JP2022086444A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルから発生して筐体内に充満したガスを排出する際、その筐体内の圧力の上昇を抑えながら、ガスを排出するために必要な圧力の損失も低く抑えられる流路を逆止弁に確保できる電池パックを得る。【解決手段】電池セルを収容した筐体に取り付けられたカバー体８２とカバー体８２の内側に設けられた弁本体９２とを有し、電池セルから排出されたガスを筐体の外部へ排出する逆止弁８０を備えた電池パックであって、弁本体９２は、カバー体８２の下流側に固定された本体部９４と、カバー体８２の上流側に、本体部９４から上流側へ離間するように付勢部材９０によって付勢されて配置され、ガスにより筐体の内圧が閾値以上になったときに付勢部材９０の付勢力に抗して下流側へ移動する移動部９５と、を有し、移動部９５は、本体部９４に当接することで下流側への移動を制限する複数のストッパー部９５Ｂ同士の間にガスの小孔流路Ｆｓを形成する。【選択図】図１１

Description

本発明は、電池パックに関する。

内部のガスを排出する排ガス部が設けられた電池セルを有し、車両に搭載されて車両の駆動用電動機に電力を供給する電池パックと、電池パックに接続されてガスを車両の外部に排出する排煙ダクトと、排煙ダクトに設けられて車両の外部から電池パックへ向かうガスの流れを抑制する逆止弁と、を備えた車載用バッテリ装置は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－１１７７１８号公報

電池セルから発生するガスが充満することによって電池パック（筐体）内の圧力が高まったときには、逆止弁に形成された流路を通って、そのガスが車両の外部へ排出される。しかしながら、筐体内のガスを排出する際、その筐体内の圧力（内圧）の上昇を抑えながら、ガスを排出するために必要な圧力の損失も低く抑えられる流路を逆止弁に確保することについては、改善の余地がある。

そこで、本発明は、電池セルから発生して筐体内に充満したガスを排出する際、その筐体内の圧力の上昇を抑えながら、ガスを排出するために必要な圧力の損失も低く抑えられる流路を逆止弁に確保できる電池パックを得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の電池パックは、厚み方向に並べられた複数の電池セルを含んで構成された電池スタックと、前記電池スタックを密閉状態で収容した筐体と、前記筐体に取り付けられたカバー体と、前記カバー体の内側に設けられた弁本体と、を有し、前記電池セルから排出されたガスを前記筐体の外部へ排出する逆止弁と、を備え、前記弁本体は、前記カバー体における前記ガスの排出方向の下流側に固定された本体部と、前記カバー体における前記ガスの排出方向の上流側に、前記本体部から前記上流側へ離間するように付勢部材によって付勢されて配置され、前記ガスにより前記筐体の内圧が閾値以上になったときに前記付勢部材の付勢力に抗して前記下流側へ移動し、前記カバー体との間に前記ガスの流路を形成する移動部と、を有し、前記移動部は、前記本体部に当接することで、前記下流側への移動を制限する複数のストッパー部を有し、前記ストッパー部同士の間に前記流路と連続する小孔流路を形成する。

請求項１に記載の発明によれば、電池セルから排出されたガスにより、筐体の内圧が閾値以上になったときには、逆止弁を構成する弁本体の移動部が、付勢部材の付勢力に抗してガスの排出方向の下流側へ移動し、カバー体との間にガスの流路を形成する。移動部には、逆止弁を構成する本体部に当接することで、その下流側への移動を制限する複数のストッパー部が設けられており、各ストッパー部同士の間に、上記流路と連続する小孔流路が形成される。つまり、カバー体と移動部との間に形成された流路の先に、開口の小さい小孔流路が逆止弁に確保される。したがって、電池セルから発生して筐体内に充満したガスを排出する際、その筐体内の圧力の上昇を抑えながら、ガスを排出するために必要な圧力の損失も低く抑えられる。

また、請求項２に記載の電池パックは、請求項１に記載の電池パックであって、前記カバー体は、前記移動部が前記排出方向に沿って移動するようにガイドするガイド部を有している。

請求項２に記載の発明によれば、移動部が排出方向に沿って移動するようにガイドするガイド部をカバー体が有している。したがって、移動部は、排出方向に対して傾くことなく移動する。これにより、カバー体と移動部との間にガスの流路が精度よく形成される。

また、請求項３に記載の電池パックは、請求項２に記載の電池パックであって、前記ガイド部は、前記排出方向から見た断面視で略半円形状に形成されている。

請求項３に記載の発明によれば、ガイド部が、排出方向から見た断面視で略半円形状に形成されている。したがって、ガイド部が、排出方向から見た断面視で矩形状に形成されている場合に比べて、カバー体と移動部との間に形成されるガスの流路の断面積が増加される。

また、請求項４に記載の電池パックは、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の電池パックであって、前記ストッパー部は、前記排出方向と直交する方向から見て矩形状に形成されている。

請求項４に記載の発明によれば、ストッパー部が、排出方向と直交する方向から見て矩形状に形成されている。したがって、ストッパー部が、排出方向と直交する方向から見て略半円形状に形成されている場合に比べて、移動部の本体部に対する当接姿勢が安定化される。

また、請求項５に記載の電池パックは、請求項１～請求項４の何れか１項に記載の電池パックであって、前記移動部は、排出方向を軸方向とするリング部を有し、前記リング部の開口部に、空気は通過可能で前記ガスは通過不能な呼吸膜が設けられている。

