專利名稱：封閉型電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封閉型蓄電池模塊的結(jié)構(gòu)。
封閉型蓄電池廣泛地被用作各種電器的電源，因?yàn)檫@些電池即使在傾斜的情況下也不會(huì)使電解溶液泄漏，且可以在任何設(shè)置形式下使用，如干電池。通過將多個(gè)封閉型蓄電池連接而成整體電池模塊也廣泛地被使用以滿足各種電器對電源的需求。
這種電池模塊的結(jié)構(gòu)特征在于封閉容器的內(nèi)部空間被分成多個(gè)小電池單元。每個(gè)電池單元包括電解溶液、正電極板和類似的物體等。每個(gè)電池單元構(gòu)成一個(gè)小蓄電池。這些電池單元以串聯(lián)或并聯(lián)方式進(jìn)行電氣聯(lián)接。電池模塊設(shè)有用于獲取電力的正負(fù)端。
在某些情況下，一般蓄電池會(huì)因電極板處產(chǎn)生氣體而增加電池內(nèi)部壓力，具體視使用狀況或放電/充電的狀況而有所不同。在另一些情況下，封閉的容器會(huì)由于電池模塊受到某些干擾等原因而承受外力?？紤]到這些情況，電池模塊的外壁具有一定的強(qiáng)度，即使外壁承受這樣的負(fù)荷也不會(huì)破損。
但是，如果電池模塊的內(nèi)部壓力增大到超過封閉的容器所能承受的壓力，或者電池模塊受到超過允許值的巨大外力，則封閉型電池容器的外壁會(huì)有形成裂紋或類似問題的危險(xiǎn)。
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供即使在容器受到大于允許值的負(fù)荷的情況下電池模塊的封閉容器的外壁也可以避免形成裂紋的封閉型電池模塊。
為了實(shí)現(xiàn)上述的和其它的目的，本發(fā)明的封閉型電池模塊包括可將封閉容器的內(nèi)部空間分成多個(gè)電池單元的隔板，隔板分成的各個(gè)電池單元中的單位單元，以及隔板上的可變形部位。作用于該容器的負(fù)荷所導(dǎo)致的大于預(yù)定允許值的應(yīng)力在外壁上產(chǎn)生之前，可變形部位就會(huì)變形。
因此，在該容器的外壁上產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)減少。從而，可能防止大于預(yù)定允許值的應(yīng)力產(chǎn)生。
大于預(yù)定允許值的應(yīng)力可能是一種不立即在外壁形成裂紋而在多次作用后才形成裂紋的應(yīng)力。如果在外壁上產(chǎn)生的應(yīng)力可以控制在允許值以下，則可實(shí)現(xiàn)防止裂紋或其他在外壁上形成的類似損壞發(fā)生。
本發(fā)明的上述及其他的目的、功能特性和優(yōu)點(diǎn)將通過對優(yōu)選實(shí)施例的介紹并參照附圖予以清楚闡述，其中同樣的數(shù)字用于表示相同的部件。其中

圖1是功能方框圖，說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于混合動(dòng)力車的電池模塊；圖2是一個(gè)概念示意圖，說明使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池模塊構(gòu)成的電池組的結(jié)構(gòu)；圖3是一個(gè)示意圖，舉例說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池模塊的外部結(jié)構(gòu)；圖4是一個(gè)分解的裝配圖，說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池模塊的結(jié)構(gòu)；圖5是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的隔板結(jié)構(gòu)；圖6是一個(gè)示意圖，說明用于與第一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行比較的電池模塊的結(jié)構(gòu)；圖7A和7B是兩個(gè)示意圖，說明根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的電池模塊內(nèi)部壓力異常增加時(shí)的狀態(tài)；圖8是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)相關(guān)技術(shù)的電池模塊的內(nèi)部壓力異常增加時(shí)的狀態(tài)；圖9是一個(gè)示意圖，說明第一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的模塊容器受到外部載荷時(shí)的狀態(tài)；圖10是