电池模块以及电池组 【技术领域】
本发明涉及具有多个电池的电池模块、 以及将其层叠而成的电池组。背景技术 将多个电池收纳在壳体中、 从而使其能够输出规定的电压以及容量的电池组广泛 用作各种设备、 车辆等的电源。 其中， 人们开始采用如下的技术 ： 使将通用的电池并联、 串联 连接而输出规定的电压以及容量的组电池模块化， 并将该电池模块进行各种组合， 从而能 够适应多种多样的用途。该模块化技术通过使电池模块中收纳的电池高性能化， 可以谋求 电池模块本身的小型和轻量化， 因而具有可以提高组装电池组时的操作性、 而且增加搭载 于车辆等有限的空间中时的自由度等各种各样的优点。
一般地说， 电池模块的结构是 ： 多个电池被收纳在电池壳体内， 将各电池的电极进 行电串联连接或电并联连接的布线与安装于电池壳体一侧面的外部端子相连接 ( 例如参 照专利文献 1)。而且在排列多个电池模块而构成电池组时， 将配设于各电池模块的一侧面 的外部端子彼此之间进行电串联连接或电并联连接， 从而可以得到具有规定的电压以及容 量的电池组。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 日本特开 2007-026894 号公报
发明内容 发明所要解决的课题
电池模块由于其外形尺寸和外部端子被确定为规定的大小和位置， 因而通过排列 必要个数的电池模块， 便可以容易地组装电池组。 此时， 将电池模块排列成使其外部端子朝 向同一方向， 从而各电池模块间的电连接也变得容易。
另外， 这样组装的电池组通常收纳于电池组壳体中， 并设置在规定的空间内， 但由 于外部端子朝同一方向排列， 因而电池组即使在设置于规定的空间的状态下， 通过对排列 有外部端子一侧的电池组壳体的一侧面进行开口， 也可以进行外部端子的连接等的维修。
然而， 在将收纳有电池组的电池组壳体暂且设置于规定的空间后， 由于受到空间 的制约等， 有时不能对排列有外部端子一侧的电池组壳体的一侧面进行开口。 此时， 在设置 有电池组壳体的状态下不能进行维修等作业， 因而有必要暂且从设置场所取出电池组壳体 来进行作业。
另外， 在设置有电池组的状态下， 为了使维修等作业得以完成， 也存在必须以外部 端子朝向电池组壳体的能够开口的侧面的方式预先配置电池模块， 从而电池模块的配置自 由度受到限制的问题。
本发明是鉴于这样的课题而完成的， 其主要目的在于提供维修性高、 配置自由度 也高的电池模块、 以及将其层叠而成的电池组。
用于解决课题的手段
为解决上述的课题， 本发明涉及一种将多个单元电池 ( 以下将电池模块中使用的 电池称为 “单元电池” ) 收纳于壳体中的电池模块， 其采用的构成是 ： 在壳体的一侧面配设 有外部端子， 在与之邻接的侧面形成有沟部， 能够将 L 字型的电极片的一片安装在外部端 子上， 能够将另一片安装于沟部中。
根据这样的构成， 当层叠电池模块而构成电池组时， 在最上段的电池模块中， 将电 极片的一片安装在外部端子上， 将另一片安装于沟部中， 从而可以使电池模块的外部端子 配设于壳体的邻接的 2 个侧面。由此， 由于可以在壳体的 2 个侧面确保用于连接外部端子 的作业面， 因而在提高维修性的同时， 也可以提高构成电池组时的电池模块的配置自由度。
本发明涉及一种电池模块， 其是多个单元电池排列并收纳于壳体内的电池模块， 其特征在于 ： 在壳体的第 1 侧面， 以规定的间隔并列配设有与多个单元电池的各电极连接 的正极外部端子以及负极外部端子 ； 在与壳体的第 1 侧面邻接的第 2 侧面， 以与规定的间隔 相同的间隔形成有一对沟部， L 字型的电极片的第 1 片可以选择性地与正极外部端子或负 极外部端子安装在一起， 电极片的第 2 片可以选择性地与一对沟部的任一方安装在一起。
另外， 本发明涉及一种电池组， 其是多个所述电池模块在垂直于第 2 侧面的方向 上层叠而成的， 其特征在于 ： 在最上段的电池模块中， 电极片的第 1 片安装在配设于壳体的 第 1 侧面的正极外部端子或负极外部端子中的一个外部端子上， 电极片的第 2 片安装在形 成于壳体的第 2 侧面的一对沟部的一方上， 电极片的第 2 片构成电池组的一个极的外部端 子。
发明的效果 根据本发明， 可以实现维修性高、 配置自由度也高的电池模块， 在可以提高由电池 模块层叠而成的电池组的维修性的同时， 也可以提高构成电池组时的电池模块的配置自由 度。
