CN102272981A - 电池模块和使用该电池模块的电池包 - Google Patents

电池模块和使用该电池模块的电池包 Download PDF

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Abstract

一种电池模块，其是排列多个电池(40)并容纳在壳体内而得到的，其中，电池(40)具备从电池壳(5)突出的电极部(16)，在电池(40)的电极部(16)一侧与周围的电池壳(5)抵接地配设基体(30A)，各电池(40)的电极部(16)***到设置在基体(30A)上的多个贯通孔(36)中。在各电池(40)的电极部(16)的上表面上形成与电极部(16)连接的连接部(320)，在基体(30A)上在至少不堵塞多个贯通孔(36)的区域内形成并联连接所述各电池(40)的连接端子(32)，连接端子(32)与各电池(40)的连接部(320)用熔丝连接环(320A)跨过贯通孔(36)来连接。

Description

电池模块和使用该电池模块的电池包
技术领域
本发明涉及排列多个电池并容纳在壳体内而得到的电池模块和使用该电池模块的电池包。
背景技术
近年来，从节省资源和节省能源的观点出发，对于可以反复使用的镍氢、镍镉或锂离子等二次电池的需求升高。其中，锂离子二次电池具有轻量、电动势高、高能量密度的特征。因此，其作为手机、数码相机、摄影机和笔记本电脑等各种携带型电子设备或移动通讯设备的驱动用电源的需求扩大。
另一方面，为了降低化石燃料的使用量和削减CO2的排放量，作为汽车等的发动机驱动用的电源，对于电池包的期待变大。为了得到所期望的电压和容量，该电池包搭载多个将多个电池串联或并联连接而成的电池模块而构成。
此时，如果构成电池模块的电池中发生异常发热等故障的话，则由于热失控等，有可能引起电池破裂等重大问题。
于是，公开了在用于个人电脑等的电源的电池包中通过温度保险丝等串联连接电池的例子(例如，参照专利文献1)。另外，在电池包的外部端子之间发生外部短路时，通过设置在安全保护电路基板上的保护IC来检测过电流，设置用FET元件阻断电流的机构。但是，由于温度保险丝用焊锡等与电池引线连接，因此，必须进行管理以使在连接时的温度下温度保险丝不熔断，从而在作业性和生产性方面存在问题。
于是，公开了一种电池包，其在接点部连接第1连接板和第2连接板，在其周围设置绝缘性的发泡层，并设置由于电池的异常加热而导致发泡层的厚度变大从而开放接点部的电流阻断机构(例如，参照专利文献2)。
另外，公开了将电池、PTC元件以及保险丝串联连接的电池包中，在绝缘性基板上以薄膜状的线状图案构成保险丝的例子(例如，参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-50281号公报
专利文献2：日本特开2000-197260号公报
专利文献3：日本特开2002-25510号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，由于在专利文献1至专利文献3中所示的电池包中，即使只有串联连接的电池之一产生故障时，也会通过保险丝切断而使电池包的功能完全停止，因此，存在没有问题的电池浪费等问题。
另外，在专利文献1至专利文献3中所示的电池包中，多个电池并联连接时，在并联的电池之一中产生例如内部短路等故障时，存在如下问题。
首先，对于并联连接的电池之一发生内部短路时的故障现象，使用图20进行说明。
图20(a)是说明并联连接的电池模块的常规工作的示意图，图20(b)是说明并联连接的电池之一发生内部短路时的电池模块的工作的示意图。
如图20(a)所示，常规工作时，如果从由并联连接的n个电池构成的电池模块内的一个电池1040充放电电流(i)的话，则在并联连接的连接端子1032上，n×i的电流在其与外部设备之间流过。
但是，如图20(b)所示，如果在并联连接的一个电池1040中发生内部短路的话，则短路电流(n-1)×E/r(图中记载为I)的电流从其余的(n-1)个并联电池流向故障电池1040A。在此，E为电池的开路电压，r为电池的内部电阻与连接端子的配线电阻之和。通常，电池为锂离子时如果假定E＝3.6V、r＝50mΩ的话，则一个电池的短路电流为72A。因此，如果并联连接10个电池的话，则全短路电流、即648A(＝72A×9)的电流流入一个故障电池。
其结果，存在如下问题：故障电池的异常发热、由于内压上升而产生的喷出气体引燃等的影响向周围电池扩大，各电池模块连锁性地劣化。
本发明解决了上述问题，其目的在于提供有效地分离并联连接的故障电池、预先防止不安全工作、且可以长时间使用的电池模块和使用其的集合包。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的电池模块是排列多个电池并容纳在框体内的电池模块，其采用如下构成：电池具备从电池壳突出的电极部，在电池的电极部一侧配设基体，各电池的电极部分别***到设置在基体上的多个贯通孔中，在各电池的电极部的上表面上形成与电极部连接的连接部，在基体上在至少不堵塞多个贯通孔的区域内形成并联连接各电池的连接端子，连接端子与各电池的连接部用熔丝连接环跨过贯通孔来连接。
