JP6702025B2 - Battery module - Google Patents

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Description

本発明は、複数の電池セルと、各電池セルから放出されたガスが流れる排煙ダクトと、を備えた電池モジュールに関する。   The present invention relates to a battery module including a plurality of battery cells and a smoke exhaust duct through which gas released from each battery cell flows.

従来から、充放電可能な二次電池である電池セルを複数組み合わせてモジュール化した電池モジュールが広く知られている。電池セルは、充放電あるいは高温保持過程において、電池セルの内部で種々のガスが発生することが知られている。電池セルには、こうしたガスを、電池セルの外部に放出するための安全弁が設けられている。また、電池モジュールには、安全弁から放出されたガスをモジュールの外部に導く排煙ダクトが設けられている。排煙ダクトは、安全弁の近傍に配され、安全弁側に開口した通路である。安全弁から放出されたガスは、この開口を介して排煙ダクトに流れ込む。   Conventionally, a battery module in which a plurality of battery cells, which are rechargeable and dischargeable secondary cells, are combined into a module is widely known. It is known that various gas is generated inside the battery cell during charge/discharge or high temperature holding process. The battery cell is provided with a safety valve for releasing such gas to the outside of the battery cell. Further, the battery module is provided with a smoke exhaust duct that guides the gas released from the safety valve to the outside of the module. The smoke exhaust duct is a passage that is arranged near the safety valve and opens toward the safety valve. The gas released from the safety valve flows into the smoke exhaust duct through this opening.

特開２０１３−０９８１０５号公報JP, 2013-098105, A

ここで、通常、安全弁から放出されたガスは、排煙ダクトのうち安全弁との対向面に当たる。放出されるガスは、高圧高温であるため、当該ガスが当たることで対向面が劣化し、排煙ダクトの性能が低下することがあった。そこで、ガスに起因する排煙ダクトの性能低下を防止するために、排煙ダクトを大きくして、排煙ダクトの対向面を安全弁から十分に離すことが考えられる。かかる構成とすれば、ガスは、排煙ダクトの対向面に当たる前に、温度低下および流速低下するため、対向面の劣化を防止できる。しかし、この場合、排煙ダクト、ひいては、電池モジュールの大型化という別の問題を招く。   Here, normally, the gas discharged from the safety valve hits the surface of the smoke exhaust duct facing the safety valve. Since the released gas has a high pressure and high temperature, the facing surface may be deteriorated by hitting the gas, and the performance of the smoke exhaust duct may be deteriorated. Therefore, in order to prevent the deterioration of the performance of the smoke exhaust duct due to the gas, it is conceivable to enlarge the smoke exhaust duct and sufficiently separate the facing surface of the smoke exhaust duct from the safety valve. According to this structure, the temperature of the gas and the flow velocity of the gas decrease before hitting the facing surface of the smoke exhaust duct, so that the facing surface can be prevented from deteriorating. However, in this case, another problem is caused in that the smoke exhaust duct and eventually the battery module are increased in size.

特許文献１には、排煙カバー（排煙ダクト）から排煙ガス流路内に突出して設けられており、安全弁から放出されるガスが直接当たるリブを設けることが開示されている。かかる構成とすれば、排煙ダクの対向面と安全弁との距離を小さくしても、安全弁から放出されるガスの熱（熱エネルギー）の全部または一部をリブで吸収できるため、ガスにより、排煙ダクトの対向面が劣化することを、多少は、抑制できる。   Patent Document 1 discloses that a rib is provided so as to project from the smoke exhaust cover (smoke exhaust duct) into the smoke exhaust gas flow path, and the gas emitted from the safety valve directly hits the rib. With such a configuration, even if the distance between the facing surface of the smoke exhaust duct and the safety valve is made small, all or part of the heat (thermal energy) of the gas released from the safety valve can be absorbed by the ribs, so that the gas causes The deterioration of the facing surface of the smoke exhaust duct can be suppressed to some extent.

しかし、特許文献１において、リブは、安全弁に比して、小さい。そのため、安全弁から放出されたガスの多くは、リブに当接することなく、直接、排煙ダクトの対向面に衝突する。このとき、ガスは、熱伝導率の高い衝突噴流として対向面に衝突するため、排煙ダクトの対向面が、ガスの熱により劣化する恐れがあった。つまり、特許文献1の技術でも、ガスに起因する排煙ダクトの性能低下を、十分に抑制できない。   However, in Patent Document 1, the rib is smaller than the safety valve. Therefore, most of the gas discharged from the safety valve directly collides with the facing surface of the smoke exhaust duct without contacting the rib. At this time, the gas collides with the facing surface as a collision jet having a high thermal conductivity, so that the facing surface of the smoke exhaust duct may be deteriorated by the heat of the gas. That is, even the technique of Patent Document 1 cannot sufficiently suppress the performance deterioration of the smoke exhaust duct due to the gas.

