DE102017212941A1

DE102017212941A1 - Batteriepack

Info

Publication number: DE102017212941A1
Application number: DE102017212941.7A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Ichikawa; Katsunori Sato; Hidehiro TAKASUGI; Hirokuni KOIKE; Hisato Inoue; Hiroyoshi Yamamoto
Original assignee: Denso Corp; Yazaki Corp
Current assignee: Denso Corp; Yazaki Corp
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-02-01
Also published as: CN107665962B; US10211434B2; CN107665962A; US20180034014A1; JP6633989B2; JP2018018795A

Abstract

Jedes Batteriemodul eines Batteriepacks umfasst: einen Stapel von in Reihe verbundenen Batteriezellen; einen Gasausführkanal, der sich in einer Zellenanordnungsrichtung erstreckt, um ein von einem Ablassventil jeder Batteriezelle ausgeführtes Gas von dem Batteriemodul nach außen auszuführen, wobei der Gasausführkanal eine erste Verbindungsöffnung an einem Ende und eine zweite Verbindungsöffnung an dem anderen Ende aufweist; einen ersten Verbindungsanschlussteil mit einem inneren Endteil, der elektrisch mit einer Elektrode einer der Batteriezellen an einem Ende einer Reihenverbindung der Batteriezellen verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil, der innerhalb der ersten Verbindungsöffnung angeordnet ist; und einen zweiten Verbindungsanschlussteil mit einem inneren Endteil, der elektrisch mit einer Elektrode einer anderen der Batteriezellen an einem anderen Ende der Reihenverbindung verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil, der in der zweiten Verbindungsöffnung angeordnet ist.

Description

ERFINDUNGSFELD
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batteriepack, der eine Kombination aus einer Vielzahl von Batteriemodulen aufweist.
STAND DER TECHNIK
Batterien wie etwa Nickel-Wasserstoff-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien, die als eine Leistungsquelle für das Betreiben von Motoren von Elektro- und Hybridfahrzeugen verwendet werden, weisen ein Batteriemodul (mit zusammengestellten Batterien) auf, das Batteriezellen enthält, die elektrisch miteinander in Reihe oder parallel unter Verwendung von Verbindungsgliedern wie etwa Sammelschienen verbunden sind, um eine große elektrische Leistung vorzusehen.
Um eine große elektrische Leistung vorzusehen, kann weiterhin eine Vielzahl von derartigen Batteriemodulen in Reihe verbunden werden (siehe z. B. JP2012-109152A ).
8 ist eine Schnittansicht von zwei Batteriemodulen 501, die miteinander verbunden und nebeneinander angeordnet sind, entlang einer Zwischenmodul-Verbindungsteile 510 der Batteriemodule 501 enthaltenden Ebene.
Das Batteriemodul 501 ist derart konfiguriert, dass in einem Zellenhalter 504 über einer unteren Klammer 502 für das Halten des gesamten Batteriemoduls 501 an ihrem unteren Abschnitt eine Vielzahl von Einheitszellen (Batteriezellen) 506 separat derart aufgenommen sind, dass sie einander nicht kontaktieren. Diese Einheitszellen 506 sind in Reihe unter Verwendung von Zellensammelschienen (Verbindungsgliedern) (nicht gezeigt) verbunden.
Sammelschienenplatten 507, die einen Kontakt zwischen den Zellensammelschienen und den Einheitszellen 506 verhindern, sind über den Einheitszellen 506 vorgesehen. Eine Sammelschienenabdeckung 508 zum Schützen des oberen Abschnitts des Batteriemoduls 501 ist über den Sammelschienenplatten 507 vorgesehen, und eine obere Klammer 509 zum Bedecken der vorderen und hinteren Flächen der Einheitszellen 506 und zum Befestigen des gesamten Batteriemoduls 501 mittels einer Schraubbefestigung oder einer ähnlichen Methode an der unteren Klammer 502 ist über der Sammelschienenabdeckung 508 vorgesehen.
Die Zwischenmodul-Verbindungsteile 510, die als ein Paar verwendet werden, sind an beiden Enden der Sammelschienenabdeckung 508 an der oberen Fläche des Batteriemoduls 501 vorgesehen. Die Zwischenmodul-Verbindungsteile 510 sind Anschlüsse in dem Batteriemodul 501 und umfassen einen Plusanschluss-Zwischenmodul-Verbindungsteil 510, der mit dem positiven Anschluss der Einheitszellen 506 über eine Zellenmodul-Sammelschiene 514 und eine Manschette 516 verbunden ist, und einen Minusanschluss-Zwischenmodul-Verbindungsteil 510, der mit dem negativen Anschluss der Einheitszelle 506 über die Zellenmodul-Sammelschiene 514 und die Manschette 516 verbunden ist.
