JP6640338B2 - 電池モジュール - Google Patents

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Description

本発明は電池技術分野に関し、特に電池モジュールに関する。
燃料消費量の制限に関する国家の法律や規制の実施に伴い、如何に車両の燃料消費量を低減させるかは、既に多数のメーカーが全力で解決しようとする課題になっている。その中、新エネルギー車両の生産量を増加することは、既にメーカーが燃料消費量の課題を解決するための重要な手段になっているため、電池パックの技術の発展と向上が必要とされている。
電池パックのエネルギー量の向上が困難なことは、電池パック技術の発展を制限する重要な要素である。電池パックのエネルギー密度を向上するためには、多くの方法があり、一つの方法として、電池パックの内部の素子の集積度を向上させることが挙げられ、即ち、電池パックのエネルギー密度を向上させるために、限られた空間にできるだけ各部品の集積度を向上させる。現在、大部分の電池パックには、電池モジュール、電池監視手段（Ｃｅｌｌ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ、ＣＭＣ）、電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ、ＢＭＵ）などの関連部材が含まれている。そのうち、電池監視手段は、電池モジュールの内部における電池の電圧温度信号を採集するとともに、信号を電池管理システムに伝達し、そして、電池管理システムにより電池に対して充放電制御を行う。通常、一つの電池パックにおいて、複数の電池監視手段が集積されており、電池監視手段の数は、電池モジュールの数に対応しており、電池監視手段が占める体積は、電池パックのエネルギー密度を低下させる。
現在、多くの電池監視手段は、電池モジュールの外部に配置されており、その体積が大きく、数が多いため、電池パックを占める空間が大きくなり、電池パックのエネルギー密度の向上に不利である。
また、既存の大部分の技術案において、電池監視手段は、電池モジュールの外部に配置され、電池監視手段と電池モジュールとの間は主にワイヤーハーネスを介して接続されている。ワイヤーハーネスによる接続は、簡単で実現しやすいが、実装が複雑であり、労力に大きく依存し、効率が低下し、且つ、実装が間違いやすいため、リスクが高くなる。電池は、極端な状況が発生した場合、ワイヤーハーネスが損傷を受けやすくなり、短絡の生じる恐れがあり、これは電池の極端な状況での危険程度を激化させる。従って、電池監視手段と電池モジュールとの間において、効率のよりよく、且つより安全な新型の接続形態が必要となっている。
従来技術において、ワイヤーハーネスで電池監視手段と電池モジュールとを接続する場合、実装の危険性が高く、電池の極端な状況での危険程度を激化させる課題を解決するように、本発明は、以下の電池モジュールを提供する。
本発明は、
動力電池、モジュールケーシング、仕切板、電池接続バー、検出端子及び電池監視手段を備え、
前記動力電池は前記モジュールケーシング内に設置され、前記仕切板は前記動力電池の上方に設置され、前記仕切板に、前記動力電池の電極ポールに対応し、スルーホールが設置され、前記電池接続バーは、前記仕切板の上方に設置されているとともに、前記スルーホールにより前記動力電池の電極ポールに接続されていることにより、全ての動力電池を電気的に接続させ、
前記電池監視手段は前記仕切板の上方に設置され、前記電池監視手段に圧着孔が設置され、前記電池接続バーに端子接続部が設置され、前記検出端子は前記仕切板と前記電池監視手段との間に位置し、前記検出端子は、一端が前記端子接続部に接続され、他端に圧着ジョイントが設置され、前記圧着ジョイントと前記圧着孔は圧着接続されている電池モジュールを提供する。
好ましくは、前記検出端子は前記端子接続部と同じ材質であり、前記検出端子はレーザ溶接により前記端子接続部の端部に接続されている。
好ましくは、前記電池モジュールは接続ブロックをさらに備え、前記端子接続部に第１の接続孔が設置され、前記検出端子における、圧着ジョイントから離れる一端に第２の接続孔が設置され、
前記接続ブロックは、一端が第１の接続孔に挿し込んで前記端子接続部に接続され、他端が前記第２の接続孔に挿し込んで前記検出端子に接続されている。
好ましくは、前記接続ブロックは前記端子接続部と同じ材質であり、前記検出端子は、前記端子接続部及び前記接続ブロックと異なる材質であり、
