JP7369874B2 - 電池及び電力消費装置 - Google Patents

Description

本出願は、電池技術分野に関し、特に電池及び電力消費装置に関する。

リチウムイオンなどの電池は、エネルギー密度が高く、パワー密度が高く、繰り返し利用回数が多く、貯蔵期間が長いなどの利点を有することに伴い、電気自動車において既に広く用いられている。

しかしながら、電気自動車の電池の使用の信頼性と耐用年数を延長することは、従来から、業界の難題の一つである。

本出願の目的は、電池の作動の信頼性と安全性を向上させることにある。

本出願の第１の方面によれば、電池を提供する。前記電池は、筐体と筐体に固定される固定ビームとを含む筐体コンポーネントと、筐体内に設けられ、且つ複数の電池単体を含む電池モジュールと、電池モジュールを覆うためのものであり、且つ固定ビームに固定される第１の拘束部材と、第１の拘束部材の電池モジュールから離れる側に位置し、且つ固定ビームに固定される第２の拘束部材であって、第２の拘束部材上に脆弱領域が設けられ、第２の拘束部材は、第１の拘束部材に対して拘束力を印加し、脆弱領域で電池単体の膨張を許容するように配置される第２の拘束部材とを含む。

いくつかの実施例において、第２の拘束部材と第１の拘束部材とは、積層されて設けられる。

いくつかの実施例において、電池単体は、電極コンポーネントを含み、脆弱領域は、電極コンポーネントの位置する領域に対応して設けられる。

いくつかの実施例において、脆弱領域は、第２の拘束部材の厚さ方向に貫通するように設けられる。

いくつかの実施例において、電池単体は、第１の拘束部材に向かう側面を有し、側面は、４つの側辺を有し、
第２の拘束部材は、側面の少なくとも一部の側辺において第１の拘束部材に拘束力を印加する。

いくつかの実施例において、第１の拘束部材は、電池モジュールを覆うための第１のリミット部を含み、第２の拘束部材は、第１のリミット部の外側に積層されて設けられる第２のリミット部を含み、電池モジュールは、第１の方向に沿って配列される複数の電池単体を含み、且つ４つの側辺は、第２の方向に沿って延在する第２の側辺を含み、第２の方向は、側面内において第１の方向に垂直であり、
ここで、第２のリミット部は、横方向拘束ストリップを含み、横方向拘束ストリップは、第２の側辺で拘束力を印加するように配置される。

いくつかの実施例において、第１の方向において、隣接する電池単体の隣接する第２の側辺は、同一の横方向拘束ストリップによって印加される力で拘束される。

いくつかの実施例において、４つの側辺は、第１の方向に沿って延在する第１の側辺をさらに含み、第２のリミット部は、第２の方向に沿って間隔をあけて設けられ、且ついずれも第１の方向に沿って延在し、第１の側辺で拘束力を印加するように配置される２つの縦方向拘束ストリップをさらに含み、
ここで、横方向拘束ストリップは、２つの縦方向拘束ストリップの間に位置し、且つ横方向拘束ストリップの両端は、それぞれ２つの縦方向拘束ストリップに接続される。

いくつかの実施例において、第２のリミット部は、複数の横方向拘束ストリップを含み、隣接する横方向拘束ストリップと２つの縦方向拘束ストリップとの間に囲まれた領域は、脆弱領域を形成する。

いくつかの実施例において、電池モジュールの第２の方向に沿う両側にいずれも固定ビームが設けられ、第１の拘束部材は、第１のリミット部と２つの第１の取り付け部とを含み、第１のリミット部は、電池モジュールを覆うためのものであり、２つの第１の取り付け部は、それぞれ、第１リミット部の第２の方向に沿う両側に接続され、第２の拘束部材は、第２のリミット部と２つの第２の取り付け部とを含み、第２のリミット部は、第１のリミット部の外側に積層されて設けられ、２つの第２の取り付け部は、それぞれ、第２のリミット部の第２の方向に沿う両側に接続され、ここで、同一側に位置する第１のリミット部と第２のリミット部は、同一の固定ビームに固定される。

いくつかの実施例において、第１のリミット部全体は、第１の取り付け部に対して、電池モジュールから離れる側へ突出し、第２のリミット部全体は、第２の取り付け部に対して、電池モジュールから離れる側へ突出する。

いくつかの実施例において、電池は、第２の拘束部材の第１の拘束部材から離れる側に設けられ、且つ筐体の開口端を閉鎖する外蓋をさらに含む。

本出願の第２の方面によれば、電力消費装置を提供する。前記電極消費装置は、電力消費装置に電気エネルギーを提供するための、上記実施例の電池を含む。

本出願の実施例の電池は、第１の拘束部材外に第２の拘束部材を設けることで、第２の拘束部材によって、第１の拘束部材に対して拘束力を印加することができ、第１の拘束部材と第２の拘束部材の両者によって、電池モジュールに拘束力を提供し、且つ第２の拘束部材上に脆弱領域を設けることで、脆弱領域で電池単体の膨張を許容する上で、電池単体の膨張面に対する拘束力を向上させることができ、それにより電池単体の膨張率を改善し、電池単体が膨張して電池構造部品を押圧することによって電池の故障を引き起こす確率を低減させ、それにより電池の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。