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)相關(guān)技術(shù)的電池模塊的模塊容器受到外部載荷時(shí)的狀態(tài)；圖11是一個(gè)示意圖，顯示根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的隔板結(jié)構(gòu)的修改；圖12是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電池模塊的隔板結(jié)構(gòu)；圖13是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的電池模塊的內(nèi)部壓力異常增加時(shí)的狀態(tài)；圖14是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例的電池模塊的隔板結(jié)構(gòu)的修改；圖15是一個(gè)示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的電池模塊的隔板結(jié)構(gòu)；圖16是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的電池模塊的隔板結(jié)構(gòu)。
下文將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例加以介紹。
圖1是一個(gè)配備了根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電池模塊的混合動(dòng)力車輛的結(jié)構(gòu)。
該混合動(dòng)力車輛是一種同時(shí)以發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的車輛。如圖1所示，混合動(dòng)力車輛有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)10，一個(gè)電動(dòng)機(jī)20，一個(gè)扭矩變換器30，一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路40，一個(gè)電池組50，一個(gè)控制單元70和一個(gè)變速器80。本實(shí)施例的封閉型電池模塊100用作電池組50的一個(gè)組件。
下面將簡要介紹組成該混合動(dòng)力車輛的各個(gè)部件。
發(fā)動(dòng)機(jī)10是一個(gè)普通的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10的輸出軸12與電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)子相連。
電動(dòng)機(jī)20是一個(gè)三相同步電動(dòng)機(jī)，它具有一個(gè)轉(zhuǎn)子22和一個(gè)定子24。在轉(zhuǎn)子22的外圓周面上設(shè)有多個(gè)永久磁鐵。用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的三相繞組纏繞在定子24內(nèi)圓周面上設(shè)置的齒條之間。當(dāng)交流電通過定子24的三相繞組時(shí)，就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子22的永久性磁鐵產(chǎn)生的磁場之間的相互作用，轉(zhuǎn)子22產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。通過控制流經(jīng)三相繞組的交流電的電流值和頻率，就可以控制電動(dòng)機(jī)20的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力和旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)外力使轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于上述兩個(gè)磁場的相互作用而在三相線圈上產(chǎn)生電動(dòng)勢。因此，電動(dòng)機(jī)20還具有發(fā)電機(jī)的功能。
