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CN208127265U - 电池包 - Google Patents

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中野洋
中野洋一
中岛孝行
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Abstract

本实用新型提供一种能够提高电池组的装配作业性的电池包。本实用新型的电池组(20a、20b)是将多个二次电池单元(21)以使宽幅面(21b)相对的方式相互层叠而构成，具有如下结构，即，以最下层的二次电池单元(21)的宽幅面(21b)与壳体的一侧面(底面(2a))能够导热地结合在一起、且二次电池单元(21)的底面(21a)与壳体的另一侧面(后侧面(2c))能够导热地结合在一起的状态收纳在壳体内。此外，壳体的对置侧面(前侧面(2b))的高度形成得比另一侧面(后侧面(2c))的高度低。

Description

电池包
技术领域
本实用新型涉及一种电池包。
背景技术
近年来，具备由多个锂离子二次电池等构成的电池组的电池包作为电动汽车、混合动力汽车或者电气设备的电源而得到利用。
二次电池单元会产生由充电时流通的电流和内部电阻所引起的发热，因此电池包大多具备冷却功能。
作为这种以往的电池包的一例，已知有具有如下冷却装置的结构：在收纳在壳体内的电池组的底面隔着传热片配置有具有制冷剂的流通通道的热扩散管，在热扩散管上紧贴配置有具有散热片的散热构件(例如，参考专利文献1)。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利特开2012-018915号公报
实用新型内容
【实用新型要解决的问题】
专利文献1记载的电池包由于具有结构复杂的冷却结构，因此装配的作业性较差。
【解决问题的技术手段】
根据本实用新型的一形态，电池包具备：电池组，其具备多个二次电池单元，所述二次电池单元具有一对宽幅面、一对窄幅面、底面以及与所述底面相对地形成的外部端子；壳体，其具有一侧面、与所述一侧面邻接的另一侧面以及与所述另一侧面相对的对置侧面，所述壳体收纳所述电池组；以及电池包外部端子，其配置在所述壳体的对置侧面侧，与所述电池组的所述外部端子连接，所述电池组的所述二次电池单元是使所述宽幅面相互相对地层叠而构成的，所述电池组以最下层的所述二次电池单元的所述宽幅面与所述壳体的一侧面能够导热地结合在一起、且所述二次电池单元的所述底面与所述壳体的所述另一侧面能够导热地结合在一起的状态收纳在所述壳体内，所述壳体的所述对置侧面的高度低于所述另一侧面的高度。
【实用新型的效果】
根据本实用新型，结构变得简单，从而能够提高装配的作业性。
附图说明
图1为作为本实用新型的电池包的一实施方式的外观立体图。
图2为图1所示的电池包的将上盖打开之后的状态的立体图。
图3为图2中图示的电池模块的立体图。
图4为图3中图示的电池模块的去掉汇流条包壳之后的状态的分解立体图。
图5为图4中图示的电池组的分解立体图。
图6为图2中图示的接触器模块的立体图。
图7为从后方侧观察图6中图示的接触器模块的立体图。
图8为图2所示的电池模块的IIX-IIX线截面图。
图9为用以说明电池组与壳体的配置关系的侧视图。
图10为表示电池组与壳体的热结合结构的变形例的截面图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本实用新型的电池包的一实施方式进行说明。
图1为作为本实用新型的电池包的一实施方式的外观立体图，图2为图1所示的电池包的将上盖打开之后的状态的立体图。
电池包1具有由盒主体2和上盖3构成的壳体。盒主体2及上盖3由树脂或金属形成。盒主体2具有底面2a、前侧面2b、后侧面2c、左侧面2d及右侧面2e，形成为内部为空间的盒状。
