JP7423611B2 - 電池モジュールユニット、電池モジュール、エネルギー蓄積システム及び電動車両 - Google Patents

電池モジュールユニット、電池モジュール、エネルギー蓄積システム及び電動車両 Download PDF

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Description

本発明は、電池分野に関し、具体的には電池モジュールユニット、及び、それを備えた電池モジュール、エネルギー蓄積システム、ならびに電動車両に関する。
電池の充電中には陽極リチウム吸蔵現象があり、電池モジュールに膨れ現象が生じ、長期間の使用によって電池システムが回復不能な変形膨れを生じ、電池セルの膨れムラが局部的に電池セルの電解液の欠落を招き、軽いとモジュール差圧の増大による電池システム構造の失陥につながり、ひいては電池セルが過充電または過放電につながり、電解液が分解することによって、電池セルが膨らんで発火して爆発する。
そこで、電池セルを均一に膨張させるための電池モジュールユニットを提供する必要がある。
電池モジュールユニットであって、
順次に積層された複数の第１ホルダを備え、前記第１ホルダは、ホルダ本体を含み、互いに隣り合う２つの前記ホルダ本体の間には電池セルが収容されており、
複数の第１ホルダには、少なくとも１つの第１固定ホルダが含まれ、前記第１固定ホルダは、他の第１ホルダの間に設けられ、
前記第１固定ホルダの一方側の電池セルは、第１電池セル群を構成し、
前記第１固定ホルダの他方側の電池セルは、第２電池セル群を構成し、
複数の前記ホルダ本体の一端には、連結構造体が設けられており、前記連結構造体は、複数の第１ホルダを連結し、
前記第１固定ホルダのホルダ本体には、留め具が設けられており、前記連結構造体と前記第１固定ホルダとが複数の第１ホルダの積層方向である第１方向に固定するように、前記第１固定ホルダの留め具は前記連結構造体に固定され、
前記第１固定ホルダの一方側に位置する第１ホルダは、前記連結構造体に対して前記第１方向に沿って移動可能であり、他方側に位置する第１ホルダは、前記連結構造体に対して前記第１方向と反対方向に移動可能であり、
前記第１電池セル群及び前記第２電池セル群は、前記第１固定ホルダの前記第１方向の中心対称軸に対して対称であるか又は複数の第１固定ホルダの前記第１方向の中心対称軸に対して対称である。
本発明の幾つかの態様によれば、前記第１電池セル群と前記第２電池セル群との電池セルの数は同じである。
本発明の幾つかの態様によれば、前記留め具は、第１ボスを含み、
前記連結構造体のｘ軸及びｙ軸で規定される平面と平行な側壁には、前記第１ボスに対応して第１位置決め溝が設けられ、前記第１位置決め溝は、前記第１ボスに合わせて固定され、
前記x軸は前記第1方向と平行であり、前記y軸は第2方向と平行であり、前記第2方向は前記ホルダ本体が前記連結部材に向かう方向である。
本発明の幾つかの態様によれば、前記留め具は、第２ボスを含み、前記第２ボスと前記第１ボスとは異なる前記第１ホルダに設け、
前記第２ボスと前記第１ボスは、それぞれ前記ホルダ本体の第３方向の両側に位置し、前記第３方向は、前記第１方向、前記第２方向とともに垂直であり、
前記連結構造体の前記第１位置決め溝から離れる側には、前記第２ボスに対応する第２位置決め溝が設けられ、前記第２位置決め溝は、前記第２ボスに合わせて固定されている。
本発明の幾つかの態様によれば、各々の前記第１ホルダは、前記連結構造体の前記第１方向の両側にそれぞれ設けられた第１ボスと、クリップとを含む前記留め具を備え、前記第１ボスは前記連結構造体に押し当てられ、前記クリップは前記連結構造体に係合される。
本発明の幾つかの態様によれば、前記クリップは、交わる２つの突き当て面を有し、
一方の前記突き当て面は、前記ホルダ本体と対向するように前記連結構造体の前記第３方向の対向する両側に押し当てられ、
他方の前記突き当て面は、前記第１ボスと対向するように前記連結構造体の前記第２方向の対向する両側に押し当てられ、
前記第２方向は前記ホルダ本体が前記連結部材に向かう方向であり、前記第３方向は、前記第１方向、前記第２方向とともに垂直である。
本発明の幾つかの態様によれば、前記電池モジュールユニットは、複数の前記第１ホルダの第１方向に沿う両側に設けられる２つの第２ホルダをさらに有し、
前記第２ホルダと隣り合う前記第１ホルダとの間には、前記電池セルが収容されており、
前記第２ホルダには、突出部が設けられており、
前記連結構造体の前記第１方向に沿う両側には、耳掛けがそれぞれ設けられ、２つの前記耳掛けは、それぞれ前記第２ホルダの突出部に固定されている。
本発明の幾つかの態様によれば、前記第１ホルダのホルダ本体の前記第１方向に沿う両側には、少なくとも一組の係合スロット及び嵌入部が設けられており、
前記第１ホルダの係合スロットは、隣り合う他の前記第１ホルダの嵌入部と嵌合可能である。
本発明の幾つかの態様によれば、前記ホルダ本体の前記連結構造体の両側に位置する側壁には、係合スロットと嵌入部とが対称的に配置され、前記側壁の両側に位置する前記係合スロットと前記嵌入部とが対称的に分布され、隣り合う２つの前記第の１ホルダのうち、一方の前記第１ホルダは、他方の前記第１ホルダに対して前記第１方向に垂直な平面内で１８０°回転して取り付けられている。
本発明の幾つかの態様によれば、各々の前記第１ホルダは、クリップを含む前記留め具を備え、
前記クリップは、交わる２つの突き当て面を含み、一方の前記突き当て面と前記ホルダ本体とが前記連結構造体の対向する両側に押し当てられ、
前記連結構造体の両側に位置する２つの前記クリップの他方の突き当て面は、前記連結構造体の対向する両側に対向するように押し当てられている。
本発明の幾つかの態様によれば、前記電池モジュールユニットは、前記連結構造体に固定された、前記電池セルの電極タブに接続されるバスバーをさらに備える。
本発明の幾つかの態様によれば、少なくとも１つの前記第１ホルダには位置決めピンが設けられ、前記連結構造体には位置決め孔が設けられ、
前記位置決めピンは、対応する前記位置決め孔を貫通することができる。
