电池块和具有电池块的电池组件的制作方法
电池块和具有电池块的电池组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将多个电池单元排列连接而成的电池块和具有该电池块的电池组件。
【背景技术】
[0002]近年的排列固定有多个电池单元的电池块在各电池单元之间设置有间隔件，并用端板覆盖固定端面。端板形成为能够覆盖在端面露出的电池单元的大小，并通过从排列方向两侧将该多个电池单元一体地夹入来固定。用于冷却电池单元的气体穿过形成于各个电池单元之间、电池单元与端板之间的间隙而吸收电池单元的热，来冷却电池单元(例如参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献1:日本特开2008-186725号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的课题
[0006]但是，在专利文献I所示的技术中，与端板相邻配置的电池单元不仅有穿过其与端板之间的间隙以及其与配置在端板的相反一侧的电池单元之间的间隙的冷却气体进行的吸热，还有因向端板传热而进行的吸热，与其他电池单元相比，其温度降低，有可能会导致相同的电池块内的电池单元的温度变得不均匀。
[0007]此外，还存在为了确保蓄电容量或提高电压的目的而配置多个电池单元的情况下其体积增大的问题，需要尽可能减少空气通路。
[0008]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种通过简单的结构就能够使多个电池单元的温度均匀化并且实现小型化的电池块、以及使用该电池块的电池组件。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，本发明提供一种电池块，其排列多个电池单元而构成，上述电池块的特征在于，包括:一对端板，其配置在上述多个电池单元的排列方向两端部；多个第一间隔件，其分别设置在上述多个电池单元之间，并且具有用于使冷却气体流动的空间；和第二间隔件，其设置在上述电池单元与上述端板之间，并且具有抑制上述电池单元与上述端板之间的热传递的隔热性。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明的电池块，能够防止与端板相邻的电池单元与其他电池单元之间的温度差增大，使多个电池单元的温度均匀化，并且实现电池块的小型化。
【附图说明】
[0013]图1是本实施方式涉及的电池组件具有的电池块的外观立体图。
[0014]图2是表示将图1所示的电池块的一部分分解后的状态的立体图。
[0015]图3是表示将第一间隔件和第二间隔件安装在多个电池单元中的状态的立体图。
[0016]图4是电池单元的立体图。
[0017]图5是说明第一间隔件和电池单元的结构的立体图。
[0018]图6是图5所示的第一间隔件和电池单元的分解立体图。
[0019]图7是表示使第二间隔件位于端板与电池单元之间的状态的分解立体图。
[0020]图8是从另一角度表示图7所示的状态的分解立体图。
[0021]图9是表示电池块的另一实施例的立体图。
[0022]图10是表示使用了图9的电池块的电池组件的实施例的立体图。
[0023]图11是表示现有的电池块的电池组件内的温度分布的图。
[0024]图12是表示使用了图1的电池块的电池组件的另一实施例的立体图。
[0025]图13是图12的实施例的电池块的块配置图。
[0026]图14是图12的实施例的冷却空气流动图。
[0027]符号说明
[0028]I电池块
[0029]2电池单元
[0030]3间隔件
[0031]3A第一间隔件
[0032]3B第二间隔件
[0033]3C第三间隔件
[0034]4 桥杆
[0035]5 端板
[0036]6分隔板
[0037]7连接板
[0038]21相对壁部(第一相对壁部)
[0039]21’相对壁部(第二相对壁部)
[0040]24 开口部
[0041]29 凹部
[0042]40、50电池组件
[0043]41、51 框体
【具体实施方式】
[0044]下面，基于附图详细说明本发明涉及的电池组件的一实施方式。
[0045]图1是本实施方式涉及的电池块的外观立体图，图2是表示将图1所示的电池块的一部分分解后的状态的立体图。
[0046]例如如图2所示，电池块I具有将多个电池单元2排列而成的结构。而且，还包括:分别设置在该多个电池单元2之间的多个间隔件3、以及沿着多个电池单元2的排列方向延伸并与多个间隔件3卡合的桥杆(bridge bar)4。
[0047]而且，电池块I包括:一对端板5、5，其由铝合金构成，配置在多个电池单元2的排列方向两端部并从排列方向两侧夹持；分隔板(sect1n plate) 6，其由销合金构成，设置在多个电池单元2的排列方向中途位置并将多个电池单元2划分成排列方向一侧和另一侧；和一对连接板7，其沿着多个电池单元2的单元宽度方向两端部配置并从排列方向一端部延伸到另一端部，将一对端板5、5和分隔板6、以及桥杆4分别固定。在各电池单元2的单元高度方向上侧，密封片8和绝缘罩9以分隔板6为界各覆盖有I个，在绝缘罩9之上配置有基板单元10。此外，分隔板6也可以在一对端板5、5之间隔开规定间隔设置有多个。
[0048]多个电池单元2配置成正极外部端子2a和负极外部端子2b沿着排列方向交替地连续，并且彼此相邻的电池单元2的正极外部端子2a和负极外部端子2b之间分别通过多个汇流条11连接。各汇流条11与基板单元10的连接端子1a连接。基板单元10具有测定各电池单元2的电压的电路或熔断器等。而且，在基板单元10的单元高度方向上侧，设置有与绝缘罩9嵌合且覆盖各电池单元2的端子的端子帽12。
[0049]图3是表示将间隔件设置在多个电池单元之间的状态的立体图，图4是电池单元的立体图，图5是说明间隔件和电池单元的结构的立体图，图6是图5所示的间隔件和电池单元的分解立体图。
[0050]电池单元2均为相同结构的锂离子二次电池，如图4所示，其是扁平箱形的方形电池，具有用于输入输出电力的正极外部端子2a、负极外部端子2b。
[0051]不进行详细说明，不过电池单元2具有通过如下方式构成的电极组:即，该电极组通过隔着多孔质且具有绝缘性的分隔件(separator)将正极和负极在树脂制的板状的芯的周围扁平地卷绕而构成，其中，该正极包含由铝等的金属箔构成的正极金属箔和涂布于该正极金属箔的表背面的正极合剂层，该负极包含由銅等的金属薄膜构成的负极金属箔和涂布于该负极金属箔的表背面的负极合剂层。
[0052]而且，将从正极突出的正极接片用超声波熔接于正极集电板，将正极集电板与正极外部端子2a连接，并将从负极突出的负极接片用超声波熔接于负极集电板，将负极集电板与负极外部端子2b连接。在两外部端子2a、2b突设有汇流条紧固用螺栓，成为能够用螺母固定汇流条11的结构。此外，电池单元2在扁平的方形容器2c内收纳具有上述正极外部端子2a和负极外部端子2b的电极组，并用电池盖2d封口。在电池盖2d形成有注液口2e，从注液口 2e将非水电解液注入到方形容器2c内。方形容器2c包括:俯视时呈大致矩形的底面PB、在底面PB的一对长边弯折对置的一对宽幅侧面PW、以及在底面PB的一对短边弯折对置的一对窄幅侧面PN。
[0053]在这样构成的电池单元2暴露于高温环境下、或者因电极或隔板的劣化、外部短路、电池形状的变化等导致的内部短路、因外部 电源的强制性过大电流充电所引起的急剧的温度上升、由过大电压进行了过充电的情况下，电解液分解或气化而产生气体，由于该气体充满在方形容器2c内使电池内压力上升，所以在电池盖2d形成有排气阀2f，用于在方形容器2c内的内圧达到规定值以上时排出内部气体。
