專利名稱：電池組的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備多個由多個電池構成的電池模塊的電池組。
背景技術：
將多個電池收納在殼體中、從而能夠輸出規定的電壓及容量的電池組被廣泛用作各種設備、車輛等的電源。其中，開始采用通過并聯及串聯連接通用的電池，使輸出規定的電壓及容量的組電池模塊化，并將該電池模塊進行各種組合，從而能與各式各樣的用途相對應的技術。該模塊化技術通過使收納在電池模塊中的電池高性能化，可以謀求電池模塊本身的小型及輕量化，因而具有提高組裝電池組時的作業性，同時提高在車輛等的被限定的空間搭載時的自由度等多種優點。但是，構成組電池的各個電池由于性能未必一致，因而例如在放電中，因最低容量的電池而使組電池的電流容量受到限制，而且在充電中，因最低容量的電池而使組電池整體的再充電受到限制。因此，在超過上述限制地對組電池進行充放電時，因最低容量的電池的劣化而有可能產生組電池的循環壽命下降等問題。作為這樣的問題的解決方法，在專利文獻1中，記載了在并聯及串聯連接多個電池的組電池中、通過復合地相互連接相鄰的電池彼此之間而構成網絡的技術。通過構成這樣的網絡，特性不均衡的電池被自動平衡化，因而能夠抑制特定電池的性能劣化，其結果是，能夠提高組電池的循環壽命。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特表2002-533042號公報
發明內容
發明所要解決的問題如上所述，通過使組電池模塊化，并與車輛等的被限定的空間的大小一致地適宜組合該電池模塊，便能夠靈活地搭載輸出規定的電壓及容量的電池組。例如，在通過二維排列圓筒形電池而構成電池模塊時，電池模塊的外形尺寸由二維排列的圓筒形電池的行列數決定，以該外形尺寸為基準，通過使排列電池模塊的個數、或配置的朝向(縱向配置或橫向配置)變化，能夠與被限定的空間的大小一致地搭載組合有多個電池模塊的電池組。但是，電池模塊的外形尺寸由圓筒形電池的高度、和二維排列的圓筒形電池的行列數所規定，因而即使改變排列的電池模塊的個數或配置的朝向，有時也不能在狹窄的空間搭載，在被限定的空間搭載電池模塊時的自由度未必能夠說是充分的。本發明是鑒于上述問題點而完成的，其主要目的在于提供一種電池組，其通過將多個電池模塊放入電池組中，能夠提高在被限定的空間搭載電池模塊時的自由度。用于解決課題的手段
4
本發明以多個單元電池(素電池imit cells)排成一列的組電池為單位，準備并聯地排列多個該組電池的第1電池模塊、和串聯地排列多個該組電池的第2電池模塊這兩種電池模塊，組合該兩種電池模塊而構成電池組。串聯地排列多個組電池而成的第2電池模塊的外形尺寸中的最小寬度與構成組電池的單元電池的最小寬度一致。另一方面，并聯地排列多個組電池而成的第1電池模塊的外形尺寸的最小寬度根據并聯排列的組電池的個數而變化，但至少相對于單元電池的最小寬度為組電池的個數倍。因此，能夠增大第1電池模塊和第2電池模塊的外形尺寸的最小寬度之差。由此，通過在寬廣的空間搭載第1電池模塊，在狹窄的空間搭載第2電池模塊， 能夠提高在被限定的空間搭載電池組時的自由度。此外，第1電池模塊及第2電池模塊都以多個單元電池排成一列而成的組電池為單位而構成，因而能夠容易構筑各電池模塊。也就是說，本發明的電池組具備多個由多個單元電池排列而成的、且被收納在殼體內的電池模塊，其中，電池模塊以多個單元電池排成一列而成的組電池為單位，通過排列多個組電池而構成，電池模塊含有由組電池多個并聯地排列而成的第1電池模塊和由組電池多個串聯地排列而成的第2電池模塊，通過組合第1電池模塊和第2電池模塊而構成電池組。這里，優選并聯地電連接組電池中的排成一列的多個單元電池。