通过该结构，可以分离并联连接的故障电池，确实地防止故障工作，从而可以实现安全且可靠性优良的电池模块。另外，通过安全地分离故障电池，可以有效地利用其余的并联电池，从而可以实现能够长期使用的电池模块。
另外，本发明的电池包是排列多个上述电池模块而成的电池包，各电池模块串联连接和/或并联连接。通过该构成，可以根据用途实现具备任意的电压和容量的集合包。
发明的效果
根据本发明，可以实现能够长期使用的电池模块和使用该电池模块的集合包。
附图说明
图1是构成本发明的实施方式1中的电池模块的电池的剖面图。
图2(a)是本发明的实施方式1中的电池模块的外观立体图，(b)是沿图2(a)的2B-2B线的剖面图，(c)是图2(b)的2C部的放大剖面图。
图3是本发明的实施方式1中的电池模块的分解立体图。
图4是说明本发明的实施方式1中的电池模块的熔丝连接环的配线基板的俯视图。
图5(a)是说明本发明的实施方式1中的电池模块的熔丝连接环的另一个例子1的俯视图，(b)是说明本发明的实施方式1中的电池模块的熔丝连接环的另一个例子2的俯视图，(c)是说明本发明的实施方式1中的电池模块的熔丝连接环的又一个例子的俯视图。
图6是说明本发明的实施方式1中的电池模块的另一个例子的分解立体图。
图7是说明本发明的实施方式1中的盖体的另一个例子的分解立体图。
图8是说明本发明的实施方式1中的壳体的另一个例子的分解立体图。
图9是说明本发明的实施方式1中的壳体的又一个例子的分解立体图。
图10是说明本发明的实施方式1中的配线基板的另一个例子的局部放大剖面图。
图11是构成本发明的实施方式2中的电池模块的电池的剖面图。
图12(a)是本发明的实施方式2中的电池模块的外观立体图，(b)是沿图12(a)的12B-12B线的剖面图，(c)是图12(b)的12C部的放大剖面图。
图13是本发明的实施方式2中的电池模块的分解立体图。
图14是说明本发明的实施方式2中的电池模块的熔丝连接环的配线基板的俯视图。
图15(a)是说明本发明的实施方式2中的电池模块的熔丝连接环的另一个例子1的俯视图，(b)是说明本发明的实施方式2中的电池模块的熔丝连接环的另一个例子2的俯视图，(c)是说明本发明的实施方式2中的电池模块的熔丝连接环的又一个例子的俯视图。
图16(a)是说明本发明的实施方式3中的电池包的组装立体图，(b)是说明本发明的实施方式3中的电池包的另一个例子的组装立体图。
图17是说明本发明的另一个实施方式中的电池模块的分解立体图。
图18(a)是说明在本发明的各实施方式中，使用另一个例子的配线基板的电池模块的剖面图，(b)是说明图18(a)的连接端子、配线基板的基体以及与电池的连接状态的主要部分放大立体图。
图19(a)是说明在本发明的各实施方式中，使用另一个例子的配线基板的电池模块的剖面图，(b)是说明图19(a)的连接端子、配线基板的基体以及与电池的连接状态的主要部分放大立体图。
图20(a)是说明并联连接的电池模块的常规工作的示意图，(b)是说明并联连接的电池之一发生内部短路时的电池模块的工作的示意图。
具体实施方式
本发明的一个实施方式中的电池模块是排列多个电池并容纳在框体内的电池模块，电池具备从电池壳中突出的电极部，在电池的电极部一侧配设基体，各电池的电极部分别***到设置在基体上的多个贯通孔中。在各电池的电极部的上表面上形成与电极部连接的连接部，在基体上在至少不堵塞多个贯通孔的区域内形成并联连接各电池的连接端子，连接端子与各电池的连接部用熔丝连接环跨过贯通孔来连接。
通过该构成，可以分离并联连接的故障电池，确实防止故障工作，从而可以实现安全且可靠性优良的电池模块。另外，通过安全地分离故障电池，可以有效地利用其余的并联电池，从而可以实现能够长期使用的电池模块。
在此，优选在电极部的外侧面与贯通孔的内侧面之间设置间隙。由此，跨过贯通孔将连接端子与各电池的连接部连接的熔丝连接环配置在电极部的外侧面与贯通孔的内侧面的间隙(空间)中，因此，可以抑制在过电流流向熔丝连接环时发生的焦耳热的放热。因此，由于焦耳热引起的温度上升而熔断的熔丝连接环的设计变得容易，并且也可以降低设计上的误差。另外，也可以抑制由于焦耳热引起的温度上升而对其他电池和连接端子带来的热影响。
另外，电极部、连接端子以及熔丝连接环优选由同一构件一体地构成。另外，基体的厚度优选与电极部的突出高度大致相同，电极部、连接端子以及熔丝连接环优选大致在同一平面上。由此，能够以简单的构成实现安全且可靠性优良的电池模块。
另外，在其他实施方式中，连接端子优选形成为在与各电池的电极部对应的位置上设置有多个开口部的带状，熔丝连接环优选跨过开口部而形成在连接端子与各电池的连接部之间。或者，还可以为，连接端子在相对于各电池的电极部的一侧的位置上形成为带状，熔丝连接环跨过开口部而形成在连接端子与各电池的连接部之间。由此，能够以简单的构成实现安全且可靠性优良的电池模块。
