具有用于电池元的膨胀限制器的电池单元的制作方法

具有用于电池元的膨胀限制器的电池单元的制作方法
【专利摘要】提供一种电池单元，其包括：配备有多个电池元的组合电池模块；控制盘，在控制盘上安装有充电/放电控制器；储存壳体，组合电池模块和控制盘布置在储存壳体中；以及膨胀限制器。组合电池模块包括电池本体，在电池本体中，电池元堆叠在底板上。相对于底板，膨胀限制器位于组合电池模块的相反侧。当电池元中的任一个均未膨胀时，膨胀限制器与电池本体分离，并且，当电池元中的任一个已经膨胀时，膨胀限制器用于与电池本体实体接触以抑制电池元的膨胀。
【专利说明】具有用于电池元的膨胀限制器的电池单元
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种电池单元，其包括组合电池模块并且装设在诸如机动车辆的车辆中，并且更具体地，本发明涉及配备有用于抑制电池元膨胀的膨胀限制器的电池单
J Li o
【背景技术】
[0002]日本专利首次公报N0.2011-216401教导如何由多个电气电池元构成的组合电池模块与控制盘一起封装以制成电池单元。这种类型的电池单元可能经历电池元中的每一个由于经常使用而膨胀。因此，已经研究多个技术以抑制电池元的这种膨胀。例如，已经提出将电池元布置在其中的电池壳体，其具有足够大以承受电池元的膨胀的刚性。
[0003]特别地，电池壳体设计为安置成与相应的电池元的外表面直接接触以抑制电池元的膨胀。因此，当电池元仍未膨胀或者已稍有膨胀时，电池元将受到由热量或者振动在外部且不良地起作用的机械压力。
[0004]例如，当电池单元安装在诸如机动车辆的车辆中时，在车辆行进过程中，机械振动通常持续施加到电池单元上。在减轻电池元受热量或者振动影响的方面仍有改进空间。

【发明内容】

[0005]因此，此公开的目的是提供一种电池单元，其设计为将组合电池模块的不期望的膨胀或者变形降至最低并且不受诸如热量或者振动之类的外部物理因素的影响。
[0006]根据本实施方式的一个方面，提供了一种可以与自动车辆一起使用的电池单元。电池单元包括:Ca)配备有多个电池元的组合电池模块；(b)控制盘，在控制盘上安装有控制器，控制器用于控制电池元的充电/放电操作；以及(C)储存壳体，组合电池模块和控制盘布置在储存壳体中。储存壳体包括底板，组合电池模块安装在底板上。组合电池模块包括电池本体，在电池本体中，电池元堆叠在底板上。电池单元还包括膨胀限制器，相对于底板，膨胀限制器位于组合电池模块的相反侧。当没有电池元膨胀时，膨胀限制器与电池本体分离，当电池元中的任一个已经膨胀时，膨胀限制器与电池本体实体接触以抑制电池元的膨胀。
[0007]组合电池模块的电池本体置于储存壳体的底板与膨胀限制器之间。例如，在电池元随时间推移而膨胀之前，膨胀限制器位于与电池本体距离给定间隔处，并且当电池元中的任一个已经膨胀时，膨胀限制器与电池本体实体接触，由此刚性地承受由电池元的膨胀引起的电池本体的扩张。因此，在电池元膨胀之前，膨胀限制器不在电池元上施加不期望的机械载荷，从而保持电池元不受例如热量或者振动的不良影响。当电池元中的任一个已经膨胀而使得电池本体的表面触碰到膨胀限制器时，膨胀限制器用于限制电池元的膨胀。以此方式，在不增大对电池元的不良影响的情况下，膨胀限制器抑制了电池元的不期望的变形。
[0008]在本实施方式的优选模式中，膨胀限制器由压板构成，压板具有足够高程度的刚性以在受到由电池元的膨胀引起的压力时承受电池元的弹性变形。压板通过使用螺钉固定在从基部的底板延伸的直立构件上。这有利于压板刚性地抑制电池元膨胀的稳定性。
[0009]电池本体可以设计成具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。电池本体安置成第二表面面对储存壳体的底板。压板具有面对电池本体的第一表面的表面，并且当没有电池元膨胀时，该表面与电池本体的第一表面距离给定间隔。压板成形为具有在压板的表面与电池本体的第一表面之间的第一距离和不同于第一距离的第二距离。第一距离是在压板的表面与电池本体的第一表面的、覆盖电池元的预期最大地扩张的部分的区域之间的最小间隔。第二距离是在压板的表面与电池元的第一表面的另外的区域之间的最小间隔。第一距离设定为小于第二距离。因此，当电池元中的任一个已经膨胀时，压板将首先触碰到电池本体的第一表面的、覆盖电池元的预期最大地扩张的部分的区域，由此限制电池元的膨胀。
[0010]电池本体和压板中的至少一者具有朝向电池本体和压板中的另一者凸出的突出部。该突出部具有当电池元中的任一个已经膨胀时与电池本体和压板中的另一者实体接触的表面。该突出部位于与电池元的预期在电池元膨胀方向上最大地扩张的部分对准。该突出部使第一距离小于第二距离。因此，当电池元中的任一个已经膨胀时，突出部将首先触碰到电池本体的第一表面的、覆盖电池元的预期最大地扩张的部分的区域，由此刚性地限制电池元的膨胀。
[0011]电池元中的每一个均呈长方体形并且具有彼此相对的第一最大表面和第二最大表面。第一最大表面和第二最大表面是在电池兀的整体外表面中面积最大的主表面。电池元设置为第一最大表面定向成面对基部的底板并且第二最大表面位于更远离底板处。突出部设置在电池本体和压板中的至少一者的、面对电池元中的一个的第二最大表面的中央部的部分上。通常，电池元中的每一个的中央部将会最大地扩张或者膨胀。因此，突出部将首先与电池元的中央部实体接触以抑制电池元的膨胀。
[0012]底板可以具有朝向电池本体凸出的底部突出部。底部突出部具有与电池本体的一部分实体接触的表面，电池本体的该部分与电池元的预期在电池元膨胀方向上最大地扩张的部分对准。
[0013]电池单元还包括电池壳体，电池壳体配备有隔板以在电池壳体内限定电池元室，电池元室彼此重叠放置并且电池元以堆叠的形式分别布置在电池元室中。隔板用于限制电池元的膨胀。
[0014]电池元中的每一个均以距离隔板中的至少一个的给定间隔布置在电池元室中的一个中。因此，在电池元膨胀之前，隔板不在电池元上施加不期望的机械载荷，从而保持电池元不受例如热量或者振动的不良影响。当电池元中的任一个已经膨胀时，使得电池本体的表面触碰到隔板，隔板用于限制电池元的膨胀。
【专利附图】

【附图说明】
[0015]由下文给出的详细描述以及由本发明的优选实施方式的附图，本发明将得到更加全面地理解，但是本发明的优选实施方式不应认为是将本发明限制于特定的实施方式而是仅用于说明和理解的目的。
[0016]在附图中；[0017]图1为示出根据实施方式的电池单元的立体图；
[0018]图2为沿图1中的线I1-1I截取的横截面图；
[0019]图3为沿图2中的线II1-1II截取的截面图；
[0020]图4为图1的电池单元的分解立体图；
[0021]图5为示出基部的立体图，在基部上安装有组合电池模块和压板；
[0022]图6为示出布置在如图5所示的组合电池模块和压板的组件上的控制盘的立体图；
[0023]图7为示出图1的电池单元的基部的结构的立体图；
[0024]图8 Ca)为如图7中示出的基部的俯视图；
[0025]图8 (b)为如图7中示出的基部的仰视图；
[0026]图9为示出图1的电池单元的罩的立体图；
[0027]图10为示出装设在图1的电池单元中的组合电池模块的立体图；
[0028]图11为图10的组合电池模块的分解立体图；
[0029]图12为图10的组合电池模块的分解立体图；
[0030]图13为示出图10的组合电池模块的平面图；
[0031]图14为沿图13中的线XIV-XIV截取的截面图；
[0032]图15为沿图13中的线XV-XV截取的截面图；
[0033]图16为示出图1的电池单元的排气管道的分解立体图；
[0034]图17为示出印制在图16的排气管道的第二本体上的金属导体的布局的视图；
[0035]图18为示出控制盘及其相关部件的立体图；
[0036]图19 Ca)为示出控制盘侧连接接线端的局部放大立体图；
