电池包的制作方法

本发明涉及电池包、尤其涉及电池堆叠体(英文：batterystack)的升温构造。

背景技术：

以往，例如在下述日本特开2008-53149中公开了一种带加热器的电池组构造体。在该带加热器的电池组构造体中，具备：由多个二次电池排列而成的电池组；收纳该电池组的金属制的收纳壳；以及用于使电池组升温的加热器。收纳壳内的电池组以在电池组与壳底部之间形成有空隙的状态被收纳。更详细而言，收纳壳的下侧壳部具有呈矩形凹状的凹部、和位于该凹部的开口端侧的矩形环状的凸缘部。电池组被支承于下侧壳部的凸缘部上而被收纳。由此，在构成电池组的各二次电池的下方，存在在形成于上述下侧壳部的凹部内所形成的空隙。

上述使电池组升温的加热器配置成与下侧壳部的凹部的外表面接触。加热器被收纳于形成为矩形凹状的保持部件。保持部件通过插通于在保持部件的凸缘部所形成的贯通孔的多个螺纹件而安装于下侧壳部。

技术实现要素：

在如上述那样构成的日本特开2008－53149的带加热器的电池组构造体中，通过使加热器工作来将处于金属制的下侧壳部的凹部内的空隙中的空气加热，通过该被加热了的空气来加热构成电池组的各二次电池而使其升温。

然而，由于加热器成为安装于下侧壳部的凹部的外表面的构造，因此通过加热器的工作而产生的热首先向金属制的下侧壳部传递，处于凹部内的空隙中的空气经由金属制的下侧壳部而被加热。从加热器传递到下侧壳部的热，从加热器设置部以外的下侧壳部的外表面向电池组构造体的周围散热，另外也向构成收纳壳的上侧壳部传热。因此，存在由加热器实现的电池组的升温效率差的这一问题。

因此，本发明提供一种能够通过设置在收纳壳内的加热器来使构成电池堆叠体的各电池单元高效地升温的电池包。

本发明的技术方案中的电池包，具备：

电池堆叠体，其包括在一个方向上排列的多个电池单元；

收纳壳，其收纳所述电池堆叠体；以及

加热器，其使所述电池单元升温，

所述加热器，在所述收纳壳内从所述电池单元的单元底部向铅垂下方离开地配置在所述收纳壳的底部上，

所述收纳壳的底部与所述电池单元的单元底部之间的空间，在与所述多个电池单元的排列方向正交的方向的截面上成为封闭空间。

根据本发明的技术方案的电池包，加热器从构成电池堆叠体的电池单元的单元底部向铅垂下方离开地配置在收纳壳内，因此由加热器加热了的空气上升而与单元底部接触。由此，电池单元升温。另外，关于形成于加热器与电池单元的单元底部之间的空间，其与电池单元的排列方向正交的方向的截面形成为封闭空间。因此，由加热器加热了的空气不会向壳外部泄漏而能够在该截面内进行对流。由此，能够将加热器的发热有效地用于各电池单元的升温，能够使各电池单元高效地升温。

也可以使上述技术方案为以下的构成。

在所述收纳壳的底部，设置有凹状的加热器设置部，

在与所述电池单元的排列方向正交的方向的截面上，处于所述加热器设置部的两侧的堆叠体支承部以与所述电池单元的单元底部接触了的状态支承所述电池堆叠体，由此区划出所述封闭空间，在所述堆叠体支承部与所述单元底部接触的接触部介有弹性体。

根据该构成，通过在支承电池堆叠体的堆叠体支承部与电池单元的单元底部接触的接触部介有弹性体，从而能够切实地消除堆叠体支承部与单元底部之间的间隙。因此，能够更切实地抑制由加热器加热了的空气从上述空间泄露。结果，电池单元的升温效率进一步提高。