[0054]该排气阀2f以在内压上升时容易破裂的方式在三个方向上形成有薄壁部。这样，一个电池单元2用电池盖2d将方形容器2c的上部开口封闭，电池盖2d具有正极外部端子2a和负极外部端子2b，并且在电池盖2d的中央部形成有注液口 2e和排气阀2f。
[0055]间隔件3包括:分别设置在多个电池单元2之间的多个第一间隔件3A、设置在电池单元2与端板5之间的第二间隔件3B、以及设置在电池单元2与分隔板6之间的第三间隔件3C。
[0056]第一间隔件3A具有成为使冷却空气流动的空间的开口部24。第二间隔件3B具有抑制电池单元2与端板5之间的热传递的隔热性。第三间隔件3C具有抑制电池单元2与分隔板6之间的热传递的隔热性。
[0057]首先，对第一间隔件3A的构造进行说明。
[0058]第一间隔件3A具有通过将两个进行组合来保持电池单元2的结构。第一间隔件3A设置在两个电池单元2之间。
[0059]如图5及图6所示，第一间隔件3A包括:与电池单元2的宽幅侧面PW相对的相对壁部(第一相对壁部)21、在相对壁部21的单元宽度方向两端部对置的一对侧壁部22、以及连结该一对侧壁部22的下端部间的底壁部23。
[0060]相对壁部21具有遍及电池单元2的宽幅侧面PW整个面地相对的大小，且设置有多个遍及单元宽度方向以一定的高度切割而开口的开口部24。开口部24与一对侧壁部22的开口部22a连通，形成用于使冷却气体流动的空间。
[0061]一对侧壁部22从相对壁部21的单元宽度方向两端部向排列方向一侧和另一侧突出并以一定宽度遍及单元高度方向地延伸，且具有分别与在中间隔着相对壁部21而配置在排列方向一侧和另一侧的各电池单元2的窄幅侧面PN相对的大小。
[0062]底壁部23从相对壁部21的单元高度方向下端部向排列方向一侧和另一侧突出并以一定宽度遍及单元宽度方向地延伸，且具有分别与在中间隔着相对壁部21而配置在排列方向一侧和另一侧的各电池单元2的底面PB相对的大小。
[0063]在排列有多个间隔件3的情况下，一对侧壁部22及底壁部23的排列方向一侧和另一侧的端部与彼此相邻的间隔件3的排列方向一侧和另一侧的端部相对而抵接，且以间隔件3彼此在排列方向上连续。而且，在一对侧壁部22及底壁部23的排列方向一侧和另一侧的端部，设置有与彼此相邻的间隔件3的排列方向一侧和另一侧的端部嵌合而密封的嵌合部25、26。
[0064]在一对侧壁部22设置有与桥杆(bridge bar) 4卡合的凸部27。凸部27在侧壁部22的上端部和下端部，分别设置在排列方向一侧和另一侧的端部。而且，如图5所示，在使两个间隔件3在排列方向上连结的情况下形成一个凸部28，该凸部28是一个间隔件3的排列方向一侧的凸部27与另一个间隔件3的排列方向另一侧的凸部27重合一体化而成的。
[0065]此外，在一对侧壁部22设置有分别与相对壁部21的各开口部24连通的多个开口部22a，能够使冷却气体从单元宽度方向一侧的侧壁部22的开口部22a流入到相对壁部21的开口部24内，并使穿过开口部24内的冷却气体从单元宽度方向另一侧的侧壁部22的开口部22a流出。
[0066]接着，对第二间隔件3B及第三间隔件3C的结构进行说明。
[0067]图7是表示使第二间隔件位于端板与电池单元之间的状态的分解立体图，图8是从另一角度表示图7所示的状态的分解立体图。此外，对与第一间隔件3A相同的结构要素标注相同的符号，由此省略其详细说明。
[0068]第二间隔件3B由隔热性较高的材料构成，在本实施方式中，整体由泡沫部件构成。第二间隔件3B只要具有能够抑制电池单元2与端板5之间的热传递的隔热性即可，例如可以通过将由泡沫部件构成的隔热片贴在与电池单元2相对的面上等使至少一部分由泡沫部件构成。
[0069]第二间隔件3B具有隔断电池单元2与分隔板6之间的冷却气体的流动的结构。第二间隔件3B具有大致将第一间隔件3A在排列方向中央位置上向排列方向一侧和另一侧分割成两半的外形，与第一间隔件3A的不同点在于没有设置开口部24和开口部22a。
[0070]第二间隔件3B包括:与电池单元2的宽幅侧面PW遍及整个面地相对的相对壁部(第二相对壁部)21’、在相对壁部21’的单元宽度方向两端部对置的一对侧壁部22’、以及连结该一对侧壁部22’的下端部间的底壁部23’。
[0071]特别是，如图8所示，在相对壁部21’，在与电池单元2的宽幅侧面PW相对的面侧凹设有凹部29。凹部29以下述方式设置:在与第一间隔件3A的开口部24相对的高度位置以与开口部24相同的高度遍及电池单元2的单元宽度方向地延伸。
[0072]因此，设置在第二间隔件3B与第一间隔件3A之间的电池单元2形成下述状态:即，其被第二间隔件3B的相对壁部21和第一间隔件3A的相对壁部21’在相同的高度位置以相同的高度遍及单元宽度方向地从排列方向两侧夹持。
[0073]因此，在电池单元2膨胀的情况下，相对于电池单元2的一对宽幅侧面PW，能够使第二间隔件3B的相对壁部21和第一间隔件3A的相对壁部21’从排列方向两侧在相同的高度位置以相同的高度抵接，能够从排列方向两侧均匀地按压电池单元2，使电池单元2的变形均匀化。
[0074]一对侧壁部22’从相对壁部21’的单元宽度方向两端部向排列方向突出，并以一定宽度遍及单元高度方向地延伸，与电池单元2的窄幅侧面PN相对并具有覆盖窄幅侧面PN的排列方向一侧(单侧)区域的大小。
[0075]底壁部23’从相对壁部21’的单元高度方向下端部向排列方向突出，并以一定宽度遍及单元宽度方向地延伸，与电池单元2的底面PB相对并具有覆盖底面PB的排列方向一侧(单侧)区域的大小。
[0076]一对侧壁部22’及底壁部23’的向排列方向突出的端部，与第一间隔件3A的端部相对抵接，按间隔件3彼此沿着排列方向连续。而且，在一对侧壁部22’及底壁部23’的排列方向的端部，设置有与第一间隔件3A的排列方向的端部嵌合而密封的嵌合部25’。
[0077]在第二间隔件3B的侧壁部22’没有设置开口部22a，因此冷却气体不在凹部29流动。因此，第二间隔件3B能够隔断电池单元2与端板5之间的冷却气体的流动。
[0078]第三间隔件3C除了设置在电池单元2与分隔板6之间以外，具有与第二间隔件3B相同的结构。因此，省略对第三间隔件3C的说明。
[0079]桥杆4包括:与多个间隔件3的下端部相对地安装的一对下桥杆4L、4L、以及与多个间隔件3的上端部相对地安装的一对上桥杆4U、4U。
[0080]下桥杆4L和上桥杆4U具有在端板5与分隔板6之间延伸的长度。在下桥杆4L和上桥杆4U设置有凹部31，其与由彼此相邻的间隔件3形成的凸部28卡合。在本实施方式中，在排列方向上隔开规定间隔形成有8个凸部28，因此在下桥杆4L和上桥杆4U，合计有8个凹部31分别设置于对应的位置。例如如图7所示，下桥杆4L和上桥杆4U通过沿着间隔件3的侧壁部22安装，使凸部28与凹部31嵌合来进行卡合。因此，能够限制各间隔件3的排列方向的间隔，从而在排列方向上定位。
[0081]下桥杆4L由截面为矩形的棱柱部件构成，沿着间隔件3的侧壁部22的下端部安装。下桥杆4L在与间隔件3的侧壁部22 相对的相对面凹设有凹部31。凹部31沿着下桥杆4L的长度方向隔开规定间隔设置有8个。
[0082]上桥杆4U由截面具有L形的杆状部件构成，沿着间隔件3的侧壁部22的上端部安装。上桥杆4U的一侧(面)与间隔件3的侧壁部22相对，另一侧(面)与电池单元2的电池盖2d相对。在上桥杆4U的一侧(面)凹设有凹部31。凹部31沿着上桥杆4U的长度方向隔开规定间隔设置有8个。
