JP4767291B2 - 電池保持枠および集合電池 - Google Patents

Description

本発明は、電池保持枠および集合電池に関し、特に、二次電池を所定の位置に保持するための電池保持枠と、この電池保持枠に複数の二次電池を保持させてなる集合電池に関する。

従来、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などの所定の起電力を有し、充放電により繰り返し利用可能な二次電池セルを、プラスティック樹脂などの絶縁性部材からなる電池保持枠で保持し、集合させた二次電池モジュール（集合電池）が、例えばハイブリッド車両などに搭載され、例えば回生エネルギーを利用して充電するための手段として利用されている。二次電池セルには一般に電解液または電解液をゲル状に固形化させたゲル電解質が封入されており、かかる電池から漏出した電解液や温度変化に伴う結露水（凝縮水）などがボルトなど電池保持枠の固定部分を介して、車体などの金属部分に流れ込むことにより導通することを防止する技術が開示されている（例えば特許文献１，２）。

特許文献１には、電池パックから漏出した電解液を収容保持するための液受け皿を備える電池モジュールについて記載されている。

特許文献２には、電池セルを保持する樹脂枠のうち、電池セルの直下に相当する部分に漏出した電解液や結露水を貯めるための空間部が形成された電池モジュール構造について記載されている。

特開２００７−３２８９２６号公報 特開２００７−１１５４３７号公報

しかしながら、電池保持枠の電池保持部分から固定部分までの距離が短いと、例えば電池保持部分の壁面またはその近傍からの結露水や電池セルの内部からわずかに漏出する電解液などの導電性を有する流動体が、電池セルの外側や電池保持枠の壁面および縁部などを伝い、固定部分へ到達してしまう懸念があった。

一方、流動体の移動は概ねその自重に伴う鉛直方向への降下、落下によるところが大きいため、上述したような従来技術であっても例えば移動体の停止時や定速運転時には優れた効果を発揮するとも考えられる。しかしながら、例えば加速度の増減が著しい場合などには流動体の一部が慣性により飛散する場合も想定されるため、より確実な流動体による導通に対する対策が望まれる。

本発明は、集合電池とこれを固定する基材との間の導通の可能性をより確実に低下させることを目的とする。

本発明の構成は以下のとおりである。

（１）固定化部材を用いて基材と固定するための固定部を有し、電解液を含む二次電池セルを保持するための絶縁性の電池保持枠であって、導電性を有する流動体の流通に伴う、前記基材と前記二次電池セルとの間の導通を防止するための導通防止手段を備える、電池保持枠。

（２）上記（１）に記載の電池保持枠において、前記導通防止手段が、前記固定部に対する導電性を有する流動体の侵入を防止するための侵入防止部分と、前記二次電池セルの下側方向に配置された絶縁領域に前記流動体を案内するための案内部分と、を含む、電池保持枠。

（３）上記（２）に記載の電池保持枠において、前記侵入防止部分と前記案内部分とが一連に形成されている、電池保持枠。

（４）上記（２）または（３）に記載の電池保持枠において、前記案内部分が、前記基材の下側方向に配置された絶縁領域に前記流動体を案内するための流路溝を含む、電池保持枠。

（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の電池保持枠において、導電性を有する流動体が、凝縮水または電解液である、電池保持枠。

（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の電池保持枠と、前記電池保持枠に保持された複数の二次電池とを含む集合電池。

本発明によれば、導電性を有する流動体に由来する集合電池とこれを固定する基材との間の導通をより確実に防止または抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面において同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態における集合電池の構成の概略を説明するための分解斜視図である。図１に例示する集合電池１００は、電池セル１０と、この電池セル１０を挟み、所定の配置にて保持する絶縁性の電池保持枠１２とを含み構成されている。集合電池１００として配置された電池セル１０は、図示しない配線により、所望の電池性能が発現するように電気的に接続される。

