem Fall ist das elektrische Verbindungselement 30 physisch und elektrisch mit der Elektrode 13 als gesamte positive Elektrode oder mit der Elektrode 13 als gesamte negative Elektrode verbunden. Die Mehrzahl von elektrischen Verbindungselementen 30 ist so angeordnet, dass diese zueinander entlang der Anordnungsrichtung der jeweiligen Elektroden 13 in der Elektrodengruppe 14 Abstände aufweisen. Im Übrigen weist die Batteriezelle 11, die an einem Ende in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 angeordnet ist, die Elektrode 13 auf, die als die gesamte positive Elektrode dient, und die Batteriezelle 11, die an dem anderen Ende in der Anordnungsrichtung angeordnet ist, weist die Elektrode 13 auf, die als die gesamte negative Elektrode im Batteriemodul 10 dient.
Eine sogenannte Stromschiene, die in einer rechteckigen Plattenform geformt ist, wird als das in diesem Beispiel dargestellte elektrische Verbindungselement 30 verwendet. Jedoch ist ein zentraler Abschnitt des in diesem Beispiel dargestellten elektrischen Verbindungselements 30 durch Falten so ausgebildet, dass es hervorragt, um eine physische Verbindung mit einem später zu beschreibenden Anschluss 42 zu verwirklichen, und der Anschluss 42 ist an einem solchen Vorsprungsabschnitt 31 befestigt (8 und 9). Das in diesem Beispiel dargestellte elektrische Verbindungselement 30 weist eine Querschnittsform wie etwa eine Rechteckswellenform auf. Das elektrische Verbindungselement 30 ist so verlängert, dass es auf jedem der beiden benachbarten Elektroden 13 in der Elektrodengruppe 14 platziert ist. Das heißt, das elektrische Verbindungselement 30 ist so angeordnet, dass es den Separator 20A zwischen den beiden Batteriezellen 11 übergreift, die die beiden Elektroden 13 aufweisen. Ferner wird dasselbe in diesem Beispiel dargestellte elektrische Verbindungselement 30, das mit den beiden Elektroden 13 verbunden werden kann, auch für die Seite der gesamten positiven Elektrode und die Seite der gesamten negativen Elektrode verwendet. Somit sind die jeweiligen elektrischen Verbindungselemente 30 auf der Seite der gesamten positiven Elektrode und der Seite der gesamten negativen Elektrode an einer äußeren Seite des Batteriemoduls 10 angeordnet, die Separatoren 20A jeweils an beiden Enden in der Anordnungsrichtung übergreifend. Somit wird das elektrische Verbindungselement 30 durch den Separator 20A gehalten, den das eigene elektrische Verbindungselement übergreift. Eine Haltestruktur 51 zum Halten des elektrischen Verbindungselements 30 am Separator 20A ist zwischen dem Separator 20A und dem elektrischen Verbindungselement 30 vorgesehen (7 und 9).
Die Haltestruktur 51 umfasst einen Rastabschnitt 25 (7 und 9), der in dem Separator 20A vorgesehen ist, und einen verrasteten Abschnitt 32 (8 und 9), der in dem elektrischen Verbindungselement 30 vorgesehen ist und mit der Rastabschnitt 25 verrastet ist. In der Haltestruktur 51 sind der Rastabschnitt 25 und der verrastete Abschnitt 32 miteinander verrastet, so dass das elektrische Verbindungselement 30 durch den Separator 20A gehalten wird. Der Rastabschnitt 25 bildet einen Halteabschnitt, der ausgebildet ist, das elektrische Verbindungselement 30 zu halten. Andererseits bildet der verrastete Abschnitt 32 einen gehaltenen Abschnitt, der ausgebildet ist, durch den Rastabschnitt 25 des Separators 20A gehalten zu werden. Hier übergreift das elektrische Verbindungselement 30 den ersten Arretierungskörper 22 des Separators 20A, um auf den beiden benachbarten Elektroden 13 platziert zu werden, und Oberflächen der Elektroden 13 liegen einander an einer solchen Übergriffsposition gegenüber. Daher ist der Rastabschnitt 25 an einer gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Arretierungskörpers 22 vorgesehen, die dem elektrischen Verbindungselement 30 gegenüberliegt. Somit ist dieser Rastabschnitt 25 an einem Punkt im Separator 20A vorgesehen. Der Rastabschnitt 25 weist einen flexiblen Abschnitt 25 auf, der Flexibilität aufweist und von der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Arretierungskörpers 22 zur gegenüberliegenden Oberfläche des elektrischen Verbindungselements 30 hervorragt, und einen Klauenabschnitt 25b, der von einem freien Ende (Endabschnitt auf einer vorragenden Seite) des flexiblen Abschnitts 25a zur Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 hin vorragt (9). Bei diesem dargestellten Beispiel sind die beiden Rastabschnitte 25 so angeordnet, dass sie voneinander in der Anordnungsrichtung Abstände aufweisen. Die jeweiligen Rastabschnitte 25 sind derart angeordnet, dass die Vorsprungsrichtungen der jeweiligen Klauenabschnitte 25b so festgelegt sind, dass sie einander gegenüberliegen, und die jeweiligen Klauenabschnitte 25b einander nicht gegenüberliegen. Der verrastete Abschnitt 32 ist als ein Durchbruch ausgebildet, durch den der Rastabschnitt 25 von der Seite des Klauenabschnitts 25b eingesteckt wird, wenn das elektrische Verbindungselement 30 auf den beiden benachbarten Elektroden 13 platziert wird. Dementsprechend ordnet der Rastabschnitt 25 den Klauenabschnitt 25b so an, dass er durch die Oberfläche des elektrischen Verbindungselements 30 eingefangen wird, wenn er aus dem verrasteten Abschnitt 32 (10) herausgenommen wird. Der verrastete Abschnitt 32 wird für jeden der Eingriffsabschnitte 25 vorgesehen.