也可以使上述技术方案为以下构成。

所述加热器隔着绝热部件配置在所述收纳壳的底部上以使得所述加热器与所述收纳壳不接触。

根据该构成，加热器隔着绝热单元配置在收纳壳底部上以使得所述加热器与收纳壳不接触，因此能够抑制从加热器向收纳壳的传热。

在该情况下，所述绝热部件也可以由以包含空气层的方式形成有凸部的绝缘性树脂片构成。

根据该构成，绝热单元由以包含空气层的方式形成有凸部的绝缘性树脂片构成，因此能够实现加热器与壳底部之间的绝热以及电绝缘。

根据本发明的电池包，能够通过设置在收纳壳内的加热器来使构成电池堆叠体的各电池单元高效地升温。

附图说明

以下将参照附图来说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，其中同样的附图标记表示同样的部件，并且附图中：

图1是作为本发明的一个实施方式的电池包的分解立体图。

图2是沿着图1所示的电池堆叠体的排列方向的电池包的剖视图。

图3是沿着图2中的3a－3a线的放大剖视图。

图4是在省略了电池堆叠体的状态下，从上方观察设置有加热器的收纳壳所看到的俯视图。

图5是示出由树脂固定件(日文：樹脂クリップ)将夹着加热器的罩部件和基座部件固定的情形的放大图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。在该说明中，具体的形状、材料、数值、方向等是用于使本发明容易理解的例示，可以配合用途、目的、规格等适当地进行变更。另外，以下在包括多个实施方式和/或变形例等的情况下，从最初就假定将这些构成适当地组合而使用的情况。

图1是作为本发明的一个实施方式的电池包10的分解立体图。图2是沿着图1所示的电池堆叠体的排列方向的电池包的剖视图。另外，图3是沿着图2中的3a－3a线的放大剖视图。在图1中，示出互相正交的3个方向x、y、z。以下，为了便于说明，有时将x方向称为长度方向(或排列方向)、将y方向称为宽度方向、将z方向称为高度方向。该情况在其他的图2～图5中也是同样的。

如图1所示，电池包10具备电池堆叠体12、收纳壳14以及加热器16。本实施方式中的电池包10例示了5个电池堆叠体12被收纳于收纳壳14内的形态，但是在图1中仅示出了1个电池堆叠体12。加热器16以上下由罩部件18和基座部件20夹着的状态设置于收纳壳14的壳底部，关于这些在后叙述。

电池堆叠体12是由多个电池单元2沿着一个方向排列而构成的电池组。在本实施方式中，如图2所示，例示了19个电池单元2沿着长度方向x排列的形态。电池单元2是构成电池包10的最小单位的二次电池，例如可使用扁平方形的锂离子电池。不过，电池单元2也可以是例如镍氢电池等其他的二次电池。在电池堆叠体12中，各电池单元2经由未图示的汇流条而串联连接、并联连接、或者以串联和并联的组合来连接。

如图2所示，在构成电池堆叠体12的各电池单元2之间介有多个间隔件(英文：spacer)4。通过这些间隔件4，从而在各电池单元2之间形成有成为制冷剂流路的间隙。这样的制冷剂通路由沿着电池单元2的宽度方向平行地延伸的多个间隙构成。另外，如图3所示，在电池堆叠体12的宽度方向y上的一个侧面安装有供气通道24。在通过未图示的风扇等经由该供气通道24供给作为制冷剂的空气时，空气在各电池单元2之间的制冷剂通路中与电池壳3的外表面接触并且沿着宽度方向y流动。由此，能够对因充放电时的单元内部的化学反应、外部环境温度等而成为高温的电池单元2进行冷却。

如图1以及图2所示，在电池堆叠体12的排列方向x上的两端配置有一对端板6a、6b。在上述端板6a、6b，分别连结有以预定的张力架设的多条约束带8的两端部。在图3中示出了配置于电池单元2的下方的2条约束带8，但是在电池单元2的上方例如也配置有2条约束带。这样地通过约束带8而连结的一对端板6a、6b，从排列方向x的两侧按压构成电池堆叠体12的各电池单元2。结果，在各电池单元2经由间隔件4施加有约束载荷。