附图说明 图 1(a) 是示意表示本发明的一实施方式的电池模块的构成的立体图， 图 1(b) 是 表示 L 字型的电极片的构成的立体图。
图 2 是表示在图 1 的电池模块上安装有 L 字型的电极片的状态的构成的立体图。
图 3 是示意表示由多个电池模块层叠而成的电池组的构成的立体图。
图 4 是表示在电连接电池模块的状态下的电池组的构成的图， (a) 为俯视图， (b) 为主视图。
图 5 是表示排列由多个图 1(a) 所示的电池模块层叠而成的电池组而构成的电源 装置的例子的主视图。
图 6 是表示在图 5 的电源装置上安装有 L 字型的电极片以及第 2 电极片的状态的 电源装置的构成的图， (a) 为俯视图， (b) 为主视图。
图 7 是表示并列配置电池模块而构成电池组的例子的图， (a) 为俯视图， (b) 为主 视图。
具体实施方式下面基于附图就本发明的实施方式进行详细的说明。此外， 本发明并不局限于以 下的实施方式。另外， 在不脱离本发明产生效果的范围的范围内， 可以进行适当的变更。再 者， 与其它实施方式的组合也是可能的。
图 1(a) 是示意表示本发明的一实施方式的电池模块 100 的构成的立体图。 电池模 块 100 排列有多个单元电池 ( 未图示 ) 并收纳在壳体 10 内。此外， 本发明的电池模块中使 用的单元电池的种类并没有特别的限制， 例如可以使用锂离子电池或镍氢电池等。 另外， 也 可以是能够单独用作笔记本型个人计算机等便携式电子设备的电源的电池。在此情况下， 由于可以将高性能的通用电池用作电池模块的单元电池， 因而可以更容易地谋求电池模块 的高性能化、 低成本化。
如图 1(a) 所示， 在壳体 10 的第 1 侧面 11， 以规定的间隔并列配设有与多个单元电 池的各电极连接的正极外部端子 20 以及负极外部端子 21。 此外， 单元电池间的电连接既可 以是串联， 也可以是并联。另外， 单元电池间的电连接结构并没有特别的限制， 但例如在并 联连接的情况下， 可以使单元电池的极性对齐配置， 并将单元电池的各极性分别用汇流条 进行连接。
在与壳体 10 的第 1 侧面 11 邻接的第 2 侧面 12， 以与外部端子 20、 21 相同的间隔 形成有一对沟部 30、 31。而且图 1(b) 所示的 L 字型的电极片 50 的第 1 片 51 可以选择性地 与正极外部端子 20 或负极外部端子 21 安装在一起， 电极片 50 的第 2 片 52 可以选择性地 与一对沟部 30， 31 的任一方安装在一起。 也就是说， 如图 2 所示， 在将 L 字型的电极片 50 的第 1 片 51 例如安装在正极外部 端子 20 上、 将第 2 片 52 安装在沟部 30 中的情况下， 正极外部端子便被配置在壳体 10 的相 互邻接的 2 个侧面 11， 12 上。
在此， L 字型的电极片 50 未必必须是弯曲成直角的形状， 也可以与外部端子 20、 21 以及沟部 30、 31 的形状相应地进行适当的变形。 另外， 电极片 50 的材料并没有特别的限制， 但例如可以优选使用铜、 铝、 镍、 或者铜和镍的包层材料等。
此外， 如图 2 所示， 电极片 50 的第 2 片 52 埋设安装在沟部 30， 31 中， 因而如果事 先将沟部 30， 31 的深度设定为与电极片 50 的厚度同样的大小， 则安装于沟部 30， 31 的电极 片 50 的第 2 片 52 不会从壳体 10 的第 2 侧面 12 突出。因此， 当在垂直于壳体 10 的第 2 侧 面 12 的方向上层叠电池模块 100 时， 便可以稳定地进行层叠。
另外， 如果事先也在壳体 10 的第 1 侧面 11 上形成有埋设电极片 50 的第 1 片 51 的一对第 2 沟部 26、 27， 则电极片 50 的第 1 片 51 也可以埋设安装在沟部 26、 27 中。
另外， 通过事先在一对沟部 30、 31 以及电极片 50 的第 2 片 52 上分别设置螺栓孔 ( 或螺纹孔 )32、 33 以及 54， 便可以用螺栓 ( 或螺钉 ) 将电极片 50 的第 2 片 52 安装在一对 沟部部 30、 31 中。此外， 电极片 50 的安装方法并不局限于此， 只要是能够拆装的安装方法， 也可以使用其它方法。
