JP2014154240A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】水素を含むガスをケース外に排出しやすい電池パックを提供すること。
【解決手段】電池パック１０は、ケース１１を有している。ケース１１の内部には、複数の二次電池３１を有する電池モジュール３０及びジャンクションボックス５０が収容されている。ジャンクションボックス５０には、リレーや、配線などが収容されている。ケース１１の内部には、電池モジュール３０及びジャンクションボックス５０が収容される収容空間Ｓ１が区画されている。また、ケース１１の内部には、第２の側部１４、第３の側部１５、第４の側部、第２の板部１９及び第３の板部２０に囲まれる領域に、貯留空間Ｓ２が区画されている。第２の側部１４には、貯留空間Ｓ２とケース１１の外部とを連通させる貫通孔２１が設けられている。この貫通孔２１には、ケース１１の内圧が規定圧力を超えたときに破断することで開放される圧力開放弁２２が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池を収容するケースの内圧が規定圧力を超えたときにケースの外部とケースの内部を連通させる開放部を有する電池パックに関する。

二次電池は、異常が生じている状態で充放電されると、二次電池に設けられた弁が開放され、水素を含むガスが排出される。複数の二次電池がケースに収容されている場合、ケースにガスが貯留される。ケースに貯留されたガスをケースの外部に排出することができる電源装置としては、例えば、特許文献１に記載の電源装置が知られている。

特許文献１に記載の電源装置は、複数の電池がケースに収容されている。ケースの内部は、電池が収容される電池室と、ガスが排出される排気室に区画されている。ケースの壁部には、排気室とケースの外部とを連通させる排出口が設けられている。排出口は、排出弁を有している。電池からガスが排出されると、排気室の内圧が高まり、排気室の内圧が設定圧力になると排気弁が開弁し、排気室内のガスがケースの外部に排出される。

特開２０１２−１５１２１号公報

ところで、特許文献１に記載の電源装置では、排出口から遠い部分のガスは排出口からケースの外部に排出されにくく、排気弁が開弁しても排気室にガスが残留するおそれがある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、水素を含むガスをケース外に排出しやすい電池パックを提供することにある。

上記課題を解決する電池パックは、二次電池と、底部と、前記底部と対向して設けられる天部と、前記底部の周縁と前記天部の周縁を囲む鉛直方向に延びる側部と、を有するケースと、を備えた電池パックであって、前記ケースの内部には、前記天部と前記側部との境界部のうち最も鉛直方向下方の境界部よりも鉛直方向上方に貯留空間が設けられ、前記ケースの前記貯留空間と接する部分には、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記貯留空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部が設けられることを要旨とする。

これによれば、二次電池から水素を含むガスが排出されると、このガスは鉛直方向上方に上昇していき、貯留空間に貯留される。ケースの内部に貯留空間を設けることで、この貯留空間のガス濃度が他の部分に比べて高くなる。そして、開放部が開放されたときには、貯留空間からケースの外部にガスが排出される。ガス濃度の高い貯留空間とケースの外部が連通されることで、ケースからガスが排出されやすい。

上記電池パックについて、前記側部は、第１の側部と、第１の側部と対向して設けられるとともに前記第１の側部よりも鉛直方向の寸法が長い第２の側部とを含み、前記天部は、第１の板部と、前記第１の板部よりも鉛直方向上方に位置する第２の板部と、前記第１の板部と前記第２の板部を繋ぐ第３の板部を含み、前記第１の板部と前記第１の側部が接続され、前記第２の板部が前記第２の側部に接続されていることが好ましい。

これによれば、第２の側部と、第２の板部と第３の板部に囲まれる領域に貯留空間が区画される。第１の板部は、第２の板部よりも鉛直方向下方に設けられているため、ガスは貯留空間に誘導されやすい。したがって、貯留空間のガス濃度が高くなりやすい。

上記電池パックについて、前記側部は、第１の側部と、第１の側部と対向して設けられるとともに前記第１の側部よりも鉛直方向の寸法が長い第２の側部とを含み、前記天部は、無段差状に設けられることが好ましい。

これによれば、天部は、第１の側部から第２の側部に向けて上り傾斜する。そして、二次電池から排出されたガスは、この傾斜にしたがって第２の側部に向けて移動するため、貯留空間における第２の側部側のガス濃度が高くなる。

