电池框架

技术领域

本发明涉及一种电池框架(battery frame)。

背景技术

在日本发明专利公开公报特开2015-076188号中公开一种限制结构，该限制结构在厚度方向上按压电池单元层叠体。该限制结构具有按压片、变形片和端片。按压片在厚度方向上按压电池单元层叠体。变形片被焊接于按压片。端片被焊接于变形片。端片通过使变形片变形来将按压片按压于电池单元层叠体。

发明内容

在上述日本发明专利公开公报特开2015-076188号所公开的限制结构中，端片相对于电池单元层叠体的层叠方向向外侧膨出，据此端片使变形片变形。因此，需要在电池单元层叠体的层叠方向上相邻的电池模块与电池模块之间设置缓冲部件。通过缓冲部件，能够避免相邻的电池模块和电池模块直接接触。但是，由于追加缓冲部件，因此存在搭载有电池模块的系统的制造成本增大的技术问题。

本发明的目的在于解决上述的技术问题。

本发明的方式为一种电池框架，其用于保持多个电池单元在厚度方向上层叠的电池单元层叠体，该电池框架具有一对平板弹簧片(flat spring plate)、一对按压片和连接部件，所述连接部件连接一对所述平板弹簧片，在一对所述平板弹簧片之间设置一对所述按压片，在一对所述按压片之间设置所述电池单元层叠体，各个所述平板弹簧片具有第1区域和第2区域，在所述电池单元层叠体的层叠方向上，所述第2区域位于比所述第1区域靠内侧的位置，在所述第1区域中，所述连接部件被安装于所述平板弹簧片，在所述第2区域中，所述按压片被安装于所述平板弹簧片。

根据本发明，能够在抑制电池框架相对于电池单元层叠体的层叠方向向外侧膨出的同时吸收电池单元的膨胀、公差，对电池单元加压。

根据参照附图对以下实施方式进行的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。

附图说明

图1是电池模块的立体图。

图2是电池单元的立体图。

图3是电池单元层叠体和换热器的立体图。

图4是第1换热片和第2换热片的立体图。

图5是电池单元层叠体和换热器的剖面立体图。

图6是电池单元层叠体和换热器的剖视图。

图7是电池单元层叠体和换热器的剖面立体图。

图8是电池单元层叠体的立体图。

图9是电池单元层叠体的立体图。

图10是电池单元层叠体的剖视图。

图11是电池框架的立体图。

图12是电池框架的侧视图。

具体实施方式

〔第1实施方式〕

[电池模块的结构]

图1是电池模块10的立体图。在针对构成以下电池模块10的各部件的结构的说明中，使用图1中箭头所示的X轴、Y轴和Z轴的方向及朝向进行说明。在图1以外的后述的图中，也绘制出表示X轴、Y轴和Z轴的箭头。在图1以外的图中箭头所示的X轴、Y轴和Z轴的方向及朝向对应于图1中箭头所示的X轴、Y轴和Z轴的方向及朝向。

电池模块10具有4个电池单元层叠体12。4个电池单元层叠体12在使各电池单元层叠体12的长度方向朝向X轴方向的状态下沿Y轴方向排列。各电池单元层叠体12具有多个电池单元14。在各电池单元层叠体12中，多个电池单元14沿X轴方向排列层叠。即，电池单元14的层叠方向是与X轴方向相同的方向。各电池单元14沿其厚度方向层叠。在各电池单元层叠体12中，各电池单元14与另一电池单元14串联连接。

电池模块10具有换热器16。换热器16对各电池单元14进行冷却。

电池模块10具有4个电池框架18。各电池框架18保持各电池单元层叠体12。各电池框架18从X轴方向的两侧对电池单元层叠体12施加压力。据此，抑制各电池单元14的膨胀。

[电池单元的结构]

图2是电池单元14的立体图。图2表示2个电池单元14重合的状态。

电池单元14是层叠型的电池。电池单元14形成为矩形的板状。在电池单元14设置有正极电极片20a和负极电极片20b。正极电极片20a和负极电极片20b设置于电池单元14的多条边中的第1边14a。正极电极片20a形成为矩形的板状。负极电极片20b形成为矩形的板状。