由此，在通過組合以組電池為單位而構成的第1電池模塊及第2電池模塊而構成的電池組中，即使構成組電池的單元電池中的一個萬一發生故障，也能夠確保電池組的電流供給。此外，優選組電池具備正極及負極的電極端子、和輸入輸出控制單元電池的充放電的信號的信號端子。由此，容易進行由組電池構成的電池模塊彼此之間的電連接及充放電控制。此外，優選單元電池具備將單元電池內產生的氣體排出到電池外的開放部(安全閥)，組電池還具備與單元電池的開放部連通的排氣通道。由此，即使構成組電池的單元電池中的一個因異常發熱而使安全閥工作，從而向單元電池外放出高溫氣體，也能夠不使高溫氣體暴露于周邊的單元電池而經由排氣通道排放到組電池外。其結果是，即使構成組電池的單元電池中的一個萬一發生故障，也不會對其它正常的單元電池施加影響，因而能夠構筑高安全性的電池模塊。發明的效果根據本發明，通過用外形尺寸的最小寬度不同的兩種電池模塊構成電池組，且以多個單元電池排成一列而成的組電池為單位構成該兩種電池模塊，能夠容易實現在被限定的空間搭載時的自由度大的電池組。
圖1是示意表示本發明的一實施方式的電池模塊中使用的單元電池的構成的剖視圖。圖2是示意表示本發明的一實施方式的組電池的構成的分解立體圖。圖3(a)是本發明的一實施方式的組電池的立體圖，(b)是組電池的剖視圖，(C)是 (b)的A部的局部放大圖。圖4(a) (e)是示意表示本發明的一實施方式的第1電池模塊的構成的分解立體圖。圖5是本發明的一實施方式中的第1電池模塊的立體圖。圖6(a) (e)是示意表示本發明的一實施方式的第2電池模塊的構成的分解立體圖。圖7是本發明的一實施方式中的第2電池模塊的立體圖。圖8(a) (d)是示意表示另一實施方式的第2電池模塊的構成的分解立體圖。圖9是另一實施方式中的第2電池模塊的立體圖。圖10是表示在汽車中搭載具備多個電池模塊的電池組的例子的示意圖。圖11 (a)、(b)是表示第1電池模塊和第2電池模塊的組合的一個例子的立體圖。
具體實施例方式以下，基于附圖對本發明的實施方式進行詳細的說明。再有，本發明并不限定于以下的實施方式。此外，可在不脫離發揮本發明效果的范圍的范圍內進行適宜的變更。另外， 也可以與其它實施方式組合。圖1是示意表示本發明的一實施方式的電池模塊中使用的電池(以下稱為“單元電池”)100的構成的剖視圖。再有，本發明中的電池組以多個單元電池100排成一列而成的組電池為單位，作為通過排列多個組電池而構成的電池模塊的集合體而構成。作為本發明中的構成組電池的單元電池100，例如能夠采用圖1所示的圓筒形的鋰離子二次電池。該鋰離子二次電池也可以是作為筆記本型個人計算機等便攜式電子設備的電源使用的通用電池。在此情況下，能夠使用高性能的通用電池作為電池模塊的單元電池，因而能夠更容易謀求電池模塊的高性能化、低成本化。此外，單元電池100具備在因發生內部短路等而使電池內的壓力升高時將氣體排出到電池外的安全機構。以下，參照圖1 對單元電池100的具體的構成進行說明。如圖1所示，將隔著隔膜3卷繞正極1和負極2而成的電極組4與非水電解液一同收納在電池殼體7中。在電極組4的上下配置有絕緣板9、10，正極1經由正極引線5與過濾器12接合，負極2經由負極引線6與兼作負極端子的電池殼體7的底部接合。過濾器12被連接在內帽蓋13上，內帽蓋13的突起部被連接在金屬制的閥體14 上。再有，閥體14被連接在兼作正極端子的端子板8上。另外，端子板8、閥體14、內帽蓋 13及過濾器12成為一體，經由墊圈11將電池殼體11的開口部封口。如果因在單元電池100中發生內部短路等，從而使單元電池100內的壓力上升，則閥體14朝端子板8膨脹，如果內帽蓋13和閥體14的接合脫落，則電流路徑被截斷。如果單元電池100內的壓力進一步上升，則閥體14斷裂。由此，在單元電池100內發生的氣體經由過濾器12的貫通孔12a、內帽蓋13的貫通孔13a、閥體14的裂縫、以及端子板8的開放部8a而排到外部。