另外，在其他实施方式中，基体由平板构成，电池的电极部具有将电池内产生的气体排出到电池外的开放部，壳体通过基体被划分为容纳多个电池的容纳部和将从电极部的开放部排出的气体排出到壳体外的排气室，电极部的开放部优选通过形成在基体上的贯通孔与排气室连通。由此，从电极部的开放部排出的气体，通过贯通孔排出到排气室中，再向壳体外排出，因此，可以防止气体侵入相邻接的电池。其结果，能够实现与电池相同程度的高度的薄型、小型、安全性高且可靠性优良的电池模块。
在此，电极部的开放部设置在电极部的侧面上时，贯通孔的内径优选为：在形成有连接端子的部位的贯通孔的内径大于与电池壳抵接的部位的贯通孔的内径。或者，电极部的开放部设置在电极部的上表面上时，优选的是连接部形成在除开放部以外的区域内。由此，可以将从电极部的开放部排出的气体通过贯通孔高效地排出到排气室中。
另外，在其他实施方式中，基体可以各自独立地设置在每个电池上。由此，可以容易地实现任意构成的电池模块。
本发明的一个实施方式中的电池包是排列多个上述实施方式中的电池模块而得到的电池包，各电池模块串联连接和/或并联连接。通过该构成，可以根据用途实现具备任意的电压和容量的电池包。
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细地说明。另外，本发明并不限于以下的实施方式。另外，在不脱离发挥本发明效果的范围的范围内，可以进行适当的变更。另外，也可以是与其他实施方式的组合。另外，以下的实施方式中，以圆筒型的锂离子等非水电解质二次电池(以下，记为“电池”)为例进行说明，但当然并不限于此。
(实施方式1)
图1是构成本发明的实施方式1中的电池模块的电池的剖面图。
如图1所示，圆筒型的电池具有电极组4，该电极组4是将具备例如铝制的正极引线8的正极1、和与该正极1对置的在一端具备例如铜制的负极引线9的负极2隔着隔膜3卷绕而成。并且，在电极组4的上下表面安装绝缘板10a、10b，并***到电池壳5中，将正极引线8的另一个端部焊接在封口板6上，将负极引线9的另一个端部焊接在电池壳5的底部。另外，具有如下构成：在电池壳5内注入传导锂离子的非水电解质(未图示)，将电池壳5的开放端部隔着垫圈7对构成一个电极部的正极盖16、PTC元件等电流阻断构件18以及封口板6进行铆接。另外，正极1由正极集电体1a和含有正极活性物质的正极层1b构成。
此时，正极盖16设置为从电池壳5的开放端部的上表面5A突出，开放部17设置在正极盖16的侧面上，所述开放部17用于除去通过由电极组4的故障引起的安全阀等排气机构19的开放而产生的气体。另外，从正极盖16的上表面5A的突出量为以下所说明的例如配线基板的厚度程度。
在此，正极层1b包含例如LiCoO2、LiNiO2、Li2MnO4、或者它们的混合或复合化合物等含锂复合氧化物作为正极活性物质。另外，正极层1b还包含导电剂和粘合剂。作为导电剂，例如包括：天然石墨或人造石墨的石墨类；乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、炉黑、灯黑、热裂法炭黑等炭黑类，另外，作为粘合剂，例如包括：PVDF、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳族聚酰胺树脂、聚酰胺、聚酰亚胺等。
另外，作为使用在正极1中的正极集电体1a，可以使用铝(A1)、碳(C)、导电性树脂等。
非水电解质可以使用在有机溶剂中溶解溶质而得到的电解质溶液、或包含它们并通过高分子进行非流动化的所谓的聚合物电解质层。作为非水电解质的溶质，可以使用：LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiN(CF3CO2)、LiN(CF3SO2)2等。另外，作为有机溶剂，例如可以使用：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)等。
另外，负极2的负极集电体11使用不锈钢、镍、铜、钛等金属箔、碳或导电性树脂的薄膜等。
另外，作为负极2的负极层15，可以使用：如石墨等碳材料、硅(Si)、锡(Sn)等可逆地嵌入和脱嵌锂离子的理论容量密度超过833mAh/cm3的负极活性物质。
以下，对于本发明的实施方式1中的电池模块，使用图2至图4进行详细地说明。
图2(a)是本发明的实施方式1中的电池模块的外观立体图，图2(b)是沿图2(a)的2B-2B线的剖面图，图2(c)是图2(b)的2C部的放大剖面图。图3是本发明的实施方式1中的电池模块的分解立体图。图4是说明本发明的实施方式1中的电池模块的切断机构(熔丝连接环)的配线基板的俯视图。在此，“熔丝连接环(fusible link)”是指具备在规定电流的电流值下熔断的保险丝功能的连接装置，对其具体的构成没有特别的限定。
如图2(a)和图3所示，电池模块100具有例如由聚碳酸酯树脂等绝缘性树脂材料形成的壳体50以及与其嵌合的盖体20。
另外，如图2(b)和图3所示，在壳体50的内部容纳有电池40，所述电池40由将在同一方向上排列有多个电池的正极盖16的电池块用配线基板30的具有熔丝连接环的连接端子32并联电连接而构成。另外，通过从对作为电池的另一个电极部(负极一侧)的底部进行并联连接的连接板33的一部分延伸出来的延伸部33A，与设置在配线基板30上的连接端子34连接。