本出願の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、本出願の実施例で使用する必要がある図面を簡単に説明するが、明らかなことに、以下に説明する図面は、本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的な労力を支払うことなく、図面に基づいて他の図面を入手することができる。
本出願による電池を車両に取り付けるいくつかの実施例の構造概略図である。 本出願の電池のいくつかの実施例の構造概略図である。 本出願の電池における電池単体のいくつかの実施例の分解図である。 本出願の電池のいくつかの実施例の内部構造分解図である。 本出願の電池のいくつかの実施例の内部構造概略図である。 本出願の電池のいくつかの実施例における第１の拘束部材、第２の拘束部材と電池モジュールの取り付け関係の概略図である。 本出願の電池における第１の拘束部材と第２の拘束部材との組み合わせのいくつかの実施例の斜視図である。 本出願の電池における第１の拘束部材と第２の拘束部材との組み合わせのいくつかの実施例の上面図である。 本出願の電池における第１の拘束部材と第２の拘束部材との組み合わせのいくつかの実施例の側面図である。 図面において、図は、実際の縮尺に応じて描かれるものではない。

以下、図面と実施例を結び付けて、本出願の実施形態をさらに詳しく説明する。以下の実施例の詳細な記述と図面は、本出願の原理を例示的に説明するためのものであるが、本出願の範囲を限定するために使用されることはできず、即ち、本出願は、説明される実施例に限定されない。

本明細書の記述において、なお、特に説明されていない限り、「複数」は２つ以上を意味し、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などの用語によって指示される方位又は位置関係は、単に本出願の説明を容易にし、説明を簡略化するためのものであり、言及される装置又は要素が特定の方位を有し、特定の方位で構成して動作しなければならないことを指示又は示唆するものではないため、本出願を限定するものとして解釈されるべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、単に説明のためのものであり、相対的な重要性を指示又は示唆するものとして理解されるべきではない。「垂直」とは、厳密な意味での垂直ではなく、誤差許容範囲内である。「平行」とは、厳密な意味での平行ではなく、誤差許容範囲内である。

下記の記述に現れる方位用語は、いずれも図面に示す方向であり、本出願の具体的な構造を限定するものではない。本出願の記述において、なお、特に明記し、限定する場合を除き、「取り付け」、「繋がり」、「接続」という用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、着脱可能な接続、又は一体的な接続であってもよく、直接的な接続であってもよく、中間媒体を介した間接的な接続であってもよい。当業者にとって、本出願における上記の用語の具体的な意味は、具体的な状況に応じて理解されてもよい。

以下の実施例において、各方位を明確に記述するために、以下、各方向を定義する。図４の座標系を例として、第１の方向Ｘは、電池２００の高さ方向に垂直な平面内に位置し、例えば、第１の方向Ｘは、電池２００の長手方向を表し、第２の方向Ｙも電池２００の高さ方向に垂直な平面内に位置し、且つ第１の方向Ｘに垂直であり、例えば、第２の方向Ｙは、電池２００の幅方向を表し、第３の方向Ｚは、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙで形成される平面に垂直であり、例えば、第３の方向Ｚは、電池２００の高さ方向を表す。

図４以外の実施例にいて、第１の方向Ｘは、電池２００の幅方向を表してもよく、第２の方向は、電池２００の長手方向を表し、又は、第１の方向Ｘは、電池２００の高さ方向に垂直な平面内に位置する任意の方向を表す。

このような方位の定義によれば、「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「前」、「後」、「内」及び「外」などで指示される方位又は位置関係記述を用い、これは、単に本出願の説明を容易にするためのものであり、言及される装置が特定の方位を有し、特定の方位で構成して動作しなければならないことを指示又は示唆するものではないため、本出願の保護範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本出願の発明創造過程の一部として、発明者らは、無数の実験と検証を経て、電池の信頼性と耐用年数の低下の原因が以下のとおりである可能性があることを発見した。

複数の電池単体を筐体内に平置きする電池について、筐体の底板と天板によって、電池単体の膨張面に対して拘束を行う。電池単体を縦置きする電池に比べて、電池単体の膨張面の受ける拘束力が小さく、膨張が発生しやすく、電池単体内部の電池コアが一定の程度（例えば、１６％）まで膨張すると、大きすぎる応力による電池の構造部品の変形又は故障を引き起こす可能性がある。そして、天板と電池単体の膨張面の変形度が一致せず、電池単体と天板との接着面の脱膠着がひどく、電池単体に対する天板の拘束作用が弱くなり、電池単体が筐体内で揺れ、又は、電池の構造部品が大きすぎる応力を受けて変形又は故障するおそれがある。そして、一部の電池単体の膨張度が比較的大きければ、天板全体が反り上がって変形するとともに、他の電池単体の拘束効果にも影響を及ぼし、天板が電池単体の変形に追従する能力が比較的悪い。

天板の厚さを厚くすれば、電池単体に対する天板の拘束力を高めることができるが、それと同時に電池のエネルギー密度も低下するため、より効果的な方法で電池単体の拘束効果を高める必要がある。

