JP5933344B2

JP5933344B2 - 電源装置

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Publication number: JP5933344B2
Application number: JP2012124893A
Authority: JP
Inventors: 大野　尉浩; 尉浩大野; 一夫大崎; 由帰松尾; 美一川越; 和彦粟田; 高弘早川; 雅人佐野; 信宏鈴木; 修広續
Original assignee: Mitsui OSK Lines Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsui OSK Lines Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP2013251127A

Description

本発明は、複数の電池モジュールを隣接して配置している電源装置に関し、とくに電池モジュール間の熱暴走を防止できる電源装置に関する。

充電容量の大きい電源装置は、複数の電池を直列や並列に接続して電池モジュールとし、さらに複数の電池モジュールを直列や並列に接続して出力容量を大きくしている。この種の電源装置は、大型船舶に搭載されて船舶の電源ラインに電力を供給する電源、深夜電力で充電されて昼間に電力を供給する電源、太陽電池や風力発電などの自然エネルギーで充電して電源ラインに電力を供給する電源、電気自動車などに搭載されて車両を走行させる電源などの種々の用途に使用される。この種の電源装置は、複数の電池モジュールを上下に積層する状態で配置し、あるいは横に隣接して配置して、外形をコンパクトにしている。

ところが、複数の電池モジュールを接近して配置する電源装置は、電池の内部ショートや過充電、あるいは周囲からの加熱等の種々の原因で何れかの電池モジュールが熱暴走すると、これが隣の電池モジュールの熱暴走を誘発することがある。熱暴走は電池の温度を急激に上昇させて３００℃〜９００と極めて高温に加熱することがある。とくに、多数のリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池で電池モジュールを構成し、さらに多数の電池モジュールを隣接して配置する電源装置は、熱暴走した電池モジュールが隣の電池モジュールの熱暴走を誘発すると、熱暴走するトータルの発熱エネルギーが極めて大きくなって、危険な状態となることがある。このような弊害を防止するために、隣に配置している電池の熱暴走を阻止する電源装置が開発されている（特許文献１参照）。

特許文献１の電源装置は、複数の電池を冷却ケース内に離して配置して、冷却ケースには絶縁オイルを充填して、電池を絶縁オイルに浸漬している。この電源装置は、電池を絶縁オイルに浸漬して電池間の熱暴走を防止する。

特開２００９−３７９３４号公報

絶縁オイルに電池を浸漬する電源装置は、絶縁オイルで隣の電池の熱暴走を防止できる。しかしながら、この構造の電源装置は、絶縁オイルの漏れを完全に防止するのが難しく、しかも熱暴走を確実に阻止するために多量の絶縁オイルを使用する必要があって、装置全体が大きくて重くなる等の欠点がある。さらに、いずれかの電池が熱暴走してガスを放出し、あるいは膨張して冷却ケースが破壊されて絶縁オイルが漏れると、熱暴走を有効に阻止できない欠点もある。

本発明は、さらに以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の主な目的は、隣接して配置している電池モジュール間の熱暴走の誘発を効果的に防止でき、しかも外部からの加熱による熱暴走も効果的に阻止できる電源装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の大切な目的は、外形をコンパクトにしながら、長期間にわたって確実に熱暴走の誘発を防止できる電源装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の電源装置は、複数の電池モジュール１を隣接して配置している。各々の電池モジュール１は、充電できる複数の電池と、電池を収納してなる気密に密閉されない耐火断熱ケース２とを備える。耐火断熱ケース２は、金属板３の内面又は外面に断熱プレート４を積層してなる、金属板３と断熱プレート４との積層構造で、金属板３と断熱プレート４とで火炎と熱を遮断している。

以上の電源装置は、隣接する電池モジュール間の熱暴走の誘発を効果的に防止できる特徴がある。また、外部の設備などが発火した際にも、電池モジュールの類焼や熱暴走を効果的に阻止できる特徴がある。さらに、以上の電源装置は、外形をコンパクトにしながら、長期間にわたって、確実に電池モジュールの熱暴走や電池モジュール間の熱暴走の誘発を防止できる特徴も実現する。さらにまた、以上の電源装置は、熱暴走時以外の通常状態においても、電池ブロック毎の断熱効果を有する。