[0037]图19 (b)为示出图19 Ca)的控制盘侧连接接线端中的一个的侧视图；
[0038]图20 Ca)为示出压板的立体图，压板用作膨胀限制器以抑制图10的组合电池模块的电池元的膨胀；
[0039]图20 (b)为图20 Ca)的压板的侧视图；
[0040]图21为示出图1的电池单元的电路结构的视图；
[0041]图22为示出图10的组合电池模块的改型的截面图；以及
[0042]图23为示出图10的组合电池模块的另一改型的局部截面图。
【具体实施方式】
[0043]参照附图，其中相同的附图标记指代多个附图中的相同的部分，特别是图1至图6，其示出了与例如装设在机动车辆中的供电系统一起使用的电池单元10，机动车辆配备有内燃发动机、用于控制发动机或者其它电气装置的操作的电子控制单元(ECU)、由发动机驱动以发电的发电机(也称为交流发电机)、以及通过由发电机产生的电力进行充电的储电装置。储电装置包括铅酸电池和锂离子电池。如下文所述，电池单元10设计为锂离子电池。
[0044]下文将参照图1至图6对电池单元10的总体结构进行描述。如下列说明中所述，为了方便，电池单元10的竖向方向是基于如图1所示安置在水平面上的电池单元10的定向而言的。
[0045]电池单元10基本上由组合电池模块11、控制盘12、压板13、以及储存壳体16构成。组合模块11由多个电力电池元构成。控制盘12用作控制器以控制组合电池模块11的充电或者放电。压板13从上方将压力施加到组合电池模块11上。储存壳体16由基部14和罩15构成。组合电池模块11和控制盘12沿竖向彼此重叠地放置。特别地，控制盘12布置在组合电池模块11上方。组合电池模块11和控制盘12固定在基部14上。图5示出了基部14，组合电池模块11和压板13安装到基部14上。图6示出了控制盘12，控制盘12布置在如图5所示的组合电池模块11和压板13的组件上。如图6所示，罩15放在控制盘12、组合电池模块11和压板13的组件上以制造图1的电池单元10。组合电池模块11和控制盘12布置在壳体16内。
[0046]电池单元10配备有接线块17和电连接器18，接线块17用于与外部铅酸电池或者发电机电连接，电连接器18用于与安装在车辆中的E⑶电连接。如图1中可见，接线块17和连接器18部分地暴露在电池单元10外。
[0047]下文将对电池单元10的结构进行详细描述。
[0048]储存壳体16
[0049]将对电池单兀10的基部14进彳丁说明。图7为基部14的立体图。图8 (a)和图8 (b)分别为基部14的俯视图和仰视图。
[0050]基部14由诸如铝之类的金属材料制成，并且基部14包括底板21和从底板21竖向地延伸的直立壁22。底板21的形状基本上呈方形，并且底板21具有周缘，直立壁22从该周缘延伸。换言之，直立壁22围绕底板21的周缘。底板21用作模块安装部，组合电池模块11保持在该模块安装部上。直立壁22成形为完全包围安装在底板21上的组合电池模块11。
[0051]直立壁22包括护板23和从护板23竖向延伸的多个圆柱形支撑部(即支撑柱)24。护板23基本上限定直立壁22的高度，换言之，护板23具有作为直立壁22的上端的上端。当基部13与水平放置的底板21安置在一起时，护板23的上端限定上限，直立壁22在上限处防止水进入基部14中。
[0052]圆柱形支撑部23中的每一个均背离底板21延伸到护板23的上端上方。圆柱形支撑部23具有上端，组合电池模块11、控制盘12、以及压板13固定在该上端上。特别地，圆柱形支撑部23中的每一个均具有形成在其上端中的内螺纹。通过将螺钉N紧固在圆柱形支撑部23的螺纹中完成组合电池模块11、控制盘12和压板13在基部14上的装设。基部14还包括保持组合电池模块11和控制盘12的圆柱形安装部25。圆柱形安装部25与直立壁22分离并且从底板21竖向地延伸。
[0053]基部14配备有散热器，散热器用于将如由组合电池模块11和控制盘12产生的热量释放到环境中。特别地，如图8 (b)所示，基部14具有肋27，肋27形成为在底板21的下表面上的散热器。由组合电池模块11和控制盘12产生的热量通过直立壁22传输到底板21并且随后从在底板21上的肋27释放到电池单元10外部。
[0054]底板12具有布置在其上表面上的热辐射器28。热辐射器28面对控制盘12的背面以释放由制成在控制盘28上的功率器件产生的热量。下文中，热辐射器28还称为功率器件散热器。功率器件散热器28具有上表面，该上表面作为面对控制盘12的面盘板(boardfacing plate) 29。面盘板29具有形成在其下表面上的多个散热片30，散热片30用作热辐射器或者散热装置。如图3所示，功率器件散热器28定向成面对在控制盘12上的区域，功率器件P安装在此控制盘12上的区域上。如由功率器件P产生的热量传输至面盘板29并且随后从散热片30释放到电池单元10外部。
[0055]功率器件P由功率半导体器件实现。特别地，功率晶体管例如功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)或者IGBT (绝缘栅双极晶体管)作为功率器件P安装在通向在电池单元10中的组合电池模块11的功率路径上。将功率器件P开启或者关闭以控制向组合电池模块11的电力的输入或者来自于组合电池模块11的电力的输出。如上所述，电池单元11连接至铅酸电池和发电机。因此，通向组合电池模块11的功率路径连接至铅酸电池和发电机。
[0056]如图7和图8 (a)所示，底板21具有形成在其上表面上的两个突出部32。突出部32向上凸出并且具有平的上表面，该上表面作为止动表面33，当电池元41已经膨胀时，即，由于电池元41中的至少一个的膨胀而使组合电池模块的扩张量已经超过给定的阈值时,组合电池模块11 (即，组合电池模块11的凸出部)接触止动表面33。正如下文将具体说明的，突出部32的止动表面33小于组合电池模块11的电池元41的下表面，并且如图2所示，当电池元41未膨胀时，突出部32的止动表面33与电池壳体42的下表面的一部分非接触地安置。
[0057]底板21还具有从直立壁22向外延伸的凸缘34。凸缘34中的每一个均具有孔34a,螺栓穿过该孔34a用以装设电池单元10。
[0058]罩15具有如图9所示的结构。特别地，罩15类似于基部14由诸如铝之类的金属材料，或者罩15由合成树脂制成。罩15包括覆盖控制盘12的顶部的顶板35和从顶板35向下延伸的侧壁36。顶板35在形状上基本上是方形的。侧壁36从顶板35的周缘延伸或者靠近顶板35的周缘延伸。侧壁36具有一个开口侧表面37以及从顶板35的四个边缘中的三个边缘延伸的三个侧表面，开口侧表面37具有开口以将接线块17和连接器18暴露到罩15外部。
[0059]如图2和图3中可见，基部14和罩15组装成将基部14的直立壁22放置在罩15的侧壁36内侧。罩15的顶板35的下表面(即内表面)安置成与基部14的直立壁22的一部分圆柱形支撑部24的顶端部分地接触。如上所述，罩15的侧壁36放置成除了开口侧表面37以外在电池单元10的横向方向上与基部14的直立壁22的护板23重叠。如果电池单元10完全淹没在水中，水将在直立壁22与侧壁36之间的缝隙中向上流动并且随后进入电池单元10内，由此防止水从外侧涌进电池单元10内。替代性地，如果电池单元10溅上了水或者部分置于水中，则除非水位超过位于罩15的侧壁36内侧的基部14的直立壁22的护板23，不然水不会进入壳体16。
[0060]组合电池模块11
[0061]下文中将对组合电池模块11的结构进行描述。图10为示出组合电池模块11的整体结构的立体图。图11和图12为组合电池模块11的分解立体图。图13为组合电池模块11的平面图。图14为沿图13中的线XIV-XIV截取的截面图。图15为沿图13中的线XV-XV截取的截面图。
[0062]组合电池模块11基本上由多个(在此实施方式中是五个)电池元41、电池壳体42、装设在电池壳体42上的绝缘罩43、以及排气管道44构成。排气管道44固定至绝缘罩43的相对表面中的更远离电池元41的一个。如图12所示，电池元41、电池壳体42、以及绝缘罩43构成电池本体Y，电池元41堆叠在电池壳体42中。