[换热器的结构]

图3是电池单元层叠体12和换热器16的立体图。在图3中绘制出电池单元层叠体12的一部分和换热器16的一部分。图4是第1换热片22和第2换热片24的立体图。图5是电池单元层叠体12和换热器16的剖面立体图。在图5中绘制出电池单元层叠体12的一部分和换热器16的一部分。图6是电池单元层叠体12和换热器16的剖视图。在图6中绘制出电池单元层叠体12的一部分和换热器16的一部分。

换热器16具有多个第1换热片22和多个第2换热片24。多个第1换热片22和多个第2换热片24沿X轴方向排列层叠。多个第1换热片22和多个第2换热片24沿第1换热片22的厚度方向和第2换热片24的厚度方向层叠。多个第1换热片22和多个第2换热片24为，第1换热片22和第2换热片24交替层叠。

第2换热片24的构造与第1换热片22的构造相同。在换热器16中，配置第1换热片22的朝向和配置第2换热片24的朝向不同。

第1换热片22具有第1水套26。第1水套26的长度方向沿Y轴方向延伸。第1水套26具有第1供给流路28和第1返回流路30。在Z轴方向上，第1供给流路28相对于第1水套26的中心被设置于Z轴正侧。在Z轴方向上，第1返回流路30相对于第1水套26的中心被设置在Z轴负侧。冷却水在第1供给流路28的内部流动。冷却水在第1供给流路28内从Y轴方向负侧向Y轴方向正侧流动。冷却水在第1返回流路30的内部流动。冷却水在第1返回流路30内从Y轴方向正侧向Y轴方向负侧流动。即，Y轴方向是与冷却水在第1水套26的内部流动的流通方向相同的方向。

第1换热片22具有第1给排水头32。第1给排水头32被安装于第1水套26的Y轴方向负侧的端部。第1给排水头32具有第1给水口34，该第1给水口34用于向第1供给流路28供给冷却水。第1给水口34具有第1给水连接部36。第1给水连接部36被插入位于X轴方向正侧的另一第1换热片22的第1给水口34。第1给水连接部36具有密封槽36a。在密封槽36a安装密封部件38。第1给排水头32具有第1排水口40，该第1排水口40用于从第1返回流路30排出冷却水。在Y轴方向上，第1排水口40相对于第1水套26被配置于与第1给水口34相同侧。第1排水口40具有第1排水连接部42。第1排水连接部42被插入位于X轴方向正侧的另一第1换热片22的第1排水口40。第1排水连接部42具有密封槽42a。在密封槽42a安装密封部件44。

第1换热片22具有第1转向头(first turn header)46。第1转向头46被安装于第1水套26的Y轴方向正侧的端部。据此，第1转向头46相对于第1水套26被配置于第1给水口34及第1排水口40的相反侧。第1转向头46使从第1供给流路28流过来的冷却水向第1返回流路30流动。第1转向头46在Y轴方向上形成为向第1换热片22的外侧突出的曲面形状。据此，第1转向头46使从第1供给流路28流过来的冷却水的流动方向顺畅地改变，由此能够使从第1供给流路28流过来的冷却水向第1返回流路30流动。

第2换热片24具有第2水套48。第2水套48的长度方向沿Y轴方向延伸。第2水套48具有第2供给流路50和第2返回流路52。在Z轴方向上，第2供给流路50相对于第2水套48的中心被设置在Z轴正侧。在Z轴方向上，第2返回流路52相对于第2水套48的中心被设置在Z轴负侧。冷却水在第2供给流路50的内部流动。冷却水在第2供给流路50内从Y轴方向正侧向Y轴方向负侧流动。冷却水在第2返回流路52的内部流动。冷却水在第2返回流路52内从Y轴方向负侧向Y轴方向正侧流动。即，Y轴方向是与冷却水在第2水套48的内部流动的流通方向相同的方向。

