JP2012119138A - Battery module - Google Patents

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Shinya Geshi
真也 下司
Daisuke Kishii
大輔 岸井
Yasuhiro Asaida
康浩 浅井田
Yuji Takasaki
裕史 高崎
Toshiki Itoi
俊樹 糸井
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Panasonic Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that the energy density of a battery module is degraded if an inner space of an exhaust duct is large, although the exhaust duct preferably has a large inner space for efficiently discharging exhaust gas to the outside of the battery module.SOLUTION: A case 23 is divided into a first battery chamber 27A, a second battery chamber 27B, and an exhaust duct 29. The exhaust duct 29 is divided into two parts by a moving member 31 which can expand an exhaust path in a discharging direction. When gas is discharged from a unit cell 1 in the first battery chamber 27A, the gas pushes the moving member 31 to move the moving member 31 in a discharging direction. Therefore, an inner space of a first exhaust duct portion 29A is expanded. The gas from the unit cell 1 is discharged to the outside of the case 23 through the inside of the first exhaust duct portion 29A expanding the inner space.

Description

本発明は、複数の素電池が配列されて構成された電池モジュールに関するものである。   The present invention relates to a battery module configured by arranging a plurality of unit cells.

近年、省資源又は省エネルギーの観点から、繰り返し使用できる二次電池を携帯型電子機器又は移動体通信機器等の電源として使用している。また、化石燃料の使用量の削減又は二酸化炭素の排出量の削減等の観点から、このような二次電池を車両又は蓄熱等の電源として使用することが検討されている。   In recent years, from the viewpoint of resource saving or energy saving, a rechargeable secondary battery is used as a power source for portable electronic devices or mobile communication devices. In addition, from the viewpoint of reducing the amount of fossil fuel used or the amount of carbon dioxide emitted, it has been studied to use such a secondary battery as a power source for vehicles or heat storage.

具体的には、二次電池（素電池）を電気的に接続して電池モジュールを構成し、この電池モジュールを車両等の電源として使用することが検討されている。例えば特許文献１又は２に示された電池モジュールでは、排気ダクトが電池室から隔離しており、よって、高温なガスが素電池から排出された場合であってもその高温なガスが正常な素電池に接触することを回避できる。   Specifically, it has been studied that a secondary battery (unit cell) is electrically connected to form a battery module, and that this battery module is used as a power source for a vehicle or the like. For example, in the battery module disclosed in Patent Document 1 or 2, the exhaust duct is isolated from the battery chamber. Therefore, even when high-temperature gas is discharged from the unit cell, the high-temperature gas is normal. Contact with the battery can be avoided.

特開２００２−１５１０２５号公報JP 2002-151025 A 特開２００６−２４４９８１号公報JP 2006-244981 A

素電池から排出されたガス（以下では「排気ガス」又は「高温なガス」と記すことがある）を効率良く電池モジュールの外に排出するためには、排気ダクトは大きな内部空間を有していることが好ましい。しかし、排気ダクトの内部空間が大きいと、電池モジュールにおけるデッドスペース（素電池が設けられていない空間）の割合が高くなるため、電池モジュールのエネルギー密度の低下を招く。   In order to efficiently exhaust the gas exhausted from the unit cell (hereinafter sometimes referred to as “exhaust gas” or “hot gas”) to the outside of the battery module, the exhaust duct has a large internal space. Preferably it is. However, if the internal space of the exhaust duct is large, the ratio of dead space (space in which no unit cell is provided) in the battery module increases, leading to a decrease in the energy density of the battery module.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エネルギー密度の低下が抑制された安全な電池モジュールを提供することにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the safe battery module by which the fall of the energy density was suppressed.

本発明に係る電池モジュールでは、ケースは、第１の電池室と第２の電池室と排気ダクトとに区画されており、第１の電池室は、排気ダクトにより第２の電池室から離隔している。排気ダクトは、排出経路を排出方向に拡大可能な可動部材により第１の排気ダクト部と第２の排気ダクト部とに二分されている。なお、第１の排気ダクト部は、第１の電池室と可動部材との間に位置する排気ダクトであり、第２の排気ダクト部は、第２の電池室と可動部材との間に位置する排気ダクトである。   In the battery module according to the present invention, the case is partitioned into a first battery chamber, a second battery chamber, and an exhaust duct, and the first battery chamber is separated from the second battery chamber by the exhaust duct. ing. The exhaust duct is divided into a first exhaust duct portion and a second exhaust duct portion by a movable member capable of expanding the discharge path in the discharge direction. The first exhaust duct portion is an exhaust duct positioned between the first battery chamber and the movable member, and the second exhaust duct portion is positioned between the second battery chamber and the movable member. This is an exhaust duct.

例えば第１の電池室内の素電池からガスが排出された場合、可動部材は、排気ガスに押されてその排出方向に移動する。これにより、第１の排気ダクト部の内部空間が拡がる。排気ガスは、内部空間が拡がった排気ダクト部（以下では「拡大された排気ダクト部」と記す）内を通ってケースの外へ排出される。   For example, when gas is discharged from the unit cell in the first battery chamber, the movable member is pushed by the exhaust gas and moves in the discharge direction. Thereby, the internal space of the 1st exhaust duct part expands. The exhaust gas passes through the exhaust duct portion (hereinafter referred to as “expanded exhaust duct portion”) having an expanded internal space and is discharged out of the case.

ここで、「排出方向」は、素電池からのガスが排気ダクトに排出される方向であり、素電池の排出口部からガスが排出される方向とは異なる場合がある。例えば素電池の排出口部が封口板の側面部に形成されている場合、素電池の排出口部から排出されたガスは、素電池の外側で進行方向を変えてから排気ダクトへ排出される。   Here, the “discharge direction” is a direction in which the gas from the unit cell is discharged to the exhaust duct, and may be different from the direction in which the gas is discharged from the discharge port of the unit cell. For example, when the discharge port of the unit cell is formed on the side surface of the sealing plate, the gas discharged from the discharge port of the unit cell is discharged to the exhaust duct after changing the traveling direction outside the unit cell. .