本発明の幾つかの態様によれば、前記位置決めピンは、前記位置決め孔内において前記第１方向に平行な方向に沿って移動することができる。
本発明の幾つかの態様によれば、前記バスバーには採集端子がさらに設けられ、前記採集端子は前記バスバーの第３方向の一方側に位置し、前記第３方向は、前記第１方向に垂直である。
本発明の幾つかの態様によれば、前記バスバーと前記連結構造体は、熱溶着、接着、又は螺合により接続される。
本発明に係る電池モジュールは、少なくとも１つの前記電池モジュールユニットと、少なくとも１つの前記電池モジュールユニットの外に設けられて、前記電池モジュールユニットを固定する結束バンドと、を備える。
また、本発明には、上記の電池モジュールユニット又は電池モジュールを含むエネルギー蓄積システムも提案されている。
また、本発明には、上記の電池モジュールユニット又は電池モジュールを備えた電動車両も提案されている。
上記の電池モジュールユニットは、複数の前記第１ホルダのうちの少なくとも１つの第１ホルダを介して前記連結構造体に固定され、残りの前記第１ホルダは、電池セルが膨張することによって前記第１方向に平行な方向に沿って移動可能であり、前記第１固定ホルダの両側の前記第１電池セル群及び前記第２電池セル群は、第１ホルダ又は複数の前記第１固定ホルダの中心対称軸に対して対称であり、これにより、前記第１電池セル群と前記第２電池セル群との電池セルは前記第１方向に沿って均一に膨張するようになる。
本発明の第１実施形態によるエネルギー蓄積システムの概略構成図である。 図１のエネルギー蓄積システムを別の視点から見た構成図である。 図１における電池モジュールの構成を示す模式図である。 図３に示された電池モジュールユニットの連結構造体が除去された後の構造を示す分解図である。 図３に示された電池モジュールユニットの隣り合う２つの第１ホルダと第２ホルダの構成を示す分解図である。 図３の電池モジュールユニットを別の視点から見た構成図である。 図３の第１ホルダの他の実施形態での構成図である。 図３の電池モジュールユニットの第２ホルダの概略構成図である。 図１のエネルギー蓄積システムのさらに別の視点での構成図である。 図９の電池モジュールユニットの他の第２ホルダの概略構成図である。 第２実施形態における電池モジュールの概略構成図である。 第３実施形態における電池モジュールの概略構成図である。
以下の具体的な実施形態では、上記の図面に関連して本発明をさらに説明する。
以下、本願実施例における図面を合わせて、本願実施例における技術案を明確且つ全体的に説明するが、ここで述べる実施例は、すべての実施例ではなく、本願の一部の実施例に過ぎないことは明らかである。本願の実施例に基づき、創造的な労働なしに当業者によって得られるすべての他の実施例についても、本願の保護範囲内に属する。
別段の定義がない限り、本文で使用するすべての技術及び科学的用語は、本願の技術分野に属する技術者が一般的に理解する意味と同様である。本願明細書において使用する用語は、具体的な実施形態を説明する目的に過ぎず、本願を限定する旨ではない。
以下、図面に関連して、本願のいくつかの実施形態を詳細に説明する。衝突しない場合には、以下の実施形態および実施形態における特徴は互いに組み合わされてもよい。
［第１実施形態］
図１及び図２に示すように、エネルギー蓄積システム３００は、結束バンド３０１と、複数の電池モジュール２００とを備える。前記結束バンド３０１は、複数の前記電池モジュール２００の外側に設けられ、且つ複数の前記電池モジュール２００を当接して固定させるが、これに限定されない。前記電池モジュール２００の数は４つであるが、これに限定されない。前記電池モジュール２００は、少なくとも１つの前記電池モジュールユニット１００を含む。第１実施形態では、前記電池モジュールユニット１００の数は１つであるが、これに限定されない。勿論、他の実施形態では、前記電池モジュール２００は、２つまたは他の数の電池モジュールユニット１００を含んでもよい。
また、図１、図３及び図４に示すように、前記電池モジュールユニット１００は、相対的に配置された第１端１０１、第２端１０３と、第１電池セル群１０５と、第２電池セル群１０７と、接続構造体１と、複数の順次に積み重ねられた第１ホルダ２と、を備えている。第１方向Ｘは、複数の第１ホルダ２の積層方向と定義される。一実施形態において、前記第１方向Ｘは、前記第２端１０３が前記第１端１０１に向かう方向であるが、これに限定されない。前記第１ホルダ２は、ホルダ本体２１と、前記ホルダ本体２１に設けられた留め具２３とを含む。前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７は、それぞれ第１方向Ｘに沿って順次配置された複数の電池セル１００１を含む。隣り合う２つの前記ホルダ本体２１の間には、１つの前記電池セル１００１が収容されているが、これに限られない。前記連結構造体１は、複数の前記ホルダ本体２１の一端に設けられている。複数の前記第１ホルダ２は、１つの第１固定ホルダ２ａを含むが、これに限定されない。前記第１固定ホルダ２ａは、前記接続構造体１と前記第１固定ホルダ２ａとが前記第１方向Ｘに固定されるように、前記接続構造体１に固定されている。第１固定ホルダ２ａは、複数の前記第１ホルダ２の前記第１方向Ｘでの中心対称軸Ｎに対応して位置する。前記中心対称軸Ｎは、前記第１方向Ｘに対して垂直である。一実施形態において、前記第１固定ホルダ２ａの前記第１方向Ｘでの中心対称軸は、中心対称軸Ｎと同一の直線に位置するが、これに限定されない。前記第１固定ホルダ２ａの一方側の複数の電池セル１００１は第１電池セル群１０５を構成し、前記第１固定ホルダ２ａの他方側の複数の電池セル１００１は第２電池セル群１０７を形成する。具体的には、前記第１電池セル群１０５は、前記第１端１０１と前記第１固定ホルダ２ａの一方側との間に設けられ、前記第２電池セル群１０７は、前記第２端１０３と前記第１固定ホルダ２ａの他方側との間にが設けられている。前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７は、前記第１固定ホルダ２ａの中心対称軸に対して対称である。