另外，如图2(c)所示，从电池壳5突出的正极盖16***到配线基板30的对应于各电池而设置的贯通孔36中，配线基板30的连接端子32与连接部320通过熔丝连接环(未图示)连接。此时，配线基板30与电池壳5抵接并密合，贯通孔36以不堵塞设置在正极盖16的侧面上的开放部17的方式具有间隙36A。
即，本实施方式中的电池模块是排列多个电池40并容纳在壳体50内而得到的电池模块，电池40具备从电池壳5中突出的电极部16，在电池40的电极部16一侧配设基体30A。具体而言，与电极部16周围的电池壳5抵接地配设配线基板30的基体30A，各电池40的电极部16分别***到设置在基体30A上的多个贯通孔36中。另外，在各电池40的电极部16的上表面上形成有与电极部16连接的连接部320，在基体30A上在至少不堵塞多个贯通孔36的区域内形成并联连接各电池40的连接端子32，连接端子32与各电池40的连接部320用熔丝连接环320A跨过贯通孔36来连接。另外，在电极部16的外侧面与贯通孔36的内侧面之间设置间隙36A。
具体而言，如图4所示，与电池的正极盖16连接的连接部320，通过由覆盖贯通孔36的间隙36A的位置的一部分的电桥部形成的熔丝连接环320A与连接端子32连接。在此，熔丝连接环320A被形成为下述的形状：在电池产生内部短路时流过的规定以上的电流值下例如通过熔断等而切断。具体的熔丝连接环320A的形状如图20(b)中所说明那样，相对于故障电池的内部短路时流入的电流值，考虑材质和截面积来进行设计。此时，通过在没有配线基板30保持的间隙36A的位置将熔丝连接环320A进行桥连地设置，可以抑制由熔断熔丝连接环320A的焦耳热向配线基板30传导而引起的熔断时间的误差。其结果，可以确实地在短时间内分离并联连接的故障电池。
另外，配线基板30的贯通孔36与正极盖16之间的间隙36A，也兼用作将在电池中发生故障而从正极盖16的开放部17喷出的气体排出的空间。另外，如图2(b)和图3所示，喷出的气体通过配线基板30的连接端子32与贯通孔36的间隙36A，从通过盖体20的排气室24的空间而与外部连通的开口部26排出。
以下，使用附图，对构成电池模块100的各构成要素进行说明。
首先，如图3所示，壳体50在与盖体20嵌合一侧具备开口端，并且具有从开口端一侧容纳电池40的容纳部54。此时，例如电池为外径为18mm、高度为65mm时，容纳部54的高度达到65mm加上连接板33的厚度的程度。
另外，如图2(b)和图3所示，盖体20具备：由外周壁22形成的排气室24和在外周壁22的一部分上设置的开口部26。
另外，如图2(c)所示，配线基板30的基体30A具有：例如由玻璃纤维-环氧树脂基板或聚酰亚胺形成的耐热性构件30a与例如具有橡胶弹性的弹性构件30b形成的至少2层的层叠结构。另外，由于弹性构件30b与电池壳5在上表面5A发生弹性变形地进行密合抵接，因此，可以确保高气密性。另外，在能够确保高气密性时，不需要特别设置层叠结构的配线基板30的基体30A。另外，配线基板30具有：与***到贯通孔36中的各电池的正极盖16连接的连接端子32、和与并联连接各电池的另一个电极(例如负极)的连接板33的延伸部33A连接的连接端子34，连接端子32以完全不堵塞贯通孔36的方式设置。另外，连接端子32以及连接部320、连接板33例如由镍板和引线等构成，例如通过焊锡与由铜箔等形成的连接端子34连接。另外，正极盖16与连接端子32的连接部320、负极与连接板33例如通过电焊接或点焊接等连接。
由此，可以通过配线基板连接电池模块，因此，能够大幅度削减拉拽电源配线和控制配线等所需的空间。另外，各电池的正极盖的开放部容纳在配线基板的贯通孔中。其结果，从异常状态的电池中喷出的气体不能侵入相邻接的电池中，因此，即使气体由于引燃而燃烧，也可以防止火焰侵入，确实地阻止其影响。
根据本实施方式，通过用熔丝连接环分离并联连接的故障电池，可以确实地防止故障模式，从而可以实现安全且可靠性优良的电池模块。另外，通过安全地分离故障电池，可以有效地利用其余的并联电池，从而可以实现能够长期使用的电池模块。
另外，根据本实施方式，至少通过配线基板和壳体将电池模块以密闭状态容纳在壳体的容纳部内，可以从配线基板的贯通孔的间隙将从故障电池中喷出的气体以气体状态排出到电池模块的外部。其结果，可以实现不会发生由于对气体引燃而引起的燃烧或起烟等的安全性优良的电池模块。
另外，根据本实施方式，由于可以至少通过配线基板和壳体将电池模块以密闭状态容纳在壳体的容纳部内，因此，不需要分别地容纳电池。其结果，可以将电池模块小型化。另外，能够通过配线基板大幅度削减拉拽电源配线和控制配线等所需的空间。其结果，可以实现更小型且安全性高的可靠性优良的电池模块。
另外，在本实施方式中，作为熔丝连接环，以在2个方向上设置了将连接部320与连接端子32进行连接的电桥部的例子进行了说明，但并不限于此。例如，如图5(a)和图5(b)所示，可以在3个方向或4个方向上设置作为熔丝连接环320A的电桥部。另外，如图5(c)所示，可以通过在1个方向上设置了连接端子32和连接部320的作为熔丝连接环320A的电桥部连接。此时，作为熔丝连接环320A的电桥部的形状，优选根据电桥部的个数等以在规定以上的电流值下熔断的方式进行设计。由此，根据并联连接的电池的个数等，考虑电桥部的加工性和生产性，可以实现任意的熔丝连接环。另外，特别是在图5(c)所示的情况下，由于仅仅使一处电桥部熔断即可，因此，能够以更短的时间确实地分离故障电池。