それは、以上の電源装置が、耐火断熱ケースに電池を収納すると共に、耐火断熱ケースを、金属板の内面又は外面に断熱プレートを積層して、金属板と断熱プレートとの積層構造として、金属板と断熱プレートとで火炎と熱を遮断しているからである。金属板と断熱プレートとを積層している耐火断熱ケースは、金属板で火炎を阻止して、断熱プレートで熱を遮断する。また、電池モジュールが、耐火断熱ケースに電池を収納しているので、いずれかの電池モジュールの内部で熱暴走した電池の炎を外部に出さず、また、気密に密閉されない耐火断熱ケースに電池を収納しているので、内部には空気を取り入れて短時間に電池を完全燃焼させて、加熱時間を短縮し、さらに、耐火断熱ケースに収納することで、外部からの炎が耐火断熱ケースの内部に侵入するのを防止して、外部の火炎による耐火断熱ケース内の電池の熱暴走を防止できる。

本発明の電源装置は、耐火断熱ケース２を金属板３と断熱プレート４との積層構造として、金属板３と断熱プレート４との間に隙間２２を設けることができる。
この電源装置は、金属板３と断熱プレート４との間に設けている空気層によって、断熱効果を著しく向上できる。ちなみに、金属板３と断熱プレート４とを面接触状態に積層する状態では、断熱効果が１００℃程度であるが、金属板３と断熱プレート４との間に１０ｍｍの隙間を設けることで断熱効果を３００℃ないし４００℃と著しく向上できる。

本発明の電源装置は、複数の電池モジュール１を多段に積層してラック５に収納することができる。
この電源装置は設置面積を小さくしながら、多数の電池モジュールを隣接して配置できる。

本発明の電源装置は、電池モジュール１の電池を非水系電解液電池とすることができる。また、本発明の電源装置は、電池モジュール１の電池をリチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池とすることができる。この電源装置は、軽くして充電容量を大きくできる。

本発明の電源装置は、耐火断熱ケース２を複数の金属板３を連結して直方体の箱形とし、金属板３の境界に隙間を設けて、閉鎖されるが密閉されない構造にできる。
以上の電源装置は、複数の金属板の境界にできる隙間を、パッキンやシール材で気密に密閉することなく連結して閉鎖されるが密閉されない耐火断熱ケースにできる。このため、閉鎖されるが密閉されない耐火断熱ケースを簡単かつ安価に多量生産できる特徴がある。

さらに、本発明の電源装置は、複数の電池モジュール１を多段に積層状態に配置し、耐火断熱ケース２を所定の厚さの直方体の箱形として、周囲４面のひとつの外周壁１７である第１外周壁１７Ａに、引き出しライン６を外部に引き出す引出開口７を設け、さらに、耐火断熱ケース２の天板９には、第１外周壁１７Ａから外側に突出するひさし部９Ａを設け、このひさし部９Ａでもって、引出開口７から引き出している引き出しライン６の上方をカバーする構造としている。

以上の電源装置は、特定の電池モジュールが熱暴走して引出開口から炎が噴き出される状態において、ひさし部でもって、炎を第１外周壁から外側に離すことができるので、熱暴走した電池モジュールの上段の電池モジュールの熱暴走の誘発を効果的に防止できる。また、ひさし部で炎を第１外周壁から離すことで、上段の電池モジュールの引き出しラインを熱損傷から防止できる。

本発明の電源装置は、耐火断熱ケース２の第１外周壁１７Ａに熱膨張シート８を積層して、加熱状態ではこの熱膨張シート８を膨張させて引出開口７を閉塞することができる。
この電源装置は、加熱されると熱膨張シートを膨張させて引出開口を閉塞するので、熱暴走した電池モジュールの炎が、隣接する他の電池モジュールの内部に侵入し、また熱暴走した電池モジュールから外部に噴射されるのを防止して、熱暴走の誘発を防止できる特徴がある。

さらに、本発明の電源装置は、耐火断熱ケース２を直方体の箱形とし、天板９には、金属板３の上面に断熱プレート４を配置することができる。
この構造の電源装置は、金属板を箱形として、天板の金属板の上に断熱プレートを載せて簡単に組み立てできる。