[0083]接着，对组装图1所示的电池块I的方法进行说明。
[0084]首先，将7个第一间隔件3A设置并排列在8个电池单元2之间，在排列方向两侧分别安装第二间隔件3B和第三间隔件3C。而且，在各间隔件3的一对侧壁部22的下端部分别安装下桥杆4L，并将设置于侧壁部22的下端部的凸部28与下桥杆4L的凹部31卡合。
[0085]然后，以将密封片8、绝缘罩9夹在中间的方式，分别将一对上桥杆4U安装在各电池单元2的单元高度方向上侧，并使设置于侧壁部22的上端部的凸部28与上桥杆4U的凹部31卡合。由此，8个电池单元2成为在保持于间隔件3的状态下被限制成一体的状态，能够防止其在排列方向上分解。然后，用汇流条11在彼此相邻的电池单元2的外部端子之间连接，安装基板单元10并盖上端子帽12，由此形成一个电池组。
[0086]制作两组电池组，中间隔着分隔板6而排列在排列方向上，在排列方向两侧分别配置端板5。在端板5与电池单元2之间配置有第二间隔件3B，在分隔板6与电池单元2之间配置有第三间隔件3C。而且，使一对连接板7从单元宽度方向两侧靠近，将端板5和分隔板6固定，并且固定下桥杆4L及上桥杆4U。固定通过将螺钉紧固进行。
[0087]根据具有上述结构的电池块I，通过安装下桥杆4L及上桥杆4U，能够将多个间隔件3分别定位并配置在排列方向上。因此，在各电池单元2因充放电而膨胀的情况下，能够防止由于各电池单元2的膨胀程度不同而使得各电池单元2在排列方向上的相对位置发生变化，能够在排列方向上将多个电池单元2相对地定位。因此，能够高精度地确定连结各电池单元2之间的汇流条11等的尺寸，能够实现电池块I的组装作业的简单化。
[0088]图9是表示电池块的另一实施例的立体图，图10是表示使用了图9所示的电池块的电池组件的一实施例的立体图。
[0089]图9所示的电池块I通过串联地排列4个电池组、将电池单元2的总数量设为32个而形成。按每8个电池单元2配置分隔板6，使用合计共3个分隔板6而构成。
[0090]图10是表示使用了图9所示的电池块的电池组件的一实施例的立体图，以能看到一部分内部的方式切除表不。
[0091]电池组件40以电池单元2的外部端子2a、2b侧为侧面的方式将电池块I侧向配置并收纳在框体41中。框体41具有基部42及外罩44，基部42与电池块I的下侧接触，固定于端板5、5和分隔板6，外罩44与电池块I的上部接触，固定于端板5、5和分隔板6。
[0092]此外，外罩44固定于基部42的外周部，密闭整个框体41。通过该结构，以使冷却气体在外罩44与电池块I的上部之间流动的方式设置的空间、以及以使冷却气体在基部42与电池块I的下部之间流动的方式设置的空间通过多个电池单元2之间的间隙连通。
[0093]图10所示的电池组件40具有将图9所示的电池块I并联地排列3个配置在框体41内的结构。框体41具有:基部42，其截面呈“3”字状，包括大致矩形的底面部和在底面部的一对长边部分别向上方弯折而对置的一对侧面部；侧板43、43，其分别封闭基部42的长边方向一侧的端部间和长边方向另一侧的端部间；以及外罩44，其封闭由基部42和侧板43形成的上部开口。
[0094]在框体41内，电池块I通过下述方式固定:端板5及分隔板6的单元宽度方向一侧的端部被紧固于基部42，并且单元宽度方向另一侧的端部紧固于外罩44。
[0095]在框体41的内部收纳有未图示的电池管理系统(BMS)，在框体41的侧面设置有用于与该电池管理系统(BMS)连接的通信连接器17。此外，框体41内的用于进行电池单元2的输入输出的的电池输入输出线16从框体41的侧面突出。
[0096]在框体41的下表面且在长度方向一端部，开设形成有用于将作为冷却气体的冷却空气导入到框体41内的冷却空气入口，并且连接有用于供给冷却空气的管道45。在框体41的上表面且在长度方向另一端部，开设形成有用于将冷却空气从框体41导出的冷却空气出口 46。
[0097]电池组件40能够使冷却空气经由管道45从电池块I的单元宽度方向一侧(图中为下侧)流入到电池块I内。而且，能够使冷却空气在各电池单元2之间沿着单元宽度方向通过而冷却各电池单元2，使冷却后的空气从电池块I的单元宽度方向另一侧(图中为上侦D流出，通过框体41内的上部，从冷却空气出口 46排出。
[0098]图11是表示在与端板之间、以及与分隔板之间设置了具有冷却气体的通路的间隔件来替代第二间隔件和第三间隔件的电池块的电池组件内的温度分布的图。
[0099]例如，在图9所示的电池块I中，在与端板5之间、以及与分隔板6之间设置具有冷却气体的通路的间隔件、即具有开口部24的间隔件来替代第二间隔件3B和第三间隔件3C的情况下，在设置有端板5的排列方向的两端部和设置有分隔板6的排列方向中间的3个部位的位置冷却空气也可通过。
[0100]因此，和与端板5相邻的电池单元2邻接地配置的电池单元2，不仅由穿过配置在其与端板5之间的间隔件的通路的冷却气体进行吸热、由穿过配置在与端板5相反一侧的间隔件的通路的冷却气体进行吸热，还利用向端板5传热进行吸热。同样，和与分隔板6相邻的电池单元2邻接地配置的电池单元2，不仅由穿过配置在其与分隔板6之间的间隔件的通路的冷却气体进行吸热、由穿过配置在与分隔板6相反一侧的间隔件的通路的冷却气体进行吸热，还利用向分隔板6的传热进行吸热。
[0101]因此，仅通过冷却气体的吸热进行冷却的电池单元2彼此与相邻的其他电池单元2相比温度降低，如图11所示，靠近端板5和分隔板6的位置的电池单元2的温度较低，远离端板5和分隔板6的位置的电池单元2的温度较高，相同的电池块I内的电池单元2之间的温差大，温度分布不均匀。
[0102]特别是，为了提高电池块I的刚性，由铝合金等金属材料构成端板5、分隔板6的情况下，由于金属材料的导热性高，所以可能会吸收更多的热，电池单元2壳体的温差进一步增大，温度分布的不均匀程度变得显著。
[0103]与此相对，本发明的电池块I由于在电池单元2与端板5之间设置可抑制热传递的隔热性的第二间隔件3B，而且在电池单元2与分隔板6之间设置有可抑制热传递的隔热性的第三间隔件3C，所以能够减小与端板5及分隔板6相邻的电池单元2和电池单元2彼此相邻的另一电池单元2的温差，能够抑制温度分布不均。特别是，第二间隔件3B和第三间隔件3C还具有隔断电池单元2与端板5之间的冷却气体的流动的结构，因此能够进一步减小上述温差。因此，能够使各电池单元2的劣化程度均匀，能够实现电池性能的稳定化和电池寿命的增加。
[0104]此外，通过第二间隔件3B和第三间隔件3C，端板5与电池单元2之间、以及分隔板6与电池单元2之间被隔热，因此能够由金属材料构成端板5及分隔板6，能够确保电池块I的较高的刚性。此外，第二间隔件3B和第三间隔件3C不具有用于使冷却气体流动的空间，因此能够使其尺寸小于第一间隔件3A，能够实现电池块的小型化。
[0105]图12为表示电池组件的另一实施例的立体图，图13为图12所示的电池组件的分解立体图，图14为说明图12所示的电池组件内的冷却气体的流 路的图。
[0106]图12所示的电池组件50具有并联地排列3个图1所示的电池块I并进一步在排列方向上分成两部分进行配置的结构，合计具有6个电池块I。关于电池块1，将使电池单元2的端子2a、2b的相反侧的面彼此相对地背靠背而成的电池块I配置2对，并且以电池单元2的端子2a、2b隔着隔板(partit1n plate) 58位于与隔板58 —侧相反一侧的方式配置2个。各电池块I通过将端板5及分隔板6紧固于框体51的基部52和外罩53而固定在框体51内。