在此，本实施方式中，连接端子32的构成没有特别的限定，例如可以如图5(a)、(b)所示，将连接端子32在与各电池40的电极部16对应的位置上设置多个开口部并形成为带状，也可以跨过开口部在连接端子32与各电池40的连接部320之间形成熔丝连接环320A。此时，连接端子32的开口部的内径与基体30A的贯通孔36的内径可以大致相同。或者，也可以如图5(c)所示，将连接端子32在相对于各电池40的电极部16的一侧的位置上形成为带状，跨过贯通孔36在连接端子32与各电池40的连接部320之间形成熔丝连接环320A。
另外，本实施方式中，以由聚碳酸酯树脂等绝缘性材料构成盖体20的例子进行了说明，但并不限于此。例如，可以是铝等金属材料由绝缘性树脂包覆的构成。由此，可以使机械强度提高，形成更薄型的盖体，使电池模块进一步小型化。另外，能够得到由于金属材料的高热传导性而提高喷出的气体的冷却性、进而难以产生引燃等的可靠性高的电池模块。
另外，在本实施方式中，以通过嵌合壳体50与盖体20，在盖体20的外周壁22与壳体50以及各电池壳5的上表面5A上保持配线基板30的构造为例进行了说明，但并限于此。例如，如图6的电池模块的分解立体图所示，可以使支撑配线基板30的支撑构件65介于盖体20与配线基板30之间。此时，支撑构件65至少由支撑配线基板30的外周部的外周框架66、和在与壳体50以及各电池壳5的上表面5A的抵接位置对置的位置上设置的支撑部68构成。此时，通过支撑构件65的支撑部68使盖体20的排气室的空间缩窄时，可以在支撑部68的一部分上以与盖体20的开口部连通的方式设置凹部或孔等。由此，通过壳体50以及各电池壳5的上表面5A与支持构件65的支撑部68，可以确实地固定配线基板30。其结果，抑制由喷出的气体的压力而产生的配线基板的变形，更有效地抑制热或气体向邻接的电池的电池侵入，从而可以实现进一步提高可靠性以及安全性的电池模块。
另外，代替设置上述支撑构件65，可以如图7所示，在盖体20的排气室24中，在与壳体50以及各电池壳5的上表面5A对置的位置上，设置具有开口孔28A的肋部28。由此，可以通过壳体以及各电池壳5的上表面5A与盖体20的肋部28固定配线基板30，且可以使电池模块更小型或薄型。
另外，本实施方式中，就在配线基板上形成连接端子等的电源配线的例子进行了说明，但并限于此。例如，可以在配线基板上设置检测各电池模块的电压的电压检测配线、和检测温度的温度检测配线。此时，可以在温度检测配线上连接例如热敏电阻等温度检测元件，使温度检测元件与各电池模块接触来检测温度。由此，可以分别地检测多个电池模块的电压以及温度来进行控制。其结果，可以考虑电池模块的特性误差和经时变化等来进行控制，因此，能够进一步提高可靠性以及安全性。另外，与电源配线的图案宽度相比，电压检测配线和温度检测配线在配线基板上的图案宽度可以大幅缩窄。这是由于：电源配线需要使由于大电流流过而由配线电阻引起的电力损失降低，而电压检测配线和温度检测配线可以在微小电流下进行检测。因此，可以有效地配置电源配线、多对电压检测配线和温度检测配线来形成在配线基板上，所以可以大幅削减配线所需要的空间。
另外，本实施方式中，就在壳体的一侧具有开口部的例子进行了说明，但并限于此。例如，如图8所示，作为壳体50，可以由在容纳电池模块的两端具有开口端的框体50A、和堵塞一个开口端的闭塞构件50B构成。由此，使电池模块与配线基板的连接部或连接板的连接等的组装性和作业性提高，可以实现生产率优良的电池模块。另外，代替图7所示的框体50A，可以如图8所示形成为具有分别地容纳各电池的隔壁部52的框体50C。由此，可以通过隔壁部52进一步抑制故障电池的异常发热向邻接的电池导热和放热，因此，能够实现可靠性和安全性更优良的电池模块。
另外，本实施方式中，作为形成在配线基板上的贯通孔的形状，以在厚度方向上为相同形状的情况为例子进行了说明，但并不限于此。例如，如图10所示，可以使与电池壳的上表面密合的贯通孔的大小小于连接端子32一侧的贯通孔的大小。由此，可以提高从电池的正极盖的开放部喷出的气体的排出效率(降低排出阻力)。另外，可以扩大与电池壳的上表面的密合面积，大幅抑制气体向电池壳一侧侵入，从而可以提高可靠性和安全性。
另外，本实施方式中，电极部16、连接端子32以及熔丝连接环320A的材料没有特别的限制，优选由同一构件一体地构成。另外，可以使基体30的厚度与电极部的突出高度大致相同，大致在同一平面上形成电极部、连接端子以及熔丝连接环。由此，能够以简单的构成实现安全且可靠性优良的电池模块。
(实施方式2)
图11是构成本发明的实施方式2中的电池模块的电池的剖面图。
如图11所示，在作为电池的电极部的正极盖16的上表面上设置开放部77而构成电池模块的方面，与实施方式1的电池模块不同。另外，电池以外的构成要素与实施方式1相同，因此，有时省略了说明。