第2换热片24具有第2给排水头54。第2给排水头54被安装于第2水套48的Y轴方向正侧的端部。第2给排水头54具有第2给水口56，该第2给水口56用于向第2供给流路50供给冷却水。在Y轴方向上，第2给水口56相对于第1水套26和第2水套48被设置在第1给水口34的相反侧。第2给水口56具有第2给水连接部58。第2给水连接部58被插入位于X轴方向正侧的另一第2换热片24的第2给水口56。第2给水连接部58具有密封槽58a。在密封槽58a安装密封部件60。第2给排水头54具有第2排水口62，该第2排水口62用于从第2返回流路52排出冷却水。在Y轴方向上，第2排水口62相对于第2水套48被配置于与第2给水口56相同侧。在Y轴方向上，第2排水口62相对于第1水套26和第2水套48被设置于第1排水口40的相反侧。第2排水口62具有第2排水连接部64。第2排水连接部64被插入位于X轴方向正侧的另一第2换热片24的第2排水口62。第2排水连接部64具有密封槽64a。在密封槽64a安装密封部件(未图示)。

第2换热片24具有第2转向头68。第2转向头68被安装于第2水套48的Y轴方向负侧的端部。据此，第2转向头68相对于第2水套48被配置于第2给水口56和第2排水口62的相反侧。第2转向头68使从第2供给流路50流过来的冷却水向第2返回流路52流动。第2转向头68在Y轴方向上形成为向第2换热片24的外侧突出的曲面形状。据此，第2转向头68使从第2供给流路50流过来的冷却水的流动的方向顺畅地改变，能够使从第2供给流路50流过来的冷却水向第2返回流路52流动。

图7是电池单元层叠体12和换热器16的剖面立体图。在图7中绘制出电池单元层叠体12的一部分和换热器16的一部分。

在第1换热片22与第2换热片24之间，在X轴方向上配置有2片电池单元14。2片电池单元14在厚度方向上重合。重合的2片电池单元14的外侧的表面与第1换热片22的第1水套26或者第2换热片24的第2水套48直接接触。各电池单元14在正极电极片20a和负极电极片20b朝向Z轴方向正侧的状态下被配置在第1换热片22与第2换热片24之间。

[电池单元的连接结构]

图8是电池单元层叠体12的立体图。图9是电池单元层叠体12的立体图。图10是电池单元层叠体12的剖视图。

各电池单元14的正极电极片20a和被配置于X轴方向正侧的相邻的另一电池单元14的负极电极片20b相连接。该正极电极片20a和该负极电极片20b在厚度方向上重叠。该正极电极片20a和该负极电极片20b分别为弯曲且相对于X轴方向倾斜的状态。X轴方向是与各电池单元14彼此重合的方向相同的方向。该正极电极片20a和该负极电极片20b分别为弯曲且相对于Z轴方向倾斜的状态。Z轴方向是与连接各电池单元14的第1边14a和第1边14a相反侧的第2边14b(图2)的方向相同的方向。

在正极电极片20a和负极电极片20b被电极片保持部70和压板72夹紧的状态下，电极片保持部70和压板72被螺钉74紧固。

[电池框架的结构]

图11是电池框架18的立体图。图12是电池框架18的侧视图。

电池框架18具有一对平板弹簧片76、一对按压片78和4根连接轴80。连接轴80相当于本发明的连接部件。

在一对平板弹簧片76之间设置有一对按压片78。在一对按压片78之间设置有电池单元层叠体12(图1)。各连接轴80沿X轴方向延伸。各连接轴80连接一对平板弹簧片76。本实施方式的连接轴80为圆棒形状。也可以代替连接轴80而通过板状的部件来连接一对平板弹簧片76。

各平板弹簧片76具有中央部76a和4个臂部76b。各臂部76b从中央部76a延伸出。各臂部76b相对于Z轴方向在X轴方向上向电池框架18的外侧沿倾斜方向延伸。

各平板弹簧片76具有第1区域和第2区域。第1区域是各臂部76b的顶端部分的区域。第2区域是第1区域以外的区域。在第2区域中包括中央部76a。在X轴方向上，第2区域位于比第1区域靠电池框架18的内侧的位置。