前記接続ブロックはレーザーシーム溶接により前記端子接続部に固定され、前記接続ブロックはリベット締め又は超音波シーム溶接により前記検出端子に固定されている。
好ましくは、前記接続ブロックは、両端にそれぞれ第１のボス及び第２のボスが設置され、前記第１のボスは前記第１の接続孔に挿し込んでいるとともに、前記第１のボスのエッジは前記第１の接続孔に当接し、前記第２のボスは前記第２の接続孔に挿し込んでいるとともに、前記第２のボスのエッジは前記第２の接続孔に当接している。
好ましくは、前記端子接続部は延伸バーであり、前記延伸バーは、一端が前記電池接続バーに接続され、他端が前記電池接続バーから離れる方向へ延びているとともに、前記検出端子に接続されている。好ましくは、前記端子接続部はフレキシブル構造に構成されている。
好ましくは、前記端子接続部はＺ状に構成されている。
好ましくは、前記検出端子の一部は、前記仕切板の内部に位置するとともに、前記仕切板に固定接続され、前記検出端子は前記端子接続部の下側に接続されている。
好ましくは、前記電池接続バーは、いずれも前記仕切板の長手方向における対向する両側に沿って配列され、２列の前記電池接続バーの間に一定の隙間が開いており、前記端子接続部はいずれも前記隙間内まで延びており、前記電池監視手段は前記隙間の上方に設置されている。
好ましくは、前記電池接続バーは隆起部及び二つの接続シートを備え、二つの前記接続シートは前記隆起部により接続され、各前記接続シートはそれぞれ、異なる前記動力電池の電極ポールに接続されている。
本発明が提供する電池モジュールにおいて、ワイヤーハーネスが必要となくなり、電池監視手段を電池モジュールの内部に集積し、検出端子を電池接続バーにおける端子接続部に直接的に接続するとともに、Ｐｒｅｓｓ−ｆｉｔ（圧着プロセス）を用い、検出端子の他端に圧着ジョイントを設置し、電池監視手段における圧着孔に接続することにより、検出部材と電池接続バーとの間隔距離を大幅に短縮し、接続の構成を簡略化するため、実装の危険性を低下させ、電池の極端な状況での危険程度を低下させる。
本発明に係る実施例又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術に対する説明に用いられる図面について、簡単に説明する。当然ながら、以下に説明する図面は、本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的労力をかけない前提で、これらの図面に基づき、他の図面を得ることもできる。
本発明の実施例に係る電池モジュールの爆発図である。 本発明の実施例に係る電池監視手段の全体構成を示す模式図である。 本発明の実施例に係る電池接続バーと検出端子との第１の接続形態の構成を示す模式図である。 本発明の実施例に係る電池接続バーと検出端子との第２の接続形態の正面構成を示す模式図である。 本発明の実施例に係る電池接続バーと検出端子との第２の接続形態の爆発図である。 本発明の実施例に係る電池接続バーと検出端子との第２の接続形態の裏面構成を示す模式図である。 本発明の実施例に係る電池接続バーと検出端子との第３の接続形態の構成を示す模式図である。 本発明の実施例に係る電池モジュールの全体構成を示す模式図である。
本発明に係る実施例の目的、技術考案及びメリットをより明確にするために、以下、本発明に係る実施例の図面を結びつけて、本発明に係る実施例における技術方案について、明確に完全に説明する。当然ながら、説明される実施例は本発明の実施例の一部であり、すべての実施例ではない。本発明に係る実施例に基づき、当業者が創造的労力をかけない前提で得た他の実施例は、すべて本発明の保護範囲に含まれる。
図１及び図６に示すように、本発明に係る電池モジュールは、動力電池１０、モジュールケーシング２０、仕切板３０、電池接続バー４０、検出端子５０及び電池監視手段６０を備える。ここで、動力電池１０は、数が多く、且つ、モジュールケーシング２０内に並列配置されており、仕切板３０はこれらの動力電池１０の上方に設置され、動力電池１０はモジュールケーシング２０と仕切板３０からなるチャンバーに密封されている。仕切板３０における、動力電池１０の電極ポールに対応する位置には、電極ポールが延出するためのスルーホールが設置されている。電池接続バー４０は、仕切板３０の上方に設置されているとともに、スルーホールにより動力電池１０の電極ポールに接続されている。電池接続バー４０により、全ての動力電池１０を接続して回路を形成することができる。これらの動力電池１０の間は互いに直列接続されてもよいし、互いに並列接続されてもよい。電池監視手段６０は、仕切板３０の上方に設置されている。図２に示すように、電池監視手段６０に圧着孔６００が設置され、電池接続バー４０に端子接続部４００が設置され、圧着孔６００及び端子接続部４００はいずれも検出端子５０の接続に用いられる。具体的には、検出端子５０は、仕切板３０と電池監視手段６０との間に位置し、一端が端子接続部４００に接続され、他端に圧着ジョイント５００が設置され、圧着ジョイント５００と圧着孔６００は圧着接続されている。圧着中に圧着ジョイント５００が変形し、これにより、接続に一定の保持力を確保させ、電池接続バー４０と電池監視手段６０との間における電気信号の転送を実現する。