本発明の電源装置は、無機質材を板状に成形している板材を断熱プレート４として使用することができる。
この電源装置は、コストを低減しながら、優れた耐温度特性と断熱性とを実現できる。

本発明の一実施例に係る電源装置の概略斜視図である。図１に示す電源装置の分解斜視図である。図１に示す電源装置の一部断面斜視図である。図１に示す電源装置に電池モジュールをセットする状態を示す水平断面図である。図１に示す電源装置に電池モジュールをセットする状態を示す一部断面斜視図である。電池モジュールの斜視図である。図６に示す電池モジュールのＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。図６に示す電池モジュールのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。図６に示す電池モジュールのＩＸ−ＩＸ線断面図である。図６に示す電池モジュールの分解斜視図である。図１０に示す電池モジュールの耐火断熱ケースの分解斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

本発明の電源装置は、多数の電池モジュールを備える、たとえば出力を１０ＫＷ以上とする大出力の電源装置に最適である。とくに、各々の電池モジュールを構成する電池を急速充電や大電流放電によって著しく発熱させず、多数の電池を直列や並列に接続することで出力を大きくしている電源装置に最適である。

たとえば、本発明の電源装置は、大型の船舶に搭載されて、船舶の電源ラインに電力を供給する電源装置に最適である。ただし、本発明の電源装置は、用途を船舶に搭載される装置には特定しない。大きな出力、たとえば、出力を１０ＫＷ以上とする種々の用途、たとえば、太陽電池や風力発電などの自然エネルギーの発電電力を蓄電して、昼間のピーク時や夜間に出力する電源装置等にも使用できる。

図１ないし図５に示す電源装置は、複数の電池モジュール１を隣接する状態でラック５に収納している。この電源装置は、１０組の電池モジュール１をラック５に入れて、５段に積層し、２列に配置している。電池モジュール１は、水平姿勢として、水平方向に前後に引出できるようにラック５に収納している。

ラック５は、フレーム５Ａの外側に外装ケース５Ｂを設けている。外装ケース５Ｂは、前方を開口している本体ケース部１０と、この本体ケース部１０の前面開口部を閉塞する蓋体１１とからなる。本体ケース部１０と蓋体１１とは金属板で製作している。本体ケース部１０は、中間に隔壁１０Ａを設けて、内部を２室の収納室２０に区画している。図４の外装ケース５Ｂは、隔壁１０Ａを２枚の金属板として、金属板の間には隙間２１を設けている。この構造の外装ケース５Ｂは、収納室２０の熱を隔壁１０Ａで遮断して、隣の電池モジュール１の熱暴走の誘発を確実に阻止する。各々の収納室２０には、５段に積層している電池モジュール１を収納している。蓋体１１は、本体ケース部１０の開口部に止ネジ（図示せず）で固定されて、開口部を閉塞する。

各々の収納室２０には、複数の電池モジュール１を積層状態で収納する金属製のフレーム５Ａを設けて、フレーム５Ａを外装ケース５Ｂの内面に固定している。フレーム５Ａは４本の支柱フレーム１２を水平フレーム１３で連結している。支柱フレーム１２は、収納室２０の四隅部に位置し、水平フレーム１３は電池モジュール１の間と、支柱フレーム１２の上下に位置する。水平フレーム１３は、電池モジュール１を上に載せて引き出しできるように、支柱フレーム１２に所定の間隔で固定している。

図１ないし図５の電源装置は、１組の外装ケース５Ｂに複数の電池モジュール１を収納している。電源装置は、電池モジュールを収納している複数組の外装ケースを横に隣接し、あるいは上下に隣接するように並べてこれを電気接続して、トータルの充電容量をより大きくし、また出力をさらに大きくすることができる。複数組の外装ケースを備える電源装置は、以下に詳述する独特の構造によって、外装ケース内における電池モジュールの熱暴走の誘発を阻止できることに加えて、外装ケースでもって、外装ケース間の熱暴走の誘発をも効果的に阻止できる特徴がある。