以下，对于使用本实施方式的电池来构成的电池模块，使用图12和图13进行详细地说明。
图12(a)是本发明的实施方式2中的电池模块的外观立体图，图12(b)是沿图12(a)的12B-12B线的剖面图，图12(c)是图12(b)的12C部的放大剖面图。图13是本发明的实施方式2中的电池模块的分解立体图。
如图12(a)和图13所示，电池模块200具有：由绝缘性树脂材料形成的壳体50以及与其嵌合的盖体20。
另外，如图12(b)和图13所示，在壳体50的容纳部54中容纳有电池40，所述电池40按如下构成：将在同一方向上排列有多个电池的正极盖的电池块用配线基板30的具有熔丝连接环的连接端子32进行并联电连接。另外，通过从对作为电池的一个电极部(负极一侧)的底部进行并联连接的连接板33的一部分延伸出来的延伸部33A，与设置在配线基板30上的连接端子34连接。
另外，如图12(c)所示，从电池壳5突出的正极盖16***到配线基板30的对应于各电池而设置的贯通孔36中，配线基板30的连接端子32与连接部320通过熔丝连接环320A连接。并且，配线基板30与电池壳5抵接并密合，贯通孔36在与正极盖16之间具有间隙36A。此时，连接端子32的连接部320以不堵塞形成在正极盖16的上表面上的开放部77的方式在与开放部77对应的位置上具有贯通孔32a。
由此，各电池的正极盖的开放部通过连接端子32的贯通孔32a直接与盖体20的排气室24通气。因此，从异常状态的电池喷出的气体没有直接喷出到配线基板30上，所以可以大幅抑制配线基板30的变形。其结果，即使气体通过引燃而燃烧，也可以大幅降低气体和火焰等向邻接的电池侵入。
也就是说，如图14所示，与电池的正极盖16连接的连接部320通过由覆盖贯通孔36的间隙36A的位置的一部分的电桥部形成的熔丝连接环320A而与连接端子32连接。在此，熔丝连接环320A被形成为如下形状：在电池发生内部短路时流过的规定以上的电流值下例如通过熔断等而切断。具体的熔丝连接环320A的形状如图20(b)中所说明的那样，相对于故障电池发生内部短路时流入的电流值，考虑材质和截面积来进行设计。此时，通过在没有配线基板30保持的间隙36A的位置将熔丝连接环320A进行桥连地设置，可以抑制由于熔断熔丝连接环320A的焦耳热向配线基板30传导而引起的熔断时间的误差。其结果，可以确实地在短时间内分离并联连接的故障电池。
根据本实施方式，通过用熔丝连接环分离并联连接的故障电池，可以确实地防止故障工作，从而可以实现安全且可靠性优良的电池模块。另外，通过安全地分离故障电池，可以有效地利用其余的并联电池，从而可以实现能够长期使用的电池模块。
另外，根据本实施方式，至少通过配线基板和壳体将电池模块以密闭状态容纳在壳体的容纳部内，从故障电池中喷出的气体可以从设置在配线基板的连接端子的连接部上的贯通孔，通过盖体的排气室，以气体状态排出到电池模块的外部。其结果，可以实现不会发生由于对气体引燃而引起的燃烧或起烟等的安全性优良的电池模块。
另外，本实施方式中，作为熔丝连接环320A，以在2个方向上设置将连接部320与连接端子32进行连接的电桥部的例子进行了说明，但并不限于此。例如，如图15(a)和图15(b)所示，可以在3个方向或4个方向上设置作为熔丝连接环320A的电桥部。另外，如图15(c)所示，可以将连接端子和连接部用1个方向上设置的作为熔丝连接环320A的电桥部连接。此时，作为熔丝连接环320A的电桥部的形状，优选根据电桥部的个数等以在规定以上的电流值下熔断的方式进行设计。由此，根据并联连接的电池的个数等，考虑电桥部的加工性和生产性，可以实现任意的熔丝连接环。另外，特别是在图15(c)所示的情况下，由于仅仅使一处电桥部熔断即可，因此，能够以更短的时间确实地分离故障电池。
另外，当然可以将在实施方式1中使用图6至图10进行了说明的构成适用于本实施方式2的电池模块，可以得到同样的效果。
(实施方式3)
以下，对于本发明的实施方式3中的电池包，使用图16进行详细地说明。
图16是本发明的实施方式3中的电池包的组装立体图。
在图16(a)中，并列配置4个上述各实施方式的电池模块，用连接构件450连接而构成电池包400。另外，在图16(b)中，并列配置2个上述各实施方式的电池模块，且将其在纵向上两层重叠并用连接构件550连接而构成电池包500。此时，连接构件、各电池模块通过以并联连接或串联连接、或者组合串联连接与并联连接来利用连接构件进行连接，从而构成电池包。
根据本实施方式，根据用途，通过考虑到配置空间而任意地组合，可以容易地实现具有所需的电压和电容量的泛用性高的电池包。
另外，根据本实施方式，与上述的各实施方式同样，即使在任一个电池模块的电池中发生内部短路等故障，通过设置在连接端子上的熔丝连接环，也可以安全且确实地分离故障电池，有效利用其余的并联电池，从而可以实现能够长期使用的电池模块。
另外，根据本实施方式，即使熔丝连接环的工作不起作用，由流入到故障电池中的电流引起电池异常发热而从正极盖的开放部喷出气体，也可以在不在气体中引燃的情况下，通过盖体的排气室以气体状态排出到外部。其结果，不会产生由气体的引燃而产生的爆发性的膨胀，因此，可以实现完全不会出现电池模块破裂、安全且可靠性优良的电池包。