そこで、本発明では、電池モジュールの大型化を避けつつ、ガスに起因する排煙ダクトの性能低下を抑制できる電池モジュールを提供することを目的とする。   Therefore, it is an object of the present invention to provide a battery module that can prevent the performance of the smoke exhaust duct from being deteriorated due to gas while avoiding an increase in size of the battery module.

本発明の電池モジュールは、複数の電池セルと、前記電池セルから放出されたガスが流れる排煙ダクトと、を備え、前記電池セルは、内圧が一定以上のときに、内部に溜まった前記ガスを放出する安全弁を有し、前記排煙ダクトは、前記安全弁との対向面から前記安全弁に向かって突出し、前記安全弁から離れるほど幅広となる突起体を有し、前記突起体の根元の外形サイズは、前記安全弁の外形サイズ以上であり、前記突起体は、前記ガスの流路方向に貫通し、ガスの流路として機能する開口を有する。 The battery module of the present invention includes a plurality of battery cells and a smoke exhaust duct through which gas released from the battery cells flows, and the battery cell is configured such that the gas accumulated inside when the internal pressure is equal to or higher than a certain level. The smoke exhaust duct, the smoke exhaust duct has a projection that protrudes from the surface facing the safety valve toward the safety valve, and becomes wider as the distance from the safety valve increases. the state, and are more external size of the safety valve, the protrusion penetrates the flow direction of the gas, that having a opening which serves as a flow path of the gas.

本発明によれば、安全弁から放出されたガスは、必ず突起体に当たり、層流に変化するため、排煙ダクト、ひいては、電池モジュールを小型にしつつも、ガスに起因する排煙ダクトの劣化に伴う性能低下を抑制できる。   According to the present invention, the gas discharged from the safety valve always hits the protrusion and changes into a laminar flow, so that the smoke exhaust duct, and hence the battery module, can be downsized, but the smoke exhaust duct is deteriorated due to the gas. It is possible to suppress the accompanying performance degradation.

本発明の実施形態である電池モジュールの斜視図である。It is a perspective view of a battery module which is an embodiment of the present invention. 電池セルの斜視図である。It is a perspective view of a battery cell. 樹脂枠の正面図である。It is a front view of a resin frame. 図３の概略Ａ−Ａ断面図である。FIG. 4 is a schematic AA sectional view of FIG. 3. ダクト片周辺の拡大図である。It is an enlarged view of a duct piece periphery. 突起体を有さない場合のガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of gas when it does not have a protrusion.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態である電池モジュール１０の概略斜視図である。また、図２は、この電池モジュール１０で用いられる電池セル１８の斜視図であり、図３は、樹脂枠２０の正面図である。また、図４は、図３の概略Ａ−Ａ断面図であり、図５は、ダクト片３２周辺の拡大図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery module 10 which is an embodiment of the present invention. 2 is a perspective view of the battery cell 18 used in the battery module 10, and FIG. 3 is a front view of the resin frame 20. Further, FIG. 4 is a schematic AA cross-sectional view of FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged view of the duct piece 32 and its periphery.

この電池モジュール１０は、電動車両、例えば、電気自動車や、ハイブリッド自動車に搭載される。電池モジュール１０は、電池スタック１２と、当該電池スタック１２を挟持する一対のエンドプレート１４と、一対のエンドプレート１４を連結する拘束バンド１６と、を備えている。電池スタック１２は、複数の電池セル１８および複数の樹脂枠２０を厚み方向に交互に積層して成る。   The battery module 10 is mounted on an electric vehicle, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. The battery module 10 includes a battery stack 12, a pair of end plates 14 that sandwich the battery stack 12, and a restraining band 16 that connects the pair of end plates 14. The battery stack 12 is formed by alternately stacking a plurality of battery cells 18 and a plurality of resin frames 20 in the thickness direction.

電池セル１８は、充放電可能な二次電池、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等で、正面視略長方形の角型形状を有している。電池セル１８の上端面からは、略円筒形の正極端子２２ｐおよび負極端子２２ｎが突出している。正極端子２２ｐおよび負極端子２２ｎは、幅方向に間隔をあけて配置されている。   The battery cell 18 is a rechargeable secondary battery, such as a nickel-hydrogen battery or a lithium-ion battery, and has a rectangular shape that is substantially rectangular in a front view. A substantially cylindrical positive electrode terminal 22p and a negative electrode terminal 22n project from the upper end surface of the battery cell 18. The positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n are arranged at intervals in the width direction.

