电池模块及其制造方法
阅读：3发布：2021-07-10
专利汇可以提供电池模块及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种能够缓和应 力 的集中，且承接单 电池 的膨胀所引起的单电池层叠方向的 载荷 的电池模 块 及其制造方法。本发明的电池模块(1)具备：单电池层叠体(2)，其通过在前后方向上层叠多个单电池(21)而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；以及壳体(3)，其收容该单电池层叠体(2)，壳体(3)具有：一对端部(31)，它们沿着单电池层叠体(2)的前表面及后表面延伸；以及一对侧部(32)，它们沿着单电池层叠体(2)的左表面及右表面延伸，端部(31)的前后方向的宽度(W1)大于侧部(32)的左右方向的宽度(W2)。，下面是电池模块及其制造方法专利的具体信息内容。
1.一种电池模块，其具备：
单电池层叠体，其通过在前后方向上层叠多个单电池而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；以及
壳体，其收容该单电池层叠体，
所述电池模块的特征在于，
所述壳体具有：
一对端部，它们沿着所述单电池层叠体的所述前表面及所述后表面延伸；以及一对侧部，它们沿着所述单电池层叠体的所述左表面及所述右表面延伸，所述端部的前后方向的宽度大于所述侧部的左右方向的宽度。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
一对所述侧部由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部相互连结。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其中，
所述桥接部的前后方向的宽度小于所述侧部的左右方向的宽度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池模块，其中，
在一对所述侧部设置有在相邻的所述单电池之间沿上下方向延伸的突起部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述壳体是一体地构成的一体成型件。
6.根据权利要求5所述的电池模块，其中，
所述壳体是铝制的壳体，并通过挤压成形而形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块，其中，
所述单电池层叠体具备外部连接用端子，
该外部连接用端子固定于所述端部。
8.一种电池模块的制造方法，所述电池模块具备：
单电池层叠体，其通过在前后方向上层叠多个单电池而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；以及
壳体，其收容该单电池层叠体，
所述壳体是一体地构成的铝制的一体成型件，且具有：
一对端部，它们沿着所述单电池层叠体的所述前表面及所述后表面延伸；以及一对侧部，它们沿着所述单电池层叠体的所述左表面及所述右表面延伸，所述电池模块的制造方法的特征在于，
通过挤压成形来形成所述壳体，
在所述挤压成形中，所述端部的前后方向的宽度形成为大于所述侧部的左右方向的宽度。
9.根据权利要求8所述的电池模块的制造方法，其中，
一对所述侧部由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部相互连结，在所述挤压成形中，还形成所述桥接部。
10.根据权利要求9所述的电池模块的制造方法，其中，
在所述挤压成形中，所述桥接部的前后方向的宽度形成为小于所述侧部的左右方向的宽度。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电池模块的制造方法，其中，在一对所述侧部设置在相邻的所述单电池之间沿上下方向延伸的突起部，在所述挤压成形中，还形成所述突起部。
电池模块及其制造方法
技术领域
背景技术
[0002] 一直以来，电动车辆等上搭载有电池模块。例如，在专利文献1、2中公开有如下电池模块，其具备：单电池层叠体，其通过在前后方向上层叠多个单电池而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；一对端板，它们配置于该单电池层叠体的前表面及后表面；以及紧固连结框架，其将该一对端板连结。