Dabei kann die Vielzahl von Batteriemodulen 501 in Reihe verbunden werden, indem der Plusanschluss-Zwischenmodul-Verbindungsteil 510 eines Batteriemoduls 501 mit dem Minusanschluss-Zwischenmodul-Verbindungsteil 510 eines anderen Batteriemoduls 501 verbunden wird, wodurch eine große elektrische Leistung erhalten werden kann.
Die Verbindung der nebeneinander angeordneten Batteriemodule 501 kann vorgenommen werden, indem die beiden Enden einer Zwischenmodul-Sammelschiene 520 mit den benachbarten Zwischenmodul-Verbindungsteilen 510 verbunden werden.
Ein Ablassventil ist an der oberen Fläche jeder Einheitszelle dieses Typs von Batteriemodul vorgesehen. Das Ablassventil ist zwischen dem positiven Elektrodenanschluss und dem negativen Elektrodenanschluss in der Links-Rechts-Richtung der Einheitszelle vorgesehen und wird verwendet, um das im Inneren der Einheitszelle erzeugte Gas aus der Einheitszelle nach außen abzuführen.
An der oberen Fläche des Batteriemoduls, in dem die Vielzahl von Einheitszellen in einer Linie angeordnet ist, ist ein sich in der Anordnungsrichtung erstreckender Gasausführkanal angeordnet. Um zu veranlassen, dass das von den Ablassventilen der Einheitszellen ausgeführte Gas in den Gasausführkanal fließt und sich in der Richtung weg von dem Batteriemodul bewegt, ist der Gasausführkanal gewöhnlich in dem mittleren Bereich der oberen Fläche des Batteriemoduls angeordnet.
Weil jedoch bei dem oben beschriebenen Batteriemodul 501 der Zwischenmodul-Verbindungsteil 510 in dem mittleren Bereich der oberen Fläche vorgesehen ist, ist der Gasausführkanal derart vorgesehen, dass er den Zwischenmodul-Verbindungsteil 510 umgeht, sodass sich das Problem einer Vergrößerung der Größe der Komponenten ergibt.
Und im Fall eines Batteriepacks, in dem eine Vielzahl von Batteriemodulen 501 in Reihe verbunden sind, müssen die Batteriemodule 501 unter Verwendung der Zwischenmodul-Sammelschienen 520 elektrisch miteinander verbunden werden und müssen außerdem die Gasausführkanäle hermetisch miteinander verbunden werden, wodurch die Arbeit für das Verbinden der Batteriemodule 501 kompliziert wird, sodass die Herstellungskosten vergrößert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung sieht in beispielhaften Aspekten einen Batteriepack mit einer Vielzahl von Batteriemodulen vor, die einfach miteinander verbunden werden können, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Batteriepack eine Kombination aus einer Vielzahl von Batteriemodulen. Jedes der Batteriemodule umfasst: einen Stapel von Batteriezellen, die jeweils ein Ablassventil aufweisen; einen Gasausführkanal, der sich von einem ersten Ende des Gasausführkanals zu einem zweiten Ende des Gasausführkanals in der Anordnungsrichtung der Batteriezellen in dem Batteriemodul erstreckt, um von dem Ablassventil jeder Batteriezelle ausgeführtes Gas aus dem Batteriemodul nach außen auszuführen, wobei der Gasausführkanal eine erste Verbindungsöffnung an dem ersten Ende und eine zweite Verbindungsöffnung an dem zweiten Ende aufweist; einen ersten Verbindungsanschlussteil mit einem inneren Erdteil, der elektrisch mit einer Elektrode einer der Batteriezellen an einem Ende einer Reihenverbindung der Batteriezellen verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil, der innerhalb der ersten Verbindungsöffnung angeordnet ist; und einen zweiten Verbindungsanschlussteil mit einem inneren Endteil, der elektrisch mit einer Elektrode einer anderen der Batteriezellen an einem anderen Ende der Reihenverbindung verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil, der in der zweiten Verbindungsöffnung angeordnet ist.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, die Zeichnungen und die Ansprüche verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepacks gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Batteriepacks, dessen Batteriemodule voneinander beabstandet sind.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Batteriemodule, deren Isolationsabdeckungen entfernt sind.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Batteriemodule.
5 ist eine Längsschnittansicht des Batteriepacks.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Teils A von 5.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepacks gemäß einem Bezugsbeispiel.