また、「排気経路」は、第１の電池室内の素電池からガスが排出された場合には第１の排気ダクト部であり、第２の電池室内の素電池からガスが排出された場合には第２の排気ダクト部である。   The “exhaust path” is the first exhaust duct when gas is discharged from the unit cell in the first battery chamber, and when gas is discharged from the unit cell in the second battery chamber. Is a second exhaust duct part.

本発明に係る電池モジュールでは、エネルギー密度の低下が抑制されており、また、安全性に優れている。   In the battery module according to the present invention, the decrease in energy density is suppressed, and the safety is excellent.

本発明の一実施形態における素電池の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the unit cell in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの内部構造を示す平面図である。It is a top view which shows the internal structure of the battery module which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池モジュールの要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the battery module which concerns on one Embodiment of this invention. 図３に示すIV−IV線における断面図である。It is sectional drawing in the IV-IV line shown in FIG. 本発明の別の実施形態に係る電池モジュールの要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the battery module which concerns on another embodiment of this invention. 図５に示すVI−VI線における断面図である。It is sectional drawing in the VI-VI line shown in FIG. 本発明のまた別の実施形態に係る電池モジュールの要部平面図である。It is a principal part top view of the battery module which concerns on another embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below.

本発明の実施形態に係る電池モジュールは、複数の素電池が配列されて構成されている。以下では、素電池及び電池モジュールの順に説明する。   The battery module according to the embodiment of the present invention is configured by arranging a plurality of unit cells. Below, it demonstrates in order of a unit cell and a battery module.

図１は、本実施形態における素電池の縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a unit cell in the present embodiment.

本実施形態における素電池１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、図１に示すように、電池ケース３の開口部がガスケット５を介して封口板７で封止されて構成されている。電池ケース３内には、非水電解質と共に電極群が収容されており、電極群は、正極板１１と負極板１３とがセパレータ１５を介して捲回されて構成されている。正極板１１は、正極リード１１Ｌを介して封口板７に接続されており、負極板１３は、負極リード１３Ｌを介して電池ケース３に接続されている。   The unit cell 1 in the present embodiment is, for example, a lithium ion secondary battery, and is configured such that the opening of the battery case 3 is sealed with a sealing plate 7 via a gasket 5 as shown in FIG. In the battery case 3, an electrode group is accommodated together with a nonaqueous electrolyte, and the electrode group is configured by winding a positive electrode plate 11 and a negative electrode plate 13 via a separator 15. The positive electrode plate 11 is connected to the sealing plate 7 via a positive electrode lead 11L, and the negative electrode plate 13 is connected to the battery case 3 via a negative electrode lead 13L.

封口板７には、排出口部７ａが形成されている。排出口部７ａは、素電池が異常状態に陥ったときに、高温なガスを電池ケース３の外へ排気するための開口部である。   The sealing plate 7 has a discharge port portion 7a. The discharge port 7a is an opening for exhausting hot gas out of the battery case 3 when the unit cell falls into an abnormal state.

図２は、本実施形態に係る電池モジュール２１の内部構造を示す平面図である。なお、図２において、Ｖ１は、第１の電池室２７Ａ内の素電池１からのガスが第１の排気ダクト部２９Ａに排出される方向（第１の排出方向）であり、Ｖ２は、第２の電池室２７Ｂ内の素電池１からのガスが第２の排気ダクト部２９Ｂに排出される方向（第２の排出方向）である。図３〜図７においても同様である。   FIG. 2 is a plan view showing the internal structure of the battery module 21 according to this embodiment. In FIG. 2, V1 is a direction (first discharge direction) in which the gas from the unit cell 1 in the first battery chamber 27A is discharged to the first exhaust duct portion 29A, and V2 is the first discharge direction. This is the direction in which the gas from the unit cell 1 in the second battery chamber 27B is discharged to the second exhaust duct portion 29B (second discharge direction). The same applies to FIGS.

本実施形態に係る電池モジュール２１は、複数の素電池１が配列されてケース２３内に収容されて構成されている。ケース２３は仕切り板２５，２５を介して第１の電池室２７Ａと第２の電池室２７Ｂと排気ダクト２９とに区画されており、第１の電池室２７Ａと第２の電池室２７Ｂとは排気ダクト２９を隔てて配置されている。   The battery module 21 according to the present embodiment is configured such that a plurality of unit cells 1 are arranged and accommodated in a case 23. The case 23 is partitioned into a first battery chamber 27A, a second battery chamber 27B, and an exhaust duct 29 through partition plates 25, 25. The first battery chamber 27A and the second battery chamber 27B are defined as follows. The exhaust duct 29 is spaced apart.

第１の電池室２７Ａ及び第２の電池室２７Ｂは、それぞれ、素電池１を収容している。素電池１の封口板７は仕切り板２５側（排気ダクト２９側）に配置されており、よって、第１の電池室２７Ａ内の素電池１の封口板７は各々第２の電池室２７Ｂ内の素電池１の封口板７に対向している。各仕切り板２５は素電池１の肩部４（図１参照）に当接しており、各仕切り板２５には複数の貫通孔２５ａが互いに間隔を開けて形成されており、各貫通孔２５ａからは素電池１の封口板７が露出している。これにより、素電池１の排出口部７ａが排気ダクト２９に連通される。つまり、第１の電池室２７Ａ内の素電池１から排出されたガスだけでなく第２の電池室２７Ｂ内の素電池１から排出されたガスも、排気ダクト２９内を通って排出口部２３ａからケース２３の外へ排出される。   The first battery chamber 27A and the second battery chamber 27B accommodate the unit cell 1, respectively. The sealing plate 7 of the unit cell 1 is arranged on the partition plate 25 side (exhaust duct 29 side). Therefore, the sealing plate 7 of the unit cell 1 in the first battery chamber 27A is in the second battery chamber 27B. It faces the sealing plate 7 of the unit cell 1. Each partition plate 25 is in contact with the shoulder 4 (see FIG. 1) of the unit cell 1, and each partition plate 25 is formed with a plurality of through holes 25a spaced apart from each other. The sealing plate 7 of the unit cell 1 is exposed. Thereby, the discharge port 7 a of the unit cell 1 is communicated with the exhaust duct 29. That is, not only the gas discharged from the unit cell 1 in the first battery chamber 27A but also the gas discharged from the unit cell 1 in the second battery chamber 27B passes through the exhaust duct 29 and the discharge port 23a. To the outside of the case 23.