請求項５に記載の発明によれば、移動部が、排出方向を軸方向とするリング部を有しており、そのリング部の開口部に、空気は通過可能でガスは通過不能な呼吸膜が設けられている。したがって、筐体の内圧が閾値未満の間は、電池セルから排出されたガスにより、筐体内の空気が呼吸膜を通ってスムーズに排出される。そして、電池セルから排出されたガスにより、筐体の内圧が閾値以上になったときには、各ストッパー部同士の間に形成された小孔流路をガスが通過するが、各小孔流路を通過したガスが呼吸膜を通って筐体内へ逆流することが防止される。

また、請求項６に記載の電池パックは、請求項１～請求項５の何れか１項に記載の電池パックであって、前記電池スタックは、補助用電源である。

請求項６に記載の発明によれば、電池スタックが補助用電源である。したがって、例えば自動運転車両に搭載された場合に、主電源が故障等により機能しなくなっても、ある程度の距離が走行可能となり、安全な場所まで、その自動運転車両を移動させることが可能となる。

また、請求項７に記載の電池パックは、請求項１～請求項６の何れか１項に記載の電池パックであって、前記電池スタックが内側に収容可能となる枠状に形成されて前記筐体の内部に配置された補強部材を備え、前記補強部材の上端部に前記厚み方向に延在する連結部が配置されている。

請求項７に記載の発明によれば、筐体の内部に配置された補強部材の上端部に、電池セルの厚み方向に延在する連結部が配置されている。したがって、電池セルの厚み方向から荷重が入力されても、その連結部が支え棒となり、耐荷重性能が確保される。

また、請求項８に記載の電池パックは、請求項１～請求項７の何れか１項に記載の電池パックであって、前記筐体の一方の側部に形成された開口部を閉鎖する横蓋部と、前記筐体の上部に形成された開口部を閉鎖する上蓋部と、を備え、前記横蓋部は、前記上蓋部に形成された係止部が係止される被係止部を有している。

請求項８に記載の発明によれば、上蓋部に形成された係止部が係止される被係止部を横蓋部が有している。したがって、上蓋部に形成された係止部が係止される被係止部を筐体が有している場合に比べて、その筐体の高さが低減され、その分、電池パックが小型化される。

また、請求項９に記載の電池パックは、請求項１～請求項８の何れか１項に記載の電池パックであって、前記筐体の一方の側部に形成された開口部を閉鎖する横蓋部と、前記電池スタックに設けられた電極端子と前記横蓋部に設けられた電極端子とを電気的に接続するバスバーと、を備え、前記横蓋部は、前記バスバーの取り付け時に該バスバーの横倒れを防止する横倒れ防止部を有している。

請求項９に記載の発明によれば、バスバーの取り付け時に、そのバスバーの横倒れを防止する横倒れ防止部を横蓋部が有している。したがって、横蓋部が、その横倒れ防止部を有していない場合に比べて、バスバーを取り付ける作業性が向上される。

また、請求項１０に記載の電池パックは、請求項９に記載の電池パックであって、前記横倒れ防止部は、前記バスバーに形成された爪部が挿入されるスリット部で構成されている。

請求項１０に記載の発明によれば、バスバーに形成された爪部が挿入されるスリット部で横倒れ防止部が構成されている。したがって、横倒れ防止部を別途設ける場合に比べて、その横倒れ防止部の構造が簡略化される。

以上のように、本発明によれば、電池セルから発生して筐体内に充満したガスを排出する際、その筐体内の圧力の上昇を抑えながら、ガスを排出するために必要な圧力の損失も低く抑えられる流路を逆止弁に確保することができる。

本実施形態に係る電池パックを示す分解斜視図である。 本実施形態に係る電池パックのケース内に設けられる補強部材を示す分解斜視図である。 本実施形態に係る電池パックのカバー部材の係止部とコネクタモジュールの被係止部を拡大して示す分解斜視図である。 本実施形態に係る電池パックの電池スタックとコネクタモジュールとを電気的に接続するバスバーの接続構造を拡大して示す分解斜視図である。 本実施形態に係る電池パックの逆止弁を示す斜視図である。 本実施形態に係る逆止弁を構成するカバー体の内側を示す斜視図である。 本実施形態に係る逆止弁を構成する弁本体を示す斜視図である。 本実施形態に係る逆止弁の弁本体が閉じている状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る逆止弁の弁本体が閉じている状態を示す断面図である。 本実施形態に係る逆止弁の弁本体が開いている状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る逆止弁の弁本体が開いている状態を示す断面図である。 （Ａ）本実施形態に係るカバー体の第１スペーサーの断面形状を示す模式図である。（Ｂ）本実施形態の変形例に係るカバー体の第１スペーサーの断面形状を示す模式図である。 （Ａ）本実施形態に係る弁本体の第２スペーサーの形状を示す模式図である。（Ｂ）本実施形態の変形例に係る弁本体の第２スペーサーの形状を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、本実施形態に係る電池パック１０（図１参照）は、電力で走行する自動運転車両（図示省略）に搭載される補助用電源である。すなわち、この電池パック１０は、主電源となる電池スタック（図示省略）が故障等によって機能しなくなった場合でも、ある程度の距離は自動運転車両が走行できるようにするためのバックアップ用電源である。

また、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを電池パック１０の上方向、矢印ＦＲを電池パック１０の前方向、矢印ＲＨを電池パック１０の右方向とする。したがって、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、電池パック１０における上下方向の上下、電池パック１０における前後方向の前後、電池パック１０における左右方向の左右を示すものとする。