再有，將在單元電池100內產生的氣體排到外部的安全機構并不限定于圖1所示的結構，也可以是其它結構。圖2是示意表示本實施方式的組電池200的構成的分解立體圖，圖3 (a)是組電池 200的立體圖，圖3(b)是組電池200的剖視圖，圖3 (c)是圖3(b)的A部的局部放大圖。如圖2所示，排成一列的多個(圖中為6個)單元電池(筒狀電池)100被收納在殼體30內，構成圖3(a)所示的組電池200。這里，單元電池100的正極端子8被整齊地排列在同一方向，排成一列的多個單元電池100被并聯地電連接。由此，在通過組合以組電池 200為單位而構成的電池模塊所構成的電池組中，即使構成組電池200的單元電池100中的一個萬一發生故障，也能夠確保電池組的電流供給。具體地說，如圖2所示，在平板20的表面上形成有正極連接板21和負極連接板 22，正極連接板21如圖3 (c)所示，經由形成在平板20上的開口部20a而與各單元電池100 的正極端子8連接。此外，各單元電池100的負極端子(電池殼體7的底部)通過負極匯流條23來連接，經由從負極匯流條23的一部分延伸的導通部對、2如而被連接在形成于平板20上的負極連接板22、22b上。由此，各單元電池100通過形成于平板20上的正極連接板21及負極連接板22被并聯地電連接。此外，如圖3(c)所示，平板20被密合地設置在單元電池100的一端部(在本實施方式中，為正極端子8側)上，單元電池100的開放部8a如圖3(b)所示，經由正極連接板 21的開口部21b，與設在平板20和蓋40形成的空間中的排氣通道50連通。由此，從單元電池100的開放部8a排出的高溫氣體經由形成于平板20上的開口部20a被排到排氣通道 50中。此外，排氣通道50相對于多個單元電池100以大致密封狀態被區分，因而排到排氣通道50中的高溫氣體不會暴露于周邊的單元電池100，而能夠經由排氣通道50從設在蓋 40上的排出口 40a排到組電池200外面。此外，平板20的一端部如圖3(a)所示，從蓋40的排出口 40a向外部伸出，設在正極連接板21的端部上的正極的電極端子21a及設在負極連接板22的端部上的負極的電極端子22a向外部露出。由此，容易進行組電池200彼此之間的電連接。再有，平板20也可以是形成有正極及負極的電極端子21a、22a、和形成有輸入輸出用于控制單元電池100的充放電的信號的信號端子(未圖示)的布線基板。這里，本發明的組電池200只要多個單元電池100排成一列即可，單元電池100的正極端子8的朝向、或單元電池100間的電連接關系沒有特別的限制。例如，也可以交替變換相互鄰接的單元電池100的正極端子8的朝向而排列，使排成一列的單元電池100串聯地電連接。此外，正極及負極的電極端子21a、22a、和輸入輸出用于控制單元電池100的充放電的信號的信號端子也未必裝入組電池200中。此外，組電池200也未必收納在殼體30中。在此情況下，不在組電池200上形成排氣管路50，但如后所述，通過將由多個組電池200構成的電池模塊裝入殼體中，能夠相對于電池模塊形成排氣管路。本發明中的電池組通過集中多個電池模塊而構成，但該電池模塊以多個單元電池 100排成一列而成的組電池200為單位，通過排列多個組電池200而構成。而且，構成電池組的電池模塊包括并聯地排列多個組電池200的第1電池模塊、和串聯地排列多個組電池 200的第2電池模塊這兩種電池模塊，通過組合第1電池模塊和第2電池模塊而構成電池組。圖4(a) (e)是示意表示本實施方式的第1電池模塊300的構成的分解立體圖， 圖5是第1電池模塊300的立體圖。如圖4(c)所示，通過并聯地排列多個(圖中為4個)由多個(圖中為6個)單元電池排成一列的而成的組電池200，構成第1電池模塊300。