[0107]如图12及图13所示，框体51包括:具有“ 3 ”字形截面且中间相互配合的基部52及外罩53、封闭长边方向两端部的侧板54、54。在框体51内的长边方向中央位置，收纳有电池管理系统(BMS)55、接线盒56、切断开关57，在该长边方向两侧分开配置有电池块I。电池管理系统(BMS) 55和接线盒56直接固接于基部52的底面，断开开关57固接于形成在基部52的台阶上。在基部52的侧面设置有连接器。
[0108]在基部52的底面大致中央位置开设形成有冷却空气入口 52b。而且，在基部52的底面，在与各电池块I的单元宽度方向一侧的侧面之间形成空间的凹槽52a沿着电池单元2的排列方向设置。在各电池块I与基部52的接触部分，以冷却空气不泄漏到其他部分的方式设置有密封件。
[0109]在外罩53的长边方向两端部开设形成有冷却空气出口 53a。而且，在外罩53的上表面，在与各电池块I的单元宽度方向另一侧的侧面之间形成空间的凹槽53b沿着电池单元2的排列方向设置。在各电池块I与外罩53的接触部分，以冷却空气不泄漏到其他部分的方式设置有密封件。
[0110]通过基部52的凹槽52a及外罩53的凹槽53a，在基部52与电池块15之间、以及外罩53与电池块15之间形成的空间是用于调整电池单元2的温度的流体通路。
[0111]如图14所示，能够从冷却空气入口 52b向框体51内导入冷却空气，并使其穿过基部52的凹槽52a，从电池块I的单元宽度方向一侧流入各电池单元2之间。而且，能够使冷却空气从各电池单元2之间向电池块I的单元宽度方向另一侧流出，并穿过凹槽53a，从冷却空气出口 53a排出到框体51的外部。冷却空气在穿过设置在各电池单元2之间的间隙时，由于电池单元2与冷却空气的温差而进行热交换，来调节电池单元2的温度。
[0112]在各电池单元2的排气阀2f打开的情况下，从排气阀2f排出的气体被吹向外罩53的侧面或隔板58，积存在框体51内，并从未图示的气体排出口排出到框体51的外部。
[0113]在基部52与电池块15之间、以及外罩53与电池块15之间设置有密封件，由凹槽52a、53a形成的空间在框体51内被隔离，因此能够防止排出到框体51内的气体流入流体通路，能够将冷却空气的流体通路与从电池单元2释放的气体分离而分别进行排出。
[0114]根据具有上述结构的电池组件50，由于将端板5和分隔板6直接固定于框体51的基部52和外罩53，所以在简化结构的同时，能够牢固地固定各电池单元2，能够使整体小型轻量化。此外，能够增减电池单元2的数量、电池块I的数量来迅速且容易地响应电压或容量等要求。
[0115]此外，在上述的实施方式中，作为多个电池单元，举出了锂离子二次电池的示例，当然并不限定于此，也可以排列多个镍氢电池等其他电池或二次电池的电池单元而构成。
[0116]以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离记载在权利要求范围中的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。例如，上述实施方式是为了使本发明更容易被理解而进行的详细的说明，并不被限定为必须具有所说明的所有结构。此外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为另一实施方式的结构，此外，也能够在某实施方式的结构中附加其他实施方式的结构。进而，能够对各实施方式的结构的一部分追加、删除、置换其他结构。
【主权项】
1.一种电池块，其排列多个电池单元而构成，所述电池块的特征在于，包括: 一对端板，其配置在所述多个电池单元的排列方向两端部； 多个第一间隔件，其分别设置在所述多个电池单元之间，并且具有用于使冷却气体流动的空间；和 第二间隔件，其设置在所述电池单元与所述端板之间，并且具有抑制所述电池单元与所述端板之间的热传递的隔热性。2.根据权利要求1所述的电池块，其特征在于: 所述第二间隔件具有隔断在所述电池单元与所述端板之间的冷却气体的流动的构造。3.根据权利要求2所述的电池块，其特征在于: 所述电池单元包括:具有一对宽幅侧面的扁平方形的电池壳体， 所述第一间隔件包括:第一相对壁部，其与所述电池壳体的宽幅侧面相对；和开口部，其开设于该第一相对壁部，并且遍及所述电池单元的单元宽度方向地以一定的高度延伸而使所述冷却气体流动， 所述第二间隔件包括:第二相对壁部，其与所述电池壳体的宽幅侧面相对；和凹部，其凹设于该第二相对壁部，在与所述第一间隔件的所述开口部相对的高度位置，遍及所述电池单元的单元宽度方向地以与所述开口部相同的高度延伸。4.根据权利要求1?3中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述第二间隔件的至少一部分由泡沫部件构成。5.根据权利要求1?4中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述端板由金属材料构成。6.根据权利要求3?5中任一项所述的电池块，其特征在于，包括: 至少一个分隔板，其设置在所述多个电池单元的排列方向的中途位置，将所述多个电池单元划分为排列方向一侧和排列方向另一侧；和 第三间隔件，其设置在所述电池单元与所述分隔板之间，并且具有抑制所述电池单元与所述分隔板之间的热传递的隔热性。7.根据权利要求6所述的电池块，其特征在于: 所述第三间隔件具有隔断在所述电池单元与所述分隔板之间的冷却气体的流动的构造。8.根据权利要求7所述的电池块，其特征在于: 所述第三间隔件包括:第三相对壁部，其与所述电池壳体的宽幅侧面相对；和凹部，其凹设于该第三相对壁部，并且在与所述第一间隔件的所述开口部相对的高度位置，遍及所述电池单元的单元宽度方向地以与所述开口部相同的高度延伸。9.根据权利要求6?8中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述第三间隔件的至少一部分由泡沫部件构成。10.根据权利要求6?9中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述分隔板由金属材料构成。11.一种电池组件，其特征在于: 其使用权利要求1?10中任一项所述的电池块。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构使多个电池单元温度均匀化并且能够实现小型化、轻量化的电池块(1)、以及使用该电池块(1)的电池组件(40、50)。本发明的电池块(1)具有下述结构：在多个电池单元(2)的排列方向两端部配置一对端板(5)，在多个电池单元(2)之间设置有第一间隔件(3A)，并且在电池单元(2)与端板(5)之间设置有第二间隔件(3B)。第一间隔件(3A)具有供冷却气体流动的空间，第二间隔件(3B)具有隔断电池单元(2)与端板(5)之间的冷却气体的流动并且抑制电池单元(2)与端板(5)之间的热传递的隔热性。
【IPC分类】H01M10/60, H01M10/617, H01M2/10
【公开号】CN104904060
【申请号】CN201380054352
【发明人】江尻裕城, 小岛直树, 木村伦弘