[0063]电池元41
[0064]电池元41中的每一个均由薄长方体形锂离子蓄电池元实现。如图11所示，电池元41中的每一个均具有在其一端上的正接线端51和负接线端52。正接线端51和负接线端52是从电池元41中的每一个的端面稍突出的电极接线端。电池元41中的每一个还具有在正接线端51与负接线端52之间的气体释放阀53。气体释放阀53用作安全阀，当电池元41中的压力超过上限时，安全阀破损以释放电池元41中的气体。例如，气体释放阀53由形成在电池元41的外壳的端面中的孔和封闭该孔的薄金属膜构成。当电池元41中的压力超过上限时，金属膜破损，使得气体排放到电池元41外，由此避免电池元41自身的损坏。
[0065]电池壳体42
[0066]电池壳体42是五个电池元41按照给定的定向堆叠在其中的容器。例如，电池壳体42由绝缘合成树脂制成。电池壳体42在其侧壁处由基部14保持。如图11、图14和图15所不，电池壳体42包括外壳55和隔板56,隔板56限定彼此竖向地重叠放置的室,并且在室中分别布置电池兀41。外壳55包括下板55a和上板55b,下板55a限定组合电池模块11的底表面并且面对基部14的底板21,上板55b限定组合电池模块11的顶表面。五个电池元41分为两组:由电池元41中的三个堆叠构成的三层堆叠电池元组Gl和由电池元41中的两个堆叠构成的双层堆叠电池元组G2。外壳55的上板55b (即顶部)具有两个台阶，两个台阶的高度差等于电池元41中的一个的厚度。换言之，组合电池模块11具有形成在其上表面上的肩部Z。换言之，控制盘12放置在肩部Z (S卩，双层堆叠电池元组G2)上方以将电池组10的总厚度降至最低。如图2所示，控制盘12定位于肩部Z的位置。如下文中详细描述的，产生在肩部Z上方的空间用于布置在控制盘12下方的连接导体或者用于装设诸如电热调节器等的电气装置。
[0067]如上所述，电池元41中的每一个均呈长方体形并且具有穿过其厚度彼此面对的两个主表面。主表面是电池元41的整体外表面中的面积最大的。在电池壳体42内，电池元41竖向地放置以相互重叠，电池元41中的每一个的主表面中靠下的一个定向成面对底板21,并且,主表面中靠上的一个设置成背离底板21。换言之，电池兀组Gl和G2中的每一个的电池元在其厚度方向上堆叠。
[0068]当电池元41安装在电池壳体42中的适当位置时，电池元41从电池壳体42部分地突出。特别地，电池元41中的每一个的布置有正接线端51和负接线端52的端部位于电池壳体42外部。绝缘罩43包围电池元41的这些端部。
[0069]电池壳体42的下板55a和上板55b具有彼此竖向对准的开口或者窗口。窗口在下板55a和上板55b中形成为使得下板55a和上板55b至少通过电池元41的围绕其中心J的部分彼此部分地相对，如图14所不。
[0070]电池壳体42已经在其侧壁上一体地形成有传感器安装部59，水损(waterdamage)传感器122在距基部14的底板21的上表面给定高度处安装在传感器安装部59上。传感器安装部59从电池壳体42的外壳55横向延伸并且将水损传感器122保持在与电池壳体42的下板55a相同高度处。水损传感器122起到用以检测电池单元10是否已经淹没到水中的淹没检测传感器的作用。
[0071]绝缘罩43[0072]如图11所示，绝缘罩43具有形成在其中的多个(在此实施方式中是十个)开口 67，开口 67与电池元41的正接线端51和负接线端52对准。当绝缘罩43附接至电池壳体42时，电池元41的正接线端51和负接线端52中的每一者均放在开口 67中的一个中。如图12所示，汇流条61至66配合在绝缘罩43中从而封闭开口 67。汇流条61至66用作电极连接器，电极连接器将电池元41的正接线端51和负接线端52分别串联地联接。图12示出了配合在绝缘罩43中的汇流条61至66。
[0073]六个汇流条61至66中的四个、即汇流条62至65将电池元41中的竖向或者水平布置的每相邻两个中的一个电池元41的正接线端51与另一电池元41的负接线端52联接。特别地，汇流条62和汇流条64中的每一者均将电池元41中的竖向设置的两个中的一个电池元41的正接线端51与另一电池元41的负接线端52联接。汇流条63和汇流条65中的每一个均将电池元41中的横向布置的两个中的一个电池元41的正接线端51与另一电池元41的负接线端52联接。
[0074]汇流条61用作连接器以建立与控制盘12串联地连接的所有电池元41的组件的正接线端的电连接。类似的，汇流条66用作连接器以将所有电池元41的组件的负接线端连接至接地装置。特别地，汇流条61结合至串联连接的电池元41中的在外侧的两个中的一个电池元41的正接线端51，并且，汇流条61具有用于与控制盘12电连接的接线端61x，接线端61x从汇流条61的端部背离与正接线端51的连接部延伸。接线端61x从汇流条61在组合电池模块11的向上方向上延伸。汇流条66结合至串联连接的电池元41中的另一外侧电池元41的负接线端52，并且，汇流条66具有用于与接地装置(即车体)电连接的接线端66x,接线端66x从汇流条66的端部背离与负接线端52的连接部延伸。
[0075]汇流条61至66分别具有一体地形成的电压检测接线端61a至66a。电压检测接线端61a和66b背离电池元41延伸。
[0076]如图12所示，绝缘罩43还具有多个(在此实施方式中是五个)开口 68，开口 68中的每一个均面对电池元41的气体释放阀53中的一个。对于电池元组Gl和G2中的每一者，绝缘罩43均具有一个矩形凹部69。凹部69形成在绝缘罩53的外端中，并且如图12中可见，凹部69围绕开口 68。在凹部69中分别配合有密封件或者垫片71和72。垫片71和72具有总共五个开口 73。当垫片71和72配合在绝缘罩43的凹部69中时，开口 73与绝缘罩43的开口 68相符合。
[0077]绝缘罩43由电绝缘材料或者诸如聚丙烯树脂或者包含填充物或云母的聚丙烯树脂之类的合成树脂制成。绝缘罩43可以由耐热合成树脂或者绝热合成树脂制成。
[0078]利用多个安装构件或者夹具75完成电池壳体42和绝缘罩43的组装。特别地，电池壳体42和绝缘罩43中的每一者均具有突出部。夹具75中的每一个均保持或者夹住电池壳体42和绝缘罩43的突出部以将电池壳体42和绝缘罩43牢固地结合。
[0079]排气管道44
[0080]下文中将对排气管道44的结构进行描述。图16为排气管道44的分解立体图。
[0081]排气管道44配备有收集室，该收集室用于当气体释放阀53打开时收集从电池元41排出的气体或者电介质溶液。特别地，排气管道44包括第一本体81和第二本体82以限定收集室。第一本体81位于比第二本体82更靠近电池元41处。第一本体81和第二本体82中的每一者均由耐热材料制成，该耐热材料承受当电池元41中的压力超过上限时从气体释放阀53流出的热气体或者热电解质溶液。例如，第一本体81和第二本体82中的每一者均由聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或者添加有阻燃剂的树脂制成。优选地，排气管道44由耐热合成树脂制成。
[0082]第一本体81和第二本体82中的一者或者两者具有已经在其中形成的限定收集室的凹部。例如，如图16所示，第一本体81具有形成在本体81a中的凹部81b。第一本体81和第二本体82彼此附接以限定在凹部81b中的收集室。在第一本体81与第二本体82的结合部中布置有耐热密封件。
[0083]第一本体81具有一体地形成在其上的出气口 83，出气口 83通向在排气管道44中的收集室。出气口 83用于将排气管道44中的收集室中收存的气体或者电介质溶液排出到电池单元10外。