電力消費装置において、電池を用いてもよく、電池は、電力消費装置に対して電気エネルギーを提供するように配置される。この電力消費装置は、携帯電話、ポータブル式機器、ノートパソコン、電気バイク、電気自動車、船舶、宇宙船、電気玩具及び電気工具などであってもよく、例えば、宇宙船は、飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙飛行船などを含み、電気玩具は、据置式又は移動式の電気玩具、例えば、ゲーム機、電気自動車玩具、電気船舶玩具及び電気飛行機玩具などを含み、電気工具は、金属切削電気工具、研削電気工具、組立用電気工具及び鉄道用電気工具、例えば、電気ドリル、電気グラインダ、電気レンチ、電気ドライバ、電気ハンマ、電気インパクトドリル、コンクリートバイブレータ、電気フライスなどを含む。

図１に示すように、電力消費装置は、車両１００、例えば、新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は、純電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー型自動車などであってもよく、又は、電池を用いる装置は、ドローン又は船舶などであってもよい。車両１００は、電池２００を含み、電池２００は、車両の作動に電気エネルギーを提供するためのものである。

車両１００は、アクスル１０１と、アクスル１０１に接続される車輪１０２と、モータ１０３と、コントローラ１０４とをさらに含み、モータ１０３は、アクスル１０１の回転を駆動するためのものであり、コントローラ１０４は、モータ１０３の作動を制御するためのものであり、電池２００は、モータ１０３及び車両における他の部材の作動に対して電気エネルギーを提供するためのものである。

図２に示すように、電池２００は、筐体コンポーネント１と、電池モジュール２と、外蓋５とを含んでもよく、筐体コンポーネント１の内部は、中空構造であり、電池モジュール２は、筐体コンポーネント１内に収容される。筐体コンポーネント１は、電池モジュール２に対して収容空間を提供するためのものである。いくつかの実施例において、外蓋５と筐体コンポーネント１とが互いに蓋合わせされることで、電池モジュール２を収容するための収容空間を形成する。無論、筐体コンポーネント１と外蓋５との接続部は、シール材（図示されない）によって封止を実現してもよく、シール材は、シールリング、シーラントなどであってもよい。

電池モジュール２において、一つ又は複数の電池単体２１を設けてもよい。電池単体２１が複数であれば、複数の電池単体２１の間は、直列接続又は並列接続又は直並列接続であってもよく、直並列接続は、複数の電池単体２１に直列接続も並列接続も含まれることを意味する。電池単体２１は、円柱形、角形又は他の形状の二次電池であってもよい。

図３に示すように、電池単体２１は、ハウジング２１１と、電極コンポーネント２１２と、エンドキャップ２１５とを含んでもよい。ハウジング２１１は、開口を有し、電極コンポーネント２１２は、ハウジング２１１内に収容され、エンドキャップ２１５は、ハウジング２１１の開口を閉鎖するためのものである。エンドキャップ２１５は、エンドキャップ本体２１５Ａと、エンドキャップ本体２１５Ａ上に設けられる正極端子２１５Ｂ、負極端子２１５Ｃ及び防爆弁２１５Ｄとを含む。電極コンポーネント２１２は、一つ又は複数積層されて設けられてもよく、各電極コンポーネント２１２上にいずれも２つの接続部２１３が形成され、２つの接続部２１３は、いずれもアダプタ２１４を介して正極端子２１５Ｂと負極端子２１５Ｃに接続される。

ここで、電極コンポーネント２１２は、正極板と、負極板（図示されない）と、セパレータ（図示されない）とを含んでもよい。電極コンポーネント２１２は、正極板、セパレータ及び負極板を巻き取ることで形成される巻き取り式構造であってもよく、正極板、セパレータ及び負極板を積層して配置することで形成される積層式構造であってもよい。電極コンポーネント２１２は、正極タブと、負極タブとをさらに含み、正極板における、正極活性物質層がコーディングされていない正極集電体を正極タブとしてもよく、負極板における、負極活性物質層がコーディングされていない負極集電体を負極タブとしてもよい。

いくつかの実施例において、図４に示すように、本出願は、電池２００を提供する。この電池２００は、筐体コンポーネント１と、電池モジュール２と、第１の拘束部材３と、第２の拘束部材４とを含む。ここで、筐体コンポーネント１は、筐体１１と、筐体１１中に固定される固定ビーム１２とを含み、電池モジュール２は、筐体１１内に設けられ、電池モジュール２は、複数の電池単体２１を含み、第１の拘束部材３は、電池モジュール２を覆うためのものであり、且つ固定ビーム１２に固定され、第２の拘束部材４は、第１の拘束部材３の電池モジュール２から離れる側に位置し、且つ固定ビーム１２に固定され、第２の拘束部材４上に脆弱領域４１３が設けられ、第２の拘束部材４は、第１の拘束部材３に対して拘束力を印加し、脆弱領域４１３で電池単体２１の膨張を許容するように配置される。

例えば、固定ビーム１２は、第１の方向Ｘに沿って設けられてもよく、第１の方向Ｘは、電池２００の長手方向又は幅方向などであってもよい。固定ビーム１２は、第２の方向Ｙに沿って間隔をあけて複数設けられてもよく、第１の拘束部材３は、隣接する２つの固定ビーム１２によって固定される。固定ビーム１２として、中実固定ビーム又は中空固定ビームを用いてもよく、その断面は、矩形、台形又はＣ字状などであってもよく、その上表面は、平面として設けられてもよく、それにより第１の拘束部材３と第２の拘束部材４を固定ビーム１２の上表面に固定し、又は、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４は、固定ビーム１２の側面に固定されてもよい。

