JP2012146403A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの供給電力に関わらず共通したケースを使用することができ、汎用性の高い電池パックを提供すること。
【解決手段】電力を供給する電池ブロックを所定の数だけ収容可能なケースを備えた電池パックであって、前記ケース内に、所定の数よりも少ない電池ブロックを収容するとともに、
前記ケースと前記電池ブロック間の隙間に、電力を供給しないダミーブロックを収容し、
前記電池ブロックと、前記ダミーブロックとを前記ケースで固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池パックに関するものである。

近年、電動原動機付自転車、純正電気自動車（ＰＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）等の移動体用の電源として、多数の素電池を内蔵している電池ブロックを接続した電池パック（組電池）が利用されている（たとえば、特許文献１参照）。

図５に示すように電池ブロック２００Ａを接合して電池パック３００を形成する際には、通常、電池ブロック２００Ａをケース４０に収容し、固定することとしている。

特開２００７−３２８９２７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電池パックを、たとえば、電気自動車に用いた場合、電気自動車の種類によって、必要な電力が異なり、必要な電池ブロックの数が異なる。そのため、必然的に電池ブロックを収容し、固定する電池パックのケースの大きさもそれぞれ異なってくる。従って、その必要な電池ブロックの数だけ、異なる大きさのケースを複数個用意する必要があるという課題を有していた。
そこで、この発明は、上記した事情に鑑み、電池ブロックの数に関わらず共通したケースを使用することができ、汎用性の高い電池パックを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電池パックは、電力を供給する電池ブロックを所定の数だけ収容可能なケースを備えた電池パックであって、前記ケース内に、所定の数よりも少ない電池ブロックを収容するとともに、前記ケースと前記電池ブロック間の隙間に、電力を供給しないダミーブロックを収容したことを特徴としている。

本発明の電池パックは、電池ブロックの数に関わらず共通した電池パックのケースを使用することができ、汎用性の高い電池パックを提供することができる。

本発明の実施の形態１における電池ブロックに使用する素電池の断面図 本発明の実施の形態１における電池ブロックの構成を示した断面図 本発明の実施の形態１におけるダミーブロックの構成を示した断面図 本発明の実施の形態１における電池パックの構成を示した図 従来の電池パックの構成を示した図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
（素電池）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電池パックに収容される電池ブロックに使用する素電池１００の構成を模式的に示した断面図である。なお、電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として単体でも使用できる電池であってもよい（以下、電池ブロックに使用する電池を、「素電池」と呼ぶ）。この場合、高性能の汎用電池を、電池ブロックの素電池として使用することができるため、電池ブロックの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。

本実施の形態の電池ブロックに使用する素電池１００は、例えば、図１に示すような、円柱形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、通常の構成をなすもので、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１００の具体的な構成を説明する。

図１に示すように、正極２と負極１とがセパレータ３を介して捲回された電極群４が、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。発電要素である正極２と負極１とをからなる電極群４が電池ケース７に収容されている部分を素電池の本体部ということができる。電極群４の上下には、絶縁板９、１０が配され、正極２は、正極リード５を介してフィルタ１２に接合され、負極１は、負極リード６を介して負極端子（第２の電極端子）を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。

フィルタ１２は、インナーキャップ１３に接続され、インナーキャップ１３の突起部は、金属製の弁板１４に接合されている。さらに、弁板１４は、正極端子（第１の電極端子）を兼ねる端子板８に接続されている。そして、端子板８、弁板１４、インナーキャップ１３、及びフィルタ１２が一体となって、ガスケット１１を介して、電池ケース７の開口部を封口している。図１においては、円筒形の上面側に正極端子が、下面側に負極端子が配置されている。

素電池１００に内部短絡等が発生して、素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１４が端子板８に向かって膨れ、インナーキャップ１３と弁体１４との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１４が破断する。これによって、素電池１００内に発生したガスは、フィルタ１２の貫通孔１２ａ、インナーキャップ１３の貫通孔１３ａ、弁体１４の裂け目、そして、端子板８の開放部を介して、外部へ排出される。

なお、素電池１００内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。

（電池ブロック）
図２は、本実施の形態における電池ブロック２００Ａの構成を模式的に示した断面図である。本実施の形態においては、電池ブロック２００Ａは複数の素電池１００の集合体の最小単位であり、１つの電池ブロック２００Ａ中の素電池１００同士は互いに並列に接続され、電力を供給する。

図２に示されているのは、複数の素電池１００が配列されて並列に接続されている模式的な断面（素電池の断面はハッチングを付けずに図を見やすくしている）であり、電池ブロック２００Ａは複数の素電池１００が容器２０Ａ内に収容されている構成を有している。