這里，所謂“并聯地排列”，指的是將多個組電池200排列在與多個單元電池排成一列的X方向(列方向)垂直的Y方向。在第1電池模塊300中，串聯地電連接多個并聯排列的組電池200的正極及負極。 具體地說，形成于平板20的表面上的各組電池200的正極的電極端子21a及負極的電極端子2 相互串聯地電連接。再有，排列在X方向的單元電池100的負極端子(電池殼體的底部)通過負極匯流條23來連接，經由從負極匯流條23的一部分延伸的導通部M而被連接在形成于平板20上的負極連接板22上。這里，平板20也可以在整個第1電池模塊300上構成一個平板20以取代如圖2 所示的在每個組電池200上設置。此外，關于殼體30，也可以使整個第1電池模塊300收納在一個殼體30中以取代使每個組電池200裝入殼體中，并用蓋40封蓋。此外，如圖5所示，也可以使平板20的一端部從蓋40的排出口向外部伸出，使整個第1電池模塊300的正極及負極的電極端子21a、22a向外部露出。由此，容易進行第1電池模塊300彼此之間的電連接、或與后述的第2電池模塊的電連接。圖6 (a) (e)是示意表示本實施方式的第2電池模塊400A的構成的分解立體圖， 圖7是第2電池模塊400A的立體圖。如圖6(c)所示，通過串聯地排列多個(圖中為2個)由多個(圖中為6個)單元電池排成一列而成的組電池200，構成第2電池模塊400A。這里，所謂“串聯地排列”，指的是將多個組電池200排列在與多個單元電池排成一列的X方向(列方向)平行的方向。在第2電池模塊400A中，串聯地電連接串聯排列的多個組電池200的正極及負極。具體地說，將形成于平板20的表面上的各組電池200的正極連接板21及負極連接板 22經由正極及負極的電極端子21a、2h而相互串聯地電連接。此外，各組電池200的單元電池100的負極端子(電池殼體7的底部)通過負極匯流條23來連接，經由從負極匯流條 23的一部分延伸的導通部對、2如而被連接在形成于平板20上的負極連接板22上。這里，平板20也可以在整個第2電池模塊400A上構成一個平板20以取代如圖2 所示的在每個組電池200上設置。此外，關于殼體30，也可以使整個第2電池模塊400A收納在一個殼體30中以取代使每個組電池200裝入殼體中，并用蓋40封蓋。此外，如圖7所示，也可以使平板20的一端部從蓋40的排出口向外部伸出，使整個第2電池模塊400A的正極及負極的電極端子21a、22a向外部露出。由此，容易進行第2電池模塊400A彼此之間的電連接、或與第1電池模塊300的電連接。圖8(a) (d)是示意表示另一實施方式的第2電池模塊的構成的分解立體圖，圖 9是另一實施方式中的第2電池模塊400B的立體圖。在本發明中，第2電池模塊通過串聯地排列多個組電池200而構成，而在“串聯地排列”中，除了如圖6(a) (e)所示，將多個組電池200排列在與多個單元電池排成一列的 X方向(列方向)平行的方向的方式以外，也包括如圖8(a) (d)所示，將多個(圖中為2 個)組電池200排列在單元電池(筒狀電池)100的軸方向(Z方向)的方式。具體地說， 相互串聯地電連接形成于平板20的表面上的各組電池200的正極連接板21及負極連接板 22。這里，關于殼體30，也可以如圖9所示，使整個第2電池模塊400B收納在一個殼體30中以取代使每個組電池200裝入殼體中，并用蓋40封蓋。此外，也可以使平板20的一端部從蓋40的排出口向外部伸出，使整個第2電池模塊400B的正極及負極的電極端子21a、2h向外部露出。由此，容易進行第2電池模塊400B彼此之間的電連接、或者與第1電池模塊300或第2電池模塊400A的電連接。這里，多個組電池200并聯地排列而成的第1電池模塊300的外形尺寸如圖5所示，長度L1由單元電池(筒狀電池)的直徑和組電池200中排成一列的單元電池的個數之積決定，高度H1由單元電池的軸方向的高度決定，寬度W1由單元電池的直徑和第1電池模塊300中并聯排列的組電池200的個數之積決定。