8 ist eine Schnittansicht, die miteinander verbundene Batteriemodule 501 aus dem Stand der Technik zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, weist ein Batteriepack 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Batteriemodulen 1 (zwei Batteriemodule 1 in diesem Beispiel) auf. Die Konfiguration des Batteriepacks gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine Konfiguration beschränkt, in der zwei Batteriemodule miteinander kombiniert sind, wobei die vorliegende Erfindung einen Batteriepack vorsieht, in dem die Anzahl der zu kombinierenden Batteriemodule in Abhängigkeit von verschiedenen Produktvariationen (der erforderlichen elektrischen Leistung) vergrößert oder verkleinert werden kann, indem ein einzelnes Batteriemodul als ein minimales Einheitsmodul verwendet wird, ohne neue Komponenten hinzuzufügen.
Wie in 4 gezeigt, umfasst das Batteriemodul 1: ein Gehäuse 3 mit einer oberen Öffnung 3a für eine benachbarte Anordnung einer Vielzahl von Batteriezellen 4 in dem Gehäuse 3; eine Vielzahl von Sammelschienen 21, die konfiguriert sind, um die Elektroden von benachbarten Batteriezellen 4 elektrisch zu verbinden; ein Sammelschienengehäuse 5, das an der oberen Öffnung 3a angebracht ist, um einen ersten Verbindungsanschlussteil 11, einen zweiten Verbindungsanschlussteil 13 und die Vielzahl von Sammelschienen 21 zu halten; und eine Isolationsabdeckung 7, die die obere Fläche des Sammelschienengehäuses 5 bedeckt.
Das Gehäuse 3 besteht zum Beispiel aus einem Kunstharzmaterial und ist mit einer rechteckigen, parallelepidischen Kastenform ausgebildet. Das Gehäuse 3 weist die obere Öffnung 3a auf, sodass wenigstens der obere Teil geöffnet ist. Das Innere des Gehäuses 3, das mit der oberen Öffnung 3a verbunden ist, dient als ein Batteriezellen-Aufnahmeraum. In dem Batteriezellen-Aufnahmeraum des Gehäuses 3 ist die Vielzahl von Batteriezellen 4 derart aufgenommen, dass diese nebeneinander angeordnet sind und durch das Sammelschienengehäuse 5 an der oberen Öffnung 3a befestigt sind. An den Außenflächen der beiden Endwände des Gehäuses 3 in der Längsrichtung (Links-Rechts-Richtung in 4) stehen ein Passvorsprung 31 und ein Passvertiefungsabschnitt 33 derart vor, dass, wenn die Gehäuse 3 miteinander verbunden werden, der Vorsprung an einem Gehäuse 3 in den Passvertiefungsabschnitt an dem anderen Gehäuse 3 gepasst wird, wodurch die Gehäuse 3 positioniert und aneinander befestigt werden.
Wie in 4 gezeigt, sind die (fünf in dem gezeigten Beispiel) Batteriezellen 4 in der horizontalen Richtung angeordnet. In dieser beispielhaften Ausführungsform weist jede Batteriezelle 4 eine im Wesentlichen rechteckige, paraellelepipedische Form mit einer kleinen lateralen Breite auf. Zum Beispiel können sekundäre Batterien wie etwa Nickel-Wasserstoff-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien für die Batteriezellen 4 verwendet werden. Die in dem Gehäuse 3 aufgenommene Vielzahl von Batteriezellen 4 sind durch vorbestimmte Abstände voneinander getrennt, wobei die Längsrichtung (die Links-Rechts-Richtung in 4) des Gehäuses 3 die laterale Breitenrichtung der Batteriezellen ist.
Die Batteriezellen 4 sind elektrisch miteinander in Reihe verbunden. Insbesondere sind die Sammelschienen 21 an den oberen Flächen der Batteriezellen 4 angeordnet. Die Sammelschiene 21 verbindet zwei benachbarte Batteriezellen 4 in der Anordnungsrichtung der Zellen (in der Links-Rechts-Richtung in 4) elektrisch in Reihe miteinander. Die Batteriezellen 4 sind mit einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) an den Endteilen des Batteriepacks 10 verbunden. Die Steuerschaltung misst die Spannung, den Strom, die Temperatur usw. jeder Batteriezelle 4, bestimmt die Batteriekapazität, die erforderliche Lade-/Entlademenge usw. jeder Batteriezelle 4 und führt eine Steuerung für das Laden, Entladen usw. durch.
Ein positiver Elektrodenanschluss 41 und ein negativer Elektrodenanschluss 43, die als ein Paar von flachen Elektroden dienen, sind an einem Ende und dem anderen Ende der oberen Fläche der Batteriezelle 4 vorgesehen. Der positive Elektrodenanschluss 41 ist elektrisch mit der positiven Elektrodenplatte (Kollektorplatte) des Stromerzeugungselements in dem Batteriekörper verbunden. Der negative Elektrodenanschluss 43 ist elektrisch mit der negativen Elektrodenplatte (Kollektorplatte) des Stromerzeugungselements in dem Batteriekörper verbunden. Weiterhin ist ein Ablassventil 45 an der oberen Fläche der Batteriezelle 4 vorgesehen. Das Ablassventil 45 ist zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 41 und dem negativen Elektrodenanschluss 43 in der Links-Rechts-Richtung der Batteriezelle 4 vorgesehen. Das Ablassventil 45 wird verwendet, um das im Inneren der Batteriezelle 4 erzeugte Gas aus der Batteriezelle 4 nach außen auszuführen.
