電池組的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電池組。該電池組由多個方形電池沿同一方向層疊而成，方形電池具備電極體及容納該電極體的方形箱體（5），方形箱體（5）具有長方形的箱體底板（6）、短邊箱體側板（7）、及長邊箱體側板（8），若箱體底板（6）、短邊箱體側板（7）及長邊箱體側板（8）的厚度均為ｔ，則箱體底板（5）的上表面與長邊箱體側板（8）的內(nèi)表面之間形成的圓角（19）的圓角半徑Ａ滿足Ａ＜3.9ｔ的條件；短邊箱體側板（7）的內(nèi)表面與長邊箱體側板（8）的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑Ｂ滿足Ｂ＞4.2ｔ的條件。采用本實用新型的結構，能夠防止在方形箱體（5）上產(chǎn)生底板膨脹和裂縫。
【專利說明】電池組【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于車輛的電池組。
【背景技術】
[0002]以往，如電動汽車和混合動力汽車等使用車載電池所儲蓄的電能來行駛的車輛已為人們所知。作為上述車載電池，常采用電池組。而電池組通常是通過將多個方形電池以層疊狀態(tài)束縛在一起而構成的，其中，各方形電池由裝有電極體的方形箱體構成。
[0003]然而，在用多個方形電池組裝電池組的過程中，從側面束縛各方形電池時，方形箱體的底部有時會膨脹。若發(fā)生這種方形箱體變形(底膨脹)的情況，則在電極體與方形箱體底板(底板內(nèi)表面)之間會產(chǎn)生空隙，容易引起振動并無法穩(wěn)固地支承電極體。另外，由多個方形電池層疊而成的電池組在車輛發(fā)生碰撞時所受到的沖擊(箱體側面受到的沖擊)可能導致方形箱體上產(chǎn)生裂縫。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述技術問題，本實用新型的目的在于，提供一種由多個方形電池沿同一方向層疊而構成、且各方形箱體不易出現(xiàn)底部膨脹和裂縫的電池組。
[0005]作為解決上述技術問題的技術方案，本實用新型提供一種電池組。該電池組由多個方形電池沿同一方向層疊而成，所述方形電池具備電極體及容納該電極體的方形箱體，所述方形箱體具有長方形的箱體底板、沿所述箱體底板的兩個短邊分別向上延伸的一對短邊箱體側板、及沿所述箱 體底板的兩個長邊分別向上延伸的一對長邊箱體側板，其特征在于:若所述箱體底板、所述短邊箱體側板及所述長邊箱體側板的厚度均為t，則所述箱體底板的上表面與所述長邊箱體側板的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑A滿足A< 3.9 t的條件；所述短邊箱體側板的內(nèi)表面與所述長邊箱體側板的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑B滿足B >4.2 t的條件。
[0006]具有上述結構的本實用新型的電池組的優(yōu)點在于，由于箱體底板的上表面與長邊箱體側板的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑A被限制在3.9 t以下，所以該圓角部分的剛性較低，當進行束縛時施加于方形箱體的各長邊箱體側板上的載荷使得該長邊箱體側板產(chǎn)生變形時，該變形所產(chǎn)生的應力能夠通過圓角的收縮變形而得到釋放，從而能夠避免箱體底板的膨脹變形。另外，由于使短邊箱體側板的內(nèi)表面與長邊箱體側板的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑B大于4.2 t，所以該圓角部分的剛性較高，在受到撞擊時，方形箱體的短邊箱體側板和長邊箱體側板不易變形而產(chǎn)生裂縫。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是表示本實用新型的電池組的一個實施方式的斜視圖。