他の実施形態では、隣り合う２つの前記ホルダ本体２１の間には、２つまたは他の数の前記電池セル１００１が収容されてもよい。
複数の前記第１ホルダ２の積層方向は、第２端１０３が第１端１０１に向かうことに限定されず、他の実施形態では、前記第１方向Ｘは、前記第１端１０１が前記第２端１０３に向かう方向であってもよい。
図３に示すように、第１実施形態では、前記第１ホルダ２の数は７つであるが、これに限られない。ここで、前記第１固定ホルダ２ａの７つの前記第１ホルダ２での配列順序が４番目である。前記電池モジュールユニット１００は、２つの第２ホルダ３をさらに含む。２つの前記第２ホルダ３は、複数の前記第１ホルダ２の前記第１方向Ｘに沿う両側に設けられる。前記第２ホルダ３と隣り合う前記第１ホルダ２との間には、前記電池セル１００１が収容されている。７つの前記第１ホルダ２において、前記第１固定ホルダ２ａの前記第１端１０１に向かう片側に位置する１番目から３番目の前記第１ホルダ２、及び前記第１端１０１に位置する前記第２ホルダ３に固定された４つの電池セル１００１は第１電池セル群１０５を構成し、前記第１固定ホルダ２ａの他方側に位置する５番目から７番目の前記第１ホルダ２及びもう１つの第２ホルダ３に固定された４つの電池セル１００１は第２電池セル群１０７を構成する。
他の実施形態では、前記電池モジュールユニット１００は、２つの前記第２ホルダ３を省略してもよく、７つの前記第１ホルダ２において、前記第１固定ホルダ２ａの一方側に位置する第１乃至第３の前記第１ホルダ２で固定される３つの電池セル１００１は第１電池セル群１０５を構成し、前記第１固定ホルダ２ａの他方側に位置する第５乃至第７の前記第１ホルダ２で固定される３つの電池セル１００１は第２電池セル群１０７を構成する。
図３に示すように、前記第１固定ホルダ２ａには、第１ボス２３１ａが設けられている。前記連結構造体１には、前記第１ボス２３１ａに対応する第１位置決め溝１１が設けられている。前記第１位置決め溝１１の数は、前記第１ボス２３１ａの数と同じである。前記第１ボス２３１ａは、前記第１位置決め溝１１内に係合されて、前記第１方向Ｘに位置決めされている。前記第１固定ホルダ２ａを除く６つの前記第１ホルダ２は、それぞれ、前記電池セル１００１が膨張して変形したときに前記連結構造体１に沿って移動でき、前記第１固定ホルダ２ａの両側に位置する３つの前記第１ホルダ２の第１方向Ｘへの移動可能な総距離と、他方側に位置する３つの第１ホルダ２の第１方向Ｘと反対方向への移動可能な総距離とは等しい。前記第１固定ホルダ２ａの両側の複数の前記電池セル１００１の累積膨張距離が等しいため、前記第１電池セル群１０５及び前記第２電池セル群１０７は均一に膨張するようになる。
図３及び図６に示すように、第１実施形態では、前記第１固定ホルダ２ａには、第２ボス２３３ａがさらに設けられている。前記第２ボス２３３ａと前記第１ボス２３１ａは、それぞれ前記ホルダ本体２１の両側に位置する。前記接続構造体１の前記第１位置決め溝１１とは後ろ向きの側には、前記第２ボスに対応する第２位置決め溝１１ａが設けられている。前記第２ボス２３３ａは、前記第１方向Ｘに位置決めされるように、前記第２位置決め溝１１ａ内に係合されて、前記第１固定ホルダ２ａと前記連結構造体１との連結強度を向上させる。
図１及び図３に示すように、前記留め具２３は、前記接続構造体１及び前記第１ホルダ２が第２方向Ｙと第３方向Ｚに位置決めされるように、前記接続構造体１の側壁に当接される。ここで、前記第１方向Ｘ、前記第２方向Ｙ、及び前記第３方向Ｚはそれぞれ垂直である。前記第２方向Ｙは、前記ホルダ本体２１が前記接続構造体１に向かう方向であるが、これに限定されない。
図５及び図６に示すように、前記第１ホルダ２のホルダ本体２１の前記第１方向Ｘに沿う両側には、少なくとも一組の係合スロット２４及び嵌入部２５がそれぞれ設けられている。前記第１ホルダ２の係合スロット２４は、隣り合う他の前記第１ホルダ２の嵌入部２５と嵌合可能であり、複数の前記第１ホルダ２を前記第２方向Ｙ及び前記第３方向Ｚに位置決めすることができる。具体的には、第１実施形態では、前記ホルダ本体２１の前記接続構造体１の両側に位置する側壁に２１１は、前記係合スロット２４と前記嵌入部２５とが対称的に設けられている。各々の前記側壁２１１の各側には、２組の前記係合スロット２４と前記嵌入部２５とが設けられる。また、前記側壁２１１の両側に位置する前記係合スロット２４と前記嵌入部２５は対称的に分布するが、これに限られない。隣り合う２つの前記第１ホルダ２において、一方の前記第１ホルダ及び前記第１固定ホルダ２ａは、他方の前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａに対して前記第１方向に垂直な平面内で１８０°回転して取り付けられている。これにより、複数の第１ホルダ２が互いに当接し且つそれぞれ前記第２方向Ｙ及び前記第３方向Ｚに位置決めされる。例えば、前記第１ホルダ２の嵌入部２５は、隣り合う前記第１固定ホルダ２ａの係合スロット２４内に嵌め込まれ、且つ前記係合スロット２４の底壁２４１に押し当てられる。前記第１固定ホルダ２ａの嵌入部２５は、前記第１ホルダ２の係合スロット２４内に嵌め込まれ、且つ前記係合スロット２４の底壁２４１に押し当てられる。前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａは、それぞれ前記第２方向Ｙ及び前記第三方向Ｚに位置決めされている。
図５及び図６に示すように、第１実施形態では、前記ホルダ本体２１の両端部の側壁２１１の両側には、少なくとも一組の係合スロット２４ａと嵌入部２５ａとがそれぞれ設けられている。前記第１ホルダ２の係合スロット２４ａは、隣り合う他の前記第１ホルダ２の嵌入部２５ａと嵌合し、且つ複数の前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａとを前記第２方向Ｙと前記第３方向Ｚに位置決めすることができる。また、他の実施形態では、前記係合スロット２４と前記嵌入部２５、及び／または、前記係合スロット２４ａと前記嵌入部２５ａは省略してもよい。
