JP6064644B2 - 電池パック - Google Patents

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。

複数の電池セルをケース内に収容した電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載の電池モジュールが知られている。
特許文献１に記載の電池モジュールは、ケースの内部が平板によって複数の素電池を収容する収容部と、素電池から排出されるガスをケース外に排出する排気ダクトとに区画されている。平板には、収容部と排気ダクトとを連通する貫通孔が設けられている。ケースには、ケースの外部と排気ダクトとを連通させる排出口が設けられている。

特開２０１１−６５９０６号公報

ところで、排出口から水が入り込み、素電池に付着すると、素電池が故障し、使用できなくなるおそれがある。
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、二次電池に水が付着することを抑制することができる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、前記二次電池が収容されるケースと、
前記ケースの内部を前記二次電池が収容される収容空間と、前記収容空間よりも鉛直方向上方に設けられる排出空間とに区画する区画板と、前記区画板によって形成され、前記収容空間と前記排出空間とを連通させる連通部と、前記ケースの前記排出空間と対向する部分に設けられ、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記排出空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部と、を備え、前記区画板は、前記連通部を形成する縁部と、前記開放部に最も近い端部との間に前記縁部より鉛直方向下方に位置する部分を有し、前記開放部は、当該部分を介して前記連通部の反対側に設けられていることを要旨とする。
上記課題を解決する電池パックは、二次電池と、前記二次電池が収容されるケースと、
前記ケースの内部を前記二次電池が収容される収容空間と、前記収容空間よりも鉛直方向上方に設けられる排出空間とに区画する区画板と、前記区画板によって形成され、前記収容空間と前記排出空間とを連通させる連通部と、前記ケースの前記排出空間と対向する部分に設けられ、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記排出空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部と、を備え、前記区画板は、前記連通部を形成する縁部と、前記開放部に最も近い端部との間に前記縁部より鉛直方向下方に位置する部分を有し、前記開放部は、当該部分の鉛直方向上方に設けられていることを要旨とする。

これらによれば、ケースの内圧が規定圧力を超えることで開放部が開放され、ケースの外部と排出空間が連通し、開放部から排出空間に水が侵入しても、開放部を形成する縁部よりも鉛直方向下方に位置する部分によって水が連通部に至ることが抑制される。このため、水が収容空間まで侵入しにくく、収容空間に収容される二次電池に水が付着することが抑制される。

上記電池パックについて、前記開放部は、前記ケースの立設する側壁に設けられ、前記縁部は、前記開放部における最も鉛直方向下方の部分より鉛直方向上方に位置することが好ましい。

これによれば、縁部より鉛直方向下方の部分に水が貯留していき、水位が上がると、水は開放部からケースの外部に排出される。このため、水が連通部に至りにくい。
上記電池パックについて、前記区画板は、前記縁部から延設される第１板部材と、前記開放部と最も近い端部から延設される第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材とを連設する第３板部材とを有することが好ましい。

これによれば、第３板部材によって段差が形成され、水が連通部に至りにくい。

本発明によれば、二次電池に水が付着することを抑制することができる。

実施形態のフォークリフトを示す概略側面図。 実施形態の電池パックを示す鉛直方向に直交する方向の断面図。 実施形態の電池パックを示す図２の３−３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。

以下、本発明の電池パックをフォークリフトに搭載される電池パックに具体化した一実施形態について説明する。以下の説明において「前」「後」「左」「右」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「左」「右」「上」「下」を示すものとする。

図１に示すように、フォークリフト１０の車体１１の前下部には駆動輪１２が設けられているとともに、車体１１の後下部には操舵輪１３が設けられている。また、車体１１の前部には、荷役装置が設けられている。荷役装置を構成するマスト１４は、車体１１の前部に立設されているとともに、当該マスト１４にはリフトブラケット１５を介して左右一対のフォーク１６が設けられている。フォーク１６には、積荷１９が搭載される。車体１１には、駆動輪１２の駆動源となる走行用モータＭ１と、フォーク１６の駆動源となる荷役用モータＭ２が搭載されている。車体１１の下部には、電池パックＢＰが搭載されている。以下、電池パックＢＰについて詳細に説明を行う。

図２及び図３に示すように、電池パックＢＰは、四角箱状のケース２０を有している。ケース２０の内部には、複数の二次電池４１を有する電池モジュール４０及びジャンクションボックス６０が収容されている。ジャンクションボックス６０には、リレーや、配線などが収容されている。