驅(qū)動(dòng)電路40是一個(gè)半導(dǎo)體元件構(gòu)成的變流器。驅(qū)動(dòng)電路40具有開關(guān)纏繞在定子24上的三相線圈與電池組50形成的直流電源(下面加以介紹)之間連接的功能。在控制單元70的控制下，驅(qū)動(dòng)電路40向定子24的各個(gè)三相線圈提供電流，同時(shí)順序地改變各個(gè)線圈上的電壓，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。因此，電動(dòng)機(jī)20就被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)外力使轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電路40依次改變?nèi)嗑€圈的各端子與電池組50的聯(lián)接，三相線圈上產(chǎn)生的交流電動(dòng)勢被轉(zhuǎn)換成直流電動(dòng)勢。從而使電力可以存儲(chǔ)到電池組50中。電池組50將在下文中介紹。
控制單元70是一個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)，備有一個(gè)CPU、一個(gè)RAM和ROM等。通過CPU執(zhí)行記錄在控制單元70的ROM中的程序，控制單元70控制發(fā)動(dòng)機(jī)10、驅(qū)動(dòng)電路40，或類似的部件。
扭矩變換器30是一個(gè)使用液體的驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。扭矩變換器30的輸入軸與電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)子22連接。扭矩變換器30是密封的。傳動(dòng)油以密封方式裝在扭矩變換器30中。在扭矩變換器30的輸入軸13和輸出軸14的各軸端設(shè)置了有多個(gè)葉片的渦輪。這些渦輪設(shè)置在扭矩變換器30的內(nèi)側(cè)，其中輸入軸13一側(cè)的繞組與輸出軸14一側(cè)的渦輪相互面對。當(dāng)輸入軸13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扭矩從輸入軸13側(cè)的渦輪通過傳動(dòng)油將扭矩傳送到輸出軸14側(cè)的渦輪，將該扭矩從輸出軸14輸出到變速器80。
變速器80是一個(gè)常見的自動(dòng)傳動(dòng)裝置，由一個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)、多個(gè)離合器、和類似的部件構(gòu)成。變速器80是這樣設(shè)計(jì)的，如果離合器嚙合狀態(tài)改變，則行星齒輪機(jī)構(gòu)就會(huì)改變轉(zhuǎn)動(dòng)裝置80的輸入軸和輸出軸15之間的速度比。每個(gè)離合器的操作都由控制單元70來控制。變速器80的輸出軸15通過差動(dòng)齒輪16與輪軸17連接。
有上面所介紹結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車輛中，從發(fā)動(dòng)機(jī)10或電動(dòng)機(jī)20輸出的驅(qū)動(dòng)力通過扭矩變換器30傳送到變速器80。通過變速器80進(jìn)行加速或減速后，驅(qū)動(dòng)力傳送到軸17，從而驅(qū)動(dòng)車輛行駛。根據(jù)車輛的行駛狀況選擇性地使用兩種驅(qū)動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)10和電動(dòng)機(jī)20，使混合動(dòng)力車輛在總體上提高了能源效率。例如，在車輛制動(dòng)過程中，電動(dòng)機(jī)20行使發(fā)電機(jī)的功能，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變成電能存儲(chǔ)到電池組50中。又如車輛加速過程中需要大功率輸出時(shí)，電動(dòng)機(jī)20補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出的不足。通過有效地使用電動(dòng)機(jī)20，發(fā)動(dòng)機(jī)10能夠在燃料效率提高的狀況下運(yùn)行。混合動(dòng)力車輛的整體能源效率可以得到提高。
圖2是一個(gè)概念示意圖，說明電池組50的結(jié)構(gòu)。電池組50的結(jié)構(gòu)特征在于多個(gè)封閉型電池模塊100裝在箱體52中。圖3說明封閉型電池模塊100的外部結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的封閉型電池模塊100具有兩個(gè)從薄盒狀的模塊容器102中伸出的端子，即正極端子104和負(fù)極端子106。在本實(shí)施例中，如圖3所示，電池組50的箱體52中裝配有38個(gè)封閉型電池模塊100。這些封閉型電池模塊100以串聯(lián)方式通過電線58彼此聯(lián)接，然后聯(lián)接到電池組50的正電極輸出端子54和負(fù)電極輸出端子56。通過這種方式將多個(gè)電池模塊組合在一起，電池組50可以具有電壓和電流。