Wenn zum Beispiel die Batteriezelle 4 überladen wird, kann unter Umständen Gas vor allem von dem Elektrolyten erzeugt werden. Wenn das Gas erzeugt wird, steigt der Innendruck der Batteriezelle 4 an, weil die Batteriezelle 4 hermetisch abgedichtet ist. Wenn der Innendruck der Batteriezelle 4 den Betätigungsdruck des Ablassventils 45 erreicht, wechselt das Ablassventil 45 von seinem geöffneten Zustand zu seinem geschlossenen Zustand, sodass das Gas von der Batteriezelle 4 nach außen ausgeführt werden kann.
Ein Ventil des sogenannten Selbstzerstörungstyps oder ein Ventil des sogenannten Selbstrücksetzungstyps kann als das Ablassventil 45 verwendet werden. Im Fall des Ventils des Selbstzerstörungstyps wechselt das Ablassventil 45 irreversibel von seinem geschlossenen Zustand zu seinem geöffneten Zustand. Das Ventil des Selbstzerstörungstyps kann zum Beispiel durch das Einschneiden der oberen Fläche der Batteriezelle 4 ausgebildet werden. Im Fall des Ventils des Selbstrücksetzungstyps dagegen wechselt das Ablassventil 45 reversibel zwischen seinem geschlossenen Zustand und seinem geöffneten Zustand in Abhängigkeit von dem Innendruck der Batteriezelle 4. Das Ventil des Selbstrücksetzungstyps kann zum Beispiel unter Verwendung einer Feder konfiguriert werden.
Das Sammelschienengehäuse 5 ist aus einem isolierenden Kunstharzmaterial mit einer rechteckigen, flachen Plattenform ausgebildet. Das Sammelschienengehäuse 5 weist eine Vielzahl von Anschlussöffnungen 51 in Entsprechung zu den positiven Elektrodenanschlüssen 41 und den negativen Elektrodenanschlüssen 43 der entsprechenden Batteriezellen 4 in dem Gehäuse 3 und eine Vielzahl von Gasausführöffnungen 53 in Entsprechung zu den Ablassventilen 45 auf. Gehäuseseitige Hälftenabschnitte 55, 57, die jeweils die Verbindungsöffnungen 81, 83 eines Gasausführkanals 72 bilden, sind an Teilen in Nachbarschaft zu den entsprechenden Gasausführöffnungen 53 an beiden Enden des Sammelschienengehäuses 5 in der Längsrichtung desselben (in der Links-Rechts-Richtung von 4) vorgesehen.
Das Sammelschienengehäuse 5 ist mittels Schrauben an dem Gehäuse 3 befestigt, um die obere Öffnung 3a des die Batteriezellen 4 aufnehmenden Gehäuses 3 zu bedecken.
In dem mittleren Abschnitt der rechteckigen, leitenden Metallplatte, die die Sammelschiene 21 bildet, ist ein Rippenpassabschnitt durch das Biegen der Platte ausgebildet. Die Sammelschiene 21 ist auf dem Sammelschienengehäuse 5 platziert, um die zwei in der Anordnungsrichtung der Zellen benachbarten Anschlussöffnungen 51 zu bedecken, und ist elektrisch zum Beispiel durch Schweißen mit dem positiven Elektrodenanschluss 41 und dem negativen Elektrodenanschluss 43 der entsprechenden Batteriezellen 4 verbunden.
Der erste Verbindungsanschlussteil 11 ist eine im Wesentlichen L-förmige Sammelschiene, die aus einer leitenden Metallplatte ausgebildet ist. Der erste Verbindungsanschlussteil 11 umfasst einen inneren Endteil 11a, der elektrisch mit einer positiven Elektrode 41A des gesamten Satzes von Batteriezellen 4, zum Beispiel einer Elektrode einer der Batteriezellen 4 an einem Ende der Reihenverbindung der Batteriezellen 4 (dem linken Ende in 4), verbunden ist, und einen äußeren Endteil 11b, der konfiguriert ist, um elektrisch mit einem Endteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 des benachbarten Batteriemoduls 1 verbunden zu werden.
Der innere Endteil 11a ist elektrisch mit der positiven Elektrode 41A über eine Sammelschiene 22 zum Beispiel durch Schweißen verbunden. Der äußere Endteil 11b ist als ein männlicher Anschluss konfiguriert.
