專利名稱：電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將電池狀態(tài)檢測(cè)電路與以層疊狀態(tài)連接多個(gè)電池單元而成的電池塊連接的車輛用電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車輛用的電池系統(tǒng)層疊多個(gè)電池單元，將電池單元串聯(lián)連接，提高輸出電壓。該電池系統(tǒng)在檢測(cè)各電池單元的狀態(tài)，并控制充放電，防止電池單元變差。串聯(lián)連接的各電池單元利用相同的電流進(jìn)行充放電。累計(jì)電池中流動(dòng)的充放電的電流，計(jì)算剩余容量，控制充放電以使剩余容量在設(shè)定范圍之內(nèi)。剩余容量是通過將充電電流的累計(jì)值加在一起，減去放電電流的累計(jì)值進(jìn)行計(jì)算的。利用相同的電流進(jìn)行充放電的電池單元，隨著時(shí)間的經(jīng)過，會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上的剩余容量的差異。這是因?yàn)楦麟姵貑卧臏囟然螂娞匦缘牟煌箤?shí)質(zhì)上的充放電發(fā)生變化。若實(shí)質(zhì)上的剩余容量中產(chǎn)生差異，則剩余容量小的電池單元容易被過放電，另外，剩余容量大的電池單元變得容易被過充電，這是造成電池單元變差的原因。過充電或過放電都會(huì)使電池單元顯著變差。車輛用電池系統(tǒng)由于具有眾多的電池單元，所以制造成本極高，延長其使用壽命極其重要。
電池單元的變差可以通過檢測(cè)出各電池單元的電壓后，將實(shí)質(zhì)上的剩余容量控制在設(shè)定范圍內(nèi)來防止。因此，在將多個(gè)電池單元串聯(lián)連接形成電池塊的電池系統(tǒng)中，設(shè)置了檢測(cè)各電池單元的電壓的電池狀態(tài)檢測(cè)電路。該電池狀態(tài)檢測(cè)電路設(shè)置在電池塊
的附近，通過線束(wire harness)與各電池單元的正負(fù)電極端子連接(參照專利文獻(xiàn)1)。
層疊多個(gè)電池單元的車輛用電池系統(tǒng)，例如，如圖l概略圖
4所示，將線束94與各電池單元91的電極端子93連接，再將其與設(shè)置在電池塊92外部的電池狀態(tài)檢測(cè)電路90連接。該線束94捆扎多條長的導(dǎo)線95，將各導(dǎo)線95與各電池單元91的電極端子93和電池狀態(tài)檢測(cè)電路90連接。該線束94變長，而且，與各電池單元91連接的導(dǎo)線95的長度不同，與遠(yuǎn)離電池狀態(tài)檢測(cè)電路90的電池單元91連接的導(dǎo)線95變得極長。長而且長度不同的線束的導(dǎo)線的阻抗相當(dāng)大，并且，根據(jù)導(dǎo)線的不同，阻抗大小也有相當(dāng)?shù)牟町?。?dǎo)線的阻抗的差異就成為電池狀態(tài)檢測(cè)電路檢測(cè)各電池單元的電壓的檢測(cè)誤差的原因。特別地是電池狀態(tài)檢測(cè)電路需要以極高的精確度檢測(cè)各電池單元的電壓差。例如，對(duì)于以電池單元作為鋰離子電池的電池系統(tǒng)，要求其以例如0. 05V以上的精確度，優(yōu)選0. 02V以上的極高的精確度檢測(cè)各電池單元的電壓。由于以往的電池系統(tǒng)使用捆扎了非常長的導(dǎo)線的線束，所以線束的大阻抗成為使各電池單元的測(cè)定精確度降低的原因。
并且，以往的電池系統(tǒng)有如下的缺點(diǎn)，即，由于將捆扎了長極板的線束與各電池單元連接，所以這就導(dǎo)致由于線束斷線而造成功能不全，此外由于線與線之間的短路而引起冒煙、著火等問題。
專利文獻(xiàn)1JP特開2008-140631號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述缺點(diǎn)而進(jìn)行的。本發(fā)明的重要目的是提供一種車輛用電池系統(tǒng)，其可以降低并均勻化連接各電池單元與電池狀態(tài)檢測(cè)電路的線路的阻抗，并能以極高的精確度檢測(cè)多個(gè)電池單元的電壓。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)重要目的是提供一種車輛用電池系統(tǒng)，其可以有效地防止將多個(gè)電池單元與電池狀態(tài)檢測(cè)電路連接
的線束的斷線或短路而引起的冒煙、著火，并且電池狀態(tài)檢測(cè)電路可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定地檢測(cè)各電池單元的狀態(tài)，提高可靠性和安全性。
5本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)具有電池塊2，其是通過將設(shè)置
