电池模块的制作方法

1.本发明涉及一种电池模块(battery module)。


背景技术：

2.在日本发明专利公开公报特开2003-242951号公开的电池模块中，通过用导电体将相邻的扁平型电池的电极引线端子彼此连接来将多个扁平型电池串联连接。


技术实现要素：

3.在日本发明专利公开公报特开2003-242951号所公开的技术中，用导电体将相邻的扁平型电池的电极引线端子(electrode lead terminal)彼此连接。因此，有电极引线端子间的电阻增大的问题。
4.本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种能够降低将多个电池单元(battery cell)串联连接的连接部分的电阻的电池模块。
5.本发明的方式是一种电池模块，该电池模块具有被串联连接的多个电池单元，各个所述电池单元为长方形的薄板形状，在1条边上设置有薄板形状的正极极耳(positive electrode tab)和负极极耳(negative electrode tab)，以一个所述电池单元的设置有所述正极极耳及所述负极极耳的边和另一个所述电池单元的设置有所述正极极耳及所述负极极耳的边彼此相向的方式进行配置，一个所述电池单元的所述正极极耳与另一个所述电池单元的所述负极极耳在厚度方向上重叠接触。
6.根据本发明，能够降低将多个电池单元串联连接的连接部分的电阻。
7.根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。
附图说明
8.图1是电池模块的立体图。
9.图2是电池模块的主视图。
10.图3是电池组的立体分解图。
11.图4是电池组的立体图。
12.图5是电池模块的立体分解图。
13.图6是表示被串联连接的电池单元的立体图。
14.图7是电池模块的局部剖视图。
15.图8是电池模块的局部剖视图。
16.图9是第1单元、第2单元和水套(water jacket)的示意图。
17.图10是电池模块的示意性剖视图。
18.图11是第1单元、第2单元和水套的示意图。
具体实施方式
19.〔第1实施方式〕图1是本实施方式的电池模块10的立体图。图2是电池模块10的主视图。图3是电池组26的立体分解图。图4是电池组26的立体图。下面，使用图1所示的x轴、y轴和z轴来说明电池模块10的构造中的方向及朝向。图1以外的图所示的x轴、y轴及z轴与图1的x轴、y轴及z轴对应记载。
20.如图1和图2所示，在电池模块10所具有的多条边中的第1边上设置有正极端子12和负极端子14。该第1边相对于电池模块10的中心位于-y轴方向侧。在电池模块10所具有的多条边中的第2边上设置有供水孔16和排水孔18。该第2边相对于电池模块10的中心位于+y轴方向侧。供水孔16和排水孔18设置于后述的水套48。水套48被设置在电池模块10内。
21.如图3所示，在电池模块10的四角和中央部设置有通孔22。螺栓20贯穿该通孔22。电池组26由3个电池模块10构成。3个电池模块10以沿z轴方向层叠的状态被螺栓20和螺母24紧固在一起。据此，制成图4所示的电池组26。一个电池模块10的正极端子12和在z轴方向上与这一个电池模块10相邻的另一个电池模块的负极端子14通过铜制的汇流排(bus bar)28来连接。汇流排28通过螺钉30被固定于正极端子12及负极端子14。据此，3个电池模块10被串联连接。
22.在本实施方式的电池组26中，如图3和图4所示，3个电池模块10以各个电池模块10的正极端子12和负极端子14为相同朝向的状态层叠。据此，所有的电池模块10的正极端子12和负极端子14位于电池组26的同一面上。也可以使3个电池模块10以各个电池模块10的正极端子12和负极端子14为不同的朝向的方式重叠。据此，各个电池模块10的正极端子12和负极端子14位于电池组26的不同的面上。电池组26中的各个电池模块10的正极端子12和负极端子14的位置能够根据与位于电池组26周围的其他设备等的关系来适宜地改变。
23.如图3所示，各电池模块10的供水孔16和排水孔18通过铝制的接头(joint)32来连接。接头32由第1接头32a、第2接头32b和第3接头32c构成。在构成电池组26的3个电池模块10中的位于+z轴方向侧的第1电池模块10的供水孔16及排水孔18分别安装第1接头32a。在电池组26的3个电池模块10中的正中间的第2电池模块10的供水孔16及排水孔18分别安装第2接头32b。在电池组26的3个电池模块10中的位于-z轴方向侧的第3电池模块10的供水孔16及排水孔18分别安装第3接头32c。