例えば、複数の電池単体２１は、一層又は多層設けられてもよく、各層の電池単体２１は、いずれも、一列又は第２の方向Ｙに沿って並列に設けられる複数列の電池単体２１を含み、各列の電池単体２１に、いずれも、第１の方向Ｘに沿って並列に設けられる複数の電池単体２１が含まれる。ここで、電池単体２１における正極板と負極板は、第３の方向Ｚに沿って積層されて設けられ、電池単体２１は、第３の方向Ｚに沿って膨張しやすい。

例えば、拘束効果を高めるために、第１の拘束部材３と電池モジュール２との間に接着層が設けられ、例えば、接着剤又は粘着性を有する他の材料によって接着される。

本出願のこの実施例は、第１の拘束部材３外に第２の拘束部材４を設けることで、第２の拘束部材４によって、第１の拘束部材３に対して拘束力を印加することができ、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４の両者によって、電池モジュール２に拘束力を提供し、且つ第２の拘束部材４上に脆弱領域４１３を設けることで、脆弱領域４１３で電池単体２１の膨張を許容する上で、電池単体２１の膨張面に対する拘束力を向上させることができ、それにより電池単体２１の膨張率を改善し、電池単体２１が膨張し過ぎることによる第１の拘束部材３などの構造部品の深刻な変形又は破断によって引き起される電池２００の故障を防止し、それにより電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。

次に、第２の拘束部材４を追加することで、電池単体２１に対する拘束力を向上させ、電池単体２１のハウジング２１１の厚さの低減を許容することによって、電池単体２１のエネルギー密度を向上させる。

さらに、第１の拘束部材３と電池モジュール２との間に接着層が設けられる場合、電池単体２１の膨張度を改善することで、第１の拘束部材３と電池モジュール２との間の接着層の脱離程度をさらに減少させて、電池単体２１に対する第１の拘束部材３の拘束力を確保し、電池２００の構造強度を向上させ、電池２００の故障を防止することによって、電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させることもできる。

いくつかの実施例において、図５に示すように、第２の拘束部材４と第１の拘束部材３は、第３の方向Ｚに沿って積層されて設けられる。第２の拘束部材４は、第１の拘束部材３と接触して設けられてもよい。

この実施例によれば、第２の拘束部材４が第１の拘束部材３に対して拘束力をより安定かつ効果的に提供することができ、且つ第２の拘束部材４の、電池単体２１の膨張領域に対応する位置に脆弱領域４１３を設けやすく、脆弱領域４１３で電池単体２１の膨張を許容する上で、電池単体２１の膨張面に対する拘束力を向上させることができる。

いくつかの実施例において、電池単体２１は、電極コンポーネント２１２を含み、脆弱領域４１３は、電極コンポーネント２１２の位置する領域に対応して設けられる。電池単体２１が主に電極コンポーネント２１２の位置する位置で膨張するため、脆弱領域４１３を、電極コンポーネント２１２に対応する位置に設けることで、第２の拘束部材４によって電池単体２１の膨張面に対する拘束力を増加させる上で、第２の拘束部材４が拘束力を提供すると同時に電極コンポーネント２１２の膨張空間を占有することを可能な限り減少させることができ、電極コンポーネント２１２の膨張隙間に影響を及ぼさない。

さらに、脆弱領域４１３が電極コンポーネント２１２を完全に覆うことで、第２の拘束部材４の、脆弱領域４１３以外の部分が電極コンポーネント２１２の位置する領域を完全に回避し、第２の拘束部材４によって、電池単体２１の膨張面に対する拘束力を増加することができるだけでなく、第２の拘束部材４が拘束力を提供する時、電極コンポーネント２１２の膨張空間を占有することを避けることもできる。

いくつかの実施例において、図４に示すように、脆弱領域４１３は、第２の拘束部材４の厚さ方向に貫通するように設けられる。

この実施例は、第２の拘束部材４を貫通する脆弱領域４１３を設けることで、電池単体２１に対する拘束力を確保すると同時に、第２の拘束部材４の設置による電池単体２１の膨張への影響を減少することに有利であり、電池単体２１に対して膨張空間を提供することによって、電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。任意選択的に、脆弱領域４１３は、さらに、薄肉部であってもよく、又は、脆弱領域４１３の材料強度は、第２の拘束部材４の、脆弱領域４１３以外の他の領域の材料強度よりも小さい。

いくつかの実施例において、図４と図６に示すように、電池単体２１は、第１の拘束部材３に向かう側面Ｓを有し、側面Ｓは、第３の方向Ｚに垂直であり、側面Ｓは、４つの側辺を有し、第２の拘束部材４は、側面Ｓの少なくとも一部の側辺において第１の拘束部材３に拘束力を印加する。

この実施例は、第２の拘束部材４によって、電池単体２１の側辺位置で拘束力を付加することで、電池単体２１の膨張空間に影響を及ぼさない上で、電池単体２１に対する拘束力を向上させ、電池単体２１が膨張し過ぎることによる第１の拘束部材３などの構造部品の深刻な変形又は破断によって引き起される電池２００の故障を防止することができ、それにより電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。