【申请人】日立汽车系统株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】EP2911233A1, US20150270589, WO2014061814A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将多个电池单元排列连接而成的电池块和具有该电池块的电池组件。
【背景技术】
[0002]近年的排列固定有多个电池单元的电池块在各电池单元之间设置有间隔件，并用端板覆盖固定端面。端板形成为能够覆盖在端面露出的电池单元的大小，并通过从排列方向两侧将该多个电池单元一体地夹入来固定。用于冷却电池单元的气体穿过形成于各个电池单元之间、电池单元与端板之间的间隙而吸收电池单元的热，来冷却电池单元(例如参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献1:日本特开2008-186725号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的课题
[0006]但是，在专利文献I所示的技术中，与端板相邻配置的电池单元不仅有穿过其与端板之间的间隙以及其与配置在端板的相反一侧的电池单元之间的间隙的冷却气体进行的吸热，还有因向端板传热而进行的吸热，与其他电池单元相比，其温度降低，有可能会导致相同的电池块内的电池单元的温度变得不均匀。
[0007]此外，还存在为了确保蓄电容量或提高电压的目的而配置多个电池单元的情况下其体积增大的问题，需要尽可能减少空气通路。
[0008]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种通过简单的结构就能够使多个电池单元的温度均匀化并且实现小型化的电池块、以及使用该电池块的电池组件。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，本发明提供一种电池块，其排列多个电池单元而构成，上述电池块的特征在于，包括:一对端板，其配置在上述多个电池单元的排列方向两端部；多个第一间隔件，其分别设置在上述多个电池单元之间，并且具有用于使冷却气体流动的空间；和第二间隔件，其设置在上述电池单元与上述端板之间，并且具有抑制上述电池单元与上述端板之间的热传递的隔热性。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明的电池块，能够防止与端板相邻的电池单元与其他电池单元之间的温度差增大，使多个电池单元的温度均匀化，并且实现电池块的小型化。
【附图说明】
[0013]图1是本实施方式涉及的电池组件具有的电池块的外观立体图。
[0014]图2是表示将图1所示的电池块的一部分分解后的状态的立体图。
[0015]图3是表示将第一间隔件和第二间隔件安装在多个电池单元中的状态的立体图。
[0016]图4是电池单元的立体图。
[0017]图5是说明第一间隔件和电池单元的结构的立体图。
[0018]图6是图5所示的第一间隔件和电池单元的分解立体图。
[0019]图7是表示使第二间隔件位于端板与电池单元之间的状态的分解立体图。
[0020]图8是从另一角度表示图7所示的状态的分解立体图。
[0021]图9是表示电池块的另一实施例的立体图。
[0022]图10是表示使用了图9的电池块的电池组件的实施例的立体图。
[0023]图11是表示现有的电池块的电池组件内的温度分布的图。
[0024]图12是表示使用了图1的电池块的电池组件的另一实施例的立体图。
[0025]图13是图12的实施例的电池块的块配置图。
[0026]图14是图12的实施例的冷却空气流动图。
[0027]符号说明
[0028]I电池块
[0029]2电池单元
[0030]3间隔件
[0031]3A第一间隔件
[0032]3B第二间隔件
[0033]3C第三间隔件
[0034]4 桥杆
[0035]5 端板
[0036]6分隔板
[0037]7连接板
[0038]21相对壁部(第一相对壁部)
[0039]21’相对壁部(第二相对壁部)
[0040]24 开口部
[0041]29 凹部
[0042]40、50电池组件
[0043]41、51 框体
【具体实施方式】
[0044]下面，基于附图详细说明本发明涉及的电池组件的一实施方式。
[0045]图1是本实施方式涉及的电池块的外观立体图，图2是表示将图1所示的电池块的一部分分解后的状态的立体图。
[0046]例如如图2所示，电池块I具有将多个电池单元2排列而成的结构。而且，还包括:分别设置在该多个电池单元2之间的多个间隔件3、以及沿着多个电池单元2的排列方向延伸并与多个间隔件3卡合的桥杆(bridge bar)4。
[0047]而且，电池块I包括:一对端板5、5，其由铝合金构成，配置在多个电池单元2的排列方向两端部并从排列方向两侧夹持；分隔板(sect1n plate) 6，其由销合金构成，设置在多个电池单元2的排列方向中途位置并将多个电池单元2划分成排列方向一侧和另一侧；和一对连接板7，其沿着多个电池单元2的单元宽度方向两端部配置并从排列方向一端部延伸到另一端部，将一对端板5、5和分隔板6、以及桥杆4分别固定。在各电池单元2的单元高度方向上侧，密封片8和绝缘罩9以分隔板6为界各覆盖有I个，在绝缘罩9之上配置有基板单元10。此外，分隔板6也可以在一对端板5、5之间隔开规定间隔设置有多个。
[0048]多个电池单元2配置成正极外部端子2a和负极外部端子2b沿着排列方向交替地连续，并且彼此相邻的电池单元2的正极外部端子2a和负极外部端子2b之间分别通过多个汇流条11连接。各汇流条11与基板单元10的连接端子1a连接。基板单元10具有测定各电池单元2的电压的电路或熔断器等。而且，在基板单元10的单元高度方向上侧，设置有与绝缘罩9嵌合且覆盖各电池单元2的端子的端子帽12。
[0049]图3是表示将间隔件设置在多个电池单元之间的状态的立体图，图4是电池单元的立体图，图5是说明间隔件和电池单元的结构的立体图，图6是图5所示的间隔件和电池单元的分解立体图。
[0050]电池单元2均为相同结构的锂离子二次电池，如图4所示，其是扁平箱形的方形电池，具有用于输入输出电力的正极外部端子2a、负极外部端子2b。
[0051]不进行详细说明，不过电池单元2具有通过如下方式构成的电极组:即，该电极组通过隔着多孔质且具有绝缘性的分隔件(separator)将正极和负极在树脂制的板状的芯的周围扁平地卷绕而构成，其中，该正极包含由铝等的金属箔构成的正极金属箔和涂布于该正极金属箔的表背面的正极合剂层，该负极包含由銅等的金属薄膜构成的负极金属箔和涂布于该负极金属箔的表背面的负极合剂层。
[0052]而且，将从正极突出的正极接片用超声波熔接于正极集电板，将正极集电板与正极外部端子2a连接，并将从负极突出的负极接片用超声波熔接于负极集电板，将负极集电板与负极外部端子2b连接。在两外部端子2a、2b突设有汇流条紧固用螺栓，成为能够用螺母固定汇流条11的结构。此外，电池单元2在扁平的方形容器2c内收纳具有上述正极外部端子2a和负极外部端子2b的电极组，并用电池盖2d封口。在电池盖2d形成有注液口2e，从注液口 2e将非水电解液注入到方形容器2c内。方形容器2c包括:俯视时呈大致矩形的底面PB、在底面PB的一对长边弯折对置的一对宽幅侧面PW、以及在底面PB的一对短边弯折对置的一对窄幅侧面PN。
[0053]在这样构成的电池单元2暴露于高温环境下、或者因电极或隔板的劣化、外部短路、电池形状的变化等导致的内部短路、因外部 电源的强制性过大电流充电所引起的急剧的温度上升、由过大电压进行了过充电的情况下，电解液分解或气化而产生气体，由于该气体充满在方形容器2c内使电池内压力上升，所以在电池盖2d形成有排气阀2f，用于在方形容器2c内的内圧达到规定值以上时排出内部气体。