[0008]圖2是表示構成圖1中的電池組的方形電池的車載狀態(tài)的示意圖。
[0009]圖3是表示構成圖1中的電池組的方形電池的示意圖。[0010]圖4是圖3中的C 一 C截面的截面圖。
[0011]圖5是圖3中的D —D截面的截面圖。
[0012]圖6是圖3中的E —E截面的截面圖。
[0013]圖7是表示束縛后的方形電池的截面示意圖。
[0014]圖8是表示圓角的圓角半徑A與底面膨脹量Λ L的關系的圖。
[0015]圖9是對方形電池進行撞擊試驗的示意圖。
[0016]圖10是表示的撞擊結果的表。
[0017]圖11是表示現(xiàn)有的方形電池所存在的問題的示意圖。
[0018]圖12是表示現(xiàn)有的方形電池所存在的問題的示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下，參照附圖對本實用新型的實施方式進行說明。但是，本實用新型不為下述實施方式所限定。
[0020]圖1是表示本實施方式所涉及的電池組2的斜視圖。該電池組2為車載電池組，例如被用作混合動力汽車或電動汽車等的動力源。
[0021]如圖1所示，電池組2具備多個方形電池(例如，非水系二次電池)1、多個電池支架(束縛板)3、兩個端板4、及束縛帶14。方形電池I為厚度較薄的長方體。該電池組2中，方形電池I和電池支架3沿同一方向交替層疊配置(即，各方形電池I沿厚度方向排成一列)，兩個端板4分別配置在層疊方向的兩端，將層疊在一起的方形電池I和電池支架3夾在中間。
[0022]各方形電池I之間通過匯流線(未圖示)而實現(xiàn)電連接。電池支架3例如由聚丙烯(P P)、尼龍、聚對苯二甲酸丁二醇酯(P B T )等具有電絕緣性的樹脂材料加工而成。在層疊方向上夾著層疊在一起的方形電池I和電池支架3的兩個端板4被束縛帶14束縛著。這樣，多個方形電池I和電池支架3便被束縛為一體。由于多個方形電池I在層疊方向(厚度方向)上被束縛，所以各方形電池I在厚度方向的兩側受到束縛載荷F的作用(參照圖7)。
[0023]另外，如圖2所示，在電池組2中，構成該電池組2的各方形電池I在車輛上被設置為，相對于車輛的底板方向傾斜一定角度(角度Θ，也稱設置角度Θ)的狀態(tài)。這樣便能在電池組2 (各方形電池I)下表面的下方形成一個適當?shù)耐L空間。通常，電池組2在車輛上的設置角度Θ為45°以下。
[0024]圖3是方形電池I的示意圖，圖4是圖3中的C 一 C截面的截面圖。方形電池I如圖4所示，是將卷繞式的電極體10和非水系的電解液封入(容納)到方形箱體5內(nèi)而構成的卷繞式二次電池(例如鋰離子二次電池)。
[0025]電極體10為，將帶狀正極板、帶狀負極板及分隔板卷繞成扁平狀態(tài)而構成的卷繞體，如圖4所示那樣，其截面呈橢圓形。電極體10具有，例如在帶狀的鋁箔表面上涂敷有電極活性物質(zhì)的電極體涂層部12 (參照圖3)。
[0026]方形箱體5例如由鋁、鋁合金、不銹鋼、鍍鎳鋼等金屬材料構成。方形箱體5是外形為長方體形狀的箱體，具有長方形的箱體底板6、一對短邊箱體側板7、一對長邊箱體側板8、及長方形的箱體頂板9。各短邊箱體側板7沿箱體底板6的短邊向上方延伸。各長邊箱體側板8沿箱體底板6的長邊向上方延伸。這些短邊箱體側板7及長邊箱體側板8的上端端部與箱體的頂板9相連接。