如图2以及图3所示，电池单元2构成为，在呈扁平方形的例如金属制的电池壳3内封入有卷绕或层叠正极电极、负极电极以及隔离物(英文：separator)而构成的电极群、和非水电解质。电池壳3由例如由铝合金等制成的金属板形成。在电池壳3的上表面3a设置有未图示的正极端子以及负极端子。在这些正极端子以及负极端子连接有汇流条，由此各电池单元2互相电连接。

另外，在电池壳3的上表面3a在宽度方向y的中央部分，设置有未图示的安全阀。安全阀是如下安全机构：在因某种原因电池单元2的内部成为高温而内压成为了预定值以上时开阀，使内部的高温气体喷出。

在电池堆叠体12的上部设置有排气通道22。如图3所示，排气通道22具有倒u字状的截面，并沿着电池单元2的排列方向x延伸。另外，排气通道22配置于与在各电池单元2的上表面设置的安全阀相对的位置。如图2所示，排气通道22的排列方向x上的一端部以闭塞状态固定于端板6a。另一方面，排气通道22的排列方向x上的另一端部开口而形成了排气口23。由此，在构成电池堆叠体12的某个电池单元2的安全阀工作而喷出了高温气体时，该高温气体经由排气通道22而从排气口23向电池包10的外部排出。

如图3所示，电池单元2的电池壳3的外表面中的至少底面3b以及宽度方向y上的两侧侧面3c、3d由树脂框架5覆盖。树脂框架5由例如聚丙烯等绝缘性树脂制的成形品构成。另外，树脂框架5通过将一对树脂框架片从电池壳3的排列方向x的两侧嵌入而安装于电池单元2。在该状态下，电池单元2的底面3b以与树脂框架5接触了的状态被覆盖。此外，树脂框架5也可以设置成也覆盖电池壳3的上表面。

这样，在本实施方式中，成为构成电池堆叠体12的各电池单元2的底面3b以及宽度方向y上的两侧侧面3c、3d由树脂框架5覆盖而不露出的结构。由此，对于进行电池堆叠体12的组装和/或更换等的作业人员而言的安全性提高。在此，在本实施方式的电池包10中，覆盖电池单元2的底面的树脂框架5相当于单元底部。

在本实施方式中，树脂框架5具有呈大致矩形状而分别向下方突出的2个带插通部9。通过分别安装于各电池单元2的树脂框架5的带插通部9的矩形状的孔在排列方向x上对齐而形成带收纳孔。配置于电池堆叠体12的下部的2条约束带8插通于由上述带插通部9相连而形成的带收纳孔内。

再次参照图1，收纳壳14例如是铝合金等金属制的壳。收纳壳14具有壳底部26和侧壁28。壳底部26从上方看形成为大致长方形状。侧壁28包括：从壳底部26的宽度方向y上的两侧缘部立起的一对侧壁部28a、28b；和从壳底部26的长度方向x上的一侧缘部立起的侧壁部28c。上述侧壁部28a、28b、28c与壳底部26构成为一体。

在收纳壳14的侧壁28中的与长度方向x正交的侧壁部28c，与收纳壳14内所收纳的5个电池堆叠体12相对应地形成有5个开口部29。这些开口部29连通于收纳壳14所收纳的各电池堆叠体12的供气通道24(参照图3)的长度方向x上的一端部。由此，能够从电池包10的外部向收纳壳14内取入空气。

在收纳壳14的侧壁部28c的宽度方向中央部，形成有大致正方形状的开口部30。如图2所示，在该开口部30安装有电力用连接器32。电力用连接器32经由未图示的电力电缆而连接于收纳壳14内所收纳的各电池堆叠体12。能够经由该电力用连接器32来进行对电池包10的电力的充放电。

收纳壳14的壳底部26以及侧壁28划定扁平长方体状的内部空间。在该内部空间收纳电池堆叠体12。在本实施方式中，示出5个电池堆叠体12被以5列收纳的例子，但是并不限定于此。电池包10所包含的电池堆叠体12的数量可以是4个以下，或者也可以是6个以上。