了正負(fù)電極端子13的端子面1A作為位于同一面的端子平面2A，并將多個(gè)電池單元1固定為層疊狀態(tài)而形成的；和電池狀態(tài)檢測(cè)電路30，其與構(gòu)成該電池塊2的各電池單元1的電極端子13連接，并檢測(cè)各電池單元1的狀態(tài)。另外，電池系統(tǒng)還具有將實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)檢測(cè)電路30的電子部件40固定的電路基板7、 57、 67、87。該電路基板7、 57、 67、 87是將電子部件40固定在單面上而成的單面安裝的基板。該電路基板7、 57、 67、 87與電池塊2的端子平面2A相對(duì)置，并以將電子部件40配置在與端子平面2A相對(duì)置的對(duì)置面的相反一側(cè)的面上的狀態(tài)固定在電池塊2上。另外，電池系統(tǒng)中，各電池單元1的正負(fù)電極端子13與電路基板7、57、 67、 87連接，且連接到電池狀態(tài)檢測(cè)電路30上。
上述電池系統(tǒng)特征為可以降低并均勻化與各電池單元和電池狀態(tài)檢測(cè)電路連接的線路的阻抗，由此，能以極高的精確度檢測(cè)出多個(gè)電池單元的電壓。其原因是因?yàn)樵谏鲜鲭姵叵到y(tǒng)中，將安裝電池狀態(tài)檢測(cè)電路的電路基板，以與電池塊的端子平面相對(duì)置的方式進(jìn)行配置，所以可以將各電池單元的正負(fù)電極端子以最短距離與電路基板連接。
此外，上述電池系統(tǒng)還具有以下的特征可有效地防止將多
個(gè)電池單元與電池狀態(tài)檢測(cè)電路連接的線束的斷線或短路所引起的冒煙和著火，并可以通過電池狀態(tài)檢測(cè)電路準(zhǔn)確、穩(wěn)定地檢
測(cè)各電池單元的狀態(tài)，提高可靠性和安全性。這是因?yàn)樵谏鲜鲭姵叵到y(tǒng)中，將安裝電池狀態(tài)檢測(cè)電路的電路基板，以與電池塊的端子平面相對(duì)置的方式進(jìn)行固定，并將各電池單元的正負(fù)電極端子與電路基板連接。該結(jié)構(gòu)不使用長線束，就可以在靠近電池單元的電極端子固定的電路基板上連接電極端子，且可以不用將把各電池單元的電極端子與電路基板連接的導(dǎo)線進(jìn)行捆扎，或不出現(xiàn)導(dǎo)線交叉就能進(jìn)行布線。因此可以切實(shí)地防止導(dǎo)線的短路等°
另外，在上述電池系統(tǒng)中，將電路基板面對(duì)電池塊的端子平面配置，并且將該電路基板作為單面基板，將實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)檢測(cè) 電路的電子部件固定在一個(gè)面上，并將電子部件固定在與電池塊 相對(duì)置的面的相反一側(cè)的面上。該結(jié)構(gòu)的特征是電子部件不被 固定在與電池塊相對(duì)置的面上，從而電子部件或?qū)ζ洳季€的電路 基板的導(dǎo)電部不與電池單元的電極端子發(fā)生接觸，可以更切實(shí)地 防止電池單元的電極端子等的短路。另外，由于是在電路基板的 一個(gè)面上配置電子部件，所以，可以實(shí)現(xiàn)更薄的電路基板和電池 系統(tǒng)。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，電路基板57、 67可以在與電
池塊的對(duì)置面上設(shè)置絕緣層57Y、 67Y。
上述的電池系統(tǒng)的特征為通過在電路基板的與電池塊相對(duì)
置的面上設(shè)置的絕緣層，可以更切實(shí)地阻止電池單元的短路。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以在電路基板7、 87上連接 與電池單元1熱接合的、用于檢測(cè)電池溫度的溫度傳感器38。
上述的電池系統(tǒng)中，可以在將溫度傳感器配置在理想的位置 的同時(shí)，以最短的距離切實(shí)地將溫度傳感器與電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路 連接。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以在電池單元1的端子面1A 上設(shè)置注液孔14;在電路基板7、 87與電池單元1的注液孔14 相對(duì)置的位置上開口貫通孔7A、 87A。
上述的電池系統(tǒng)具有以下的特征可以將多個(gè)電池單元連接 作為電池塊，然后，在將電路基板固定在該電池塊的狀態(tài)下，向 各電池單元注入液體。因此，不需要像以往那樣，為了不使電池
單元鼓出而使用托盤托住，另外，也不需要注入液體，然后從
托盤中取出，對(duì)鼓出的電池單元進(jìn)行加壓保持所規(guī)定的形狀，然 后組裝成電池塊。而且，還由于可以在連接多個(gè)電池單元的狀態(tài) 下注入液體，所以，不需要將電池單元安裝到用于注入液體的托 盤，從而可以高效率地進(jìn)行注入液體工序。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以在電池單元1的端子面1A 上設(shè)置安全閥的排出口 12;可以在電路基板87與安全閥的排出口 12相對(duì)置的位置上貫穿設(shè)置使氣體通過的氣體排出孔87B。