Wenn der erste Verbindungsanschlussteil 11 an dem Sammelschienengehäuse 5 platziert ist, ist der äußere Endteil 11b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 über den gehäuseseitigen Hälftenabschnitten 55 des Sammelschienengehäuses 5 angeordnet.
Der zweite Verbindungsanschlussteil 13 ist eine im Wesentlichen L-förmige Sammelschiene, die aus einer leitenden Metallplatte ausgebildet ist. Der zweite Verbindungsanschlussteil 13 umfasst einen inneren Endteil 13a, der elektrisch mit einer negativen Elektrode 43A des gesamten Satzes von Batteriezellen 4, zum Beispiel einer Elektrode einer anderen der Batteriezellen 4 an einem anderen Ende der Reihenverbindung der Batteriezellen 4 (dem rechten Ende in 4), verbunden ist, und einen äußeren Endteil 13b, der konfiguriert ist, um elektrisch mit dem inneren Endteil 11a des ersten Verbindungsanschlussteils 11 des benachbarten Batteriemoduls 1 verbunden zu werden.
Der innere Endteil 13a ist elektrisch mit der negativen Elektrode 43A über eine Sammelschiene 22 zum Beispiel durch Schweißen verbunden. Der äußere Endteil 13b ist als ein weiblicher Anschluss zum Beispiel durch Biegen konfiguriert.
Wenn der zweite Verbindungsanschlussteil 13 an dem Sammelschienengehäuse 5 platziert ist, ist der äußere Endteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 über den gehäuseseitigen Hälftenabschnitten 57 des Sammelschienengehäuses 5 angeordnet.
Die Isolationsabdeckung 7 ist aus einem isolierenden Kunstharzmaterial mit einer rechteckigen flachen Plattenform ausgebildet. Ein Gasausführkanalabschnitt 71, der einen sich in der Anordnungsrichtung der Zellen erstreckenden Ausführdurchgang definiert, ist in dem mittleren Abschnitt der Isolationsabdeckung 7 ausgebildet.
Wenn also die Isolationsabdeckung 7 angebracht ist, um die obere Fläche des Sammelschienengehäuses 5 wie in 5 und 6 gezeigt zu bedecken, wird ein Gasausführkanal 72, der einen Ausführdurchgang 85 definiert, durch den oberen Flächenteil des Sammelschienengehäuses 5, in dem die Gasausführöffnungen 53 ausgebildet sind, und den Gasausführkanalabschnitt 71 der Isolationsabdeckung 7 konfiguriert. Dieser Gasausführkanal 72 erstreckt sich von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende in der Anordnungsrichtung der Batteriezellen 4 in dem Batteriemodul 1, um das von den Ablassventilen 45 ausgeführte Gas aus dem Batteriemodul 1 nach außen auszuführen, wobei die erste Verbindungsöffnung 81 an dem ersten Ende angeordnet ist und die zweite Verbindungsöffnung 83 an dem zweiten Ende angeordnet ist.
Die abdeckungsseitigen Hälftenabschnitte 73, 77, die jeweils die Verbindungsöffnungen 81, 83 des Gasausführkanals 72 zusammen mit den gehäuseseitigen Hälftenabschnitten 55, 57 des Sammelschienengehäuses 5 bilden, sind an beiden Enden des Gasausführkanalabschnitts 71 in der Längsrichtung desselben (in der Links-Rechts-Richtung von 4) vorgesehen.
Wenn also die Isolationsabdeckung 7 angebracht wird, um die obere Fläche des Sammelschienengehäuses 5 wie in 2 und 6 gezeigt abzudecken, wird der gehäuseseitige Hälftenabschnitt 55 mit dem abdeckungsseitigen Hälftenabschnitt 73 kombiniert und wird die erste Verbindungsöffnung 81 gebildet und wird weiterhin der gehäuseseitige Hälftenabschnitt 57 mit dem abdeckungsseitigen Hälftenabschnitt 75 kombiniert und wird die zweite Verbindungsöffnung 83 gebildet.
Daraus resultiert, dass wie in 6 gezeigt der äußere Endteil 11b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 in dem hohlen Teil der dazu entsprechenden ersten Verbindungsöffnung 81 positioniert ist und der äußere Endteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 in dem hohlen Teil der dazu entsprechenden zweiten Verbindungsöffnung 83 positioniert ist.
Weiterhin weist die erste Verbindungsöffnung 81 eine ringförmige Öffnungskante 81a auf und weist die zweite Verbindungsöffnung 83 eine ringförmige Passnut 83a für das Passen mit der Öffnungskante der Verbindungsöffnung 81 auf.
Im Folgenden werden die vorteilhaften Effekte des Batteriepacks 10 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert.