図１、図２に示されるように、本実施形態に係る電池パック１０は、樹脂製の筐体としてのケース２０と、ケース２０の内面に沿って配置される金属製の補強部材３０（図１では省略）と、補強部材３０の内側（ケース２０の内部）に収容される電池スタック１２（図２では省略）と、電池スタック１２の上方に設けられるバスバーモジュール１８と、バスバーモジュール１８の上方に配置される金属プレートとしての排煙プレート４０と、を有している。

さらに、本実施形態に係る電池パック１０は、ケース２０の上部に形成された開口部２０Ｕを閉鎖可能な上蓋部としての樹脂製のカバー部材５０と、ケース２０の一方の側部（左側部）に形成された開口部２０Ｌを閉鎖可能な横蓋部としての樹脂製のコネクタモジュール６０と、コネクタモジュール６０の内側に配置される監視基板５８と、コネクタモジュール６０の外側に取り付けられる逆止弁８０と、を有している。

ケース２０は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂材で形成されており、左右方向を長手方向とする矩形平板状の底壁２６と、左右方向を長手方向とする矩形平板状の前壁２２及び後壁２４と、前後方向を長手方向とする矩形平板状の右側壁２８と、を有している。なお、この右側壁２８が、他方の側部（右側部）に相当する。

そして、このケース２０の左側部は開口部２０Ｌとされており、前壁２２と後壁２４の左上端部が細長い連結部材２５によって一体に連結されている。つまり、ケース２０の左側部は、矩形枠状に形成されている。そして、この矩形枠状に形成された左側部に、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材で略矩形平板状に形成されたコネクタモジュール６０がネジ止め等によって取り付けられることにより、その左側部が閉鎖されるようになっている。

図２に示されるように、補強部材３０は、前壁２２の内面に沿って配置される前壁３２と、後壁２４の内面に沿って配置される後壁３４と、右側壁２８の内面に沿って配置される右側壁３８と、コネクタモジュール６０の内面と対向する左側壁３６と、を有している。つまり、この補強部材３０は、上下方向が開放された矩形枠状（四角筒状）に形成されている。

なお、この補強部材３０は、前壁３２と後壁３４とが、例えば厚みが１．４ｍｍの鋼板で形成され、左側壁３６と右側壁３８とが、例えば厚みが５．５ｍｍのアルミニウム板で形成されている。そして、前壁３２及び後壁３４の左右両端部が、左側壁３６及び右側壁３８の前端面及び後端面にそれぞれネジ止め等によって取り付けられている。

補強部材３０の前壁３２の上端部及び後壁３４の上端部には、排煙プレート４０が配置されている。排煙プレート４０は、例えば厚みが２．０ｍｍ程度の鋼板で平面視略「Ｈ」字状に形成されており、排煙プレート４０の左右方向に延在するフロントアーム４２及びリアアーム４４の左右両端部が、後述するホルダー１６に突設されたアーム１６Ａと共に、補強部材３０の左側壁３６の上端部及び右側壁３８の上端部にネジ止め等によって取り付けられている。

これにより、排煙プレート４０のフロントアーム４２及びリアアーム４４の左右方向中央部を連結する（後述する電池セル１４の厚み方向に延在する）連結部４６が、前壁３２の上端部における左右方向中央部と後壁３４の上端部における左右方向中央部との間に配置される構成になっている。なお、フロントアーム４２の幅とリアアーム４４の幅は、同じ幅に形成されており、連結部４６の幅は、フロントアーム４２及びリアアーム４４の幅よりも大きく形成されている。

カバー部材５０は、例えばポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材により、底壁２６とほぼ同じ大きさの矩形平板状に形成されている。そして、図３において詳細に示されるように、カバー部材５０の周辺部には、複数の係止部５２が等間隔に一体に形成されている。各係止部５２は、略「Ｕ」字状に垂設されており、カバー部材５０の長辺部に５個、短辺部に４個形成されている。

一方、ケース２０の前壁２２、後壁２４、右側壁２８の各外面における上端部には、それぞれ各係止部５２が係止される被係止部としての複数の爪部４８が一体に形成されている。すなわち、前壁２２及び後壁２４の外面における上端部には、５個の爪部４８が等間隔に形成され、右側壁２８の外面における上端部には、４個の爪部４８が等間隔に形成されている。そして、コネクタモジュール６０の外面における上端部にも、各係止部５２が係止される被係止部としての複数の爪部４８が一体に形成されている。すなわち、コネクタモジュール６０の外面における上端部には、４個の爪部４８が等間隔に形成されている。

また、コネクタモジュール６０の内面における上端部には、前後一対のピン（図示省略）が連結部材２５に向けて突設されている。そして、連結部材２５には、その前後一対のピンが嵌合する前後一対の嵌合穴（図示省略）が形成されている。つまり、コネクタモジュール６０は、各ピンが各嵌合穴に嵌合されることにより、ケース２０の左側部に対して位置決めされて取り付けられる構成になっている。これにより、カバー部材５０に形成された係止部５２が、コネクタモジュール６０に形成された爪部４８に対して位置ずれすることなく係止される構成になっている。

また、カバー部材５０とケース２０の上端部との間には、Ｏリング５４が設けられている。つまり、このＯリング５４は、平面視で矩形状に形成され、前壁２２、後壁２４、右側壁２８、連結部材２５の上端部に沿って配置されている。同様に、コネクタモジュール６０とケース２０の左側部との間にも、Ｏリング５６が設けられている。このＯリング５６は、側面視で矩形状に形成され、コネクタモジュール６０の周縁部（底壁２６、前壁２２、後壁２４の各左端部及び連結部材２５）に沿って配置されている。