電池セル１８の上端面のうち幅方向中央、すなわち、正極端子２２ｐおよび負極端子２２ｎの間には、安全弁２４が設けられている。安全弁２４は、電池セル１８の内圧が一定以上になった場合に開放され、電池セル１８内部に溜まったガスを外部に放出する弁である。すなわち、電池セル１８は、既述した通り、充放電可能な二次電池であるが、かかる二次電池は、充放電あるいは高温保持過程において種々のガスを発生する。こうしたガスが電池セル１８のケース内に溜まり続けると電池セル１８の内圧が過度に高まるため、電池セル１８の内圧が一定以上になれば、安全弁２４を開放し、ガスを外部に放出する。   A safety valve 24 is provided on the widthwise center of the upper end surface of the battery cell 18, that is, between the positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n. The safety valve 24 is a valve that is opened when the internal pressure of the battery cell 18 exceeds a certain level and releases the gas accumulated inside the battery cell 18 to the outside. That is, the battery cell 18 is a chargeable/dischargeable secondary battery as described above, but the secondary battery generates various gases during charge/discharge or high temperature holding process. If such gas continues to accumulate in the case of the battery cell 18, the internal pressure of the battery cell 18 increases excessively. Therefore, when the internal pressure of the battery cell 18 exceeds a certain level, the safety valve 24 is opened and the gas is released to the outside.

本実施形態の安全弁２４は、電池セル１８のケースを部分的に薄肉にすることで構成される。すなわち、本実施形態では、ケースの上端面に、幅方向に長尺な角丸長方形で、他の部位より薄肉な薄肉部を設け、当該薄肉部を安全弁２４として用いている。電池セル１８の内圧が高まると、薄肉で脆弱な薄肉部（安全弁２４）が、優先的に断裂する。そして、この薄肉部（安全弁２４）の断裂により、ケース内のガスが外部に放出される。なお、ここで例示した構成は、一例であり、安全弁２４は、内圧が一定以上になった際に、開放されるのであれば、他の構成でもよい。   The safety valve 24 of the present embodiment is configured by partially thinning the case of the battery cell 18. That is, in the present embodiment, a thin-walled portion that is long in the width direction and has a rounded rectangular shape that is thinner than other portions is provided on the upper end surface of the case, and the thin-walled portion is used as the safety valve 24. When the internal pressure of the battery cell 18 increases, the thin and fragile thin portion (safety valve 24) preferentially fractures. Then, due to the rupture of the thin portion (safety valve 24), the gas in the case is released to the outside. The configuration illustrated here is an example, and the safety valve 24 may have another configuration as long as the safety valve 24 is opened when the internal pressure exceeds a certain level.

複数の電池セル１８は、厚み方向に積層される。このとき、複数の電池セル１８は、正極端子２２ｐと負極端子２２ｎが積層方向に交互に並ぶように、その向きを交互に替えて配される。すなわち、ある電池セル１８を、向かって右側に正極端子２２ｐが位置するように配置した場合には、次の電池セル１８は、向かって右側に負極端子２２ｎが位置するように配置する。そして、積層方向に隣接する正極端子２２ｐと負極端子２２ｎをバスバ（図示せず）で順次、連結することで、複数の電池セル１８が、電気的に直列に接続される。   The plurality of battery cells 18 are stacked in the thickness direction. At this time, the plurality of battery cells 18 are arranged by alternately changing the directions so that the positive electrode terminals 22p and the negative electrode terminals 22n are alternately arranged in the stacking direction. That is, when one battery cell 18 is arranged so that the positive electrode terminal 22p is located on the right side when facing, the next battery cell 18 is arranged so that the negative electrode terminal 22n is located on the right side facing. Then, the plurality of battery cells 18 are electrically connected in series by sequentially connecting the positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n, which are adjacent to each other in the stacking direction, by a bus bar (not shown).

電池セル１８と電池セル１８との間には、樹脂枠２０が配される。換言すれば、電池スタック１２は、複数の電池セル１８と複数の樹脂枠２０とを、交互に積層して成る。樹脂枠２０は、絶縁性材料からなり、略平板状のベース部２６と、当該ベース部２６の周縁から厚み方向に張り出す枠部２８と、ベース部２６の上端に設けられたダクト片３２と、ベース部２６の一面から突出する複数のリブ３０と、を備えている（図３参照）。   A resin frame 20 is disposed between the battery cells 18 and the battery cells 18. In other words, the battery stack 12 is formed by alternately stacking the plurality of battery cells 18 and the plurality of resin frames 20. The resin frame 20 is made of an insulating material, and has a substantially flat plate-shaped base portion 26, a frame portion 28 protruding from the peripheral edge of the base portion 26 in the thickness direction, and a duct piece 32 provided at the upper end of the base portion 26. And a plurality of ribs 30 projecting from one surface of the base portion 26 (see FIG. 3 ).