Wenn die zwei Batteriemodule 1 miteinander kombiniert werden, werden die Verbindungsöffnungen 81, 83 der einander gegenüberliegenden Gasausführkanäle 72 miteinander verbunden und werden gleichzeitig der äußere Endteil 11b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 des einen Batteriemoduls 1 und der äußere Endteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 des anderen Batteriemoduls 1 einander gegenüberliegend positioniert und elektrisch miteinander verbunden. Deshalb können die Batteriemodule 1 einfach kombiniert werden. Folglich kann der Batteriepack 10 erhalten werden, indem einfach die Gehäuse 3 aneinander befestigt werden.
Der äußere Endteil 11b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 wird in der ersten Verbindungsöffnung 81 des Gasausführkanals 72 angeordnet und der äußere Endteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 wird in der zweiten Verbindungsöffnung 83 des Gasausführkanals 72 angeordnet. Deshalb müssen die Gasausführkanäle 72 nicht die elektrischen Verbindungsteile des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 umgehen und können durch die kürzeste Route miteinander verbunden werden, wodurch eine Vergrößerung der Größe der Komponenten unterdrückt werden kann. Und weil die äußeren Endteile 11b, 13b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 durch die Gasausführkanäle 72 bedeckt werden, sind keine isolierenden und eine Berührung durch die Finger verhindernden Glieder wie etwa Steckverbindergehäuse erforderlich.
Der Gasausführkanal 72 wird durch das Kombinieren der Isolationsabdeckung 7 und des Sammelschienengehäuses 5, das den ersten Verbindungsanschlussteil 11 und den zweiten Verbindungsanschlussteil 13 hält, gebildet. Deshalb können die äußeren Endteile 11b, 13b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 einfach jeweils in den Verbindungsöffnungen 81, 83 des Gasausführkanals 72 angeordnet werden, indem einfach das Sammelschienengehäuse 5 und die Isolationsabdeckung 7 montiert werden.
Weiterhin weist die erste Verbindungsöffnung 81 die ringförmige Öffnungskante 81a auf und weist die zweite Verbindungsöffnung 83 die ringförmige Passnut 83a für das Passen mit der Öffnungskante 81a auf, Weiterhin ist der äußere Endteil 11b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 als der männliche Anschluss konfiguriert und ist der äußere Endteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 als der weibliche Anschluss für das Passen mit dem männlichen Anschluss konfiguriert.
Wenn also die Batteriemodule 1 kombiniert werden, können die Verbindung des Gasausführkanals 72 und die Verbindung des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 einfach vorgenommen werden, indem einfach die Verbindungsöffnungen 81, 83 der einander gegenüberliegend positionierten Gasausführkanäle 72 in einen Anstoß miteinander gebracht werden, indem einfach die äußeren Endteile 11b, 13b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des gegenüberliegend positionierten zweiten Verbindungsanschlussteils 13 in einen Anstoß miteinander gebracht werden und indem einfach die Batteriemodule 1 in den sich einander annähernden Richtungen bewegt werden.
Im Folgenden werden die Vorteile des Batteriepacks 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf einen Batteriepack 100 gemäß einem in 7 gezeigten Bezugsbeispiel erläutert. Komponenten, die denjenigen des Batteriepacks 10 gemäß der oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ähnlich sind, werden durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei hier auf eine wiederholte ausführliche Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
Der in 7 gezeigte Batteriepack 100 ist eine Kombination aus zwei Batteriemodulen 101.
Das Batteriemodul 101 umfasst ein Gehäuse 103, das konfiguriert ist, um eine Vielzahl von Batteriezellen 4 zueinander benachbart in dem Gehäuse 103 anzuordnen, eine Vielzahl von Sammelschienen 21, die konfiguriert sind, um die Elektroden der benachbart angeordneten Batteriezellen 4 elektrisch miteinander zu verbinden, ein Sammelschienengehäuse 105, das an der oberen Öffnung des Gehäuses 103 angebracht ist, um die Vielzahl von Sammelschienen 21 zu halten, und eine Isolationsabdeckung 107, die die obere Fläche des Sammelschienengehäuses 105 bedeckt.
Ein männlicher Steckverbinder 100 ist mit einem Ende eines Elektrodrahts 111 verbunden, und das andere Ende des Elektrodrahts 111 ist mit einer positiven Elektrode 41A des gesamten Satzes von Batteriezellen 4 in dem Gehäuse 103 verbunden. Der in dem weiblichen Steckverbinderabschnitt 120 an dem Sammelschienengehäuse 105 aufgenommene weibliche Anschluss (nicht gezeigt) ist mit einer negativen Elektrode 43A des gesamten Satzes von Batteriezellen 4 verbunden.