[0084]第一本体81具有形成在其中的五个开口 85，开口 85与所有电池元41的气体释放阀53相符合。当排气管道44附接至绝缘罩43时，气体排放阀53通过绝缘罩43的开口68和73和垫片71和72暴露于第一本体81的开口 85。垫片71和72每个都用作密封件以避免气体或者液体从组合电池模块11漏出。
[0085]排气管道44的收集室(即凹部81b)具有足够大以占据电池元41的所有气体释放阀53的区域。本体81a和本体82a每个都形成板形并且覆盖汇流条61至66中的一部分(即汇流条63、64和65)，同时其它汇流条(即汇流条61、62和66)未由本体81a和本体82a覆盖。第一本体81具有从本体81a延伸的多个延伸条87以封闭或者覆盖汇流条61、62和66。延伸条87未完全覆盖汇流条61和汇流条66。特别地，待连接至控制盘12的接线端61x和待连接至接地装置的接线端66x暴露在延伸条87外。
[0086]延伸条87起保护器作用以保护汇流条61、62免遭实体冲击。例如，延伸条87用于在组合电池模块11的组装过程中避免受到工具或者组合电池模块11的部件撞击。
[0087]如图12所示，绝缘罩43具有多个(在此实施方式中是四个)连接杆91。排气通道44具有带有通孔的多个连接突出部92。连接杆91背离电池元41延伸并且具有形成在其顶部上的外螺纹。通过将连接杆91插入穿过连接突出部92并且将螺母93紧固在连接杆91的外螺纹上，实现将排气管道44结合至绝缘罩43。
[0088]对于汇流条61至66中的每一者，排气管道44均配备有一个电压输出路径，在电池元41上产生的接线端电压经由电压输出路径输出至控制盘12。特别地，如图17所示，第二本体82中具有嵌入成型的金属导体101至106。金属导体101至106限定电压输出路径以将在汇流条61至66的电压接线端61a至66a处得到的接线端电压分别传输至控制盘12。金属导体101至106中的每一者均由横截面呈矩形的平条制成并且可以通过对高传导性铜板进行冲压形成。
[0089]金属导体101至106在其端部配备有电极侧连接接线端IOla至106a。连接接线端IOla至106a分别地联接至汇流条61至66。连接接线端IOla至106a根据电压接线端61a至66a的布置分离地设置。特别地，连接接线端IOla设置成与电压接线端61a对准。连接接线端102a设置成与电压接线端62a对准。连接接线端103a设置成与电压接线端63a对准。连接接线端104a设置成与电压接线端64a对准。连接接线端105a设置成与电压接线端65a对准。连接接线端106a设置成与电压接线端66a对准。
[0090]连接接线端IOla至106a从第二本体82向外延伸并且具有孔，电压接线端61a至66a穿过该孔以建立与连接接线端IOla至106a的电连接。电压接线端61a至66a与连接接线端IOla至106a之间结合可以通过软焊、熔焊、或者粘接、或者利用螺钉完成。
[0091]金属导体101至106包括与金属导体101至106 —样多的控制盘侧连接接线端107。控制盘侧连接接线端107中的每一个均由横截面呈方形或者呈圆形的金属杆制成。控制盘侧连接接线端107基本上平行地保持在形成在第二本体82的上端上的接线端保持部88中。控制盘侧连接接线端107设置成多个阵列(在此实施方式中是两个阵列)，多个阵列中的每一个均由例如控制盘侧连接接线端107中的三个组成。控制盘侧连接接线端107中的每一个均竖向地向上延伸并且具有联接至控制盘12的顶端。控制盘侧连接接线端107中的每一个均由能够弹性变形的材料制成，并且如图19 (a)和图19 (b)中可见，控制盘侧连接接线端107中的每一个均具有U形弯曲部107a，U形弯曲部107a由控制盘侧连接接线端107的一段的一部分形成并且将在受到机械冲击时发生变形。下文中将对弯曲部107a进行详细地描述。
[0092]优选地，控制盘侧连接接线端107分别结合至金属导体101至106。通过使用熔焊或者机械夹紧技术完成所述结合。替代性地，控制盘侧连接接线端107可以分别与金属导体101至106 —体地形成。
[0093]控制盘12
[0094]下文中将对控制盘12进行描述。图18为示出控制盘12和其相关部件的立体图。如上所述，控制盘12装设在电池单元10中(见图2、图3和图6)。
[0095]如从附图中可见，控制盘12由U形(即呈多边形形状)的印刷电路板制成。控制盘12具有安装在其主表面上的多种电子装置并且配备有附设在其上的电连接器18。特别地，控制盘12配备有用作控制器的CPU (即运算装置)，其用以执行控制组合电池模块11和上文描述的功率器件P的充电操作或者放电操作的给定控制任务。控制盘12具有两个区域:重叠区域，其放置成与组合电池模块11竖向地重叠，即，在组合电池模块11的竖向方向上布置在组合电池模块11的正上方；和非重叠区域，其位于在竖向方向上不与组合电池模块相符合处。功率器件P制造在非重叠区域上。因此，如图3和图6所示，功率器件散热器28定向成面对控制盘12的其上安装有功率器件P的非重叠部段，从而便于通过功率器件散热器28将由功率器件P产生的热量释放到组合电池模块11外。
[0096]绝缘片111置于功率器件散热器28的面盘板29与控制盘12之间以使功率器件散热器28与控制盘12彼此电绝缘(见图4和图5)。控制盘12在组合电池模块11的相对于底板21的相对侧。换言之，组合电池模块11居于控制盘12与底板21之间。
[0097]控制盘12具有形成在其中的通孔112、113和114。如图6所示，汇流条61的接线端6Ix配合在通孔112中。控制盘侧连接接线端107配合在通孔113中。接线块17的汇流条17a配合在通孔114中。这些接线端软焊在通孔112、113和114中。控制盘侧连接接线端107固定在通孔113中，使得控制盘侧连接接线端107与制造在控制盘12中的电压检测器电连接。
[0098]通孔113形成在控制盘12的重叠区域中，控制盘12的重叠区域竖向地位于组合电池模块11正上方。特别地,如上所述,组合电池模块11包括由电池元41中的三个堆叠构成的三层堆叠电池组Gl和由剩余的两个电池元41堆叠构成的双层堆叠电池元组G2。通孔113位于双层堆叠电池元组G2的正上方。双层堆叠电池元组G2在高度上低于三层堆叠电池元组Gl以如上所述形成肩部Z，由此在组合电池模块11上方限定用于盘侧连接接线端107的空间。
[0099]在电池单元10安装在车辆中的情形中，组合电池模块11和控制盘12通常承受机械振动或者大气温度的变化，使得组合电池模块11和控制盘12两者之间的位置关系可能改变。组合电池模块11和控制盘12通过螺钉N分别单独地结合至壳体16的基部14。这意味着组合电池模块11和控制盘12通过基部14牢固地保持，但是其两者之间的位置关系易于改变，由此导致在控制盘侧连接接线端107上的软焊料移除或者裂开。
[0100]如上文参照图19 (a)和图19 (b)所述的，为了避免上述缺点，控制盘侧连接接线端107中的每一个均部分地弯曲以形成在横向于其长度的方向上凸出的U形或C形弯曲部107a。所有控制盘侧连接接线端107的弯曲部107a均在相同方向上突出。控制盘侧连接接线端107中的每一个均包括在弯曲部107a下方的下部107b (也称为基部侧直立部分)和在弯曲部107a上方的上部107c (也称为顶部侧直立部分)。下部107b和上部107c在电池单元10的竖向方向上延伸，换言之，下部107b和上部107c在垂直于控制盘12的表面的方向上彼此成直线对准。
[0101]如图19 (b)中可见，弯曲107中的每一个均包括三个弧形部段:上弧部108a、下弧部108b、以及在上弧部108a与下弧部108b之间的中弧部108c。上弧部108a和下弧部108b在基本上相同方向上凸出，而中弧部108c在与上弧部108a和下弧部108b相反的方向上凸出。优选地，上弧部108a、下弧部108b和中弧部108c中的每一者均设计为具有选择成当控制盘侧连接接线端107受到压缩或者拉伸时不产生应力过度集中的曲率半径。在此实施方式中，上弧部108a、下弧部108b和中弧部108c中的每一者的曲率半径设定成大于控制盘侧连接接线端107的厚度(或者直径)。