このように、カバー部材５０がＯリング５４を介してケース２０に取り付けられ、かつコネクタモジュール６０がＯリング５６を介してケース２０に取り付けられることにより、電池スタック１２等を収容した樹脂製のケース２０が防水及び防塵状態で密閉される構成になっている。

図１に示されるように、電池スタック１２は、略直方体形状に形成された金属（例えばアルミニウム）製のケース１４Ａを有する複数（例えば４個）のリチウム電池セル（以下、単に「電池セル」という）１４と、上方及び左右両側方が開放され、前後方向を厚み方向として並べられた複数の電池セル１４を収容する枠状のホルダー１６と、を含んで構成されている。そして、各電池セル１４は、その上方に設けられたバスバーモジュール１８によって電気的に直列に接続されている。なお、バスバーモジュール１８には、サーミスタなども設けられている。

また、図４に示されるように、前後方向一方側（例えば前側）の電池セル１４におけるプラス電極端子１４Ｐと、前後方向他方側（例えば後側）の電池セル１４におけるマイナス電極端子（図示省略）とが、それぞれコネクタモジュール６０に設けられた各電極端子６６と、前後一対のバスバー７０によって電気的に接続されている。

各バスバー７０は、細長い略矩形平板状の本体部７２と、本体部７２の湾曲状に形成された長手方向一端部（右端部）から一体に垂設された第１接続部７４と、本体部７２の長手方向他端部（左端部）における一方の長辺部側から一体に垂設された第２接続部７６と、を有している。

各バスバー７０の第１接続部７４は、バスバー７０の短辺部に沿った方向（前後方向）から見て略「Ｌ」字状に形成されている。そして、各第１接続部７４の先端部には、略円形状（詳細には正八角形状）の貫通孔７４Ａが上下方向を軸方向として形成されている。

したがって、各第１接続部７４の貫通孔７４Ａに、前側の電池セル１４のプラス電極端子１４Ｐに設けられたウエルドボルト１５と、後側の電池セル１４のマイナス電極端子に設けられたウエルドボルト（図示省略）と、がそれぞれ挿入され、各ウエルドボルト１５に上方側からナット１７が螺合されることにより、各バスバー７０の第１接続部７４が、前側の電池セル１４のプラス電極端子１４Ｐと、後側の電池セル１４のマイナス電極端子と、にそれぞれ接続される構成になっている。

各バスバー７０の第２接続部７６は、互いに反対方向（前方向と後方向）へ向けて突出するように垂設されており、バスバー７０の長辺部に沿った方向（左右方向）から見て略「Ｌ」字状に形成されている。そして、各第２接続部７６の先端部には、略円形状（詳細には正八角形状）の貫通孔７６Ａが上下方向を軸方向として形成されている。また、各第２接続部７６の先端部には、その突出方向に延在する矩形平板状の爪部７８が一体に形成されている。

一方、コネクタモジュール６０の内面における上部には、平面視略矩形状の収納凹部６２が前後一対で形成されており、各収納凹部６２内に、各第２接続部７６が電気的に接続される金属製の電極端子６６が設けられている。各電極端子６６には、略円形状の貫通孔６６Ａが形成されており、各貫通孔６６Ａは、各収納凹部６２の底部に上下方向を軸方向として形成された雌ネジ部６４と連通している。なお、この雌ネジ部６４には、ボルト１９が螺合される。

また、収納凹部６２の前後方向外側（第２接続部７６の突出方向側）の周縁部には、爪部７８が挿入されるスリット部６８が形成されている。つまり、各第２接続部７６は、各爪部７８を各スリット部６８に挿入して、各貫通孔７６Ａを各貫通孔６６Ａ及び各雌ネジ部６４に連通させる構成になっている。

これにより、第２接続部７６が、本体部７２の長手方向他端部（左端部）における一方の長辺部側のみに設けられて左右のバランスが良くないバスバー７０であっても、各バスバー７０の互いに接近する方向への横倒れが防止される構成になっている。なお、爪部７８が挿入されるスリット部６８が横倒れ防止部に相当する。

また、図１に示されるように、コネクタモジュール６０の外面における下部には、矩形枠状の嵌合部６１が形成されており、その嵌合部６１の内側に逆止弁８０が嵌合係止されることによって設けられている。逆止弁８０は、異常発熱により電池セル１４から排出されてケース２０内に充満した一酸化炭素（ＣＯ）などのガスを排出するためのものである。すなわち、逆止弁８０には、排気管９８の一端部が接続されており、その排気管９８から外部へガスが排出されるようになっている。なお、排気管９８の他端部には、グロメット９９が設けられており、外部からの異物の進入が防止されるようになっている。

以上のような構成を有する電池パック１０において、次に本実施形態に係る逆止弁８０について更に詳細に説明する。なお、以下において、逆止弁８０のコネクタモジュール６０側をガスの排気方向上流側（以下、単に「上流側」という）とし、逆止弁８０の排気管９８側をガスの排気方向下流側（以下、単に「下流側」という）とする。

図５～図１１に示されるように、逆止弁８０は、コネクタモジュール６０の嵌合部６１に取り付けられるカバー体８２と、カバー体８２の内側に設けられる（カバー体８２に取り付けられる）弁本体９２と、を含んで構成されている。

図５、図６、図９、図１１に示されるように、カバー体８２は、嵌合部６１に向けて挿入される略矩形平板状の挿入壁部８４と、挿入壁部８４の互いに対向する周縁部からそれぞれ下流側へ向けて一体に立設された一対の被嵌合壁部８７と、一対の被嵌合壁部８７の間となる挿入壁部８４の周縁部から下流側へ向けて一体に立設された嵌合壁部８８と、を有している。