電池モジュール１を図６ないし図１１に示す。この電池モジュール１は、充電できる複数の電池を電池ブロック１４として、気密に密閉されない耐火断熱ケース２に収納している。電池ブロック１４は、充電できる複数の電池を備える。電池ブロック１４は、複数の電池を直列に接続して出力電圧を高くしている。電池ブロックは、複数の電池を並列に接続して出力電流を大きくすることもできる。電池ブロック１４の電池は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などの非水系電解液電池である。ただし、電池には、リチウムイオン電池に代わって、ニッケル水素電池などの充電できる全ての電池とすることができる。電池ブロック１４は、たとえば出力電圧を３０Ｖ〜１００Ｖ、充電容量を５Ａｈ〜１００Ａｈとしている。

図６に示す電池モジュール１の耐火断熱ケース２は、直方体の箱形で、積層して配置できるように、奥行き（Ｌ）と横幅（Ｗ）よりも高さ（Ｈ）を低くしている。箱形の耐火断熱ケース２は、底板１５と、天板９と、周囲４面の外周壁１７とで構成される。さらに箱形の耐火断熱ケース２は、金属板３の内面又は外面に断熱プレート４を積層して、金属板３と断熱プレート４との積層構造として、金属板３と断熱プレート４とで炎と熱を遮断する構造としている。

金属板３は、たとえば厚さを１ｍｍ〜２ｍｍとする鉄板である。ただし、金属板３は、鉄合金板、アルミニウム板、アルミニウム合金板、ステンレス板などとすることもできる。断熱プレート４は、断熱性と耐熱性に優れた板材、たとえば、ケイ酸カルシウム、石膏、炭酸マグネシウム等の無機質粉末を板状に成形している耐熱性に優れた断熱プレートが適している。ただし、断熱プレートには、ガラス繊維等の無機質繊維を板状に成形している断熱プレートも使用できる。断熱プレート４は、たとえば、厚さを１０ｍｍ〜２０ｍｍとして優れた断熱特性を実現する。

図１１の耐火断熱ケース２は、底板１５と周囲３面の外周壁１７を１枚の金属板３で製作して、天板９と前面の外周壁１７とを別々の金属板３で製作している。図１０に示す耐火断熱ケース２は、底板１５と、前面を除く周囲の外周壁１７において、金属板３の内面に断熱プレート４を配置している。図の耐火断熱ケース２は、底板１５の上面に断熱プレート４を配置しているが、底板は金属板の下面に断熱プレートを配置することもできる。天板９は、金属板３の上面に断熱プレート４を配置している。前面の外周壁１７は、内面に断熱プレート４を配置して、断熱プレート４から前方に離して金属板３を配置している。

天板９は、図８に示すように、金属板３と断熱プレート４との間に隙間２２を設けている。この構造は、金属板３と断熱プレート４との間の隙間２２が、天板９の断熱特性を著しく向上する。天板９の隙間２２は、広くして断熱特性を向上できる。ただ、隙間を広くすると電池モジュール１の全高が高くなる。したがって、金属板３と断熱プレート４との隙間２２は、たとえば１ｍｍ〜５ｍｍとする。ただし、金属板３と断熱プレート４との隙間２２は、要求される断熱特性から、０．２ｍｍないし２０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲で最適値に設定とすることができる。金属板３と断熱プレート４に隙間２２を設けて断熱特性を向上できるので、底板においても金属板と断熱プレートとの間に隙間を設けることができる。熱暴走した電池モジュール１は、天板９を広い面積で高温に加熱して、上段の電池モジュール１を加熱する。このことから、天板９が、金属板３と断熱プレート４との隙間２２で断熱特性が向上される構造は、下段の電池モジュール１の熱暴走が上段の電池モジュール１の熱暴走を誘発するのを効果的に防止できる。また、底板を、金属板と断熱プレートとの間に隙間を設ける構造とする耐火断熱ケースは、下段の電池モジュールが熱暴走して加熱される熱エネルギを底板で遮断して熱暴走の誘発を効果的に阻止できる。

