電池模塊以及電池包的制作方法

本發明涉及電池模塊以及電池包。

背景技術：

作為電動汽車等發動機驅動用的電源或者作為家庭用或產業用的電源，利用的是將鋰離子電池等電池并聯連接來構成電池塊并將多個電池塊串聯或者并聯連接而構成的電池模塊。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-234369號公報

技術實現要素：

在將多個電池搭載于汽車等的情況下，需要確保電池模塊的安全性。因此，本發明的目的在于，提供一種安全性高的電池模塊以及電池包。

本發明所涉及的電池模塊構成為包含多個電池塊。多個電池塊分別具備：構成為包含多個電池的電池組、對電池組進行保持的塊保持器、和金屬板。多個電池將多個電池的正極側在一側對齊并將多個電池的負極側在另一側對齊從而保持于塊保持器的內部。金屬板配置在多個電池的正極或者負極當中的一個電極側、且配置在塊保持器的外部。塊保持器在多個電池的另一個電極側設置有朝向塊保持器的外部突出的突起。多個電池塊配置為彼此相鄰。彼此相鄰的電池塊之中的一個電池塊的突起配置為與另一個電池塊的金屬板對置。一個電池塊的突起的前端與另一個電池塊的金屬板接觸。

根據本發明，可提供安全性高的電池模塊以及電池包。

附圖說明

圖1是電池模塊的外觀的立體圖。

圖2是從Z方向觀察電池模塊的俯視圖。

圖3是電池模塊的分解立體圖。

圖4是表示多個電池塊容納于下殼體的樣態的立體圖。

圖5是從Z方向觀察容納于下殼體的多個電池塊的俯視圖。

圖6是表示電池塊的外觀的立體圖。

圖7是電池塊的局部放大圖。

圖8(a)是從Z方向觀察電池塊的俯視圖。圖8(b)是從X方向觀察電池塊的俯視圖。圖8(c)是從-X方向觀察電池塊的俯視圖。

圖9是電池塊的分解立體圖。

圖10是從X方向觀察電池保持器的俯視圖。

圖11是塊保持器的立體圖。

圖12是從Z方向觀察塊保持器的俯視圖。

圖13是從Y方向觀察塊保持器的俯視圖。

圖14是從X方向觀察第1塊保持器的立體圖。

圖15是從-X方向觀察第1塊保持器的立體圖。

圖16是從-X方向觀察第2塊保持器的立體圖。

圖17是從X方向觀察第2塊保持器的立體圖。

圖18是表示使電池塊模塊化的概念的立體圖。

圖19是表示使兩個電池塊模塊化的概念的從Z方向觀察的俯視圖。

圖20是概念圖。

圖21是從Z方向觀察電池塊的俯視圖。

圖22是圖21的B-B剖視圖。

圖23是使圖22變為立體圖的圖。

圖24是電池包的分解立體圖。

圖25是從Z方向觀察容納于框體的多個電池模塊的俯視圖。

圖26是示出在框體安裝有電池模塊的樣態的立體圖。

圖27是從Z方向觀察多個電池模塊安裝于框體的樣態的俯視圖。

圖28是用于說明托架的概念圖。

圖29是框體的立體圖。

圖30是框體的局部放大圖。

圖31是蓋的立體圖。

圖32是圖31的A-A剖視圖。

圖33是圖32的局部放大圖。

圖34是示出電池模塊、框體和蓋被卡合的樣態的電池包內部的局部剖視圖。

具體實施方式

以下，參照附圖來具體說明實施方式的例子。在所參照的各圖中，對于相同的部分賦予相同的符號，原則上省略與相同的部分有關的重復性說明。

圖1是表示電池模塊100的外觀的立體圖。通過圖1定義了X方向、Y方向、Z方向。表示各方向的箭頭的朝向是正方向，與箭頭相反的一側的朝向是負方向。在以下的記載部分中，X方向意味著+X方向，Y方向意味著+Y方向，Z方向意味著+Z方向。圖2是從Z方向觀察電池模塊100的俯視圖。圖3是電池模塊100的分解立體圖。圖4是表示多個電池塊10容納于下殼體42的樣態的立體圖。圖5是從Z方向觀察容納于下殼體42的多個電池塊10的俯視圖。