本発明の実施の形態において、電池保持枠１２は、例えば１つ以上の電池セル１０を保持することが可能な複数の電池保持枠パーツを作製し、例えばはめ込みや係止爪などの公知の形状を有する図示しない係止部を設けて互いに係止させ、または図示しない締結部材などを用いて締結させて、所望数を連設させることにより、作製することができる。また、他の実施の形態として、所定の数および形状の電池セル１０を保持することが可能な一連の電池保持枠１２を一体に成形し、これを組み合わせて集合電池１００を形成することも可能であるが、電池保持枠１２の作製方法はこれらに限らず、いかなる方法で作製することも可能である。

図１に示す電池保持枠１２は、電池セル１０を保持するための電池保持部１４と、後述する基材と固定するための固定部１６とを備える。電池保持部１４は、電池保持枠１２単独で、または隣り合う電池保持枠１２間に形成された電池保持部１４を組み合わせることにより、保持すべき電池セル１０の形状に対応し、確実に電池セル１０を保持することができる形状を有している。電池保持部１４はまた、近接する電池セル１０同士間に絶縁のための適切な厚みを有する間隙を形成し、短絡を防止するためのセパレータまたはスペーサの役割を果たす形状を有している。

本発明の実施の形態において、電池保持枠１２の材質としては、絶縁性に優れていることが必須の要件であるが、さらに成形容易性、軽量性などの観点から、一般に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂などが用いられ、例えばポリプロピレン樹脂やフェノール樹脂などが好適である。

また、図１に示す固定部１６の近傍には、導電性を有する流動体を介しての電池保持枠１２と基材との導通を防止するための導通防止部１８が設けられている。

図２は、図１に示す導通防止部１８の有無による、導電性を有する流動体の流動の様子を比較するための図である。図２（ａ）に示す電池保持枠１２は、図１に示す電池保持枠１２の、固定部１６の近傍を含む拡大図に相当し、固定部１６の近傍に導通防止部１８を有する。一方、図２（ｂ）に示す電池保持枠１１２は、導通防止部１８を有しないことを除き、図２（ａ）に示す電池保持枠１２とほぼ同様の形状を有している。

図２（ｂ）に示す電池保持枠１１２は、金属製のボデーや集合電池１００を収納する電池ボックスなどの基材２０に対し、予め電池保持枠１１２の底部分３０に形成した固定部１６に、例えば金属製のボルト２８ａを挿通させ、対応するナット２８ｂとともに締結され、基材２０上に固定されている。図２（ｂ）に示す固定部１６の形状は、ボルト２８ａの挿通部分の形状に対応させた開口からなるが、これに限らず、電池保持枠１１２と基材２０との固定に用いられる固定化部材の種類および形状に応じて変更可能であり、例えば電池保持枠１１２の少なくとも一部を基材２０に埋め込むような固定方法を採用することも可能である。以下、固定部１６を含み、固定化部材（ここではボルト２８ａおよびナット２８ｂ）を用いて基材２０と固定されている部分を固定部分２８と総称する場合がある。

図２（ｂ）において、電池セル１０から漏出した電解液、または電池保持枠１１２の壁面などで環境中の水分が凝縮した凝縮水などを含む流動体は、その重力にしたがって矢印２４に示すように降下する。流動体はその後、矢印２６に示すように電池セル１０の下側方向に配置された、導電性流動体の回収のための絶縁トレイ２２に流れ込むが、その一部が固定部１６側に侵入する。固定部１６側に侵入した凝縮水および／または電解液が、ナット２８ｂおよびボルト２８ａを介して基材２０側に流動し、導通の要因となり得る場合があり得た。

これに対し、図２（ａ）に示すように、電池保持枠１２に導通防止部１８を設けることにより、固定部１６側への流動体の侵入を妨げ、導通を防止することが可能となる。図２（ａ）に示す導通防止部１８は、固定部１６側への流動体の侵入を防止するための侵入防止部分１８ａと、絶縁トレイ２２に流動体を案内するための案内部分１８ｂと、を含む一連の部材として設けられている。