在充電或放電過程中，由于內(nèi)部電阻每個(gè)封閉型電池模塊產(chǎn)生焦耳熱。因此，為了散發(fā)焦耳熱，電池模塊以固定的間隔放置。
圖4是一個(gè)說明封閉型電池模塊100結(jié)構(gòu)的示意圖。封閉型電池模塊100的結(jié)構(gòu)特征在于，在箱體下部110裝配有多個(gè)電池單元120，由頂板116將其封裝。箱體下部110的內(nèi)部空間被分成多個(gè)小單元。每個(gè)單元裝有一個(gè)單位電池120。在圖4所示的示例中，箱體下部110被分成6個(gè)單元。總共6個(gè)單位電池裝配在這些單元中。箱體下部110由高絕緣性的樹脂材料構(gòu)成。
每個(gè)單位電池120由正電極122與隔離片126構(gòu)成的一對，負(fù)電極124和隔離片126構(gòu)成的一對交替堆疊形成。正電極122的一端與正電極板128焊接。負(fù)電極124的一端與負(fù)電極板129焊接。當(dāng)這樣構(gòu)成的單位電池120與電解溶液一起裝配在單元中時(shí)，在正電極板128和負(fù)電極板129之間產(chǎn)生電動(dòng)勢。隔離片126由具有較好透氣性的紙或樹脂材料不織布構(gòu)成。隔離片126放置在各對相鄰電極之間，以便防止正電極122和負(fù)電極124之間電接觸。
本實(shí)施例的每個(gè)單位電池120包括鎳-氫蓄電池。正電極122的材料是鎳基合金。負(fù)電極124的材料是儲(chǔ)氫合金。使用強(qiáng)堿溶液作為電解溶液。作權(quán)利要求的實(shí)施例并不局限于鎳氫蓄電池，而是適用于封閉型電池模塊的任何電池。
當(dāng)單位電池120裝配在箱體下部110的對應(yīng)單元中后，每兩個(gè)相鄰單位電池120的正電極128和負(fù)電極129通過導(dǎo)電構(gòu)件118(如導(dǎo)線)互聯(lián)。在分隔單元的各個(gè)隔板112的上部有一個(gè)通過導(dǎo)電構(gòu)件118的缺口。6個(gè)單位電池進(jìn)行電氣聯(lián)接后，單位電池兩端的正電極板128和負(fù)電極板129分別與封閉型電池模塊100的正電極端子104和負(fù)電極端子106焊接。各個(gè)單元充滿了電解溶液之后，裝上頂板116并與箱體下部110粘合，這樣就是一個(gè)完整的封閉型電池模塊100。
箱體下部110與頂部116粘合之后，具有上述結(jié)構(gòu)的封閉型電池模塊100在模塊100傾斜時(shí)也可以防止所裝電解溶液泄漏。在本實(shí)施例中，6個(gè)各產(chǎn)生1.2V的電動(dòng)勢的鎳氫電池以串聯(lián)方式聯(lián)接，這樣，一個(gè)封閉型電池模塊100就產(chǎn)生7.2V的電力。
當(dāng)封閉型電池模塊100充電時(shí)，由于封閉型電池模塊100的內(nèi)部電阻而產(chǎn)生焦耳熱。當(dāng)封閉型電池模塊100放電時(shí)也會(huì)由于內(nèi)部電阻而產(chǎn)生焦耳熱。封閉型電池模塊100具有如圖3和4所示的薄板形狀，即它們具有相對其體積的大表面積，因此，可以有效地散發(fā)焦耳熱。
當(dāng)蓄電池過度充電或過度放電時(shí)，電解溶液發(fā)生電解作用，從而在電極上產(chǎn)生氣體。在鎳氫蓄電池的情況下，過度放電狀態(tài)正電極板產(chǎn)生氧氣，過度充電狀態(tài)正電極板產(chǎn)生氫氣，這樣封閉型電池模塊100的內(nèi)部壓力會(huì)暫時(shí)上升。封閉型電池模塊100的箱體下部110和頂板116的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可以承受這種壓力上升。
圖5是一個(gè)封閉型電池模塊100中所用的箱體下部110的放大的局部視圖。如圖5所示，分隔箱體下部110內(nèi)部空間的各個(gè)隔板112有通過彎曲平板構(gòu)成的折疊屏形狀。相比較，圖6是顯示放大的箱體下部910的視圖，其隔板和容器外壁的厚度幾乎相等。
封閉型電池模塊100具有如圖5所示的隔板結(jié)構(gòu)，由于下面將說明的原因，即使模塊容器102的內(nèi)部壓力異常增加也可以防止在容器外壁形成裂紋或類似的問題。圖7A是一個(gè)示意圖，顯示上述箱體下部110的示意圖。在圖7A中，虛線表示模塊容器102的內(nèi)部空間被隔板112分成6個(gè)單元。當(dāng)封閉型電池模塊100進(jìn)入過度放電或過度充電狀態(tài)時(shí)，會(huì)從正電極板產(chǎn)生氣體。雖然各單元被隔板112隔離，各隔板112的上部都有用于連接相鄰單元電極板的缺口114。因此，各單元的壓力是均衡上升的。模塊容器102的構(gòu)造要能夠承受預(yù)定的內(nèi)部壓力上升。因此，如果壓力上升量小，模塊容器102不會(huì)明顯變形。
