电池模组及具备电池模组的电池包的制作方法

1.本发明涉及能够根据设置位置的空间等变更多个电池模组的布局的电池模组及具备电池模组的电池包。


背景技术：

2.作为以往的内置有多个电池模组的电池包的构造，例如已知专利文献1中记载的构造。
3.电池包用于电动汽车、混合动力汽车等要求大驱动力的电动车辆。电池包具有多个电池模组、相互隔开间隔地收纳多个电池模组的电池壳体。并且，电池壳体具有固定各电池模组的托盘部件和覆盖托盘部件的上方的盖部件。
4.另外，作为以往的内置有电池模组的电池包的构造，例如已知专利文献2中记载的构造。
5.为了提高电池模组向车辆的安装效率，在电池包中在高度方向上层叠配置电池模组。在电池包中，通过组装基座框架、中间框架及盖部件，在上下方向上形成两个电池模组的安装空间。并且，电池模组收纳于上述安装空间并固定于框架上设置的双头螺栓。
6.专利文献1：日本特开2016-46211号公报
7.专利文献2：日本特开2014-99257号公报


技术实现要素：

8.专利文献1中记载的电池包具有在其内部收纳有多个电池模组的电池壳体。电池壳体的托盘部件是板金制的，在其上表面直接载置电池模组。并且，在托盘部件中设置有用于固定电池模组的固定部，电池模组借助支架并利用螺栓及螺母固定于上述固定部。
9.根据该构造，在电池包中需要收纳电池模组的电池壳体，存在导致电池包的制造成本增加和其重量增大的课题。另外，按照每个车型，电池包的收纳空间和所使用的电池模组数量不同，所以需要按照每个车型准备电池壳体，存在难以降低电池包的制造成本的课题。
10.另外，专利文献2中记载的电池包具有用于层叠固定电池模组的框架。根据该构造，需要与电池模组分体的框架，存在难以降低制造成本的课题。另外，根据上述框架的构造，当作为电池包，将电池模组并排固定时，存在无法使用上述框架这样的课题。
11.本发明是鉴于上述情况而提出的，涉及能够根据设置位置的空间等变更多个电池模组的布局的电池模组及具备电池模组的电池包。
12.在本发明的一实施方式的电池模组中，具有多个电池单元在第一方向上排列而成的电池组，其特征在于，所述电池模组具有：底面板，覆盖所述电池组的下表面；面板，覆盖所述电池组的与所述第一方向正交的第二方向的两端部；以及端板，覆盖所述电池组的所述第一方向的两端部，所述侧面板具有向所述电池组的上方侧凸出的第一连结凸出部，所述底面板具有向所述电池组的下方侧凸出的第二连结凸出部。
13.在具备本发明的一实施方式的电池模组的电池包中，其特征在于，所述电池包具有覆盖所述电池组的上表面并且固定于所述第一连结凸出部的盖板，通过使所述第一连结凸出部和所述第二连结凸出部在所述电池组的高度方向上连结，所述电池模组彼此层叠固定，并且通过使所述盖板和所述第一连结凸出部连结，所述电池模组彼此并排固定。
14.本发明的一实施方式的电池模组具备电池组，以及覆盖电池组的周围的侧面板、底面板及端板。根据该构造，在电池模组中，防止因车辆的振动等而电池组破损。
15.本发明的一实施方式的电池包具备至少一组电池模组而构成。并且，电池包具备覆盖电池模组的上表面的盖板。根据该构造，在电池包中，能够根据车辆等设置位置的收纳空间变更多个电池模组的布局。并且，不需要以往的电池壳体，由此制造成本降低，其总重量降低。
附图说明
16.图1是说明具备本发明的一实施方式的电池模组的电池包的车辆的概略图。
17.图2是说明本发明的一实施方式的电池模组的立体图。
18.图3是说明本发明的一实施方式的电池模组的分解立体图。
19.图4是说明本发明的一实施方式的电池模组的剖视图。
20.图5a是说明具备本发明的一实施方式的电池模组的电池包的立体图。
21.图5b是说明具备本发明的一实施方式的电池模组的电池包的立体图。
22.图5c是说明具备本发明的一实施方式的电池模组的电池包的立体图。
23.图5d是说明具备本发明的一实施方式的电池模组的电池包的立体图。
24.图6a是说明本发明的一实施方式的电池模组的立体图。
25.图6b是说明本发明的一实施方式的电池模组的剖视图。
26.图6c是说明本发明的一实施方式的电池模组的剖视图。
27.(附图标记说明)
28.10 电池包
29.11 车辆
30.13 电池模组
31.14 侧面板
32.14a 板状部
33.14b 第一连结凸出部
34.14c、14d、14e、15a、16c、16d 连结孔
35.15 端板
36.16 底面板
37.16a 载置部
38.16b 第二连结凸出部