天板９は、図９ないし図１１に示すように、一枚の金属板３の周囲を直角に折曲して周壁１６を設け、周壁１６の内側に隙間２２を設けている。さらに、この天板９の上面側に断熱プレート４を配置して、この断熱プレート４を、前面を除く周囲の外周壁１７である金属板３の上端部に連結している。この耐火断熱ケース２は、外周壁１７である金属板３から断熱プレート４に向かって止ネジ（図示せず）をねじ込んで、断熱プレート４を金属板３に固定できる。また、対向する外周壁１７の金属板３の内側に断熱プレート４を嵌め込んで固定することもできる。ただ、天板は、周壁の内側に断熱プレートを配置して、金属板に断熱プレートを連結することもできる。この天板は、周壁から断熱プレートに向かって止ネジをねじ込んで金属板に固定し、また、周壁の内側に断熱プレートを嵌め込んで固定することもできる。金属板３と断熱プレート４との間に隙間２２を設ける天板９は、図９に示すように、金属板３の周壁１６の上端に断熱プレート４を配置している。ただ、天板は、金属板の上面に凸部を設け、あるいは金属板と断熱プレートとの間に耐熱性のスペーサを配置して、隙間を設けることもできる。

底板１５は、図８ないし図１１に示すように、金属板３の上面に断熱プレート４を配置している。この底板１５は、金属板３の上面に断熱プレート４を載せて定位置に配置できる。この断熱プレート４は、その外形を、外周壁１７の内形にほぼ等しくして、位置ずれしないように、底板１５の断熱プレート４の上に重ねて配置できる。底板は、金属板の下面に断熱プレートを積層して固定することもできる。この底板は、天板と同じように、底板の周囲に、下方に突出する周壁を設けて、周壁の内側に断熱プレートを配置する。この底板は、断熱プレートを底板周壁の内形とほぼ同じ形状とし、周壁を断熱プレートに向かって貫通する止ネジで、断熱プレートを金属板に固定できる。

耐火断熱ケース２は、４面の外周壁１７の内面においても、金属板３に断熱プレート４を積層している。図６ないし図８、図１０、及び図１１に示す耐火断熱ケース２は、前面の外周壁１７を第１外周壁１７Ａとして、第１外周壁１７Ａに引き出しライン６の引出開口７を設けている。引出開口７は、電池ブロック１４に接続している引き出しライン６を耐火断熱ケース２の外部に引き出す開口部である。図に示す第１外周壁１７Ａは、３組の引出開口７を設けている。３組の引出開口７は、中央部と両側に設けている。図に示す耐火断熱ケース２は、第１外周壁１７Ａの金属板３の内面に断熱プレート４を固定して、金属板３と断熱プレート４の両方において、中央部と両側に引出開口７を設けている。両側の引出開口７Ａは、電池ブロック１４の正負の出力端子に接続している電力ライン６Ａとなる引き出しライン６を挿通し、中央部の引出開口７Ｂは、電池モジュール１に接続している信号ライン６Ｂとなる引き出しライン６を挿通して外部に引き出している。

ここで、両側の引出開口７Ａは、１本（上下の電池ブロックを直列に接続する場合）又は２本（上下の電池ブロックを並列に接続する場合）の電力ライン６Ａを引き出すのに対し、中央部の引出開口７Ｂは、複数の通信ケーブル等からなる信号ライン６Ｂを引き出す必要がある。このため、図１１に示す耐火断熱ケース２は、第１外周壁１７Ａの中央部に開口される引出開口７Ｂの開口面積を、両側に開口される引出開口７Ａの開口面積よりも大きくしている。図に示す第１外周壁１７Ａは、両側に開口される引出開口７Ａの形状を円形とし、中央部に開口される引出開口７Ｂの形状を横方向に延びる長円形として面積を大きくしている。