如图1所示，收纳壳14的内部空间向上方开口并且向长度方向x上的另一侧开口。这些开口由在从宽度方向y观察的侧视下形成为l字状的未图示的盖部件封闭。

在收纳壳14的壳底部26，与各电池堆叠体12相对应地形成有5个加热器设置部34，该5个加热器设置部34分别形成为凹状。各加热器设置部34从上方看在排列方向x上呈细长的长方形状，互相平行地设置。各加热器设置部34具有同一结构，因此，以下参照图3对1个加热器设置部34进行详细叙述。

如图3所示，加热器设置部34包括配置于电池堆叠体12的铅垂下方的加热器设置部件36。加热器设置部件36构成收纳壳14的壳底部26的一部分。加热器设置部件36包括：供设置加热器16的台座部38；和从台座部38的下表面分别向宽度方向y的两侧延伸的截面l字状的2个底板部40。加热器16以上下由罩部件18以及基座部件20夹着的状态设置在台座部38上。即，加热器16配置于收纳壳14内。

加热器设置部件36的底板部40在宽度方向y上的两侧通过例如焊接等而固定于从堆叠体支承部42的侧面向宽度方向y突出的突出部44的下表面。加热器设置部件36的底板部40和堆叠体支承部42的突出部44，优选以气密状连结。这是为了如后述那样，避免由加热器16加热了的凹状的加热器设置部34内的空气从壳底部26向外部散逸。

在宽度方向y上处于加热器设置部34的两侧的堆叠体支承部42，构成收纳壳14的壳底部26的一部分。在本实施方式中，堆叠体支承部42由金属制的中空方形管构成，堆叠体支承部42的上表面位于比加热器设置部件36的台座部38高的位置。堆叠体支承部42与构成电池单元2的单元底部的树脂框架5接触，而具有支承电池堆叠体12的功能，所述电池单元2构成电池堆叠体12。以下，代替树脂框架5，而适当地称为单元底部5。

加热器设置部件36的台座部38的高度设定得比堆叠体支承部42的上表面位置低。由此，安装在台座部38上的加热器16配置成从电池单元2的单元底部5向铅垂下方离开，在电池单元2的单元底部与加热器16之间形成有空间s。在该空间s不存在壁等部件。另外，该空间s通过单元底部5、和构成壳底部26的加热器设置部件36以及堆叠体支承部42，从而在与排列方向x正交的方向的截面上形成为封闭空间。在图3中，封闭空间的外形轮廓用虚线示出。通过这样地使凹状的加热器设置部34内的空间s为封闭空间，从而由加热器16加热了的空气不会从加热器设置部34内漏出，而能够有效地进行由加热器16实现的电池单元2的升温。

此外，因为存在用于将从电池堆叠体12延伸的电信号取出用的配线(英文：wireharness)等拉出的开口形成于收纳壳14的侧壁28的情况，因此有时空间s在电池包10的长度方向x上的端部连通于电池包10的外部。

在堆叠体支承部42与单元底部5接触的接触部介有弹性体46。在本实施方式中，弹性体46例如由橡胶等形成。通过这样地设置弹性体46，能够切实地消除可能在堆叠体支承部42与单元底部5之间形成的间隙，能够更切实地防止升温了的空气漏出。在本实施方式中，弹性体46设置成覆盖堆叠体支承部42的上表面以及侧面和突出部44的上表面。

另外，弹性体46优选例如由橡胶等那样的绝缘性材料形成。由此，除了由绝缘性树脂材料制成的树脂框架5之外，还能够通过弹性体46来进一步强化电池堆叠体12与壳底部26之间的电绝缘。

如上述那样，加热器16以上下由罩部件18以及基座部件20夹着的状态设置在加热器设置部件36的台座部38上。本实施方式中的加热器16是如图4中用虚线所示那样地、在排列方向x上呈细长的长方形状的面状发热体。加热器16隔着作为绝热单元的基座部件20而设置在台座部38上，以使得加热器16与构成收纳壳14的壳底部26的加热器设置部件36不接触。