Ein Gasausführkanalabschnitt 171, der einen sich in der Anordnungsrichtung der Zellen erstreckenden Ausführdurchgang definiert, ist in dem mittleren Bereich der Isolationsabdeckung 107 ausgebildet. Verbindungsöffnungen 181, 183, die mit einander gepasst und verbunden werden können, sind an beiden Enden der Gasausführkanäle 171 ausgebildet.
Wenn also in dem Batteriepack 100 die zwei Batteriemodule 101 des Batteriepacks 100 miteinander kombiniert werden, werden die einander gegenüberliegend positionierten Verbindungsöffnungen 181 und 183 der Gasausführkanäle 171 miteinander verbunden, sodass die Gehäuse 103 aneinander befestigt werden, wobei dann der männliche Steckverbinder 110 des Batteriemoduls 101 mit dem weiblichen Steckverbinderabschnitt 120 des anderen Batteriemoduls 101 gepasst wird, wodurch die zwei Batteriemodule 101 elektrisch miteinander verbunden werden können.
Weil jedoch die Gasausführkanäle 171 in dem mittleren Bereich der Isolationsabdeckungen 107 vorgesehen sind, sodass der Ausführdurchgang am kürzesten wird, muss der Elektrodraht 111 zum Verbinden der positiven Elektrode 41A des einen Batteriemoduls 101 mit der negativen Elektrode 43A des anderen Batteriemoduls 101 die Gasausführkanäle 171 umgehen und sind außerdem der männliche Steckverbinder 110 und der weibliche Steckverbinder 120 erforderlich, wodurch die Größe des Batteriepacks 100 vergrößert wird.
Und weil in dem Batteriemodul 1 des Batteriepacks 10 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wie oben beschrieben der elektrische Verbindungsendteil 11b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 in der Verbindungsöffnung 81 des Gasausführkanals 72 angeordnet wird und der elektrische Verbindungsendteil 13b des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 in der Verbindungsöffnung 83 des Gasausführkanals 72 angeordnet wird, müssen die Gasausführkanäle 72 den elektrischen Verbindungsteil des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 nicht umgehen und können durch die kürzeste Route verbunden werden. Folglich kann eine Vergrößerung der Größe der Komponenten unterdrückt werden.
Und weil die äußeren Endteile 11b, 13b des ersten Verbindungsanschlussteils 11 und des zweiten Verbindungsanschlussteils 13 durch die Gasausführkanäle 72 in dem Batteriepack 10 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform bedeckt werden, sind keine isolierenden und eine Berührung durch die Finger verhindernden Glieder wie etwa Steckverbindergehäuse erforderlich.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, wobei der Erfindungsumfang nicht auf die hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist und der Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen an diesen vornehmen kann, ohne dass deshalb der durch die beigefügten Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
Zum Beispiel können die Elektroden auch Elektrodenstangen anstatt von flachen Elektroden sein. Außerdem können die Elektroden und die Sammelschienen 21, 22 zum Beispiel durch eine Schraubbefestigung oder ähnliches anstatt durch Schweißen verbunden werden.
Bei dem oben beschriebenen Batteriepack 10 können die Batteriemodule 1 einfach miteinander verbunden werden, wodurch die Herstellungskosten reduziert werden können.
In den einen oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Batteriepack (10) eine Kombination aus einer Vielzahl von Batteriemodulen (1). Jedes der Batteriemodule (1) umfasst: einen Stapel von Batteriezellen (4), die jeweils ein Ablassventil (45) aufweisen; einen Gasausführkanal (72), der sich von einem ersten Ende des Gasausführkanals (72) zu einem zweiten Ende des Gasausführkanals (72) in der Anordnungsrichtung der Batteriezellen (4) in dem Batteriemodul (1) erstreckt, um von dem Ablassventil (45) jeder Batteriezelle (4) ausgeführtes Gas aus dem Batteriemodul (1) nach außen auszuführen, wobei der Gasausführkanal (72) eine erste Verbindungsöffnung (81) an dem ersten Ende und eine zweite Verbindungsöffnung (83) an dem zweiten Ende aufweist; einen ersten Verbindungsanschlussteil (11) mit einem inneren Endteil (11a), der elektrisch mit einer Elektrode (einer positiven Elektrode 41A) einer der Batteriezellen (4) an einem Ende einer Reihenverbindung der Batteriezellen (4) verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil (11b), der innerhalb der ersten Verbindungsöffnung (81) angeordnet ist; und einen zweiten Verbindungsanschlussteil (13) mit einem inneren Endteil (13a), der elektrisch mit einer Elektrode (einer negativen Elektrode 43A) einer anderen der Batteriezellen (4) an einem anderen Ende der Reihenverbindung verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil (13b), der in der zweiten Verbindungsöffnung (83) angeordnet ist.