[0027]在本實施方式中,在方形箱體5上,箱體底板6的上表面與長邊箱體側板的內(nèi)表面之間加工有圓角19 (如圖5所示)，該圓角19的圓角半徑(曲率半徑)為A ;短邊箱體側板7的內(nèi)表面與長邊箱體側板8的內(nèi)表面之間加工有圓角20 (如圖6所示)，該圓角20的圓角半徑(曲率半徑)為B ;短邊箱體側板7的外表面與長邊箱體側板8的外表面之間也加工有圓角21 (如圖6所示)，該圓角21的圓角半徑(曲率半徑)為[B+ t ]。
[0028]在采用具有上述結構的方形電池I來構成電池組2時，使各方形箱體5的短邊箱體側板7順著層疊方向、各長邊箱體側板8與電池支架3相接觸地進行層疊。
[0029]以下，針對本實施方式的特征部分進行說明。
[0030]首先，結合圖11及圖12，對構成車載電池組的現(xiàn)有的方形電池101(非水系二次電池)的一例進行說明。在此，對方形電池101中與本實施方式相同的部分標注相同的符號，并省略共通之處的詳細說明。
[0031]如圖11所示，在組裝電池組時(沿層疊方向束縛方形電池101時)，方形電池101中，一對長邊箱體側板108上承受著電池支架(束縛板)3所施加的束縛載荷F (沿層疊方向的載荷)。當施加該束縛載荷F時，長邊箱體側板108會向內(nèi)側(電極體10 —側)變形，由于該長邊箱體側板108的變形，箱體底板106受到應力作用。為了釋放該應力，該箱體底板106向下方膨脹(底板膨脹)。當方形箱體105發(fā)生了底板膨脹，在方形箱體105內(nèi)的底部將產(chǎn)生空隙，因此有可能導致電極體10在方形箱體105內(nèi)產(chǎn)生振動，并在振動中受到?jīng)_擊。
[0032]另外，圖11中，X I線表示方形箱體105變形前箱體底板106的下表面的位置；X2線表示方形箱體105變形后(底板膨脹)箱體底板106的下端的位置。X I線與X 2線之差即為方形箱體105底板膨脹的量。
[0033]并且，在車載電池組中，車輛發(fā)生碰撞等時電池組(方形電池101)的側面有可能被施加沖擊載荷G (圖1及圖12中箭頭方向的載荷G)。被施加沖擊載荷G時，如圖12所示，方形電池101的方形箱體105上有可能產(chǎn)生裂縫C R。
[0034]為了解決上述問題，在本實施方式中，將箱體底板6的上表面與長邊箱體側板8的內(nèi)表面之間的圓角19的圓角半徑A設定得比現(xiàn)有技術的方形電池101的小，如此，便能抑制上述方形箱體5的底板膨脹。另外，在本實施方式中，將短邊箱體側板7的內(nèi)表面與長邊箱體側板8的內(nèi)表面之間的圓角20的圓角半徑B設定得比現(xiàn)有的方形電池101的大，如此，便能防止方形箱體5產(chǎn)生裂縫C R。
[0035]具體而言，在本實施方式中，假定方形箱體5的箱體底板6、短邊箱體側板7、及長邊箱體側板8的厚度為t，在圖3中的所示的范圍S內(nèi)，使箱體底板6的上表面與長邊箱體側板8的內(nèi)表面之間的圓角19 (參照圖5)的圓角半徑A滿足A < 3.9 t的條件。如此，能夠使該圓角19的剛性降低。為了抑制電極體10的振動，將圖3所示的范圍S設定得大于電極體正極涂層部12。
[0036]通過這樣限制圓角19的圓角半徑A，使該圓角19的剛性降低，在進行束縛時，若束縛載荷(參照圖7)作用于方形箱體5的各長邊箱體側板8上而使該長邊箱體側板8產(chǎn)生變形，則由該變形而產(chǎn)生的應力會通過圓角19的變形而得到釋放。即，如圖7所示那樣，圓角19收縮變形，但箱體底板6未產(chǎn)生膨脹(底板膨脹)，電極體10的下表面與箱體底板6的上表面能夠保持接觸狀態(tài)。因而，能夠防止振動、避免電極體10受損。