ケース２０は、四角板状の底板２１と、底板２１の周縁から立設された四角板状の側壁２２，２３，２４，２５と、底板２１と対向して設けられる四角板状の天板２６とを有している。以下、底板２１の対向する縁部から立設された側壁の一つを第１の側壁２２、第１の側壁２２と対向する側壁を第２の側壁２３、第１の側壁２２と第２の側壁２３が立設された縁部とは異なる縁部から立設された一つの側壁を第３の側壁２４、第３の側壁２４と対向する側壁を第４の側壁２５として説明を行う。また、ケース２０は、底板２１が鉛直方向下方に位置し、天板２６が鉛直方向上方に位置するように配置されている。

底板２１と天板２６との間には、ケース２０の内部を鉛直方向下方の収容空間Ｓ１と鉛直方向上方の排出空間Ｓ２に区画する区画板２７が設けられている。区画板２７は、天板２６寄りに設けられており、これにより収容空間Ｓ１の容積が、排出空間Ｓ２の容積よりも大きくなっている。電池モジュール４０及びジャンクションボックス６０は、収容空間Ｓ１に設けられている。

区画板２７は、第１板部材３０と第２板部材２８と第３板部材２９とからなる。第１板部材３０、第２板部材２８及び第３板部材２９は、矩形平板状をなしている。第１板部材３０と第２板部材２８は、矩形平板状の第３板部材２９によって連設されている。第３板部材２９は、第１板部材３０と第２板部材２８との間で斜状に延設されている。

区画板２７は、第２板部材２８と第１板部材３０が、底板２１及び天板２６と平行をなすように設けられている。
図３に示すように、第１板部材３０には、区画板２７の厚み方向に貫通して設けられる切欠３１が設けられている。切欠３１は、平面視四角状をなしており、区画板２７の第１の側壁２２と対向する第１の端部２７ａに設けられている。

区画板２７は、第２板部材２８が第２の側壁２３側に位置し、第１板部材３０が第１の側壁２２側に位置するように設けられている。第２板部材２８は、第２の側壁２３、第３の側壁２４及び第４の側壁２５に固定されている。第３板部材２９は、第３の側壁２４及び第４の側壁２５に固定されている。第１板部材３０は、第１の側壁２２、第３の側壁２４及び第４の側壁２５に固定されている。第１板部材３０に設けられた切欠３１と、第１の側壁２２に囲まれる領域には、収容空間Ｓ１と排出空間Ｓ２を連通させる連通部としての平面視四角状の連通孔Ｈが区画されている。したがって、本実施形態において、区画板２７の連通孔Ｈを形成する縁部は、切欠３１を囲む各縁部３１ａとなる。第１板部材３０は、この縁部３１ａから水平方向に延設されている。

また、区画板２７は、第２板部材２８よりも第１板部材３０が鉛直方向上方に位置するように設けられている。区画板２７の第３板部材２９は、第２の側壁２３から第１の側壁２２に向けて上り傾斜している。第２板部材２８は、第１板部材３０よりも鉛直方向下方に設けられている。すなわち、第２板部材２８は、第１板部材３０に設けられる切欠３１の縁部３１ａよりも鉛直方向下方に位置する部分となる。そして、第２の側壁２３、第３の側壁２４、第４の側壁２５、第２板部材２８及び第３板部材２９に囲まれる領域に、貯留部Ｓ３が区画されている。この貯留部Ｓ３は、連通孔Ｈよりも鉛直方向下方に位置している。

第２の側壁２３の排出空間Ｓ２と対向する部分には、排出空間Ｓ２とケース２０の外部とを連通させる開放部としての貫通孔３２が設けられている。第２の側壁２３は、区画板２７における第１の端部２７ａとは反対側の第２の端部２７ｂと接する側壁である。したがって、区画板２７における貫通孔３２と最も近い端部とは、第２の端部２７ｂとなる。第２板部材２８は、第２の端部２７ｂから水平方向に延設されている。

貫通孔３２には、ケース２０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３３が設けられている。この「規定圧力」は、ケース２０の内圧が高まったときに、ケース２０の内圧によってケース２０が破損する前に圧力開放弁３３が破断するような圧力に設定される。貫通孔３２は、圧力開放弁３３によって閉塞されている。なお、貫通孔３２の下端（開放部における最も鉛直方向下方の部分）は、切欠３１の縁部３１ａよりも鉛直方向下方に設けられている。換言すれば、切欠３１の縁部３１ａは、貫通孔３２の下端よりも鉛直方向上方に位置している。