他の実施形態では、図７及び図8に示すように、前記側壁２１１の一方側には、一組の前記係合スロット２４ａと前記嵌入部２５のみが設けられ、前記側壁２１１の両側に位置する前記係合スロット２４と前記嵌入部２５が対称的に分布している。前記側壁２１１の一方側には、３組または他の数の前記係合スロット２４と前記嵌入部２５が設けられてもよく、前記第１ホルダ２の係合スロット２４と隣り合う他の前記第１ホルダ２の嵌入部２５とが嵌合すれば良い。
図６に示すように、前記第２ホルダ３における前記第１ホルダ２の係合スロット２４、２４ａ及び嵌入部２５、２５ａに対応する箇所には、嵌入部３５、３５ａ及び係合スロット３４、３４ａがそれぞれ設けられており、これにより、前記第２ホルダ３と前記第１ホルダ２は、それぞれ前記第２方向Ｙ及び前記第３方向Ｚに位置決めされる。
図１乃至図３に示すように、前記留め具２３は、第１ボス２３１と、バックル２３５とを備えている。前記第１ボス２３１は、前記ホルダ本体２１の前記接続構造体１に向かう側に設けられている。前記バックル２３５は、交わる２つの突き当て面２３５１を含む。一方の前記突き当て面２３５１が前記ホルダ本体２１と対向するように前記連結構造体１の対向する両側に押し当てられることにより、前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａと前記連結構造体１とは前記第２方向Ｙに沿って位置決めされる。他方の前記突き当て面２３５１が前記第１ボス２３１と対向するように前記連結構造体１の対向する両側に押し当てられることにより、前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａと前記連結構造体１とは前記第３方向Ｚに沿って位置決めされる。
他の実施形態では、前記第１固定ホルダ２ａの第２ボス２３３ａと前記連結構造体１の第２位置決め溝１１ａを省略してもよい。前記第１ホルダ２の第２ボス２３３及び／または前記第１固定ホルダ２ａのバックル２３５を省略してもよい。
図３及び図５に示すように、前記第２ホルダ３には、前記第２方向Ｙに沿って２つの突出部３１が対向して設けられる。２つの突出部３１は、それぞれ前記接続構造体１の両側に押し当てられる。前記連結構造体１の前記第１方向Ｘに沿う両側には、耳掛け１２がそれぞれ設けられている。２つの前記耳掛け１２がそれぞれ前記第２ホルダ３の２つの突出部３１の外側を保持することにより、複数の前記第１ホルダ２、前記第１固定ホルダ２ａ、及び２つの前記第２ホルダ３はそれぞれ対応する電池セル１００１を保持して固定する。第１実施の形態では、前記接続構造体１は射出成形を採用するが、これに限定されない。前記耳掛け１２は、前記電池セル１００１がある程度まで膨張した後に、前記第１ホルダ２と前記第２ホルダ３を動かして前記第１方向Ｘに沿って移動させて、前記第２ホルダ３の突出部３１を前記耳掛け１２から離脱させて、前記複数の電池セル１００１の内部圧力をバランスさせることができる。
図１、図２及び図５に示すように、第１実施形態では、各々の前記第１ホルダ2と前記第1固定ホルダ２ａとは同じ構造であるが、これに限定されない。前記第１ホルダ２の留め具２３は、第１ボス２３１と、第２ボス２３３と、バックル２３５とを含む。前記第１ボス２３１は、前記第１ボス２３１ａと同じ構造であり、前記第２ボス２３３は、前記第２ボス２３３ａと同じ構造である。前記第１ホルダ２、前記第１固定ホルダ２ａは、前記第２方向Ｙに沿う両側には、前記第１ボス２３１／２３１ａと、前記第２ボス２３３／２３３ａと、前記バックル２３５とが対称的に設けられている。
図３及び図９に示すように、前記第１ボス２３１／２３１ａは、前記ホルダ本体２１の前記第１方向Ｘに沿った中間箇所に位置し、前記第２ボス２３３／２３３ａは、前記第１方向Ｘに沿って前記第１ボス２３１／２３１ａからずれるように、前記ホルダ本体２１に設けられている。これに応じて、前記接続構造体１の前記第１ボス２３１ａに対応する第１位置決め溝１１は、前記接続構造体１の中間箇所に位置する。前記連結構造体１の前記第２ボス２３３ａに対応する第２位置決め溝１１ａは、前記第１方向Ｘに沿って前記第１位置決め溝１１からずれている。前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａとの前記第２ボス２３３／２３３ａ及び前記バックル２３５は、前記第２方向Ｙに沿って順次に設けられている。前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａは、射出成形を採用するが、これに限定されない。前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａとの前記第１ボス２３１／２３１ａ、前記第２ボス２３３／２３３ａ及び前記バックル２３５は、プロセスの利便性を図り、前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａと前記連結構造体１との接続強度を向上させるために、バイアス設計を採用している。
他の実施形態では、前記第１ボス２３１/２３１ａ、前記第２ボス２３３/２３３ａ、及び前記バックル２３５は、前記ホルダ本体２１における前記第１方向Ｘに沿ういずれかの個所に位置してもよく、前記第１ボス２３１／２３１ａと前記第２ボス２３３/２３３ａが前記連結構造体１の対向する両側に位置すれば良い。図１及び図３に示すように、前記電池セル１００の電極タブと接続するために、前記接続構造体１には２つのバスバー１３と１つのバスバー１４とが設けられている。２つの前記バスバー１３は、前記バスバー１４の両側に位置する。前記バスバー１４には、採集端子１５がさらに設けられている。前記採集端子１５は、前記バスバー１３及び前記バスバー１４の一方側に位置している。前記バスバー１３と前記バスバー１４は、それぞれ前記連結構造体１と熱融着されるが、これに限らない。例えば、他の実施形態では、前記バスバー１３及び前記バスバー１４は、それぞれ前記連結構造体１と接着又は螺合されてもよい。