(其他实施方式)
以下，对于本发明的电池模块中的其他实施方式，使用图17进行说明。
图17是说明本发明的其他实施方式中的电池模块600的分解立体图。此时，在将多个并联连接的组电池640进行二维配置、串联连接而一体地容纳的方面，电池模块600与上述实施方式1、2不同。另外，在图17中，以将11个并联的组电池640用7个串联连接而构成的电池模块600为例进行说明。例如，在由容量为2500mAh、平均电压为3.6V的锂离子电池构成时，得到在25.2V(3.6V×7)下具有27.5Ah(2.5Ah×11)的容量的集合组电池645。
即，如图17所示，电池模块600由如下部分构成：具有容纳部664的壳体660、容纳在容纳部664中的多个由11个并联且7个串联构成的集合组电池645、将组电池640串并联连接的配线基板630和连接板650、与将它们以密闭状态容纳的壳体660嵌合的盖体620。
另外，在配线基板630中，在与集合组电池645的各电池的正极盖对应的位置上具有贯通孔636，且设置有具有以完全不堵塞各贯通孔636的方式将组电池640并联连接的连接部720的连接端子632。此时，与上述各实施方式同样，与电池的正极盖16连接的连接部720，通过由覆盖贯通孔636的间隙636A的位置的一部分的电桥部构成的熔丝连接环720A，与连接端子632连接。另外，配线基板630与上述各实施方式同样地与电池壳的上表面密合地抵接配置。
另外，连接板650将作为各组电池640的一个电极部的负极部并联连接，并且通过设置在与邻接的组电池640的连接端子632连接的连接板650的一部分上的延伸部650A，与配线基板630的连接肩面部635连接，从而将各组电池640串联连接。
另外，在盖体620上设置有通过排气室(未图示)将喷出的气体排出到外部的开口部(未图示)。此时，开口部可以对应于各组电池640而分别地设置，也可以一体化地设置。
根据上述实施方式，可以得到与实施方式1、2同样的效果，并且通过使壳体一体化，可以实现更加小型化的电池模块。
另外，在上述各实施方式中，以具有与并联连接的多个电池的正极盖对应的多个贯通孔的配线基板的基体为例进行了说明，但并不限于此。例如，如使用图18和图19所说明那样可以由与各电池一对一对应的固定构件来构成配线基板的基体。
图18(a)是说明在本发明的各实施方式中使用另一个例子的配线基板的电池模块的剖面图，图18(b)是说明图18(a)的连接端子、配线基板的基体以及与电池的连接状态的主要部分放大立体图。
图19(a)是说明在本发明的各实施方式中，使用又一个例子的配线基板的电池模块的剖面图，图19(b)是说明图19(a)的连接端子、配线基板的基体以及与电池的连接状态的主要部分放大立体图。
首先，如图18所示，作为配线基板的基体，使用与并联连接的各电池分别地对应、外形形状与电池的外形大致相同的例如由聚碳酸酯树脂等绝缘性树脂形成的固定构件830。在此，固定构件830与各电池40的正极盖16对应，设置***有正极盖16的贯通孔836，在贯通孔836与正极盖16之间具有间隙836A。
另外，固定构件830与电池壳的上表面密合并抵接，并且***到贯通孔836中的正极盖16与设置在连接端子832上的连接部820连接。
另外，如图18(b)所示，与电池的正极盖16连接的连接部820通过由覆盖贯通孔836的间隙836A的位置的一部分的电桥部形成的例如熔丝连接环结构等的熔丝连接环820A而与连接端子832连接。另外，与上述各实施方式同样，熔丝连接环820A在电池发生内部短路时流过的规定以上的电流值下，例如通过熔断等而切断，从而从其余的电池中分离出故障电池。
由此，得到与各实施方式相同的效果，并且可以容易地实现任意构成的电池模块800。
另外，在图18中，以固定构件的外形形状与电池的外形大致相同的例子进行了说明，如图19(a)、图19(b)所示，作为固定构件930，可以形成为具有例如L字状的截面的形状。由此，容易确定固定构件930与电池的位置，可以实现大幅提高生产性和作业性的电池模块900。
另外，在各实施方式中，对于电池模块的充放电、检测温度或电压而进行控制的控制电路，虽然没有进行特别的说明和图示，但当然也可以在电池模块的外部和内部设置控制电路。
另外，在各实施方式中，作为电池模块以圆筒型的电池为例进行了说明，但并不限于此。例如，也可以为方型的电池。
产业上利用的可能性
本发明适用于汽车、自行车和电动工具等、特别是混合动力汽车和电动力汽车等需要高容量、高电压、并且要求长期高可靠性和安全性的电池模块和电池包。
符号说明
1       正极
1a      正极集电体
1b      正极层
2       负极
3       隔膜
4       电极组
5       电池壳
5A      上表面
6       封口板
7       垫圈
8       正极引线
9       负极引线
10a、10b绝缘板
11      负极集电体
15      负极层
16      正极盖(电极部)
17、77  开放部