24.从设置于第1电池模块10的供水孔16上安装的第1接头32a注入的冷却水被供给到安装于各电池模块10的水套48。然后，流经各电池模块10的水套48内的冷却水流路而变为高温的冷却水被从第1电池模块10的排水孔18上安装的第1接头32a排出。
25.图5是电池模块10的立体分解图。电池模块10具有被串联连接的第1电池单元34a、第2电池单元34b、第3电池单元34c、第4电池单元34d、第5电池单元34e和第6电池单元34f。下面，在不特别指定第1电池单元34a、第2电池单元34b、第3电池单元34c、第4电池单元34d、第5电池单元34e和第6电池单元34f中的任一电池单元的情况下，记作电池单元34。
26.电池单元34是叠片式锂离子二次电池。各个电池单元34形成为长方形的薄板形状。在各个电池单元34上设置有薄板形状的正极极耳36和薄板形状的负极极耳38。正极极耳36和负极极耳38被设置在相同一个边上。
27.通过将第1电池单元34a、第2电池单元34b和第3电池单元34c串联连接来构成第1
单元40。第1电池单元34a、第2电池单元34b和第3电池单元34c各自的正极极耳36和负极极耳38被固定在终端42上。通过将第4电池单元34d、第5电池单元34e和第6电池单元34f串联连接来构成第2单元44。第4电池单元34d、第5电池单元34e和第6电池单元34f各自的正极极耳36和负极极耳38被固定在终端46上。在后面详细叙述正极极耳36及负极极耳38向终端42及终端46的固定。
28.在第1单元40与第2单元44之间设置有水套48及电池座(cell holder)50。第1单元40、第2单元44、水套48和电池座50沿电池单元34的厚度方向(z轴方向)层叠。水套48是铝制的平板状的部件。在水套48的两侧分别安装有树脂制的电池座50。一电池座50相对于水套48位于+x轴方向侧。另一电池座50相对于水套48位于-x轴方向侧。电池座50具有绝缘性。在水套48的表面上粘贴有绝缘片。对各电池单元34设置有散热片52。各个散热片52位于电池单元34与水套48之间。另外，各个散热片52位于电池单元34与电池座50之间。
29.在第1单元40与框架56之间设置有隔热件54。在第2单元44与框架56之间设置有隔热件54。框架56由具有绝缘性的树脂形成。隔热件54由具有弹性和绝缘性的树脂形成。通过螺栓57将相对于水套48位于-z轴方向侧的框架56和相对于水套48位于+z轴方向侧的框架56紧固在一起。据此，各电池单元34以被隔热件54夹持的状态被框架56夹持。隔热件54发生弹性变形而紧贴各电池单元34。各电池单元34上作用着来自隔热件54的压力，由此能够抑制各电池单元34膨胀。隔热件54相当于本发明的弹性部件。
30.图6是表示被串联连接的电池单元34的立体图。在图6中，用箭头来表示电荷的流动。
31.第1单元40所具有的多个电池单元34中的第1电池单元34a和第3电池单元34c相对于第1单元40的中心被配置在-x轴方向侧。第1单元40所具有的多个电池单元34中的第2电池单元34b相对于第1单元40的中心被而配置在+x轴方向侧。第1电池单元34a和第3电池单元34c彼此在y轴方向上相邻配置。
32.第1电池单元34a中的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边相对于第1电池单元34a的中心位于+x轴方向侧。第2电池单元34b中的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边相对于第2电池单元34b的中心位于-x轴方向侧。第3电池单元34c的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边相对于第3电池单元34c的中心位于+x轴方向侧。
33.据此，第1电池单元34a的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边和第2电池单元34b的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边彼此相向。同样，第2电池单元34b的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边和第3电池单元34c的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边彼此相向。