一実施形態において、前記バスバー１３と前記バスバー１４は銅バーであるが、これに限定されない。図３に示すように、少なくとも１つの前記第１ホルダ２の一方側には、位置決めピン２６が設けられている。前記接続構造件１には、位置決め孔１６が対応して設けられている。具体的には、前記位置決め孔１６は、前記バスバー１３及び前記バスバー１４の前記採集端子１５に向かう側に位置するが、これに限られない。採集端子１５の逆装による故障を避けるために、前記位置決めピン２６は、対応する位置決め孔１６を貫通することができる。他の実施形態では、前記位置決めピン２６と前記位置決め孔１６は省略されてもよい。
図３に示すように、各第１ホルダ２の片側には、いずれも１つの位置決めピン２６が設けられている。第１固定ホルダ２ａの位置決めピン２６は、前記接続構造体１とは後ろ向きの側に位置する。前記接続構造体１の位置決め孔１６は、複数の前記第１ホルダ２に対応して、前記接続構造体１の複数の前記位置決めピン２６に向かう。隣り合う２つの前記第１ホルダの中の１つは、前記第１方向Ｘに垂直な平面内で１8０度回転して取り付けられるので、複数の第１ホルダの前記接続構造体１に向かう位置決めピン２６の数の和が４つであり、これに応じて、前記接続構造体１の位置決め孔１６の数は４つである。前記位置決め孔１６は、対応する前記第１ホルダ２の位置決めピン２６がその中で前記第１方向に平行な方向に沿って前記第１ホルダ２の前記第１固定ホルダ２ａとは後ろ向きの方向に向かって所定距離を移動することを許容する。これにより、２つの前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａとの間の電池セル１００１の膨張の均一性がさらに向上される。
図９及び図１０に示すように、前記電池モジュールユニット１００は、接続構造体４をさらに備える。前記接続構造体４は、前記複数の第１ホルダ２の前記接続構造体１とは後ろ向きの側に設けられている。前記バックル２３５は、複数の前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａが前記接続構造体４とそれぞれ前記第２方向Ｙ及び前記第３方向Ｚに位置決めされるように、前記接続構造体４に嵌め込む。前記接続構造体４の両側にはそれぞれ２つの耳掛け４２が設けられている。２つずつの前記耳掛け４２は、複数の前記第１ホルダ２、前記第１固定ホルダ２ａ、及び２つの前記第２ホルダ３がそれぞれ前記電池セル１００１を保持して固定するように、前記第２ホルダ３の２つの前記突出部３１の外側にそれぞれ押し当てられる。前記接続構造体４と前記接続構造体１は、それぞれ複数の前記第１ホルダ２、前記第１固定ホルダ２ａ及び２つの前記第２ホルダ３の両側に位置し、電池モジュールユニット１００の強度を向上した。他の実施形態では、前記接続構造体４は省略されてもよい。
図１に示すように、前記エネルギー蓄積システム３００は、複数の接続フレーム３０３をさらに含む。各接続フレーム３０３の両端は、それぞれ隣り合う２つの前記電池モジュール２００に接続されている。具体的には、前記連結構造体１の両側にはねじ穴１７が設けられている。前記接続フレーム３０３は、締付部材３０５を介して前記ねじ穴１７に螺合される。そして、前記接続フレーム３０３は、前記バスバー１４に貼付されている。前記接続フレーム３０３は、略U字状のタイル構造である。前記接続フレーム３０３は、前記第１方向Ｘに沿って延伸して弾性変形可能であり、２つの隣り合う前記電池モジュール２００が前記第１方向Ｘに沿って移動することを可能にする。なお、他の実施形態では、前記接続フレーム３０３は省略されてもよい。
また、他の実施形態では、銭エネルギー蓄積システム３００は、結束バンド３０１を省略してもよく、複数の電池モジュール２００は、前記接続フレーム３０３または他の方法で接続されて固定されてもよい。
図５及び図９に示すように、隣り合う２つの前記電池モジュール２００において、２つの隣り合う前記第２ホルダ３には、少なくとも一組のガイド孔３３とガイドピン３６とが対向するように設けられている。前記ガイドピン３６は、前記ガイド孔３３内に挿入可能であり、２つの前記電池モジュール２００が前記第１方向Ｘに沿って装着されるようにガイドする。なお、他の実施形態では、前記ガイド孔３３及びガイドピン３６は省略されてもよい。
幾つかの実施形態では、前記結束バンド３０１はスチールバンドであるが、これに限定されない。また、他の実施形態では、前記第１固定ホルダ２ａと前記連結構造体１は、ネジ接続や接着などで固定されてもよい。前記第１固定ホルダ２ａ以外の複数の前記第１ホルダ２は、第１ボス２３１と第２ボス２３３を省略してもよい。前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａの留め具２３は、対向するように前記ホルダ本体２１に設けられた２つのバックル２３５を含む。２つの前記バックル２３５は、前記接続構造体１の両側に位置し、且つ前記第１ホルダ２及び前記第１固定ホルダ２ａがそれぞれ前記連結構造体１と前記第２方向Ｙ及び前記第３方向Ｚに位置決めされるように、前記連結構造体１に押し当てられる。
また、他の実施形態では、１８０°回転せずに取り付けられるために、隣り合う２つの前記第１ホルダ２は異なる構造を採用してもよい。
また、他の実施形態では、前記電池モジュールユニット１００において、前記第１固定ホルダ２ａのみには、留め具２３が設けられてもよい。前記留め具２３は、第１ボス２３１のみを含み、前記第１ボス２３１は、前記接続構造体１の第１位置決め溝１１と連携して、前記第１固定ホルダ２ａを前記接続構造体１に固定させる。前記電池モジュール２００は、他の結束バンド（図示せず）をさらに含み、複数の前記第１ホルダ２及び／または前記第２ホルダ３は、前記他の結束バンドを介して前記接続構造体１に固定される。
また、他の実施形態において、前記エネルギー蓄積システム３００は、前記結束バンド３０１、前記接続フレーム３０３、及び前記締付部材３０５を省略してもよい。前記エネルギー蓄積システム３００は、上記の電池モジュールユニット１００を備える。
［第２実施形態］
