特開 2025-16326 電池モジュール構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025016326

(43)【公開日】2025-01-31

(54)【発明の名称】電池モジュール構造

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20250124BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20250124BHJP

   H01M 50/242 20210101ALI20250124BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20250124BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20250124BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20250124BHJP

   H01M 50/262 20210101ALI20250124BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204

H01M50/293

H01M50/242

H01M10/615

H01M10/6571

H01M10/625

H01M50/262 E

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024002150

(22)【出願日】2024-01-10

(31)【優先権主張番号】202310902561.X

(32)【優先日】2023-07-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】524014189

【氏名又は名称】杭州鵬成新能源科技有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000073

【氏名又は名称】弁理士法人プロテック

(74)【代理人】

【氏名又は名称】小林 生央

(72)【発明者】

【氏名】劉 磊

(72)【発明者】

【氏名】蔡 彬

(72)【発明者】

【氏名】胡 浩

(72)【発明者】

【氏名】付 雷

(72)【発明者】

【氏名】許 奇

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK03

5H040AA01

5H040AA07

5H040AA29

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY05

5H040AY10

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】電池モジュール構造は、四角いフレームと、四角いフレームに平行に設置される複数の電池パックとを含み、電池パックは互いに直列に接続される複数のセルを含み、隣接するセルの間にはフレキシブルパッド３が設置され、前記四角いフレームはその枠形構造を囲む端板４及び側板５を含み、端板は複数の電池パックの配列方向に沿って設置され、側板は端板の端部に接続され、隣接する２つの電池パックの間にはプルロッド６が設置され、プルロッドの端部は端板に固定して接続される。
【効果】複数の電池パックを１つの四角いフレームに統合することで、空間利用率を効果的に高め、エネルギー密度を向上させ、コストを削減することができ、電池モジュール構造の使用時には、プルロッドは前後２つの端板を引っ張ることができ、四角いフレームの強度を向上させ、外力作用による過度の変形を避け、構造の安定性を確保する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池モジュール構造であって、四角いフレームと、前記四角いフレームに平行に設置される複数の電池パックとを含み、前記電池パックは、互いに直列に接続される複数のセルを含み、隣接する前記セルの間にはフレキシブルパッドが設置され、前記四角いフレームは、その枠形構造を囲む端板及び側板を含み、前記端板は、複数の前記電池パックの配列方向に沿って設置され、前記側板は前記端板の端部に接続され、隣接する２つの前記電池パックの間にはプルロッドが設置され、前記プルロッドの端部は前記端板に固定して接続されることを特徴とする電池モジュール構造。

【請求項2】

隣接する２つの前記電池パックの間には、２本の前記プルロッドが設置され、２つ本の前記プルロッドは、それぞれ前記セルの両端部に近接して設置されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール構造。

【請求項3】

前記プルロッドの両端部にはネジ部が設置され、前記ネジ部の直径は、前記プルロッドの端面の寸法より小さく、前記端板には第１貫通孔が設置され、前記第１貫通孔の直径は、前記ネジ部の直径より大きく、前記プルロッドの端面の寸法より小さく、前記ネジ部は、前記第１貫通孔から貫通し、ロックナットに接続されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール構造。

【請求項4】

前記プルロッドの横断面が四角い形状であり、前記四角い形状の辺長が前記ネジ部の直径より大きいことを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール構造。

【請求項5】

前記第１貫通孔は階段状構造を呈し、前記階段状構造は大径部及び小径部を含み、前記大径部の断面形状は、前記プルロッドに適合する四角いであり、前記プルロッドの端面は、前記階段状構造の段差面に当接し、前記ネジ部は、前記小径部から延出することを特徴とする請求項４に記載の電池モジュール構造。