Wie oben dargestellt, ist der zentrale Abschnitt des in diesem Beispiel dargestellten elektrischen Verbindungselements 30 so ausgebildet, dass es durch Falten hervorragt, um die physische Verbindung mit dem später zu beschreibenden Anschluss 42 zu verwirklichen. Somit wird ein rechteckiger Raum an einer Innenseite des Vorsprungsabschnitts 31 im zentralen Abschnitt des elektrischen Verbindungselements 30 ausgebildet, zusammen mit der Faltung. Bei dem in diesem Beispiel dargestellten ersten Arretierungskörper 22 ist ein rechteckiger Vorsprungsabschnitt 26, der in den Raumabschnitt eingesteckt werden soll, vorgesehen (7 und 9).
Das elektrische Verbindungselement 30 ist physisch mit jedem der beiden benachbarten Elektroden 13 in dem Zustand verbunden, in dem es durch den Separator 20A durch die Haltestruktur 51 gehalten wird. Bei diesem dargestellten Beispiel sind die Elektrode 13 und das elektrische Verbindungselement 30 durch Schweißen (beispielsweise Laserschweißen) miteinander verbunden.
Dieses Batteriemodul 10 ist mit einer Isolierschutzstruktur 52 versehen, die das elektrische Verbindungselement 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, von einer äußeren Seite abdeckt und das elektrische Verbindungselement 30 und die Elektrode 13, die als ein Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements 30 dient, von anderen umgebenden Teilen und dergleichen isoliert (1 bis 4, 7, 9 und 10). Die Isolierschutzstruktur 52 ist an jedem der Separatoren 20A vorgesehen. Der Separator 20A weist den Deckel 27 auf, der das elektrische Verbindungselement 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, zusammen mit der Elektrode 13 als dem Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements 30, von einer der Batteriezelle 11 gegenüberliegenden Seite abdeckt (7, 9 und 10).
Der Deckel 27 deckt das elektrische Verbindungselement 30 ab, das den ersten Arretierungskörper 22 des eigenen Separators 20A übergreift, und ist auf einer Seite vorgesehen, an der der Rastabschnitt 25 des entsprechenden ersten Arretierungskörpers 22 vorgesehen ist. Der Deckel 27 weist eine Hauptwand 27a und eine Seitenwand 27b auf (7 und 9), und diese Hauptwand 27a und Seitenwand 27b decken das elektrische Verbindungselement 30 und die Elektrode 13 ab. Die Hauptwand 27a ist so ausgebildet, dass sie in der Lage ist, das elektrische Verbindungselement 30 und die beiden Elektroden 13, die mit dem elektrischen Verbindungselement 30 verbunden sind, von der der Batteriezelle 11 gegenüberliegenden Seite abzudecken. Die beispielhafte Hauptwand 27a ist als eine rechteckige, flache Platte ausgebildet und weist eine größere Ebene auf als die rechteckige, flache Oberfläche des elektrischen Verbindungselements 30. Die Seitenwand 27b ist von einer vorbestimmten Position an der umlaufenden Kante der Hauptwand 27a aufgebaut. Der Deckel 27 beherbergt das elektrische Verbindungselement 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, im Innenraum, der durch die Hauptwand 27a und die Seitenwand 27b gebildet wird. Daher kann der Deckel 27 das elektrische Verbindungselement 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, und die Elektrode 13 als das Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements 30 so isolieren, dass diese nicht mit den anderen umgebenden Teilen und dergleichen in Kontakt sind.
Im Separator 20A ist der Deckel 27 in eine Position zurückgezogen, die einen Arbeitsprozess in Verbindung mit dem elektrischen Verbindungselement 30 nicht stört, bis er das elektrische Verbindungselement 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, abdeckt (1 und 2). Der Arbeitsprozess in Verbindung mit dem elektrischen Verbindungselement 30 umfasst zumindest einen Prozess des Platzierens des elektrischen Verbindungselements 30 am Batteriemodul 10, einen Prozess des physischen Verbindens des elektrischen Verbindungselements 30 mit der Elektrode 13 und einen Prozess des physischen Verbindens des Anschlusses 42 mit dem elektrischen Verbindungselement 30, die später zu beschreiben sind. Hiernach wird eine zurückgezogene Position des Deckels 27 bezüglich des ersten Arretierungskörpers 22 als eine ”offene Position” bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird eine Position des Deckels 27 im Zustand des Abdeckens des elektrischen Verbindungselements 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, als eine ”geschlossene Position” bezeichnet. Bei der in diesem Beispiel dargestellten Isolierschutzstruktur 52 ist ein Anbindungsabschnitt 27c, der den Deckel 27 an den ersten Arretierungskörper 22 anbindet, derart vorgesehen, dass der Deckel 27 zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position verlagert werden kann (3, 7 und 9), und der Anbindungsabschnitt 27c davon ist flexibel ausgeführt. Dementsprechend ist es möglich, den Deckel 27 zwischen der offenen Position (1 und 2), bevor er das elektrische Verbindungselement 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, abdeckt, und der geschlossenen Position (3 und 4) des Abdeckens des elektrischen Verbindungselements 30, das mit der Elektrode 13 verbunden ist, unter Verwendung der Flexibilität des Anbindungsabschnitts 27c zu verlagern. Im Übrigens ist es wünschenswert, einen Haltemechanismus, wie etwa einen Arretierungsmechanismus, der den Deckel 27 an der geschlossenen Position hält, im Separator 20A vorzusehen, obwohl er nicht dargestellt wird.