上述電池系統(tǒng)中，在使用狀態(tài)下打開安全閥排出氣體等時(shí)， 可以順暢地將該氣體排出。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以在電池單元1的端子面1A 上設(shè)置安全閥的排出口 12，并且在電池塊2的端子平面2A和電 路基板7之間設(shè)置連接該排出口 12的氣體排出管6。
上述電池系統(tǒng)中，可以通過氣體排出管將從安全閥排出的氣 體順暢地排出，并且，即使該排出氣體溫度很高，也不會(huì)對(duì)電池 或電路基板造成由高溫引起的損害。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以將電路基板7固定在氣體 排出管6上。
上述電池系統(tǒng)中，可以通過被固定在電池塊上的氣體排出管 將電路基板可靠地固定在電池塊上。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以通過電壓檢測(cè)線8、 48、 58、 68、 78，將電路基板7、 57、 67、 87與各電池單元1的正負(fù) 電極端子13連接，還可以將各電壓檢測(cè)線8、 48、 58、 68、 78 連接到電極端子13的大致相同位置上。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，將連接到電極端子13的電壓 檢測(cè)線48的一端連接到連接器42上，使該連接器42與固定在 電路基板7上的連接器43連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了電極端子13與電 路基板7的連接。
本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)中，可以通過電壓檢測(cè)線58、 68 將電路基板7與各電池單元1的正負(fù)電極端子13連接，并將各 電壓檢測(cè)線58、 68設(shè)置為能彈性變形的導(dǎo)電性的金屬線。


圖1是以往的車輛用的電池系統(tǒng)的概略俯視圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛用的電池系統(tǒng)的立體圖。
圖3是取下圖2所示的車輛用的電池系統(tǒng)的上殼后的立體圖。圖4是圖3所示的車輛用的電池系統(tǒng)的分解立體圖。
圖5是圖2所示的車輛用的電池系統(tǒng)的橫截面圖。
圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車輛用的電池系統(tǒng)的框圖。
圖7是電池狀態(tài)檢測(cè)電路的框圖。
圖8是表示電池單元和墊圈的層疊結(jié)構(gòu)的分解立體圖。 圖9是表示電極端子和連接端子的連接結(jié)構(gòu)的放大立體圖。 圖10是表示將圖5所示的電池系統(tǒng)的電路基板固定在電池 塊上的結(jié)構(gòu)的放大截面圖。
圖11是表示將電路基板固定在電池塊的另一例的放大截面圖。
圖12是表示將電路基板固定在電池塊的另一例的放大截面
符 1. 2'3.4.
5. 6'
13是表示電路基板的另一例的放大截面圖。
14是表示電路基板的另一例的放大截面圖。
15是表示電壓檢測(cè)線的另一例的放大截面圖。
16是表示電壓檢測(cè)線的另一例的放大截面圖。
17是本發(fā)明的其他實(shí)施例的車輛用電池系統(tǒng)的橫截面圖
號(hào)說明
1A…端子面 2A…端子平面
電池單元 電池塊 電池座 終板 連接固 氣體排
4A'
定器具 出管
加強(qiáng)肋
7…電路基板
6A..，突起筒部
6B…連接片7A.-貫通孔
7X…絕緣基板
7el…導(dǎo)電部
7S…通孔
8…電壓檢測(cè)線
99…外裝殼
角形電池 外裝罐 排出口 電極端子 注液孔
9A' 9a' 9b' 9c' 9B'
上殼
上表面板 側(cè)面板 階梯部 下殼
15A…溝
冷卻間隙 加強(qiáng)金屬零件 制動(dòng)螺絲 制動(dòng)螺絲 連接器具
凸部 螺栓 螺母
制動(dòng)螺絲
空間
排氣管
供給管
凸條
電池狀態(tài)檢測(cè)電路
電壓檢測(cè)電路
單元平衡電路
溫度檢測(cè)電路
控制電路
20A.
20B'
螺栓 -螺母
1068' 78' 87'
90' 91' 92' 93' 94' 95'35.-絕緣通信電路36.--主控電路
38'-溫度傳感器39.，，熱傳導(dǎo)材料40.-電子部件 ...導(dǎo)線41.-連接端子41A"，連接孔
41B.-連接部42.-連接器43.-連接器
48'-電壓檢測(cè)線
57--電路基板57Y"-絕緣層
57a.-導(dǎo)電部
57S.-通孔
58-"電壓檢測(cè)線58A.'折彎部67.-電路基板67Y..-絕緣層
電壓檢測(cè)線 電壓檢測(cè)線 電路基板
電池狀態(tài)檢測(cè)電路
電池單元
電池塊
電極端子
線束
導(dǎo)線
67y 67a 67b 67S 68A.