[0102]上弧部108a、下弧部108b和中弧部108c设计成避免它们中的任一者上的应力集中。特别地，上弧部108a、下弧部108b和中弧部108c的曲率半径彼此基本上相等，由此当振动作用到控制盘侧连接接线端107上、从而将应力作用到控制盘侧连接接线端107上时，使上弧部108a、下弧部108b和中弧部108c中的任一者上的弯曲应力集中降至最低。这保护控制盘侧连接接线端107不受损坏。
[0103]弯曲部107a中的每一个的长度LlO均设定成小于在控制盘12的表面和/或接线端保持部88的表面上的控制盘侧连接接线端107中相邻的两个之间的距离，从而避免在控制盘侧连接接线端107之间的机械干涉，所述长度LlO即在垂直于控制盘侧连接接线端107的长度的方向上的、在控制盘侧连接接线端107的弯曲部107a的顶部与上部107c(或者下部107b)的表面之间的距离。
[0104]如参照图2已经描述的，组合电池模块11的上表面具有台阶以限定肩部Z，肩部Z产生在底板21与上表面之间的两个不同距离。在肩部Z(S卩，组合电池模块11的上表面的下区域)与控制盘12之间产生空间。控制盘侧连接接线端107放置在该空间内。换言之，控制盘侧连接接线端107布置于在高度上低于三层堆叠电池元组Gl的双层堆叠电池元组G2上方。
[0105]控制盘12在竖向方向上与组合电池模块11重叠,但如上所述,组合电池模块11设计成在其上表面与控制盘12的下表面之间产生室，该室对于控制盘侧连接接线端107的弯曲部107a的布局足够大，由此允许弯曲部107a起到用以吸收作用在控制盘侧连接接线端107上的振动或者压力的阻尼器或者减震器的作用。特别地，如果控制盘12位于靠近组合电池模块11处，这导致难以在控制盘12与组合电池模块11之间布局控制盘侧连接接线端107的弯曲部107a。为了减轻此问题，组合电池模块11设计成具有带台阶的上表面以产生足够大的室以容置带有弯曲部107a的控制盘侧连接接线端107。
[0106]如上所述，控制盘侧连接接线端107的弯曲部107a起到变形以吸收作用在其上的由接近或者分离引起的压缩应力或者拉伸应力、即在控制盘12与组合电池模块11之间的位置变化的作用。弯曲部107a还用于在水平方向(即平行于控制盘12的表面的方向)上的在控制盘12与组合电池模块11之间的位置变化。这使在控制盘12和组合电池模块11中的任一者上不期望地施加机械载荷降至最低。
[0107]通过将控制盘侧连接接线端107插进控制盘12的孔113中并且随后将控制盘12固定至基部14，实现控制盘12在电池单元10中的装设。如果在控制盘12或者电池单元10的部件的尺寸上存在误差，则导致担心无法将控制盘侧连接接线端107插进孔13中或者在控制盘侧连接接线端107上过度施加机械载荷。但是，控制盘侧连接接线端107的弯曲部107a用于克服此问题。
[0108]控制盘12通过电线材121联接至水损传感器122。水损传感器122对水进入电池单元10中进行监测，指示电池单元10淹没在水中。如图18所示，水损传感器122包括基部板122a和安装在基部板122a上的水敏装置122b。如图2中清楚地示出，通过将基部板122a固定在传感器安装部59上而完成水损传感器122在电池壳体42的传感器安装部59上的装设。
[0109]下文中将对安装在电池单元10中的控制盘12上的水损传感器122的位置进行描述。水损传感器122布置在与电池壳体42 —体地形成的传感器安装部59上，使得水损传感器122位于比由直立壁22包围的壳体室内的直立壁22的护板23的上端更低的高度处，换言之，水损传感器122定位成比直立壁22的上端更靠近底板21。控制盘12固定在直立壁22的圆柱形支撑部24的上端上，使得控制盘12位于比护板23的上端更高的高度处，换言之，与距离直立壁22的上端相比，控制盘12位于更远离底板21处。因此，当控制盘12位于高于上限的高度时，水损传感器122位于比允许水储存在由直立壁22包围的壳体室中的上限更低的高度处。
[0110]参照图2，直立壁22的护板23具有起始于电池单元10的下表面(即基部的外表面)的高度Hl。水损传感器122具有高度H2。控制盘12的高度具有高度H3。高度H1、H2和H3具有H2 < Hl和H3 > Hl的关系。如果车辆涉水而使得电池单元10淹没，在水位大于直立壁22的高度Hl之前，水不进入壳体室。当水位超过高度Hl时，水将进入壳体室，因此使水损传感器122检测到此情况。当水开始进入壳体室时，控制盘12仍未浸没在水中，由此允许在控制盘12上的CPU (即控制器)执行给定任务，例如在电池单元10由于CPU浸没在水中而瘫痪之前响应于来自水损传感器122的输出而停止组合电池模块11的充电或者放电。
[0111]控制盘12高于护板23的上端，使得如图2中可见，在护板23的上端与控制盘12之间产生等于H3-H1的差的间隙。这使得水通过该间隙进入壳体室中。在水位到达控制盘12之前，水损传感器122检测到水进入壳体室中。
[0112]如图2和图3中清楚地示出的，储存壳体16的基部14和罩15形成双壁结构，其中，基部14的直立壁22位于罩15的侧壁36内侧。因此，当电池单元10稍被弄湿或者溅上水时，水损传感器122不会检测到水进入壳体室中，由此确保了组合电池模块11的操作的连续性。
[0113]压板13
[0114]下文中将对压板13的结构进行描述。图20 (a)和图20 (b)示出压板13。压板13以如图2、图5及图6中示出的方式布置在电池单元10中。
[0115]压板13由高刚性金属板制成，该金属板的厚度约为几毫米(_)。压板13包括带台阶的条131以及臂132、133、134和135。带台阶的条131具有给定的长度，该长度在组合电池模块11 (即电池壳体42)的上表面产生台阶、换言之在三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2排列的方向上延伸。臂132至135从带台阶的条131横向地延伸。压板13成台阶或者成轮廓为与组合电池模块11的带台阶的上表面的轮廓相符合。特别地，带台阶的条131由上台阶部131a和下台阶部131b构成。上台阶部131a的端部和臂132至135的端部用作用于将压板13固定至基部14的附接部。特别地，如图20 (a)所示，上台阶部131a的端部和臂132至135的端部具有孔，螺钉穿过该孔以将压板13结合至基部14。通过将上台阶部131a的端部和臂132至135的端部安置在基部14的圆柱形支撑部24的上端上并且将它们用螺钉固定至基部14而完成压板13至基部14的结合。因此，压板13安置成与直立壁22和基部14的围绕组合电池模块11的圆柱形安装部25接触。
[0116]压板13设计成作为膨胀限制器和散热器两者。膨胀限制器用以限制组合电池模块11的不期望的膨胀或者变形。散热器用以释放由组合电池模块11或者控制盘12产生的热量。
[0117]下文中将对膨胀限制器的操作进行描述。膨胀限制器不仅通过压板13实现，而且还通过基部14和电池壳体42实现 。因此，下列描述还涉及基部14和电池壳体42。
[0118]压板13的带台阶的条131具有背离其相对的表面中的一个凸出或者突出的两个凸片136。凸片136设置成分别面对三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2。特别地，压板13的上台阶部131a和下台阶部131b中的每一者均具有凸片136中的一个。当压板13结合至基部14时，凸片136定向成朝向组合电池模块11突出并且具有平止动表面137，当电池元41膨胀时，平止动表面137与组合电池模块11的表面(即，组合电池模块11的表面中的在底板21的相反侧上的一个的凸出部)产生实体触碰或者接触。此外，如图8(a)中已经描述的，基部14的底板21包括具有止动表面33的突出部32，当电池元41已经膨胀时，组合电池模块11 (即，组合电池模块11的表面中的面对底板21的一个的突出部)与止动表面33产生实体接触。