挿入壁部８４の中央部には、貫通孔８４Ａが形成されており、挿入壁部８４の上流側を向く壁面における貫通孔８４Ａの周囲には、被嵌合壁部８７及び嵌合壁部８８とは反対側（上流側）へ突出する円筒部８３が一体に突設されている。そして、円筒部８３の外周面には、Ｏリング８３Ａが嵌合されて取り付けられている。

また、挿入壁部８４の下流側を向く壁面には、円筒部８３と同軸となる所定高さの円環壁部８６が一体に形成されている。そして、その円環壁部８６の内周面における上流側端部には、ガイド部としての複数（例えば４個）の第１スペーサー８５が一体に、かつ周方向に等間隔で形成されている。

なお、図１２（Ａ）に示されるように、各第１スペーサー８５は、円筒部８３の軸方向（ガスの排出方向）から見た断面視で、略半円形状に形成されるとともに、図９に示されるように、円筒部８３の軸方向と直交する方向から見て、その下流側端部が略半円形状に形成されている。

そして、各第１スペーサー８５は、後述する移動部９５におけるリング部９５Ａの外周端面と軸方向に沿った直線でのみ接触する（線接触する）構成になっている。つまり、後述する移動部９５は、各第１スペーサー８５にガイドされることにより、軸方向（ガスの排出方向）に対して傾くことなく、その軸方向に沿って移動できるようになっている。

また、図５、図６に示されるように、嵌合壁部８８の適宜位置には、円筒部８３の軸方向と直交する方向（径方向外側）へ向かって突出する係止爪８８Ａが一体に形成されている。係止爪８８Ａは、断面略直角三角形状に形成されており、嵌合壁部８８に対して垂直に起立する垂直面を下流側に有している。また、被嵌合壁部８７の上流側には、円筒部８３の軸方向と直交する方向（径方向外側）へ向かって突出する突出爪８７Ａが形成されており、突出爪８７Ａの先端は断面略半円形状に形成されている。

したがって、コネクタモジュール６０の嵌合部６１の内側にカバー体８２（逆止弁８０）が挿入（嵌合）される際には、突出爪８７Ａが、円筒部８３の径方向内側へ押圧されつつ、かつ係止爪８８Ａが、嵌合壁部８８の弾性変形によって、円筒部８３の径方向内側へ退避しつつ挿入（嵌合）されるようになっている。

そして、その係止爪８８Ａは、嵌合部６１に形成された被係止部（図示省略）に嵌合壁部８８の弾性変形が復元することによって係止される構成になっている。これにより、逆止弁８０（カバー体８２）が嵌合部６１から外れないように取り付けられる構成になっている。なお、被嵌合壁部８７には、弁本体９２の後述する係止爪９６Ｄが係止される矩形状の貫通孔８７Ｂが形成されている。

一方、図７～図１１に示されるように、弁本体９２は、挿入壁部８４より一回り小さい略矩形平板状とされ、かつ被嵌合壁部８７及び嵌合壁部８８の内側に配置されるベース部９６と、カバー体８２に取り付けられたときに、ガスの排出方向を軸方向として、円環壁部８６の下流側の径方向内側に配置される円筒状の本体部９４と、を有している。

ベース部９６の中央部には、貫通孔９６Ａが形成されており、その下流側を向く壁面における貫通孔９６Ａの周囲には、円筒部８３とは反対側（下流側）へ突出する円筒部９７が一体に突設されている。なお、この円筒部９７に排気管９８の一端部が連通接続される構成になっている。

また、ベース部９６の互いに対向する周縁部からそれぞれ下流側へ向けて一対の嵌合壁部９６Ｃが一体に立設されている。嵌合壁部９６Ｃの適宜位置には、円筒部９７の軸方向と直交する方向（径方向外側）へ向かって突出する係止爪９６Ｄが一体に形成されている。したがって、カバー体８２の内側に弁本体９２が挿入されて取り付けられるとき、この係止爪９６Ｄが被嵌合壁部８７の貫通孔８７Ｂに係止される構成になっている。

そして、弁本体９２がカバー体８２に取り付けられた際、排出方向から見て円筒部８３と円筒部９７とは同軸的に連通される構成になっている。また、ベース部９６の上流側を向く壁面には、円筒部９７と同軸的に連通する小円筒部９６Ｂが一体に突設されている。そして、その小円筒部９６Ｂの外周面に付勢部材としての圧縮コイルバネ９０の下流側端部（一端部）が嵌合されて取り付けられている。

また、本体部９４よりも下流側（挿入壁部８４側）には、移動部９５が同軸的に配置されている。移動部９５は、本体部９４の外径よりも小径とされた外径を有する円環平板状のリング部９５Ａと、リング部９５Ａの外周縁部から下流側へ向けて一体に、かつ周方向に等間隔で突設されたストッパー部としての複数（例えば４個）の第２スペーサー９５Ｂと、リング部９５Ａの内周縁部から下流側へ向けて一体に突設された小円筒部９５Ｃと、を有している。

そして、その小円筒部９５Ｃの外周面に圧縮コイルバネ９０の上流側端部（他端部）が嵌合されて取り付けられている。これにより、移動部９５が本体部９４に圧縮コイルバネ９０を介して排出方向に沿って移動可能に支持される構成になっており、移動部９５は、圧縮コイルバネ９０の付勢力によって常時上流側へ付勢されている。なお、図１３（Ａ）に示されるように、各第２スペーサー９５Ｂは、円筒部９７の軸方向と直交する方向から見て、略矩形状に形成されている。また、各第２スペーサー９５Ｂのリング部９５Ａに対する突出高さは、２ｍｍ以上とされている。