電池模塊100構成為包含多個電池塊10。電池模塊100將多個電池塊10容納于上殼體40和下殼體42。由上殼體40和下殼體42構成了電池殼體。在從X方向觀察電池殼體的側面，正極端子44和負極端子46從電池殼體的內部延伸出。正極端子44與電池塊的正極端子連接，負極端子46與電池塊的負極端子連接。即，正極端子44與電池模塊中包含的多個電池的正極電連接，負極端子46與電池模塊中包含的多個電池的負極電連接。上殼體40具有排氣管道48。排氣管道48是在從構成電池塊的電池1噴出氣體的情況下用于將氣體排出到電池殼體外的路徑。另外，從電池1噴出的氣體是指，在電池1的外裝罐的內部產生的氣體噴出到外裝罐的外部的氣體。線束保持器50是配置信號線的空間。第1金屬板52是在從電池1釋放高溫的氣體的情況下用于緩解氣體對下殼體42的影響。在從電池1釋放氣體的情況下，通過第1金屬板52也防止由于氣體的壓力、熱量而在下殼體42形成孔，從而防止被ECU保持部51保持的電子控制單元ECU的破損。托架53是用于固定于汽車的構件。在托架53設置有第1突出部54與第2突出部55。

圖6是表示電池塊10的外觀的立體圖。圖7是電池塊10的第4突起(凸部)39的放大圖。圖8(a)是從Z方向觀察電池塊10的俯視圖。圖8(b)是從X方向觀察電池塊10的俯視圖。圖8(c)是從-X方向觀察電池塊10的俯視圖。圖9是電池塊10的分解立體圖。圖10是從X方向觀察電池保持器3的俯視圖。圖11是塊保持器的立體圖。圖12是從Z方向觀察塊保持器的俯視圖。圖13是從Y方向觀察塊保持器的俯視圖。圖14是從X方向觀察第1塊保持器17的立體圖。圖15是從-X方向觀察第1塊保持器17的立體圖。圖16是從-X方向觀察第2塊保持器的立體圖。圖17是從X方向觀察第2塊保持器的立體圖。圖18是表示使兩個電池塊模塊化的概念的立體圖。圖19是表示使兩個電池塊模塊化的概念的從Z方向觀察的俯視圖。圖20示出第4突起39壓制其他電池塊的電池1的底部側的示意圖。

電池塊10構成為包含多個電池1。多個電池1容納于電池保持器3。

電池1是能充放電的二次電池。作為二次電池而假定圓筒型的鋰離子電池。除此之外，還可以利用鎳氫電池、堿性電池、鈉電池等。

電池1具有用于釋放在外裝罐的內部產生的氣體的機構。例如，用于釋放氣體的排氣孔設置于正極端子。

如圖10所示，一個電池保持器3構成為包含六個分割保持器。一個電池保持器3構成為包含形狀不同的三種分割保持器。將三種分割保持器稱作第1分割保持器7、第2分割保持器9和第3分割保持器11。電池保持器3為了容納多個電池1而設置有多個貫通孔5。多個貫通孔5呈交錯型配置。電池保持器3采用導熱性良好的材料。電池保持器例如能夠將鋁作為主材料并通過擠壓成型來成型。第1分割保持器7具有貫通孔5a。第3分割保持器11具有貫通孔5b。貫通孔5a比第1分割保持器7的其他貫通孔5更向第3分割保持器11側突出。貫通孔5b比第3分割保持器11的其他貫通孔5更向第1分割保持器7側突出。

由一個第1分割保持器7與兩個第2分割保持器9構成了第1電池組56。容納于第1電池組56的電池1被并聯地電連接。由一個第3分割保持器11與兩個第2分割保持器9構成了第2電池組58。容納于第2電池組58的電池1被并聯地電連接。

多個電池1按照每個電池組而以交錯型的配置關系進行排列配置。多個電池1按照每個電池組而將各電池的正極側在一側對齊，并將各電池的負極側在另一側對齊。第1電池組56中包含的電池1與第2電池組58中包含的電池1，以使得正極與負極的配置的位置關系成為相反的方式被保持于電池塊10。因而，在與配置于第1電池組56的正極集電板相同的面上配置有第2電池組58的負極集電板，在與配置于第1電池組56的負極集電板相同的面上配置有第2電池組58的正極集電板。為了確保這些集電體的絕緣性而設置有空間6。另一方面，通過使得貫通孔5a以及貫通孔5b突出，從而成為組裝電池保持器時的定位的標記。空間6的距離即電池組間的距離具有比電池組中包含的電池之間的距離長的部分。

在電池塊10中，在電池1的正極側配置有正極集電板13，在電池1的負極側配置有負極集電板15。正極集電板13與電池1的正極端子電連接，負極集電板15與電池1的負極端子電連接。

在電池1與正極集電板13之間，配置有塊保持器、增強部件19和正極引線21。在電池1與負極集電板15之間，配置有塊保持器和負極引線27。電池1利用粘接劑25而與塊保持器粘接。