枠部２８は、電池セル１８の周面に沿う形状をしており、電池セル１８の面方向への移動を規制する。リブ３０は、樹脂枠２０の高さ方向に真っ直ぐに延びており、幅方向に間隔を開けて複数、設けられている。電池セル１８と樹脂枠２０とを積層した際、リブ３０の先端面は、隣接する電池セル１８の表面に接触する。そして、これにより、リブ３０の側面、電池セル１８の表面、ベース部２６で囲まれた通路が形成される。この通路は、電池セル１８を冷却するための冷却風が流れる冷却流路となる。図３における太線矢印は、冷却風の流れ方向を示している。図３に示すように、電池モジュール１０の外部から供給された冷却風は、電池セル１８の下方側から、当該冷却流路に流れ込む。そして、冷却風は、電池セル１８を冷却しながら、冷却流路を流れて、最終的に、電池セル１８の上方側から電池モジュール１０の外部に放出される。   The frame portion 28 has a shape along the peripheral surface of the battery cell 18, and restricts the movement of the battery cell 18 in the surface direction. The ribs 30 extend straight in the height direction of the resin frame 20, and a plurality of ribs 30 are provided at intervals in the width direction. When the battery cell 18 and the resin frame 20 are laminated, the tip end surface of the rib 30 contacts the surface of the adjacent battery cell 18. As a result, the side surface of the rib 30, the surface of the battery cell 18, and the passage surrounded by the base portion 26 are formed. This passage serves as a cooling flow path through which cooling air for cooling the battery cells 18 flows. Thick line arrows in FIG. 3 indicate the flow direction of the cooling air. As shown in FIG. 3, the cooling air supplied from the outside of the battery module 10 flows into the cooling flow path from below the battery cells 18. Then, the cooling air flows through the cooling flow path while cooling the battery cells 18, and is finally discharged from the upper side of the battery cells 18 to the outside of the battery module 10.

樹脂枠２０の上端、かつ、幅方向中央には、ダクト片３２が設けられている。ダクト片３２は、ベース部２６の上端に固着されており、電池セル１８の上端面に向かって開口した略Ｕ字形となっている。換言すれば、ダクト片３２は、電池セル１８の上端面に対向する天面３２ａ（対向面）と、当該天面３２ａの幅方向両端から高さ方向に延びる一対の側面３２ｂと、を備えている（図５参照）。また、ダクト片３２は、樹脂枠２０のベース部２６よりも厚み方向に張り出しており、隣接する他の樹脂枠２０のダクト片３２と密着する（図１参照）。複数のダクト片３２が互いに密着することで、電池スタック１２には、積層方向に延びるトンネルが形成される。このトンネルは、安全弁２４から放出されたガスが流れる排煙ダクト４０となる。   A duct piece 32 is provided at the upper end of the resin frame 20 and at the center in the width direction. The duct piece 32 is fixed to the upper end of the base portion 26 and has a substantially U-shape that opens toward the upper end surface of the battery cell 18. In other words, the duct piece 32 includes a top surface 32a (opposing surface) facing the upper end surface of the battery cell 18, and a pair of side surfaces 32b extending in the height direction from both ends in the width direction of the top surface 32a. (See Figure 5). Further, the duct piece 32 projects in the thickness direction from the base portion 26 of the resin frame 20 and is in close contact with the duct piece 32 of another adjacent resin frame 20 (see FIG. 1 ). When the plurality of duct pieces 32 are in close contact with each other, a tunnel extending in the stacking direction is formed in the battery stack 12. This tunnel serves as a smoke exhaust duct 40 through which the gas released from the safety valve 24 flows.