【請求項6】

前記側板には補強ビードが設置され、前記端板の外端面には補強リブが設置されることを特徴とする請求項５に記載の電池モジュール構造。

【請求項7】

前記ネジ部の前記第１貫通孔から延出する長さ及び前記ロックナットの高さは、前記補強リブの高さより小さいことを特徴とする請求項６に記載の電池モジュール構造。

【請求項8】

前記端板には第２貫通孔が設置され、前記電池パックの両側には、それを加熱するための加熱フィルムが設置され、前記加熱フィルムのターミナルは前記第２貫通孔から延出することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール構造。

【請求項9】

前記側板の両端部には端部フランジが設置され、前記端部フランジと前記端板は接続ボルトによって接続されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール構造。

【請求項10】

前記側板の底部には第１底部フランジが設置され、前記第１底部フランジには、電気ボックス底板に接続するための第３貫通孔が設置され、前記端板の頂部には頂部フランジが設置され、底部には第２底部フランジが設置され、前記頂部フランジ及び前記第２底部フランジには、第４貫通孔及び第５貫通孔が対応して設置され、ボルトが前記第４貫通孔及び前記第５貫通孔を貫通して前記電気ボックス底板に固定されることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池一体型大型モジュールの技術分野に関し、特に電池モジュール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

新エネルギー電気自動車業界の日増しの発展に伴い、動力電池ＰＡＣＫの技術レベルも絶えず向上し、安全で信頼性が高く、航続距離が長く、エネルギー密度が高いなどの要件も日増しに顕著になっている。動力電池ＰＡＣＫのエネルギー密度性能要件は、常に電池ＰＡＣＫ分野の重要な指標であり、完成車の航続距離に直接影響を与える。しかしながら、動力電池ＰＡＣＫではモジュールが大きな割合を占めており、したがって、モジュールの統合設計を向上させ、モジュールの重量、コストを低減させることも特に重要である。

【0003】

鉛蓄電池は、コストが低く、構造が簡単であるという利点を有するためフォークリフトの分野に広く使用されているが、鉛蓄電池には、重量が重く、エネルギー密度が低く、自己放電率が高く、耐用年数が短いなど、依然として多くの欠点がある。比較すると、エネルギーが高く、耐用年数が長いリチウム電池を用いることは、より好ましい選択である。しかしながら、従来技術の問題は、リチウム電池がモジュールに統合されてからＰＡＣＫに直列及び並列に接続されることが多いため、空間利用率が低く、組み立てが煩雑である、ことである。

【0004】

出願番号が「２０２２１１６９２８７６．８」、名称が「リチウムイオン電池一体型大型モジュール」である発明特許において、複数のセルモジュール端板及びモジュール側板を含み、複数のセルは水平方向及び垂直方向に沿って配列して設置されて、複数行のセル及び複数列のセルを含むように形成され、モジュール端板は、複数行のセルの左右両端に固定され、かつ第１絶縁部材の外側に位置し、モジュール側板は、複数列のセルの前後両側に固定され、かつ第２絶縁部材の外側に位置し、モジュール端板の両端は、両側のモジュール側板に固定して接続される。リチウムイオン電池一体型大型モジュールは、複数行及び複数列の電池の組み立て設計を実現することができ、電池のエネルギー密度を向上させ、組み立てが簡単である。しかし、使用中に、そのモジュール構造の強度が低く、セルの配列が緩いことが発見された。特に、セルが長期間使用されて膨張すると、端板の形状が大きく損なわれ、事故に至るおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】中国特許出願公開第１１５７６４１１４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、従来技術に存在する問題を解決する電池モジュール構造を提供することであり、空間利用率を効果的に高め、エネルギー密度を向上させ、コストを削減することができ、電池モジュール構造の使用時には、プルロッドは前後２つの端板を引っ張ることができ、四角いフレームの強度を向上させ、外力作用による過度の変形を避け、構造の安定性を確保する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は以下の解決手段を提供する。本発明は、電池モジュール構造を提供し、四角いフレームと、前記四角いフレームに平行に設置される複数の電池パックとを含み、前記電池パックは、互いに直列に接続される複数のセルを含み、隣接する前記セルの間にはフレキシブルパッドが設置され、前記四角いフレームは、その枠形構造を囲む端板及び側板を含み、前記端板は、複数の前記電池パックの配列方向に沿って設置され、前記側板は、前記端板の端部に接続され、隣接する２つの前記電池パックの間にはプルロッドが設置され、前記プルロッドの端部は前記端板に固定して接続される。