配置于電池1的X方向的正側和負側的塊保持器為了對電池組進行保持而使第1塊保持器17與第2塊保持器23一體化。對于一體化，能夠利用凹凸形狀等。塊保持器能夠由絕緣性的樹脂來形成。

正極引線21將電池1的正極端子與正極集電板13電連接。

負極引線27將電池1的負極端子與負極集電板15電連接。

在負極集電板15隔著絕緣板29而安裝有第2金屬板31。

在圓筒型的電池中，通過對電池的外裝罐的敞開端部進行斂縫，從而正極端子以及封口板等被固定于電池的外裝罐。增強部件19是為了在從電池1釋放氣體時對塊保持器的強度進行增強而設置的。增強部件19能夠采用被加工成片狀的玻璃環氧樹脂。

第2金屬板31用于在從配置于第2金屬板31側的其他電池塊的電池1釋放高溫氣體時緩解高溫氣體對自身的電池塊中包含的電池1的影響。

在正極集電板13以及負極集電板15設置有第1連接板60或者第2連接板62。通過對第1連接板60與第2連接板62進行連接，從而自身的電池塊與其他電池塊被串聯地電連接。第1連接板60以及第2連接板62相對于正極集電板13以及負極集電板15而向垂直方向彎曲。第1連接板60和第2連接板62在電池模塊100中被設置在與排氣管道48相同的側面。第1連接板60與第2連接板62例如通過激光焊接而被連接。

在第2塊保持器23設置有支承體32。支承體32朝向第2塊保持器23的外部突出。在對第1連接板60與第2連接板62進行焊接時，第1連接板60朝向第2連接板62被加壓。支承體32被配置為與第2連接板62相接，作為加壓時的支承件來發揮功能。另外，也能夠以如第1連接板60與支承體32相接的位置關系來配置第1連接板60與第2連接板62。

在塊保持器設置有第1突起33、第2突起35、第3突起37和第4突起39。第1突起33與第4突起39被設置在配置有正極集電板13的區域。第2突起35與第3突起37被設置在配置有負極集電板15的區域。

第1突起33用于使增強部件19、正極引線21和正極集電板13一體化。使第1突起33貫通增強部件19、正極引線21和正極集電板13所設的開口部，對第1突起33的前端進行熱熔焊。另外，附圖表示對第1突起33進行熱熔焊之前的狀態。

第2突起35用于使負極引線27和負極集電板15一體化。使第2突起35貫通負極引線27和負極集電板15所設的開口部，對第2突起35的前端進行熱熔焊。在絕緣板29與第2金屬板31中，設置第2突起35的場所被開口。另外，附圖表示對第2突起35進行熱熔焊之前的狀態。在第2突起被熱熔焊之后，負極引線27被焊接至電池1的負極側的電極。通過第2突起的熱熔焊，能夠在固定了負極集電板15的狀態下，將負極引線27焊接至電池1的負極側的電極。負極引線27作為熔斷器來發揮功能。

第3突起37為了使負極引線27、負極集電板15、絕緣板29和第2金屬板31一體化而設置。使第3突起37貫通負極引線27、負極集電板15、絕緣板29和第2金屬板31所設的開口部，對第3突起37的前端進行熱熔焊。另外，附圖表示對第3突起37進行熱熔焊之前的狀態。

第4突起39的前端與其他電池塊的第2金屬板31接觸。第4突起39作為自身的電池塊與其他電池塊之間的支撐棒來發揮功能。通過第4突起39壓制其他電池塊的電池1的底部側，由此來抑制在從其他電池塊中包含的電池1釋放氣體的情況下由于氣體的威力使得該電池1向自身的電池塊側移動。

圖21至圖23對上殼體40以及下殼體42的具體構成進行說明。在圖21中，取代第1連接板60以及第2連接板62，利用的是第1連接板80以及第2連接板82。圖22是圖21的B-B剖視圖。圖23是使圖22變為立體圖的圖。

對于形成在自身的電池塊與其他電池塊之間的空間，需要防止在從其他電池塊的電池1釋放高溫的氣體的情況下由于氣體的影響而在構成該空間的側面的電池殼體形成孔。

在該空間中，關于配置有第1連接板80與第2連接板82的側面，通過由第1連接板80與第2連接板82來覆蓋該側面，從而能夠使得配置于該側面側的上殼體40不會直接暴露在氣體中。第1連接板80以及第2連接板82相對于正極集電板13以及負極集電板15而向垂直方向彎曲。