此外，多個組電池200串聯地排列而成的第2電池模塊400A的外形尺寸，如圖7 所示，長度L2由單元電池(筒狀電池)的直徑、組電池200中排成一列的單元電池的個數和第2電池模塊400A中串聯排列的組電池200的個數之積決定，高度H2由單元電池的軸方向的高度決定，寬度W2由單元電池的直徑決定。此外，多個組電池200串聯地排列而成的第2電池模塊400B的外形尺寸如圖9所示，長度L3由單元電池(筒狀電池)的直徑和組電池200中排成一列的單元電池的個數之積決定，高度H3由單元電池的軸方向的高度和第2電池模塊400B中串聯排列的組電池200 的個數之積決定，寬度W3由單元電池的直徑決定。也就是說，串聯地排列多個組電池200而成的第2電池模塊400A、400B的外形尺寸中的最小寬度^、W3與構成組電池200的單元電池(筒狀電池)的最小寬度(筒狀電池的直徑)一致。另一方面，并聯地排列多個組電池200而成的第1電池模塊300的外形尺寸的最小寬度W1根據并聯地排列的組電池200的個數而變化，但至少相對于單元電池的最小寬度為組電池200的個數倍。因此，能夠增大第1電池模塊300和第2電池模塊400A、 400B的外形尺寸的最小寬度之差。由此，通過在寬廣的空間搭載第1電池模塊300，在狹窄的空間搭載第2電池模塊400A、400B，能夠提高在被限定的空間搭載電池組時的自由度。此夕卜，第1電池模塊300及第2電池模塊400A、400B都能夠以多個單元電池排成一列而成的組電池200為單位而構成，因而能夠容易構筑各電池模塊。圖10是表示在汽車中搭載具備多個電池模塊的電池組的例子的示意圖。通過在后部座位下面的比較寬廣的空間中，以高度H1為縱向配置第1電池模塊300，在前后座位間的地板下的狹窄的空間中，以最小寬度W2為縱向配置第2電池模塊400A，從而能夠在被限定的空間中高效率地配置電池模塊。再有，本發明中的電池組為了能夠輸出規定的電壓及容量，只要通過適宜組合外形尺寸不同的兩種電池模塊(第1電池模塊300和第2電池模塊400A、400B)而構成即可， 只要根據搭載電池組的空間的大小適宜選擇各電池模塊300、400A、400B的個數及排列的
方法即可。圖11 (a)、(b)是表示第1電池模塊300和第2電池模塊400B的組合的一個例子的立體圖。圖11(a)在比較寬廣的空間內，并聯地配置多個(圖中為8個)第1電池模塊 300，而在狹窄的空間內，串并聯(圖中為3個X3個)地配置第2電池模塊400B。再有，如果空間富余，也可以使第2電池模塊400B的一部分兩層重疊。此外，如圖11(b)所示，不僅在狹窄的空間內配置第2電池模塊400B，而且在比較寬廣的空間內并聯地配置多個(圖中為8個)第1電池模塊300，進而也可以在余下的空間內配置多個(圖中為3個)第2電池模塊400B。這里，如圖11 (a)、(b)所示，作為組合第1電池模塊300和第2電池模塊400B而成的電池組，構成第1電池模塊300的組電池200中的單元電池的軸方向和構成第2電池模塊400B的組電池中的單元電池的軸方向相互正交。此外，作為第1電池模塊300，并聯地排列的組電池200的個數沒有限制，因而構成第1電池模塊300的組電池200的個數多于構成第2電池模塊400B的組電池200的個數。以上，通過優選的實施方式說明了本發明，但這樣的記述不是限定事項，當然可以進行多種變更。例如在上述實施方式中，對于構成第1電池模塊300及第2電池模塊400A、 400B的組電池200，說明了串聯地電連接的例子，但也可以并聯地電連接。此外，將單元電池100規定為圓筒形電池，但也可以是方形電池。此外，單元電池的種類沒有特別的限定， 例如能夠使用鋰離子電池、鎳氫電池等。產業上的可利用性 本發明作為汽車、電動自行車或電動玩具等的驅動用電源是有用的。符號說明1正極2負極3隔膜4電極組5正極引線6負極引線7電池殼體8端子板(正極端子)8a開放部9、10絕緣板11墊圈12過濾器12a貫通孔13內帽蓋13a貫通孔14閥體20平板20a開口部21正極連接板2la、22a電極端子21b開口部22負極連接板23負極匯流條24導通部30 殼體40 蓋40a排出口50排氣通道100單元電池200組電池300第1電池模塊400A、400B第2電池模塊