Ferner weist der Deckel 27 eine konvexe Wand 27d auf, die von der Hauptwand 27a auf derselben Ebene hervorragt (7, 9 und 10). Die konvexe Wand 27d ragt von einem Mittelpunkt eines Endabschnitts der Hauptwand 27a hervor und ist derart ausgebildet, dass der später zu beschreibende Anschluss 42 von der der Batteriezelle 11 gegenüberliegenden Seite abgedeckt werden kann, wenn sich der Deckel 27 an der geschlossenen Position befindet. Ferner weist der Deckel 27 eine Seitenwand 27e auf, die von einer vorbestimmten Position an einer Randkante der konvexen Wand 27d aufgebaut ist (7, 9 und 10). Die Seitenwand 27e ist an zwei Orten angeordnet, um somit die Anschlüsse 42 in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 abzudecken. Dementsprechend kann der Deckel 27 auch den leitfähigen Anschluss 42 so isolieren, dass er nicht mit den anderen umgebenden Teilen und dergleichen in Kontakt ist.
Im Übrigen ist der in diesem Beispiel dargestellte Batteriepack 1 mit dem Batteriezustandsdetektor 40 als eine Komponente einer Batterieüberwachungseinheit versehen. Die Batterieüberwachungseinheit überwacht einen Zustand (Spannung, Temperatur oder dergleichen) der Batteriezelle 11 und umfasst eine Arithmetikprozessorvorrichtung E (4) zusätzlich zum Batteriezustandsdetektor 40. Der Batteriezustandsdetektor 40 detektiert die Zustandsinformation der Batteriezelle 11 und sendet ein elektrisches Signal, das sich auf die Zustandsinformation bezieht, an die Arithmetikprozessorvorrichtung E. Die Arithmetikprozessorvorrichtung E erfasst den Zustand der Batteriezelle 11 basierend auf dem eingegebenen elektrischen Signal, das sich auf die Zustandsinformation bezieht.
Der Batteriezustandsdetektor 40 ist im Batteriemodul 10 zur Batteriezelle 11 hin als ein Detektionsziel angeordnet, um die Zustandsinformation der Batteriezelle 11 zu detektieren. Somit weist jeder der Separatoren 20A eine Führungswand 28 auf, um den Batteriezustandsdetektor 40 entlang eines Verdrahtungswegs in diesem dargestellten Beispiel zu führen (1, 3 und 7). Eine oder eine Mehrzahl der Führungswände 28 kann so vorgesehen sein, dass sie den gesamten Batteriezustandsdetektor 40 führt, oder eine oder eine Mehrzahl der Führungswände 28 kann so vorgesehen sein, dass sie den Batteriezustandsdetektor 40 teilweise führt. Ferner weist jeder der Separatoren 20A eine Haltestruktur 29 auf, um den angeordneten Batteriezustandsdetektor 40 zu halten (1, 3 und 7). Eine oder eine Mehrzahl der Haltestrukturen 29 kann so vorgesehen sein, dass sie den Batteriezustandsdetektor 40 insgesamt hält, oder eine oder eine Mehrzahl der Haltestrukturen 29 kann so vorgesehen sein, dass sie den Batteriezustandsdetektor 40 teilweise hält.
Genauer werden ein Spannungsdetektor 40A, der die Spannung der Batteriezelle 11 detektiert, und ein Temperaturdetektor 40B, der die Temperatur der Batteriezelle 11 detektiert, in diesem dargestellten Beispiel als der Batteriezustandsdetektor 40 vorgesehen (1 bis 4).
Zunächst wird der Spannungsdetektor 40A beschrieben. Da das elektrische Verbindungselement 30 die beiden Elektroden 13, die dieselbe Polarität aufweisen, in dem in diesem Beispiel dargestellten Batteriepack 1 verbindet, sind die drei elektrischen Verbindungselemente 30 physisch und elektrisch in den benachbarten Batteriezellen 11 verbunden. Somit kann die Spannung jeder der Batteriezellen 11 erfasst werden, indem ein Potential an einer Seite der positiven Elektrode und ein Potential an einer Seite der negativen Elektrode unter den drei elektrischen Verbindungselementen 30 detektiert wird. Somit wird ein elektrischer Draht 41 (10) für jedes der elektrischen Verbindungselemente 30 vorgesehen, und ein Ende jedes der elektrischen Drähte 41 ist mit jedem der elektrischen Verbindungselemente 30, die als Verbindungsziel dienen, in dem in diesem Beispiel dargestellten Spannungsdetektor 40A verbunden.
Der in diesem Beispiel dargestellte Spannungsdetektor 40A umfasst die Mehrzahl von elektrischen Drähten 41, die Anschlüsse 42, von denen jeder physisch und elektrisch mit einem Ende jedes der elektrischen Drähte 41 verbunden ist, und eine Verbindungseinrichtung 43, mit der die anderen Enden der jeweiligen elektrischen Drähte 41 physisch und elektrisch verbunden sind (10). Jeder der elektrischen Drähte 41 verläuft entlang der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11 zwischen den beiden Elektrodengruppen 14 und ist zum elektrischen Verbindungselement 30 als Verbindungsziel hin gefaltet. Die jeweiligen elektrischen Drähte 41 werden mittels der Mehrzahl von Führungswänden 28, die in den jeweiligen Separatoren 20A vorgesehen sind, entlang ihrer Verdrahtungsroute geführt. Der Anschluss 42 ist physisch und elektrisch mit einem Ende des elektrischen Drahts 41 verbunden, beispielsweise durch Crimpen (Verstemmen oder dergleichen), und ist physisch und elektrisch mit dem Vorsprungsabschnitt 31 des elektrischen Verbindungselements 30 durch Schweißen (Laserschweißen oder dergleichen) verbunden. Die Verbindungseinrichtung 43 verbindet jeden der Mehrzahl von elektrischen Drähten 41 elektrisch mit der Arithmetikprozessorvorrichtung E und ist an einer Verbindungseinrichtung (nicht gezeigt) auf der Seite der Arithmetikprozessorvorrichtung E angebracht.