87A' 87B
>遮光層 -導(dǎo)電部 -導(dǎo)電層 -通孔
彎曲部
貫通孔 ，氣體排出孔
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。但是，下面所 示的實(shí)施例僅僅是舉例說明將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的車輛 用電池系統(tǒng)，本發(fā)明的車輛用電池系統(tǒng)不僅限于以下所述。
另外，為了更容易理解技術(shù)方案，本說明書使用與實(shí)施例中 所示的部件相對(duì)應(yīng)的編號(hào)，標(biāo)注"技術(shù)方案"以及"解決技術(shù)課 題的手段一欄"中所示的部件。但是，技術(shù)方案中所示的部件絕 不僅限于實(shí)施例中的部件。
本發(fā)明的電池系統(tǒng)主要適合于利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩者來 行駛的混合動(dòng)力汽車、或僅僅利用電動(dòng)機(jī)行駛的電動(dòng)汽車等的電 動(dòng)車輛的電源。
圖2至圖7所示的電池系統(tǒng)，具有將多個(gè)電池單元l以層 疊狀態(tài)固定的電池塊2;和與構(gòu)成該電池塊2的各電池單元1的 電極端子13連接，并且檢測(cè)各電池單元1的狀態(tài)的電池狀態(tài)檢
測(cè)電路30。
電池塊2以設(shè)置了正負(fù)電極端子13的電池單元1的端子面 1A (圖4中的上面)位于同一面上的方式進(jìn)行層疊，將電池塊2 的上表面作為端子平面2A。電池塊2用電池座3將位于外側(cè)的、 層疊的電池單元1固定。如圖8所示，電池單元1為角形電池10， 其外形為四角形，并且將圖中的上表面設(shè)為端子面1A，在其上設(shè) 置了正負(fù)電極端子13和安全閥的排出口 12和注液孔14。
如圖8所示，角形電池10是與厚度相比，寬度更寬，換句 話說，比寬度還薄的角形電池10，在厚度方向上被層疊形成電池 塊2。該角形電池10是鋰離子二次電池。但是，角形電池也可以 是鎳氫電池或鎳鎘電池等二次電池。圖中的角形電池10是寬度 較寬的兩個(gè)表面為四角形的電池，將兩表面相對(duì)置地進(jìn)行層疊作 為電池塊2。在角形電池10中，在端子面1A的兩端部突出地設(shè) 置了正負(fù)電極端子13，在中央部設(shè)置了安全閥的排出口 12。
一旦角形電池10的內(nèi)壓高出設(shè)定壓力，安全閥就打開，防 止內(nèi)壓的上升。該安全閥內(nèi)部裝有堵住排出口 12的閥體(圖中沒有顯示)。閥體是由于設(shè)定壓力而被破壞的薄膜、或通過設(shè)定 壓力來打開閥門的彈性體按壓在閥座上的閥。若安全閥被打開， 則通過排出口 12，角形電池10的內(nèi)部向外部開放，放出內(nèi)部的
氣體，防止內(nèi)壓上升。
另外，在角形電池10中，將正負(fù)電極端子13向各自反方向 折彎的同時(shí)，在相鄰的角形電池之間，將正負(fù)電極13向互相對(duì) 置的方向折彎。圖中的電池系統(tǒng)中，將相鄰的角形電池10的正 負(fù)電極端子13以層疊狀態(tài)連接，互相串聯(lián)連接。如圖9所示， 以層疊狀態(tài)連接的電極端子13，通過螺栓20A和螺母20B等連接 器具連接。不過，角形電池也可以通過母線(bus bar)將正負(fù) 電極端子互相串聯(lián)連接。將相鄰的角形電池10互相串聯(lián)連接的 電池系統(tǒng)可以提高輸出電壓使輸出增大。另外，電池系統(tǒng)中也可 以并聯(lián)連接相鄰的角形電池。
電池塊2在層疊的角形電池10之間夾有墊圈15。墊圈15 使相鄰的角形電池保持絕緣。如圖8所示，墊圈15可以將角形 電池10嵌接在兩個(gè)面上，配置在固定位置，以該形狀將相鄰的 角形電池10進(jìn)行層疊，并使其位置不出現(xiàn)偏離。通過墊圈進(jìn)行 絕緣并被層疊的角形電池10的外裝罐11可以用鋁等金屬制成。 電池塊可以不用夾有墊圈就可以將多個(gè)電池單元層疊固定。圖中 雖然沒有顯示，但是該電池單元是利用絕緣膜覆蓋角形電池的金 屬制成的外裝罐的表面來進(jìn)行絕緣的。該絕緣膜中可以使用塑料 制成的熱收縮管或絕緣涂料。另外，電池單元的角形電池的外裝 罐可以使用塑料等絕緣材料。這些角形電池可以不用夾有墊圈就 能層疊形成電池塊。
在電池單元1中所層疊的墊圈15中，為了有效地冷卻電池 單元1，在與電池單元1之間設(shè)置了使空氣等冷卻氣體通過的冷 卻間隙16。圖8的墊圈15中，在與電池單元1相對(duì)置的面上， 設(shè)置了一直延伸到兩側(cè)邊緣的溝15A，在與電池單元1之間設(shè)置 了冷卻間隙16。圖中的墊圈15中，相互平行地、并以所規(guī)定的 間隔設(shè)置了多個(gè)溝15A。在圖中的墊圈15的兩個(gè)面上設(shè)置了溝15A，在相鄰的電池單元1與墊圈15之間設(shè)置了冷卻間隙16。該 結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，可以通過在墊圈15的兩側(cè)所形成的冷卻間隙16， 有效地冷卻兩側(cè)的電池單元1。不過，也可以僅僅在墊圈的單面 設(shè)置溝，在電池單元與墊圈之間設(shè)置冷卻間隙。圖3和圖4的冷 卻間隙16是在水平方向上設(shè)置的，以便能夠在電池塊2的左右 開口。被強(qiáng)行送風(fēng)到冷卻間隙16的空氣直接、效果很好地冷卻 電池單元1的外裝罐11。該結(jié)構(gòu)的特征為能有效阻止電池單元 l的暴熱，并且，可以效果很好地冷卻電池單元1。