また、図７～図１１に示されるように、リング部９５Ａの上流側を向く壁面には、そのリング部９５Ａの開口部９５Ｓを閉鎖可能な（リング部９５Ａの開口部９５Ｓの内径よりも外径が大きい）円形状の呼吸膜９３が設けられている。この呼吸膜９３は、空気は通過させるが、ＣＯなどのガスは通過させないように構成されている。なお、呼吸膜９３の径方向外側におけるリング部９５Ａの壁面には、Ｏリング９３Ａが取り付けられている。また、本体部９４の外周面にも、Ｏリング９４Ａが嵌合されて取り付けられている。

したがって、弁本体９２は、本体部９４の外周面に設けられたＯリング９４Ａを、カバー体８２の円環壁部８６の内周面に所定の圧力で接触させた状態で、そのカバー体８２の内側に挿入されており、本体部９４は円環壁部８６に固定されている。そして、リング部９５Ａの上流側を向く壁面に設けられたＯリング９３Ａが、圧縮コイルバネ９０の付勢力によって、カバー体８２の挿入壁部８４の下流側を向く壁面（貫通孔８４Ａの径方向外側の壁面）に、円筒部８３と同軸的に所定の圧力で接触する構成になっている。

また、電池セル１４から排出されたガスが充満することによってケース２０内の圧力（内圧）が閾値以上になったときには、そのガスに押されて移動部９５が圧縮コイルバネ９０の付勢力に抗して下流側へ移動し、図１１に示されるように、カバー体８２と移動部９５（リング部９５Ａ）との間にガスの流路Ｆｐを形成するようになっている。

そして、図７、図１０、図１１に示されるように、移動部９５が、圧縮コイルバネ９０の付勢力に抗して下流側へ移動したときには、各第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔが、本体部９４の上流側を向く端面９４Ｂに当接するようになっている。つまり、移動部９５は、各第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔが本体部９４の端面９４Ｂに当接することにより、その下流側への移動が制限される構成になっている。これにより、各第２スペーサー９５Ｂ同士の間に、流路Ｆｐと連続する複数のスリット状の小孔流路Ｆｓが形成される構成になっている。

以上のような構成とされた逆止弁８０を備えた本実施形態に係る電池パック１０において、次にその作用について説明する。

図８、図９に示されるように、通常時（電池セル１４からガスが排出されていないとき）には、移動部９５は、圧縮コイルバネ９０の付勢力によって上流側へ付勢されており、Ｏリング９３Ａを挿入壁部８４の下流側を向く壁面に、その付勢力によって接触させている。つまり、挿入壁部８４の貫通孔８４Ａを呼吸膜９３が閉鎖するように移動部９５が配置されている。

一方、異常発熱によって電池セル１４からガスが排出されると、そのガスに押されてケース２０内の空気が呼吸膜９３を通って排出される。そして、そのガスがケース２０内に充満してケース２０内の圧力（内圧）が閾値以上になると、そのガスの圧力によって逆止弁８０が開く。すなわち、図１０、図１１に示されるように、移動部９５が、圧縮コイルバネ９０の付勢力に抗して、本体部９４側（下流側）へ移動する。

具体的には、呼吸膜９３は、ガスを通さないため、逆止弁８０の円筒部８３を通ったガスは、呼吸膜９３（リング部９５Ａ）を下流側へ向けて押圧し、各第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔが本体部９４の端面９４Ｂに当接するまで、移動部９５を圧縮コイルバネ９０の付勢力に抗して下流側へ移動させる。これにより、円筒部８３から円筒部９７へのガスの流路が形成される。

すなわち、円筒部８３内を排出方向へ流れてきたガスは、移動部９５（リング部９５Ａ）の径方向外側で、かつ円環壁部８６の径方向内側に形成された流路Ｆｐを通り、さらに各第２スペーサー９５Ｂ同士の間の小孔流路Ｆｓと、小円筒部９５Ｃと小円筒部９６Ｂとの間（圧縮コイルバネ９０の隙間）の流路Ｆｇを通って、円筒部９７へ流れる。

このように、円筒部８３内を排出方向へ流れてきたガスは、カバー体８２と移動部９５との間に形成された流路Ｆｐの先で、その流路Ｆｐと連続する小孔流路Ｆｓという各第２スペーサー９５Ｂ同士の間のスリット状の（開口の小さな）流路を通って円筒部９７へ流れる。

したがって、ケース２０内の圧力の上昇を抑えながら、ガスを排出するために必要な圧力の損失も低く抑えられる。つまり、樹脂製のケース２０がガスの圧力によって破裂するのを防止することができるとともに、逆止弁８０は、ケース２０内の圧力によって安定して開くことができ、開弁後も（ケース２０内の圧力が低下してきても）、ガスを流すための圧力損失を低く抑えた状態で、そのガスの流路を確保することができる。

よって、円筒部９７へ流れたガスは、排気管９８を通り、グロメット９９を介して車両の外部へスムーズに排出される。なお、付勢部材が圧縮コイルバネ９０で構成されているため、そのバネ定数（付勢力）を設定し易く、ケース２０内の圧力が低下してきても安定して移動部９５を移動させる（開弁させる）ことができる。