本発明によれば、水素を含むガスをケース外に排出しやすい。

実施形態の電池パックを示す断面図。 実施形態の電池パックを示す２−２線断面図。 実施形態の二次電池を示す断面図。 別例の電池パックを示す断面図。 別例の電池パックを示す断面図。

以下、電池パックの一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、電池パック１０は、ケース１１を有している。ケース１１の内部には、複数の二次電池３１を有する電池モジュール３０及びジャンクションボックス５０が収容されている。ジャンクションボックス５０には、リレーや、配線などが収容されている。

ケース１１は、四角板状の底部１２と、底部１２の周縁から鉛直方向上方に立設された四角板状の側部１３，１４，１５，１６と、底部１２と対向して設けられる天部１７とを有している。以下、底部１２の対向する縁部から立設された側部の一つを第１の側部１３、第１の側部１３と対向する側部を第２の側部１４、第１の側部１３と第２の側部１４が立設された縁部とは異なる縁部から立設された側部の一つを第３の側部１５、第３の側部１５と対向する側部を第４の側部１６として説明を行う。

第２の側部１４の鉛直方向の寸法は、第１の側部１３の鉛直方向の寸法よりも長い。また、第３の側部１５及び第４の側部１６は、鉛直方向の寸法が第１の側部１３寄りの部位では、第１の側部１３と同一となっており、第２の側部１４寄りの部位では第２の側部１４と同一となっている。

図２に示すように、底部１２の周縁は、側部１３〜１６によって囲まれている。同様に、天部１７の周縁は、側部１３〜１６によって覆われている。
図１及び図２に示すように、天部１７は、四角板状の第１の板部１８、第２の板部１９及び第３の板部２０を有している。第１の板部１８の一つの縁部には、第１の板部１８の厚み方向に延設された第３の板部２０が設けられている。第３の板部２０における第１の板部１８が設けられる縁部と対向する縁部には、第３の板部２０の厚み方向に延設された第２の板部１９が設けられている。第１の板部１８と第２の板部１９は、第３の板部２０によって繋がれている。

天部１７は、第１の側部１３、第２の側部１４、第３の側部１５及び第４の側部１６に支持されている。具体的にいえば、天部１７の第１の板部１８は、第１の側部１３、第３の側部１５及び第４の側部１６に支持されている。また、天部１７の第２の板部１９は、第２の側部１４、第３の側部１５及び第４の側部１６に支持されている。これにより、第１の板部１８は第１の側部１３と接続され、第２の板部１９は第２の側部１４と接続されている。

ケース１１の内部には、電池モジュール３０及びジャンクションボックス５０が収容される収容空間Ｓ１が区画されている。収容空間Ｓ１は、底部１２、第１の側部１３、第２の側部１４、第３の側部１５及び第４の側部１６に囲まれる領域である。また、ケース１１の内部には、第２の側部１４、第３の側部１５、第４の側部１６、第２の板部１９及び第３の板部２０に囲まれる領域に、貯留空間Ｓ２が区画されている。貯留空間Ｓ２と収容空間Ｓ１は連通している。

貯留空間Ｓ２は、天部１７と側部１３，１４，１５，１６との境界部のうち、最も鉛直方向下方の境界部Ｐ１よりも鉛直方向上方に設けられている。すなわち、鉛直方向の寸法が最も短い側部の先端よりも鉛直方向上方に設けられる。本実施形態では、第２の側部１４と天部１７との境界部Ｐ１（あるいは第３の側部１５と天部１７との境界部）より鉛直方向上方に貯留空間Ｓ２が設けられている。

第２の側部１４から第３の板部２０までの寸法は、第１の側部１３から第２の側部１４までの寸法に比べて短い。また、収容空間Ｓ１と貯留空間Ｓ２で対向する第３の側部１５と第４の側部１６との間の寸法は同一である。このため、貯留空間Ｓ２は、収容空間Ｓ１に比べて鉛直方向に直交する方向の断面積が小さい。なお、貯留空間Ｓ２は、二次電池３１やリレーなどの発電要素が設けられない領域とされている。

第２の側部１４の貯留空間Ｓ２と接する部分には、貯留空間Ｓ２とケース１１の外部とを連通させる開放部としての貫通孔２１が設けられている。この貫通孔２１には、ケース１１の内圧が規定圧力を超えたときに破断することで開放される圧力開放弁２２が設けられている。この「規定圧力」は、ケース１１の内圧が高まったときに、ケース１１の内圧によってケース１１が破損する前に圧力開放弁２２が破断するような圧力に設定される。貫通孔２１は、圧力開放弁２２によって閉塞されている。