同样， 通过事先在外部端子 20， 21 以及电极片 50 的第 1 片 51 上分别设置螺栓孔 ( 或螺纹孔 )22、 23 以及 53， 便可以用螺栓 ( 或螺钉 ) 将电极片 50 的第 1 片 51 安装在外部 端子 20， 21 上。
另外， 通过在壳体 10 上事先设置连结部 40， 当层叠电池模块 100 时， 可以用连结部 40 将相邻的电池模块 100 彼此连结在一起。
图 3 是示意表示由多个 ( 在图中为 3 个 ) 电池模块 100 在垂直于壳体 10 的第 2 侧面 12 的方向上层叠而成的电池组 200 的构成的立体图。
如图 3 所示， 首先， 在最上段的电池模块 100a 中， 电极片 50 的第 1 片 51 安装在配 设于壳体 10 的第 1 侧面 11 的正极外部端子 20a 或负极外部端子 21a 的任一个 ( 这里为正 极外部端子 20a) 上， 电极片 50 的第 2 片 52 安装在形成于壳体 10 的第 2 侧面 12 的一对沟 部 30， 31 的一方 ( 这里为沟部 30) 上。由此， 电极片 50 的第 2 片 52 构成电池组 200 的一 个极 ( 这里为正极 ) 的外部端子。
另外， 在一对沟部 30， 31 的另一方 ( 这里为沟部 31) 上， 安装有 L 字型的第 2 电极 片 60 的第 2 片 62， 第 2 电极片 60 的第 1 片 61 安装在形成于壳体 10 的第 1 侧面 11 的一 对第 2 沟部 26、 27 的一方 ( 这里为沟部 27) 上。再者， 第 2 电极片 60 的第 1 片 61 借助于 配设在壳体 10 的第 1 侧面 11 侧的汇流条 70a， 与最下段的电池模块 100c 的负极外部端子 21c 连接。由此， 第 2 电极片 60 的第 2 片 62 构成电池组 200 的另一个极 ( 这里为负极 ) 的 外部端子。
在此， 将电极片 50 和第 2 电极片 60 进行比较， 则埋设于一对沟部 30、 31 侧的第 2 片 52、 62 为大致相同的大小， 而第 2 电极片 60 的片 61 的长度比电极片 50 的第 1 片 51 的 长度短。也就是说， 第 2 电极片 60 没有将外部端子 20、 21 配设于壳体 10 的相互邻接的 2 个侧面 11、 12 上的功能。
此外， 通过事先在第 2 电极片 60 的第 1 和第 2 片 61， 62 以及一对第 2 沟部 24， 25 上分别设置螺栓孔 ( 或螺纹孔 )63、 64 以及 24、 25， 便可以用螺栓 ( 或螺钉 ) 将第 2 电极片 60 的第 1 和第 2 片 61、 62 安装在一对第 2 沟部 26、 27 上。
另外， 层叠的多个电池模块 100a、 100b、 100c 借助于配设在壳体 10 的第 1 侧面 11 侧的多个汇流条 70b、 70c， 与各电池模块 100a、 100b、 100c 的正极外部端子 20a、 20b、 20c 或 负极外部端子 21a、 21b、 21c 分别进行连接。
例如， 在图 3 所示的例子中， 最下段的电池模块 100c 的正极外部端子 20c 借助于 汇流条 70b， 与中段的电池模块 100b 的负极外部端子 21b 进行连接。另外， 中段的电池模 块 100b 的正极外部端子 20b 借助于汇流条 70c， 与最上段的电池模块 100a 的负极外部端子 21a 进行连接。
图 4 是表示这样连接的电池组 200 的构成的图， 图 4(a) 为俯视图， 图 4(b) 为主视 图。
如图 4(b) 所示， 电池模块 100a、 100b、 100c 被电串联连接在一起。而且最上段的 电池模块 100a 的正极外部端子 20a 和最下段的电池模块 100c 的负极外部端子 21c 分别成 为电池组 200 的正、 负外部端子。