導通防止部１８は、図１に示す電池保持枠１２の底部分３０の厚み方向（積層方向）の幅（ｗ_１）に対し、手前側および奥側に延出した形状（幅ｗ_２）を有しており（図１を参照のこと）、導通防止部１８の端部から固定部１６側への回り込みによる流動体の侵入をも防止することが可能な構成を有している。このとき、導通防止部１８からの流動体の例えば固定部分２８方向への飛散を防止または抑制し、より確実に絶縁トレイ２２へ案内するために、図２（ａ）に例示するように、導通防止部１８のうち、案内部分１８ｂの少なくとも一部を鉛直線に対し傾斜させることも好適である。なお、本実施の形態において、絶縁トレイ２２に代えて絶縁性の部材で構成された配管などの絶縁領域に流動体を案内し、その後、外部に排出する構成とすることもできる。

図２（ａ）に示す導通防止部１８は、侵入防止機能と、案内機能を兼備する一連の部材として、例えば電池保持枠１２の他の部分と一体または別体に成形することができるが、他の実施の形態として、個別の機能を有する部材または構成を組み合わせることもできる。

図３は、本発明の他の実施の形態における電池保持枠の構成の概略について説明するための要部拡大図である。図３に示す電池保持枠の拡大部分は図２に対応している。図３に示す電池保持枠３２は、底部分３０の表面側に侵入防止部分としての表面流路溝３８ａと、底部分３０の側面側に案内部分としての側面流路溝３８ｂとが設けられている。図３において、電池保持枠３２の壁面を矢印２４に示すように降下する流動体は、表面流路溝３８ａに落下し、固定部分２８側への侵入が阻害される。表面流路溝３８ａに流入した流動体は、側面流路溝３８ｂを経由して絶縁トレイ２２へ案内される。

図３において、電池保持枠３２の壁面を降下する流動体の固定部１６側への流れ込みをより確実に防止するために、表面流路溝３８ａの深さや幅を適宜調整することも好適であるが、他の実施の形態として、表面流路溝３８ａと固定部１６との間に、図２（ａ）の侵入防止部分１８ａに相当する飛散防止壁（図示せず）をさらに設けることも好適である。このとき、表面流路溝３８ａは上述したように図１に示す底部分３０の厚み方向全体にわたるものでも良いし、両端部分、つまり底部分３０と側面流路溝３８ｂとの境界部分近傍のみでも良い。本実施の形態によれば、流動体の流入する量が増加した場合であっても、より確実に固定部１６側への流動体の飛散や流れ込みを防止することが可能となる。

図４は、本発明の別の実施の形態における電池保持枠の構成の概略について説明するための要部拡大図である。図４に示す電池保持枠の拡大部分は図２，３に対応している。図４に示す電池保持枠４２は、導通防止部１８に代えて導通防止部材４８を設けたことを除き、図２（ａ）に示す電池保持枠１２と同様の構成を有している。導通防止部材４８は、例えばゴムスポンジ、シリコーンゴム、ウレタン系樹脂などからなる止水性の良好な部材であって、これを従来形状の電池保持枠に接着その他の公知の方法により付着させ、固定することにより、図２（ａ）に示す導通防止部１８と同様の効果を発揮することができる。このとき、導通防止部材４８は一部材であっても、例えば図２（ａ）に示す侵入防止部分１８ａに相当する侵入防止部材と案内部分１８ｂに相当する案内部材のように複数の部材として形成したものを組み合わせて使用しても良い。

図５は、本発明のさらに別の実施の形態における電池保持枠の構成の概略について説明するための要部拡大図である。図５に示す電池保持枠の拡大部分は図２〜４に相当するが、図２〜４に示す電池保持枠が基材２０の上方側に固定されているのに対し、図５に示す電池保持枠５２は基材２０の下方側に固定されている点で相違する。図５に示す電池保持枠５２の導通防止部５８は、電池セル１０およびその近傍に由来する流動体が固定部１６側へ侵入するのを妨げるだけでなく、例えば凝縮水などの流動体が外部から固定部分２８へ侵入した場合であっても、電池セル１０側へ流通することを妨げることができる。