[0119]下文中，底板14的突出部32还称为第一突出部或者下突出部。下文中，压板13的凸片136还称为弟二关出部或者上关出部。
[0120]如图2中清楚地示出的，当组合电池模块11和压板13安装在基部14上时，上突出部136和下突出部32竖向地位于组合电池模块11的相对侧。特别地，下突出部32安置成与电池壳体42的下板55a的面对电池元41的下表面中心的部分抵接，而上突出部136安置成与电池壳体42的上板55b的面对电池元41的上表面中心的部分抵接。
[0121]如图2所示，当电池元41不膨胀时，电池壳体42的上板55b通过空气间隙与压板13的上突出部136分离。例如，空气间隙是0.3mm至1.0mm。基部14的下突出部32安置成与电池壳体42的下板55a直接接触。
[0122]如上所述，组合电池模块11的电池元41在其厚度方向上堆叠。当电池元41中的一个膨胀时，此膨胀的尺寸通常在电池兀41的上表面中心和下表面中心处最大。电池壳体42的下板55a与基部14的下突出部32保持接触。允许电池元41在电池壳体42的上板55b与压板13的上突出部136之间的空气间隙内膨胀。当此膨胀的尺寸超过空气间隙的尺寸时，将导致电池壳体42的上板55b触碰到压板13的上突出部136。如上所述，压板13由具有足够高程度的刚性以至于当压板13受到由电池元41的膨胀引起的压力时承受压板13的弹性变形的材料制成。因此，当电池壳体42的上部55b触碰到上突出部136时，电池元41停止膨胀，由此避免电池壳体41的过度膨胀。
[0123]在电池壳体42与压板13之间的间隔在围绕电池壳体42的当三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的每一者中的电池元41中的任一个膨胀时最大地膨胀的部分与电池壳体42的另外的部分之间变化。特别地，在电池壳体42的最大地膨胀的部分处，该间隔将是最小的。换言之，压板13成形为在压板的下表面与电池壳体42 (S卩，电池本体Y)的上表面之间具有第一距离和不同于第一距离的第二距离。第一距离是在压板13的下表面与电池壳体42 (即电池本体Y)的上表面的、覆盖了在三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的每一者中的电池元41的预期最大地扩张的部分(即电池元41的表面中心区域)的区域之间的最小间隔。第二距离是在压板13的下表面与电池壳体42的上表面的另外的区域之间的最小间隔。第一距离设定为小于第二间隔。在此实施方式中，如上所述，压板13配备有上突出部136。因此，当三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的一者中的电池元41中的任一个已经膨胀时，上突出部136中的对应一个的平表面137将首先触碰到电池壳体42的上表面。下突出部32的表面33通常安置在背离电池壳体42的下表面的给定间隔(例如，0.3mm至1.0mm)处。当三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的一者中的电池元41中的任一个已经膨胀时，下突出部32的对应一个的表面33与电池壳体42的下表面实体接触以抑制其扩张。以此方式，限制了当电池元41膨胀时电池壳体42的扩张量。
[0124]如上所述，电池壳体42具有隔板56,隔板56中的每一个均置于电池兀41中的竖向相邻的两个之间。隔板56将电池元41在实体上彼此分隔开并且还用作膨胀限制器以阻止或者限制电池元41的膨胀。
[0125]下文中将对压板13的作为散热器的操作进行描述。如图2中可见，压板13沿着组合电池模块11的上表面延伸。如上所述，压板13包括上台阶部131a和下台阶部131b。下台阶部131b放置在双层堆叠电池元组G2上方并且居于组合电池模块11与控制盘12之间。上台阶部131a放置在三层堆叠电池元组Gl上方并且在与控制盘12相同的高度处基本上平行于控制盘12延伸。换言之，上台阶部131a与控制盘12对准地水平延伸。上台阶部131a的端部和臂132至135的端部用螺钉连接到基部14的圆柱形支撑部24的上端上。这使得由组合电池模块11和控制盘12所产生的热量通过压板13逸出至基部14的直立壁22。压板13形成沿直立壁22的热量释放路径并且用作散热器以将热量释放到外部。
[0126]通过压板13传输至直立壁22的热量还传送到底板21、并且随后经由底板21的肋27耗散至空气中、并且还经由底板21耗散到车体。
[0127]如上所述，用作散热器的压板13布置在组合电池模块11与控制盘12之间，由此将组合电池模块11和控制盘12上的热量的相互不良影响降至最低。
[0128]在储存壳体16中的热量控制结构
[0129]电池元41和功率器件P认为是热源，在电池元10的组成部件中，电池元41和功率器件P所释放的热量的量更大。此实施方式的电池单元10设计为使来自电池元41的对功率器件P的不良热影响降至最低或者反之亦然，并且下文中将进行具体说明。
[0130]如图2所示，控制盘12包括第一盘部段Xl和第二盘部段X2，第一盘部段Xl具有放置成与组合电池模块11竖向地重叠、即设置在组合电池模块11的在其竖向方向上的正上方的重叠区域，第二盘部段X2具有位于在竖向方向上不与组合电池模块相符合处的非重叠区域。功率器件P制造在第二盘部段X2上。功率器件P在电池单元I的竖向方向上不设置在电池元41上方而是竖向地位于不与电池元41重叠处，换言之，功率器件P位于在横向上与电池元41分离处。
[0131 ] 功率器件散热器28布置在与安装有功率器件P的第二盘部段X2的上表面相对的第二盘部段X2的下表面上。功率器件散热器28在控制盘12的纵向方向(即图3中的横向方向)上位于与组合电池模块11相邻处。更特别地，组合电池模块11在储存壳体16内定向成使绝缘罩43和排气通道44面对功率器件散热器28。
[0132]由电池元41产生的热量直接传输至基部14的底板21、并且还通过压板13和直立壁22传输至底板21、并且随后释放到电池单元10外部。由功率器件P产生的热量通过功率器件散热器28释放到电池单元10外部。特别地，有两个单独的散热路径，对于一组电池元41和一组功率器件P中的每一者，均有一个散热路径。功率器件P放置到控制盘12上而未与组合电池模块11重叠。这使在电池元41与控制装置P上的相互不良热影响降至最低。
[0133]绝缘罩43和排气管道44布置在组合电池模块11的靠近功率器件P的端部上。换言之，合成树脂制成的绝缘罩43和排气管道44置于一组电池元41与功率器件散热器28之间。散热罩43和排气管道44作为挡热体以阻碍热量在电池元41与功率器件P之间传输。特别地，将由电池元41产生的热量向功率器件P的传输降至最低，同时将由功率器件P产生的热量向电池元41的传输降至最低。这减轻了在电池元41和功率器件P上的相互不良热影响。
[0134]由组合电池模块11产生的热量还传输至功率器件散热器28。功率器件散热器28配备有散热片30，如图5和图8所示，散热片30背离组合电池模块11延伸。散热片30中的每一个均具有横向边缘面和下边缘面。散热片30的横向边缘面与直立壁22齐平地放置，同时散热片30的下边缘面与基部14的底板21的下表面齐平地放置。横向边缘面彼此分离。类似地，下边缘面彼此分离。从组合电池模块11传输至功率器件散热器28的热量从散热片30中的每一个的更靠近组合电池模块11的部分传输至散热片30中的每一个的更远离组合电池模块11的部分，并且随后释放到电池单元10外部。如上所述，散热片30在靠近组合电池模块11的部分处结合至基部并且在远离组合电池模块11的部分处暴露到空气中，由此增强将热量释放至空气的效果。
[0135]车辆供电系统的电气结构