39.21 电池单元
40.22 电池组
41.25 分隔板
42.31、33 盖板
43.32、34 车体固定部
44.41 冷却机构
45.42 进气口
46.43 排气口
47.44、45 冷却风路
48.46 冷却间隙
具体实施方式
49.以下，基于附图，详细地说明本发明的一实施方式的电池模组13及具备电池模组13的电池包10。此外，在说明本实施方式时，原则上对于相同的部件使用相同的附图标记，省略重复的说明。另外，纸面前后方向表示车辆11的前后方向，纸面左右方向表示车辆11的车宽方向，纸面上下方向表示车辆11的高度方向。
50.图1是说明具备本实施方式的电池包10(参照图2)的车辆11的概略图。图2是说明本实施方式的电池包10的电池模组13的立体图。图3是说明本实施方式的电池包10的电池模组13的分解立体图。图4是说明本实施方式的电池包10的电池模组13的剖视图，示出图2的电池模组13的a-a线方向的剖面。
51.如图1所示，在汽车或电动列车等车辆11上安装有用于向马达或各种电气部件供应电力的电池包10(参照图2)。在车辆11为汽车的情况下，近年来，ev(electrical vehicle：电动汽车)、hev(hybrid electrical vehicle：混合动力汽车)和phev(plug-in hybrid electrical vehicle：插电式混合动力汽车)等得以普及。
52.另外，电池包10例如配设于车辆11后方的后地板下方的收纳空间12，电池包10的长边方向配置为与车辆11的左右方向一致。此外，电池包10不限于配置于后地板下方的收纳空间12的情况，也可以是配设于车辆11的配设有驾驶座或副驾驶座的前地板等的下方的收纳空间的情况。另外，也可以取决于收纳空间12，例如电池包10的长边方向与车辆11的前后方向一致。
53.如图2所示，电池包10具备至少一组电池模组13而构成。在根据车辆11上的电力供应量等而电池包10使用多个电池模组13的情况下，电池包10将多个电池模组13串联连接或者并联连接来使用，或者组合串联连接和并联连接来使用。此外，在电池包10安装到车辆11时，使用图5a到图5d所示的盖板31、33。
54.电池模组13主要具备：电池组22，由多个电池单元21(参照图3)构成；一对侧面板14，覆盖电池组22的短边方向(纸面前后方向)的两侧面；一对端板15，覆盖电池组22的长边方向(纸面左右方向)的两侧面；以及底面板16，覆盖电池组22的底面侧。
55.此外，虽未图示，在电池模组13的上表面配置有与电池组22连接的母线和覆盖母线的绝缘盖体等。另外，电池模组13与电子设备即bcu(battery control unit：电池控制单元)或接线盒电连接。
56.如图3所示，电池组22载置于底面板16的上表面，多个电池单元21借助母线(未图示)串联连接。电池单元21例如是镍氢电池或锂离子电池等二次电池。各个电池单元21例如是方型平板形状，沿着电池组22的长边方向(纸面左右方向)以在前后具有小的冷却间隙46(参照图6b)的状态等间隔地排列。此外，在本实施方式的说明中，权利要求书中记载的第一
方向对应于上述电池单元21的排列方向，权利要求书中记载的第二方向对应于与上述电池单元21的排列方向正交的方向。
57.侧面板14例如由铝挤压件形成。侧面板14沿着电池组22的长边方向配设。并且，侧面板14具有覆盖电池组22的侧方的板状部14a和形成于板状部14a的上部的第一连结凸出部14b。
58.在将多个电池模组13电连接而构成电池包10的情况下，第一连结凸出部14b用作将电池模组13彼此层叠并固定或者将电池模组13彼此并排固定的部件。并且，在板状部14a形成有用于例如借助铆钉23、24与端板15和底面板16连结的多个连结孔14c。另一方面，在第一连结凸出部14b形成有两种连结孔14d、14e。
59.多个连结孔14d形成于第一连结凸出部14b的上表面。并且，第一连结凸出部14b借助连结孔14d使用螺栓及螺母与盖板31、33(参照图5a、图5b)连结。另一方面，多个连结孔14e形成于第一连结凸出部14b的侧面。并且，在电池模组13彼此层叠固定时，第一连结凸出部14b借助连结孔14e使用螺栓及螺母与另一电池模组13的底面板16连结。
60.底面板16例如由铝挤压件形成。底面板16沿着电池组22的长边方向(纸面左右方向)配设。并且，底面板16具有载置电池组22的载置部16a和形成于载置部16a的两端部的第二连结凸出部16b。