各素電池１００の本体部は、容器２０Ａ内に収納された冷却ブロック２４に形成された円筒形の貫通孔に挿入されて、素電池１００の本体部同士（円柱形の側面同士）が隣り合うように並べられている。また、素電池１００は、図１に示したように、素電池１００内に発生したガスを電池外に排出する開放部を備えていて、これらの開放部は電池ブロック２００Ａ内において同じ側（図２では上側）を向くように素電池１００が並べられている。

正極バスバー３４は、素電池１００の正極端子側に配置される例えば平板状の天板部２１０と、その天板部２１０の端部から素電池１００の負極端子側に延出された延出部２２０とを備え、金属板からなり、各素電池１００の正極端子同士を接続している。一方、冷却ブロック２４の貫通孔の下側出口に出ている複数の素電池１００の他端側（本実施の形態では、負極端子側）には、金属板からなる負極バスバー３６が接合されており、負極バスバー３６によって負極端子同士が接続されている。正極バスバー３４の延出部２２０は電池ブロック２００Ａを複数並べたときに、隣接する電池ブロック２００Ａの負極バスバー３６の端部３７に接触して電気的に接続され、隣り合う電池ブロック２００Ａ同士の電気的な直列の連結を行う。

なお、平板３０は、素電池１００の一端部（本実施の形態では、正極端子８側の端部）に密着して配設されるため、収容部３１は、平板３０により密閉状態になっている。

（ダミーブロック）
ダミーブロック２００Ｂは、素電池を備えず、電力を供給しない。そして、電池ブロック２００Ａと置き換えることができるようにするために、電池ブロック２００Ａと略同一の大きさに形成される。そのため、ダミーブロック２００Ｂのケース２０Ｂは、電池ブロック２００Ａのケースと略同一の大きさの絶縁性材料で形成されている。さらに、ダミーブロック２００Ｂのケースが、弾性部材であれば、外部から加わる衝撃を緩和する効果を奏する。ダミーブロック２００Ｂのケースは、好ましくは樹脂からなり、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンエーテル、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレート、シリコーン等を用いることができる。また、ダミーブロック２００Ｂのケースをアルミニウムなどのハニカム形状で形成し、外部から加わる衝撃を緩和するようにしてもよい。
そして、ダミーブロック２００Ｂのケース２０Ｂの内部には、電池ブロック２００Ａの正極バスバーおよび負極バスバーと同様の形状の第１導通部材２３０、第２導通部材２４０が設けられ、さらに第１導通部材２３０、第２導通部材２４０を接続する第３導通部材２５０をさらに設けている。

（電池パック）
図４は、本実施の形態に係る電池パック３００を、金属製のケース４０の上蓋を取り外して上から見た状態を模式的に示したものである。ここでは、６つの電池ブロックを収容し固定できる電池パックのケースに、４つの電池ブロック２００Ａを収容し、電力を供給するとともに、電池パック３００のケース４０と電池ブロック２００Ａの隙間を、電力を供給しないダミーブロック２００Ｂで埋め、汎用性のある電池パック３００のケースで、４つの電池ブロック２００Ａと２つのダミーブロック２００Ｂを固定した場合を示している。
詳細に説明すると、電池パック３００のケースは、６つの電池ブロック２００Ａを収容し、固定できる大きさであり、上下に２個の電池ブロック２００Ａを収容でき、左右に３つの電池ブロック２００Ａを収容できる。本実施の形態では、６つの電池ブロックを収容し、固定できるケース４０に、上側の左側、中央、下側の左側および中央に電池ブロック２００Ａを収容し、上側の右側、下側の右側に２つのダミーブロック２００Ｂを収納している。

電池ブロック２００Ａとダミーブロック２００Ｂの大きさを略同一の大きさに設定しているため、電池ブロック２００Ａとダミーブロック２００Ｂを容易に置き換えて、電池ブロック２００Ａとダミーブロック２００Ｂを電池パック３００で固定することができる。
図４の下側の２つの電池ブロック２００Ａ，２００Ａと１つのダミーブロック２００Ｂを、電流は、右側のダミーブロック２００Ｂから中央の電池ブロック２００Ａ、左側の電池ブロック２００Ａへと流れていく。詳しく説明すると、ダミーブロック２００Ｂの第２導通部材２４０から第３導通部材２５０を介して第１導通部材２３０に電流が流れ、ダミーブロック２００Ｂの左側に配置されている第１導通部材２３０の延出部を上から下へと電流が流れる。延出部の下端は、中央の電池ブロック２００Ａの負極バスバー３６と電気的に接続しており、電流は中央の電池ブロック２００Ａの負極バスバー３６を流れる。後は同じように中央の電池ブロック２００Ａの正極バスバー、さらに右側の電池ブロック２００Ａでも同じように電流が流れていく。