34.设置于第1电池单元34a的正极极耳36相对于第1电池单元34a的中心位于-y轴方向侧。设置于第1电池单元34a的负极极耳38相对于第1电池单元34a的中心位于+y轴方向侧。设置于第2电池单元34b的正极极耳36相对于第2电池单元34b的中心位于-y轴方向侧。设置于第2电池单元34b的负极极耳38相对于第2电池单元34b的中心位于+y轴方向侧。设置于第3电池单元34c的正极极耳36相对于第3电池单元34c的中心位于-y轴方向侧。设置于第3电池单元34c的负极极耳38相对于第3电池单元34c的中心位于+y轴方向侧。
35.第1电池单元34a的负极极耳38和第2电池单元34b的正极极耳36在正极极耳36及
负极极耳38的厚度方向(z轴方向)上重叠接触。第2电池单元34b的负极极耳38和第3电池单元34c的正极极耳36在正极极耳36及负极极耳38的厚度方向(z轴方向)上重叠接触。
36.第2单元44所具有的多个电池单元34中的第4电池单元34d和第6电池单元34f相对于第1单元40的中心被配置在+x轴方向侧。第2单元44所具有的多个电池单元34中的第5电池单元34e相对于第1单元40的中心被配置在-x轴方向侧。第4电池单元34d和第6电池单元34f彼此在y轴方向上相邻配置。
37.第4电池单元34d的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边相对于第4电池单元34d的中心位于-x轴方向侧。第5电池单元34e的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边相对于第5电池单元34e的中心位于+x轴方向侧。第6电池单元34f的多条边中的设置有正极极耳36和负极极耳38的边相对于第6电池单元34f的中心位于-x轴方向侧。
38.据此，第4电池单元34d的多条边中的设置有正极极耳36及负极极耳38的边和第5电池单元34e的多条边中的设置有正极极耳36及负极极耳38的边彼此相向。同样，第5电池单元34e的多条边中的设置有正极极耳36及负极极耳38的边和第6电池单元34f的多条边中的设置有正极极耳36及负极极耳38的边彼此相向。
39.设置于第4电池单元34d的正极极耳36相对于第4电池单元34d的中心位于+y轴方向侧。设置于第4电池单元34d的负极极耳38相对于第4电池单元34d的中心位于-y轴方向侧。设置于第5电池单元34e的正极极耳36相对于第5电池单元34e的中心位于+y轴方向侧。设置于第5电池单元34e的负极极耳38相对于第5电池单元34e的中心位于-y轴方向侧。设置于第6电池单元34f的正极极耳36相对于第6电池单元34f的中心位于+y轴方向侧。设置于第6电池单元34f的负极极耳38相对于第6电池单元34f的中心位于-y轴方向侧。
40.第4电池单元34d的负极极耳38和第5电池单元34e的正极极耳36在正极极耳36及负极极耳38的厚度方向(z轴方向)上重叠接触。第5电池单元34e的负极极耳38和第6电池单元34f的正极极耳36在正极极耳36及负极极耳38的厚度方向(z轴方向)上重叠接触。
41.铜制的正极端子12在z轴方向上与第1单元40的第1电池单元34a的正极极耳36重叠接触。铜制的负极端子14在z轴方向上与第2单元44的第6电池单元34f的负极极耳38重叠接触。
42.铜制的汇流排58在z轴方向上与第1单元40的第3电池单元34c的负极极耳38重叠接触。铜制的汇流排60在z轴方向上与第2单元44的第4电池单元34d的正极极耳36重叠接触。汇流排58和汇流排60通过铝制的汇流块62来连接。据此，第1单元40和第2单元44被串联连接。这样一来，能够实现第1单元40和第2单元44折回的构造。据此，能够抑制电池单元34在电池模块10中所占的面积。
43.经正极端子12到达第1单元40的正电荷在第1单元40内从-y轴方向侧向+y轴方向侧移动。在第1单元40内移动后的正电荷到达第2单元44。到达第2单元44的电荷在第2单元44内从+y轴方向侧向-y轴方向侧移动，经负极端子14流出。
44.[正极极耳及负极极耳向终端的固定构造]图7是电池模块10的局部剖视图。图7与图2的vii-vii剖面对应。
[0045]
终端42和终端46由具有绝缘性的树脂形成。在终端42、46各自的x轴方向两侧具有槽64。