排気ダクト２９は、可動部材３１により排出方向に二分されている。可動部材３１は、規制部材５１（図３等参照）を介して排気ダクト２９内に設けられており、規制部材５１に規制されながら素電池１から排出されたガスに押されて排出方向に移動し、これにより排気経路を排出方向に拡大させる。例えば第１の電池室２７Ａ内の素電池１からガスが排出された場合、可動部材３１は、第１の排出方向Ｖ１（図２等参照）に移動する。これにより、第１の排気ダクト部２９Ａの内部空間が拡がる。そして、排気ガスは、拡大された第１の排気ダクト部２９Ａ内を通って排出口部２３ａから排出される。   The exhaust duct 29 is divided into two by the movable member 31 in the discharge direction. The movable member 31 is provided in the exhaust duct 29 via a restricting member 51 (see FIG. 3 and the like), and is moved by the gas discharged from the unit cell 1 while being restricted by the restricting member 51 and moving in the discharge direction. Thus, the exhaust path is expanded in the discharge direction. For example, when the gas is discharged from the unit cell 1 in the first battery chamber 27A, the movable member 31 moves in the first discharge direction V1 (see FIG. 2 and the like). As a result, the internal space of the first exhaust duct portion 29A is expanded. Then, the exhaust gas passes through the enlarged first exhaust duct portion 29A and is discharged from the discharge port portion 23a.

このように、本実施形態に係る電池モジュール２１では、素電池１からガスが排出されると、ガスが排出された側の排気ダクト部の内部空間が排出方向に拡大する。これにより、圧力損失等を伴うことなく排気ガスを電池モジュール２１の外へ排出できる。よって、排気ガスの逆流を防止できるので、高温なガスが正常な素電池１に接触することを防止できる。また、排気ガスの排出時における電池モジュール２１の破損等を防止できる。従って、安全性に優れた電池モジュール２１を提供できる。   Thus, in the battery module 21 according to the present embodiment, when the gas is discharged from the unit cell 1, the internal space of the exhaust duct portion on the side where the gas is discharged expands in the discharge direction. Thereby, exhaust gas can be discharged out of the battery module 21 without pressure loss or the like. Therefore, the backflow of the exhaust gas can be prevented, so that the high temperature gas can be prevented from contacting the normal unit cell 1. Further, it is possible to prevent the battery module 21 from being damaged when the exhaust gas is discharged. Therefore, the battery module 21 excellent in safety can be provided.

また、第１の電池室専用の排気ダクトと第２の電池室専用の排気ダクトとを電池モジュールに設ける場合（以下では「比較の場合」と記す）に比べて、電池モジュールのエネルギー密度の低下を防止できる。例えば、高温なガスを安全にモジュールの外へ排出するためには、内部空間の体積がＶ以上の排気ダクトを設ける必要があると仮定する。比較の場合には、第１の電池室専用の排気ダクト及び第２の電池室専用の排気ダクトのそれぞれの内部空間の体積をＶ以上としなければならないので、排気ダクトの内部空間の合計体積は２Ｖ以上となる。一方、本実施形態では、排気ダクト２９の一部分（可動部材３１が移動する部分の体積Ｖ１）を第１の排気ダクト部２９Ａと第２の排気ダクト部２９Ｂとで共有しているので、排気ダクト２９の内部空間の体積を（２Ｖ−Ｖ１）以上にすれば良い。このように、本実施形態では、排気ダクト２９の内部空間の体積を比較の場合よりもＶ１小さくできる。従って、本実施形態では、排気ダクト２９を設けたことに起因する電池モジュール２１のエネルギー密度の低下を防止できる。このような効果は、排気ダクト２９の一部分を第１の排気ダクト部２９Ａと第２の排気ダクト部２９Ｂとで共有しているから得られるのである。 In addition, the energy density of the battery module is reduced as compared with the case where the exhaust duct dedicated to the first battery chamber and the exhaust duct dedicated to the second battery chamber are provided in the battery module (hereinafter referred to as “comparison”). Can be prevented. For example, it is assumed that it is necessary to provide an exhaust duct having an internal space volume of V or more in order to safely discharge high-temperature gas out of the module. In the case of comparison, the volume of the internal space of each of the exhaust duct dedicated to the first battery chamber and the exhaust duct dedicated to the second battery chamber has to be V or more, so the total volume of the internal space of the exhaust duct is 2V or more. On the other hand, in the present embodiment, a part of the exhaust duct 29 (volume V 1 of the part where the movable member 31 moves) is shared by the first exhaust duct part 29A and the second exhaust duct part 29B. the volume of the internal space of the duct 29 may be set to (2V-V 1) or more. Thus, in this embodiment, the volume of the internal space of the exhaust duct 29 can be made V 1 smaller than in the comparison. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent the energy density of the battery module 21 from being lowered due to the provision of the exhaust duct 29. Such an effect is obtained because a part of the exhaust duct 29 is shared by the first exhaust duct portion 29A and the second exhaust duct portion 29B.

また、排気ダクト２９は可動部材３１により排出方向に二分されているので、一方の電池室（例えば第１の電池室２７Ａ）内の素電池１から排出された高温なガスが他方の電池室（例えば第２の電池室２７Ｂ）内の素電池１に接触することを阻止できる。   Further, since the exhaust duct 29 is bisected by the movable member 31 in the discharge direction, the high-temperature gas discharged from the unit cell 1 in one battery chamber (for example, the first battery chamber 27A) is transferred to the other battery chamber ( For example, contact with the unit cell 1 in the second battery chamber 27B) can be prevented.