図１１に示すように、電池モジュールユニット１００’は、前記電池モジュールユニット１００の構造とほぼ同じであるが、電池モジュールユニット１００’の第１ホルダ２の数は８つであり、前記第１固定ホルダ２ａの数は２つである点で相違している。２つの前記第１固定ホルダ２ａは、複数の前記第１ホルダ２において前記第１方向Ｘの中心対称軸Ｎ’に対して対称であり、且つ前記中心対称軸Ｎ’に隣接しており、２つの前記第１固定ホルダ２ａの中心対称軸と前記中心対称軸Ｎ’とが重なり合っている。２つの前記第１固定ホルダ２ａは、それぞれ前記接続構造体１に固定されている。前記係合スロット２４、２４ａ、３４、３４ａ及び嵌入部２５、２５ａ、３５、３５ａは省略されている。２つの前記第１固定ホルダ２ａは、１つの電池セル１００１を収容する。前記第１電池セル群１０５は、前記第１固定ホルダ２ａと前記第１端１０１との間に位置し、前記第２電池セル群１０７は、他の前記第１固定ホルダ２ａと前記第２端１０３との間に位置する。前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７は、２つの前記第１固定ホルダ２ａの中心対称軸に関して対称である。２つの前記第１固定ホルダ２ａの８つの前記第１ホルダ２での配列順序はそれぞれ第４及び第５である。８つの前記第１ホルダ２において、配列順序が４番目である前記第１固定ホルダ２ａの前記第１端１０１に向かう片側に位置する１番目から３番目の前記第１ホルダ２及び１つの前記第２ホルダ３に固定された４つの電池セル１００１は第１電池セル群１０５を構成する。8つの前記第１ホルダ２において、配列順序が５番目である前記第１固定ホルダ２ａの他方側の６番目から8番目の前記第１ホルダ２及びもう１つの第２ホルダ３に固定された４つの電池セル１００１は第２電池セル群１０７を構成する。本実施形態では、２つの第１固定ホルダ２ａが隣接して設けられており、他の実施形態では、２つの第１固定ホルダ２ａの間に他の第１ホルダまたは第１固定ホルダが設けられているなど、隣接して設けられていなくても良い。
前記第１固定ホルダ２ａには、第１ボス２３１ａが設けられ、前記接続構造体１には、２つの前記第１固定ホルダ２ａに対応して、２つの第１位置決め溝１１が設けられている。前記第１ボス２３１ａは、前記第１固定ホルダ２ａと前記接続構造体１とが前記第１方向Ｘに位置決めされるように、対応する前記第１位置決め溝１１内に嵌入可能である。各前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａとの留め具２３は、第１ボス２３１／２３１ａ及びバックル２３５を含む。前記第１ボス２３１／２３１ａと前記バックル２３５の１つの突き当て面２３５１とは、前記連結構造体１の両側に対向するように押し当てられ、前記バックル２３５と前記ホルダ本体２１とは、前記接続構造体１の両側に対向するように押し当てられ、これにより、前記第１ホルダ２、前記第１固定ホルダ２ａと、前記接続構造体１とは、それぞれ前記第２方向Ｙと前記第３方向に位置決めされる。
前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７は、前記２つの第１固定ホルダ２の中心対称軸に対して対称であり、これにより、前記第１固定ホルダ２ａの両側の移動可能な３つの前記第１ホルダ２ａの移動の総距離は等しくなり、前記第１固定ホルダ２ａの両側の前記電池セル１００１の累積膨張距離は等しくなり、前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７は均一に膨張するようになる。本実施形態では、２つの前記第１固定ホルダ２ａの中心対称軸は、複数の第１ホルダ２の前記第１方向Ｘでの中心対称軸Ｎ’であるが、他の実施形態ではこれに限定されない。
また、他の実施形態では、接続強度を向上するために、各前記第１ホルダ２と前記第１固定ホルダ２ａには、前記接続構造体１の前記第１ボス２３１／２３１ａとは後ろ向きの側に押し当てられる第２ボス２３３／２３３ａが設けられてもよい。
［第３実施形態］
図１２に示すように、電池モジュールユニット１００’’は、電池モジュールユニット１００の構造とほぼ同じであり、前記電池モジュールユニット１００’’の前記第１ホルダ２の数は１５個であり、前記第１固定ホルダ２ａの数は３つである点で相違している。前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７との数は、それぞれ２つである。具体的には、３つの前記第１固定ホルダ２ａは、それぞれ１５個の前記第１ホルダ２の前記第１方向Ｘでの中心対称軸Ｎ’’に対応する箇所に位置し、且つ前記中心対称軸Ｎ’’に対して対称である２箇所に位置している。具体的には、３つの前記第１固定ホルダ２ａは、複数の第１ホルダ２において、前記第１方向Ｘに沿ってそれぞれ４番目、8番目及び１２番目に並べられている。３つの前記第１固定ホルダ２ａは、それぞれ前記接続構造体１に固定されている。３つの前記第１固定ホルダ２ａの中心対称軸は、前記中心対称軸Ｎ’と重なるが、他の実施形態ではこれに限定されない。
１５個の前記第１ホルダ２において、配列順序が４番目である前記第１固定ホルダ２ａの第１端１０１に向かう片側の１番目から３番目の前記第１ホルダ２及び第１端１０１に位置する前記第２ホルダ３に固定された４つの電池セル１００１は、第１電池セル群１０５を構成する。１５個の前記第１ホルダ２において、配列順序が４番目及び８番目である２つの前記第１固定ホルダ２ａの間の５番目から７番目の第１ホルダ２に固定された４つの電池セル１００１は、第２電池セル群１０７を構成する。１５個の前記第１ホルダ２において、配列順序が８番目及び１２番目である２つの前記第１固定ホルダ２ａの間の９番目から１１番目の第１ホルダ２に固定された４つの電池セル１００１は、もう１つの第１電池セル群１０５を構成する。１５個の前記第１ホルダ２において、配列順序が１２番目である前記第１固定ホルダ２ａの第２端１０３に向かう片側の１３番目から１５番目の前記第１ホルダ２及び第２端１０３に位置するもう１つの前記第２ホルダ３に固定された４つの電池セル１００１は、もう１つの第２電池セル群１０７を構成する。前記第１固定ホルダ２ａには、第１ボス２３１ａが設けられ、前記接続構造体１には、３つの前記第１固定ホルダ２ａに対応して、３つの第１位置決め溝１１が設けられている。前記第１ボス２３１ａは、前記第１固定ホルダ２ａと前記接続構造体１とが前記第１方向Ｘに位置決めされるように、対応する前記第１位置決め溝１１内に嵌め込まれることが可能である。３つの前記第１固定ホルダ２ａは、前記接続構造体１に固定され、これにより、各前記第１固定ホルダ２ａの両側に位置する３つの前記第１ホルダ２の移動可能な総距離は等しくなり、前記第１固定ホルダ２ａの両側の前記第１電池セル群１０５／第２電池セル群１０７の電池セル１００１の累積膨張距離が等しくなり、前記第１電池セル群１０５及び前記第２電池セル群１０７は均一に膨張するようになる。