さらに、第１外周壁１７Ａは、断熱プレート４の内面に、引出開口７を閉塞するように熱膨張シート８を付着している。熱膨張シート８は、断熱プレート４の内面に接着して固定される。図示しないが、熱膨張シートは、断熱プレートと金属板との間に挟んで設けることもできる。図に示す第１外周壁１７Ａは、３組の引出開口７を設けているので、断熱プレート４の内面には３枚の熱膨張シート８を付着している。各々の熱膨張シート８は、引出開口７を閉塞できる外形としている。図の熱膨張シート８は、両側に開口される円形の引出開口７Ａをカバーする熱膨張シート８を略正方形とし、中央部に開口される長円形の引出開口７Ｂをカバーする熱膨張シート８Ｂを、横方向に延びる長方形としている。ただ、第１外周壁は、熱膨張シートを分割することなく、１枚の熱膨張シートで複数の引出開口をカバーすることもできる。熱膨張シート８Ａ、８Ｂは、引き出しライン６を通過できる切り込み８ａ、８ｂを設けて、この切り込み８ａ、８ｂに引き出しライン６を挿通している。中央部の引出開口７Ｂをカバーする熱膨張シート８Ｂは、複数の信号ライン６Ｂを挿通できるように、引出開口７Ｂに沿って、横方向に延びる形状の切り込み８ｂを設けている。熱膨張シート８は熱で膨張するシートで、電池ブロック１４が熱暴走して加熱される状態で、引出開口７の隙間を閉塞する。この構造は、加熱時に引出開口７の隙間が閉塞されるので、耐火断熱ケース２の内部で熱暴走した電池ブロック１４の炎が外部に噴出せず、また外部の炎が耐火断熱ケース２の内部に侵入するのを防止できる。

さらに、図に示す耐火断熱ケース２は、中央部の引出開口７Ｂの外側に遮蔽プレート１８を設けている。図の耐火断熱ケース２は、第１外周壁１７Ａの金属板３の外側に、金属板３から離して引出開口７Ｂを閉塞するように遮蔽プレート１８を固定している。遮蔽プレート１８は断面形状を水平方向に延びる溝型として、上下の両側を第１外周壁１７Ａの金属板３の前面に溶接等の方法で固定して、両側に開口部１８Ａを設けている。この構造の第１外周壁１７Ａは、図７と図８に示すように、熱膨張シート８Ｂの切り込み８ｂに挿通した複数の信号ライン６Ｂからなる引き出しライン６を、断熱プレート４と金属板３の引出開口７Ｂに挿通し、さらに、金属板３と遮蔽プレート１８との間に挿通して、遮蔽プレート１８の側部に設けている開口部１８Ａから外部に引き出している。この構造は、金属板３の引出開口７Ｂの前面開口部を遮蔽プレート１８でカバーするので、外部からの火が引出開口７Ｂを通過して内部に入り込むのを有効に防止しながら、引出開口７Ｂに挿通される引き出しライン６が前面からの熱や炎で損傷するのを防止でき、また、内部から炎が出る際にも、引出開口７Ｂを通過する火の勢いをこの遮蔽プレート１８で止めて、類焼を有効に防止できる。とくに、複数の信号ライン６Ｂからなる引き出しライン６を挿通できるように引出開口７Ｂの開口面積を広くしながら、この引出開口７Ｂを通過する熱や炎による類焼や熱損傷を有効に防止できる。さらに、耐火断熱ケース２は、遮蔽プレート１８と熱膨張シート８の両方で引出開口７Ｂをカバーすることにより、炎や熱から引き出しライン６や電池ブロック１４をより有効に保護できる特徴がある。以上の耐火断熱ケース２は、信号ライン６Ｂからなる引き出しライン６を引き出す中央部の引出開口７Ｂにのみ遮蔽プレート１８を設けているが、耐火断熱ケースは、電力ラインである引き出しラインを引き出す両側の引出開口をカバーする遮蔽プレートを設けることもできる。

図７、図１０、及び図１１に示す耐火断熱ケース２は、第１外周壁１７Ａを両側の外周壁１７に固定するために、両側の外周壁１７の内面にリブ１９を固定している。このリブ１９と第１外周壁１７Ａの金属板３と断熱プレート４を挟み、第１外周壁１７Ａの金属板３をリブ１９に止ネジ２３で固定して、金属板３と断熱プレート４とを耐火断熱ケース２に固定している。さらに、このリブ１９を貫通する止ネジ２３は、両側の外周壁１７の内面に固定している断熱プレート４の端面にも挿入されて、この断熱プレート４も耐火断熱ケース２に固定している。

両側と背面の外周壁１７は、金属板３の内面に断熱プレート４を固定している。背面と両側の外周壁１７は、金属板３を貫通する止ネジ（図示せず）で金属板３に固定される。両側の外周壁１７の断熱プレート４は、背面の外周壁１７の断熱プレート４と、第１外周壁１７Ａの断熱プレート４とに挟まれて、定位置に固定することができる。