図４に示すように、二次電池４１（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４２の内部に電極組立体４３及び電解液４４が収容されている。電池ケース４２は、電極組立体４３を収容する有底矩形箱状のケース本体４５と、ケース本体４５の開口部を閉塞する矩形板状の蓋部材４６とから構成されている。蓋部材４６には、正極端子４７及び負極端子４８が突設されている。また、蓋部材４６には、蓋部材４６の厚み方向に貫通する電池孔４９が形成されるとともに、この電池孔４９には、電池ケース４２の内圧が規定圧力を超えたときに開放される弁５０が設けられている。なお、この「規定圧力」は、電池ケース４２の内圧が高まったときに、電池ケース４２が破損する前に弁５０が破断するような圧力に設定される。

次に、電池パックＢＰの作用について説明する。
二次電池４１に異常が生じた場合などに、電池ケース４２の内圧が規定圧力を超えると、電池ケース４２に設けられた弁５０が破断する。そして、電池ケース４２に設けられた弁５０が破断すると、電池ケース４２内の気体（例えば、水素）がケース２０内に放出されて、ケース２０の内圧が上昇する。

二次電池４１の弁５０が破断された状態は、二次電池４１に異常が生じている状態であり、弁５０が破断された二次電池４１を正常な二次電池４１と交換する必要がある。フォークリフト１０の走行中に二次電池４１の弁５０が破断された場合には、運転者はフォークリフト１０を二次電池４１の交換を行える場所まで移動させる。

このとき、ケース２０内に雨水などが侵入することを抑止するために、ケース２０の貫通孔３２には圧力開放弁３３が設けられているが、複数の二次電池４１の弁５０が破断された場合には、ケース２０の内圧が規定圧力に達し、圧力開放弁３３も開放されるおそれがある。そして、ケース２０の圧力開放弁３３が破断すると、貫通孔３２からケース２０内に水が侵入し、正常な二次電池４１の故障の原因となる可能性がある。

本実施形態の電池パックＢＰにおいて、貫通孔３２からケース２０内に侵入した水は、まず排出空間Ｓ２を流れる。区画板２７の第１の端部２７ａ側には連通孔Ｈが設けられ、第２の端部２７ｂと接する第２の側壁２３には貫通孔３２が設けられるため、貫通孔３２から連通孔Ｈに至るまでの距離が長く、排出空間Ｓ２に侵入した水が収容空間Ｓ１に侵入しにくい。

また、区画板２７に、切欠３１の縁部３１ａよりも鉛直方向下方に位置する部分を設けることで、貯留部Ｓ３が区画される。貯留部Ｓ３は、連通孔Ｈを形成する縁部３１ａと貫通孔３２と最も近い端部である第２の端部２７ｂとの間に設けられており、排出空間Ｓ２に侵入した水は、連通孔Ｈに至る前に貯留部Ｓ３に貯留される。このため、収容空間Ｓ１に水が侵入しにくい。貯留部Ｓ３に水が貯留され、水の液面が貫通孔３２の下端に達すると、水は貫通孔３２からケース２０の外部に排出される。切欠３１の縁部３１ａを貫通孔３２の下端よりも鉛直方向上方に設けることで、貯留部Ｓ３に貯留された水が貫通孔３２から排出されやすい。

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）区画板２７の第１の端部２７ａには連通孔Ｈが設けられ、区画板２７の第２の端部２７ｂと接する第２の側壁２３には貫通孔３２が設けられている。貫通孔３２と連通孔Ｈとの間には、貯留部Ｓ３が設けられているため、水が連通孔Ｈに至りにくい。したがって、収容空間Ｓ１に水が侵入することで、二次電池４１に水が付着することが抑制されている。このため、二次電池４１が故障することが抑制される。

（２）貫通孔３２の下端が切欠３１の縁部３１ａよりも鉛直方向下方に位置することで、貯留部Ｓ３に貯留された水の水位が上がったときには、貫通孔３２からケース２０の外部に水が排出されやすい。このため、水が連通孔Ｈに至りにくい。

（３）第１板部材３０と第２板部材２８は、矩形平板状の第３板部材２９によって連設されている。第３板部材２９によって段差を形成することで、水が連通孔Ｈに至りにくい。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図５に示すように、四角板状の区画板７０全体を傾斜させてもよい。区画板７０は、第２の側壁２３から第１の側壁２２に向けて上り傾斜するように設けられている。連通孔Ｈは、第１の側壁２２と接する第１の端部７０ａに設けられた切欠３１と第１の側壁２２によって区画されている。第１の端部７０ａとは反対側の第２の端部７０ｂは、第２の側壁２３と接している。そして、区画板７０において、第２の端部７０ｂ側が、縁部３１ａよりも鉛直方向下方の部分となる。