在各平板弹簧片76的中央部76a安装有各按压片78。也可以在各平板弹簧片76的臂部76b的第2区域安装各按压片78。各按压片78通过螺钉82被安装于各平板弹簧片76。各按压片78也可以通过焊接被安装于各平板弹簧片76。

在Z轴方向上，各平板弹簧片76的臂部76b的第1区域和各按压片78重叠。在Y轴方向上，各平板弹簧片76的臂部76b的第1区域和各按压片78重叠。Z轴方向和Y轴方向是与电池单元层叠体12的层叠方向正交的方向相同的方向。

在各平板弹簧片76的臂部76b的第1区域安装有各连接轴80。在比各平板弹簧片76靠外侧的位置，调节螺栓84旋合于各连接轴80。通过在一对按压片78之间配置有电池单元层叠体12的状态下将调节螺栓84紧固，由一对按压片78对电池单元层叠体12施加的压力变大。通过调节调节螺栓84的紧固量，使对电池单元层叠体12施加的压力为200kPa～400kPa。

[作用效果]

本实施方式的电池框架18具有平板弹簧片76。平板弹簧片76通过按压片78在层叠方向上按压电池单元层叠体12。在该情况下，平板弹簧片76的第2区域在电池单元层叠体12的层叠方向上向外侧变形。

在电池单元层叠体12的层叠方向上，平板弹簧片76的第2区域位于比第1区域靠内侧的位置。据此，第2区域在比第1区域靠内侧的范围内变形，据此，能够在层叠方向上按压电池单元层叠体12。因此，能够抑制电池框架18在电池单元层叠体12的层叠方向向外侧膨出。

本实施方式的电池框架18为，在与电池单元层叠体12的层叠方向正交的方向上(从层叠方向观察)，平板弹簧片76的第1区域和按压片78重叠。按压片78在第2区域中被安装于平板弹簧片76。在由电池单元层叠体12对按压片78作用过大的力的情况下，按压片78抵接于第1区域。据此，能够抑制第2区域向比第1区域靠外侧的位置变形。

本实施方式的电池框架18在比各平板弹簧片76靠外侧的位置，将调节螺栓84旋合于各连接轴80。通过调节调节螺栓84的紧固量，能够调节对电池单元层叠体12施加的压力。

本实施方式的电池框架18通过连接轴80来连接一对平板弹簧片76。与设置覆盖电池单元层叠体12整体的壳体的情况相比较，能够减轻电池框架18的重量。

另外，本发明并不限定于上述的实施方式，在没有脱离本发明的主旨的范围内能够采用各种结构。

〔根据实施方式能得到的发明〕

下面记载根据上述实施方式能掌握的发明。

一种电池框架(18)，其用于保持多个电池单元(14)在厚度方向上层叠的电池单元层叠体(12)，具有一对平板弹簧片(76)、一对按压片(78)和连接部件(80)，所述连接部件(80)连接一对所述平板弹簧片，在一对所述平板弹簧片之间设置一对所述按压片，在一对所述按压片之间设置所述电池单元层叠体，各个所述平板弹簧片具有第1区域和第2区域，在所述电池单元层叠体的层叠方向上，所述第2区域位于比所述第1区域靠内侧的位置，在所述第1区域中，所述连接部件被安装于所述平板弹簧片，在所述第2区域中，所述按压片被安装于所述平板弹簧片。据此，能够抑制电池框架在电池单元层叠体的层叠方向上向外侧膨出。

在上述的电池框架中，可以为，在与所述层叠方向正交的方向上，所述第1区域和所述按压片重叠。据此，能够抑制第2区域向比第1区域靠外侧的位置变形。

在上述的电池框架中，可以为，在所述连接部件安装调节螺栓(84)，所述调节螺栓调节在所述层叠方向上从所述按压片对所述电池单元层叠体作用的压力。通过调节调节螺栓的紧固量，能够调节对电池单元层叠体施加的压力。

在上述的电池框架中，所述连接部件是沿所述层叠方向延伸的轴。据此，能够减轻电池框架。