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權利要求
1.一種電池組，其具備多個由多個單元電池排列而成的、且被收納在殼體內的電池模塊，其中，所述電池模塊以所述多個單元電池排成一列而成的組電池為單位，通過排列多個該組電池而構成；所述電池模塊包含所述組電池多個并聯地排列而成的第1電池模塊，和所述組電池多個串聯地排列而成的第2電池模塊；通過組合所述第1電池模塊和所述第2電池模塊而構成所述電池組。
2.根據權利要求1所述的電池組，其中，所述組電池中的排成一列的所述多個單元電池被并聯地電連接。
3.根據權利要求2所述的電池組，其中，所述組電池具備正極及負極的電極端子、和輸入輸出控制所述單元電池的充放電的信號的信號端子。
4.根據權利要求3所述的電池組，其中，所述第1電池模塊中的多個并聯排列的所述組電池的所述正極及負極的電極端子被串聯地電連接；所述第2電池模塊中的多個串聯排列的所述組電池的所述正極及負極的電極端子被串聯地電連接。
5.根據權利要求3所述的電池組，其中，所述單元電池具備開放部，用于將該單元電池內產生的氣體排出到電池外； 所述組電池還具備與所述單元電池的開放部連通的排氣通道。
6.根據權利要求5所述的電池組，其中，所述排氣通道具有配設在所述多個單元電池的一端側的平板；所述單元電池的開放部經由形成于所述平板上的貫通孔而與所述排氣通道連通。
7.根據權利要求6所述的電池組，其中，所述平板被密合地配設在所述單元電池的一端部上； 所述排氣通道相對于所述多個單元電池以密閉狀態被劃分。
8.根據權利要求6所述的電池組，其中， 所述平板由布線基板構成；在所述布線基板上形成有布線，所述布線分別與所述組電池中的正極和負極的電極端子及所述信號端子連接。
9.根據權利要求1所述的電池組，其中， 所述單元電池由筒狀電池構成；所述第1電池模塊在與所述多個單元電池排成一列的列方向垂直的方向上并聯地排列有多個所述組電池；所述第2電池模塊在與所述單元電池的列方向平行的方向上，或在由所述筒狀電池構成的單元電池的軸方向上串聯地排列有多個所述組電池。
10.根據權利要求9所述的電池組，其中，構成所述第1電池模塊的所述組電池中的單元電池的軸方向和構成所述第2電池模塊的所述組電池中的單元電池的軸方向相互正交。
11.根據權利要求1所述的電池組，其中，構成所述第1電池模塊的所述組電池的個數多于構成所述第2電池模塊的所述組電池的個數。
全文摘要
本發明提供一種電池組，其具有多個由多個單元電池(100)排列而成的、且被收納在殼體內的電池模塊，電池模塊以多個單元電池(100)排成一列而成的組電池(200)為單位，通過排列多個組電池(200)而構成。電池模塊包含多個組電池(200)并聯地排列而成的第1電池模塊(300)、和多個組電池(200)串聯地排列而成的第2電池模塊(400A、400B)，通過組合第1電池模塊(300)和第2電池模塊(400A、400B)而構成電池組。
文檔編號H01M2/12GK102473871SQ20108002563
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年2月24日
發明者安井俊介, 糸井俊樹, 黑崎敏彥 申請人:松下電器產業株式會社