図６ないし図１１の耐火断熱ケース２は、周囲の金属板３の高さを、周囲の外周壁１７の断熱プレート４の高さよりも高くして、外周壁１７の金属板３の内側に天板９を嵌め込んで固定している。天板９は、周囲の外周壁１７の断熱プレート４の上に載せられて、耐火断熱ケース２の定位置に固定される。

さらに、耐火断熱ケース２は、図６と図８に示すように、天板９の断熱プレート４を、第１外周壁１７Ａから外側に突出させてひさし部９Ａを設けている。この耐火断熱ケース２は、ひさし部９Ａでもって、引出開口７から引き出している引き出しライン６の上方をカバーできる。このため、この電池モジュール１は、内部の電池ブロック１５が熱暴走して引出開口７から炎が噴き出される状態において、ひさし部９Ａでもって、炎を第１外周壁１７Ａから外側に離すことができ、上段の電池モジュールへの熱暴走の誘発を効果的に防止できる。図に示す耐火断熱ケース２は、天板９の断熱プレート４を、第１外周壁１７Ａから外側に突出させているが、天板は、金属板を第１外周壁から突出させることも、金属板と断熱プレートの両方を第１外周壁から突出させることもできる。

耐火断熱ケース２は、両側及び背面の外周壁１７と底板１５を構成する金属板３に、天板９を固定し、さらに、第１外周壁１７Ａの金属板３を固定して、金属板３の境界にできる隙間を、パッキンやシール材で気密に密閉しないで、閉鎖されるが気密に密閉されない箱形となる。気密に密閉される耐火断熱ケースは、内部のリチウムイオン電池が熱暴走して燃焼される状態において、空気の侵入が阻止されて酸素が補給されない。このため、最高温度は約４００℃となってそれほど高くならない。ただ、この状態は、電池の燃焼時間が相当に長くなって、隣接する電池モジュールを加熱する時間が極めて長くなる。このため、隣接する電池モジュールの電池が熱暴走しやすくなる。気密に密閉されない耐火断熱ケース２は、熱暴走した電池の燃焼状態において、隙間から内部に空気が侵入するので、電池の燃焼が速やかに終了する。このため、電池モジュール１が加熱される時間が短く、隣接する電池モジュール１の熱暴走の誘発を防止できる。電池モジュール１は、内部の電池が熱暴走して燃焼される状態で、耐火断熱ケース２から外部に炎を噴射すると、隣の電池モジュール１の熱暴走を誘発する確率が高くなる。この弊害は、耐火断熱ケース２を閉鎖構造として、燃焼する電池の炎を外部に噴射させず、また、外部の炎が耐火断熱ケース２の内部に侵入しない構造として解消できる。閉鎖構造の耐火断熱ケース２は、金属板３を連結して箱形とする状態で、金属板３の境界をパッキンやシール材で気密に密閉しない構造で実現できる。また、金属板３に積層している断熱プレート４の境界を、パッキンやシール材で気密に密閉しない構造で実現することもできる。さらに、通気性のある断熱プレートを連結して、閉鎖構造の耐火断熱ケースとすることもできる。

以上のことから、本発明の理想的な電池モジュール１は、耐火断熱ケース２を、閉鎖されるが気密には密閉されない構造とする。この構造の耐火断熱ケース２は、外部からの空気の侵入を阻止しないが、内部の炎が外部に噴射されず、また外部の炎が耐火断熱ケース２の内部に侵入することもない。したがって、この耐火断熱ケース２は、気密に密閉しないので、内部で電池が燃焼するときには外部から空気を侵入させて速やかに燃焼させ、閉鎖構造とすることで、内部の炎を外部に噴出させず、また外部の炎を内部に侵入させず、炎による熱暴走の誘発を防止する。気密に密閉されないが閉鎖構造の耐火断熱ケース２は、複数の金属板３をネジ止めして連結し、金属板３の境界を、パッキンやシール材で気密に密閉しない構造で実現できるので、耐火断熱ケース２を簡単に能率よく組み立てできる特徴がある。さらに、以上の構造の耐火断熱ケース２は、気密に密閉されない構造とするので、通常使用における電池の充放電における発熱に対しても、隙間から出入りする空気を介して長時間にわたって放熱を行うことができる。