○ 実施形態において、第３板部材２９は、傾斜していなくてもよく、第２板部材２８から第１板部材３０に向けて垂直に立設されていてもよい。
○ 実施形態において、貫通孔３２及び圧力開放弁３３は、第１の端部２７ａと異なる縁部と接する側壁（第３の側壁２４及び第４の側壁２５）に設けられていてもよい。

○ 実施形態において、第１板部材３０が設けられていなくてもよい。この場合、第３板部材２９と第１の側壁２２との間の空間が連通部となる。
○ 実施形態において、区画板２７の第１の端部２７ａに設けられた切欠３１と第１の側壁２２によって連通孔Ｈを区画したが、区画板２７に、区画板２７の厚み方向に貫通する孔を形成して、この孔を連通部としてもよい。なお、孔は、周面の全てが区画板２７の縁部によって囲まれる。この場合、孔を形成する縁部と、貫通孔３２と最も近い区画板２７の端部との間に孔の縁部よりも鉛直方向下方に位置する部分が設けられる。

○ 実施形態において、連通孔Ｈは、収容空間Ｓ１と排出空間Ｓ２を連通できればどのような形状でもよく、平面視円形状や、五角形状や六角形状などの多角形状などでもよい。

○ 実施形態において、ケース２０の形状は、五角箱状や六角箱状など、多角箱状であればどのような形状でもよい。
○ 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の側壁２３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２０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の側壁２３に凹みを設け、ケース２０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、区画板２７には、切欠３１が設けられていなくてもよい。この場合、区画板２７の第１の端部２７ａが第１の側壁２２と接しないように区画板２７を設けて、区画板２７の第１の端部２７ａと第１の側壁２２との間に連通孔Ｈを区画する。すなわち、区画板２７における第１の側壁２２と第２の側壁２３との対向方向の寸法が、第１の側壁２２と第２の側壁２３との離間距離より短くなる。この場合、区画板２７の第１の端部２７ａ側の縁部が、連通孔Ｈを形成する縁部となる。

○ 実施形態において、貫通孔３２が設けられる壁部は、天板２６であってもよい。
○ 実施形態において、電池パックＢＰは車両などに搭載されていてもよい。

ＢＰ…電池パック、Ｈ…連通孔、Ｓ１…収容空間、Ｓ２…排出空間、Ｓ３…貯留部、２０…ケース、２２…第１の側壁、２３…第２の側壁、２４…第３の側壁、２５…第４の側壁、２７，７０…区画板、２７ａ，７０ａ…第１の端部、２７ｂ，７０ｂ…第２の端部、２８…第２板部材、２９…第３板部材、３０…第１板部材、３３…圧力開放弁、４１…二次電池。

Claims (4)

1. 二次電池と、
   前記二次電池が収容されるケースと、
   前記ケースの内部を前記二次電池が収容される収容空間と、前記収容空間よりも鉛直方向上方に設けられる排出空間とに区画する区画板と、
   前記区画板によって形成され、前記収容空間と前記排出空間とを連通させる連通部と、
   前記ケースの前記排出空間と対向する部分に設けられ、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記排出空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部と、を備え、
   前記区画板は、前記連通部を形成する縁部と、前記開放部に最も近い端部との間に前記縁部より鉛直方向下方に位置する部分を有し、前記開放部は、当該部分を介して前記連通部の反対側に設けられていることを特徴とする電池パック。
2. 二次電池と、
   前記二次電池が収容されるケースと、
   前記ケースの内部を前記二次電池が収容される収容空間と、前記収容空間よりも鉛直方向上方に設けられる排出空間とに区画する区画板と、
   前記区画板によって形成され、前記収容空間と前記排出空間とを連通させる連通部と、
   前記ケースの前記排出空間と対向する部分に設けられ、前記ケースの内圧が規定圧力を超えたときに前記排出空間と前記ケースの外部とを連通させる開放部と、を備え、
   前記区画板は、前記連通部を形成する縁部と、前記開放部に最も近い端部との間に前記縁部より鉛直方向下方に位置する部分を有し、前記開放部は、当該部分の鉛直方向上方に設けられていることを特徴とする電池パック。
3. 前記開放部は、前記ケースの立設する側壁に設けられ、
   前記縁部は、前記開放部における最も鉛直方向下方の部分より鉛直方向上方に位置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池パック。
4. 前記区画板は、前記縁部から延設される第１板部材と、前記開放部と最も近い端部から延設される第２板部材と、前記第１板部材と前記第２板部材とを連設する第３板部材とを有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の電池パック。