再者，在以下的说明中，左右方向、前后方向、上下方向设为图示那个样子。
盒主体2的前侧面2b形成得比后侧面2c低。盒主体2的左侧面2d、右侧面2e的上端面具有与前侧面2b相同高度的平坦部和从该平坦部延伸至后侧面2c的上端面的倾斜部。上盖3具有上表面3a、前侧面3b、后侧面3c、左侧面3d及右侧面3e。上盖3的前侧面3b形成得比后侧面3c高。上盖3的左侧面3d、右侧面3e的下端面具有与前侧面3b相同高度的平坦部和从该平坦部延伸至后侧面3c的下端面的倾斜部。盒主体2和上盖3是以各自的平坦部的长度和倾斜部的长度及倾斜角度大致相同的方式形成，以壳体呈长方体形状的方式加以组合。
在上盖3的前表面侧的左右端部侧分别形成有凹部13a、13b。在凹部13a、13b各自的底部形成有开口，电池包负极端子61从凹部13a的开口突出至外部，电池包正极端子62从凹部13b的开口突出至外部。此外，在凹部13b的底面上安装有信号连接器4。电池包负极端子61及电池包正极端子62配置在比盒主体2的前侧面2b高的位置。但电池包负极端子61及电池包正极端子62各自的上端配置在比后文叙述的电池模块10的上表面低的位置。插通设置在凹部13b的侧面的开口的布线构件与盒主体2的信号连接器4连接。
在盒主体2的内部收纳有电池模块10及接触器模块40。电池模块10配置在与盒主体2的左侧面2d、右侧面2e的倾斜部相对应的位置即盒主体2的后方侧。接触器模块40配置在与盒主体2的左侧面2d、右侧面2e的平坦部相对应的位置即盒主体2的前方侧。再者，在本一实施方式中，电池模块10是以具有锂离子方形二次电池单元的电池模块进行说明。
图3为图2中图示的电池模块的立体图，图4为图3中图示的电池组的分解立体图。图5为图4中图示的电池组的分解立体图。
电池模块10具有2个电池组20a、20b、配置在电池组20a、20b的前方的汇流条包壳27、上下一对端板33、34、左右一对侧板36以及中心板35。端板33、34、一对侧板36以及中心板35由铝等金属形成。
如图5所示，各电池组20a、20b具有多个(实施方式中例示的是6个)二次电池单元21，左右并列设置。电池组20a和电池组20b具有同一结构。二次电池单元21具有薄长方体形状，具有由电池罐和电池盖构成的电池容器，所述电池罐具有底面21a、一对宽幅面21b及一对窄幅面21c，所述电池盖设置成覆盖与该电池罐的底面21a相对形成的开口部(未图示)，将电池罐密封。各二次电池单元21使宽幅面21b相对而沿上下方向层叠在一起。在上下相邻的二次电池单元21之间和最上层的二次电池单元21的上方以及最下层的二次电池单元21的下方配置有绝缘板24。绝缘板24例如由PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)形成。
在二次电池单元21的电池盖上，以与该电池盖23绝缘的状态安装有正极端子38和负极端子39。虽未图示，但在正极端子38、负极端子39上分别连接有收纳在电池容器内的发电元件的正、负极连接部。各二次电池单元21与上下相邻的其他二次电池单元21以一个二次电池单元21的正极端子38与另一个二次电池单元21的负极端子39相对的方式交替地将一对宽幅面21b的表面及背面反转而层叠在一起。
上下相邻的一个二次电池单元21的正极端子38与另一个二次电池单元21的负极端子39通过单元间汇流条31(参考图3)连接在一起。正极端子38及负极端子39与单元间汇流条31例如通过焊接加以接合。由此，构成各电池组20a、20b的多个二次电池单元21得以电性串联在一起。