[0003] 在这种电池模块中，以温度变化、时效劣化所引起的单电池的膨胀为起因，产生电池模块的单电池层叠方向的载荷(以下，适当称作单电池厚度约束反作用力)。近年来，伴随单电池的高容量化、高能量密度化，趋向于向单电池内塞入更多的活性物质，因此上述单电池厚度约束反作用力处于增加趋势。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献1：日本专利第5405102号公报
[0006] 专利文献2：日本特开2012-256466号公报
[0007] 专利文献1中记载的电池模块具备配置于单电池层叠体的右表面及左表面的侧框架(金属带)，该侧框架分别具有侧框架主体、以及从侧框架主体绕入到单电池层叠体(端板)的前表面及后表面的前绕入部及后绕入部。在这种结构中，单电池的膨胀所引起的单电池层叠方向的载荷集中作用于侧框架的前绕入部及后绕入部，因此前绕入部及后绕入部有可能向打开方向变形，从而产生端板的移动、电池模块的尺寸变动。
[0008] 另外，专利文献2中记载的电池模块具备配置于单电池层叠体的右表面及左表面的侧框架，将该侧框架的前后端部螺栓紧固连结于端板的左右侧面。在这种结构中，单电池的膨胀所引起的单电池层叠方向的载荷集中作用于螺栓紧固连结部，因此有可能在螺栓紧固连结部产生滑动或螺栓发生变形。
发明内容
[0009] 本发明是鉴于前述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够缓和应力的集中，且承接单电池的膨胀所引起的单电池层叠方向的载荷的电池模块及其制造方法。
[0010] 为了实现上述目的，技术方案1所述的发明是一种电池模块(例如，后述实施方式的电池模块1)，其具备：
[0011] 单电池层叠体(例如，后述实施方式的单电池层叠体2)，其通过在前后方向上层叠多个单电池(例如，后述实施方式的单电池21)而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；以及
[0012] 壳体(例如，后述实施方式的壳体3)，其收容该单电池层叠体，
[0013] 所述电池模块的特征在于，
[0014] 所述壳体具有：
[0015] 一对端部(例如，后述实施方式的端部31)，它们沿着所述单电池层叠体的所述前表面及所述后表面延伸；以及
[0016] 一对侧部(例如，后述实施方式的侧部32)，它们沿着所述单电池层叠体的所述左表面及所述右表面延伸，
[0017] 所述端部的前后方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W1)大于所述侧部的左右方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W2)。
[0018] 技术方案2所述的发明在技术方案1所述的电池模块的基础上，其中，[0019] 一对所述侧部由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部(例如，后述实施方式的桥接部33)相互连结。
[0020] 技术方案3所述的发明在技术方案2所述的电池模块的基础上，其中，[0021] 所述桥接部的前后方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W5)小于所述侧部的左右方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W2)。
[0022] 技术方案4所述的发明在技术方案1至3中任一项所述的电池模块的基础上，其中，[0023] 在一对所述侧部设置有在相邻的所述单电池之间沿上下方向延伸的突起部(例如，后述实施方式的突起部32a)。
[0024] 技术方案5所述的发明在技术方案1至4中任一项所述的电池模块的基础上，其中，[0025] 所述壳体是一体地构成的一体成型件。
[0028] 技术方案7所述的发明在技术方案1至6中任一项所述的电池模块的基础上，其中，[0029] 所述单电池层叠体具备外部连接用端子(例如，后述实施方式的外部连接用端子23)，
[0030] 该外部连接用端子固定于所述端部。
[0031] 技术方案8所述的发明是一种电池模块(例如，后述实施方式的电池模块1)的制造方法，所述电池模块具备：
[0032] 单电池层叠体(例如，后述实施方式的单电池层叠体2)，其通过在前后方向上层叠多个单电池(例如，后述实施方式的单电池21)而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；以及