また、可動部材３１は素電池１から排出されたガスに押されて排気ダクト２９内を移動するので、可動部材３１の駆動源を電池モジュール２１に設けなくて良い。そのため、電池モジュール２１の大型化及び重量化を防止できる。また、電池モジュール２１からの出力電力の一部又は電池モジュール２１への入力電力の一部を可動部材３１の駆動力に使用する必要がないため、電池モジュール２１のエネルギー効率の低下を防止できる。   In addition, since the movable member 31 is pushed by the gas discharged from the unit cell 1 and moves in the exhaust duct 29, the battery module 21 does not have to be provided with a drive source for the movable member 31. Therefore, the enlargement and weight increase of the battery module 21 can be prevented. Further, since it is not necessary to use a part of the output power from the battery module 21 or a part of the input power to the battery module 21 for the driving force of the movable member 31, it is possible to prevent the energy efficiency of the battery module 21 from being lowered.

ここで、排気ダクトの横断面積について言及する。   Here, reference is made to the cross-sectional area of the exhaust duct.

圧力損失等を伴うことなく排気ガスを電池モジュール２１から排出するためには、拡大された排気ダクト部の横断面積は大きい方が好ましい。しかし、その横断面積が大きくなりすぎると、排気ダクト部の内壁に接触する排気ガスの割合が小さくなるため、排気ガスの温度が下がり難くなる恐れがある。これらを考慮すれば、拡大された排気ダクト部の横断面積は４００ｍｍ２以上５００ｍｍ２以下であることが好ましい。このことと電池モジュール２１の大きさ等とを踏まえて、可動部材３１の移動距離を決めれば良い。例えば、拡大された排気ダクト部の排出方向における長さとして１０ｍｍ必要であるときには、可動部材３１の移動距離は４ｍｍ〜５ｍｍ程度であれば良い。 In order to exhaust the exhaust gas from the battery module 21 without causing pressure loss or the like, it is preferable that the expanded exhaust duct section has a large cross-sectional area. However, if the cross-sectional area becomes too large, the ratio of the exhaust gas that comes into contact with the inner wall of the exhaust duct portion becomes small, and the temperature of the exhaust gas may not easily decrease. Considering these, it is preferable that a cross-sectional area of the expanded exhaust duct portion is 400 mm 2 or more and 500 mm 2 or less. The moving distance of the movable member 31 may be determined based on this and the size of the battery module 21 and the like. For example, when 10 mm is required as the length of the expanded exhaust duct portion in the discharge direction, the moving distance of the movable member 31 may be about 4 mm to 5 mm.

規制部材５１に規制されながら可動部材３１を排出方向に移動させるためには、可動部材３１及び規制部材５１は例えば以下の構成を備えていれば良い。可動部材３１及び規制部材５１の一方に、排出方向に延びる溝部が形成されており、可動部材３１及び規制部材５１の他方に、溝部に挿入される挿入部が形成されており、挿入部は、排出方向において溝部より短い。   In order to move the movable member 31 in the discharge direction while being regulated by the regulating member 51, the movable member 31 and the regulating member 51 may have the following configuration, for example. A groove portion extending in the discharge direction is formed on one of the movable member 31 and the regulating member 51, and an insertion portion to be inserted into the groove portion is formed on the other of the movable member 31 and the regulating member 51. Shorter than the groove in the discharge direction.

可動部材３１に上記溝部が形成されている場合、可動部材３１は、溝部の内面が規制部材５１に形成された挿入部に当たるまで移動できる。一方、可動部材３１に上記挿入部が形成されている場合、可動部材３１は、挿入部が規制部材５１に形成された溝部の内面に当たるまで移動できる。よって、可動部材３１は、溝部の長さ分、排出方向に移動できる。   When the groove portion is formed in the movable member 31, the movable member 31 can move until the inner surface of the groove portion hits the insertion portion formed in the regulating member 51. On the other hand, when the insertion part is formed in the movable member 31, the movable member 31 can move until the insertion part hits the inner surface of the groove part formed in the regulating member 51. Therefore, the movable member 31 can move in the discharge direction by the length of the groove.

なお、可動部材３１及び規制部材５１の一方には、上記溝部ではなく、排出方向に延びる貫通孔部が形成されていても良い。この場合であっても、同様の効果が得られる。   Note that one of the movable member 31 and the regulating member 51 may be formed with a through-hole portion extending in the discharge direction instead of the groove portion. Even in this case, the same effect can be obtained.

また、可動部材３１及び規制部材５１の一方には、上記溝部の底面上にレールが形成されていても良い。この場合には、可動部材３１及び規制部材５１の他方には、レール上を摺動可能な車輪が形成されていることが好ましい。この場合であっても、同様の効果が得られる。   Moreover, a rail may be formed on one of the movable member 31 and the regulating member 51 on the bottom surface of the groove. In this case, it is preferable that a wheel that can slide on the rail is formed on the other of the movable member 31 and the regulating member 51. Even in this case, the same effect can be obtained.

では、可動部材及び規制部材の一例を以下に示す。図３及び図４には可動部材及び規制部材の第１例を示し、図５及び図６には可動部材及び規制部材の第２例を示し、図７には可動部材及び規制部材の第３例を示す。第１例では可動部材に溝部が形成されており、第２例では可動部材に貫通孔部が形成されており、第３例では可動部材に挿入部が形成されている。以下、順に説明する。   Then, an example of a movable member and a regulating member is shown below. 3 and 4 show a first example of the movable member and the regulating member, FIGS. 5 and 6 show a second example of the movable member and the regulating member, and FIG. 7 shows a third example of the movable member and the regulating member. An example is shown. In the first example, a groove is formed in the movable member. In the second example, a through hole is formed in the movable member. In the third example, an insertion portion is formed in the movable member. Hereinafter, it demonstrates in order.