將電池單元1以層疊狀態(tài)進(jìn)行固定的電池座3具有將電池 塊2從兩端面夾住而形成的一對(duì)終板4;和將兩端部或中間部連
接到一對(duì)終板4上形成的連接固定器具5。連接固定器具5設(shè)置 在角形電池10的外周面上，將兩端部或中間部與終板4連接。 電池座3的結(jié)構(gòu)為用一對(duì)終板4夾住層疊了電池單元1的電池 塊2的兩端面，并且，以將在角形電池10的外周面上所配設(shè)的 連接固定器具5的兩端連接到終板4上的構(gòu)造，將多個(gè)角形電池 10以層疊狀態(tài)牢牢固定。
終板4為具有與角形電池10的外形相同的形狀和尺寸的四 角形，從兩端面夾住并固定所層疊的電池塊2。終板4為塑料制 或金屬制，在外側(cè)面上，以一體成形的方式設(shè)置縱橫延伸的加強(qiáng) 肋4A。另外，圖中所示的終板4沿著上邊緣固定了加強(qiáng)金屬零件 17，將連接固定器具5與該加強(qiáng)金屬零件17連接。該結(jié)構(gòu)的特 征為可以通過加強(qiáng)金屬零件17加強(qiáng)終板4的上邊緣，實(shí)現(xiàn)牢 固的結(jié)構(gòu)，另外，可以牢固地連接連接固定器具5。特別地，該 結(jié)構(gòu)的特征為使用塑料成形終板4，可以使其自身牢固。但是， 終板并不是必須使用加強(qiáng)金屬零件進(jìn)行加強(qiáng)。例如，將終板制成 金屬制造，這樣就可以不需要設(shè)置加強(qiáng)金屬零件，直接固定連接 固定器具。連接固定器具5用鐵等的金屬制成，用制動(dòng)螺絲18 將其兩端或中間固定在終板4上。
圖6和圖7顯示電池系統(tǒng)的框圖。該框圖的電池系統(tǒng)將電池 狀態(tài)檢測(cè)電路30與各電池單元1連接。圖7所示的電池狀態(tài)檢測(cè)電路30具有檢測(cè)各電池單元1的電壓的電壓檢測(cè)電路31;
使各電池單元1的電壓相等，并將單元平衡均等化的單元平衡電 路32;檢測(cè)電池溫度的溫度檢測(cè)電路33;和控制這些電路，并
且處理由這些電路所輸入的信號(hào)后，通過絕緣通信電路35向外 部輸出的控制電路34。圖6的電池系統(tǒng)具有多個(gè)電池塊2，將從 與各電池塊2所連接的電池狀態(tài)檢測(cè)電路30所輸出的信號(hào)輸入 到主控制電路36。主控制電路36根據(jù)由各電池狀態(tài)檢測(cè)電路30
輸入的信號(hào)對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行控制。
實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)檢測(cè)電路30的電子部件40被安裝在電路基板 7上。該電路基板7是將電子部件40單面固定的單面安裝的基板。 如圖3至圖5所示，在單面上固定了電子部件40的電路基板7， 與電池塊2的端子平面2A相對(duì)置地被固定在圖中的電池塊2的 上方。而且，單面安裝的電路基板7以將電子部件40配置在與 電池塊2的端子平面2A相對(duì)置的面的相反一側(cè)的面上的狀態(tài)固 定在電池塊2上。圖10到圖12表示了將單面安裝的電路基板7 固定在電池塊2上的狀態(tài)。在這些圖中，單面安裝的電路基板7 將電子部件40固定在上表面，使下表面為與電池塊2相對(duì)置的 面。即，在電路基板7與電池塊2相對(duì)置的背面沒有固定電子部 件40。在圖10至圖12的電路基板7中，僅在相對(duì)置面的相反一 側(cè)的上表面設(shè)置了由薄金屬層構(gòu)成的導(dǎo)電部7a，在該導(dǎo)電部7a 上焊接了電子部件40的導(dǎo)線40a，在上表面安裝了電子部件40。 另外，在圖10的電路基板7中，在兩面設(shè)置了貫穿的貫通孔7S， 在此插過與電極端子13連接的電壓檢測(cè)線8，焊接固定。在圖 11的電路基板7中，將與電極端子13連接的電壓檢測(cè)線78從電 路基板7的側(cè)邊緣布線到電路基板上，并焊接連接到電路基板7 的上表面設(shè)置的導(dǎo)電部7a上。另外，在圖12的電路基板7中， 將連接器43固定在下表面，將該連接器43與通過電壓檢測(cè)線48 連接到電極端子13的連接器42連接。在這些單面安裝的電路基 板7中，由于將導(dǎo)電部7a設(shè)置在相對(duì)置面的相反一側(cè)，所以在 與電池塊2相對(duì)置的面上，使電路基板7的絕緣基板7X露出，成為絕緣表面。這是因?yàn)殡娐坊?是在酚醛樹脂或玻璃環(huán)氧樹
脂等的絕緣基板7X的表面上設(shè)置導(dǎo)電部7a制作而成的。
在圖13的單面安裝的電路基板57中，在貫通孔57S中插過 電子部件40的導(dǎo)線40a，將導(dǎo)線40a焊接固定在電路基板57的 導(dǎo)電部57a上之后，在與電池塊2相對(duì)置的一面上設(shè)置了絕緣層 57Y。絕緣層57Y粘接有絕緣片，或者是涂覆有絕緣材料的抗蝕 劑等。另外，絕緣層57Y的絕緣材料可以使用具有環(huán)氧樹脂或硅 等的絕緣性的材料。圖14的電路基板67是層疊了成為絕緣層67Y 的遮光層67y的2層基板，將絕緣層67Y的遮光層67y配置在與 電池塊2相對(duì)置的一面。該電路基板67可以將電子部件40的導(dǎo) 線40a焊接固定在與貫通孔67S連接的導(dǎo)電部67a上，并且，通 過絕緣層67Y的遮光層67y將與電池塊2相對(duì)置的一面絕緣。另 外，可以在與遮光層67y的邊界處設(shè)置導(dǎo)電層67b，通過該導(dǎo)電 層67b提高電子部件40的散熱，或者減小導(dǎo)電部67a的電阻。