本発明の実施例に係る電池モジュールにおいて、ワイヤーハーネスが必要となくなり、電池監視手段６０を電池モジュールに集積することにより、電池監視手段６０と電池接続バー４０との間隔距離を大幅に短縮し、電池監視手段６０が占める電池パックの空間をより少なくするため、電池パックにおいて、より多くの電池モジュールを収納するために、より多くの空間を確保することができ、電池パックのエネルギー密度を向上させる。また、検出端子５０を電池接続バー４０における端子接続部４００に直接的に接続するとともに、検出端子５０の他端に圧着ジョイント５００を設置し、電池監視手段６０における圧着孔６００に接続する構成を用いることにより、電池監視手段６０と電池接続バー４０との間の接続構成を簡略化するため、実装の危険性を低下させ、電池の極端な状況での危険程度を低下させる。これにより、電池モジュールの安全性と信頼性を向上させるとともに、電池モジュールの生産効率も向上させる。
本実施例において、場合によって、検出端子５０と端子接続部４００との間に異なる接続形態がある。
＜形態１＞
図３に示すように、検出端子５０は端子接続部４００と同じ材質である場合、検出端子５０は、直接的にレーザ溶接でレーザー溶接シームを形成することにより、端子接続部４００の端部に接続することができる。
＜形態２＞
図４〜図６に示すように、端子接続部４００と検出端子５０との間に一つの接続ブロック７０を設置し、端子接続部４００に第１の接続孔４０２を設置し、検出端子５０における、圧着ジョイント５００から離れる端部に第２の接続孔５０２を設置することができる。組立時に、接続ブロック７０は、一端が第１の接続孔４０２に挿し込んで端子接続部４００に接続され、他端が第２の接続孔５０２に挿し込んで検出端子５０に接続される。検出端子５０は端子接続部４００と異なる材質である場合、このような構成は検出端子５０と端子接続部４００とをより安定的に接続することができる。具体的には、端子接続部４００と同じ材質で接続ブロック７０を製造することができる。このように、接続ブロック７０は検出端子５０と、材質が異なるため、両者はリベット締めにより固定することができるが、十分な空間があれば、超音波溶接で超音波溶接シームを形成することにより、両者を固定することもできる。又は、接続の安定性をさらに向上させるために、リベット締めで固定した後、溶接で溶接シームを形成することにより、接続を補強することもできる。接続ブロック７０は、検出端子５０に接続された後、接続ブロック７０が端子接続部４００と同じ材質であるため、レーザー溶接により固定することができる。
接続ブロック７０と端子接続部４００及び検出端子５０との間の接続をより強固にするとともに、組立プロセスを簡略化するために、図５に示すように、本実施例に係る接続ブロック７０は両端にそれぞれ第１のボス７００及び第２のボス７０２が設置され、第２のボス７０２は第２の接続孔５０２に挿し込むことができ、且つ、第２のボス７０２のエッジは第２の接続孔５０２に当接することができ、両者の間にも係止接続に類似する構成が形成されている。第２のボス７０２は検出端子５０とリベット締めされた後、ヘッディング７０３が形成され、これにより、接続の強固程度をさらに向上させ、ヘッディング７０３において、溶接で溶接シームを形成することにより、接続を補強する。第１のボス７００も第１の接続孔４０２に挿し込むことができ、そして、挿し込んだ後、第１のボス７００のエッジも第１の接続孔４０２に当接することができ、これにより、第１のボス７００と第１の接続孔４０２との間に係止接続に類似する構成を形成させ、そして、第１のボス７００と第１の接続孔４０２との間におけるスリットをレーザーシーム溶接により溶接する。
＜形態３＞
図７に示すように、電池接続バー４０と検出端子５０が対応する圧着孔６００との距離が大きい場合、接続を容易にするために、端子接続部４００が延伸バーになるように端子接続部４００の長さを延長させることができ、延伸バーの一端が電池接続バー４０に接続され、延伸バーの他端が圧着孔６００の近くまで延びており、検出端子５０に接続されてもよい。