18      电流阻断构件
19      排气机构
20、620 盖体
22      外周壁
24      排气室
26      开口部
28      肋部
28A     开口孔
30、630 配线基板
30A     基体
30a     耐热性构件
30b     弹性构件
32、34、632、832、1032    连接端子
32a                       贯通孔
33、650                   连接板
33A、650A                 延伸部
36、636、836              贯通孔
36A、636A、836            间隙
40                        电池
50、660                   壳体
50A、50C                  框体
50B                       闭塞构件
52                        隔壁部
54、664                   容纳部
65                        支撑构件
66                        外周框
68                        支撑部
100、200、600、800、900   电池模块
320、720、820             连接部
320A、720A、820A          熔丝连接环
400、500                  电池包
450、550                  连接构件
635                       连接肩面部
640                       组电池
645                       集合组电池
830、930                  固定构件
1040                      电池
1040A                     故障电池

Claims (13)

1.一种电池模块，其是排列多个电池并容纳在壳体内而得到的，其中，
所述电池具备从电池壳突出的电极部，
在所述电池的电极部一侧配设，所述各电池的电极部分别***到设置在所述基体上的多个贯通孔中，
在所述各电池的电极部的上表面上形成与该电极部连接的连接部，
在所述基体上在至少不堵塞所述多个贯通孔的区域内形成并联连接所述各电池的连接端子，
所述连接端子与所述各电池的连接部用熔丝连接环跨过所述贯通孔来连接。
2.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述基体与所述电池壳抵接。
3.如权利要求2所述的电池模块，其中，在所述电极部的外侧面与贯通孔的内侧面之间设置间隙。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电池模块，其中，所述电极部、所述连接端子以及所述熔丝连接环由同一构件一体地构成。
5.如权利要求4所述的电池模块，其中，所述基体的厚度与所述电极部的突出高度大致相同，所述电极部、所述连接端子以及所述熔丝连接环大致在同一面上。
6.如权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述连接端子形成为在与所述各电池的电极部对应的位置上设置有多个开口部的带状，
所述熔丝连接环跨过所述开口部而形成在所述连接端子与所述各电池的连接部之间。
7.如权利要求6所述的电池模块，其中，所述连接端子的开口部的内径与所述基体的贯通孔的内径的大小大致相同。
8.如权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述连接端子在相对于所述各电池的电极部的一侧的位置上形成为带状，
所述熔丝连接环跨过所述贯通孔而形成在所述连接端子与所述各电池的连接部之间。
9.如权利要求21所述的电池模块，其中，
所述基体由平板构成，
所述电池的电极部具有将所述电池内产生的气体排出到电池外的开放部，
所述壳体通过所述基体被划分为：容纳所述多个电池的容纳部、和将从所述电极部的开放部排出的气体排出到所述壳体外的排气室，所述电极部的开放部通过在所述基体上形成的贯通孔连通至所述排气室。
10.如权利要求2所述的电池模块，其中，
所述电极部的开放部设置在该电极部的侧面上，
所述贯通孔的内径为：形成有所述连接端子的部位的贯通孔的内径大于与所述电池壳抵接的部位的贯通孔的内径。
11.如权利要求9所述的电池模块，其中，
所述电极部的开放部设置在该电极部的上表面上，
所述连接部形成在除所述开放部以外的区域内。
12.如权利要求1所述的电池模块，其中，所述基体各自独立地设置在每个所述电池上。
13.一种电池包，其是排列多个权利要求1至12中任一项所述的电池模块而得到的，其中，各电池模块串联连接和/或并联连接。
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