在圖3和圖4的電路基板7中，將兩端部固定在終板4上。 并且，圖中的電路基板7被固定于在電池塊2的端子平面2A上 固定的氣體排出管6的上面。被固定在氣體排出管6上的電路基 板7可以牢牢固定在電池塊2上。
在電路基板7中，設(shè)置了貫通孔7A，用來從電池單元1的端 子面1A上設(shè)置的注液孔14向外裝罐11注液。該貫通孔7A在與 電池單元1的注液孔14相對(duì)置的位置上開口。在該電池塊2中， 將沒有注液的電池單元1層疊，用終板4固定，將電路基板7固 定。在這種狀態(tài)下，通過向各電池單元1注液并封閉注液孔14 來組裝。在這種狀態(tài)下組裝的電池塊2，沒有必要將多個(gè)電池單 元1排列在托盤(tray)中保持不鼓出，可以通過保持層疊不鼓 出的狀態(tài)進(jìn)行高效的注液。另外，在組裝成電池塊2的狀態(tài)下， 因?yàn)槲聪螂姵貑卧?的外裝罐11中注入電解液，所以可以防止 該工序中的短路等損害，而進(jìn)行安全的組裝。
電路基板7靠近電池塊2的端子平面2A，以與端子平面2A 平行的狀態(tài)被固定。在圖5的電路基板7中，將與電池單元1熱
16接合的、用來檢測(cè)電池溫度的溫度傳感器38固定在下表面。通
過該結(jié)構(gòu)，可以將電路基板7以與電池塊2的端子平面2A相對(duì) 置的方式固定，并能將溫度傳感器38以熱接合狀態(tài)固定在電池 單元1上。在溫度傳感器38與電池單元1之間配設(shè)了絕緣性的 熱傳導(dǎo)材料39，可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)出電池單元1的溫度。通過溫 度傳感器38檢測(cè)電池單元1的溫度的電池狀態(tài)檢測(cè)電路30將檢 測(cè)出的溫度輸出到外部，如果電池溫度高出設(shè)定溫度或者是低于 設(shè)定溫度，則限制或者切斷充放電的電流。
電路基板7通過電壓檢測(cè)線8連接到各電池單元1的正負(fù)電 極端子13上。電壓檢測(cè)線8將所有電池單元1的正負(fù)電極端子 13與安裝在電路基板7上的電池狀態(tài)檢測(cè)電路30的電壓檢測(cè)電 路31連接。因此，例如層疊了 80個(gè)電池單元的電池塊，則通過 81根電壓檢測(cè)線與電路基板連接。電壓檢測(cè)電路31通過電壓檢 測(cè)線8檢測(cè)各電池單元1的電壓。電池狀態(tài)檢測(cè)電路30通過由 電壓檢測(cè)電路31檢測(cè)出的電池單元1的電壓，檢測(cè)出電池單元1 的狀態(tài)并輸出到外部。
在層疊相鄰的電池單元1的電極端子13而通過連接器具20 直接連接、或者通過母線進(jìn)行連接的電池塊2中，大電流流過， 由于電極端子13的連接部的電阻，而產(chǎn)生電壓下降。該電壓下 降，與電池塊2的電流成比例地變大。為了防止由于連接部電壓 下降產(chǎn)生的檢測(cè)誤差，電壓檢測(cè)線8被連接到與各電池單元1大 致相同的位置上，即，將電壓下降一起加到各電池單元1的電壓 上。
電壓檢測(cè)線8的一端固定在電極端子13上，另一端與電路 基板7連接。電壓檢測(cè)線8通過連接端子14被固定在電極端子 13上。如圖9所示，連接端子41通過固定了相鄰的電極端子13 的連接器具20被固定在電極端子13上。如該圖所示的連接端子 41是利用金屬板加工而成的，在一側(cè)的端部設(shè)置使連接器具20 的螺栓20A貫穿的連接孔41A，并且，將另一側(cè)的端部設(shè)為細(xì)長 的條狀，將該端部向上方折彎成為垂直狀態(tài)的連接部41B。該連接端子41將立起來的連接部41B作為電壓檢測(cè)線8，貫穿電路基 板7。貫穿了電路基板7的電壓檢測(cè)線8被焊接固定在電路基板 7上。不過，電壓檢測(cè)線也可以從電路基板的兩側(cè)布線，來連接 電路基板和電極端子。圖中雖沒有顯示，但是用母線連接了電極 端子的電池塊2可以在母線的金屬板上設(shè)置電壓檢測(cè)線。另外， 電路電壓檢測(cè)線不需要設(shè)置連接端子，而可以采用焊點(diǎn)焊接或激 光焊接的方式直接連接電極端子，或者，也可以通過連接器 (connector)連接電極端子。
在圖12的電池系統(tǒng)中，將連接器42連接在與電極端子13 連接的電壓檢測(cè)線48的一端，將該連接器42與固定在電路基板 7上的連接器43連接。圖中的電池系統(tǒng)因?yàn)樵陔姵貑卧?的端子 面1A的中央部設(shè)置了氣體排出管6，所以在端子面1A的兩側(cè)配 設(shè)了連接器42。連接器42通過電壓檢測(cè)線48被配置于固定位置， 或者可以在電極端子13或氣體排出管6上固定后，再配置在固 定位置上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以將電路基板7按壓在電池塊2的端 子平面2A上，連接連接器42、 43，將電路基板7與各電極端子 13連接。