図３に示すように、二次電池３１（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池）は、電池ケース３２の内部に電極組立体３３及び電解液３４が収容されている。電池ケース３２は、電極組立体３３を収容する有底矩形箱状のケース本体３５と、ケース本体３５の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部材３６とから構成されている。蓋部材３６には、正極端子３７及び負極端子３８が突設されている。また、蓋部材３６には、蓋部材３６の厚み方向に貫通する電池孔３９が形成されるとともに、この電池孔３９には、電池ケース３２の内圧が規定圧力を超えたときに開放される弁４０が設けられている。なお、この「規定圧力」は、電池ケース３２の内圧が高まったときに、電池ケース３２が破損する前に弁４０が破断するような圧力に設定される。

次に、本実施形態の電池パック１０について説明する。
二次電池３１に異常が生じた状態で、二次電池３１の充放電を行うと、電池ケース３２の内部では、水素を含むガスが発生する。そして、ガスの発生によって電池ケース３２の内圧が高まり、規定圧力を超えると、電池ケース３２の弁４０が破断される。電池ケース３２の弁４０が破断されると、電池ケース３２から排出されたガスがケース１１の内部に貯留される。

このとき、水素を含むガスは、空気よりも軽いため、鉛直方向上方に向けて移動する。そして、ケース１１内において、最も鉛直方向上方に設けられる貯留空間Ｓ２にガスが溜まり、貯留空間Ｓ２のガス濃度が高くなる。

複数の二次電池３１の弁４０が開放され、ケース１１の内圧が規定圧力を超えると、圧力開放弁２２が破断される。このとき、貯留空間Ｓ２に貯留されたガスはケース１１の外部に排出される。貫通孔２１は、ガス濃度の高い貯留空間Ｓ２とケース１１の外部とを連通させるように設けられているため、ガスがケース１１の外部に排出されやすく、圧力開放弁２２が破断されたにもかかわらず、ケース１１内にガスが残留することが抑制されている。

例えば、貯留空間Ｓ２の鉛直方向に直交する方向の断面積が、収容空間Ｓ１と同一の場合、貯留空間Ｓ２にガスが溜まるものの、鉛直方向に直交する方向の断面積が大きいため、ガスが広範囲に亘って拡がり、ガス濃度が高まりにくい。この状態で圧力開放弁２２が開放されると、ガスが残留しやすい。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ケース１１の内部には、鉛直方向上方に第２の側部１４、第３の側部１５、第４の側部１６、第２の板部１９及び第３の板部２０に囲まれる貯留空間Ｓ２が区画されている。二次電池３１から排出されたガスは、この貯留空間Ｓ２に貯留される。ケース１１の内部にガス濃度の高まりやすい貯留空間Ｓ２を設けて、ケース１１の内圧が規定圧力を超えたときには、この貯留空間Ｓ２とケース１１とを連通させることで、ケース１１内に貯留したガスをケース１１外に排出しやすい。

（２）天部１７は、第１の板部１８と、第１の板部１８よりも鉛直方向上方に位置する第２の板部１９と第１の板部１８と第２の板部１９を繋ぐ第３の板部２０を有している。そして、貯留空間Ｓ２は、第２の側部１４、第３の側部１５、第４の側部１６、第２の板部１９及び第３の板部２０に囲まれる領域に区画されている。このため、貯留空間Ｓ２の鉛直方向と直交する方向の断面積を収容空間Ｓ１（収容空間Ｓ１は、底部１２，第１の側部１３、第２の側部１４、第３の側部１５及び第４の側部１６に囲まれる領域）よりも小さくすることができる。したがって、貯留空間Ｓ２の濃度を高めやすく、圧力開放弁２２が破断したときに、ガスがケース１１外に排出されやすい。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図４に示すように、天部１７は、第１の側部１３と第２の側部１４に無段差状に接続されていてもよい。最も鉛直方向下方の境界部は、第１の側部１３と天部１７との境界部Ｐ２となる。天部１７は、平板状をなしている。そして、第１の側部１３から第２の側部１４に向けて上り傾斜している。これにより、貯留空間Ｓ２（第２の側部１４、第３の側部１５、第４の側部１６及び天部１７に囲まれる領域）の鉛直方向と直交する方向の断面積は、鉛直方向上方ほど小さくなっていく。二次電池３１から水素を含むガスが排出されると、ガスは天部１７の傾斜にしたがって、貯留空間Ｓ２の鉛直方向上方（第２の側部１４側）に向けて移動する。このため、貯留空間Ｓ２においては、第２の側部１４側のガス濃度が高くなりやすい。そして、第２の側部１４に圧力開放弁２２を設けることで、圧力開放弁２２が開放したときに、ガスがケース１１外に適切に排出される。また、天部１７全体を傾斜させず、天部１７の一部に傾斜部を設けてもよい。