【0008】

好ましくは、前記プルロッドの両端部にはネジ部が設置され、前記ネジ部の直径は、前記プルロッドの端面の寸法より小さく、前記端板には第１貫通孔が設置され、前記第１貫通孔の直径は、前記ネジ部の直径より大きく、前記プルロッドの端面の寸法より小さく、前記ネジ部は、前記第１貫通孔から貫通し、ロックナットに接続される。

【0009】

好ましくは、隣接する２つの前記電池パックの間には２本の前記プルロッドが設置され、２本の前記プルロッドは、それぞれ前記セルの両端部に近接して設置される。

【0010】

好ましくは、前記プルロッドの横断面が四角い形状であり、前記四角い形状の辺長が前記ネジ部の直径より大きい。

【0011】

好ましくは、前記第１貫通孔は階段状構造を呈し、前記階段状構造は大径部及び小径部を含み、前記大径部の断面形状は、前記プルロッドに適合する四角いであり、前記プルロッドの端面は前記階段状構造の段差面に当接し、前記ネジ部は前記小径部から延出する。

【0012】

好ましくは、前記側板には補強ビードが設置され、前記端板の外端面には補強リブが設置される。

【0013】

好ましくは、前記ネジ部の前記第１貫通孔から延出する長さ及び前記ロックナットの高さは、前記補強リブの高さより小さい。

【0014】

好ましくは、前記端板には第２貫通孔が設置され、前記電池パックの両側には、それを加熱するための加熱フィルムが設置され、前記加熱フィルムのターミナルは前記第２貫通孔から延出する。

【0015】

好ましくは、前記側板の両端部には端部フランジが設置され、前記端部フランジと前記端板は接続ボルトによって接続される。

【0016】

好ましくは、前記側板の底部には第１底部フランジが設置され、前記第１底部フランジには、電気ボックス底板に接続するための第３貫通孔が設置され、前記端板の頂部には頂部フランジが設置され、底部には第２底部フランジが設置され、前記頂部フランジ及び前記第２底部フランジには、第４貫通孔及び第５貫通孔が対応して設置され、ボルトが前記第４貫通孔及び前記第５貫通孔を貫通して前記電気ボックス底板に固定される。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、従来技術に対して以下の技術的効果を取得する。
１、本発明において、複数の電池パックを１つの四角いフレームに統合することで、空間利用率を効果的に高め、エネルギー密度を向上させ、コストを削減することができ、電池モジュール構造の使用時には、プルロッドは前後２つの端板を引っ張ることができ、四角いフレームの強度を向上させ、外力作用による過度の変形を避け、構造の安定性を確保する。プルロッドの長さは電池パックの長さに等しく、電池パックが四角いフレーム内で揺れるのを防ぎ、電池パックに顕著な押圧力を発生させることもなく、電池モジュール構造の安定性を確保することができる。
２、本発明において、第１貫通孔は階段状構造を呈し、階段状構造は大径部及び小径部を含み、大径部の断面形状は、プルロッドに適合する四角いであり、プルロッドの端面は階段状構造の段差面に当接し、ネジ部は小径部から延出し、断面が四角い大径部はプルロッドを制限することができ、プルロッドの移動又は回転が回避され、電池モジュール構造の安定性を確保できるだけでなく、ロックナットを容易にねじ込むことができる。
３、本発明において、端板及び側板には、補強ビード及び補強リブがそれぞれ設置され、電池モジュール機構の強度を向上させることに有益である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明の実施例又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に実施例で使用する必要のある図面を簡単に説明し、明らかに、以下の説明における図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。