また、他の実施形態では、電池モジュールユニット１００’’の第１ホルダ２は、１９個または他の数であってもよい。前記第１ホルダ２の数が１９個である場合、前記第１方向Ｘに沿って配列順序が５番目、１０番目、１５番目の第１固定ホルダ２ａに第１ボス２３１ａを設けてもよい。第１ボス２３１ａは、各前記第１固定ホルダ２ａの両側の４つの前記第１ホルダ２が移動する総距離が等しくなるように、前記接続構造体１における３つの第１位置決め溝１１内に嵌入される。
また、本発明には、上記の電池モジュールユニット１００または上記の電池モジュール２００を備える電気自動車（図示せず）が提案されている。
上記の第１乃至第３の実施形態から分かるように、複数の前記第１ホルダ２のうちの少なくとも１つの第１固定ホルダ２ａが前記接続構造体１に固定され、残りの前記第１ホルダ２は前記電池セル１００１の膨張作用により前記第１方向Ｘに平行な方向に沿って移動可能になり、前記第１固定ホルダ２ａの一方側に位置する第１ホルダ２は、前記接続構造体１に対して前記第１方向Ｘに相対移動可能であり、他方側に位置する第１ホルダ２は、前記接続構造体１に対して前記第１方向Ｘとは反対方向に移動可能である。そして、前記接続構造体１に固定される各第１固定ホルダ２ａの両側の第１電池セル群１０５及び第２電池セル群１０７は、複数の前記第１固定ホルダ２ａまたは複数の第１固定ホルダ２ａに関して、前記第１方向Ｘの中心対称軸に対して対称である。これにより、前記第１電池セル群１０５と前記第２電池セル群１０７との電池セル１００１は、前記第１方向Ｘに平行な方向に沿って均一に膨張する。

以上の実施形態は、本願の技術提案を説明するのみに用いられ、本願を制限するものではない。以上の好ましい実施形態を参照して本願を詳細に説明したが、当業者は、本願の技術案を修正又は均等に置換することで得られたものも、本願の技術案の精神と範囲から逸脱することはないと理解されるべきである。
３００ エネルギー蓄積システム
３０１ 結束バンド
３０３ 接続フレーム
３０５ 締付部材
２００ 電池モジュール
１００，１００’，１００’’ 電池モジュールユニット
１０１ 第１端
１０３ 第２端
１０５ 第１電池セル群
１０７ 第２電池セル群
１００１ 電池セル
１，４ 接続構造体
１１ 第１位置決め溝
１１ａ 第２位置決め溝
１２，４２ 耳掛け
１３，１４ バスバー
１５ 採集端子
１６ 位置決め孔
１７ ねじ穴
２ 第１ホルダ
２ａ 第１固定ホルダ
２１ ホルダ本体
２１１ 側壁
２３ 留め具
２３１，２３１ａ 第１ボス
２３３，２３３ａ 第２ボス
２３５ バックル
２３５１ 突き当て面
２４，２４ａ，３４，３４ａ 係合スロット
２４１ 底壁
２５，２５ａ，３５，３５ａ 嵌入部
２６ 位置決めピン
３ 第２ホルダ
３１ 突出部
３３ ガイド孔
３６ ガイドピン
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向
Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’ 中心対称軸

Claims (16)

  1. 電池モジュールを形成するための電池モジュールユニットであって、
    順次に積層された複数の第１ホルダ及び複数の電池セルを備え、前記第１ホルダは、ホルダ本体を含み、互いに隣り合う２つの前記ホルダ本体の間には電池セルが収容されており、
    複数の第１ホルダには、少なくとも１つの第１固定ホルダが含まれ、前記第１固定ホルダは、他の第１ホルダの間に設けられ、
    前記第１固定ホルダの一方側の電池セルは、第１電池セル群を構成し、
    前記第１固定ホルダの他方側の電池セルは、第２電池セル群を構成し、
    複数の前記ホルダ本体の一端には、連結構造体が設けられ、前記連結構造体は、複数の第１ホルダを連結し、
    前記第１固定ホルダのホルダ本体には、留め具が設けられており、前記連結構造体と前記第１固定ホルダとが複数の第１ホルダの積層方向である第１方向に固定されるように、前記第１固定ホルダの留め具は前記連結構造体に固定され、
    前記第１固定ホルダの一方側に位置する第１ホルダは、前記連結構造体に対して前記第１方向に沿って移動可能であり、他方側に位置する第１ホルダは、前記連結構造体に対して前記第１方向と反対方向に移動可能であり、
    前記第１電池セル群及び前記第２電池セル群は、前記第１固定ホルダの前記第１方向の中心対称軸に対して対称であるか又は複数の第１固定ホルダの前記第１方向の中心対称軸に対して対称であり、
    少なくとも１つの前記第１ホルダには位置決めピンが設けられ、前記連結構造体には位置決め孔が設けられ、
    前記位置決めピンは、対応する前記位置決め孔を貫通可能であり、
    前記位置決めピンは、前記位置決め孔内において前記第１方向に平行な方向に沿って所定距離を移動可能であることを特徴とする電池モジュールユニット。
  2. 前記第１電池セル群と前記第２電池セル群との電池セルの数は同じであることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールユニット。