いくつかの実施例において、図４と図６に示すように、第１の拘束部材３は、電池モジュール２を覆うための第１のリミット部３１を含み、第２の拘束部材４は、第１のリミット部３１の外側に積層されて設けられる第２のリミット部４１を含み、電池モジュール２は、第１の方向Ｘに沿って配列される複数の電池単体２１を含み、且つ４つの側辺は、第２の方向Ｙに沿って延在する第２の側辺Ｂ２を含み、第２の方向Ｙは、側面Ｓ内において第１の方向Ｘに垂直であり、第２の側辺Ｂ２は、エンドキャップ２１５に垂直である。ここで、第２のリミット部４１は、横方向拘束ストリップ４１２を含み、横方向拘束ストリップ４１２は、第２の側辺Ｂ２で拘束力を印加するように配置される。

この実施例は、横方向拘束ストリップ４１２によって、電池単体２１の第２の側辺Ｂ２に対して安定した拘束力を印加することができ、電池単体２１の膨張空間を占有することがなく、電池単体２１のエネルギー密度に影響を及ぼすこともなく、給電量を確保することができ、且つ隣接する電池単体２１の膨張の相互干渉を防止することができる。そして、第１の拘束部材３と電池モジュール２との間に接着層が設けられる場合、隣接する電池単体２１の間にある領域は、接着層が最も剥がれやすい位置であり、横方向拘束ストリップ４１２によって拘束力を印加することで、第１の拘束部材３と電池モジュール２との間の接着層が剥がれる現象を軽減することができ、さらに、電池単体２１に印加される拘束力を確保し、電池２００の構造強度を向上させ、電池２００の故障を防止することによって、電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。

いくつかの実施例において、図６に示すように、第１の方向Ｘにおいて、隣接する電池単体２１の隣接する第２の側辺Ｂ２は、同一の横方向拘束ストリップ４１２によって印加される力で拘束される。

この実施例は、第２の拘束部材４の構造を簡略化することができるだけでなく、同一の横方向拘束ストリップ４１２によって、隣接する電池単体２１に対してより安定した拘束力を提供することもできる。

いくつかの実施例において、４つの側辺は、第１の方向Ｘに沿って延在する第１の側辺Ｂ１をさらに含み、第２のリミット部４１は、第２の方向Ｙに沿って間隔をあけて設けられ、且ついずれも第１の方向Ｘに沿って延在し、第１の側辺Ｂ１で拘束力を印加するように配置される２つの縦方向拘束ストリップ４１１をさらに含み、ここで、横方向拘束ストリップ４１２は、２つの縦方向拘束ストリップ４１１の間に位置し、且つ横方向拘束ストリップ４１２の両端は、それぞれ２つの縦方向拘束ストリップ４１１に接続される。

この実施例は、２つの縦方向拘束ストリップ４１１を設けることで、電池単体２１の第１の側辺Ｂ１に対して安定した拘束力を形成することができるだけでなく、電池単体２１の膨張空間を占有することがなく、電池単体２１のエネルギー密度に影響を及ぼすこともなく、給電量を確保することができる。そして、２つの縦方向拘束ストリップ４１１と横方向拘束ストリップ４１２との間にフレームワーク構造を形成してもよく、これは、第２拘束部材４全体の剛度を向上させ、第１の拘束部材３に対してより効果的に圧力を印加し、電池単体２１に確実な拘束を提供する上で、電池単体２１の膨張空間に影響を及ぼさないことによって、電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。

電池単体２１のエンドキャップ２１５が第２の方向Ｙに沿って外向きに設けられる場合、第１の側辺Ｂ１は、エンドキャップ２１５の側辺であり、縦方向拘束ストリップ４１１によって電池単体２１の頭部位置を拘束することで、高圧接続構造の信頼性を増加させることができる。又は、電池単体２１のエンドキャップ２１５が第２の方向Ｙに沿って内向きに設けられる場合、第１の側辺Ｂ１は、ハウジング２１１における、エンドキャップ２１５に対向する表面の側辺である。

いくつかの実施例において、図７と図８に示すように、第２のリミット部４１は、複数の横方向拘束ストリップ４１２を含み、隣接する横方向拘束ストリップ４１２と２つの縦方向拘束ストリップ４１１との間に囲まれて形成された領域は、脆弱領域４１３を形成し、脆弱領域４１３は、矩形通路溝であり、第２の拘束部材４の受ける応力を低下させるために、脆弱領域４１３の４つの隅部に丸み又は面取りを設けてもよい。このような構造は、面積が比較的大きい脆弱領域４１３を形成して、電池単体２１の膨張発生領域を回避することができ、且つ構造が簡単であり、加工しやすい。

いくつかの実施例において、図４と図５に示すように、電池モジュール２の第２の方向Ｙに沿う両側にいずれも固定ビーム１２が設けられ、第１の拘束部材３は、第１のリミット部３１と２つの第１の取り付け部３２とを含み、第１のリミット部３１は、電池モジュール２を覆うためのものであり、２つの第１の取り付け部３２は、それぞれ、第１リミット部３１の第２の方向Ｙに沿う両側に接続され、第２の拘束部材４は、第２のリミット部４１と２つの第２の取り付け部４２とを含み、第２のリミット部４１は、第１のリミット部３１の外側に積層されて設けられ、２つの第２の取り付け部４２は、それぞれ、第２のリミット部４１の第２の方向Ｙに沿う両側に接続される。ここで、同一側に位置する第１のリミット部３１と第２のリミット部４１は、同一の固定ビーム１２に固定される。