61.在将多个电池模组13电连接而构成电池包10的情况下，第二连结凸出部16b用作将电池模组13彼此层叠并固定的部件。并且，在第二连结凸出部16b的侧面形成有两种连结孔16c、16d。
62.多个连结孔16c形成于第二连结凸出部16b的上层侧。并且，第二连结凸出部16b借助连结孔16c并借助例如铆钉24与构成相同的电池模组13的侧面板14连结。另一方面，多个连结孔16d形成于第二连结凸出部16b的下层侧。并且，在电池模组13彼此层叠并固定时，第二连结凸出部16b借助连结孔16d使用例如螺栓及螺母与构成另一电池模组13的侧面板14连结。
63.端板15例如将钢板弯曲加工等而形成。端板15是覆盖电池组22的长边方向的前端面及后端面的部件。虽详细后述，在前端侧(纸面左侧)的端板15形成有构成电池模组13的冷却机构41(参照图6a)的进气口42，在后端侧(纸面右侧)的端板15形成有构成电池模组13的冷却机构41的排气口43(参照图6a)。
64.分隔板25配设于端板15与电池组22之间及各电池单元21间。分隔板25例如是通过树脂模塑成型的绝缘部件。分隔板25是将多个电池单元21定位于其内侧且支承电池组22的部件。并且，分隔板25定位于底面板16，由此电池组22也固定于底面板16。此外，虽详细后述，分隔板25固定为夹持在侧面板14的第一连结凸出部14b与载置部16a之间的状态。
65.如图4所示，侧面板14的第一连结凸出部14b形成为截面观察呈大致正方形形状的中空构造的肋骨框架。并且，配置于电池组22的短边方向(纸面前后方向)两端部附近的上方，并且配置于电池组22的整个长边方向(纸面左右方向)。
66.另一方面，底面板16的第二连结凸出部16b形成为截面观察呈大致正方形形状的中空构造的肋骨框架。并且，配设于电池组22的短边方向(纸面前后方向)两端部附近的下方，并且配设于电池组22的整个长边方向(纸面左右方向)。此外，第二连结凸出部16b的一部分延伸至电池模组13的下方侧。
67.如图示那样，侧面板14和底面板16借助连结孔14c、16c(参照图3)使用铆钉24连结。另一方面，侧面板14和端板15借助连结孔14c、15a(参照图3)使用铆钉23连结。
68.根据该构造，侧面板14、端板15及底面板16借助铆钉23、24相互连结，构成为将电池组22收纳在其内部的箱状的收纳保护框架。并且，在将电池包10安装于车辆11的车体后，能够防止电池组22因车辆11的振动等而与车体等直接接触，防止电池单元21损伤。
69.而且，如上述那样，第一及第二连结凸出部14b、16b沿着电池组22的长边方向(纸面左右方向)配设于上述收纳保护框架的四个角部，作为肋骨框架发挥功能。
70.其结果，例如在从车辆11的后方发生冲撞的情况下，向车辆11的后方施加大的冲击，后保险杠11b(参照图1)向车辆11的内侧进入。此时，第一及第二连结凸出部14b、16b挡住上述冲击，由此能够防止构成电池组22的电池单元21破损。
71.也就是说，电池模组13在安装于车辆11时，成为不使用以往的电池壳体的构造，但是被由侧面板14、端板15及底面板16构成的上述收纳保护框架保护。并且，不需要以往的电池壳体，由此能够降低电池包10的制造成本，并且能够降低其重量。另外，不需要以往的电池壳体，由此也不需要将电池模组13安装于电池壳体的支架。
72.另外，如上述那样，侧面板14由挤压件一体地形成，根据电池组22的长度而调整其长边方向的长度。同样地，底面板16也由挤压件一体地形成，根据电池组22的长度而调整其长边方向的长度。其结果，能够根据电池组22的长度等，容易地变更侧面板14及底面板16的形状，不需要如以往的电池壳体那样按照每个车型进行准备，能够降低制造成本。
73.接着，图5a到图5d是说明本实施方式的电池包10的立体图。图5a及图5b示出电池包10由两个电池模组13构成的情况。另一方面，图5c及图5d示出电池包10由四个电池模组13构成的情况。
74.在图5a所示的电池包10中，两个电池模组13在其长边方向(纸面左右方向)上并排，使用盖板31固定为平铺状态。盖板31例如使用树脂或钢板形成。如上述那样，盖板31借助连结孔14d、14e(参照图3)使用螺栓及螺母连结于侧面板14的第一连结凸出部14b(参照图3)。因此，在盖板31中形成有沿着其长边方向与连结孔14d、14e(参照图3)对应的连结孔31a、31b。
75.如图示那样，盖板31在其长边方向(纸面左右方向)上形成得比电池组22长。并且，在盖板31的两端部设置有安装到车辆11的车体的车体固定部32。