电池组20a的最上层的正极端子38a配置在左侧的电池组20b附近，成为电池组20a的最高电位部。电池组20a的最下层的负极端子39a配置在左侧的电池组20b附近，成为电池组20a的最低电位部。电池组20b的最下层的正极端子38b配置在右侧的电池组20a附近，成为电池组20b的最高电位部。电池组20a的最低电位的负极端子39a与电池组20b的最高电位的正极端子38b通过组间汇流条(未图示)连接在一起。左侧的电池组20b的最上层的负极端子39b配置在电池组20a附近，成为电池组20b的最低电位部。如此，电池组20a与电池组20b电性串联在一起，电池组20a的最上层的正极端子38a成为电池组20a和电池组20b的最高电位部，电池组20b的最上层的负极端子39b成为电池组20a和电池组20b的最低电位部。
电池组20a和电池组20b分别配置在中心板35的左右。各侧板36分别配置在电池组20a的右侧面和电池组20b的左侧面。在各侧板36的上下表面设置有销杆37(参考图4)。端板33、34分别为具有覆盖电池组20a、20b、中心板35及一对侧板36的整个上表面或整个下表面的大小的大致平坦状的构件。如图4所示，在各端板33、34上设置有固定一对侧板36的安装部33a、34a以及固定中心板35的安装部33b、34b。在各安装部33a、34a设置有定位用孔33c、34c及通孔33d、34d。在安装部33b、34b设置有通孔33d、34d。此外，在端板34上形成有具有安装用孔34f的固定片34e。
电池模块10构成为如下状态：构成电池组20a、20b的二次电池单元21被一对侧板36从左右方向朝中心板35挤压，而且被一对端板34、36从上下方向隔着绝缘板24挤压。下面，对如此构成的方法进行说明。
在端板34上配置中心板35、电池组20a、20b及一对侧板36，经由侧板36从左右方向朝中心板35侧推压电池组20a、20b。此时，也可在电池组20a、20b各方与中心板35之间介装传热片。以如此方式使各侧板36的销杆37的左右方向的位置与端板34的各定位用孔34c一致。继而，将各侧板36的销杆37插通至端板34的定位用孔34c。在该状态下将螺栓等紧固构件插通至端板34的通孔34d，从而将中心板35及一对侧板36固定在端板34上。
同样地，使端板33的定位用孔33c对准各侧板36的销杆37而将各侧板36的销杆37插通至端板33的定位用孔33c，并将螺栓等紧固构件插通至端板33的通孔33d，从而将端板33固定在中心板35及一对侧板36上。
如此一来，获得构成电池组20a、20b的二次电池单元21在左右方向及上下方向上被固缚的电池模块10。
在上述一实施方式中，并不是利用一对端板对电池组20a、20b各方进行固缚，而是利用一对端板33、34来固缚2个电池组20a、20b。因此，能够谋求成本降低，此外，装配作业变得容易。
此外，电池组20a、20b与端板33、34的位置对准仅在电池组20a、20b的左端侧及右端侧两个部位进行，由此能够谋求定位的精度及作业的高效化。进而，端板33、34不仅在电池组20a、20b的左端侧及右端侧固定在侧板36上，在中央部也固定在中心板35上。因此，能够抑制端板33、34的翘曲，由此能够降低端板33、34的厚度、谋求成本降低。
如图3所示，汇流条包壳27配置在电池组20a、20b的前表面侧。汇流条包壳27以局部露出的状态覆盖电池组20a、20b的前表面以及单元间汇流条31。在汇流条包壳27的前表面设置有端子配置部28。在端子配置部28的左右方向的中央形成有朝上方突出的隔离壁28a。端子配置部28的上表面被隔离壁28隔离为正极端子配置面28b和负极端子配置面28c。在正极端子配置面28b上配置有与电池组20a、20b的最高电位部即正极端子38a连接的汇流条32a的顶端部。在负极端子配置面28c上配置有与电池组20a、20b的最低电位部即负极端子39b连接的汇流条32b的顶端部。
图6为图2中图示的接触器模块的立体图，图7为从后方侧观察图6中图示的接触器模块的立体图。