[0033] 壳体(例如，后述实施方式的壳体3)，其收容该单电池层叠体，
[0034] 所述壳体是一体地构成的铝制的一体成型件，且具有：
[0035] 一对端部(例如，后述实施方式的端部31)，它们沿着所述单电池层叠体的所述前表面及所述后表面延伸；以及
[0036] 一对侧部(例如，后述实施方式的侧部32)，它们沿着所述单电池层叠体的所述左表面及所述右表面延伸，
[0037] 所述电池模块的制造方法的特征在于，
[0038] 通过挤压成形来形成所述壳体，
[0039] 所述挤压成形中，所述端部的前后方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W1)形成为大于所述侧部的左右方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W2)。
[0040] 技术方案9所述的发明在技术方案8所述的电池模块的制造方法的基础上，其中，[0041] 一对所述侧部由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部(例如，后述实施方式的桥接部33)相互连结，
[0042] 在所述挤压成形中，还形成所述桥接部。
[0043] 技术方案10所述的发明在技术方案9所述的电池模块的制造方法的基础上，其中，[0044] 在所述挤压成形中，所述桥接部的前后方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W5)形成为小于所述侧部的左右方向的宽度(例如，后述实施方式的宽度W2)。
[0045] 技术方案11所述的发明在技术方案8至10中任一项所述的电池模块的制造方法的基础上，其中，
[0046] 在一对所述侧部设置在相邻的所述单电池之间沿上下方向延伸的突起部(例如，后述实施方式的突起部32a)，
[0047] 在所述挤压成形中，还形成所述突起部。
[0048] 发明效果
[0049] 根据技术方案1的发明，利用包围单电池层叠体周围的壳体来承接单电池的膨胀所引起的单电池层叠方向的载荷，因此能够缓和应力的集中。
[0050] 另外，端部的前后方向的宽度即端部的厚度大于侧部的左右方向的宽度即侧部的厚度，因此即使单电池层叠方向的载荷增加，也能够利用端部来承接该载荷。
[0051] 另外，通过使侧部的厚度比端部的厚度薄，能够使电池模块小型化、轻量化。
[0052] 根据技术方案2的发明，一对侧部由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部相互连结，因此侧部、壳体整体的刚性得到提高。
[0053] 根据技术方案3的发明，桥接部的前后方向的宽度小于侧部的左右方向的宽度，因此根据作用的载荷来使各部分的厚度最佳化，能够实现壳体的小型化、轻量化及成本削减。
[0054] 根据技术方案4的发明，在一对侧部设置有在相邻的单电池之间沿上下方向延伸的突起部，因此能够抑制单电池的前后方向的振动。
[0055] 根据技术方案5的发明，壳体是一体地构成的一体成型件，因此不仅无需壳体的组装工序，还能够缓和壳体中的应力集中。
[0056] 根据技术方案6的发明，壳体是铝制的壳体，并通过挤压成形而形成，因此不仅壳体的制造变得容易，还能够实现壳体的轻量化。
[0057] 根据技术方案7的发明，单电池层叠体的外部连接用端子固定于与单电池层叠体的相对移动被限制的端部，因此还能够限制单电池层叠体与外部连接用端子之间的距离变动。
[0058] 根据技术方案8的发明，壳体通过挤压成形而形成，因此壳体的制造变得容易。
[0059] 另外，利用包围单电池层叠体周围的壳体来承接单电池的膨胀所引起的单电池层叠方向的载荷，因此能够缓和应力集中。
[0060] 另外，端部的前后方向的宽度即端部的厚度大于侧部的左右方向的宽度即侧部的厚度，因此即使单电池层叠方向的载荷增加，也能够利用端部承接该载荷。
[0061] 另外，通过使侧部的厚度比端部的厚度薄，能够使电池模块小型化、轻量化。
[0062] 根据技术方案9的发明，一对侧部由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部相互连结，在挤压成形中，还形成桥接部，因此无需增加制造工序，侧部、壳体整体的刚性得到提高。