また、移動部９５が下流側へ移動するとき、そのリング部９５Ａの外周端面が、周方向に等間隔に形成された複数（４個）の第１スペーサー８５によってガイドされる。したがって、リング部９５Ａの外周端面には、径方向外側から均等に圧力が掛かり、移動部９５（リング部９５Ａ）は、逆止弁８０（円筒部８３、９７）の軸方向（排出方向）に対して傾くことなく、その軸方向に沿って精度よく移動することができる。つまり、このような構成により、カバー体８２と移動部９５との間にガスの流路Ｆｐが精度よく形成される。

しかも、図１２（Ａ）に示されるように、第１スペーサー８５は、排出方向から見た断面視で略半円形状に形成されているため、リング部９５Ａの外周端面は、その第１スペーサー８５の円弧面における頂部にしか当たらない。つまり、リング部９５Ａの外周端面は、第１スペーサー８５と軸方向に沿って線接触する。したがって、リング部９５Ａの外周端面が面接触する場合に比べて、第１スペーサー８５に対するリング部９５Ａの外周端面における摩擦（摺動抵抗）が低減され、移動部９５はスムーズに下流側へ移動することができる。

また、第１スペーサー８５が、排出方向から見た断面視で略半円形状に形成されていると、図１２（Ｂ）に示されるように、第１スペーサー８５が、排出方向から見た断面視で矩形状に形成されている場合に比べて、カバー体８２と移動部９５との間に形成されるガスの流路Ｆｐの断面積を増加させることができる。但し、第１スペーサー８５が、排出方向から見た断面視で矩形状であると、排出方向から見た断面視で略半円形状に形成する場合に比べて、第１スペーサー８５（カバー体８２）を成形し易い。

また、図１３（Ａ）に示されるように、排出方向と直交する方向から見て第２スペーサー９５Ｂは矩形状に形成され、その先端面９５Ｔが平坦面とされている。そのため、図１３（Ｂ）に示されるように、排出方向と直交する方向から見て第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔが略半円形状に形成されている場合に比べて、第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔを本体部９４の端面９４Ｂに面接触させることができる。よって、移動部９５を下流側へ移動させたときの本体部９４に対する当接姿勢を安定化させることができる。

また、第２スペーサー９５Ｂの下流側への突出高さが２ｍｍ以上とされ、移動部９５は、その下流側への移動ストロークが比較的短くなるように構成されている。そのため、移動部９５は、逆止弁８０（円筒部８３、９７）の軸方向（排出方向）に対してより一層傾くことなく、その軸方向に沿って精度よく移動することができる。

そして、移動部９５の下流側への移動ストロークが短く、かつ円筒部８３から円筒部９７までのガスの流路の途中が、上記のような開口の小さいスリット状の小孔流路Ｆｓとなっているため、逆止弁８０を小型化することができるとともに、ケース２０内の圧力損失をより一層低く抑えることができる（ガスをスムーズに排出することができる）。

なお、図１３（Ｂ）に示されるように、排出方向と直交する方向から見て第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔが略半円形状に形成されていると、図１３（Ａ）に示されるように、排出方向と直交する方向から見て第２スペーサー９５Ｂの先端面９５Ｔが矩形状に形成されている場合に比べて、各第２スペーサー９５Ｂ同士の間に形成される小孔流路Ｆｓの断面積を増加させることができる。

また、移動部９５のリング部９５Ａの開口部９５Ｓには、空気は通過可能でガスは通過不能な呼吸膜９３が設けられている。したがって、ケース２０内の圧力が閾値未満の間は、電池セル１４から排出されたガスにより（ガスに押されて）、ケース２０内の空気が呼吸膜９３を通ってスムーズに排出される。

そして、電池セル１４から排出されたガスにより、ケース２０内の圧力が閾値以上になったときには、各第２スペーサー９５Ｂ同士の間に形成された小孔流路Ｆｓをガスが通過するが、各小孔流路Ｆｓを通過したガスが呼吸膜９３を通ってケース２０内へ逆流するのを防止することができる。

また、上記したように、排煙プレート４０のフロントアーム４２及びリアアーム４４の左右方向中央部を連結する連結部４６が、前壁３２の上端部における左右方向中央部と後壁３４の上端部における左右方向中央部との間に配置されている。つまり、連結部４６が、前壁３２の上端部と後壁３４の上端部との間の支え棒として機能するようになっている。

これにより、ケース２０が金属製ではなく、樹脂製とされていても、前後方向（電池セル１４の厚み方向）から加えられる外力（荷重）に対して、その強度を向上させることができる。すなわち、樹脂製のケース２０を備えた電池パック１０に対して、前後方向から衝突荷重が入力されても、その衝突耐性（耐荷重性能）を確保することができる。

また、上記したように、カバー部材５０の係止部５２は、ケース２０に対して位置決めされたコネクタモジュール６０の爪部４８に係止されている。したがって、例えばコネクタモジュール６０よりも上方側に連結部材２５が配置され、その連結部材２５（ケース２０）に形成された爪部に係止する場合に比べて、その連結部材２５の高さ分、ケース２０の高さを低減させることができる。つまり、コネクタモジュール６０の外面における上端部に爪部４８を形成することにより、電池パック１０の高さが増加するのを抑制することができ、電池パック１０を小型化することができる。