接触器模块40具备托架41和收纳在托架41中的基板42、继电器(接触器)43、保险丝44及分流电阻45等电气部件。在托架41上形成有朝前方突出的正极端子固定部41a和负极端子固定部41b。在正极端子固定部41a上固定有电池包正极端子62，在负极端子固定部41b上固定有电池包负极端子61。分流电阻45通过螺钉等紧固构件安装在基板42上。分流电阻45限制电源接通时的电流而防止异常的发生。分流电阻45的一端经由连接用汇流条61a与电池包负极端子61连接。
基板42在面对电池模块10那一侧换句话说就是托架41的后表面侧通过螺栓等紧固构件安装在托架41上。在基板42上安装有用以构成BMS(电池管理系统)的电路，所述BMS与单元间汇流条31连接，对各二次电池单元21的电压进行测定、监视，此外，进行电池包1整体的监视和控制。
继电器43及保险丝44通过螺钉等紧固构件安装在托架41上。继电器43的一端与保险丝44的一端通过汇流条连接。保险丝44的另一端经由连接用汇流条62a与电池包正极端子62连接。继电器43的另一端与连接用汇流条63a连接。连接用汇流条63a与电池模块10的汇流条包壳27上安装的汇流条32a(参考图3)连接。连接用汇流条63a与汇流条32a的连接是通过在连接用汇流条63a及汇流条32a上设置的通孔内插通螺栓91(参考图8)等紧固构件而固定两者来达成。如此一来，形成电池包正极端子62与电池组20a、20b的正极侧的电压路径。再者，继电器43及保险丝44是用以确保维护检修时的安全性的安全装置用的电气部件。
分流电阻45的另一端经由连接用汇流条63b与电池模块10的汇流条包壳27上安装的汇流条32b(参考图3)连接。连接用汇流条63b与汇流条32b的连接是通过在连接用汇流条63b及汇流条32b上设置的通孔内插通螺栓91(参考图8)等紧固构件而固定两者来达成。如此一来，形成电池包负极端子61与电池组20a、20b的负极侧的电压路径。
也就是说，电池包正极端子62经由安装于接触器模块40中的电气部件与固定于电池模块10中的电池组20a、20b的最高电位部连接，电池包负极端子61经由安装于接触器模块40中的电气部件与固定于电池模块10中的电池组20a、20b的最低电位部连接。
图8为图2所示的电池模块的IIX-IIX线截面图，图9为用以说明电池组与壳体的配置关系的侧视图。再者，图9中，为了以易于理解的方式展示结构，是以透过盒主体2的状态来图示内部结构。
电池模块10在图3所示的端板34的固定片34e的安装用孔34f内插通螺栓等安装用构件而固定在盒主体2的底面2a(一侧面)的内表面。因此，电池模块10的端板34与盒主体2的底面2a接触。此外，电池模块10以电池组20a、20b的各二次电池单元21的底面21a与盒主体的后侧面2c的内表面接触的状态固定在盒主体2中。盒主体2的后侧面2c的高度(上下方向的长度)形成得比电池组20a、20b的高度大。因而，电池组20a、20b的所有二次电池单元21的底面21a都与盒主体2的后侧面2c接触。也就是说，电池模块10与盒主体2的底面2a及后侧面2c以能够导热的方式结合在一起。
因而，构成电池组20a、20b的各二次电池单元21产生的热被传导至盒主体2的底面2a及后侧面2c，各二次电池单元21通过盒主体2加以冷却。再者，电池组20a、20b的各二次电池单元21产生的热经由中心板35被传导至盒主体2的底面2a。
如图9所示，盒主体2的前侧面2b的高度(上下方向的长度)形成得比电池组20a、20b的高度低。并且，固定在接触器模块40的托架41上的电池包正极端子62及电池包负极端子61配置在比盒主体2的前侧面2b的上表面高的位置。因此，能够容易且高效地进行将电池模块10及接触器模块40收纳至盒主体2的内部的作业。此外，能够容易且高效地进行电池包正极端子62、连接用汇流条62a以及电池包负极端子61、连接用汇流条61a在托架41上的装配。
电池包正极端子62及电池包负极端子61各自的上端配置在比盒主体2的前侧面2b的上端高的位置。因此，能够容易地进行在电池包正极端子62及电池包负极端子61上连接HV电缆的作业。