在本实施方式中，为了使加热器16相对于金属制的加热器设置部件36电绝缘，而基座部件20由绝缘性的树脂片形成。作为具体例，基座部件20例如由聚碳酸酯制的片材(厚度0.5mm)形成。另外，基座部件20配置成与加热器16接触，因此优选由高耐热性(即，具有比加热器16的发热温度高的熔点)的树脂材料形成，聚碳酸酯在这一点上也是合适的。

进而，基座部件20作为抑制从加热器16向加热器设置部件36的传热的绝热单元而发挥功能。因此，在基座部件20形成有截面形状例如呈梯形形状的多个凸部21，由此构成为，在加热器16与台座部38之间形成空气层。在本实施方式中，示出了在宽度方向y的截面上形成有3个凸部21的例子。通过加热器16被支承在这样地形成的凸部21上，从而加热器16成为从加热器设置部件36的台座部38浮起的状态，能够经由通过基座部件20来形成的空气层而有效地使加热器16与加热器设置部件36绝热。

此外，只要能够在加热器16与加热器设置部件36的台座部38之间形成空气层，则形成于基座部件20的凸部21的数量和/或形状如何变更都可以。另外，基座部件20也可以由不含空气层的绝热部件(例如未形成有凸部的平坦的树脂片)形成。

加热器16之上由罩部件18覆盖。罩部件18设置成与加热器16的上表面接触。罩部件18具有通过覆盖加热器16来进行保护的功能。罩部件18例如由树脂片形成。具体而言，罩部件18由聚碳酸酯制的片材形成。罩部件18设置成与加热器16接触，所以与基座部件20同样地，优选具有绝缘性以及高耐热性，因此，作为材料优选使用例如聚碳酸酯。

另外，在罩部件18形成有呈大致三角形的截面形状的凸部19。在本实施方式中，示出了在宽度方向y的截面上形成有2个凸部19的例子。如图4所示，凸部19形成为沿着长度方向x延伸。通过形成这样的凸部19，罩部件18的刚性变高，能够抑制在长度方向x上发生翘曲(日文：反り)的情况。因此，通过用这样的罩部件18从上侧抑制加热器16，能够防止加热器16以及罩部件18与单元底部5接触。此外，只要实现防止相对于长度方向x的翘曲的功能，则形成于罩部件18的凸部19的形状以及数量可以适当地变更。另外，在不发生翘曲的情况下，也可以省略罩部件18的凸部19。

形成上述的罩部件18以及基座部件20的树脂材料，优选具有高放射率。在此所谓“高放射率”是指例如0.9～1(最大值)的放射率。作为形成基座部件20以及罩部件18的树脂材料而例示了的聚碳酸酯，因为是高放射率树脂材料所以在这一点上也是合适的。这样地由高放射率的树脂材料形成的基座部件20以及罩部件18在被加热器16加热时，能够利用辐射热对隔着空间s而相对的单元底部5进行加热，能够有助于电池堆叠体12的高效的升温。不过，也可以是，仅基座部件20和罩部件18中的任一方由高放射率树脂材料形成，在这样的情况下，优选的是，仅配置于加热器16的上侧的罩部件18由高放射率树脂材料形成。

图5是示出由树脂固定件50将夹着加热器16的罩部件18以及基座部件20固定的情形的放大图。如图5所示，罩部件18以及基座部件20的宽度方向y上的各端缘部18a、20a以互相重叠了的状态通过树脂固定件50而固定在加热器设置部件36的台座部38上。树脂固定件50具有外筒部50a和内侧轴部50b。在罩部件18、基座部件20以及台座部38的宽度方向y上的各端缘部，分别形成有供树脂固定件50插通的贯通孔。在这些插通孔对齐了的状态下将罩部件18以及基座部件20载置于台座部38，将树脂固定件50的外筒部50a插通于各插通孔。之后，从上方将内侧轴部50b插入到外筒部50a的中心孔。由此，外筒部50a的外径稍微变大，外筒部50a的外周面被按压于台座部38的贯通孔的内周部。结果，树脂固定件50变得不容易从台座部38脱落，通过树脂固定件50的头部52来将罩部件18以及基座部件20按压于台座部38并固定。由此，加热器16以由罩部件18和基座部件20夹着的状态固定于加热器设置部件36的台座部38。