Bei dem Spannungsdetektor 40A ist es möglich, das Potential auf der Seite der positiven Elektrode und das Potential auf der Seite der negativen Elektrode unter den drei elektrischen Verbindungselementen 30, die sich auf die beiden benachbarten Batteriezellen 11 beziehen, als die Zustandsinformation zu detektieren und das elektrische Signal, das sich auf die Zustandsinformation bezieht, von der Verbindungseinrichtung 43 zur Arithmetikprozessorvorrichtung E zu senden. Die Arithmetikprozessorvorrichtung E kann die Spannung der beiden benachbarten Batteriezellen 11 erfassen, indem sie eine Potentialdifferenz zwischen der Seite der positiven Elektrode und der Seite der negativen Elektrode basierend auf dem elektrischen Signal erhält, das sich auf die Zustandsinformation bezieht.
Als Nächstes wird der Temperaturdetektor 40B beschrieben. Der Temperaturdetektor 40B kann die Temperatur aller Batteriezellen 11 detektieren, oder kann die Temperatur einer vorgegebenen von den Batteriezellen 11 detektieren. Bei diesem dargestellten Beispiel wird die Temperatur jeder zweiten der Batteriezellen 11 detektiert. Der Temperaturdetektor 40B umfasst einen Temperatursensor 45, der die Temperatur der Batteriezelle 11 detektiert, einen elektrischen Draht 46, der aus dem Temperatursensor 45 herausgeführt ist, und eine Verbindungseinrichtung 47, mit der der elektrische Draht 46 physisch und elektrisch verbunden ist (11). Der Temperatursensor 45 ist für jede der Batteriezellen 11 als ein Detektionsziel vorgesehen. Ein Durchbruch 29a, in den der Temperatursensor 45 eingesteckt wird, um daran angebracht oder arretiert zu werden, ist als eine Haltestruktur 29 in jedem der Separatoren 20A vorgesehen (7 und 11). Der Temperatursensor 45 wird mittels des Separators 20A durch den Durchbruch 29a gehalten. Der elektrische Draht 46 jedes der Temperatursensoren 45 verläuft zwischen den zwei Elektrodengruppen 14 entlang der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 11. Die jeweiligen elektrischen Drähte 46 werden mittels der Mehrzahl von Führungswänden 28, die an den jeweiligen Separatoren 20A vorgesehen sind, entlang ihrer Verdrahtungsroute geführt. Die Verbindungseinrichtung 47 verbindet jeden der Mehrzahl von elektrischen Drähten 46 elektrisch mit der Arithmetikprozessorvorrichtung E und ist an einer Verbindungseinrichtung (nicht gezeigt) auf der Seite der Arithmetikprozessorvorrichtung E angebracht.
Der Temperaturdetektor 40B kann Temperaturinformation der Batteriezelle 11, die das Detektionsziel ist, als die Zustandsinformation detektieren und das elektrische Signal, das sich auf die Zustandsinformation bezieht, von der Verbindungseinrichtung 47 an die Arithmetikprozessorvorrichtung E senden. Die Arithmetikprozessorvorrichtung E kann die Temperatur der Batteriezelle 11 basierend auf dem eingegebenen elektrischen Signal erfassen, das sich auf die Zustandsinformation bezieht.
Wie oben beschrieben, setzt das Batteriemodul 10 nach der vorliegenden Ausführungsform einen Modus ein, bei dem die Mehrzahl von Batteriezellen 11 und die Mehrzahl von Separatoren 20A abwechselnd gestapelt sind, und ein solcher gestapelter Zustand wird durch das Rückhalteband 20B gehalten, und weist einen einfachen Aufbau auf, in dem es unnötig ist, diese Teile beispielsweise in einer Verkleidung unterzubringen. Ferner sind die Batteriezellen 11 an beiden Enden in der Anordnungsrichtung ebenfalls durch die Separatoren 20A im in diesem Beispiel dargestellten Batteriemodul 10 sandwichartig umfasst. Somit können das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 nach der vorliegenden Ausführungsform eine elektrische Isolierung und einen Schutz des Zellkörpers 12 der Batteriezelle 11 mit dem einfachen Aufbau erreichen. Da das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 so ausgebildet sind, dass der Deckel 27 an dem Separator 20A vorgesehen ist und das elektrische Verbindungselement 30 und die Elektrode 13 als das Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements 30 durch den Deckel 27 abgedeckt sind, ist es ferner möglich, die elektrische Isolierung und den Schutz der Batteriezelle 11 auf der Seite der Elektrode 13 zu erreichen, während man die einfache Struktur hat. Da der Deckel 27 so ausgebildet ist, dass er den Anschluss 42 des Spannungsdetektors 40A durch die konvexe Wand 27d und die Seitenwand 27e abdeckt, ist es des Weiteren möglich, den Abschnitt des Anschlusses 42, der von dem elektrischen Verbindungselement 30 hervorragt, und einen freiliegenden Kerndraht des elektrischen Drahts 41, der mit dem Anschluss 42 verbunden ist, von den anderen umgebenden Teilen und dergleichen zu isolieren. Somit können das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 die Leistung der elektrischen Isolierung und des Schutzes der Batteriezelle 11 auf der Seite der Elektrode 13 verbessern, während sie den einfachen Aufbau aufweisen. Auf diese Art und Weise können das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 nach der vorliegenden Ausführungsform die elektrische Isolierung und den Schutz von leitfähigen Teilen, wie etwa der Batteriezelle 11 und des elektrischen Verbindungselements 30 durchführen, während sie den einfachen Aufbau aufweisen.