[0054]该排气阀2f以在内压上升时容易破裂的方式在三个方向上形成有薄壁部。这样，一个电池单元2用电池盖2d将方形容器2c的上部开口封闭，电池盖2d具有正极外部端子2a和负极外部端子2b，并且在电池盖2d的中央部形成有注液口 2e和排气阀2f。
[0055]间隔件3包括:分别设置在多个电池单元2之间的多个第一间隔件3A、设置在电池单元2与端板5之间的第二间隔件3B、以及设置在电池单元2与分隔板6之间的第三间隔件3C。
[0056]第一间隔件3A具有成为使冷却空气流动的空间的开口部24。第二间隔件3B具有抑制电池单元2与端板5之间的热传递的隔热性。第三间隔件3C具有抑制电池单元2与分隔板6之间的热传递的隔热性。
[0057]首先，对第一间隔件3A的构造进行说明。
[0058]第一间隔件3A具有通过将两个进行组合来保持电池单元2的结构。第一间隔件3A设置在两个电池单元2之间。
[0059]如图5及图6所示，第一间隔件3A包括:与电池单元2的宽幅侧面PW相对的相对壁部(第一相对壁部)21、在相对壁部21的单元宽度方向两端部对置的一对侧壁部22、以及连结该一对侧壁部22的下端部间的底壁部23。
[0060]相对壁部21具有遍及电池单元2的宽幅侧面PW整个面地相对的大小，且设置有多个遍及单元宽度方向以一定的高度切割而开口的开口部24。开口部24与一对侧壁部22的开口部22a连通，形成用于使冷却气体流动的空间。
[0061]一对侧壁部22从相对壁部21的单元宽度方向两端部向排列方向一侧和另一侧突出并以一定宽度遍及单元高度方向地延伸，且具有分别与在中间隔着相对壁部21而配置在排列方向一侧和另一侧的各电池单元2的窄幅侧面PN相对的大小。
[0062]底壁部23从相对壁部21的单元高度方向下端部向排列方向一侧和另一侧突出并以一定宽度遍及单元宽度方向地延伸，且具有分别与在中间隔着相对壁部21而配置在排列方向一侧和另一侧的各电池单元2的底面PB相对的大小。
[0063]在排列有多个间隔件3的情况下，一对侧壁部22及底壁部23的排列方向一侧和另一侧的端部与彼此相邻的间隔件3的排列方向一侧和另一侧的端部相对而抵接，且以间隔件3彼此在排列方向上连续。而且，在一对侧壁部22及底壁部23的排列方向一侧和另一侧的端部，设置有与彼此相邻的间隔件3的排列方向一侧和另一侧的端部嵌合而密封的嵌合部25、26。
[0064]在一对侧壁部22设置有与桥杆(bridge bar) 4卡合的凸部27。凸部27在侧壁部22的上端部和下端部，分别设置在排列方向一侧和另一侧的端部。而且，如图5所示，在使两个间隔件3在排列方向上连结的情况下形成一个凸部28，该凸部28是一个间隔件3的排列方向一侧的凸部27与另一个间隔件3的排列方向另一侧的凸部27重合一体化而成的。
[0065]此外，在一对侧壁部22设置有分别与相对壁部21的各开口部24连通的多个开口部22a，能够使冷却气体从单元宽度方向一侧的侧壁部22的开口部22a流入到相对壁部21的开口部24内，并使穿过开口部24内的冷却气体从单元宽度方向另一侧的侧壁部22的开口部22a流出。
[0066]接着，对第二间隔件3B及第三间隔件3C的结构进行说明。
[0067]图7是表示使第二间隔件位于端板与电池单元之间的状态的分解立体图，图8是从另一角度表示图7所示的状态的分解立体图。此外，对与第一间隔件3A相同的结构要素标注相同的符号，由此省略其详细说明。
[0068]第二间隔件3B由隔热性较高的材料构成，在本实施方式中，整体由泡沫部件构成。第二间隔件3B只要具有能够抑制电池单元2与端板5之间的热传递的隔热性即可，例如可以通过将由泡沫部件构成的隔热片贴在与电池单元2相对的面上等使至少一部分由泡沫部件构成。
[0069]第二间隔件3B具有隔断电池单元2与分隔板6之间的冷却气体的流动的结构。第二间隔件3B具有大致将第一间隔件3A在排列方向中央位置上向排列方向一侧和另一侧分割成两半的外形，与第一间隔件3A的不同点在于没有设置开口部24和开口部22a。
[0070]第二间隔件3B包括:与电池单元2的宽幅侧面PW遍及整个面地相对的相对壁部(第二相对壁部)21’、在相对壁部21’的单元宽度方向两端部对置的一对侧壁部22’、以及连结该一对侧壁部22’的下端部间的底壁部23’。
[0071]特别是，如图8所示，在相对壁部21’，在与电池单元2的宽幅侧面PW相对的面侧凹设有凹部29。凹部29以下述方式设置:在与第一间隔件3A的开口部24相对的高度位置以与开口部24相同的高度遍及电池单元2的单元宽度方向地延伸。
[0072]因此，设置在第二间隔件3B与第一间隔件3A之间的电池单元2形成下述状态:即，其被第二间隔件3B的相对壁部21和第一间隔件3A的相对壁部21’在相同的高度位置以相同的高度遍及单元宽度方向地从排列方向两侧夹持。
[0073]因此，在电池单元2膨胀的情况下，相对于电池单元2的一对宽幅侧面PW，能够使第二间隔件3B的相对壁部21和第一间隔件3A的相对壁部21’从排列方向两侧在相同的高度位置以相同的高度抵接，能够从排列方向两侧均匀地按压电池单元2，使电池单元2的变形均匀化。
[0074]一对侧壁部22’从相对壁部21’的单元宽度方向两端部向排列方向突出，并以一定宽度遍及单元高度方向地延伸，与电池单元2的窄幅侧面PN相对并具有覆盖窄幅侧面PN的排列方向一侧(单侧)区域的大小。
[0075]底壁部23’从相对壁部21’的单元高度方向下端部向排列方向突出，并以一定宽度遍及单元宽度方向地延伸，与电池单元2的底面PB相对并具有覆盖底面PB的排列方向一侧(单侧)区域的大小。
[0076]一对侧壁部22’及底壁部23’的向排列方向突出的端部，与第一间隔件3A的端部相对抵接，按间隔件3彼此沿着排列方向连续。而且，在一对侧壁部22’及底壁部23’的排列方向的端部，设置有与第一间隔件3A的排列方向的端部嵌合而密封的嵌合部25’。
[0077]在第二间隔件3B的侧壁部22’没有设置开口部22a，因此冷却气体不在凹部29流动。因此，第二间隔件3B能够隔断电池单元2与端板5之间的冷却气体的流动。
[0078]第三间隔件3C除了设置在电池单元2与分隔板6之间以外，具有与第二间隔件3B相同的结构。因此，省略对第三间隔件3C的说明。
[0079]桥杆4包括:与多个间隔件3的下端部相对地安装的一对下桥杆4L、4L、以及与多个间隔件3的上端部相对地安装的一对上桥杆4U、4U。
[0080]下桥杆4L和上桥杆4U具有在端板5与分隔板6之间延伸的长度。在下桥杆4L和上桥杆4U设置有凹部31，其与由彼此相邻的间隔件3形成的凸部28卡合。在本实施方式中，在排列方向上隔开规定间隔形成有8个凸部28，因此在下桥杆4L和上桥杆4U，合计有8个凹部31分别设置于对应的位置。例如如图7所示，下桥杆4L和上桥杆4U通过沿着间隔件3的侧壁部22安装，使凸部28与凹部31嵌合来进行卡合。因此，能够限制各间隔件3的排列方向的间隔，从而在排列方向上定位。
[0081]下桥杆4L由截面为矩形的棱柱部件构成，沿着间隔件3的侧壁部22的下端部安装。下桥杆4L在与间隔件3的侧壁部22 相对的相对面凹设有凹部31。凹部31沿着下桥杆4L的长度方向隔开规定间隔设置有8个。
[0082]上桥杆4U由截面具有L形的杆状部件构成，沿着间隔件3的侧壁部22的上端部安装。上桥杆4U的一侧(面)与间隔件3的侧壁部22相对，另一侧(面)与电池单元2的电池盖2d相对。在上桥杆4U的一侧(面)凹设有凹部31。凹部31沿着上桥杆4U的长度方向隔开规定间隔设置有8个。