ダクト片３２の天面３２ａのうち安全弁２４と正対する位置からは、突起体３４が、安全弁２４側に向かって突出している。突起体３４は、安全弁２４から離れるほど幅広となるような略楕円錐形となっている。ただし、突起体３４は、完全中実の楕円錐形ではなく、より正確には、楕円錐形状の幅方向中央部分が切り取られた、略Ｖ字のような形状となっている。別の言い方をすれば、突起体３４は、楕円錐に厚み方向に貫通する開口を設けたような形状となっている。突起体３４を設けた場合は、その分、排煙ダクト４０の流路面積が低下するが、本実施形態のように突起体３４に開口を設ければ、当該開口も、ガスの流路として機能するため、排煙ダクト４０の流路面積の低下を抑制できる。また、開口を設けることで、突起体３４、ひいては、樹脂枠２０の材料量を低減できる。   A projection 34 projects toward the safety valve 24 from a position on the top surface 32a of the duct piece 32 that faces the safety valve 24. The projection 34 has a substantially elliptical cone shape that becomes wider as it goes away from the safety valve 24. However, the protrusion 34 is not a perfectly solid elliptical cone shape, and more accurately, has a substantially V-shaped shape in which the center portion in the width direction of the elliptical cone shape is cut off. In other words, the protrusion 34 is shaped like an elliptical cone with an opening penetrating in the thickness direction. If the protrusion 34 is provided, the flow passage area of the smoke exhaust duct 40 is reduced accordingly, but if the protrusion 34 is provided with an opening as in the present embodiment, the opening also serves as a gas passage. Since it functions, it is possible to suppress a decrease in the flow passage area of the smoke exhaust duct 40. Further, by providing the opening, the amount of material of the protrusion 34, and by extension, the resin frame 20 can be reduced.

この突起体３４の基端（根元）の外形サイズは、安全弁２４の外形サイズ以上となっている。すなわち、図４に示すように、突起体３４の基端における幅方向長さＤ１は、安全弁２４の幅方向長さより大きく、突起体３４の厚み方向長さＤ２は、安全弁２４の厚み方向長さより大きくなっている。換言すれば、突起体３４は、安全弁２４から真上に噴出したガスが、天面３２ａに到達する前に、必ず、当該突起体３４に当たるような形状となっている。かかる突起体３４を設けるのは、ダクト片３２を小型化しつつも、ダクト片３２の劣化を抑制するためであるが、これについて後に詳説する。   The outer size of the base end (root) of the protrusion 34 is equal to or larger than the outer size of the safety valve 24. That is, as shown in FIG. 4, the width direction length D1 at the base end of the protrusion 34 is larger than the width direction length of the safety valve 24, and the thickness direction length D2 of the protrusion 34 is larger than the thickness direction length of the safety valve 24. It is getting bigger. In other words, the projection 34 is shaped so that the gas ejected directly from the safety valve 24 hits the projection 34 before reaching the top surface 32a. The reason why the projection 34 is provided is to suppress the deterioration of the duct piece 32 while reducing the size of the duct piece 32, which will be described later in detail.

電池セル１８および樹脂枠２０からなる電池スタック１２は、一対のエンドプレート１４で挟持される。エンドプレート１４は、アルミ等の金属からなる板材である。この一対のエンドプレート１４は、拘束バンド１６により連結される。拘束バンド１６は、金属製の薄板である。この拘束バンド１６の両端近傍にエンドプレート１４を締結することで、二つのエンドプレート１４間の距離が固定される。このときの二つのエンドプレート１４間の距離は、電池スタック１２の設計上の長さとほぼ同じか僅かに小さい。そのため、拘束バンド１６に二つのエンドプレート１４を締結することで、電池スタック１２は、エンドプレート１４から圧縮力を受けることになる。この圧縮力を受けることにより、電池スタック１２を構成する複数の電池セル１８および樹脂枠２０の相互の動きが規制され、拘束される。なお、図１で示したエンドプレート１４および拘束バンド１６の形状は、一例であり、電池スタック１２を積層方向に圧縮・挟持できるのであれば、これらの構成は、適宜、変更されてもよい。   The battery stack 12 including the battery cells 18 and the resin frame 20 is sandwiched by the pair of end plates 14. The end plate 14 is a plate material made of metal such as aluminum. The pair of end plates 14 are connected by a restraining band 16. The restraint band 16 is a thin metal plate. By fastening the end plates 14 near both ends of the restraint band 16, the distance between the two end plates 14 is fixed. The distance between the two end plates 14 at this time is substantially the same as or slightly smaller than the designed length of the battery stack 12. Therefore, by fastening the two end plates 14 to the restraining band 16, the battery stack 12 receives a compressive force from the end plates 14. By receiving this compressive force, the mutual movement of the plurality of battery cells 18 and the resin frame 20 forming the battery stack 12 is restricted and restrained. It should be noted that the shapes of the end plate 14 and the restraining band 16 shown in FIG. 1 are merely examples, and these configurations may be appropriately changed as long as the battery stack 12 can be compressed/sandwiched in the stacking direction.