【0019】

【図1】本発明における電池モジュール構造の全体構造概略図である。

【図2】図１の爆発構造概略図である。

【図3】図１の平面図である。

【図4】図３の部分拡大図である。

【図5】四角いフレームとプルロッドの嵌合構造の概略図である。

【図6】端板の構造概略図である。

【図7】図６の背面図である。

【図8】側板の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施例における図面を参照して、本発明の実施例における技術的解決手段を明確かつ完全に説明し、明らかに、説明した実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を要さずに取得した全ての他の実施例は、本発明の技術的範囲に属する。

【0021】

本発明の目的は、従来技術に存在する問題を解決する電池モジュール構造を提供することであり、空間利用率を効果的に高め、エネルギー密度を向上させ、コストを削減することができ、電池モジュール構造の使用時には、プルロッドは前後２つの端板を引っ張ることができ、四角いフレームの強度を向上させ、外力作用による過度の変形を避け、構造の安定性を確保する。

【0022】

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明らかで分かりやすくするために、以下、図面及び具体的な実施形態を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

【0023】

図１～図８に示すように、本実施例は電池モジュール構造を提供し、四角いフレームと、四角いフレームに平行に設置される複数の電池パックとを含み、電池パックは複数のセル１を含み、セル１はアルミブスバー２を介して直列に接続され、同一の電池パック内の隣接するセル１の間には、フレキシブルパッド３が設置される。四角いフレームは、その枠形構造を囲む２つの端板４及び２つの側板５を含み、２つの端板４は、複数の電池パックの配列方向に沿って設置され、２つの側板５は、端板４の端部に接続される。隣接する２つの電池パックの間には、複数のプルロッド６が上から下へ設置され、プルロッド６は電池パックの配列方向に電池パックを制限し、プルロッド６の端部は端板４に固定して接続され、好ましくは、プルロッド６の長さは電池パックのセル１の配列長さに等しく、プルロッド６が端板４に接続された後、端板４は電池モジュールの端部に当接する。

【0024】

本実施例では、複数の電池パックを１つの四角いフレームに統合することで、空間利用率を効果的に高め、エネルギー密度を向上させ、コストを削減することができる。電池モジュール構造の使用時には、プルロッド６は前後２つの端板４を引っ張ることができ、四角いフレームの強度を向上させ、外力作用による過度の変形を避け、構造の安定性を確保する。同時に、プルロッド６の長さは電池パックの長さに等しく、電池パックが四角いフレーム内で揺れるのを防ぎ、電池パックに顕著な押圧力を発生させることもなく、電池モジュール構造の安定性を確保することができる。

【0025】

隣接するセル１の間のフレキシブルパッド３は、外力を受けたときに緩衝の役割を果たすことができ、具体的には、フレキシブルパッド３はウレタンフォームを選択することができる。

【0026】

さらに、本実施例では、プルロッド６の両端部にはネジ部７が設置され、ネジ部７の直径は、プルロッド６の端面の寸法より小さく、端板４には第１貫通孔８が設置され、第１貫通孔８の直径は、ネジ部７の直径より大きく、プルロッド６の端面の寸法より小さく、ネジ部７が第１貫通孔８から貫通すると、プルロッド６の端面はちょうど第１貫通孔８に当接し、その後、ネジ部７にロックナット９を締め付け、ロックナット９は、端板４をプルロッド６の端面に圧着することにより、プルロッド６を利用して前後２つの端板４を引っ張る。

【0027】

本実施例では、プルロッド６の横断面は四角い形状であり、四角い形状の辺長はネジ部７の直径より大きい。第１貫通孔８は階段状構造を呈し、階段状構造は大径部及び小径部を含み、大径部の断面形状はプルロッド６に適合する四角いであり、プルロッド６の端面は階段状構造の段差面に当接し、ネジ部７は小径部から延出する。使用時には、プルロッド６の端部は、第１貫通孔８の大径部に挿入され、大径部、小径部の間の段差面に当接し、断面が四角い大径部はプルロッド６を制限することができ、プルロッド６の移動又は回転が回避され、電池モジュール構造の安定性を確保できるだけでなく、ロックナット９を容易にねじ込むこともできる。