[0063] 根据技术方案10的发明，在挤压成形中，桥接部的前后方向的宽度形成为小于侧部的左右方向的宽度，因此无需增加制造工序，根据作用的载荷来使各部分的厚度最佳化，能够实现壳体的小型化、轻量化及成本削减。
[0065] 图1是从斜上方观察本发明的第一实施方式所涉及的电池模块的立体图。
[0066] 图2是从斜上方观察本发明的第一实施方式所涉及的电池模块的分解立体图。
[0067] 图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的电池模块的壳体的立体图。
[0068] 图4是本发明的第一实施方式所涉及的电池模块的主要部分俯视图。
[0069] 图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的电池模块的壳体的立体图。
[0070] 图6是本发明的第三实施方式所涉及的电池模块的主要部分俯视图。
[0071] 附图标记说明：
[0072] 1、1B、1C 电池模块；
[0073] 2 单电池层叠体；
[0074] 21 单电池；
[0075] 23 外部连接用端子；
[0076] 3、3B、3C 壳体；
[0077] 31 端部；
[0078] 32、32B、32C 侧部；
[0079] 32a 突起部；
[0080] 33 桥接部。
具体实施方式
[0081] 以下，基于附图来对本发明的电池模块的各实施方式进行说明。需要说明的是，附图设为从附图标记的方向观察。
[0082] [第一实施方式]
[0083] 如图1～图4所示，本发明的第一实施方式所涉及的电池模块1具备：单电池层叠体2，其通过在前后方向上层叠多个单电池21而构成，并具有前表面、后表面、左表面、右表面、上表面及下表面；以及壳体3，其收容单电池层叠体2。
[0084] 需要说明的是，在本说明书等中，为了使说明简单且明确，将单电池21的层叠方向定义为前后方向，将与单电池21的层叠方向正交的方向定义为左右方向及上下方向，与搭载电池模块1的产品的前后方向等无关。即，在电池模块1搭载于车辆的情况下，单电池21的层叠方向可以与车辆的前后方向一致，也可以是车辆的上下方向、左右方向，还可以是从这些方向倾斜的方向。在附图中，将电池模块1的前方设为Fr，将后方设为Rr，将左侧设为L，将右侧设为R，将上方设为U，将下方设为D来示出。
[0085] (单电池层叠体)
[0086] 单电池层叠体2通过将多个单电池21和多个绝缘构件22在前后方向上交替层叠而构成，并且以绝缘状态收容于壳体3。
[0087] 已知单电池21会由于温度变化、时效劣化而膨胀。单电池21具有上下方向的长度比前后方向的长度长且左右方向的长度比上下方向的长度长的长方体形状。因此，单电池21的前表面及后表面的面积远大于左表面、右表面、上表面及下表面的面积，在单电池21的前表面及后表面中，其左右方向中央部及上下方向中央部易膨胀。
[0088] 在单电池层叠体2的上表面配置有与单电池21的端子21a电连接的多条母线(未图示)。母线中包括用于将单电池21的端子21a彼此连接的母线、用于将单电池21的端子21a连接于外部连接用端子23的母线。当单电池21的端子21a与外部连接用端子23的位置相对地发生变动时，有可能产生连接不良。因此，外部连接用端子23需要固定在与单电池21的端子21a的位置不会相对地发生变动的位置。在本实施方式中，将外部连接用端子23固定于壳体
3，并基于后述的壳体结构来抑制壳体3(外部连接用端子23)与单电池层叠体2(端子21a)的相对的位置变动。
3，并基于后述的壳体结构来抑制壳体3(外部连接用端子23)与单电池层叠体2(端子21a)的相对的位置变动。
[0089] (壳体)
[0090] 壳体3具备：一对端部31，它们沿着单电池层叠体2的前表面及后表面延伸；以及一对侧部32，它们沿着单电池层叠体2的左表面及右表面延伸。即，壳体3包围单电池层叠体2的四周，且承接单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷(以下，还适当称作单电池厚度约束反作用力)，因此应力的集中得到缓和。
[0091] 一对端部31分别经由绝缘构件22与单电池层叠体2的前表面及后表面抵接。因此，单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷向一对端部31直接地输入，向将一对端部31连结的一对侧部32间接地输入。