本実施の形態において、電池セル１０およびその近傍に由来する流動体は、電池セル１０の下側方向に配置された、ここでは図示しない絶縁トレイに流れ込む構成とすることができ、また他の実施の形態として、例えば絶縁性の部材で構成された配管などの絶縁領域に流動体を流通した後、外部に排出する構成とすることもできる。一方、外部から固定部分２８へ侵入した流動体は、絶縁領域を経由して外部に排出する構成とすることもでき、また他の実施の形態として、電池セル１０の下側において図示しない絶縁トレイに合流させることもできる。

図５に示す導通防止部５８は、例えば電池保持枠５２の他の部分と一体または別体に成形することができるが、他の実施の形態として、個別の機能を有する部材または構成を組み合わせることもできる。さらに別の実施の形態として、図５に示す導通防止部５８に代えて、もしくは導通防止部５８と組み合わせて、例えば図３に示す表面流路溝３８ａおよび／または側面流路溝３８ｂ、図４に示す導通防止部材４８などに相当する他の導通防止手段（図示せず）を設けることにより、流動体の流通に伴う固定部１６または固定部分２８と電池セル１０との間の導通を防止することも好適である。

このように、本発明の実施の形態によれば、導電性を有する流動体を基材との固定部分に侵入することを積極的に防止することにより、集合電池と基材との間の導通を好適に防止または抑制することが可能となる。

本発明は、基材と固定するための固定部を有し、電解液を含む二次電池セルを保持して集合電池を構成するための絶縁性の電池保持枠において好適に利用することが可能である。

本発明の実施の形態における集合電池の構成の概略を説明するための分解斜視図である。 電池保持枠に対する流動体の流動の様子を比較するための図である。 本発明の他の実施の形態における電池保持枠の構成の概略を説明するための要部拡大図である。 本発明の別の実施の形態における電池保持枠の構成の概略を説明するための要部拡大図である。 本発明のさらに別の実施の形態における電池保持枠の構成の概略を説明するための要部拡大図である。

符号の説明

１０ 電池セル、１２，３２，４２，５２，１１２ 電池保持枠、１４ 電池保持部、１６ 固定部、１８，５８ 導通防止部、１８ａ、侵入防止部分、１８ｂ 案内部分、２０ 基材、２２ 絶縁トレイ、２８ 固定部分、２８ａ ボルト、２８ｂ ナット、３０ 底部分、３８ａ 表面流路溝、３８ｂ 側面流路溝、４８ 導通防止部材、１００ 集合電池。

Claims (6)

1. 固定化部材を用いて基材と固定するための固定部を有し、電解液を含む二次電池セルを保持するための絶縁性の電池保持枠であって、
   導電性を有する流動体の流通に伴う、前記基材と前記二次電池セルとの間の導通を防止するための導通防止手段を備えることを特徴とする電池保持枠。
2. 請求項１に記載の電池保持枠において、
   前記導通防止手段が、
   前記固定部に対する導電性を有する流動体の侵入を防止するための侵入防止部分と、
   前記二次電池セルの下側方向に配置された絶縁領域に前記流動体を案内するための案内部分と、
   を含むことを特徴とする電池保持枠。
3. 請求項２に記載の電池保持枠において、
   前記侵入防止部分と前記案内部分とが一連に形成されていることを特徴とする電池保持枠。
4. 請求項２または３に記載の電池保持枠において、
   前記案内部分が、前記基材の下側方向に配置された絶縁領域に前記流動体を案内するための流路溝を含むことを特徴とする電池保持枠。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電池保持枠において、
   導電性を有する流動体が、凝縮水または電解液であることを特徴とする電池保持枠。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電池保持枠と、前記電池保持枠に保持された複数の二次電池とを含む集合電池。

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