次に、本実施形態において、ダクト片３２に突起体３４を設けた理由について詳説する。既述した通り、電池セル１８は、充放電や高温保持の過程で、ガスが発生し、ケース内部にガスが溜まっていく。ガス量が増え、電池セル１８の内圧が一定以上になると、安全弁２４が開放され、内部のガスが外部に放出される。放出されたガスは、排煙ダクト４０を流れて、電池モジュール１０の外部に放出される。   Next, in this embodiment, the reason why the projection 34 is provided on the duct piece 32 will be described in detail. As described above, in the battery cell 18, gas is generated in the process of charging/discharging and holding at high temperature, and the gas is accumulated inside the case. When the amount of gas increases and the internal pressure of the battery cell 18 exceeds a certain level, the safety valve 24 is opened and the internal gas is released to the outside. The discharged gas flows through the smoke exhaust duct 40 and is discharged to the outside of the battery module 10.

ここで、ダクト片３２に突起体３４が無い場合、図６に示すように、電池セル１８から放出されたガスは、直接、ダクト片３２の天面３２ａに当たることになる。この電池セル１８から放出された直後のガスは、非常に高温で、例えば、４００度前後に達する。かかる高温高圧のガスが、直接、ダクト片３２の天面３２ａに当たると、当該天面３２ａが熱や圧力により劣化し、排煙ダクト４０の性能が低下することがあった。特に、安全弁２４から放出されて、真っ直ぐ、天面３２ａに当たるガスは、天面３２ａに略垂直に衝突する衝突噴流である。かかる衝突噴流は、壁面と略平行な方向に流れる層流に比べて熱伝達効率が高いため、図５の構成では、高温のガスの熱が天面３２ａに伝わりやすく、天面３２ａ、ひいてはダクト片３２の劣化を招きやすかった。こうしたダクト片３２の劣化を防止するために、ダクト片３２の天面３２ａを、安全弁２４から十分に離すことが考えられる。すなわち、天面３２ａから安全弁２４までの距離Ｈを大きくすることが考えられる。距離Ｈが大きくなることで、ガスが天面３２ａに移動するまでの時間が長くなり、その分、ガスの圧力および温度が低下し、ダクト片３２の劣化を抑制できる。しかし、ダクト片３２の天面３２ａから安全弁２４までの距離Ｈを大きくすると、その分、ダクト片３２、ひいては、電池モジュール１０の高さが増加する。電池モジュール１０は、電動車両等に搭載されるため、設置スペースが限られており、電池モジュール１０の高さを増加することは望ましくない。   Here, when the duct piece 32 does not have the protrusion 34, the gas released from the battery cell 18 directly hits the top surface 32a of the duct piece 32 as shown in FIG. The gas immediately after being discharged from the battery cell 18 reaches a very high temperature, for example, around 400 degrees. When the high-temperature and high-pressure gas directly hits the top surface 32a of the duct piece 32, the top surface 32a is deteriorated by heat and pressure, and the performance of the smoke exhaust duct 40 may be deteriorated. In particular, the gas discharged from the safety valve 24 and directly hitting the top surface 32a is a collision jet that impinges on the top surface 32a substantially vertically. Since such a collision jet has a higher heat transfer efficiency than a laminar flow flowing in a direction substantially parallel to the wall surface, in the configuration of FIG. It was easy to cause deterioration of the piece 32. In order to prevent such deterioration of the duct piece 32, it is conceivable that the top surface 32a of the duct piece 32 is sufficiently separated from the safety valve 24. That is, increasing the distance H from the top surface 32a to the safety valve 24 can be considered. By increasing the distance H, it takes a longer time for the gas to move to the top surface 32a, the pressure and temperature of the gas decrease correspondingly, and deterioration of the duct piece 32 can be suppressed. However, if the distance H from the top surface 32a of the duct piece 32 to the safety valve 24 is increased, the height of the duct piece 32, and by extension, the battery module 10, is correspondingly increased. Since the battery module 10 is mounted on an electric vehicle or the like, the installation space is limited, and it is not desirable to increase the height of the battery module 10.