另外， 如图 4(a) 所示， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 安装的电极片 50 的第 2 片 52 借 助于 L 字型的电极片 50， 与电池模块 100a 的正极外部端子 20a 进行连接。另外， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 安装的第 2 电极片 60 的第 2 片 62 借助于 L 字型的第 2 电极片 60 以及汇流 条 70a， 与电池模块 100c 的负极外部端子 21c 进行连接。因此， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 配 设的电极片 50 的第 2 片 52 以及第 2 电极片 60 的第 2 片 62 分别成为电池组 200 的正、 负 外部端子。
也就是说， 这样构成的电池组 200 不仅可以在壳体 10 的第 1 侧面 11 侧、 而且也可以在与之邻接的第 2 侧面 12 侧配设正、 负外部端子。
此外， 在下段的电池模块 100b、 100c 上并没有安装电极片 50 以及第 2 电极片 60。 因此， 在层叠电池模块 100b、 100c 之前， 事先不需要电极片 50 以及第 2 电极片 60 的安装作 业， 从而电池组 200 的组装工序不会变得复杂。另外， 由于在电池模块 100a、 100b、 100c 之 间没有电极片 50 以及第 2 电极片 60， 因而可以稳定地进行层叠。
图 5 是表示排列由多个图 1(a) 所示的电池模块 100 层叠而成的电池组 200A、 200B、 200C 而构成的电源装置 300 的例子的主视图。
电池组 200A、 200B 通过层叠电池模块 100a、 100b、 100c 而进行电串联连接， 电池组 200C 通过层叠电池模块 100b、 100c 而进行电串联连接。 因此， 电池组 200A、 200B、 200C 的正 极外部端子分别为 20Aa、 20Ba、 20Ca， 负极外部端子分别为 21Ac、 21Bc、 21Cc。
这里， 在欲将电池组 200A、 200B、 200C 进行电串联连接而构成电源装置 300 的情况 下， 如图 5 所示， 可以将电池组 200A 的正极外部端子 20Aa 和电池组 200B 的负极外部端子 21Bc 用汇流条 80a 进行连接， 将电池组 200B 的正极外部端子 20Ba 和电池组 200C 的负极外 部端子 21Cc 用汇流条 80b 进行连接。也就是说， 这些连接全部可以在壳体 10 的第 1 侧面 11 侧进行。 图 6 是表示对于图 5 所示的电源装置 300， 在各电池组 200A、 200B、 200C 的最上段 的电池模块 100a、 100a、 100b 上安装有图 4(a)、 图 4(b) 所示的、 L 字型的电极片 50 以及第 2 电极片 60 的电源装置 300 的构成的图， 图 6(a) 是俯视图， 图 6(b) 是主视图。
例如， 在电池组 200A 中， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 安装的电极片 50a 的第 2 片 52a 借助于第 1 片 50a， 与电池模块 100a 的正极外部端子 20Aa 进行连接。另外， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 安装的第 2 电极片 60a 的第 2 片 62a 借助于第 1 片 61a 和汇流条 70Aa， 与电池模 块 100c 的负极外部端子 21Ac 进行连接。因此， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 配设的电极片 50a 的第 2 片 52a 以及第 2 电极片 60a 的第 2 片 62a 分别成为电池组 200A 的正、 负外部端子。
通过进行同样的连接， 在壳体 10 的第 2 侧面 12 配设的电极片 50b、 50c 和第 2 电 极片 60b、 60c 的第 2 片 52b、 62b 以及 52c、 62c 分别成为电池组 200B、 以及电池组 200C 的 正、 负外部端子。