○ 図５に示すように、第１の側部１３と第２の側部１４の鉛直方向の寸法が同一であってもよい。この場合、天部１７の中央をケース１１の外側に向けて凹むように屈曲させ、この凹部１７ａによって貯留空間Ｓ２を区画してもよい。この場合、最も鉛直方向下方の境界部は、第１の側部１３及び第２の側部１４と天部１７との境界部Ｐ３となる。また、図５に二点鎖線で示したように、天部１７の厚みが貯留空間Ｓ２を形成できるほど厚いときには、天部１７を屈曲させることなく、天部１７の内面に凹部を設けて貯留空間Ｓ２を設けてもよい。同様に、実施形態の電池パック１０及び図４に示した電池パック１０についても、天部１７の厚みが十分に確保されていれば、天部１７を凹ませることで貯留空間Ｓ２を設けてもよい。

○ 実施形態において、ケース１１は、底部１２と天部１７の周縁が側部に囲まれている形状であれば、どのような形状でもよい。例えば、底部１２の形状が円形状や、五角形状や六角形状などの多角形状であってもよい。同様に側部１３〜１６もどのような形状であってもよい。

○ 実施形態において、貫通孔２１及び圧力開放弁２２は、天部１７の第２の板部１９や第３の板部２０に設けられていてもよい。すなわち、ケース１１の貯留空間Ｓ２に接する部分であれば、どこに設けられていてもよい。

○ 実施形態において、開放部は、他の部分と比べて脆弱な脆弱部であってもよい。例えば、第２の側部１４の一部の厚みを、他の部分の厚みよりも薄くすることで、ケース１１の内圧が規定圧力に達したときに薄肉部が破断されるようにしてもよい。また、第２の側部１４に凹みを設け、ケース１１の内圧が上昇したときに応力が集中し、破断されるようにしてもよい。

○ 実施形態において、電池モジュール３０の個数は適宜変更してもよい。同様に、ジャンクションボックス５０の数を変更してもよい。また、ジャンクションボックス５０は、設けられていなくてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）二次電池と、前記二次電池が収容される収容空間を内部に有するケースとを備え、前記ケースの内部には、前記収容空間よりも鉛直方向上方に、鉛直方向に直交する方向の断面積が前記収容空間よりも小さい貯留空間が設けられ、前記ケースは、前記貯留空間と接する部分に、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記貯留空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部を有することを特徴とする電池パック。

Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…境界部、Ｓ２…貯留空間、１０…電池パック、１１…ケース、１２…底部、１３…第１の側部、１４…第２の側部、１７…天部、１８…第１の板部、１９…第２の板部、２０…第３の板部、２１…貫通孔、２２…圧力開放弁、３１…二次電池。

Claims (3)

1. 二次電池と、
   底部と、前記底部と対向して設けられる天部と、前記底部の周縁と前記天部の周縁を囲む鉛直方向に延びる側部と、を有するケースと、
   を備えた電池パックであって、
   前記ケースの内部には、前記天部と前記側部との境界部のうち最も鉛直方向下方の境界部よりも鉛直方向上方に貯留空間が設けられ、
   前記ケースの前記貯留空間と接する部分には、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記貯留空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部が設けられることを特徴とする電池パック。
2. 前記側部は、第１の側部と、第１の側部と対向して設けられるとともに前記第１の側部よりも鉛直方向の寸法が長い第２の側部とを含み、
   前記天部は、第１の板部と、前記第１の板部よりも鉛直方向上方に位置する第２の板部と、前記第１の板部と前記第２の板部を繋ぐ第３の板部を含み、
   前記第１の板部と前記第１の側部が接続され、前記第２の板部が前記第２の側部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
3. 前記側部は、第１の側部と、第１の側部と対向して設けられるとともに前記第１の側部よりも鉛直方向の寸法が長い第２の側部とを含み、
   前記天部は、無段差状に設けられることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。