Im Übrigen kann der Spannungsdetektor 40A durch einen Spannungsdetektor 140A, der später zu beschrieben ist, im Batteriemodul 10 und im Batteriepack 1 (12) ersetzt werden. In diesem Fall wird die oben dargestellte Batteriezelle 11 mit einer später zu beschreibenden Batteriezelle 111 ersetzt (13).
Die in diesem Beispiel dargestellte Batteriezelle 111 entspricht einer, in der ein Äquipotentialabschnitt 115 für jede der Elektroden 13 in der oben dargestellten Batteriezelle 11 vorgesehen ist. Der Äquipotentialabschnitt 115 ist ein Abschnitt, der dasselbe Potential wie die Elektrode 13 der Batteriezelle 111 aufweist, und wird für jede der Elektroden 13 vorgesehen. Das heißt, jeder der Äquipotentialabschnitte 115 ist derart vorgesehen, dass eine Seite davon dasselbe Potential wie die positive Elektrode 13 aufweist und die andere Seite davon dasselbe Potential wie die negative Elektrode 13 aufweist. Dasselbe Potential, das hier genannt wird, umfasst nicht nur denselben Wert wie das Potential der der Elektrode 13, sondern auch einen Wert, der von dem Potential der Elektrode 13 innerhalb eines Bereichs abweicht, in dem ein tatsächlicher Spannungswert der Batteriezelle 111 detektiert werden kann. Jeder der Äquipotentialabschnitte 115 ist an der ersten äußeren Wandfläche 12a des Zellkörpers 12 vorgesehen, an der die Elektrode 13 angeordnet ist. Beispielsweise kann der Äquipotentialabschnitt 115 einer sein, bei dem ein leitfähiger Abschnitt, der dasselbe Potential wie die Elektrode 13 aufweist, nach außen auf der ersten äußeren Wandfläche 12a des Zellkörpers 12 freiliegt, oder einer, bei dem der leitfähige Abschnitt, der dasselbe Potential wie die Elektrode 13 aufweist, an der ersten äußeren Wandfläche 12a des Zellkörpers 12 befestigt ist. Ferner kann die Elektrode 13 vorgesehen sein, sich vollständig oder teilweise entlang der ersten äußeren Wandfläche 12a zu erstrecken, und ein solcher Erstreckungsabschnitt kann als der Äquipotentialabschnitt 115 in der Batteriezelle 111 verwendet werden. Bei dem Äquipotentialabschnitt 115 dieses dargestellten Beispiels liegt der leitfähige Abschnitt, der dasselbe Potential wie die Elektrode 13 aufweist, an der ersten äußeren Wandfläche 12a des Zellkörpers 12 frei. Somit wird der Äquipotentialabschnitt 115 der Einfachheit halber durch Querschraffur in 13 angezeigt.
Der Spannungsdetektor 140A ist für jede der Elektrodengruppen 14 angeordnet. Der Spannungsdetektor 140A umfasst ein flexibles, leitfähiges Element 141, das Flexibilität aufweist. Das flexible, leitfähige Element 141 ist mit dem Äquipotentialabschnitt 115 jeder der Elektroden 13 in der Elektrodengruppe 14 elektrisch verbunden, die als Anordnungsziel dient. Das flexible, leitfähige Element 141 umfasst einen leitfähigen Abschnitt 142, der Flexibilität aufweist, für jeden der Äquipotentialabschnitte 115 und einen Isolierabschnitt 143, der Flexibilität aufweist (12).
Der leitfähige Abschnitt 142 ist mit jedem von der Arithmetikprozessorvorrichtung E und dem Äquipotentialabschnitt 115 elektrisch verbunden, die als ein Verbindungsziel dienen. Der Isolierabschnitt 143 isoliert die Mehrzahl von leitfähigen Abschnitten 142 elektrisch voneinander. Das flexible, leitfähige Element 141 wird gebildet, indem die Mehrzahl von leitfähigen Abschnitten 142 und der Isolierabschnitt 143 miteinander integriert werden, und wird im Batteriemodul 10 in dem Zustand eingebaut, in dem es sich in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 111 erstreckt. Wenn elektrische Signale der beiden leitfähigen Abschnitte 142, die die gemeinsame Batteriezelle 111 betreffen, von beiden der flexiblen, leitfähigen Elementen 141 eingegeben werden, erhält die Arithmetikprozessorvorrichtung E eine Potentialdifferenz basierend auf den jeweiligen elektrischen Signalen und berechnet eine Spannung dieser Batteriezelle 111.
Der Spannungsdetektor 140A umfasst eine Verbindungseinrichtung 144, die an dem flexiblen, leitfähigen Element 141 angebracht werden soll (12). In diesem dargestellten Beispiel ist die Verbindungseinrichtung 144 für jedes der flexiblen, leitfähigen Elemente 141 vorgesehen. Die Verbindungseinrichtung 144 verbindet jeden der Mehrzahl von leitfähigen Abschnitten 142 in dem flexiblen, leitfähigen Element 141 elektrisch mit der Arithmetikprozessorvorrichtung E und ist an einer Verbindungseinrichtung (nicht gezeigt) auf der Seite der Arithmetikprozessorvorrichtung E angebracht. Andererseits ist ein Verbindungsabschnitt 161, der den leitfähigen Abschnitt 142 und den Äquipotentialabschnitt 115 physisch und elektrisch miteinander verbindet, zwischen dem leitfähigen Abschnitt 142 und dem Äquipotentialabschnitt 115 vorgesehen, die als Verbindungsziele füreinander dienen (14 und 15).