上記の三つの接続形態において、自身の弾性変形の能力を増加させ、接続中に生じる応力を吸収し、接続の構成をより強固にするように、端子接続部４００は、いずれもフレキシブル構造、例えば、Ｚ状に設置構成することができる。また、第１の接続形態と第２の接続形態において、端子接続部４００の長さが短いため、直接的に電池接続バー４０と、一体構成で設計することができ、これにより、製造及び組立方法を簡略化する。第３の接続形態において、端子接続部４００の延びる長さが長く、自体の長さの寸法が大きいため、単独で強度の高い材質で端子接続部４００を製造してもよい。
本実施例において、さらに組立方法を簡略化し、組立の精度を向上させるために、検出端子５０の一部を仕切板３０の内部に挿し込んで固定することができ、これにより、検出端子５０を直接的に仕切板３０に固定する。このとき、検出端子５０の両端はいずれも仕切板３０から上方に延出し、一端が端子接続部４００の下方まで延びているとともに、端子接続部４００の下側の表面に接続され、圧着ジョイント５００が設置された他端も常に固定の位置にある。圧着ジョイント５００が設けられた位置が電池監視手段６０における圧着孔６００の位置に対応することを確保すれば、電池監視手段６０を仕切板３０の上方に伏せて設置することにより、全ての圧着ジョイント５００を対応する圧着孔６００に挿し込むことができる。
図１と図６を参照すると、電池モジュールの集積度をさらに向上し、体積を減少させるために、本実施例に係る電池接続バー４０は、いずれも仕切板３０の長手方向における対向する両側に沿って配列され、２列の電池接続バー４０の間に一定の隙間が開いており、全ての端子接続部４００は隙間内まで延びており、当該隙間の寸法は電池監視手段の寸法及び形状とほぼ一致しており、電池監視手段６０は隙間の上方に設置されている。このように、電池監視手段６０の下方に電池接続バー４０がないため、電池監視手段６０と仕切板３０との間隔をさらに縮小させ、これにより、電池モジュールの集積度を向上させ、体積を減少させる。
動力電池１０は、高さ方向における公差があり、また、各動力電池１０は組立中に高さの差もあるため、電池接続バー４０で各動力電池１０を接続する時に、高さの差により、接続応力が生じる恐れがある。図３〜６に示すように、応力を解消するために、本実施例に係る電池接続バー４０は隆起部４０４及び二つの接続シート４０６を備え、二つの接続シート４０６は隆起部４０４により接続され、隆起部４０４の弾性変形量が大きいため、各接続シート４０６がそれぞれ異なる動力電池１０の電極ポールに接続されている場合、隆起部４０４の弾性変形により応力を吸収することができ、これにより、接続シート４０６と動力電池１０との間の接続構成をより安定的にする。
本実施例が提供する電池モジュールは、実装の危険性を低下させ、電池の極端な状況での危険程度を低下させ、これにより、電池モジュールの安全性と信頼性を向上させるとともに、電池モジュールの生産効率も向上させる。なお、当該電池モジュールにより、電池検出素子の占める空間を減少させるため、電池パックのエネルギー密度を向上させる。
最後に説明すべきなのは、上記の各実施例は本発明の技術案を説明するためのものに過ぎず、それを限定するものではない。上述した各実施例を参照しながら、本発明について詳しく説明したが、当業者が理解すべきなのは、依然として上述した各実施例に記載された技術案に対して修正、又はその中の一部或いはすべての技術的特徴に対して、等価な置換を行うことができるが、これらの修正又は置換は、対応する技術方案の本質を本発明に係る各実施例おける技術案の範囲から逸脱させない。
１０−動力電池
２０−モジュールケーシング
３０−仕切板
４０−電池接続バー
４００−端子接続部
４０２−第１の接続孔
４０４−隆起部
４０６−接続シート
５０−検出端子
５００−圧着ジョイント
５０２−第２の接続孔
６０−電池監視手段
６００−圧着孔
７０−接続ブロック
７００−第１のボス
７０２−第２のボス
７０３−ヘッディング

Claims (10)

  1. 電池モジュールであって、
    動力電池、モジュールケーシング、仕切板、電池接続バー、検出端子及び電池監視手段を備え、
    前記動力電池は前記モジュールケーシング内に設置され、前記仕切板は前記動力電池の上方に設置され、前記仕切板に、前記動力電池の電極ポールに対応し、スルーホールが設置され、前記電池接続バーは、前記仕切板の上方に設置されているとともに、前記スルーホールにより前記動力電池の電極ポールに接続されていることにより、全ての動力電池を電気的に接続させ、