另外，電路基板7與各電極端子13可以通過具有圖15至圖 16所示的結(jié)構(gòu)的電壓檢測(cè)線58、 68來連接。圖15和圖16的電 壓檢測(cè)線58、 68為可以彈性變形的導(dǎo)電性金屬線。在圖15的電 壓檢測(cè)線58的中間設(shè)置了可以伸縮的折彎部58A。在圖16的電 壓檢測(cè)線68中間設(shè)置了可以伸縮的折彎部68A。這些結(jié)構(gòu)可以吸 收電路基板7與電池塊2的相對(duì)的位置偏離，將各電池單元1的 電極端子13與電路基板7連接。
在縮短上述電壓檢測(cè)線8、 48、 58、 68、 78，并降低阻抗的 同時(shí)，使各電壓檢測(cè)線8、 48、 58、 68、 78的長度相等，并使阻 抗均等。因此，電壓檢測(cè)線8、 48、 58、 68、 78以相同的長度與 電路基板7和電極端子13連接。但是，在電池系統(tǒng)中，通過在 電池塊2的端子平面2A上配置電路基板7，可以極度縮短電壓檢 測(cè)線8、 48、 58、 68、 78，所以，即使電壓檢測(cè)線的長度有差別，也可以縮小阻抗，正確地檢測(cè)出各電池單元1的電壓。因此，如 圖12所示，通過將連接器42連接到與電路基板7的連接側(cè)上，
即使與各電極端子13連接的電壓檢測(cè)線48的長度有差別，也可
以正確地檢測(cè)出電池單元1的電壓。
在圖2至圖5的電池系統(tǒng)中，將氣體排出管6固定在電池塊 2的端子平面2A的中央。為了用制動(dòng)螺絲19將該氣體排出管6 固定在終板4上，設(shè)置了位于終板4的上方且向兩側(cè)突出的連結(jié) 片6B。
另外，在氣體排出管6中，將端部成形為筒狀，并且將該筒 部作為從終板4突出的突出筒部6A固定在終板4上。圖中雖然 沒有顯示，但是，可以將排氣用的管等與該突出筒部6A連結(jié)， 將從角形電池IO的安全閥的排出口 12所排出的氣體迅速地排出 到外部。
并且，在圖2和圖5中的電池系統(tǒng)中，將外裝殼9的上殼9A 固定在氣體排出管6上。圖中的外裝殼9是由下殼9B和上殼9A 構(gòu)成的。上殼9A和下殼9B具有向外側(cè)突出的凸部21，用螺栓 22和螺母23固定該凸部。在圖中的外裝殼9中，將凸部21配置 在電池塊2的側(cè)面。該外裝殼9，用制動(dòng)螺絲24將下殼9B固定 在終板4上，來固定住電池塊2。制動(dòng)螺絲24貫穿下殼9B，并 擰進(jìn)終板4的螺絲孔(圖中沒有顯示)，將電池塊2固定在外裝 殼9上。該制動(dòng)螺絲24的頭部從下殼9B突出。
上殼9A是金屬板，形狀是將側(cè)面板9b連接在罩在氣體排 出管6的上表面的上表面板9a的兩側(cè)。該上殼9A，在側(cè)面板9b 的下端邊緣處，具有向外側(cè)突出的凸部21，將該凸部21與下殼 9B的凸部21連接。并且，圖中的上殼9A，沿著上表面板9a與 側(cè)面板9b的邊界，設(shè)置了將電池塊2的兩側(cè)向下方按壓進(jìn)行固 定的階梯部9c。在上殼9A中，用制動(dòng)螺絲24將該階梯部9c固 定在終板4上，并固定在電池塊2上。在該上殼部9A與電池塊2 的上表面之間設(shè)置了空間25。在該空間25中設(shè)置了電路基板7。
另外，外裝殼9在側(cè)面板9b與電池塊2之間，設(shè)置了排氣管26和供給管27。該電池系統(tǒng)將被強(qiáng)行吹入到供給管27中的空 氣送風(fēng)到角形電池10之間的冷卻間隙16，將角形電池10冷卻， 從排氣管26向外部排氣。并且，下殼9B沿著電池塊2的兩側(cè)設(shè) 置了向下方突出的凸條28。這些凸條28加寬了排氣管26和供給 管27的寬度，減小了這些管的壓力損失。并且，這些凸條28加 強(qiáng)了下殼9B，加強(qiáng)了下殼9B的彎曲強(qiáng)度。特別是圖5所示的下 殼9B在兩側(cè)設(shè)置了凸條28，所以，通過兩側(cè)的2列凸條28可以 提高彎曲強(qiáng)度。另外還有，設(shè)置在下殼9B兩側(cè)的凸條28比固定 電池塊2的制動(dòng)螺絲24的頭部還向下方突出，或者與頭部為相 同高度。該下殼9B在被安裝在車輛等的狀態(tài)下，將凸條28安置 在固定板上，能以較大的面積支撐電池系統(tǒng)的加重。
上述電池系統(tǒng)中，設(shè)置了氣體排出管6，將來自電池單元1 的開口的安全閥的氣體排出到外部。因此，可以將高溫氣體安全 地排出到外部。不過，也可以如圖17所示，在電池系統(tǒng)中，不 設(shè)置氣體排出管，在電路基板87上的與安全閥的排出口 12相對(duì) 置的位置上，貫穿設(shè)置使氣體通過的氣體排出孔87B，使氣體從 這些氣體排出孔87B排出到電路基板87的上方。該電池系統(tǒng)由 于沒有設(shè)置氣體排出管，所以可以將電路基板87配置得更靠近 電池塊2的端子平面2A。并且，如圖所示的電路基板87在與電 池單元1的注液孔14相對(duì)置的位置上開口貫通孔87A的同時(shí)， 在與安全閥的排出口 12相對(duì)置的位置上，開口使氣體通過的氣 體排出孔87B，但是電路基板也可以將貫通孔87A同時(shí)作為使氣 體通過的氣體排出孔來使用。
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權(quán)利要求