[0092] 端部31的前后方向的宽度W1即端部31的厚度大于侧部32的左右方向的宽度W2即侧部32的厚度。由此，端部31被赋予比侧部32高的刚性，能够不伴随有移动地承接单电池层叠体2的单电池层叠方向的载荷。因此，外部连接用端子23固定于端部31。另外，通过将不需要比端部31高的刚性的侧部32的厚度设为比端部31的厚度薄，能够使电池模块1小型化及轻量化。
[0093] 另外，在端部31设置有沿上下方向延伸的多个中空部31a，能够实现电池模块1的轻量化，并且能够利用具有中空部31a的端部31来吸收单电池层叠方向上的来自外部的冲击。
[0094] 一对侧部32通过沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部33而相互连结。本实施方式的桥接部33在前后方向上隔开规定的间隔W3地设置有多个(例如，5个)。由此，侧部32及壳体3整体的刚性得到提高。
[0095] 相邻的桥接部33的间隔W3大于单电池21的前后方向的宽度W4。例如，在本实施方式中，使相邻的桥接部33的间隔W3比宽度W4的两倍大，在相邻的桥接部33之间收容两个单电池21。由此，对壳体3赋予单电池21彼此的隔板功能，能够削减部件件数。
[0096] 桥接部33的前后方向的宽度W5小于侧部32的左右方向的宽度W2。由此，根据作用的载荷来使侧部32及桥接部33的厚度最佳化，能够实现壳体3的小型化、轻量化及成本削减。
[0097] 如上述那样构成的壳体3是铝制的壳体，并通过挤压成形而形成为一体成型件。具体而言，构成壳体3的一对端部31、一对侧部32及多个桥接部33通过挤压成形而同时地形成为一体。另外，在挤压成形中，端部31的前后方向的宽度W1形成为大于侧部32的左右方向的宽度W2，并且桥接部33的前后方向的宽度W5形成为小于侧部32的左右方向的宽度W2。
[0098] 如以上说明那样，根据本实施方式的电池模块1，利用包围单电池层叠体2周围的壳体3来承接单电池21的膨胀所引起的单电池层叠方向的载荷，因此能够缓和应力的集中。
[0099] 另外，端部31的前后方向的宽度W1即端部31的厚度大于侧部32的左右方向的宽度W2即侧部32的厚度，因此即使单电池层叠方向的载荷增加，也能够利用端部31来承接该载荷。
[0100] 另外，通过使侧部32的厚度比端部31的厚度薄，能够使电池模块1小型化、轻量化。
[0101] 另外，一对侧部32由沿左右方向及上下方向延伸设置的桥接部33相互连结，因此侧部32、壳体3整体的刚性得到提高。
[0102] 另外，桥接部33的前后方向的宽度W5小于侧部32的左右方向的宽度W2，因此根据作用的载荷来使各部分的厚度最佳化，能够实现壳体3的小型化、轻量化及成本削减。
[0103] 另外，壳体3是一体地构成的一体成型件，因此不仅无需壳体3的组装工序，还能够缓和壳体3中的应力的集中。
[0104] 另外，壳体3是铝制的壳体，并通过挤压成形而形成，因此不仅壳体3的制造变得容易，还能够实现壳体3的轻量化。
[0105] 另外，单电池层叠体2的外部连接用端子23固定于与单电池层叠体2的相对的移动被限制的端部31，因此还能够限制单电池21的端子21a与外部连接用端子23之间的距离变动。
[0106] [第二实施方式]
[0107] 接着，参照图5及图6来对本发明的第二实施方式所涉及的电池模块进行说明。不过，仅对与第一实施方式的不同点进行说明，对于与第一实施方式共同的结构，通过使用与第一实施方式相同的附图标记而援引第一实施方式的说明。
[0108] 如图5所示，第二实施方式所涉及的电池模块1B与第一实施方式的不同点在于，在壳体3B中，未形成将一对侧部32B彼此连结的桥接部。需要说明的是，在图5中，省略了单电池层叠体2。
[0109] [第三实施方式]
[0110] 如图6所示，第三实施方式所涉及的电池模块1C与第一实施方式的不同点在于，壳体3C的侧部32C具备在相邻的单电池21之间沿上下方向延伸的多个突起部32a。例如，如图6所示，突起部32a具有沿着相邻的单电池21的角部形状的形状，且与单电池21在前后方向上卡合。根据这种第三实施方式的电池模块1C，能够利用设置于侧部32C的多个突起部32a来抑制单电池21的前后方向的振动。而且，突起部32a能够在挤压成形中同时地形成，因此无需增加制造工序就能够抑制单电池21的前后方向的振动。
[0111] 需要说明的是，本发明并不限定于前述的实施方式，能够进行适当的变形、改良等。
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