    前記電池監視手段は前記仕切板の上方に設置され、前記電池監視手段に圧着孔が設置され、前記電池接続バーに端子接続部が設置され、前記検出端子は前記仕切板と前記電池監視手段との間に位置し、前記検出端子は、一端が前記端子接続部に接続され、他端に圧着ジョイントが設置され、前記圧着ジョイントと前記圧着孔は圧着接続されており、
    前記検出端子は前記端子接続部と同じ材質であり、前記検出端子はレーザ溶接により前記端子接続部の端部に接続されていることを特徴とする電池モジュール。
  2. 電池モジュールであって、
    動力電池、モジュールケーシング、仕切板、電池接続バー、検出端子、電池監視手段及び接続ブロックを備え、
    前記動力電池は前記モジュールケーシング内に設置され、前記仕切板は前記動力電池の上方に設置され、前記仕切板に、前記動力電池の電極ポールに対応し、スルーホールが設置され、前記電池接続バーは、前記仕切板の上方に設置されているとともに、前記スルーホールにより前記動力電池の電極ポールに接続されていることにより、全ての動力電池を電気的に接続させ、
    前記電池監視手段は前記仕切板の上方に設置され、前記電池監視手段に圧着孔が設置され、前記電池接続バーに端子接続部が設置され、前記検出端子は前記仕切板と前記電池監視手段との間に位置し、前記検出端子は、一端が前記端子接続部に接続され、他端に圧着ジョイントが設置され、前記圧着ジョイントと前記圧着孔は圧着接続されており、
    前記端子接続部に第１の接続孔が設置され、前記検出端子における、圧着ジョイントから離れる一端に第２の接続孔が設置され、
    前記接続ブロックは、一端が前記第１の接続孔に挿し込んで前記端子接続部に接続され、他端が前記第２の接続孔に挿し込んで前記検出端子に接続されていることを特徴とする電池モジュール。
  3. 前記接続ブロックは前記端子接続部と同じ材質であり、前記検出端子は、前記端子接続部及び前記接続ブロックと異なる材質であり、
    前記接続ブロックはレーザーシーム溶接により前記端子接続部に固定されており、前記接続ブロックはリベット締め又は超音波シーム接合により前記検出端子に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
  4. 前記接続ブロックは、両端にそれぞれ第１のボス及び第２のボスが設置され、前記第１のボスは前記第１の接続孔に挿し込んでいるとともに、前記第１のボスのエッジは前記第１の接続孔に当接し、前記第２のボスは前記第２の接続孔に挿し込んでいるとともに、前記第２のボスのエッジは前記第２の接続孔に当接していることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュール。
  5. 前記端子接続部は延伸バーであり、前記延伸バーは、一端が前記電池接続バーに接続され、他端が前記電池接続バーから離れる方向へ延びているとともに、前記検出端子に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池モジュール。
  6. 前記端子接続部はフレキシブル構造に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池モジュール。
  7. 前記端子接続部はＺ状に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池モジュール。
  8. 前記検出端子の一部は、前記仕切板の内部に位置するとともに、前記仕切板に固定接続され、前記検出端子は前記端子接続部の下側に接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  9. 前記電池接続バーは、いずれも前記仕切板の長手方向における対向する両側に沿って配列され、２列の前記電池接続バーの間に一定の隙間が開いており、前記端子接続部はいずれも前記隙間内まで延びており、前記電池監視手段は前記隙間の上方に設置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池モジュール。
  10. 前記電池接続バーは隆起部及び二つの接続シートを備え、二つの前記接続シートは前記隆起部により接続され、各前記接続シートはそれぞれ、異なる前記動力電池の電極ポールに接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電池モジュール。
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