關于該空間的另一側面，通過調整上殼體40以及下殼體42的厚度，從而能夠確保相對于氣體的強度。在上殼體40設置有第1隔壁75，在下殼體42設置有第2隔壁76以及第3隔壁77。第1隔壁75、第2隔壁76以及第3隔壁77被配置在自身的電池塊與其他電池塊之間。第1隔壁75、第2隔壁76以及第3隔壁77形成得厚于設置有各個隔壁的電池殼體的側面的其他部分的厚度，并形成為在該空間側成為凸形狀。

圖24是電池包200的分解立體圖。圖24表示多個電池模塊100容納于框體66的樣態、以及蓋64。圖25是從Z方向觀察容納于框體66的多個電池模塊100的俯視圖。圖26是示出在框體66安裝有電池模塊100的樣態的立體圖。圖27是示出在框體66安裝有多個電池模塊100的樣態的從Z方向觀察的俯視圖。圖28是用于說明托架的概念圖。

圖29是框體66的立體圖。

圖30是框體66的局部放大圖，是第5突起68與第6突起70的放大圖。圖31是蓋64的立體圖。圖32是圖31的A-A剖視圖。圖33是圖32的局部放大圖，是卡止部件72的放大圖。圖34是示出電池模塊100、框體66和蓋64被卡合的樣態的電池包200的內部的局部剖視圖。

在整體具有長方體的電池殼體中，排氣口49被設置在與設置有ECU保持部51的面相反的一側的面。這是為了在從電池1排出的氣體通過排氣管道48并從排氣口49向電池模塊100的外部排出時，使得氣體不會影響到ECU。如圖25所示，相鄰的電池模塊的ECU保持部51與排氣口49被配置為在框體66的內部朝向相同的方向，以使得被排出的氣體也不會影響到相鄰的電池模塊的ECU。

圖28是用于說明將相鄰的電池模塊固定于框體66時的位置關系的附圖。在圖28中，在與圖27的托架53對應之處標注斜線。按照標有斜線的每個區域來配置一個托架53。在第1突出部54設置有孔。設置于框體66的底面的第6突起70從第1突出部54的孔突出。第6突起70具有螺紋牙，將螺母緊固于第6突起70從而第1突出部54被固定于框體66的底面。第2突出部55被固定于框體66的構件67。第2突出部55被加工成凹凸的形狀。如圖27所圖示的那樣，相鄰的電池模塊100安裝于構件67，以使得彼此的第2突出部55在構件67上交替配置。相鄰的電池模塊的第2突出部55被交替配置，從而在相鄰的電池模塊彼此之間被限制位置，由此來防止由于汽車的振動等使得電池模塊活動。

如圖29以及圖30所圖示的那樣，構件67設置有第5突起68。第5突起68從設置于第2突出部55的孔突出。當將蓋64蓋在框體66上時，蓋64的卡止部件72(參照圖32、圖33)被蓋在第5突起68上。卡止部件72具有供第5突起68貫通的孔，并且具備容納螺母74的螺母容納部。當將蓋64蓋在框體66上時，如圖34所圖示的那樣，第5突起68的前端從卡止部件72突出。在第5突起68形成有螺紋牙，在第5突起68從卡止部件72突出的部分安裝螺母74，從而第2突出部55和蓋64被固定于構件67。關于卡止部件72的內徑，螺母容納部的內徑比僅插通第5突起68的部分的內徑要寬。如以上，能夠通過螺母74將蓋64固定于構件67(框體66)。

產業上的可利用性

本公開所涉及的電池塊、電池模塊以及電池包在電動汽車等發動機驅動用的電源、備用電源等中是有用的。

符號說明

10 電池塊

100 電池模塊

200 電池包

1 電池

3 電池保持器

5、5a、5b 貫通孔

6 空間

7 第1分割保持器

9 第2分割保持器

11 第3分割保持器

13 正極集電板

15 負極集電板

17 第1塊保持器

19 增強部件

21 正極引線

23 第2塊保持器

25 粘接劑

27 負極引線

29 絕緣板

31 第2金屬板

32 支承體

33 第1突起

35 第2突起

37 第3突起

39 第4突起

40 上殼體

42 下殼體

44 正極端子

46 負極端子

48 排氣管道

49 排氣口

50 線束保持器

51 ECU保持部

52 第1金屬板

53 托架

54 第1突出部

55 第2突出部

56 第1電池組

58 第2電池組

60、80 第1連接板

62、82 第2連接板

64 蓋

66 框體

67 構件

68 第5突起

70 第6突起

72 卡止部件

74 螺母

75 第1隔壁

76 第2隔壁

77 第3隔壁