[0083]接着，对组装图1所示的电池块I的方法进行说明。
[0084]首先，将7个第一间隔件3A设置并排列在8个电池单元2之间，在排列方向两侧分别安装第二间隔件3B和第三间隔件3C。而且，在各间隔件3的一对侧壁部22的下端部分别安装下桥杆4L，并将设置于侧壁部22的下端部的凸部28与下桥杆4L的凹部31卡合。
[0085]然后，以将密封片8、绝缘罩9夹在中间的方式，分别将一对上桥杆4U安装在各电池单元2的单元高度方向上侧，并使设置于侧壁部22的上端部的凸部28与上桥杆4U的凹部31卡合。由此，8个电池单元2成为在保持于间隔件3的状态下被限制成一体的状态，能够防止其在排列方向上分解。然后，用汇流条11在彼此相邻的电池单元2的外部端子之间连接，安装基板单元10并盖上端子帽12，由此形成一个电池组。
[0086]制作两组电池组，中间隔着分隔板6而排列在排列方向上，在排列方向两侧分别配置端板5。在端板5与电池单元2之间配置有第二间隔件3B，在分隔板6与电池单元2之间配置有第三间隔件3C。而且，使一对连接板7从单元宽度方向两侧靠近，将端板5和分隔板6固定，并且固定下桥杆4L及上桥杆4U。固定通过将螺钉紧固进行。
[0087]根据具有上述结构的电池块I，通过安装下桥杆4L及上桥杆4U，能够将多个间隔件3分别定位并配置在排列方向上。因此，在各电池单元2因充放电而膨胀的情况下，能够防止由于各电池单元2的膨胀程度不同而使得各电池单元2在排列方向上的相对位置发生变化，能够在排列方向上将多个电池单元2相对地定位。因此，能够高精度地确定连结各电池单元2之间的汇流条11等的尺寸，能够实现电池块I的组装作业的简单化。
[0088]图9是表示电池块的另一实施例的立体图，图10是表示使用了图9所示的电池块的电池组件的一实施例的立体图。
[0089]图9所示的电池块I通过串联地排列4个电池组、将电池单元2的总数量设为32个而形成。按每8个电池单元2配置分隔板6，使用合计共3个分隔板6而构成。
[0090]图10是表示使用了图9所示的电池块的电池组件的一实施例的立体图，以能看到一部分内部的方式切除表不。
[0091]电池组件40以电池单元2的外部端子2a、2b侧为侧面的方式将电池块I侧向配置并收纳在框体41中。框体41具有基部42及外罩44，基部42与电池块I的下侧接触，固定于端板5、5和分隔板6，外罩44与电池块I的上部接触，固定于端板5、5和分隔板6。
[0092]此外，外罩44固定于基部42的外周部，密闭整个框体41。通过该结构，以使冷却气体在外罩44与电池块I的上部之间流动的方式设置的空间、以及以使冷却气体在基部42与电池块I的下部之间流动的方式设置的空间通过多个电池单元2之间的间隙连通。
[0093]图10所示的电池组件40具有将图9所示的电池块I并联地排列3个配置在框体41内的结构。框体41具有:基部42，其截面呈“3”字状，包括大致矩形的底面部和在底面部的一对长边部分别向上方弯折而对置的一对侧面部；侧板43、43，其分别封闭基部42的长边方向一侧的端部间和长边方向另一侧的端部间；以及外罩44，其封闭由基部42和侧板43形成的上部开口。
[0094]在框体41内，电池块I通过下述方式固定:端板5及分隔板6的单元宽度方向一侧的端部被紧固于基部42，并且单元宽度方向另一侧的端部紧固于外罩44。
[0095]在框体41的内部收纳有未图示的电池管理系统(BMS)，在框体41的侧面设置有用于与该电池管理系统(BMS)连接的通信连接器17。此外，框体41内的用于进行电池单元2的输入输出的的电池输入输出线16从框体41的侧面突出。
[0096]在框体41的下表面且在长度方向一端部，开设形成有用于将作为冷却气体的冷却空气导入到框体41内的冷却空气入口，并且连接有用于供给冷却空气的管道45。在框体41的上表面且在长度方向另一端部，开设形成有用于将冷却空气从框体41导出的冷却空气出口 46。
[0097]电池组件40能够使冷却空气经由管道45从电池块I的单元宽度方向一侧(图中为下侧)流入到电池块I内。而且，能够使冷却空气在各电池单元2之间沿着单元宽度方向通过而冷却各电池单元2，使冷却后的空气从电池块I的单元宽度方向另一侧(图中为上侦D流出，通过框体41内的上部，从冷却空气出口 46排出。
[0098]图11是表示在与端板之间、以及与分隔板之间设置了具有冷却气体的通路的间隔件来替代第二间隔件和第三间隔件的电池块的电池组件内的温度分布的图。
[0099]例如，在图9所示的电池块I中，在与端板5之间、以及与分隔板6之间设置具有冷却气体的通路的间隔件、即具有开口部24的间隔件来替代第二间隔件3B和第三间隔件3C的情况下，在设置有端板5的排列方向的两端部和设置有分隔板6的排列方向中间的3个部位的位置冷却空气也可通过。
[0100]因此，和与端板5相邻的电池单元2邻接地配置的电池单元2，不仅由穿过配置在其与端板5之间的间隔件的通路的冷却气体进行吸热、由穿过配置在与端板5相反一侧的间隔件的通路的冷却气体进行吸热，还利用向端板5传热进行吸热。同样，和与分隔板6相邻的电池单元2邻接地配置的电池单元2，不仅由穿过配置在其与分隔板6之间的间隔件的通路的冷却气体进行吸热、由穿过配置在与分隔板6相反一侧的间隔件的通路的冷却气体进行吸热，还利用向分隔板6的传热进行吸热。
[0101]因此，仅通过冷却气体的吸热进行冷却的电池单元2彼此与相邻的其他电池单元2相比温度降低，如图11所示，靠近端板5和分隔板6的位置的电池单元2的温度较低，远离端板5和分隔板6的位置的电池单元2的温度较高，相同的电池块I内的电池单元2之间的温差大，温度分布不均匀。
[0102]特别是，为了提高电池块I的刚性，由铝合金等金属材料构成端板5、分隔板6的情况下，由于金属材料的导热性高，所以可能会吸收更多的热，电池单元2壳体的温差进一步增大，温度分布的不均匀程度变得显著。
[0103]与此相对，本发明的电池块I由于在电池单元2与端板5之间设置可抑制热传递的隔热性的第二间隔件3B，而且在电池单元2与分隔板6之间设置有可抑制热传递的隔热性的第三间隔件3C，所以能够减小与端板5及分隔板6相邻的电池单元2和电池单元2彼此相邻的另一电池单元2的温差，能够抑制温度分布不均。特别是，第二间隔件3B和第三间隔件3C还具有隔断电池单元2与端板5之间的冷却气体的流动的结构，因此能够进一步减小上述温差。因此，能够使各电池单元2的劣化程度均匀，能够实现电池性能的稳定化和电池寿命的增加。
[0104]此外，通过第二间隔件3B和第三间隔件3C，端板5与电池单元2之间、以及分隔板6与电池单元2之间被隔热，因此能够由金属材料构成端板5及分隔板6，能够确保电池块I的较高的刚性。此外，第二间隔件3B和第三间隔件3C不具有用于使冷却气体流动的空间，因此能够使其尺寸小于第一间隔件3A，能够实现电池块的小型化。
[0105]图12为表示电池组件的另一实施例的立体图，图13为图12所示的电池组件的分解立体图，图14为说明图12所示的电池组件内的冷却气体的流 路的图。
[0106]图12所示的电池组件50具有并联地排列3个图1所示的电池块I并进一步在排列方向上分成两部分进行配置的结构，合计具有6个电池块I。关于电池块1，将使电池单元2的端子2a、2b的相反侧的面彼此相对地背靠背而成的电池块I配置2对，并且以电池单元2的端子2a、2b隔着隔板(partit1n plate) 58位于与隔板58 —侧相反一侧的方式配置2个。各电池块I通过将端板5及分隔板6紧固于框体51的基部52和外罩53而固定在框体51内。