例えば、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４は、板金プレス成形プロセスで成形されてもよい。

図４、図７及び図８に示すように、２つの第１の取り付け部３２に、いずれも、固定ビーム１２の延在方向に沿って複数の第１の取り付け孔３２１が間隔をあけて設けられ、２つの第２の取り付け部４２に、いずれも、固定ビーム１２の延在方向に沿って複数の第２の取り付け孔４２１が間隔をあけて設けられ、固定ビーム１２に、自分の延在方向に沿って複数の第３の取り付け孔が間隔をあけて設けられる。複数のファスナ６は、それぞれ、対応する第１の取り付け孔３２１、第２の取り付け孔４２１及び第３の取り付け孔を貫通して、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４を固定ビーム１２に取り付ける。例えば、ファスナ６は、ネジ、ボルト又はリベットであってもよい。第１の拘束部材３と第２の拘束部材４の位置決め精度を向上させるために、第１の取り付け部３２に、第１の位置決め孔３２２が設けられてもよく、第２の取り付け部４２に第２の位置決め孔４２２が設けられてもよく、それによりファスナ６によって固定する前に、ピンによって位置決めする。

この実施例の電池２００は、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４を、同一組のファスナ６を介して固定ビーム１２に固定することで、組み立てやすく、且つ電池モジュール２が膨張する時、各電池モジュール２に対して安定かつ効果的な押圧力を提供し、電池モジュール２の膨張変形度を低下させることができる。

いくつかの実施例において、図９に示すように、第１のリミット部３１全体は、第１の取り付け部３２に対して、電池モジュール２から離れる側へ突出し、第２のリミット部４１全体は、第２の取り付け部４２に対して、電池モジュール２から離れる側へ突出する。

この実施例は、固定ビーム１２の設置高さを低下させ、固定ビーム１２の強度を確保することができるだけでなく、ファスナ６を用いて第１の取り付け部３２と第２の取り付け部４２を固定ビーム１２に固定する時、ファスナ６が第２のリミット部４１の天井面から突出することを避けることができ、電池２００の高さを減少させることができる。そして、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４全体の剛度を向上させることができる。

図２に示すように、電池２００は、第２の拘束部材４の第１の拘束部材３から離れる側に設けられ、且つ筐体１１の開口端を閉鎖する外蓋５をさらに含む。

この実施例は、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４の両者によって電池モジュール２に対して拘束を行うことで、外蓋５の変形を低減させ、電池の封止性を向上させることができる。そして、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４を設けることで、外蓋５の変形を低減させ、電池２００が車両に用いられる時、長期間使用した後に、依然として、元の取り付け位置で順調に着脱を行うこともでき、電池２００のメンテナンスの難しさを低下させることができ、且つ電池２００の変形によって車両における取り付け構造部品に外力を印加することを防止することもできる。

いくつかの実施例において、図９に示すように、第２の拘束部材４の、脆弱領域４１３以外の部分の厚さは、第１の拘束部材３の厚さよりも大きい。厚さが比較的大きい第２の拘束部材４を設けることで、第１の拘束部材３によって、電池単体２１に対してより安定かつ確実な拘束力を印加することができ、厚さが小さい第１の拘束部材３を設けることで、電池単体２１が脆弱領域４１３の位置する位置で第１の拘束部材３の押圧力を克服して膨張しやすくなり、それにより電池２００の作動の信頼性と耐用年数を向上させる。

以下、図４から図９を結び付けて、本出願の電池２００の一具体的な実施例を提供する。

筐体１内に、第２の方向Ｙに沿って複数本の固定ビーム１２が設けられ、電池モジュール２は、隣接する固定ビーム１２の間に設けられ、第１の拘束部材３は、電池モジュール２を覆うためのものであり、かつ両側の固定ビーム１２に固定され、第２の拘束部材４は、第１の拘束部材３の電池モジュール２から離れる側に位置し、且つ固定ビーム１２に固定され、第１の拘束部材３と第２の拘束部材４は、同一組のファスナ６によって固定されてもよい。

電池モジュール２は、第２の方向Ｙに沿って並列に設けられる少なくとも２列の電池単体２１を含み、各列の電池単体２１に、いずれも、少なくとも２層の電池単体２１が含まれ、且つ各層の電池単体２１は、いずれも、第１の方向Ｘに沿って並列に設けられる複数の電池単体２１を含む。少なくとも２列の電池単体２１のうちの電池単体２１は、第１の方向Ｘに沿って整列される。各電池単体２１は、筐体１１内に平置きされ、電極コンポーネント２１２における正極板と負極板は、第３の方向Ｚに沿って積層されて設けられ、電極コンポーネント２１２は、主に、第３の方向Ｚに沿って膨張し、電池単体２１の側面Ｓは、第３の方向Ｚに垂直であるように設けられ、側面Ｓも電池単体２１の最大表面である。

第１の拘束部材３全体は、電池モジュール２を覆い、且つ固定ビーム１２に固定され、第２の拘束部材４は、第１の拘束部材３に積層されて設けられ、且つ第１の拘束部材３の電池モジュール２から離れる側に位置し、且つ固定ビーム１２に固定され、第２のリミット部４１と第１のリミット３１とが接触し、押圧力を提供する。第１の拘束部材３と最上層電池単体２１との間に接着層が設けられてもよく、第２の拘束部材４と第１の拘束部材３との間にも接着層が設けられてもよく、それにより第１の拘束部材３に対する第２の拘束部材４の押圧効果を向上させる。