[0046]
第1电池单元34a的正极极耳36及负极极耳38被插入终端42的位于-x轴方向侧的
槽64中。第2电池单元34b的正极极耳36及负极极耳38被插入终端42的位于+x轴方向侧的槽64中。第3电池单元34c的正极极耳36及负极极耳38被插入终端42的位于-x轴方向侧的槽64中。在x轴方向上彼此相向的正极极耳36和负极极耳38在终端42内沿z轴方向重叠。在该状态下，正极极耳36和负极极耳38通过螺栓66被固定于终端42。在正极极耳36与螺栓66的头部之间、以及负极极耳38与螺栓66的头部之间夹持有铜制的板部件68。
[0047]
第4电池单元34d的正极极耳36及负极极耳38被插入终端46的位于+x轴方向侧的槽64中。第5电池单元34e的正极极耳36及负极极耳38被插入终端46的位于-x轴方向侧的槽64中。第6电池单元34f的正极极耳36及负极极耳38被插入终端46的位于+x轴方向侧的槽64中。在x轴方向上彼此相向的正极极耳36和负极极耳38在终端46内沿z轴方向重叠。在该状态下，正极极耳36和负极极耳38通过螺栓66被固定于终端46。在正极极耳36与螺栓66的头部之间、以及负极极耳38与螺栓66的头部之间夹持有铜制的板部件68。
[0048]
[电池单元的冷却构造]图8是电池模块10的局部剖视图。图8与图2的viii-viii剖面对应。图9是第1单元40、第2单元44和水套48的示意图。在图9中，用双点划线表示隔着水套48位于第2单元44的相反侧的第1单元40。在图9中，用箭头表示水套48内的冷却水的流动。图9表示从+z轴方向侧向-z轴方向侧观察的状态。图10是电池模块10的示意性剖视图。在图10中，用箭头表示热量从电池单元34向水套48的流动。
[0049]
如图8所示，水套48和电池座50形成为平板状。水套48和电池座50在z轴方向上被第1单元40和第2单元44夹持。水套48被设置在电池模块10的x轴方向中央部分。在水套48的x轴方向上的两侧安装有电池座50。
[0050]
如图9所示，在z轴方向上，水套48与正极极耳36及负极极耳38重叠。水套48与各个电池单元34的大致一半的区域重叠。如图9中箭头所示，冷却水经过水套48内的与正极极耳36及负极极耳38的位置对应的区域。如图9中箭头所示，冷却水经过水套48内的与电池单元34中的靠近正极极耳36及负极极耳38的区域对应的区域。更具体而言，冷却水通过水套48内的与电池单元34的大致一半的区域对应的区域。
[0051]
如上所述，在本实施方式中，在z轴方向中，水套48与各个电池单元34的大致一半的区域重叠。水套48也可以与各个电池单元34的三分之二的区域重叠。另外，水套48也可以与电池单元34整体重叠。
[0052]
如图8所示，在各电池单元34与水套48之间设置有散热片52。散热片52紧贴电池单元34的整个面而设置。能够使从电池单元34中的不与水套48重叠的区域放出的热量经散热片52传递给水套48。据此，能够提高电池34的散热性(图10)。
[0053]
散热片52由具有弹性和绝缘性的树脂形成。据此，散热片52能够吸收电池单元34的层叠方向(z轴方向)上的公差。如上所述，在水套48与电池单元34整体重叠的情况下，也可以不设置散热片52。
[0054]
[作用效果]在将电池单元34彼此串联连接的情况下，当通过汇流排等将电池单元34的正极极耳36和另一电池单元34的负极极耳38相连接时，有电池单元34的正极极耳36与另一电池单元34的负极极耳38之间的电阻增大的问题。
[0055]
因此，在本实施方式的电池模块10中，构成为，电池单元34的正极极耳36与另一电
池单元34的负极极耳38在厚度方向上重叠接触。据此，电池单元34的正极极耳36与另一电池单元34的负极极耳38直接接触，因此，能够降低电池单元34的正极极耳36与另一电池单元34的负极极耳38之间的电阻。
[0056]
另外，在本实施方式的电池模块10中，第1单元40的第1电池单元34a、第2电池单元34b和第3电池单元34c各自的正极极耳36位于-y轴方向负侧，负极极耳38位于+y轴方向侧。并且，第2单元44的第4电池单元34d、第5电池单元34e和第6电池单元34f各自的正极极耳36位于+y轴方向侧，负极极耳38位于-y轴方向侧。第1单元40和第2单元44沿z轴方向层叠，且被串联连接。据此，能够实现第1单元40和第2单元44折回的构造。因此，能够抑制电池单元34在电池模块10中占据的面积。
[0057]