[0107]如图12及图13所示，框体51包括:具有“ 3 ”字形截面且中间相互配合的基部52及外罩53、封闭长边方向两端部的侧板54、54。在框体51内的长边方向中央位置，收纳有电池管理系统(BMS)55、接线盒56、切断开关57，在该长边方向两侧分开配置有电池块I。电池管理系统(BMS) 55和接线盒56直接固接于基部52的底面，断开开关57固接于形成在基部52的台阶上。在基部52的侧面设置有连接器。
[0108]在基部52的底面大致中央位置开设形成有冷却空气入口 52b。而且，在基部52的底面，在与各电池块I的单元宽度方向一侧的侧面之间形成空间的凹槽52a沿着电池单元2的排列方向设置。在各电池块I与基部52的接触部分，以冷却空气不泄漏到其他部分的方式设置有密封件。
[0109]在外罩53的长边方向两端部开设形成有冷却空气出口 53a。而且，在外罩53的上表面，在与各电池块I的单元宽度方向另一侧的侧面之间形成空间的凹槽53b沿着电池单元2的排列方向设置。在各电池块I与外罩53的接触部分，以冷却空气不泄漏到其他部分的方式设置有密封件。
[0110]通过基部52的凹槽52a及外罩53的凹槽53a，在基部52与电池块15之间、以及外罩53与电池块15之间形成的空间是用于调整电池单元2的温度的流体通路。
[0111]如图14所示，能够从冷却空气入口 52b向框体51内导入冷却空气，并使其穿过基部52的凹槽52a，从电池块I的单元宽度方向一侧流入各电池单元2之间。而且，能够使冷却空气从各电池单元2之间向电池块I的单元宽度方向另一侧流出，并穿过凹槽53a，从冷却空气出口 53a排出到框体51的外部。冷却空气在穿过设置在各电池单元2之间的间隙时，由于电池单元2与冷却空气的温差而进行热交换，来调节电池单元2的温度。
[0112]在各电池单元2的排气阀2f打开的情况下，从排气阀2f排出的气体被吹向外罩53的侧面或隔板58，积存在框体51内，并从未图示的气体排出口排出到框体51的外部。
[0113]在基部52与电池块15之间、以及外罩53与电池块15之间设置有密封件，由凹槽52a、53a形成的空间在框体51内被隔离，因此能够防止排出到框体51内的气体流入流体通路，能够将冷却空气的流体通路与从电池单元2释放的气体分离而分别进行排出。
[0114]根据具有上述结构的电池组件50，由于将端板5和分隔板6直接固定于框体51的基部52和外罩53，所以在简化结构的同时，能够牢固地固定各电池单元2，能够使整体小型轻量化。此外，能够增减电池单元2的数量、电池块I的数量来迅速且容易地响应电压或容量等要求。
[0115]此外，在上述的实施方式中，作为多个电池单元，举出了锂离子二次电池的示例，当然并不限定于此，也可以排列多个镍氢电池等其他电池或二次电池的电池单元而构成。
[0116]以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，能够在不脱离记载在权利要求范围中的本发明的精神的范围内进行各种设计变更。例如，上述实施方式是为了使本发明更容易被理解而进行的详细的说明，并不被限定为必须具有所说明的所有结构。此外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为另一实施方式的结构，此外，也能够在某实施方式的结构中附加其他实施方式的结构。进而，能够对各实施方式的结构的一部分追加、删除、置换其他结构。
【主权项】
1.一种电池块，其排列多个电池单元而构成，所述电池块的特征在于，包括: 一对端板，其配置在所述多个电池单元的排列方向两端部； 多个第一间隔件，其分别设置在所述多个电池单元之间，并且具有用于使冷却气体流动的空间；和 第二间隔件，其设置在所述电池单元与所述端板之间，并且具有抑制所述电池单元与所述端板之间的热传递的隔热性。2.根据权利要求1所述的电池块，其特征在于: 所述第二间隔件具有隔断在所述电池单元与所述端板之间的冷却气体的流动的构造。3.根据权利要求2所述的电池块，其特征在于: 所述电池单元包括:具有一对宽幅侧面的扁平方形的电池壳体， 所述第一间隔件包括:第一相对壁部，其与所述电池壳体的宽幅侧面相对；和开口部，其开设于该第一相对壁部，并且遍及所述电池单元的单元宽度方向地以一定的高度延伸而使所述冷却气体流动， 所述第二间隔件包括:第二相对壁部，其与所述电池壳体的宽幅侧面相对；和凹部，其凹设于该第二相对壁部，在与所述第一间隔件的所述开口部相对的高度位置，遍及所述电池单元的单元宽度方向地以与所述开口部相同的高度延伸。4.根据权利要求1?3中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述第二间隔件的至少一部分由泡沫部件构成。5.根据权利要求1?4中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述端板由金属材料构成。6.根据权利要求3?5中任一项所述的电池块，其特征在于，包括: 至少一个分隔板，其设置在所述多个电池单元的排列方向的中途位置，将所述多个电池单元划分为排列方向一侧和排列方向另一侧；和 第三间隔件，其设置在所述电池单元与所述分隔板之间，并且具有抑制所述电池单元与所述分隔板之间的热传递的隔热性。7.根据权利要求6所述的电池块，其特征在于: 所述第三间隔件具有隔断在所述电池单元与所述分隔板之间的冷却气体的流动的构造。8.根据权利要求7所述的电池块，其特征在于: 所述第三间隔件包括:第三相对壁部，其与所述电池壳体的宽幅侧面相对；和凹部，其凹设于该第三相对壁部，并且在与所述第一间隔件的所述开口部相对的高度位置，遍及所述电池单元的单元宽度方向地以与所述开口部相同的高度延伸。9.根据权利要求6?8中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述第三间隔件的至少一部分由泡沫部件构成。10.根据权利要求6?9中任一项所述的电池块，其特征在于: 所述分隔板由金属材料构成。11.一种电池组件，其特征在于: 其使用权利要求1?10中任一项所述的电池块。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构使多个电池单元温度均匀化并且能够实现小型化、轻量化的电池块(1)、以及使用该电池块(1)的电池组件(40、50)。本发明的电池块(1)具有下述结构：在多个电池单元(2)的排列方向两端部配置一对端板(5)，在多个电池单元(2)之间设置有第一间隔件(3A)，并且在电池单元(2)与端板(5)之间设置有第二间隔件(3B)。第一间隔件(3A)具有供冷却气体流动的空间，第二间隔件(3B)具有隔断电池单元(2)与端板(5)之间的冷却气体的流动并且抑制电池单元(2)与端板(5)之间的热传递的隔热性。
【IPC分类】H01M10/60, H01M10/617, H01M2/10
【公开号】CN104904060
【申请号】CN201380054352
【发明人】江尻裕城, 小岛直树, 木村伦弘
【申请人】日立汽车系统株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】EP2911233A1, US20150270589, WO2014061814A1
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