Jedes der Batteriemodule (1) kann weiterhin umfassen: ein Gehäuse (3) mit einer oberen Öffnung (3a) für eine benachbarte Anordnung der Batteriezellen (4) in dem Gehäuse (3); eine Vielzahl von Sammelschienen (21), die konfiguriert sind für eine elektrische Verbindung der Elektroden (41, 43) von benachbarten Batteriezellen (4); ein Sammelschienengehäuse (5), das an der oberen Öffnung (3a) angebracht ist, um den ersten Verbindungsanschlussteil (11), den zweiten Verbindungsanschlussteil (13) und die Vielzahl von Sammelschienen (21) zu halten; und eine Isolationsabdeckung (7), die eine obere Fläche des Sammelschienengehäuses (5) bedeckt. Das Sammelschienengehäuse (5) und die Isolationsabdeckung (7) können einen Ausführdurchgang (85) des Gasausführkanals (72) zwischen dem Sammelschienengehäuse (5) und der Isolationsabdeckung (7) definieren.
Die erste Verbindungsöffnung (81) kann eine ringförmige Öffnungskante (81a) aufweisen, und die zweite Verbindungsöffnung (83) kann eine ringförmige Passnut (83a) für das Passen mit der Öffnungskante (81a) aufweisen. Der äußere Endteil (11b) des ersten Verbindungsanschlussteils (11) kann als ein männlicher Anschluss konfiguriert sein, und der äußere Endteil (13b) des zweiten Verbindungsanschlussteils (13) kann als ein weiblicher Anschluss für das Passen mit dem männlichen Anschluss konfiguriert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-109152 A [0003]

Claims

Batteriepack (10), der eine Kombination aus einer Vielzahl von Batteriemodulen (1), umfasst, wobei jedes der Batteriemodule (1) umfasst: einen Stapel von Batteriezellen (4), wobei jede der Batteriezellen (4) ein Ablassventil (45) aufweist, einen Gasausführkanal (72), der sich von einem ersten Ende des Gasausführkanals (72) zu einem zweiten Ende des Gasausführkanals (72) in der Anordnungsrichtung der Batteriezellen (4) in dem Batteriemodul (1) erstreckt, um von dem Ablassventil (45) jeder Batteriezelle (4) ausgeführtes Gas aus dem Batteriemodul (1) nach außen auszuführen, wobei der Gasausführkanal (72) eine erste Verbindungsöffnung (81) an dem ersten Ende und eine zweite Verbindungsöffnung (83) an dem zweiten Ende aufweist, einen ersten Verbindungsanschlussteil (11) mit einem inneren Endteil (11a), der elektrisch mit einer Elektrode (41A) einer der Batteriezellen (4) an einem Ende einer Reihenverbindung der Batteriezellen (4) verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil (11b), der innerhalb der ersten Verbindungsöffnung (81) angeordnet ist, und einen zweiten Verbindungsanschlussteil (13) mit einem inneren Endteil (13a), der elektrisch mit einer Elektrode (43A) einer anderen der Batteriezellen (4) an einem anderen Ende der Reihenverbindung verbunden ist, und mit einem äußeren Endteil (13b), der in der zweiten Verbindungsöffnung (83) angeordnet ist.
Batteriepack (10) nach Anspruch 1, wobei jedes der Batteriemodule (1) weiterhin umfasst: ein Gehäuse (3) mit einer oberen Öffnung (3a) für eine benachbarte Anordnung der Batteriezellen (4) in dem Gehäuse (3), eine Vielzahl von Sammelschienen (21), die konfiguriert sind für eine elektrische Verbindung der Elektroden (41, 43) von benachbarten Batteriezellen (4), ein Sammelschienengehäuse (5), das an der oberen Öffnung (3a) angebracht ist, um den ersten Verbindungsanschlussteil (11), den zweiten Verbindungsanschlussteil (13) und die Vielzahl von Sammelschienen (21) zu halten, und eine Isolationsabdeckung (7), die die obere Fläche des Sammelschienengehäuses (5) bedeckt, wobei das Sammelschienengehäuse (5) und die Isolationsabdeckung (7) einen Ausführdurchgang (85) des Gasausführkanals (72) zwischen dem Sammelschienengehäuse (5) und der Isolationsabdeckung (7) definieren.
Batteriepack (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Verbindungsöffnung (81) eine ringförmige Öffnungskante (81a) aufweist und die zweite Verbindungsöffnung (83) eine ringförmige Passnut (83a) für das Passen mit der Öffnungskante (81a) aufweist, und wobei der äußere Endteil (11b) des ersten Verbindungsanschlussteils (11) als ein männlicher Anschluss konfiguriert ist, und der äußere Endteil (13b) des zweiten Verbindungsanschlussteils (13) als ein weiblicher Anschluss für das Passen mit dem männlichen Anschluss konfiguriert ist.