Hiernach wird ein spezifisches Beispiel des flexiblen, leitfähigen Elements 141 beschrieben.
Das flexible, leitfähige Element 141 nach der vorliegenden Ausführungsform ist als ein flexibles, flaches, leitfähiges Element, das flach ausgebildet ist. Beispielsweise ist es möglich, ein Flachkabel (flat cable, ein sogenanntes FC), ein flexibles Flachkabel (flexible flat cable, ein sogenanntes FFC), einen gedruckten Schaltungskörper, wie etwa eine flexible, gedruckte Schaltplatine (flexible printed circuit board, ein sogenanntes FPC) und eine Membranverdrahtungsplatine oder dergleichen als das flexible, leitfähige Element 141 zu verwenden. In diesem spezifischen Beispiel wird das flexible Flachkabel als ein Beispiel des flexiblen, leitfähigen Elements 141 herangezogen.
Das flexible, leitfähige Element 141 in diesem dargestellten Beispiel umfasst die Mehrzahl von leitfähigen Abschnitten 142, die sich entlang der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 111 erstrecken und so angeordnet sind, dass sie voneinander Abstände entlang der ersten äußeren Wandflächen 12a der jeweiligen Zellkörper 12 aufweisen. Der in diesem Beispiel dargestellte leitfähige Abschnitt 142 ist ein Leiter, der in einer Folienform mittels eines leitfähigen Materials geformt ist, wie etwa eines Metalls (beispielsweise Kupfer), und der Flexibilität in einem solchen Ausmaß aufweist dass er so verarbeitet werden kann, gefaltet zu werden. Der Isolierabschnitt 143 deckt die Mehrzahl von leitfähigen Abschnitten 142 mit einer solchen Anordnung ab, dass er die leitfähigen Abschnitte 142 einschließt, und wird mittels eines Materials wie etwa Kunstharz gebildet, das eine elektrische Isoliereigenschaft und Flexibilität aufweist. Der in diesem Beispiel dargestellte Isolierabschnitt 143 ist derart ausgebildet, dass eine äußere Form davon einer flachen Platte ähnlich ist.
Das in diesem Beispiel dargestellte flexible, leitfähige Element 141 ist mit der Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 161 für jeden der leitfähigen Abschnitte 142 versehen. Bei diesem dargestellten Beispiel sind der leitfähige Abschnitt 142 und der Äquipotentialabschnitt 115 durch Schweißen (beispielsweise Laserschweißen) miteinander verbunden. Dementsprechend ist der Verbindungsabschnitt 161 als ein Schmelzkopplungsabschnitt vorgesehen, der zusammen mit dem Schweißen zwischen dem leitfähigen Abschnitt 142 und dem Äquipotentialabschnitt 115 gebildet wird. Im Übrigens können der leitfähige Abschnitt 142 und der Äquipotentialabschnitt 115 direkt miteinander mittels einer anderen Verbindungsform verbunden sein, wie etwa löten, und können des Weiteren indirekt miteinander mit einem dazwischengeschalteten leitfähigen Verbindungselement verbunden sein.
Ferner ist das flexible, leitfähige Element 141 in diesem dargestellten Beispiel am Batteriemodul 10 in dem Zustand angebracht, zwischen den Verbindungsabschnitten 161 ausgelenkt zu sein, die benachbart vorgesehen sind. Eine solche Auslenkung ist ausgebildet, eine Toleranzschwankung in einer gegenseitigen Positionsbeziehung zwischen den benachbarten Batteriezellen 111 (Abweichung des Abstandes in der Anordnungsrichtung der jeweiligen Batteriezellen 111, Positionsabweichung der ersten äußeren Wandabschnitte 12a der jeweiligen Zellkörper 12 oder dergleichen) zu kompensieren, wenn das flexible, leitfähige Element 141 an dem Batteriemodul 10 angebracht ist, und ist ausgebildet, die Ausdehnung und das Zusammenziehen des Zellkörpers 12 zum Zeitpunkt des Ladens und Entladens nach dem Anbringen an dem Batteriemodul 10 zu kompensieren. Somit wird eine Größenordnung dieser Auslenkung unter Berücksichtigung der Toleranzschwankung und der Ausdehnung und des Zusammenziehens des Zellkörpers 12 bestimmt. Dementsprechend können das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1, die in diesem Beispiel dargestellt werden, die Ausführbarkeit der Anbringung des flexiblen, leitfähigen Elements 141 am Batteriemodul 10 verbessern und des Weiteren eine Belastung auf das flexible, leitfähige Elemente 141 nach der Anbringung verringern. Daher können das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 die Haltbarkeit des flexiblen, leitfähigen Elements 141 verbessern, und ferner ist es möglich, einen elektrischen Verbindungszustand zwischen dem leitfähigen Abschnitt 142 und dem Äquipotentialabschnitt 115 zu halten, da eine Belastung auf dem Verbindungsabschnitt 161 ebenfalls verringert ist, und es ist möglich, die Verbindungsfestigkeit des Verbindungsabschnitts 161 beizubehalten.
Um den oben beschriebenen Spannungsdetektor 140A anzuordnen, wird der oben dargestellte Separator 20A mit einem später zu beschreibenden Separator 120A im Batteriemodul 10 und im Batteriepack 1, die in diesem Beispiel dargestellt sind, ersetzt (16).
Der Separator 120A umfasst eine Hauptplatte 121 und einen ersten Arretierungskörper 122, die der Hauptplatte 21 und dem ersten Arretierungskörper 22 des Separators 20A ähnlich sind, und den Deckel 27 (nicht gezeigt), der das elektrische Verbindungselement 30 abdeckt, der separat von dem Spannungsdetektor 140a und der Elektrode 13 angebracht ist, die als ein Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements 30 dient, und dergleichen, wodurch er einem entspricht, der erhalten wird, indem die folgenden Punkte im Separator 20A verändert werden.