そこで、本実施形態では、ダクト片３２に、天面３２ａ（対向面）から安全弁２４に向かって突出する突起体３４を設けるとともに、当該突起体３４の根元の外形サイズを、安全弁２４の外形サイズ以上としている。かかる突起体３４を設けた場合、安全弁２４から放出されたガスは、必ず、突起体３４に当たることになる。図５における太線矢印は、ガスの流れを示している。図５に示すように、安全弁２４から真っ直ぐ上方に噴出したガスは、突起体３４に当たると、分散され、突起体３４の外表面に沿って、斜め上方向に流れる。このように突起体３４に衝突することで、ガスは、衝突噴流から壁面に沿って流れる層流に変化する。層流は、衝突噴流に比べて、熱伝達効率が低いため、ガスの熱が天面３２ａに伝わりにくくなる。その結果、天面３２ａと安全弁２４との距離Ｈを小さくしても、天面３２ａ、ひいてはダクト片３２の劣化が抑制されるため、電池モジュール１０の更なる小型化、特に、高さ寸法の低減（低背化）が可能となる。また、突起体３４を設けた場合、最初にガスが衝突する突起体３４が優先的に溶融・劣化する。この突起体３４の溶融・劣化に、熱エネルギーが消費されるため、天面３２ａや側面３２ｂといった排煙ダクト４０を形成する外郭部の熱劣化が効果的に防止される。換言すれば、突起体３４が、犠牲防食作用を発揮するため、排煙ダクト４０の性能低下をより確実に抑制でき、また、電池モジュール１０の更なる小型化が可能となる   Therefore, in the present embodiment, the duct piece 32 is provided with the projection 34 that projects from the top surface 32a (opposing surface) toward the safety valve 24, and the outer size of the root of the projection 34 is the outer size of the safety valve 24. That is all. When such a protrusion 34 is provided, the gas emitted from the safety valve 24 always hits the protrusion 34. The thick arrow in FIG. 5 indicates the flow of gas. As shown in FIG. 5, when the gas ejected straight upward from the safety valve 24 hits the protrusion 34, the gas is dispersed and flows obliquely upward along the outer surface of the protrusion 34. By colliding with the protrusion 34 in this manner, the gas changes from a collision jet to a laminar flow that flows along the wall surface. Since the laminar flow has a lower heat transfer efficiency than the impinging jet, the heat of the gas is less likely to be transferred to the top surface 32a. As a result, even if the distance H between the top surface 32a and the safety valve 24 is reduced, the deterioration of the top surface 32a, and thus the duct piece 32, is suppressed. It is possible to reduce (lower height). Further, when the projection 34 is provided, the projection 34, which the gas first collides with, preferentially melts and deteriorates. Since thermal energy is consumed for melting and deterioration of the protrusion 34, heat deterioration of the outer portion forming the smoke exhaust duct 40 such as the top surface 32a and the side surface 32b is effectively prevented. In other words, since the protrusion 34 exerts a sacrificial anticorrosion effect, it is possible to more reliably suppress the performance deterioration of the smoke exhaust duct 40, and further downsize the battery module 10.

また、本実施形態では、突起体３４の根元の外形サイズを、安全弁２４の外形サイズ以上としている。その結果、安全弁２４から放出されたガスは、全て、突起体３４に衝突することになる。換言すれば、本実施形態によれば、熱伝達効率の高い衝突噴流として天面３２ａに衝突するガスが発生しない。その結果、ダクト片３２の劣化、ひいては、排煙ダクト４０の性能低下をより確実に防止でき、また、電池モジュール１０の更なる小型化が可能となる。   Further, in the present embodiment, the outer size of the base of the protrusion 34 is set to be equal to or larger than the outer size of the safety valve 24. As a result, all the gas released from the safety valve 24 collides with the protrusion 34. In other words, according to the present embodiment, gas that collides with the top surface 32a as a collision jet with high heat transfer efficiency is not generated. As a result, the deterioration of the duct piece 32 and the deterioration of the performance of the smoke exhaust duct 40 can be prevented more reliably, and the battery module 10 can be further downsized.

なお、これまで説明した構成は、一例であり、突起体３４が、安全弁２４から離れるほど幅広となり、突起体３４の根元の外形サイズが、安全弁２４の外形サイズ以上であれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、突起体３４を、中央に開口を有した略楕円錐形状としているが、突起体３４は、安全弁２４から離れるほど幅広であり、衝突したガスを層流に変化できるのであれば、他の形状でもよい。したがって、突起体３４は、例えば、円錐形状や、角錐形状、半球形状等でもよい。また、突起体３４は、各ダクト片３２の厚み方向全体に延びるかまぼこ形状や、三角柱形状等でもよい。また、突起体３４は、開口を有していてもよいし、開口を有さない、完全中実構成でもよい。   Note that the configuration described so far is an example, and as the protrusion 34 becomes wider as it is farther from the safety valve 24 and the outer size of the root of the protrusion 34 is equal to or larger than the outer size of the safety valve 24, other configurations are , May be changed as appropriate. For example, in the present embodiment, the protrusion 34 has a substantially elliptical cone shape having an opening in the center, but the protrusion 34 is wider as it goes away from the safety valve 24, and the colliding gas can be changed into a laminar flow. Other shapes may be used as long as they are available. Therefore, the protrusion 34 may have, for example, a conical shape, a pyramid shape, a hemispherical shape, or the like. Further, the protrusion 34 may have a semicylindrical shape extending in the entire thickness direction of each duct piece 32, a triangular prism shape, or the like. Further, the protrusion 34 may have an opening or may be a completely solid structure having no opening.