図３は図２に示す電池モジュール２１の要部斜視図であり、図４は図３に示すIV−IV線における断面図（図３における摺動部３５を通る断面図）である。なお、図４では、実線の可動部材３１は、素電池１からガスが排出される前の可動部材３１の位置を示しており、仮想線の可動部材３１は、素電池１から排出されたガスにより排出方向に押された後の可動部材３１の位置を示している。以下の図６及び図７でも同様である。   3 is a perspective view of a main part of the battery module 21 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 3 (cross-sectional view taken through the sliding portion 35 in FIG. 3). In FIG. 4, the solid line movable member 31 indicates the position of the movable member 31 before the gas is discharged from the unit cell 1, and the virtual line movable member 31 is the gas discharged from the unit cell 1. Shows the position of the movable member 31 after being pushed in the discharging direction. The same applies to FIGS. 6 and 7 below.

規制部材５１の本体５３は、平面視略Ｕ字状に成形されており、本体５３の長尺部分５２，５２は、排気ダクト２９の上側内面及び下側内面に固定されており、本体５３の連結部分５４は、排出口部２３ａとは反対側に位置する排気ダクト２９の内面に固定されている。これにより、規制部材５１が仕切り板２５の貫通孔２５ａ及びケース２３の排出口部２３ａを塞ぐことを阻止できるので、素電池１から排出されたガスは圧力損失等を伴うことなく排気ダクト２９に排出されてケース２３の外へ排出される。   The main body 53 of the restricting member 51 is formed in a substantially U shape in plan view, and the long portions 52 and 52 of the main body 53 are fixed to the upper inner surface and the lower inner surface of the exhaust duct 29. The connecting portion 54 is fixed to the inner surface of the exhaust duct 29 located on the side opposite to the discharge port portion 23a. Accordingly, the restricting member 51 can be prevented from blocking the through hole 25a of the partition plate 25 and the discharge port portion 23a of the case 23, so that the gas discharged from the unit cell 1 can be transferred to the exhaust duct 29 without any pressure loss or the like. It is discharged and discharged out of the case 23.

各長尺部分５２の内面上には、突起状の挿入部５５がその長手方向（素電池の配列方向と略平行）に互いに間隔を開けて設けられている。本体５３の内側には、可動部材３１が嵌め込まれており、可動部材３１は、平面視略矩形状の被衝突部３３を有している。被衝突部３３のうち挿入部５５に対応する部分には、肉厚な摺動部３５が設けられており、各摺動部３５の厚み方向（排出方向と略平行）には、溝部３５ａが延びている。これにより、被衝突部３３の厚みを厚くすることなく溝部３５ａの長さが稼げる。よって、排気ガスが被衝突部３３に衝突した衝撃で可動部材３１を排出方向に容易に移動させることができるとともに、可動部材３１の移動距離を稼ぐことができる。   On the inner surface of each long portion 52, a protruding insertion portion 55 is provided in the longitudinal direction (substantially parallel to the unit cell arrangement direction) with a gap therebetween. A movable member 31 is fitted inside the main body 53, and the movable member 31 has a collision target portion 33 having a substantially rectangular shape in plan view. A thick sliding portion 35 is provided in a portion corresponding to the insertion portion 55 in the impacted portion 33, and a groove portion 35 a is formed in the thickness direction of each sliding portion 35 (substantially parallel to the discharge direction). It extends. Thereby, the length of the groove part 35a can be earned without increasing the thickness of the colliding part 33. Therefore, the movable member 31 can be easily moved in the discharge direction by the impact of the exhaust gas colliding with the colliding part 33, and the moving distance of the movable member 31 can be earned.

このような電池モジュール２１では、例えば第１の電池室２７Ａ内の素電池１からガスが排出されると、そのガスは可動部材３１の被衝突部３３に衝突する。この衝突により、摺動部３５が本体５３の内面上を摺動しながら可動部材３１が第１の排出方向Ｖ１に移動する。そして、溝部５３ａの第１の電池室２７Ａ側の側面が挿入部５５に当たると、可動部材３１の移動は止まる。これにより、第１の排気ダクト部２９Ａの内部空間が排出方向に拡大する。   In such a battery module 21, for example, when gas is discharged from the unit cell 1 in the first battery chamber 27 </ b> A, the gas collides with the collision target portion 33 of the movable member 31. Due to this collision, the movable member 31 moves in the first discharge direction V <b> 1 while the sliding portion 35 slides on the inner surface of the main body 53. Then, when the side surface of the groove 53a on the first battery chamber 27A side hits the insertion portion 55, the movement of the movable member 31 stops. Thereby, the internal space of the first exhaust duct portion 29A is expanded in the discharge direction.

なお、排気ガスのガス圧等に依っては、溝部５３ａの第１の電池室２７Ａ側の側面が挿入部５５に当たる前に可動部材３１の移動が止まることがある。このことは、図５に示す電池モジュールにおいても言え、また、図７に示す電池モジュール３２１においても言える。   Depending on the gas pressure or the like of the exhaust gas, the movement of the movable member 31 may stop before the side surface of the groove portion 53a on the first battery chamber 27A side hits the insertion portion 55. This can be said also in the battery module shown in FIG. 5 and also in the battery module 321 shown in FIG.

図５は可動部材２３１及び規制部材２５１の斜視図であり、図６は図５に示すV−V線における断面図（図５における貫通孔部２３５ａ及び挿入部２５５を通る断面図）である。   FIG. 5 is a perspective view of the movable member 231 and the regulating member 251, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line V-V shown in FIG. 5 (a cross-sectional view passing through the through-hole portion 235 a and the insertion portion 255 in FIG. 5).