Der Separator 120A ist mit einem Arretierungsabschnitt 125 versehen, der ausgebildet ist, die Auslenkung des flexiblen, leitfähigen Elements 141 beizubehalten, das an dem Batteriemodul 10 angebracht ist (16). Das flexible, leitfähige Element 141 ist an dem Arretierungsabschnitt 125 in dem Zustand arretiert, zwischen den benachbart vorgesehenen Verbindungsabschnitten 161 ausgelenkt zu sein. Beispielsweise übergreift das flexible, leitfähige Element 141 den ersten Arretierungskörper 122 des Separators 120A zwischen den benachbart vorgesehenen Verbindungsabschnitten 161, und eine gekrümmte Oberfläche eines ausgelenkten Abschnitts liegt einer Oberfläche des ersten Arretierungskörpers 122 an einem solchen Übergriffsabschnitt gegenüber. Somit ist der Arretierungsabschnitt 125 an einer gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Arretierungskörpers 122 vorgesehen, die dem flexiblen, leitfähigen Element 141 gegenüberliegt. Der Arretierungsabschnitt 125 ragt von der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Arretierungskörpers 122 zu der gekrümmten Oberfläche des ausgelenkten Abschnitts des flexiblen, leitfähigen Elements 141 hin vor. Dementsprechend kann der Arretierungsabschnitt 125 die Auslenkung des flexiblen, leitfähigen Elements 141 beibehalten, das an dem Batteriemodul 10 angebracht ist. Ferner ist der Arretierungsabschnitt 125 so ausgebildet, dass er Flexibilität und Elastizität derart aufweist, dass ein Eingang von dem ausgelenkten Abschnitt des flexiblen, leitfähigen Elements 141 absorbiert wird. Daher kann das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 nach der vorliegenden Ausführungsform die Haltbarkeit des flexiblen, leitfähigen Elements 141 und des Arretierungsabschnitts 125 verbessern, da das Einleiten einer übermäßigen Belastung zwischen dem flexiblen, leitfähigen Element 141 und dem Arretierungsabschnitt 125 verringert wird, wenn das Ausdehnen und das Zusammenziehen des Zellkörpers 12 oder dergleichen stattfindet.
Beispielsweise ist der in diesem Beispiel dargestellte Arretierungsabschnitt 125 ein plattenförmiges Element, das in einer L-Form gefaltet ist, und die beiden Arretierungsabschnitte 125 sind für einen ausgelenkten Abschnitt des flexiblen, leitfähigen Elements 141 vorgesehen. Ferner übergreifen die beiden flexiblen, leitfähigen Elemente 141 jeweils unterschiedliche Orte bei dem in diesem Beispiel dargestellten ersten Arretierungskörper 122. Somit wird eine solche Kombination der beiden Arretierungsabschnitte 125 für jedes der flexiblen, leitfähigen Elemente 141 vorgesehen.
Ferner ist der erste Arretierungskörper 122 des Separators 120A mit zwei Wandabschnitten 128 derart versehen, dass die Kombination der beiden Arretierungsabschnitte 125 dazwischen angeordnet ist (16). Die jeweiligen Wandabschnitte 128 sind derart vorgesehen, dass der ausgelenkte Abschnitt des flexiblen, leitfähigen Elements 141, der die beiden Arretierungsabschnitte 125 übergreift, dazwischen eingefügt ist, und sind so angeordnet, dass sie voneinander in einer Breitenrichtung des flexiblen, leitfähigen Elements 141 (in einer Richtung entlang einer Anordnungsrichtung der jeweiligen leitfähigen Abschnitte 142) Abstände aufweisen. Ferner ist jeder der Wandabschnitte 128 in einem Abstand angeordnet, der breiter ist als eine Breite des flexiblen, leitfähigen Elements 141, und in einem Abstand, der verhindert, dass der ausgelenkte Abschnitt eine Arretierungsposition verlässt, die durch die beiden Arretierungsabschnitte 125 festgelegt ist.
Das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1, die auf diese Weise ausgebildet sind, können das elektrische Signal, das zum Zeitpunkt der Detektion der Spannung der Batteriezelle 111 benötigt wird, von der Batteriezelle 111 an die Arithmetikprozessorvorrichtung E senden, ohne andere Teile (beispielsweise das elektrische Verbindungselement 30 und dergleichen) zu nutzen. Das heißt, das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 können das elektrische Signal, das zur Detektion der Spannung der Batteriezelle 111 benötigt wird, mit dem einfachen Aufbau erhalten.