电池模块10的各二次电池单元21以将正极端子38、负极端子39朝向盒主体2的内方侧即接触器模块40侧的方式配置。并且，将电池模块10的汇流条32a、32b与接触器模块40的连接用汇流条63a、63b连接在一起。此外，电池包负极端子61、电池包正极端子62、连接用汇流条61a、62a、63a、63b配置在大致相同的高度。因此，能够缩短连接用汇流条61a、62a、63a、63b的长度，所以能够抑制充放电时的电压降。
电池包正极端子62及电池包负极端子61的上端配置在比电池模块10的上表面低的位置。若将电池包正极端子62及电池包负极端子61配置在电池模块10侧，则成为电池包正极端子62及电池包负极端子61突出至电池模块10的上方的结构。在本一实施方式中，是将电池包正极端子62及电池包负极端子61配置在与配置有电池模块10的盒主体2的后侧面2c相反那一侧即前侧面2b侧，因此可以将电池包正极端子62及电池包负极端子61的上端配置在比电池模块10的上表面低的位置。由此，能够降低电池包1的高度。
(变形例)
图10为表示电池组与壳体的热结合结构的变形例的截面图，是相当于图8的图。
在上述一实施方式中，是电池模块10的各电池组20a、20b经由端板34与盒主体2的底面2a接触的结构。相对于此，在图10所示的变形例中，各电池组20a、20b直接与盒主体2的底面2a接触。
在变形例所示的结构中，在电池组20a、20b的下方侧未配置端板，仅在上方侧配置有端板33。端板33通过紧固构件固定在设置于盒主体2的凸台(未图示)上，将电池组20a、20b固缚在盒主体2的底面2a。由此，电池组20a、20b与盒主体2的底面2a以能够导热的方式结合。
变形例中的其他构成与上述一实施方式相同，对同一构件标注同一参考符号并省略说明。
再者，在图10所示的结构中，也可在电池组20a、20b的最下层的二次电池单元21与盒主体2的底面2a之间介装散热片材65(以虚线表示)。此外，在图8所示的结构中，也可以在端板34与盒主体2的底面2a之间介装散热片材65。
进而，在图10所示的结构中，也可以在电池组20a、20b的最下层的二次电池单元21与盒主体2的底面2a之间介装端板34这样的板状构件。也就是说，配置在电池组20a、20b的最下层的二次电池单元21与盒主体2的底面2a之间的板状构件不限于具有固缚电池组20a、20b的功能的构件，也可为没有固缚电池组20a、20b的功能的构件。
再者，电池包1除了将盒主体2的底面2a设为水平姿态来进行设置以外，也可以将盒主体2的底面2a设为垂直姿态来进行设置。
根据本实用新型的一实施方式，取得下述效果。
(1)电池组20a、20b是将多个二次电池单元21以相互使宽幅面21b相对的方式层叠而构成，具有如下结构，即，以最下层的二次电池单元21的宽幅面21b与壳体的一侧面(底面2a)能够导热地结合在一起、且二次电池单元21的底面21a与壳体的另一侧面(后侧面2c)能够导热地结合在一起的状态收纳在壳体内。因此，二次电池单元21产生的热被传导至盒主体2的底面2a及后侧面2c，通过盒主体2加以冷却。如此，本实施方式的电池包1是没有为了冷却二次电池组20a、20b而具有制冷剂的流通通道的冷却装置的简单结构，因此能够提高装配的作业性。此外，壳体的对置侧面(前侧面2b)的高度低于另一侧面(后侧面2c)的高度。因此，能够将电池模块10和接触器模块40以握持到壳体内的深处的状态安装至壳体内，从而能够提高作业性。
(2)电池包外部端子(电池包正极端子62及电池包负极端子61)的上端配置在比壳体的对置侧面(前侧面2b)的上端高的位置。因此，能够容易地进行在电池包外部端子上连接HV电缆的作业。
(3)电池组20a、20b的所有二次电池单元21的底面21a与壳体的另一侧面(后侧面2c)能够导热地结合在一起。因此，可以提高通过壳体来冷却各二次电池单元21的冷却性能。