1.一種車輛用的電池系統(tǒng)，具有將設(shè)置了正負(fù)電極端子(13)的端子面(1A)作為位于同一個(gè)面上的端子平面(2A)，并將多個(gè)電池單元(1)以層疊狀態(tài)固定而成的電池塊(2)；和與構(gòu)成該電池塊(2)的各電池單元(1)的電極端子(13)連接，并檢測(cè)各電池單元(1)的狀態(tài)的電池狀態(tài)檢測(cè)電路(30)，其特征為具有將實(shí)現(xiàn)上述電池狀態(tài)檢測(cè)電路(30)的電子部件(40)固定的電路基板(7)、(57)、(67)、(87)，并且，該電路基板(7)、(57)、(67)、(87)是單面基板，將電子部件(40)固定在單面上，且該單面的電路基板(7)、(57)、(67)、(87)與上述電池塊(2)的端子平面(2A)相對(duì)置，并以將電子部件(40)配置在與端子平面(2A)相對(duì)置的對(duì)置面的相反一側(cè)的面上的狀態(tài)固定在電池塊(2)上，并且，各電池單元(1)的正負(fù)電極端子(13)與電路基板(7)、(57)、(67)、(87)連接，且連接到電池狀態(tài)檢測(cè)電路(30)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所也載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為 上述電路基板(57)、 (67)在與電池塊(2)的對(duì)置面上設(shè)置了絕緣層(57Y)、 (67Y)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為 在上述電路基板(7)、 (87)上連接了與電池單元(1)熱接合的、用于檢測(cè)電池溫度的溫度傳感器(38)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為 上述電池單元(1)，在端子面(1A)上設(shè)置了注液孔(14)，并在上述電路基板(7)、 (87)與電池單元(1)的注液孔(14) 相對(duì)置的位置上開口 了貫通孔(7A)、 (87A)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為 上述電池單元(1)，在端子面(1A)上設(shè)置了安全閥的排出口 (12)，在電路基板(87)與安全閥的排出口 (12)的相對(duì)置的位置上，貫穿設(shè)置了使氣體通過的氣體排出孔(87B)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為上述電池單元(1)，在端子面(1A)上設(shè)置了安全閥的排出口 (12)，并在電池塊(2)的端子平面(2A)與電路基板(7)之間設(shè)置了氣體排出管(6)，以便連接該排出口 (12)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為將上述電路基板(7)固定在上述氣體排出管(6)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為-上述電路基板(7)、 (57)、 (67)、 (87)，通過電壓檢測(cè)線(8)、(48)、 (58)、 (68)、 (78)與各電池單元(1)的正負(fù)電極端子(13)連接，且各電壓檢測(cè)線(8)、 (48)、 (58)、 (68)、 (78)被連接在電極端子(13)的大致相同位置上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為將連接到上述電極端子(13)的電壓檢測(cè)線(48)的一端連接到連接器(42)上，將該連接器(42)與固定在上述電路基板(7)上的連接器(43)連接，將上述電極端子(13)與上述電路基板(7)連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1中所記載的車輛用的電池系統(tǒng)，其特征為通過電壓檢測(cè)線(58)、 (68)，上述電路基板(7)與各電池單元(1)的正負(fù)電極端子(13)連接，各電壓檢測(cè)線(58)、 (68)為能彈性變形的導(dǎo)電性的金屬線。
全文摘要
降低并均勻化連接各電池單元和電池狀態(tài)檢測(cè)電路的線路的阻抗，并以極高的精確度檢測(cè)出多個(gè)電池單元的電壓。車輛用的電池系統(tǒng)具備將設(shè)置了電極端子(13)的端子面(1A)作為同一個(gè)面的端子平面(2A)，并將多個(gè)電池單元(1)層疊而成的電池塊(2)；和與各電池單元(1)的電極端子(13)連接的電池狀態(tài)檢測(cè)電路(30)。電池系統(tǒng)還具有將實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)檢測(cè)電路(30)的電子部件(40)固定的電路基板(7)。該電路基板(7)是將電子部件(40)固定在單面上而成的單面安裝的基板，與電池塊(2)的端子平面(2A)相對(duì)置，并且以將電子部件(40)配置在與端子平面(2A)相對(duì)置的面的相反一側(cè)的面上的狀態(tài)固定在電池塊(2)上。電池系統(tǒng)中，各電池單元(1)的正負(fù)電極端子(13)與電路基板(7)連接，且連接到電池狀態(tài)檢測(cè)電路(30)上。
文檔編號(hào)H01M2/20GK101685898SQ20091017328
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月24日
發(fā)明者古川公彥, 田中邦穗, 矢野準(zhǔn)也 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社