規制部材２５１は、４本設けられており、各規制部材２５１の本体２５３は、素電池の配列方向に延びる柱状に形成されている。そのうち２本の規制部材２５１の本体２５３は、排気ダクト２９の上側内面に固定されており、排出方向に互いに間隔を開けて設けられている。残りの２本の規制部材２５１の本体２５３は、排気ダクト２９の下側内面に固定されており、排出方向に互いに間隔を開けて設けられている。   Four regulating members 251 are provided, and the main body 253 of each regulating member 251 is formed in a column shape extending in the arrangement direction of the unit cells. Among them, the main bodies 253 of the two restricting members 251 are fixed to the upper inner surface of the exhaust duct 29 and are provided at intervals in the discharge direction. The main bodies 253 of the remaining two restricting members 251 are fixed to the lower inner surface of the exhaust duct 29 and are spaced from each other in the discharge direction.

本体２５３のうち排気ダクト２９に固定された面とは反対側の面には、突起状の挿入部２５５がその長手方向（素電池の配列方向と略平行）に間隔を開けて設けられており、また、可動部材２３１の摺動部２３５が接触している。可動部材２３１は、被衝突部２３３と摺動部２３５，２３５とで構成されたＩ字状の横断面を有している。摺動部２３５には貫通孔部２３５ａが形成されており、規制部材２５１の挿入部２５５は貫通孔部２３５ａ内に挿入されている。   On the surface of the main body 253 opposite to the surface fixed to the exhaust duct 29, a protruding insertion portion 255 is provided with a gap in the longitudinal direction (substantially parallel to the arrangement direction of the unit cells). Moreover, the sliding part 235 of the movable member 231 is in contact. The movable member 231 has an I-shaped cross section composed of a collision target portion 233 and sliding portions 235 and 235. A through-hole portion 235a is formed in the sliding portion 235, and the insertion portion 255 of the regulating member 251 is inserted into the through-hole portion 235a.

このような電池モジュールにおいて例えば第１の電池室２７Ａ内の素電池１からガスが排出されると、電池モジュール２１における挙動と略同一の挙動を示す。   In such a battery module, for example, when gas is discharged from the unit cell 1 in the first battery chamber 27A, the behavior in the battery module 21 is substantially the same.

図７は、電池モジュール３２１の内部構造を示す平面図である。   FIG. 7 is a plan view showing the internal structure of the battery module 321.

規制部材３５１は、素電池の配列方向における端部に設けられている。規制部材３５１の本体３５３は、排出方向に延びて排気ダクト２９の内面に固定されている。   The regulating member 351 is provided at the end in the arrangement direction of the unit cells. The main body 353 of the restriction member 351 extends in the discharge direction and is fixed to the inner surface of the exhaust duct 29.

規制部材３５１の本体３５３には、素電池の配列方向外側に凹む溝部３５３ａが形成されており、溝部３５３ａには、可動部材３３１の挿入部３３５が挿入されている。挿入部３３５は、可動部材３３１の被衝突部３３３の両端に設けられており、排出方向において被衝突部３３３よりも分厚い。   The main body 353 of the regulating member 351 is formed with a groove portion 353a that is recessed outward in the unit cell arrangement direction, and the insertion portion 335 of the movable member 331 is inserted into the groove portion 353a. The insertion portions 335 are provided at both ends of the impacted portion 333 of the movable member 331 and are thicker than the impacted portion 333 in the discharge direction.

このような電池モジュール３２１では、例えば第１の電池室２７Ａ内の素電池１からガスが排出されると、そのガスは可動部材３３１の被衝突部３３３に衝突する。この衝突により、挿入部３３５が本体３５３の溝部３５３ａの内面上を摺動しながら可動部材３３１が第１の排出方向Ｖ１に移動する。そして、挿入部３５３の第２の電池室２７Ｂ側の側面が溝部３５３ａの内面に当たると、可動部材３３１の移動は止まる。これにより、第１の排気ダクト部２９Ａの内部空間が排出方向に拡大する。   In such a battery module 321, for example, when gas is discharged from the unit cell 1 in the first battery chamber 27 </ b> A, the gas collides with the colliding part 333 of the movable member 331. Due to this collision, the movable member 331 moves in the first discharge direction V1 while the insertion portion 335 slides on the inner surface of the groove portion 353a of the main body 353. When the side surface of the insertion portion 353 on the second battery chamber 27B side hits the inner surface of the groove portion 353a, the movement of the movable member 331 stops. Thereby, the internal space of the first exhaust duct portion 29A is expanded in the discharge direction.

なお、電池モジュール３２１では、ケース２３の排出口部は、規制部材３５１の本体３５３に形成されていても良いし、ケース２３の上面又は下面に形成されていても良い。   In the battery module 321, the discharge port portion of the case 23 may be formed in the main body 353 of the restriction member 351, or may be formed on the upper surface or the lower surface of the case 23.

本実施形態は、以下に示す構成を有していても良い。   The present embodiment may have the following configuration.

規制部材は、ケースの内壁の一部分であっても良い。別の言い方をすると、ケースの内面に溝部又は貫通孔部が形成されていても良い、又は、ケースの内面に挿入部が設けられていても良い。   The restriction member may be a part of the inner wall of the case. In other words, a groove or a through hole may be formed on the inner surface of the case, or an insertion portion may be provided on the inner surface of the case.

可動部材及び規制部材の材料は特に限定されない。しかし、被衝突部は、例えば鉄、ステンレス（Stainless Used Steel）又はアルミニウムからなることが好ましい。被衝突部が鉄からなれば、排気ガスの熱を被衝突部に逃がすことができるので、排出口部から排出されるガスの温度を低くできる。よって、電池モジュールの安全性を更に高めることができる。また、被衝突部がアルミニウムからなれば、被衝突部の軽量化が図られるので、排気ガスが被衝突部に衝突した衝撃で可動部材を排出方向に容易に移動させることができる。また、可動部材を排出方向に容易に移動させるという観点では、被衝突部は例えば５ｍｍ以下の厚みを有していることが好ましい。   The material of the movable member and the regulating member is not particularly limited. However, the impacted part is preferably made of, for example, iron, stainless steel (Stainless Used Steel), or aluminum. If the impacted part is made of iron, the heat of the exhaust gas can be released to the impacted part, so that the temperature of the gas discharged from the discharge port can be lowered. Therefore, the safety of the battery module can be further improved. Further, if the impacted part is made of aluminum, the impacted part can be reduced in weight, so that the movable member can be easily moved in the discharge direction by the impact of the exhaust gas colliding with the impacted part. Further, from the viewpoint of easily moving the movable member in the discharging direction, it is preferable that the colliding part has a thickness of 5 mm or less, for example.