以上の電源装置は以下の工程で組み立てられる。
（１）図１０に示すように、天板９と第１外周壁１７Ａを連結しない耐火断熱ケース２に電池ブロック１４を収納する。
（２）耐火断熱ケース２に天板９を連結して、耐火断熱ケース２の上方開口部を閉塞する。
（３）図５に示すように、第１外周壁１７Ａを連結しない状態で、複数の電池モジュール１をラック５Ａに収納する。電池モジュール１は、５段、２列にラック５に収納される。
（４）電池モジュール１の引き出しライン６を第１外周壁１７Ａの引出開口７に挿通する。第１外周壁１７Ａの引出開口７に挿通された引き出しライン６の電力ライン６Ａで、各々の電池ブロック１４を連結する。
（５）図６ないし図８に示すように、第１外周壁１７Ａを耐火断熱ケース２に連結して、耐火断熱ケース２を閉鎖構造とする。
（６）図１に示すように、ラック５の蓋体１１を閉じて、本体ケース部２を閉塞する。

１…電池モジュール
２…耐火断熱ケース
３…金属板
４…断熱プレート
５…ラック５Ａ…フレーム５Ｂ…外装ケース
６…引き出しライン６Ａ…電力ライン６Ｂ…信号ライン
７…引出開口７Ａ…引出開口７Ｂ…引出開口
８…熱膨張シート８Ａ…熱膨張シート８Ｂ…熱膨張シート
８ａ…切り込み８ｂ…切り込み
９…天板９Ａ…ひさし部
１０…本体ケース部１０Ａ…隔壁
１１…蓋体
１２…支柱フレーム
１３…水平フレーム
１４…電池ブロック
１５…底板
１６…周壁
１７…外周壁１７Ａ…第１外周壁
１８…遮蔽プレート１８Ａ…開口部
１９…リブ
２０…収納室
２１…隙間
２２…隙間
２３…止ネジ

Claims

複数の電池モジュール(1)を隣接して配置してなる電源装置であって、
各々の電池モジュール(1)が、充電できる複数の電池と、電池を収納してなる気密に密閉されない耐火断熱ケース(2)とを備え、
前記耐火断熱ケース(2)が金属板(3)の内面又は外面に断熱プレート(4)を積層してなる、金属板(3)と断熱プレート(4)との積層構造で、金属板(3)と断熱プレート(4)とで火炎と熱を遮断しており、
さらに、複数の電池モジュール(1)は多段に積層状態に配置されると共に、前記耐火断熱ケース(2)が所定の厚さを有する直方体の箱形であって、周囲４面のひとつの外周壁(17)である第１外周壁(17A)には、引き出しライン(6)を外部に引き出す引出開口(7)を設けており、
耐火断熱ケース(2)の天板(9)が、前記第１外周壁(17A)から外側に突出するひさし部(9A)を有し、このひさし部(9A)が引出開口(7)から引き出されてなる引き出しライン(6)の上方をカバーしてなることを特徴とする電源装置。
前記金属板(3)と断熱プレート(4)との間に隙間(22)を設けてなる請求項１に記載される電源装置。
複数の電池モジュール(1)が多段に積層されてラック(5)に収納している請求項１又は２に記載される電源装置。
前記電池モジュール(1)の電池が非水系電解液電池である請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。
前記電池モジュール(1)の電池がリチウムイオン電池又はリチウムポリマー電池のいずれかである請求項４に記載される電源装置。
前記耐火断熱ケース(2)が複数の金属板(3)を連結してなる直方体の箱形で、金属板(3)の境界に隙間を設けて閉鎖されるが密閉されない箱形としている請求項１ないし５のいずれかに記載される電源装置。
前記第１外周壁(17A)に熱膨張シート(8)を積層しており、加熱状態でこの熱膨張シート(8)が膨張して前記引出開口(7)を閉塞するようにしてなる請求項１に記載される電源装置。
前記耐火断熱ケース(2)が直方体の箱形で、天板(9)は、金属板(3)の上面に断熱プレート(4)を配置している請求項１ないし７のいずれかに記載される電源装置。
前記断熱プレート(4)が無機質材を板状に成形してなる板材である請求項１ないし８のいずれかに記載される電源装置。