第２の拘束部材４の第２のリミット部４１は、２つの縦方向拘束ストリップ４１１と、複数の横方向拘束ストリップ４１２とを含む。

２つの縦方向拘束ストリップ４１１は、第２の方向Ｙに沿って間隔をあけて設けられ、且ついずれも第１の方向Ｘに沿って延在し、２つの縦方向拘束ストリップ４１１は、それぞれ、最外側の２列の電池単体２１の側面Ｓの第１の側辺Ｂ１を拘束するためのものであり、第１の側辺Ｂ１は、電池単体２１の外側に位置し、且つ縦方向拘束ストリップ４１１の延在長さは、全列の電池単体２１の第１の側辺Ｂ１を覆う。

複数の横方向拘束ストリップ４１２は、第１の方向Ｘに沿って間隔をあけて設けられ、且ついずれも第２の方向Ｙに沿って延在し、各横方向拘束ストリップ４１２の両端は、それぞれ、２つの縦方向拘束ストリップ４１１に接続される。最外側の２つの横方向拘束ストリップ４１２は、それぞれ、第１の方向Ｘに沿って最外側に位置する２つの電池単体２１の第２の側辺Ｂ２を拘束するためのものであり、残りの横方向拘束ストリップ４１２は、それぞれ、第１の方向Ｘに沿って隣接する電池単体２１の第２の側辺Ｂ２を拘束し、且つ横方向拘束ストリップ４１２の延在長さは、少なくとも２列の電池単体２１の第２の方向Ｙに沿う総寸法を覆う。隣接する電池単体２１の第２の側辺Ｂ２に横方向拘束ストリップ４１２を設けることで、電池単体２１の膨張による隣接電池単体２１への影響を防止することもできる。

２つの縦方向拘束ストリップ４１１と複数の横方向拘束ストリップ４１２との間に脆弱領域４１３が形成され、脆弱領域４１３は、第３の方向Ｚに沿って第２の拘束部材４を貫通する溝であり、この溝の設置領域は、電極コンポーネント２１２に対応してもよく、縦方向拘束ストリップ４１１と横方向拘束ストリップ４１２に、いずれも電極コンポーネント２１２を回避させて、電極コンポーネント２１２の膨張のための空間を残す。縦方向拘束ストリップ４１１と横方向拘束ストリップ４１２の幅は、電極コンポーネント２１２の寸法に応じて設計されてもよく、例えば、その幅範囲は、２ｍｍ～２０ｍｍに設計されてもよく、厚さ範囲は、０．５ｍｍ～６ｍｍに設計されてもよい。

この実施例は、第１の拘束部材３に対向する電池単体２１の側面Ｓの一つの第１の側辺Ｂ１と２つの第２の側辺Ｂ２に対して拘束力を提供し、比較的良好な拘束効果を得ることができる。任意選択的に、隣接する２列の電池単体２１の間に一つの縦方向拘束ストリップ４１１を増設してもよく、それにより電池単体２１の側面Ｓの４つの側辺に対していずれも拘束力を提供し、より良好な拘束効果を得る。

好ましい実施例を参照しながら、本出願について説明したが、本出願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行うことができ、且つそのうちの部品を等価物で置換することができる。特に、各実施例で言及された各技術的特徴は、構造の矛盾が生じない限り、任意に組み合わせることができる。本出願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に含まれる全ての技術案を含むものである。

１００ 車両
１０１ アクスル
１０２ 車輪
１０３ モータ
１０４ コントローラ
２００ 電池
２１１ ハウジング
２１２ 電極コンポーネント
２１３ 接続部
２１４ アダプタ
２１５ エンドキャップ
２１５Ａ エンドキャップ本体
２１５Ｂ 正極端子
２１５Ｃ 負極端子
２１５Ｄ 防爆弁
１ 筐体コンポーネント
１１ 筐体
１２ 固定ビーム
２ 電池モジュール
２１ 電池単体
３ 第１の拘束部材
３１ 第１のリミット部
３２ 第１の取り付け部
３２１ 第１の取り付け孔
３２２ 第１の位置決め孔
４ 第２の拘束部材
４１ 第２のリミット部
４１１ 縦方向拘束ストリップ
４１２ 横方向拘束ストリップ
４１３ 脆弱領域
４２ 第２の取り付け部
４２１ 第２の取り付け孔
４２２ 第２の位置決め孔
５ 外蓋
６ ファスナ
Ｓ 側面
Ｂ１ 第１の側辺
Ｂ２ 第２の側辺
Ｘ 第１の方向
Ｙ 第２の方向
Ｚ 第３の方向

Claims (13)