圖7B是一個(gè)示意圖，顯示由于車輛驅(qū)動(dòng)條件導(dǎo)致過度放電或過度充電狀態(tài)持續(xù)較長時(shí)間，從而，封閉型電池模塊100的內(nèi)部壓力上升的狀態(tài)。當(dāng)封閉型電池模塊100的內(nèi)部壓力上升時(shí)，模塊容器102的外壁受到大的負(fù)荷，所以隔板112如圖7B所示出現(xiàn)彈性變形，因此，模塊容器102的側(cè)壁向外膨脹。隨著這種變形持續(xù)，模塊容器102的容積增大，容器的內(nèi)部壓力相應(yīng)地減小。結(jié)果，使容器變形所需的力與容器的內(nèi)部壓力達(dá)到平衡。
圖8顯示具有厚度幾乎相等的隔板912和容器壁的電池模塊900發(fā)生內(nèi)部壓力上升時(shí)的狀態(tài)。因?yàn)楦舭?12和容器壁的厚度幾乎相等，容器壁的變形受阻。結(jié)果，模塊容器902變形形成模塊容器在靠近隔板912處收縮的形狀，即，即使各平板狀隔板壁912的各相對端受到將隔板拉伸的載荷，與箱體下部一樣使用樹脂材料制成的隔板壁也基本不會(huì)延長。因此，模塊容器902的外壁表面在隔板部位處受到約束而變成圖8所示的形狀。如上所述，因?yàn)槟K容器902的容器壁在隔板處受到約束，雖然容器壁表面向外膨脹到一定程度，但是容積增加得很小以及通過容器壁變形容器內(nèi)部壓力降低也很小。這樣，容器以容器壁表面進(jìn)一步向外膨脹的方式變形。當(dāng)容器壁以這種方式變形時(shí)，在容器壁和隔板間的結(jié)合處周圍的部位發(fā)生彎曲變形，并且在這些部位產(chǎn)生高應(yīng)力。此外，隨著隔板912和模塊容器902容器壁結(jié)合處及周圍的彎曲剛度的急劇變化，這些結(jié)合處及周圍部位產(chǎn)生應(yīng)力集中。如果在容器壁局部產(chǎn)生的應(yīng)力超過箱體下部材料的許用應(yīng)力，模塊容器902就有形成裂紋的危險(xiǎn)。
相反，本發(fā)明的隔板112具有圖5所示的通過彎曲平板形成的形狀。因此，當(dāng)受到沿拉伸隔板11 2方向的一定負(fù)荷時(shí)，隔板112會(huì)伸長。結(jié)果，如圖7B所示，模塊容器102在隔板處沒有大的約束，形成了容器整體擴(kuò)大的形狀。通過圖7B和圖8的比較，很顯然當(dāng)模塊容器變成圖7B所示的形狀，容器壁未發(fā)生大的彎曲變形，即容器整體地膨脹而不會(huì)在隔板處有大的約束。因此，模塊容器102避免了形成裂紋或類似問題的危險(xiǎn)。
上述說明針對的是電池模塊的內(nèi)部壓力增加的情況。第一個(gè)實(shí)施例的電池模塊100能夠不僅在上述情況而且在其他情況下，如封閉型電池模塊100受到外來負(fù)荷，防止在模塊容器102中形成裂紋或類似問題。
圖9是一個(gè)示意圖，顯示當(dāng)電池模塊100與外部部件出現(xiàn)干涉使模塊容器102的容器壁表面受到外載荷時(shí)模塊容器102發(fā)生變形的情況。圖10是一個(gè)示意圖，顯示具有與容器壁幾乎相等厚度的隔板的電池模塊900受到外來載荷時(shí)的狀態(tài)。
在圖10中，外部作用的負(fù)荷用箭頭B來表示。當(dāng)負(fù)荷從外部作用于容器模塊902，該負(fù)荷以從外部壓縮隔板的方向作用于隔板912。但是，用與箱體下部相同的樹脂材料構(gòu)成的隔板幾乎不會(huì)被壓縮，因此，模塊容器902的容器壁變形使負(fù)荷點(diǎn)及其周圍部位變得下凹很多。隨著容器變形成這種形狀，容器壁在圖10中C所示的部位受到彎曲變形。結(jié)果，模塊容器902的這個(gè)部位存在形成裂紋或類似問題的危險(xiǎn)。
相反地，在所提出的實(shí)施例中的隔板112具有圖5所示通過彎曲平板構(gòu)成的形狀，所以某種負(fù)荷可使隔板112收縮。即當(dāng)受到圖9箭頭B所示的負(fù)荷時(shí)，負(fù)荷點(diǎn)附近的隔板112以收縮的形式變形。結(jié)果，模塊容器102的容器壁的一個(gè)區(qū)域發(fā)生圖9所示的變形。比較圖9和圖10，如果模塊容器發(fā)生圖9所示的變形，變形使容器壁在較寬的區(qū)域發(fā)生內(nèi)凹，容器壁則不會(huì)經(jīng)受大的變形。因此，在模塊容器102上形成裂紋等危險(xiǎn)的可能性很小。