電池パック３００内では、電流は上側の電池ブロック２００Ａ、ダミーブロック２００Ｂの左端Ｙから右側へ流れていき、連結部４６を流れて下側の電池ブロック、ダミーブロックの右端Ｘから左側へ流れていく。上側のダミーブロック２００Ｂと下側のダミーブロック２００Ｂの右側の図示しない端部同士で連結されている。

以上のように、本実施の形態においては、電池パック３００のケース４０と電池ブロック２００Ａ間の隙間に、ダミーブロック２００Ｂを収容することで、電池ブロック２００Ａと、ダミーブロック２００Ｂとを電池パック３００のケース４０で固定できる。電池パック３００に収容される電池ブロック２００Ａの数に関わらず、共通した電池パック３００のケース４０ を使用することができ、汎用性の高い電池パック３００を提供することができる。
（実施の形態２）
また、電池パック３００に、冷却媒体を流して冷却する図示しない冷却部をさらに備え、電池ブロック２００Ａを、ダミーブロック２００Ｂよりも冷却部に近い位置に配置するようにしてもよい。ダミーブロック２００Ｂは発熱要素である素電池１００を有していないため、発熱要素である素電池１００を有する電池ブロック２００Ａよりも、ダミーブロック２００Ｂを積極的に冷却する必要はない。そのため、電池ブロック２００Ａを、ダミーブロック２００Ｂよりも冷却部に近い位置に配置し、電池ブロック２００Ａを積極的に冷却するようにしたものである。
（実施の形態３）
また、電池パック３００を、車台に搭載し、電池パック３００内において、ダミーブロック２００Ｂを、電池ブロック２００Ａよりも車台の外側に近い位置に配置してもよい。
電池パック３００を搭載した車台が衝突された場合には、電池パック３００に大きな衝撃が加わわり、ケース４０だけで衝撃を吸収しきれないため、大きな衝撃が内部の素電池１００にもかかってしまうと考えられる。このように大きな衝撃が素電池１００にかかると、素電池１００が変形して内部短絡が生じるおそれがある。内部短絡が生じると素電池１００内部から高温のガスが吹き出してきてその素電池１００は使用不可になってしまうとともに、周囲の素電池１００にも熱による内部短絡の連鎖が起こってしまう可能性もある。

そこで、ダミーブロック２００Ｂを、電池ブロック２００Ａよりも車台の外側に近い位置に配置することにより、衝撃力がかかった際に、ダミーブロック２００Ｂが衝撃力を吸収するようにしている。
ここで、ダミーブロック２００Ｂを弾力性部材で形成した場合には、弾性変形することによって、衝突による衝撃を吸収し、素電池１００にかかる衝撃がゼロ或いは内部短絡等が生じない程度に小さくなるようにして、さらに、素電池１００への影響を抑制することできる。これにより、衝突が起きても素電池１００に内部短絡等の異常が生じることは防止できて、衝突事故があっても電池パック３００には安全上の問題は生じない。
なお、本実施の形態１〜３では、ダミーブロック２００Ｂのケース２０Ｂの内部に、第１導通部材２３０、第２導通部材２４０、第３導通部材２５０を設けているが、導通部材の形状はこれに限定されず、隣接する電池ブロック２００Ａまたは、ダミーブロック２００Ｂと接続して導通できる導通部材であれば形状は問わない。
また、ダミーブロック２００Ｂのケース２０Ｂの内部に、第１導通部材２３０、第２導通部材２４０、第３導通部材２５０などの導通部材を設けず、ダミーブロックに電流を流さないようにしてもよい。

さらに素電池の種類・構造・形状も二次電池であればどのような種類・構造・形状であってもよい。電池ブロックの構成、構造も上記に限定されない。電池パックも、電池ブロック、ダミーブロックの数・配置が別の数・配置でもよい。

以上説明したように、本発明に係る電池パックは、ダミーブロックを備えており、自動車等の機械製品の電源や家庭用の電源等として有用である。

１００ 素電池
２００Ａ 電池ブロック
２００Ｂ ダミーブロック
３００ 電池パック

Claims (5)

1. 電力を供給する電池ブロックを所定の数だけ収容可能なケースを備えた電池パックであって、
   前記ケース内に、所定の数よりも少ない電池ブロックを収容するとともに、
   前記ケースと前記電池ブロック間の隙間に、電力を供給しないダミーブロックを収容し、
   前記電池ブロックと、前記ダミーブロックとを前記ケースで固定したことを特徴とする電池パック。
2. 前記ダミーブロックの大きさは、前記電池ブロックと略同一の大きさであることを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記ダミーブロックは、弾力性部材で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電池パック。
4. 電池パックは冷却媒体を流して冷却する冷却部をさらに備え、電池ブロックを、ダミーブロックよりも前記冷却部に近い位置に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 電池パックを、車台に搭載し、ダミーブロックを、電池ブロックよりも車台の外側に近い位置に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池パック。