如上所述，在本实施方式中，使用树脂固定件50将加热器16固定于加热器设置部件36。在对加热器16的固定使用了金属制的螺栓和/或螺钉的情况下，从加热器16传递到罩部件18以及基座部件20的热变得容易经由金属制的螺栓等而向加热器设置部件36传递。与此相对，在本实施方式中，通过使用与金属制的螺栓等相比热导率低的树脂固定件50，从而能够抑制加热器16的热向加热器设置部件36即收纳壳14传递，能够有助于通过加热器16来使电池堆叠体12高效地升温。

再次参照图3，在加热器设置部件36中，底板部40的上表面为比供设置加热器16的台座部38的上表面低的位置。由此，因呈凹状的加热器设置部34内的结露而产生的水变得容易积存在底板部40之上。在电池包10搭载于车辆的情况下，被搭载成向长度方向x稍微倾斜了的状态。因此，由底板部40的上表面41(参照图5)、和形成于弹性体46的端部的立壁部46a区划形成的空间作为排水路而发挥功能。由此，水沿着底板部40的上表面流动而被从电池包10的长度方向x的端部排水。这样，水变得容易积存于底板部40的上表面，因此水变得不容易与加热器16接触，而能够抑制因加热器16与水接触所致的影响。

接下来，对具有上述结构的电池包10中的电池堆叠体12的升温作用进行说明。

在由未图示的温度传感器等检测的电池堆叠体12的温度比预定值低的情况下，加热器16通电而使电池堆叠体12升温。更详细而言，如在图3中用波状线箭头所示，由加热器16加热了的空气上升而与构成电池堆叠体12的电池单元2的单元底部5接触。由此，电池单元2被加热而升温。另外，关于形成于加热器16与单元底部5之间的空间s，其与电池单元2的排列方向x正交的方向的截面形成为封闭空间。因此，由加热器16加热了的空气不会从空间s散逸而是进行对流。因此，不存在从电池包10的外部将比较低温的空气引入空间s内的情况，能够通过加热器16来高效地使各电池单元2即电池堆叠体12高效地升温。换言之，由加热器16加热了的空气不会绕到电池堆叠体12的侧部和/或上部，因此能够仅对构成电池堆叠体12的各电池单元2进行加热而使其高效地升温。

另外，在本实施方式的电池包10中，加热器16从电池单元2的单元底部5向铅垂下方离开地配置在收纳壳14内。在假设加热器16配置成与单元底部5接触的情况下，在加热器16因某种原因(例如，加热器线的半断线和/或端子部的接触阻抗增大等)而异常发热了时，与该异常发热部位接触的电池单元2成为过热状态，安全性成为问题。与此相对，在本实施方式的电池包10中，加热器16隔着空间s而与电池单元2的单元底部5相对配置，因此不会发生那样的电池单元过热的情况，安全性高。

另外，加热器16隔着作为绝热单元的基座部件20配置在壳底部26上以使得加热器16与收纳壳14(更详细而言是构成壳底部26的一部分的加热器设置部件36)不接触。因此，能够抑制从加热器16向收纳壳14的传热。由此，能够将加热器16的发热有效地用于电池堆叠体的各电池单元2的升温，能够与由上述的对流热实现的加热相得益彰而使电池堆叠体12高效地升温。

此外，本发明不限定于上述的实施方式及其变形例的构成，当然可以在本申请的权利要求书所记载的事项及其均等的范围内进行各种变更和/或改良。