【0028】

側板５及び端板４の強度を向上させるために、本実施例では、側板５には補強ビード１０が設置され、具体的には、補強ビード１０は環状又は他の形状であってもよい。本実施例では、端板４の外端面には補強リブ１１が設置され、補強リブ１１は、端板４の外端面に垂直に設置され、横方向、縦方向、斜め方向に交互に設置される。第１貫通孔８は補強リブ１１の間の隙間に位置し、ネジ部７の第１貫通孔８から延出する長さ及びロックナット９の高さは、補強リブ１１の高さより小さく、ネジ部７又はロックナット９が補強リブ１１より一定の距離だけ高くなって組み立て、搬送に障害をもたらすことを回避する。

【0029】

本実施例では、端板４には第２貫通孔１２が設置され、電池パックの両側には、それを加熱するための加熱フィルム１３が設置され、側板５に接近する加熱フィルム１３は、側板５の作用で電池パックの側面に貼り合わせられ、隣接する電池パックの間に位置する加熱フィルム１３は、電池パックとプルロッド６との間に位置し、プルロッド６の作用で電池パックの側面に貼り付けられる。加熱フィルム１３のターミナルは、第２貫通孔１２から延出し、加熱電源に接続するために用いられる。温度が低い環境では、電源をオンにすることができ、加熱フィルム１３は電気エネルギーを熱エネルギーに変換して電池パックを加熱し、電池パックの使用効率及び動作時間を向上させる。

【0030】

本実施例では、側板５の両端部には端部フランジ１６が垂直に設置され、端部フランジ１６と端板４は接続ボルト２０によって接続される。

【0031】

本実施例では、電池モジュール構造は電気ボックス内に配置することができ、電気ボックスは電気ボックス底板１４及び電気ボックス蓋板（図示せず）を含む。本実施例の側板５の底部には第１底部フランジ１５が設置され、第１底部フランジ１５は端部フランジ１６と一体に接続される。第１底部フランジ１５には、電気ボックス底板１４に接続するための第３貫通孔が設置され、ボルト２０は、第３貫通孔を貫通して電気ボックス底板１４に固定され、側板５を電気ボックス底板１４に接続する。端板４の頂部には頂部フランジ１７が設置され、底部には第２底部フランジ２１が設置され、頂部フランジ１７及び第２底部フランジ２１には、第４貫通孔１８及び第５貫通孔１９が対応して設置され、ボルト２０が第４貫通孔１８及び第５貫通孔１９を貫通して電気ボックス底板１４に固定される。端板４を固定するボルト２０が長くて、端板４の安定性をさらに向上させることができる。

【0032】

実際のニーズに応じて行われる適応的な変更は、本発明の保護範囲内にある。

【0033】

なお、当業者であれば、本発明は、上記の例示的な実施例の詳細に限定されるものではなく、本発明の精神又は基本的な特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態で本発明を実施できることは明らかである。したがって、いずれの点から見ても、実施例は例示的で、非限定的なものと見なし、本発明の範囲は上記の説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されるので、特許請求の範囲の均等要件の意味と範囲内にあるすべての変化を本発明に網羅することを旨とする。特許請求の範囲内の任意の参照符号を制限に係る特許請求の範囲とみなすべきではない。

【符号の説明】

【0034】

１ セル
２ アルミブスバー
３ フレキシブルパッド
４ 端板
５ 側板
６ プルロッド
７ ネジ部
８ 第１貫通孔
９ ロックナット
１０ 補強ビード
１１ 補強リブ
１２ 第２貫通孔
１３ 加熱フィルム
１４ 電気ボックス底板
１５ 第１底部フランジ
１６ 端部フランジ
１７ 頂部フランジ
１８ 第４貫通孔
１９ 第５貫通孔
２０ ボルト
２１ 第２底部フランジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】