Beispielsweise ist es nötig, das elektrische Verbindungselement 30 und den Anschluss 42 in direkter Weise physisch und elektrisch zu verbinden, nachdem das elektrische Verbindungselement 30 und der Spannungsdetektor 40A an dem Batteriemodul 10 angebracht wurden, im Falle dessen, dass das elektrische Signal der Batteriezelle 111 über das elektrische Verbindungselement 30 wie oben beschrieben erhalten wird, und somit besteht ein Risiko, dass sich die Anzahl der Schritte der Zusammenbauarbeit erhöht. Ferner ist es notwendig, das elektrische Verbindungselement 30 und den Spannungsdetektor 40A zu integrieren und diesen integrierten Körper am Batteriemodul 10 anzubringen, beispielsweise um eine solche Verschlechterung der Ausführbarkeit des Zusammenbaus zu unterdrücken. Jedoch besteht eine Möglichkeit, dass sich eine Größe eines solchen integrierten Körpers erhöht, und es besteht ein Risiko, dass eine Erhöhung der Größe des Batteriepacks 1 bewirkt wird. Ferner besteht eine Möglichkeit, dass eine Haltestruktur für das Batteriemodul 10 zusätzlich in diesem integrierten Körper benötigt wird, und besteht ein Risiko, dass die Größenerhöhung und eine Erhöhung der Kosten, die mit einer solchen Anforderung einhergeht, bewirkt wird. Andererseits weisen das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1, die in diesem Beispiel dargestellt werden, den einfache Aufbau auf, der in der Lage ist, das elektrische Signal zu erhalten, das für die Detektion der Spannung der Batteriezelle 111 ohne Verwendung der anderen Teile, wie etwa des elektrischen Verbindungselements 30, notwendig ist, und sind somit bei der Ausführbarkeit des Zusammenbaus überlegen und können die Kostenerhöhung unterdrücken. Ferner ist es möglich, die Erhöhung der Größe des Batteriepacks 1 zu unterdrücken, Dementsprechend können das Batteriemodul 10 und der Batteriepack 1 die elektrische Isolierung und den Schutz der leitfähigen Teile, wie etwa der Batteriezelle 111 und des elektrischen Verbindungselements 30, erreichen, während sie eine weitere Vereinfachung des Aufbaus erreichen.
Ein Batteriemodul und ein Batteriepack nach der vorliegenden Ausführungsform setzen einen Modus ein, bei dem eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Mehrzahl von Separatoren abwechselnd gestapelt sind und ein solcher gestapelter Zustand durch ein Halteelement gehalten wird, und weisen einen einfachen Aufbau auf, in dem es unnötig ist, diese Teile beispielsweise in einer Verkleidung unterzubringen. Ferner sind das Batteriemodul und der Batteriepack derart aufgebaut, dass ein Deckel für den Separator vorgesehen ist und der Deckel ein elektrisches Verbindungselement und eine Elektrode abdeckt, die als ein Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements dient. Somit können das Batteriemodul und der Batteriepack eine elektrische Isolierung und einen Schutz der Batteriezelle auf der Seite der Elektrode verbessern, während sie einen einfachen Aufbau aufweisen.
Obwohl die Erfindung für eine vollständige und deutliche Offenbarung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche nicht in dieser Weise zu beschränken, sondern sollen so interpretiert werden, dass sie alle Abänderungen und alternativen Konstruktionen verkörpern, die einem Fachmann einfallen können, die in angemessener Weise unter die grundlegende Lehre fallen, die hier dargestellt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016-178659 [0001]
JP 2015-69729 [0003]

Claims

Batteriemodul, umfassend: eine Mehrzahl von Batteriezellen, von denen jede zwei Elektroden umfasst, und die derart angeordnet sind, dass zwei Elektrodengruppen ausgebildet sind, die aus den in einer Reihe angeordneten Elektroden ausgebildet sind, und durch physisches und elektrisches Verbinden eines elektrischen Verbindungselements mit jeder der beiden benachbarten Elektroden in der Elektrodengruppe elektrisch in Serie oder parallel verbunden sind; einen Separator, der zumindest zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, um eine Isolierung der Batteriezellen zu erreichen; und ein Halteelement, das einen Zustand hält, in dem die Batteriezelle und der Separator abwechselnd gestapelt sind, wobei der Separator einen Deckel umfasst, der das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, und die Elektrode, die als ein Verbindungsziel des elektrischen Verbindungselements dient, von einer der Batteriezelle gegenüberliegenden Seite abdeckt.
Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei der Separator durch einen Anbindungsabschnitt, der Flexibilität aufweist, an den Deckel angebunden ist, und der Deckel zwischen einer offenen Position, bevor er das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, abdeckt, und einer geschlossenen Position des Abdeckens des elektrischen Verbindungselements, das mit der Elektrode verbunden ist, unter Verwendung der Flexibilität des Anbindungsabschnitts verlagert wird.
Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Separator einen Halteabschnitt umfasst, der das elektrische Verbindungselement hält.
Batteriemodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Separator eine Führungswand eines Batteriezustandsdetektors umfasst, die Komponenten einer Batterieüberwachungseinheit, die mit einer Arithmetikprozessorvorrichtung der Batterieüberwachungseinheit elektrisch verbunden ist, Zustandsinformation der Batteriezelle detektiert und die Zustandsinformation an die Arithmetikprozessorvorrichtung sendet, entlang eines Verdrahtungswegs führt.
Batteriemodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Separator eine Haltestruktur eines Batteriezustandsdetektors umfasst, die Komponenten einer Batterieüberwachungseinheit hält, die mit einer Arithmetikprozessorvorrichtung der Batterieüberwachungseinheit elektrisch verbunden ist und Zustandsinformation der Batteriezelle detektiert und die Zustandsinformation an die Arithmetikprozessorvorrichtung sendet.
Batteriepack, umfassend: eine Mehrzahl von Batteriezellen, von denen jede zwei Elektroden umfasst und die derart angeordnet sind, dass zwei Elektrodengruppen ausgebildet sind, die aus den in einer Reihe angeordneten Elektroden ausgebildet sind; ein elektrisches Verbindungselement, das bewirkt, dass die Mehrzahl von Batteriezellen elektrisch in Serie oder parallel verbunden ist, indem es physisch und elektrisch mit jeder der beiden benachbarten Elektroden in der Elektrodengruppe verbunden ist; einen Separator, der zumindest zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, um eine Isolierung der Batteriezellen zu erreichen; und ein Halteelement, das einen Zustand hält, in dem die Batteriezelle und der Separator abwechselnd gestapelt sind, wobei der Separator einen Deckel umfasst, der das elektrische Verbindungselement, das mit der Elektrode verbunden ist, von einer der Batteriezelle gegenüberliegenden Seite abdeckt.