また、上記したように、各第２接続部７６は、各貫通孔７６Ａを各貫通孔６６Ａ及び各雌ネジ部６４に連通させる際（コネクタモジュール６０にバスバー７０を取り付ける際）、各爪部７８を各スリット部６８に挿入している。そのため、各バスバー７０から手指を離しても、各バスバー７０の互いに接近する方向への横倒れを防止することができる。よって、各ボルト１９を各貫通孔７６Ａ及び各貫通孔６６Ａに挿入し、各雌ネジ部６４に螺合することにより、各第２接続部７６が各電極端子６６に接続されるが、各ボルト１９の螺合作業がし易くなる（取り付けるための作業性を向上させることができる）。

また、各バスバー７０が、互いに接近する方向へ横倒れしないため、短絡等の発生も防止することができ、安全性をより一層確保することができる。また、爪部７８が挿入されるスリット部６８で横倒れ防止部が構成されているため、横倒れ防止部を別途設ける場合に比べて、構造を簡略化することができる。

また、この電池パック１０における電池スタック１２は、補助用電源である。そのため、主電源が故障等により機能しなくなっても、この電池パック１０（電池スタック１２）により、ある程度の距離が走行可能となる。したがって、例えば安全な場所又は修理可能な場所まで、自動運転車両を移動させることができる。

以上、本実施形態に係る電池パック１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る電池パック１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、本実施形態に係る電池パック１０は、自動運転車両のみに搭載されるものではなく、手動運転が可能な電気自動車等にも搭載が可能である。

また、複数の第１スペーサー８５は、カバー体８２の円環壁部８６ではなく、本体部９４の外周面に一体に、かつ周方向に等間隔に形成されていてもよい。また、複数の第２スペーサー９５Ｂも、リング部９５Ａの外周縁部ではなく、本体部９４の端面９４Ｂに一体に、かつ周方向に等間隔に突設されていてもよい。また、第１スペーサー８５及び第２スペーサー９５Ｂの個数は、図示の４個に限定されるものではない。

１０ 電池パック
１２ 電池スタック
１４ 電池セル
１４Ｐ プラス電極端子（電極端子）
２０ ケース（筐体）
２０Ｌ 開口部
２０Ｕ 開口部
３０ 補強部材
４６ 連結部
４８ 爪部（被係止部）
５０ カバー部材（上蓋部）
５２ 係止部
６０ コネクタモジュール（横蓋部）
６６ 電極端子
６８ スリット部（横倒れ防止部）
７０ バスバー
７８ 爪部
８０ 逆止弁
８２ カバー体
８５ 第１スペーサー（ガイド部）
９０ 圧縮コイルバネ（付勢部材）
９２ 弁本体
９３ 呼吸膜
９４ 本体部
９５ 移動部
９５Ａ リング部
９５Ｂ 第２スペーサー（ストッパー部）
９５Ｓ 開口部
Ｆｐ 流路
Ｆｓ 小孔流路

Claims (10)

1. 厚み方向に並べられた複数の電池セルを含んで構成された電池スタックと、
   前記電池スタックを密閉状態で収容した筐体と、
   前記筐体に取り付けられたカバー体と、前記カバー体の内側に設けられた弁本体と、を有し、前記電池セルから排出されたガスを前記筐体の外部へ排出する逆止弁と、
   を備え、
   前記弁本体は、
   前記カバー体における前記ガスの排出方向の下流側に固定された本体部と、
   前記カバー体における前記ガスの排出方向の上流側に、前記本体部から前記上流側へ離間するように付勢部材によって付勢されて配置され、前記ガスにより前記筐体の内圧が閾値以上になったときに前記付勢部材の付勢力に抗して前記下流側へ移動し、前記カバー体との間に前記ガスの流路を形成する移動部と、
   を有し、
   前記移動部は、前記本体部に当接することで、前記下流側への移動を制限する複数のストッパー部を有し、前記ストッパー部同士の間に前記流路と連続する小孔流路を形成する電池パック。
2. 前記カバー体は、前記移動部が前記排出方向に沿って移動するようにガイドするガイド部を有する請求項１に記載の電池パック。
3. 前記ガイド部は、前記排出方向から見た断面視で略半円形状に形成されている請求項２に記載の電池パック。
4. 前記ストッパー部は、前記排出方向と直交する方向から見て矩形状に形成されている請求項１～請求項３の何れか１項に記載の電池パック。
5. 前記移動部は、排出方向を軸方向とするリング部を有し、前記リング部の開口部に、空気は通過可能で前記ガスは通過不能な呼吸膜が設けられている請求項１～請求項４の何れか１項に記載の電池パック。
6. 前記電池スタックは、補助用電源である請求項１～請求項５の何れか１項に記載の電池パック。
7. 前記電池スタックが内側に収容可能となる枠状に形成されて前記筐体の内部に配置された補強部材を備え、
   前記補強部材の上端部に前記厚み方向に延在する連結部が配置されている請求項１～請求項６の何れか１項に記載の電池パック。
8. 前記筐体の一方の側部に形成された開口部を閉鎖する横蓋部と、
   前記筐体の上部に形成された開口部を閉鎖する上蓋部と、
   を備え、
   前記横蓋部は、前記上蓋部に形成された係止部が係止される被係止部を有する請求項１～請求項７の何れか１項に記載の電池パック。
9. 前記筐体の一方の側部に形成された開口部を閉鎖する横蓋部と、
   前記電池スタックに設けられた電極端子と前記横蓋部に設けられた電極端子とを電気的に接続するバスバーと、
   を備え、
   前記横蓋部は、前記バスバーの取り付け時に該バスバーの横倒れを防止する横倒れ防止部を有する請求項１～請求項８の何れか１項に記載の電池パック。
10. 前記横倒れ防止部は、前記バスバーに形成された爪部が挿入されるスリット部で構成されている請求項９に記載の電池パック。

Images