也就是说， 电池组 200A、 200B、 200C 不仅可以在壳体 10 的第 1 侧面 11 侧、 而且也可 以在与之邻接的第 2 侧面 12 侧配设正、 负外部端子。因此， 在欲将电池组 200A、 200B、 200C 进行电串联连接而构成电源装置 300 的情况下， 如图 6(a) 所示， 可以将在电池模块 200A 的 第 2 侧面 12 配设的电极片 50a 的第 2 片 52a、 和在电池模块 200B 的第 2 侧面 12 配设的第 2 电极片 60b 的第 2 片 62b 用汇流条 80a 进行连接， 进而将在电池模块 200B 的第 2 侧面 12 配设的电极片 50b 的第 2 片 52b、 和在电池模块 200C 的第 2 侧面 12 配设的第 2 电极片 60c 的第 2 片 62c 用汇流条 80b 进行连接。
这样一来， 由于可以将电池组 200A、 200B、 200C 的外部电极配设在壳体 10 的邻接 的 2 个侧面 11、 12 上， 因而在通过排列电池组 200A、 200B、 200C 而构成电源装置的情况下， 可以在壳体 10 的 2 个侧面 11、 12 确保用于连接外部端子的作业面。因此， 在将电源装置收 纳于电池组壳体中、 并设置在规定的空间之后， 只要能够将电池组壳体的 2 个面中的任一 个进行开口， 就可以在设置了电源装置的状态下， 进行维修等作业。另外， 由于可以在壳体 10 的 2 个侧面 11、 12 确保连接外部端子的作业面， 因而可以提高构成电池组时的电池模块
的配置自由度。
在图 3 以及图 4 中， 就层叠电池模块 100 而构成电池组 200 的例子进行了说明， 但 即使在并列配置电池模块 100 而构成电池组的情况下， 也可以获得本发明的效果。
图 7 是表示并列配置电池模块 100a、 100b、 100c、 100d 而构成电池组 210 的例子的 图， 图 7(a) 为俯视图， 图 7(b) 为主视图。
如图 7(a)、 (b) 所示， 在所有的电池模块 100a、 100b、 100c、 100d 中， 图 1(b) 所示 的 L 字型的电极片 50a、 50b、 50c、 50d 分别安装在各正、 负外部端子 20a、 21a、 20b、 21b、 20c、 21c、 20d、 21d 以及形成于壳体 10 的第 2 侧面 12 的一对沟部 ( 未图示 ) 上。因此， 在电池模 块 100a、 100b、 100c、 100d 的第 2 侧面 12 配设的一对电极片的第 2 片 52a、 52b、 52c、 52d 成 为电池模块 100a、 100b、 100c、 100d 的正、 负外部端子。
因此， 在欲将电池模块 100a、 100b、 100c、 100d 进行电串联连接而构成电池组 210 的情况下， 如图 7(b) 所示， 可以在第 2 侧面 12 侧， 将邻接的电池模块的第 2 片 52a 与 52b 之间、 52b 与 52c 之间、 以及 52c 与 52d 之间分别用汇流条 80a、 80b、 80c 进行连接。当然， 即使在第 1 侧面 11 侧， 也可以将邻接的电池模块的正、 负外部端子 20a 与 21b 之间、 20b 与 21c 之间、 以及 20c 与 21d 之间用汇流条 ( 未图示 ) 进行连接。 以上通过优选的实施方式就本发明进行了说明， 但这样的记述并不是限定事项， 当然可以进行各种改变。例如， 在上述实施方式中， 就将电池组 200 间进行电串联连接的例 子进行了说明， 但即使在电并联连接的情况下， 也可以适用本发明。另外， 就在第 1 侧面 11 侧、 或第 2 侧面 12 侧分别进行电连接的例子进行了说明， 当然， 也可以在第 1 侧面 11 侧和 第 2 侧面 12 侧两者上进行电连接。
产业上的可利用性
本发明作为汽车、 电动自行车或电动玩具等的驱动用电源是有用的。
符号说明 ：
10 壳体 11 第 1 侧面
12 第 2 侧面 20 正极外部端子
21 负极外部端子 24、 25 螺栓孔 ( 或螺纹孔 )
26、 27 一对沟部 ( 第 1 侧面侧 ) 30、 31 一对沟部 ( 第 2 侧面侧 )
32、 33 螺栓孔 ( 或螺纹孔 ) 40 连结部
50L 字型的电极片 51 第 1 片
52 第 2 片 53、 54 螺栓孔 ( 或螺纹孔 )
60 第 2 电极片 61 第 1 片
62 第 2 片 63、 64 螺栓孔 ( 或螺纹孔 )
70a、 70b、 70c 汇流条 80a、 80b、 80c 汇流条
100 电池模块 200、 210 电池组
300 电源装置