溝部及び挿入部の各形状は、図４〜図７に示す形状に限定されない。溝部の個数及び位置は図３、図５及び図７に示す個数及び位置に限定されず、挿入部の個数及び位置は図３、図５及び図７に示す個数及び位置に限定されない。溝部は排出方向に延びて形成されていれば良く、挿入部は排出方向において溝部よりも短ければ良い。   Each shape of a groove part and an insertion part is not limited to the shape shown in FIGS. The number and position of the groove portions are not limited to the number and position shown in FIGS. 3, 5, and 7, and the number and position of the insertion portions are not limited to the numbers and positions shown in FIGS. 3, 5, and 7. The groove portion only needs to extend in the discharge direction, and the insertion portion only needs to be shorter than the groove portion in the discharge direction.

ケースの材料は、鉄に限定されず、樹脂であっても良い。しかし、ケースが熱伝導性に優れた材料（鉄又は銅等の金属材料）からなれば、排気ガスの熱の一部をケースに逃がすことができる。よって、ケースは、熱伝導性に優れた材料からなることが好ましい。   The material of the case is not limited to iron, and may be a resin. However, if the case is made of a material having excellent thermal conductivity (metal material such as iron or copper), part of the heat of the exhaust gas can be released to the case. Therefore, the case is preferably made of a material having excellent thermal conductivity.

複数の素電池は、熱伝導性に優れた材料（例えばアルミニウム）からなるホルダーに保持されて、ケース内に収容されていても良い。これにより、素電池の熱をホルダーに逃がすことができるため、電池パックの安全性が更に向上する。   The plurality of unit cells may be held in a case by being held by a holder made of a material having excellent thermal conductivity (for example, aluminum). Thereby, since the heat of the unit cell can be released to the holder, the safety of the battery pack is further improved.

複数の素電池は、ケース内において、一列に配置されていても良いし、二次元的に配置されていても良い。例えば、複数の素電池を千鳥格子状に配置すれば、素電池の個数が増加したことに起因する電池モジュールの体積増加を抑制できる。   The plurality of unit cells may be arranged in a row or two-dimensionally in the case. For example, if a plurality of unit cells are arranged in a staggered pattern, an increase in the volume of the battery module due to an increase in the number of unit cells can be suppressed.

ケース内における素電池の排出口部の位置は、図２に示す位置に限定されない。例えば、素電池の排出口部は、ケースの壁面側（排気ダクトとは反対側）に位置していても良い。この場合、素電池の排出口部が連結管等を介して排気ダクトに連通されていれば、上記実施形態において得られる効果と略同一の効果が得られる。しかし、素電池の排出口部が図２に示す位置に位置していれば、電池モジュールの構成部品数の増加を招くことなく安全な電池モジュールを提供できる。   The position of the discharge port of the unit cell in the case is not limited to the position shown in FIG. For example, the discharge port portion of the unit cell may be located on the wall surface side of the case (the side opposite to the exhaust duct). In this case, if the discharge port of the unit cell is communicated with the exhaust duct via a connecting pipe or the like, substantially the same effect as that obtained in the above embodiment can be obtained. However, if the discharge port of the unit cell is located at the position shown in FIG. 2, a safe battery module can be provided without increasing the number of components of the battery module.

電池モジュールを構成する素電池の個数は、図２に示す個数に限定されない。   The number of unit cells constituting the battery module is not limited to the number shown in FIG.

また、複数の素電池は、ケース内において、直列接続されていても良いし、並列接続されていても良い。また、複数の素電池を互いに電気的に接続するための構成は、特に限定されない。例えば、仕切り板が、正極バスバー、負極バスバー又は両極のバスバーを兼ねていても良い。   The plurality of unit cells may be connected in series or in parallel in the case. Moreover, the structure for electrically connecting a plurality of unit cells to each other is not particularly limited. For example, the partition plate may serve as a positive electrode bus bar, a negative electrode bus bar, or a bipolar bus bar.

仕切り板には、電池室内に収容された素電池の個数以上の貫通孔が形成されていても良い。   The partition plate may be formed with through-holes equal to or more than the number of unit cells accommodated in the battery chamber.

素電池は、角型電池であっても良い。   The unit cell may be a prismatic battery.

正極板と負極板とはセパレータを介して積層されて電極群を構成していても良い。   The positive electrode plate and the negative electrode plate may be laminated via a separator to constitute an electrode group.

正極リードの代わりに正極集電板が用いられていても良いし、負極リードの代わりに負極集電板が用いられていても良い。これにより、素電池における集電抵抗が低減する。   A positive electrode current collector plate may be used instead of the positive electrode lead, or a negative electrode current collector plate may be used instead of the negative electrode lead. Thereby, the current collection resistance in the unit cell is reduced.

正極板及び負極板の構成は、それぞれ、二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）の正極板及び負極板の構成として公知の構成であれば良い。また、電池ケース、ガスケット、封口板、正極リード及び負極リードの材料は、それぞれ、二次電池の電池ケース、ガスケット、封口板、正極リード及び負極リードの材料として公知の材料であれば良い。   The configurations of the positive electrode plate and the negative electrode plate may be known configurations as the configurations of the positive electrode plate and the negative electrode plate of the secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery), respectively. In addition, the materials for the battery case, gasket, sealing plate, positive electrode lead, and negative electrode lead may be materials known as materials for the battery case, gasket, sealing plate, positive electrode lead, and negative electrode lead of the secondary battery, respectively.