[0136]下文中将参照图21对车内供电系统进行描述。如上所述，电池单元10的组合电池模块11配备有串联连接的五个电池元41。电池元41中的每一个均在其正接线端与负接线端处通过电线材151连接至控制器152。控制器152由CPU (即计算装置)实现，其用于执行给定控制任务以控制组合电池模块11的充电操作或者放电操作。控制器152安装在控制盘12上。如图12所示，汇流条61至66连接至电池元41的正接线端和负接线端。如图17所示，电线材151由金属导体101至106实现。
[0137]电池单元10配备有通过线材155联接在一起的连接接线端153和154。组合电池模块11连接至与线材155分叉开的线材156。在电线材155中布置有开关157。在电线材156中布置有开关158。开关157和158中的每一个均起由例如功率MOSFET构成的电源控制开关装置的作用。开关157和158相当于如图6所示的功率器件P。水损传感器122连接至控制器152。
[0138]除了电池单元10，供电系统还包括铅酸蓄电池161。铅酸蓄电池161联接至电池单元10的连接接线端153。电池单元10和铅酸蓄电池161由装设在车辆中的发电机(也称为交流发电机)162充电。车辆还配备有作为电气负载的起动机163，其由铅酸蓄电池161供给电力以启起动安装在车辆中的内燃发动机。诸如安装在车辆中的首频系统或者导航系统的电气负载164通过连接接线端154联接至电池单元10。电池单元10将电力供给至电气负载164。
[0139]将对由控制器152控制的开关157的开/关操作进行简要描述。开关157依据组合电池模块11中的充电状态(即，电能的可使用量)打开或者关闭。特别地，当组合电池模块11中的充电状态大于或者等于给定值Kl时，控制器152关闭开关157以将连接接线端153与组合电池模块11断开。替代性地，当组合电池模块11中的充电状态已经下降到给定值Kl以下时，控制器152打开开关157以将连接接线端153和组合电池模块11连接从而通过发电机162给组合电池模块11充电。
[0140]当需要通过使用起动机163启动发动机并且铅酸蓄电池161中的充电状态大于或者等于给定值K2时，控制器152关闭开关157以从铅酸蓄电池161向起动机163供电。替代性地，当铅酸蓄电池161中的充电状态低于给定值K2时，控制器152打开开关157以从组合电池模块11向起动机163供电。
[0141]安装有供电系统的车辆配备有自动怠速停止系统(也称为自动发动机启动/重启系统)，该系统用于当点火开关处于开启状态时自动停止发动机。当满足给定的自动发动机停止条件时，安装在车辆中的ECU (怠速停止ECU)自动地停止发动机。当在发动机停止之后满足给定的自动发动机重启条件时，ECU通过使用起动机163重启发动机。例如，自动发动机停止条件是车辆的加速器已经关闭、车辆的制动器已经开启、并且车辆的速度小于给定值的条件。例如，自动发动机重启条件是加速器已经开启并且制动器已经关闭的条件。
[0142]电池单元10的装设
[0143]电池单元10安装在限定车厢的车辆地板上。更特别地，基部14的底板21水平地布置在车辆的前座椅之下。电池单元10在车辆的车厢中，使得与将电池单元10安装在车辆的发动机舱内的情形相比，降低了电池单元10溅上水或泥的可能性。替代性地，除了前座椅之下，还可以将电池单元10安置在例如在后座椅与行李舱之间的空间中。
[0144]上文描述的实施方式提供下列优势。
[0145]电池单元10配备有用作膨胀限制器的压板13。压板13安置成在电池元41膨胀之前不与电池壳体42接触并且当电池元41中的任一个已经膨胀时与电池壳体42实体接触，由此刚性地抑制电池元41的膨胀。因此，在电池元41膨胀之前，压板13不将不期望的机械载荷施加到电池元41上,从而保持电池元41不受热量或者振动的不良影响。当电池元41中的任一个已经膨胀时，电池壳体42触碰到压板13，由此限制电池元41的膨胀。以此方式，压板13用于在不增加外部因素对电池元41的不良影响的情况下抑制电池元41的不期望的变形。
[0146]电池单元10设计成安装在车辆中并且由此当车辆行进时预期电池单元10总是受到大或者小的实体振动。如上所述，压板13用于减轻振动对电池元41的不良影响。
[0147]如果压板13安置成与电池壳体42持续抵接，将导致担心由电池壳体42的尺寸误差等引起在电池元41上施加应力。为了消除此问题，压板13设计成通过空气间隙与电池壳体42分离。
[0148]压板13由当受到由电池元41的膨胀产生的机械压力时不会弹性变形的高刚性材料制成。压板13通过螺钉N结合至基部14的直立壁22。此结构用于抑制在基部14的底板21的相对侧的电池元41的膨胀。
[0149]如上所述，压板13配备有朝向组合电池模块11凸出的上突出部136，并且，当电池元41已经膨胀时，压板13将与组合电池模块11的电池壳体42的表面接触。压板13的上突出部136设置成使得在上突出部136中的每一个均与电池壳体42的外表面的给定区域、即当三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的每一者中的电池元41中的任一个已经膨胀时电池壳体42的将最大地膨胀的部分之间的最小距离(即第一距离)可以小于在压板13的另外的区域与电池壳体42的外表面的另外的区域之间的最小距离(即第二距离)。因此，当三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的任一者中的电池元41中的任一个已经膨胀时，上突出部136中的对应一个将首先触碰到电池壳体42的上表面以挤压电池壳体42的最大地扩张的部分。
[0150]如图8 (a)中已经描述的，基部14的底板21包括下突出部32，下突出部32中的每一个均与组合电池模块11成一定间隔地朝向组合电池模块11凸出，并且，下突出部32中的每一个均设置成与组合电池模块11的一部分接触，该部分与在三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的每一者中的电池元41中的每一个的最大地膨胀的部分对准。因此，当在三层堆叠电池元组Gl和双层堆叠电池元组G2中的一者中的电池元41中的任一个已经膨胀时，下突出部32中的对应一个与组合电池模块11的下表面保持刚性地接触以抑制电池元41的膨胀。
[0151]下文中将对上述实施方式的改型进行描述。
[0152]图22为示出作为组合电池模块11的电池壳体42的改型的电池壳体171的竖向截面图。图14中使用的相同附图标记将指代相同部件，并且文中将省略其详细地说明。
[0153]电池壳体171包括外壳172和隔板173，隔板173限定彼此竖向重叠地放置并且其中分别地布置有电池元41的电池元室。电池壳体171与电池元41中的每一个的外周的至少一部分接触以保持电池元41。特别地，电池壳体171中的电池元室中的每一个均设计成在电池元41的厚度方向上在该电池元室的后部(即图22中的左侧)具有较大厚度并且在该电池元室的前部(即图22中的右侧)具有较小厚度。换言之，电池元室中的每一个均在其后部具有较窄空间。电池元41中的每一个均在室的后部由电池壳体171牢固地保持。
[0154]更特别地，如图22所示，如果将电池元室中的每一个的后部的竖向距离(即厚度)限定为LI，并且将电池元室中的每一个的前部的竖向距离限定为L2，则两者满足LI < L2的关系。竖向距离LI设定成比电池元41的厚度L3稍小，使得电池元41中的每一个均可以压配合在电池元室中的对应一个的后部中。将电池元41中的每一个装设在电池元室中的每一个中是通过将电池元41插进电池元室的前部并且将电池元41推挤进电池元室的后部中得以实现的。电池元室的后部弹性变形，使得其夹持住电池元41的后部。电池元41的前部布置在组合电池模块11的竖向方向(即，电池元41的厚度方向)上距电池壳体171的内壁给定间隔处。换言之，空气间隙存在于电池元41的每一个的上方和下方。电池元41中的每一个的暴露在电池元室(即电池壳体171)外的部分由绝缘罩43保持以在没有任何游隙的情况下牢固地保持电池元41。