上述介紹是針對隔板112具有折疊平板構(gòu)成的形狀以及在容器受到外力時(shí)隔板彈性變形使折疊部位彎曲的情況。當(dāng)然，折疊部位彈性變形不一定是必然的，折疊部位也可以塑性變形。例如，可以采用這樣一種結(jié)構(gòu)當(dāng)模塊容器受到預(yù)定的外力時(shí)隔板在折疊部位折斷。當(dāng)負(fù)荷使隔板在折疊部位折斷，模塊容器的容器壁上的應(yīng)力減少。從而，可以避免容器壁上形成裂紋或類似問題。
此外，雖然在電池模塊100中，隔板112具有折疊平板構(gòu)成的形狀，但是隔板并不局限于圖5所示的形狀，而可以是任何形狀，只要隔板能夠根據(jù)外來負(fù)荷以拉伸和收縮的方式變形。例如，隔板212也可以具有圖11所示的曲線形狀。隔板還可以具有局部彎曲的形狀。如果模塊容器由具有上述形狀隔板212的箱體下部構(gòu)成，即使外力作用于該模塊容器也可以避免容器外壁形成裂紋或類似問題。
圖12是第二個(gè)實(shí)施例的電池模塊300中所用的箱體下部310的放大局部視圖。第二個(gè)實(shí)施例的電池模塊300用于圖1所示的混合系統(tǒng)。如圖12所示，分隔箱體下部310內(nèi)部空間的各個(gè)隔板312的中間部位的厚度減薄。
第二個(gè)實(shí)施例的電池模塊300設(shè)置如圖12所示形狀的隔板。這種形狀使模塊容器302的外壁形成裂紋的可能性很小，既使在模塊容器302的內(nèi)部壓力異常增加的情況下。圖13是顯示從上面看去電池模塊300的示意圖。當(dāng)電池模塊300進(jìn)入過度放電和過度充電狀態(tài)時(shí)，在正電極板處產(chǎn)生氣體，所以模塊容器302內(nèi)部的壓力增加。如果壓力增加的量較小，第二個(gè)實(shí)施例的模塊容器302基本不變形。
如果由于車輛的驅(qū)動(dòng)狀況而使電池模塊300過度放電或過度充電狀態(tài)持續(xù)較長時(shí)間，導(dǎo)致了電池模塊300的內(nèi)部壓力增加的話，模塊容器302的容器壁表面會(huì)受到很大的負(fù)荷，而使隔板312承受很大的拉伸載荷。因?yàn)楦舭?12是用與箱體下部310相同的材料制成，所以當(dāng)受到拉伸負(fù)荷時(shí)，隔板312基本不會(huì)延長。這樣，箱體下部310的壁表面受到隔板312的約束。即，由于電池模塊300的內(nèi)部壓力增加，模塊容器302的外壁變形為圖8所示外壁鄰近隔板的部位受到約束的形狀。在此應(yīng)當(dāng)指出的是，第二個(gè)實(shí)施例的模塊容器302的各個(gè)隔板312具有厚度減薄的部位，因此，當(dāng)容器內(nèi)部壓力進(jìn)一步上升時(shí)，在容器壁表面形成裂紋之前隔板312的厚度減薄部位會(huì)斷開。圖13是顯示隔板312在箭頭B所示的部位斷開的示意圖。當(dāng)如圖13所示隔板312斷開時(shí)，容器壁靠近斷開隔板的部位從約束中釋放，從而能夠以產(chǎn)生向外膨脹的形式變形。這樣，容量增加和容器的內(nèi)部壓力減少。結(jié)果，在容器壁表面上產(chǎn)生的應(yīng)力值減小，從而避免了裂紋的形成。
隔板312的斷開使電解溶液可以在相鄰單元之間來回流動(dòng)。在此狀態(tài)下，相鄰兩單元的作用恰似一個(gè)單元，這樣總體上電池模塊300產(chǎn)生的電動(dòng)勢降低。這意味著可以通過測量電池模塊300的端電壓來測出有斷開隔板的電池模塊300。
雖然在第二個(gè)實(shí)施例的上述電池模塊300中，每個(gè)隔板312具有壁厚度減薄的部位，但是隔板不必拘泥于圖12所示的結(jié)構(gòu)。隔板可以是任何形式，只要在模塊容器外壁形成裂紋之前隔板能夠斷開即可。例如，還可以采用圖14所示加工成較薄的隔板412。
在不違背本發(fā)明精神的前提下，本發(fā)明可以以各種方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以通過圖15或圖16所示的兩個(gè)突出構(gòu)件的組合來構(gòu)成各個(gè)隔板。具體來說，可如圖15所示在模塊容器的一容器壁上有突出構(gòu)件512a，而從相對的容器壁突出另一個(gè)面向突出構(gòu)件512a的突出構(gòu)件512b。兩個(gè)突出構(gòu)件512a和512b構(gòu)成了隔板512。兩個(gè)突出構(gòu)件512a和512b互相緊密接觸，以防止電解溶液通過兩個(gè)構(gòu)件中間的縫隙。還可如圖16所示構(gòu)成各個(gè)隔板，其中一個(gè)突出構(gòu)件612a從模塊容器壁突出，而另一個(gè)突出構(gòu)件612b從對面的容器壁突出，從而兩個(gè)突出構(gòu)件612a和612b構(gòu)成隔板612。在這種結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)突出構(gòu)件612a和612b互相緊密接觸，以防止電解溶液通過兩個(gè)突出構(gòu)件中間的縫隙。