  3. 前記留め具は、第１ボスを含み、前記連結構造体のｘ軸及びｙ軸で規定される平面と平行な側壁には、前記第１ボスに対応して第１位置決め溝が設けられ、前記第１位置決め溝は、前記第１ボスに合わせて固定され、
    前記x軸は前記第１方向と平行であり、前記y軸は第２方向と平行であり、前記第２方向は前記ホルダ本体が前記連結構造体に向かう方向であることを特徴とする請求項２に記載の電池モジュールユニット。
  4. 前記留め具は、第２ボスを含み、
    前記第２ボスと前記第１ボスは、それぞれ前記ホルダ本体の第３方向の両側に位置し、前記第３方向は、前記第１方向、前記第２方向とともに垂直であり、
    前記連結構造体の前記第１位置決め溝から離れる側には、前記第２ボスに対応する第２位置決め溝が設けられ、前記第２位置決め溝は、前記第２ボスに合わせて固定されていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュールユニット。
  5. 各々の前記第１ホルダは、前記連結構造体の第３方向の両側にそれぞれ設けられた第１ボスと、バックルとを含む留め具を備え、前記第１ボスは前記連結構造体に押し当てられ、前記バックルは前記連結構造体に係合され、前記第３方向は、前記第１方向、第２方向とともに垂直であり、前記第２方向は前記ホルダ本体が前記連結構造体に向かう方向であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールユニット。
  6. 前記バックルは、交わる２つの突き当て面を有し、
    一方の前記突き当て面は、前記ホルダ本体と対向し、前記一方の前記突き当て面と前記ホルダ本体とは、前記連結構造体の第２方向の対向する両側にそれぞれ押し当てられ、
    他方の前記突き当て面は、前記第１ボスと対向し、前記他方の前記突き当て面と前記第１ボスとは、前記連結構造体の第３方向の対向する両側にそれぞれ押し当てられ、
    前記第２方向は前記ホルダ本体が前記連結構造体に向かう方向であり、前記第３方向は、前記第１方向、前記第２方向とともに垂直であることを特徴とする請求項５に記載の電池モジュールユニット。
  7. 前記電池モジュールユニットは、複数の前記第１ホルダの第１方向に沿う両側に設けられる２つの第２ホルダをさらに有し、
    前記第２ホルダと隣り合う前記第１ホルダとの間には、前記電池セルが収容されており、
    前記第２ホルダには、突出部が設けられており、
    前記連結構造体の前記第１方向に沿う両側には、耳掛けがそれぞれ設けられ、２つの前記耳掛けは、それぞれ前記第２ホルダの突出部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールユニット。
  8. 前記第１ホルダのホルダ本体の前記第１方向に沿う両側には、少なくとも一組の係合スロット及び嵌入部が設けられており、
    前記第１ホルダの係合スロットは、隣り合う他の前記第１ホルダの嵌入部と嵌合可能であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールユニット。
  9. 前記ホルダ本体の前記連結構造体の両側に位置する側壁には、係合スロットと嵌入部とが対称的に配置され、前記側壁の両側に位置する前記係合スロットと前記嵌入部とが対称的に分布され、隣り合う２つの前記第１ホルダのうち、一方の前記第１ホルダは、他方の前記第１ホルダに対して前記第１方向に垂直な平面内で１８０°回転して取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の電池モジュールユニット。
  10. 各々の前記第１ホルダは、対向するように前記ホルダ本体に設けられた２つのバックルを含む留め具を備え、前記バックルは、交わる２つの突き当て面を含み、一方の前記突き当て面は、前記ホルダ本体と対向し、かつ、前記一方の前記突き当て面と、前記ホルダ本体とは、前記連結構造体の第２方向の対向する両側にそれぞれ押し当てられ、
    前記連結構造体の両側に位置する２つの前記バックルの他方の突き当て面は対向し、かつ、前記連結構造体の第３方向の対向する両側にそれぞれ押し当てられ、
    前記第２方向は前記ホルダ本体が前記連結構造体に向かう方向であり、前記第３方向は、前記第１方向、前記第２方向とともに垂直であることを特徴とする請求項８に記載の電池モジュールユニット。
  11. 前記電池モジュールユニットは、前記連結構造体に固定された、前記電池セルの電極タブに接続されるバスバーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュールユニット。
  12. 前記バスバーには採集端子がさらに設けられ、前記採集端子は前記バスバーの第３方向の一方側に位置し、前記第３方向は、前記第１方向に垂直であることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュールユニット。
  13. 前記バスバーと前記連結構造体は、熱溶着、接着、又は螺合により接続されることを特徴とする請求項１１に記載の電池モジュールユニット。
  14. 少なくとも１つの電池モジュールユニットと、少なくとも１つの前記電池モジュールユニットの外に設けられて、前記電池モジュールユニットを固定するバンドと、を備えた電池モジュールであって、
    前記電池モジュールユニットは、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電池モジュールユニットであることを特徴とする電池モジュール。
  15. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電池モジュールユニット、又は請求項１４に記載の電池モジュールを備えるエネルギー蓄積システム。
  16. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の電池モジュールユニット又は請求項１４に記載の電池モジュールを備えた電動車両。
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