(4)电池组20a、20b的最下层的二次电池单元21的宽幅面21b与壳体的一侧面(底面2a)隔着板状构件(端板34)能够导热地结合在一起。因此，也能采用将板状构件兼用作固缚电池组20a、20b的固缚构件和通过该固缚构件将电池组20a、20b固定在壳体的一侧面的固定构件的结构，从而使得电池组20a、20b在壳体中的安装变得容易。
(5)可以设为电池组20a、20b的最下层的二次电池单元21的宽幅面21b与壳体的一侧面隔着散热片材能够导热地结合的结构。在该结构中，结构变得更简单，从而能够谋求成本的降低。
在上述一实施方式中，例示的是在壳体内收纳2个电池组20a、20b的结构。但收纳在壳体内的电池组的数量可以设为1个或3个以上。此外，各电池组20a、20b的二次电池单元21的数量例示的是6个，但并不限于这一个数，可以任意增减。
在上述一实施方式中，例示的是在盒主体2的左侧面2d、右侧面2e形成有呈直线状倾斜的倾斜部的结构。但倾斜部可以设为弯曲状而不是直线状，或者，可以设为阶梯状代替倾斜部。
在上述一实施方式中，例示的是具有锂离子二次电池单元的电池包。但可以将本实用新型运用于具有镍氢电池单元、铅电池单元、镍镉电池单元等除锂离子二次电池单元以外的二次电池单元的电池包。此外，还可以将本实用新型运用于具有锂离子电容器等蓄电元件的电池包。
在上述一实施方式中，例示的是接触器模块40具有基板42、继电器43、保险丝44及分流电阻45等电气部件的结构。但接触器模块40所具备的电气部件的种类和数量可比这多、也可比这少。
上文中，对各种实施方式及变形例进行了说明，但本实用新型并不限定于这些内容。在本实用新型的技术思想的范围内思索的其他形态也包含在本实用新型的范围内。
符号说明
1 电池包
2 盒主体
2a 底面(一侧面)
2b 前侧面(对置侧面)
2c 后侧面(另一侧面)
10 电池模块
20a、20b 电池组
21 二次电池单元
21a 底面
21b 宽幅面
21c 窄幅面
34 端板(板状构件)
38、38a、38b 正极端子(外部端子)
39、39a、39b 负极端子(外部端子)
61 电池包负极端子(电池包外部端子)
62 电池包正极端子(电池包外部端子)
65 散热片材。

Claims (5)

1.一种电池包，其特征在于，具备：
电池组，其具备多个二次电池单元，所述二次电池单元具有一对宽幅面、一对窄幅面、底面以及与所述底面相对地形成的外部端子；
壳体，其具有一侧面、与所述一侧面邻接的另一侧面以及与所述另一侧面相对的对置侧面，所述壳体收纳所述电池组；以及
电池包外部端子，其配置在所述壳体的对置侧面侧，与所述电池组的所述外部端子连接，
所述电池组的所述二次电池单元构成为所述宽幅面相对地相互层叠，
所述电池组以最下层的所述二次电池单元的所述宽幅面与所述壳体的一侧面能够导热地结合在一起、且所述二次电池单元的所述底面与所述壳体的所述另一侧面能够导热地结合在一起的状态收纳在所述壳体内，
所述壳体的所述对置侧面的高度低于所述另一侧面的高度。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述电池包外部端子的上端配置在比所述壳体的所述对置侧面的上端高的位置。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述电池组的所有所述二次电池单元的所述底面与所述壳体的所述另一侧面能够导热地结合在一起。
4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述电池组的最下层的所述二次电池单元的所述宽幅面与所述壳体的所述一侧面隔着板状构件能够导热地结合在一起。
5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述电池组的最下层的所述二次电池单元的所述宽幅面与所述壳体的所述一侧面隔着散热片材能够导热地结合在一起。
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