在具有圖15或圖16所示隔板的電池模塊中，單元通過隔板512或612相互隔離，當(dāng)模塊容器的內(nèi)部壓力不是很高時(shí)，而每個(gè)隔板由兩個(gè)突出物形構(gòu)件構(gòu)成。因此，在此狀態(tài)下，電池模塊可以在兩個(gè)端子之間產(chǎn)生對應(yīng)于單元數(shù)目的電動(dòng)勢。當(dāng)模塊容器的內(nèi)部壓力上升到一定水平時(shí)，因?yàn)楦舭?12或隔板612不能約束容器壁，整個(gè)容器壁表面變形。這樣，減小了發(fā)生在模塊容器壁上的應(yīng)力，從而容器壁上不存在形成裂紋或類似的問題的危險(xiǎn)。
此外，具有圖16所示隔板的電池模塊可以避免外來負(fù)荷作用時(shí)模塊容器上形成裂紋或類似的問題。即，適應(yīng)壓縮隔板方向的負(fù)荷，圖16所示的各個(gè)隔板612可以朝收縮方向變形。當(dāng)外來負(fù)荷作用時(shí)，隔板612不會(huì)約束容器壁。結(jié)果，隔板612允許模塊容器壁在較大區(qū)域上發(fā)生變形。因此，不會(huì)有大的局部應(yīng)力出現(xiàn)在模塊容器壁上，從而可以避免容器上形成裂紋。
在已經(jīng)參照被認(rèn)為是本發(fā)明目前最優(yōu)實(shí)施例來介紹本發(fā)明的同時(shí)，要明確的是本發(fā)明不局限于所披露的實(shí)施例或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明旨在涵蓋各種修改和等效的結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1．一種封閉型電池模塊(100)，其中封閉的容器(110)的內(nèi)部空間被隔板(112)分成多個(gè)單元，且每個(gè)單元中有一個(gè)單位電池(120)，其特征在于，所述隔板(112)的可變形的部位在作用于所述容器(110)的負(fù)荷使所述容器(110)外壁上的應(yīng)力大于預(yù)定允許值之前發(fā)生變形。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的所述電池模塊(100)，其特征在于，所述單位電池(120)是一個(gè)蓄電池。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的所述電池模塊(100)，其特征在于，可變形部位是一種受負(fù)荷作用可以塑性變形的構(gòu)件。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的所述電池模塊(100)，其特征在于，可變形部位是一種受負(fù)荷作用可以彈性變形的構(gòu)件。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的所述電池模塊(100)，其特征在于，可變形部位是一種其強(qiáng)度設(shè)定為在發(fā)生在容器外壁上的應(yīng)力超過預(yù)定允許值之前斷開的構(gòu)件。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的所述電池模塊(100)，其特征在于，應(yīng)力的預(yù)定允許值對應(yīng)于容器外壁開裂應(yīng)力。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的所述電池模塊(100)，其特征在于，負(fù)荷在所述容器外壁上造成的應(yīng)力是所述隔板與所述容器外壁結(jié)合處周圍的應(yīng)力。
全文摘要
防止在內(nèi)部空間被隔板分隔的封閉型電池模塊的容器外壁上形成裂紋及類似危險(xiǎn)。分隔封閉型電池模塊容器的內(nèi)部空間的各個(gè)隔板具有可變形部位,在作用于容器的負(fù)荷在容器外壁上產(chǎn)生的應(yīng)力大于允許值之前發(fā)生變形。當(dāng)負(fù)荷作用于模塊容器時(shí),分隔容器內(nèi)部空間的隔板限制容器外壁變形,從而使外壁可能產(chǎn)生大的應(yīng)力。但是,當(dāng)這樣的負(fù)荷使隔板的可變形部位產(chǎn)生變形,容器外壁上產(chǎn)生的應(yīng)力減小,從而容器外壁上形成裂紋或類似危險(xiǎn)的可能性很小。
文檔編號(hào)H01M2/12GK1310482SQ01104659
公開日2001年8月29日 申請日期2001年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月15日
發(fā)明者江藤豐彥 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社