排出口部は、封口板の側面部に形成されていても良い。この場合であっても、図２等に示す電池モジュールを構成でき、素電池から排出されたガスを排気ダクトへ逃がすことができる。   The discharge port part may be formed in the side part of the sealing plate. Even in this case, the battery module shown in FIG. 2 and the like can be configured, and the gas discharged from the unit cell can be released to the exhaust duct.

以上説明したように、本発明は、例えば車両用電源又は蓄熱用電源等に有用である。   As described above, the present invention is useful for, for example, a vehicle power source or a heat storage power source.

１ 素電池
７ａ 排出口部
２１ 電池モジュール
２３ ケース
２７Ａ 第１の電池室
２７Ｂ 第２の電池室
２９ 排気ダクト
２９Ａ 第１の排気ダクト部
２９Ｂ 第２の排気ダクト部
３１ 可動部材
３５ａ 溝部
５１ 規制部材
５５ 挿入部
２３１ 可動部材
２３５ａ 貫通孔部
２５１ 規制部材
２５５ 挿入部
３２１ 電池モジュール
３３１ 可動部材
３３５ 挿入部
３５１ 規制部材
３５３ａ 溝部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Unit cell 7a Discharge port part 21 Battery module 23 Case 27A 1st battery room 27B 2nd battery room 29 Exhaust duct 29A 1st exhaust duct part 29B 2nd exhaust duct part 31 Movable member 35a Groove part 51 Restriction member 55 Insertion part 231 Movable member 235a Through-hole part 251 Restriction member 255 Insertion part 321 Battery module 331 Movable member 335 Insertion part 351 Restriction member 353a Groove part

Claims (7)

複数の素電池が配列されてケース内に収容されて構成された電池モジュールであって、
前記ケースは、前記素電池が収容される第１の電池室及び第２の電池室と、前記素電池の排出口部から排出されたガスを前記ケースの外へ排出する排気ダクトとに区画されており、
前記第１の電池室は、前記排気ダクトにより、前記第２の電池室から離隔しており、
前記素電池の前記排出口部は、前記排気ダクトに連通しており、
前記排気ダクトは、前記素電池からのガスが前記ケースの外へ排出される経路を当該ガスが前記排気ダクトに排出される排出方向に拡大可能な可動部材により、前記排出方向において前記第１の電池室側に位置する第１の排気ダクト部と前記排出方向において前記第２の電池室側に位置する第２の排気ダクト部とに分けられ、
前記第１の電池室内に収容された素電池から排出されたガスは、前記可動部材を押して前記第１の排気ダクト部の内部空間を拡げ、内部空間が拡げられた第１の排気ダクト部内を通って前記ケースの外へ排出される電池モジュール。 A battery module in which a plurality of unit cells are arranged and accommodated in a case,
The case is partitioned into a first battery chamber and a second battery chamber in which the unit cell is accommodated, and an exhaust duct that discharges gas discharged from the discharge port of the unit cell to the outside of the case. And
The first battery chamber is separated from the second battery chamber by the exhaust duct,
The discharge port of the unit cell communicates with the exhaust duct;
The exhaust duct includes a movable member that can expand a path through which the gas from the unit cell is discharged to the outside of the case in the discharge direction in which the gas is discharged to the exhaust duct. Divided into a first exhaust duct portion located on the battery chamber side and a second exhaust duct portion located on the second battery chamber side in the discharge direction;
The gas discharged from the unit cell accommodated in the first battery chamber pushes the movable member to expand the internal space of the first exhaust duct portion, and in the first exhaust duct portion where the internal space is expanded. A battery module that passes through the case and is discharged. 請求項１に記載の電池モジュールであって、
前記排気ダクトの内壁には、前記可動部材の移動を規制する規制部材が設けられており、
前記可動部材は、前記規制部材に接触しながら前記排出方向に移動する電池モジュール。 The battery module according to claim 1,
The inner wall of the exhaust duct is provided with a regulating member that regulates the movement of the movable member,
The movable member is a battery module that moves in the discharge direction while contacting the regulating member. 請求項２に記載の電池モジュールであって、
前記可動部材及び前記規制部材の一方には、前記排出方向に延びる溝部が形成されており、
前記可動部材及び前記規制部材の他方には、前記排出方向において前記溝部よりも短く且つ前記溝部に挿入される挿入部が設けられている電池モジュール。 The battery module according to claim 2,
A groove extending in the discharge direction is formed on one of the movable member and the regulating member,
The battery module, wherein the other of the movable member and the regulating member is provided with an insertion portion that is shorter than the groove portion and inserted into the groove portion in the discharge direction. 請求項２に記載の電池モジュールであって、
前記可動部材及び前記規制部材の一方には、前記排出方向に延びる貫通孔部が形成されており、
前記可動部材及び前記規制部材の他方には、前記排出方向において前記貫通孔部よりも短く且つ前記貫通孔部に挿入される挿入部が設けられている電池モジュール。 The battery module according to claim 2,
One of the movable member and the regulating member is formed with a through-hole portion extending in the discharge direction,
The battery module, wherein the other of the movable member and the regulating member is provided with an insertion portion that is shorter than the through-hole portion in the discharge direction and is inserted into the through-hole portion. 請求項３又は４に記載の電池モジュールであって、
前記挿入部は、突起である電池モジュール。 The battery module according to claim 3 or 4,
The battery module, wherein the insertion portion is a protrusion. 請求項２に記載の電池モジュールであって、
前記規制部材は、前記素電池の配列方向における端部に設けられており、前記排出方向に延びており、
前記挿入部は、前記素電池の配列方向における前記可動部材の端部に設けられている電池モジュール。 The battery module according to claim 2,
The regulating member is provided at an end in the arrangement direction of the unit cells, and extends in the discharge direction,
The insertion part is a battery module provided at an end of the movable member in the arrangement direction of the unit cells. 請求項１から６の何れか１つの電池モジュールであって、
前記素電池の前記排出口部は、前記排気ダクト側に位置している電池モジュール。 The battery module according to any one of claims 1 to 6,
The battery module is configured such that the discharge port portion of the unit cell is located on the exhaust duct side.
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