另外，本实施方式的电池模块10构成为，在电池模块10所具有的多条边中的第1边上设置有正极端子12和负极端子14。该第1边相对于电池模块10的中心位于-y轴方向侧。据此，能够将正极端子12和负极端子14靠近配置，因此，能够缩短将电池模块10彼此串联连接的汇流排28的长度，由此能够减小汇流排28的电阻。
[0058]
另外，本实施方式的电池模块10构成为，在电池模块10所具有多条边中的第2边上设置有供水孔16和排水孔18。该第2边相对于电池模块10的中心位于+y轴方向侧。因此，能够降低冷却水附着于正极端子12和负极端子14的可能性，抑制漏电或短路。
[0059]
另外，本实施方式的电池模块10在第1单元40与第2单元44之间具有平板状的水套48。该水套48对正极极耳36及负极极耳38进行冷却并且对第1单元40所具有的多个电池单元34中的每一个电池单元和第2单元44所具有的多个电池单元34中的每一个电池单元进行冷却。据此，能够高效地对作为发热量大的部件的正极极耳36和负极极耳38进行冷却，并且能够高效地对电池单元34中的发热量大的靠近正极极耳36及负极极耳38的区域进行冷却。
[0060]
〔其他实施方式〕图11是第1单元40、第2单元44和水套48的示意图。在图11中，用双点划线表示隔着水套48而位于第2单元44的相反侧的第1单元40，用箭头表示水套48内的冷却水的流动。图11表示从+z轴方向侧向-z轴方向侧观察的状态。
[0061]
在第1实施方式的电池模块10中，如前述的图9中箭头所示，冷却水经过水套48内的与正极极耳36及负极极耳38的位置对应的区域。在第1实施方式中，如前述的图9中箭头所示，冷却水经过水套48内的与电池单元34中的靠近正极极耳36及负极极耳38的区域对应的区域。与此相对，如图11所示，也可以使冷却水至少经过水套48内的与电池单元34中的靠近正极极耳36及负极极耳38的区域对应的区域。
[0062]
另外，第1实施方式的电池模块10具有串联连接的6个电池单元34。电池模块10具有串联连接的2个以上的电池单元34即可。
[0063]
另外，在第1实施方式的电池模块10中，各个电池单元34的正极极耳36和负极极耳38通过螺栓66被固定于终端42或者终端46。正极极耳36和负极极耳38也可以通过其他方法被固定于终端42或者终端46。例如，也可以在终端42或者终端46设置用于卡止弹性部件的构造，通过弹性部件将正极极耳36和负极极耳38按压固定在终端42或者终端46上。另外，正极极耳36和负极极耳38也可以通过焊接来固定。
[0064]
〔根据实施方式能得到的技术思想〕下面记载根据上述实施方式能掌握的技术思想。
[0065]
一种电池模块(10)，该电池模块(10)具有被串联连接的多个电池单元(34)，各个所述电池单元为长方形的薄板形状，其1条边上设置有薄板形状的正极极耳(36)和负极极耳(38)，以使一个所述电池单元的设置有所述正极极耳及所述负极极耳的边和另一个所述电池单元的设置有所述正极极耳及所述负极极耳的边彼此相向的方式进行配置，一个所述电池单元的所述正极极耳和另一个所述电池单元的所述负极极耳在厚度方向上重叠接触。
[0066]
在上述的电池模块中，也可以为，具有第1单元(40)和第2单元(44)，其中，所述第1单元(40)由多个所述电池单元串联连接而成，并以使各个所述电池单元的所述正极极耳位于所述电池单元的宽度方向上的一侧且所述负极极耳位于另一侧的方式配置；所述第2单元(44)由多个所述电池单元串联连接而成，并以使各个所述电池单元的所述正极极耳位于所述另一侧且所述负极极耳位于所述一侧的方式配置，所述第1单元和所述第2单元在所述电池单元的厚度方向上层叠，所述第1单元中的最靠所述另一侧的所述电池单元的所述负极极耳和所述第2单元中的最靠所述另一侧的所述电池单元的所述正极极耳连接。
[0067]
在上述的电池模块中，也可以为，在所述一侧具有正极端子(12)和负极端子(14)。
[0068]
在上述的电池模块中，也可以为，具有呈平板状的水套(48)，该水套(48)被设置在所述第1单元与所述第2单元之间且在内部设置有冷却水流路，所述水套对所述第1单元的各个所述电池单元和所述第2单元的各个所述电池单元双方以包含所述正极极耳和所述负极极耳的方式进行冷却。
[0069]
在上述的电池模块中，也可以为，在所述另一侧具有所述冷却水流路的供水孔(16)和排水孔(18)。
[0070]
在上述的电池模块中，也可以为，所述电池单元在其厚度方向上被弹性部件(54)夹持。