[0037]另外，在本實施方式中，假定方形箱體5的箱體底板6、短邊箱體側板7、及長邊箱體側板8的厚度為t，在如圖3所示的范圍T內(nèi)(短邊箱體側板7及長邊箱體側板8的上下方向的整個范圍內(nèi))，使短邊箱體側板7的內(nèi)表面與長邊箱體側板8的內(nèi)表面之間的圓角20的圓角半徑B (參照圖6)滿足B> 4.2 t的條件,從而使該圓角20的圓角半徑B大于現(xiàn)有技術中的圓角半徑。如此，通過將圓角20的圓角半徑B設定得較大，能夠提高圓角20的剛性，當受到?jīng)_擊載荷G作用時，短邊箱體側板7和長邊箱體側板8不易發(fā)生變形，從而能夠防止方形箱體5上產(chǎn)生裂縫C R (參照圖12)。
[0038]<實驗例I >
[0039]如圖7所示那樣用電池支架(束縛板)3對方形電池I的側面進行束縛時，對方形箱體5 (鋁制)的底板膨脹量△ L進行了測量。具體而言，使電池支架(束縛板)3對方形電池I施加的束縛載荷F為1.1噸，電極體10的厚度t為12.03 mm，箱體底板6、短邊箱體側板7、及長邊箱體側板8的厚度t為0.35 mm，在圖3所示的S范圍內(nèi)，改變圓角19的圓角半徑A (參照圖5)，對方形箱體5的底板膨脹量Λ L進行了測量。其結果如圖8所示。從圖8的結果可知，圓角19的圓角半徑A若在1.3 mm以下(Af 3.7 t)，則底板膨脹量△ L = O (不發(fā)生底板膨脹)。在本實用新型中，考慮到該結果并預留一定余量，而將圓角19的圓角半徑A所需滿足的條件設定為A < 3.9 t。通過使圓角半徑A滿足該條件(A< 3.9 t )，可抑制方形箱體5的底板膨脹。
[0040]<實驗例2 >
[0041]如圖9所示，以圓棒22落下撞擊到方形電池I的短邊箱體側板7 (參照露白箭頭)的情況為例，進行了方形電池I受到?jīng)_擊的撞擊實驗，從而對是否產(chǎn)生裂縫c R的情況進行了確認。具體而言，圓棒22的直徑為15.8 mm、圓棒22的重量為9.1 k g、下落的高度為61 ±2.5 c m、箱體底板6、短邊箱體側板7、及長邊箱體側板8的厚度t為0.35 mm，在圖3所示的T范圍內(nèi)，改變圓角30的圓角半徑B (參照圖6)，對方形箱體5上是否產(chǎn)生裂縫C R的情況進行了確認。其結果如圖10所示，圖10中，「〇」表示無裂縫，「X」表示有裂縫。由圖10所示的結果可知，若圓角部20的圓角半徑B為1.5 mm以上(B3 4.29 t )，則在方形箱體5上不會產(chǎn)生裂縫。在本實用新型中，考慮到該結果并預留一定余量，而將圓角20的圓角半徑B所應滿足的條件設定為B >4.2 t。通過使圓角半徑B滿足該條件(B> 4.2 t )，能夠防止方形箱體5上產(chǎn)生裂縫。
【權利要求】
1.一種電池組，由多個方形電池沿同一方向層疊而成，所述方形電池具備電極體及容納該電極體的方形箱體，所述方形箱體具有長方形的箱體底板、沿所述箱體底板的兩個短邊分別向上延伸的一對短邊箱體側板、及沿所述箱體底板的兩個長邊分別向上延伸的一對長邊箱體側板，其特征在于: 若所述箱體底板、所述短邊箱體側板及所述長邊箱體側板的厚度均為t，則所述箱體底板的上表面與所述長邊箱體側板的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑A滿足A < 3.9t的條件；所述短邊箱體側板的內(nèi)表面與所述長邊箱體側板的內(nèi)表面之間形成的圓角的圓角半徑B滿足B > 4.2 t的條件。
【文檔編號】H01M2/02GK203746917SQ201420084244
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權日:2014年2月26日
【發(fā)明者】鈴木哲, 加藤大樹 申請人:豐田自動車株式會社