1. 電池（２００）であって、
   筐体（１１）と前記筐体（１１）に固定される固定ビーム（１２）とを含む筐体コンポーネント（１）と、
   前記筐体（１１）内に設けられ、且つ複数の電池単体（２１）を含む電池モジュール（２）と、
   前記電池モジュール（２）を覆うためのものであり、且つ前記固定ビーム（１２）に固定される第１の拘束部材（３）と、
   前記第１の拘束部材（３）の前記電池モジュール（２）から離れる側に位置し、且つ前記固定ビーム（１２）に固定される第２の拘束部材（４）であって、前記第２の拘束部材（４）上に脆弱領域（４１３）が設けられ、前記第２の拘束部材（４）は、前記第１の拘束部材（３）に対して拘束力を印加し、前記脆弱領域（４１３）で前記電池単体（２１）の膨張を許容するように配置される第２の拘束部材（４）とを含む、電池（２００）。
2. 前記第２の拘束部材（４）と前記第１の拘束部材（３）とは、積層されて設けられる、請求項１に記載の電池（２００）。
3. 前記電池単体（２１）は、電極コンポーネント（２１２）を含み、前記脆弱領域（４１３）は、前記電極コンポーネント（２１２）の位置する領域に対応して設けられる、請求項１又は２に記載の電池（２００）。
4. 前記脆弱領域（４１３）は、前記第２の拘束部材（４）の厚さ方向に貫通するように設けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池（２００）。
5. 前記電池単体（２１）は、前記第１の拘束部材（３）に向かう側面（Ｓ）を有し、前記側面（Ｓ）は、４つの側辺を有し、
   前記第２の拘束部材（４）は、前記側面（Ｓ）の少なくとも一部の側辺において前記第１の拘束部材（３）に拘束力を印加する、請求項１～４のいずれか１項に記載の電池（２００）。
6. 前記第１の拘束部材（３）は、前記電池モジュール（２）を覆うための第１のリミット部（３１）を含み、前記第２の拘束部材（４）は、前記第１のリミット部（３１）の外側に積層されて設けられる第２のリミット部（４１）を含み、前記電池モジュール（２）は、第１の方向（Ｘ）に沿って配列される複数の前記電池単体（２１）を含み、且つ前記４つの側辺は、第２の方向（Ｙ）に沿って延在する第２の側辺（Ｂ２）を含み、前記第２の方向（Ｙ）は、前記側面（Ｓ）内において前記第１の方向（Ｘ）に垂直であり、
   ここで、前記第２のリミット部（４１）は、横方向拘束ストリップ（４１２）を含み、前記横方向拘束ストリップ（４１２）は、前記第２の側辺（Ｂ２）で拘束力を印加するように配置される、請求項５に記載の電池（２００）。
7. 前記第１の方向（Ｘ）において、隣接する電池単体（２１）の隣接する前記第２の側辺（Ｂ２）は、同一の前記横方向拘束ストリップ（４１２）によって印加される力で拘束される、請求項６に記載の電池（２００）。
8. 前記４つの側辺は、第１の方向（Ｘ）に沿って延在する第１の側辺（Ｂ１）をさらに含み、前記第２のリミット部（４１）は、前記第２の方向（Ｙ）に沿って間隔をあけて設けられ、且ついずれも第１の方向（Ｘ）に沿って延在し、前記第１の側辺（Ｂ１）で拘束力を印加するように配置される２つの縦方向拘束ストリップ（４１１）をさらに含み、
   ここで、前記横方向拘束ストリップ（４１２）は、前記２つの縦方向拘束ストリップ（４１１）の間に位置し、且つ前記横方向拘束ストリップ（４１２）の両端は、それぞれ前記２つの縦方向拘束ストリップ（４１１）に接続される、請求項６又は７に記載の電池（２００）。
9. 前記第２のリミット部（４１）は、複数の前記横方向拘束ストリップ（４１２）を含み、隣接する前記横方向拘束ストリップ（４１２）と前記２つの縦方向拘束ストリップ（４１１）との間に囲まれた領域は、前記脆弱領域（４１３）を形成する、請求項８に記載の電池（２００）。
10. 前記電池モジュール（２）の第２の方向（Ｙ）に沿う両側にいずれも前記固定ビーム（１２）が設けられ、
    前記第１の拘束部材（３）は、第１のリミット部（３１）と２つの第１の取り付け部（３２）とを含み、前記第１のリミット部（３１）は、前記電池モジュール（２）を覆うためのものであり、前記２つの第１の取り付け部（３２）は、それぞれ、前記第１リミット部（３１）の前記第２の方向（Ｙ）に沿う両側に接続され、
    前記第２の拘束部材（４）は、第２のリミット部（４１）と２つの第２の取り付け部（４２）とを含み、前記第２のリミット部（４１）は、前記第１のリミット部（３１）の外側に積層されて設けられ、前記２つの第２の取り付け部（４２）は、それぞれ、前記第２のリミット部（４１）の前記第２の方向（Ｙ）に沿う両側に接続され、
    ここで、同一側に位置する前記第１のリミット部（３１）と前記第２のリミット部（４１）は、同一の前記固定ビーム（１２）に固定される、請求項１～９のいずれか１項に記載の電池（２００）。
11. 前記第１のリミット部（３１）全体は、前記第１の取り付け部（３２）に対して、前記電池モジュール（２）から離れる側へ突出し、前記第２のリミット部（４１）全体は、前記第２の取り付け部（４２）に対して、前記電池モジュール（２）から離れる側へ突出する、請求項１０に記載の電池（２００）。
12. 前記第２の拘束部材（４）の前記第１の拘束部材（３）から離れる側に設けられ、且つ前記筐体（１１）の開口端を閉鎖する外蓋（５）をさらに含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池（２００）。
13. 電力消費装置であって、前記電力消費装置に電気エネルギーを提供するための、請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池（２００）を含む、電力消費装置。