76.根据该构造，盖板31的车体固定部32使用螺栓及螺母固定于车辆11的车体，由此电池包10固定于车辆11。如上述那样，盖板31固定于作为肋骨框架的第一连结凸出部14b，缓和车辆11行驶时的振动等，防止电池单元21彼此冲撞。
77.在图5b所示的电池包10中，两个电池模组13在其短边方向(纸面前后方向)上并排，使用盖板33固定为平铺状态。与上述的盖板31同样，在盖板33中，在与第一连结凸出部14b(参照图3)的连结孔14d、14e(参照图3)对应的位置形成有连结孔33a、33b。
78.如图示那样，电池包10能够根据车辆11的收纳空间12(参照图1)变更电池模组13彼此的连结方向来进行对应。并且，电池包10借助盖板33的车体固定部34使用螺栓及螺母固定于车辆11的车体。
79.在图5c所示的电池包10中，层叠两层并固定的电池模组13在其长边方向(纸面左右方向)上并排并固定，由此由四个电池模组13构成。在为该构造的情况下，使用图5a所示
的盖板31，盖板31固定于位于上层的电池模组13的第一连结凸出部14b(参照图3)。并且，电池包10借助盖板31的车体固定部32使用螺栓及螺母固定于车辆11的车体。
80.在图5d所示的电池包10中，层叠两层并固定的电池模组13在其短边方向(纸面前后方向)上并排并固定，由此由四个电池模组13构成。在为该构造的情况下，使用图5b所示的盖板33，盖板33固定于位于上层的电池模组13的第一连结凸出部14b(参照图3)。并且，电池包10借助盖板33的车体固定部34使用螺栓及螺母固定于车辆11的车体。
81.接着，图6a是说明本实施方式的电池包10的冷却机构41的立体图。图6b是说明本实施方式的电池包10的冷却机构41的剖视图。图6c是说明本实施方式的电池包10的冷却机构41及组装构造的剖视图。此外，在图6a中，为了便于说明，示出将端板15从侧面板14分解了的状态。
82.如图6a所示，在电池包10的电池模组13设置有用于对在其内部配设的电池单元21进行冷却的冷却机构41。并且，冷却机构41主要具备形成于前端侧(纸面左侧)的端板15的进气口42、形成于后端侧(纸面右侧)的端板15的排气口43、与进气口42连通的冷却风路44、与排气口43连通的冷却风路45、使冷却风路44、45连通的冷却间隙46(参照图6b)和与进气口42连通的冷却管道(未图示)。此外，在本实施方式的说明中，权利要求书中记载的第一冷却风路对应于冷却风路44，权利要求书中记载的第二冷却风路对应于冷却风路45。
83.如图示那样，在位于冷却机构41的上游侧的端板15形成有进气口42。并且，虽未图示，在端板15的进气口42连接有与车辆11的空调机构(未图示)连通的冷却管道，由空调机构生成的冷却风借助进气口42输送至电池模组13内。
84.如图6b所示，在电池模组13的内部，侧面板14与电池组22的侧方隔开配设，由此在侧面板14与电池组22之间形成冷却风路44、45。如上述那样，构成电池组22的电池单元21以在电池组22的长边方向(纸面左右方向)上具有冷却间隙46的状态排列。
85.在此，如图6c所示，在侧面板14中，板状部14a的上部侧及第一连结凸出部14b形成为对分隔板25(参照图3)的上端侧的角部进行按压固定的构造。另一方面，在底面板16中，第二连结凸出部16b形成为对分隔板25的下端侧的角部进行定位的构造。根据该构造，分隔板25被侧面板14以向底面板16按压的状态固定。并且，在车辆11行驶时发生振动，另外即使发生由车辆冲撞引起的冲击，也能够抑制分隔板25偏移，防止电池组22与周边部件等冲撞而损伤电池单元21。
86.并且，利用侧面板14固定分隔板25的固定构造，在侧面板14与电池组22之间形成冷却风路44、45。
87.根据该构造，如箭头47所示那样，从进气口42经由冷却管道输送至冷却风路44的冷却风一边流动至相反侧的端板15，一边在冷却间隙46通过而向冷却风路45流动。然后，在冷却风路45中流动的冷却风从端板15的排气口43向电池模组13的外部排出。
88.冷却风在冷却风路44、45中流动时从侧方冷却电池单元21，并且尤其是在冷却间隙46中流动时从电池单元21的前面及背面冷却电池单元21，防止电池单元21成为过热状态。
89.此外，如使用图5a到图5d上述那样，在将电池包10安装到车体时，电池组22的上表面被盖板31、33(参照图5a、图5b)堵塞，由此冷却风难以从冷却间隙46向电池模组13的外部泄露。