また、本実施形態では、樹脂枠２０と一体成形されたダクト片３２を連結して、排煙ダクト４０を構成しているが、排煙ダクト４０は、樹脂枠２０と別体で構成されてもよい。また、その際、複数のダクト片３２を組み合わせて一つの排煙ダクト４０を構成してもよいし、単一の部材で一つの排煙ダクト４０を構成してもよい。また、本実施形態では、角型の電池セル１８の上面に安全弁２４を設けたが、安全弁２４の位置や形状等は、適宜、変更されてもよい。例えば、角型の電池セル１８の底面に、安全弁２４を設けてもよい。この場合、排煙ダクト４０は、電池スタック１２の下側に配される。   Further, in the present embodiment, the duct piece 32 integrally formed with the resin frame 20 is connected to configure the smoke exhaust duct 40, but the smoke exhaust duct 40 is configured separately from the resin frame 20. Good. At that time, a plurality of duct pieces 32 may be combined to configure one smoke exhaust duct 40, or a single member may configure one smoke exhaust duct 40. Further, in the present embodiment, the safety valve 24 is provided on the upper surface of the rectangular battery cell 18, but the position, shape, etc. of the safety valve 24 may be appropriately changed. For example, the safety valve 24 may be provided on the bottom surface of the rectangular battery cell 18. In this case, the smoke exhaust duct 40 is arranged below the battery stack 12.

いずれにしても、排煙ダクト４０のうち、安全弁２４と対向する位置に、根元の外形サイズが安全弁２４の外形サイズ以上で、安全弁２４から離れるほど幅広になる突起体３４を設けることで、排煙ダクト４０を小型にしつつも、排煙ダクト４０の劣化、ひいては、性能低下を効果的に防止できる。   In any case, by providing a projection 34 having a root outer size equal to or larger than the outer size of the safety valve 24 and widening with increasing distance from the safety valve 24, at a position facing the safety valve 24 in the smoke exhaust duct 40, While reducing the size of the smoke duct 40, it is possible to effectively prevent the deterioration of the smoke exhaust duct 40 and, consequently, the performance deterioration.

１０ 電池モジュール、１２ 電池スタック、１４ エンドプレート、１６ 拘束バンド、１８ 電池セル、２０ 樹脂枠、２２ｎ 負極端子、２２ｐ 正極端子、２４ 安全弁、２６ ベース部、２８ 枠部、３０ リブ、３２ ダクト片、３２ａ 天面、３２ｂ 側面、３４ 突起体、４０ 排煙ダクト。
10 battery module, 12 battery stack, 14 end plate, 16 restraint band, 18 battery cell, 20 resin frame, 22n negative electrode terminal, 22p positive electrode terminal, 24 safety valve, 26 base part, 28 frame part, 30 rib, 32 duct piece, 32a Top surface, 32b Side surface, 34 Projection body, 40 Smoke exhaust duct.

Claims (1)

複数の電池セルと、
前記電池セルから放出されたガスが流れる排煙ダクトと、
を備え、
前記電池セルは、内圧が一定以上のときに、内部に溜まった前記ガスを放出する安全弁を有し、
前記排煙ダクトは、前記安全弁との対向面から前記安全弁に向かって突出し、前記安全弁から離れるほど幅広となる突起体を有し、
前記突起体の根元の外形サイズは、前記安全弁の外形サイズ以上であり、
前記突起体は、前記ガスの流路方向に貫通し、ガスの流路として機能する開口を有する、
ことを特徴とする電池モジュール。 Multiple battery cells,
A smoke exhaust duct through which the gas released from the battery cell flows,
Equipped with
The battery cell has a safety valve that releases the gas accumulated inside when the internal pressure is above a certain level,
The smoke exhaust duct has a projection that protrudes from a surface facing the safety valve toward the safety valve, and becomes wider as the distance from the safety valve increases,
External size of the root of the protrusion body state, and are more external size of the safety valve,
The projection has an opening that penetrates in the gas flow path direction and functions as a gas flow path .
A battery module characterized by the above.
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