[0155]在电池元41中的每一个的上方和下方的空气间隙覆盖预期最大地扩张的电池元41的上部和下部(即，上中央部和下中央部)。电池元41的上部和下部位于距电池壳体171的内壁Imm的间隔处。间隔可以在0.5mm与2mm之间选择。
[0156]可以通过使下板172a的内表面、上板171b的内表面、以及隔板173中的每一个的内表面均成形而建立在距离LI与距离L2之间的差，从而以相对于水平线(即电池壳体171的纵向中心线)的给定角度倾斜。替代性地，隔板173中的每一个、下板172a以及上板171b均可以成形为具有台阶表面。
[0157]如从上文说明中显而易见的，电池壳体171设计成当电池元41在其厚度方向(即电池元41堆叠的方向)上未膨胀时，除了其后部，电池元41中的每一个均与隔板173分离、或者与隔板173和下板172a或上板172b分离。换言之，电池元41中的每一个的上表面和下表面的至少中央区域安置成不与电池壳体171的内壁接触，由此允许电池元41稍膨胀。如果电池元41中的每一个均布置成与电池壳体171的内壁持续接触，则将导致当电池元41已经膨胀时在电池元41上施加过度应力。为了减轻此问题，电池壳体171设计成在电池元41中的每一个的上方和下方产生空气间隙。
[0158]如上所述，压板13配备有上突出部136，当电池元41已经膨胀时，上突出部136与电池壳体42实体接触，然而电池壳体42可以替代地设计成具有类似于朝向压板13凸出的上突出部136的突出部。例如，如图23所示，电池壳体42设计制造成具有与上板191 一体地形成的多个突出部或者凸起部192。凸起部192朝向压板13凸出。凸起部192具有在相同高度上的平的上端。其中布置有电池元41的电池元室由隔板193限定。当电池元41中的任一个已经膨胀时，凸起部192将首先触碰到压板13的表面，由此抑制电池元41的膨胀。
[0159]压板13和电池壳体42两者都可以设计成具有类似于上文所述的突出部的突出部。
[0160]如上所述，基部14的直立壁22具有从护板23向上延伸的圆柱形支撑部24。组合电池模块11、控制盘12和压板13由圆柱形支撑部24保持。替代性地，基部14可以设计以具有与直立壁22分离的板或者圆柱体以安装组合电池模块11、控制盘12和压板13。板或者圆柱体从底板21竖向地延伸。组合电池模块11、控制盘12和压板13结合至例如板或者圆柱体的端部。
[0161]基部14的直立壁22安置在罩15的侧壁36内侧，但是替代性地，可以将基部14的直立壁22和罩15的侧壁36的组件制成具有双壁结构，在双壁结构中，直立壁22位于侧壁36外部。当电池单元10淹没在水中时，此结构使水向下流到直立壁22与侧壁36之间并且随后从侧壁36的下端下方进入组合电池模块11中的壳体室。换言之，允许水在低于基部14的直立壁33 (即护板23)的高度处进入壳体室中，由此降低了当水开始进入直立壁22与侧壁36之间时控制盘12溅上水的可能性。
[0162]控制盘12安置成与组合电池模块11部分重叠，但是替代性地，控制盘12可以成形为在电池单元10的竖向方向上与组合电池模块11完全重叠。
[0163]如上所述，电池单元10安装在车辆的车厢的座椅之下，但是电池单元10可以布置在车辆的仪表盘或者发动机舱内侧。
[0164]如上所述，电池元41中的每一个均是锂离子蓄电池元，但是电池元41中的每一个均可以通过诸如镍镉蓄电池元或者镍氢蓄电池元的另外类型的二次电池元实现。
[0165]电池单元10可以与配备有内燃发动机和用于驱动车轮的电动机的混合动力车辆或者仅配备有电动机作为驱动源的电动车辆一起使用。
[0166]尽管本发明已经根据优选实施方式进行公开从而促进了对本发明的更好的理解，但是应当理解，在不脱离本发明的原理的情况下，本发明能够以多种方式表现。因此，本发明应当理解为包括在不脱离所附权利要求中所阐述的本发明原理的情况下能够实施的对所示出的实施方式的所有可能实施方式和改型。
【权利要求】
1.一种电池单元,其包括: 配备有多个电池元的组合电池模块； 控制盘，在所述控制盘上安装有控制器，所述控制器用于控制所述电池元的充电/放电操作；以及 储存壳体，所述组合电池模块和所述控制盘布置在所述储存壳体中，所述储存壳体包括底板，所述组合电池模块安装在所述底板上， 其中，所述组合电池模块包括电池本体，在所述电池本体中，所述电池元堆叠在所述底板上， 其中，相对于所述底板，膨胀限制器布置在所述组合电池模块的相反侧，当没有所述电池元膨胀时，所述膨胀限制器与所述电池本体分离，并且，当所述电池元中的任一个已经膨胀时，所述膨胀限制器与所述电池本体实体接触以抑制所述电池元的膨胀。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述膨胀限制器由压板构成，所述压板具有足够高程度的刚性以在受到由所述电池元的膨胀引起的压力时承受所述压板的弹性变形，并且，所述压板通过使用螺钉固定在从所述基部的所述底板延伸的直立构件上。
3.根据权利要求2所述的电池单元，其中，所述电池本体具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述电池本体在所述第二表面面对所述储存壳体的所述底板的情况下进行安置，其中，所述压板具有面对所述电池本体的所述第一表面的表面，当没有所述电池元膨胀时，所述压板的所述表面与所述电池本体的所述第一表面距离给定间隔，其中，所述压板成形为具有在所述压板的所述表面与所述电池本体的所述第一表面之间的第一距离和不同于所述第一距离的第二距离，所述第一距离是在所述压板的所述表面与所述电池本体的所述第一表面的、覆盖所述电池元的预期最大地扩张的部分的区域之间的最小间隔，所述第二距离是所述压板的所述表面与所述电池本体的所述第一表面的另外的区域之间的最小间隔，所述第一距离小于所述第二距离。
4.根据权利要求3所述的电池单元，其中，所述电池本体和所述压板中的至少一者具有朝向所述电池本体和所述压板中的另一者凸出的突出部，所述突出部具有当所述电池元中的任一个已经膨胀时与所述电池本体和所述压板中的所述另一者实体接触的表面，并且其中，所述突出部位于与所述电池元的预期在所述电池元膨胀的方向上最大地扩张的部分对准处，所述突出部使所述第一距离小于所述第二距离。
5.根据权利要求4所述的电池单元，其中，所述电池元中的每一个均呈长方体形并且具有彼此相对的第一最大表面和第二最大表面，所述第一最大表面和所述第二最大表面在所述电池元的整体外表面中是面积最大的，所述电池元设置为所述第一最大表面定向成面对所述基部的所述底板并且所述第二最大表面位于更远离所述底板处，并且其中，所述突出部设置在所述电池本体和所述压板中的至少一者的、面对所述电池元中的一个的所述第二最大表面的中央部的部分上。
6.根据权利要求2所述的电池单元，其中，所述底板具有朝向所述电池本体凸出的底部突出部，所述底部突出部具有与所述电池本体的一部分实体接触的表面，所述电池本体的所述部分与所述电池元的预期在所述电池元膨胀的方向上最大地扩张的部分对准。
7.根据权利要求1所述的电池单元，其中，所述电池元中的每一个均呈长方体形，所述电池单元还包括电池壳体，所述电池壳体配备有隔板以在所述电池壳体内限定电池元室，所述电池元室彼此重叠地放置并且所述电池元以堆叠的形式分别地布置在所述电池元室中，并且其中，所述隔板用于限制所述电池元的膨胀。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其中，所述电池元中的每一个均以距离所述隔板中的至少一个的给定间隔布置在所述`电池元室中的一个中。
【文档编号】H01M2/02GK103531727SQ201310282602
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】足立芳树 申请人:株式会社电装