JP2010277736A - 電源装置及びこれを備える車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスダクトと電池セルの連結を保護し、安全弁作動時のガス漏れを阻止する。
【解決手段】内圧上昇時に開弁して内部のガスを放出するための安全弁３を封口板に備える一以上の電池セルと、放出されるガスを排出口に案内するためのガスダクト４０と、ガスダクト４０を安全弁３の上面に保持するための枠体とを備える電源装置であって、ガスダクト４０は、安全弁３から離れる方向に摺動されても、内部空間を閉塞状態に維持可能なスライド機構４２を、枠体との連結部分に備えることができる。これにより、安全弁３開弁時に排出されるガスの高圧によってガスダクト４０が脱離する方向に押し上げられたとしても、スライド機構４２によってガスダクト４０と枠体との間に隙間が生じないので、ガス漏れを阻止或いは低減できる。
【選択図】図２０

Description

本発明は、安全弁を設けた電池セルを有する電源装置及びこれを備える車両に関し、特に安全弁の作動時に電池内部のガスを確実に排出できる電源装置及びこれを備える車両に関する。

複数の電池セルを備える電源装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車など車両用の電源装置などに利用されている。このような電池セルは、高温時などに内圧が上昇した際、内部のガスを外部に排出できるよう安全弁を設けている。このようなガスを安全に誘導して排出するため、安全弁はガスダクトに連通されており、さらにガスダクトと安全弁との連結部分でガス漏れを防止すべく、シール部材により気密にシールされている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１５７６３３号公報

しかしながら、ガス排出時にガスが勢いよく噴出されると、このようなシール構造では十分でないことも考えられる。特に安全弁が作動するときは電池セル内が極めて高圧であるため、排出されるガス圧も瞬間的に極めて高くなる。このため、強いガス圧によってガスダクトが上方に押し上げられ、電池セルとの間の固定部分が破断されることも考えられる。ガスダクトと電池セルの連結構造が破損されると、この連結部分の気密性が失われ、隙間からガスが外部に放出されてしまう。

本発明は、従来のこのような問題点を解決すべくなされたものである。本発明の主な目的は、ガスダクトと電池セルの連結を保護し、安全弁作動時のガス漏れを確実に阻止可能な電源装置及びこれを備える車両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

上記課題を解決するために、本発明に係る第１の電源装置は、内圧上昇時に開弁して内部のガスを放出するための安全弁を封口板に備える一以上の電池セルと、放出されるガスを排出口に案内するためのガスダクトと、前記ガスダクトを前記安全弁の上面に保持するための枠体と、を備える電源装置であって、前記ガスダクトは、前記安全弁から離れる方向に摺動されても、内部空間を閉塞状態に維持可能なスライド機構を、前記枠体との連結部分に備えることができる。これにより、安全弁開弁時に排出されるガスの高圧によってガスダクトが脱離する方向に押し上げられたとしても、スライド機構によってガスダクトと枠体との間に隙間が生じないので、ガス漏れを阻止或いは低減できる。

また第２の電源装置によれば、前記スライド機構は、前記ガスダクトの、前記枠体に面する下端を折曲した鍔部と、前記枠体の、前記ガスダクトに面する上端を折曲し、前記鍔部と対向するよう離間されたストッパとで構成できる。これにより、鍔部がストッパに当接するまでの距離分、ガスダクトは電池セルから離脱する方向に摺動可能となり、安全弁開弁時に排出されるガスの高圧によってガスダクトが離脱する方向に押し上げられたとしても、ガスダクトと枠体との間に隙間を生じさせることなく気密性を維持できる。

さらに第３の電源装置によれば、前記鍔部と前記ストッパとの間に形成される空間に、弾性材を配置できる。これにより、弾性材によってスライド機構部分での気密性が保たれると共に、安全弁開弁時にガスの高圧によってガスダクトが離れる方向に押し上げられたとしても、弾性材によって気密性を維持しつつ、ガスダクトの上昇に抗する抵抗力を生じさせ、さらに圧力が低減すると元の状態に戻ろうとする復元力も作用する。

さらにまた第４の電源装置によれば、前記ガスダクトは、その内面の前記安全弁に面した位置に、ガス排出時の圧力を拡散可能な圧力拡散部材を配置できる。これにより、安全弁開弁時に排出されるガスの高圧を分散させて圧力を低下させ、ガスダクトを電池セルから脱離させないよう保護できる。

さらにまた第５の電源装置によれば、内圧上昇時に開弁して内部のガスを放出するための安全弁を封口板に備える一以上の電池セルと、前記安全弁から放出されるガスを排出口に案内するためのガスダクトと、を備える電源装置であって、前記ガスダクトは、その内面の前記安全弁に面した位置に、ガス排出時の圧力を拡散可能な圧力拡散部材を配置できる。これにより、安全弁開弁時に排出されるガスの高圧を分散させて圧力を低下させ、ガスダクトを電池セルから脱離させないよう保護できる。

さらに上記の電源装置を備えた車両としても好適に利用できる。

実施の形態に係る電源装置の外観を示す斜視図である。 図１の電源装置からガスダクト、押圧部、シール部材、枠体を分解した分解斜視図である。 図１の電源装置から電池セル、セパレータ、エンドプレートを分解した分解斜視図である。 図１の電源装置の側面図である。 図１の電源装置の縦断面図である。 図５の安全弁の部分を拡大した斜視断面図である。 図１の電源装置の横断面図である。 開口維持部を示す拡大斜視断面図である。 図８の開口維持部からガスが排出される様子を示す模式断面図である。 シール部材を押圧する前の状態を示す模式断面図である。 図１０Ａの状態からシール部材を押圧してその厚さをＴからｔまで薄くした模式断面図である。 変形例に係る開口維持部を用いたガス排出経路を示す断面斜視図である。 図１１の開口維持部からガスが排出される様子を示す模式断面図である。 変形例に係る刺入片を示す模式断面図である。 図１３の刺入片でシール部材を押圧する様子を示す模式断面図である。 変形例に係る面取りした刺入片を示す模式断面図である。 変形例に係る端面を矩形状とした刺入片を示す模式断面図である。 変形例に係る湾曲させた刺入片を示す模式断面図である。 図１３の刺入片と、これに対応する溝部の例を示す模式断面図である。 図１８Ａの刺入片を溝部に挿入した例を示す模式断面図である。 図１７の刺入片でシール部材を押圧した状態を示す拡大斜視図である。 図８のスライド機構でガスダクトがスライドする様子を示す模式横断面図である。 変形例に係るスライド機構を示す模式横断面図である。 変形例に係る押圧部を用いたガス排出経路を示す断面斜視図である。 予備シール部材を備えるガス排出経路を示す模式横断面図である。 図２３でガスが排出される様子を示す模式横断面図である。 圧力拡散部材を設けたガスダクトを示す断面斜視図である。 図２５でガスが排出される様子を示す模式縦断面図である。 電源装置を搭載した車両の一例を示す模式断面図である。 電源装置を搭載した車両の他の例を示す模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置及びこれを備える車両を例示するものであって、本発明は電源装置及びこれを備える車両を以下のものに特定しない。また特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（実施の形態１）

以下、電源装置の一実施の形態として車両用電源装置に適用した例を、図１〜図９に基づいて説明する。これらの図において、図１は電源装置１００の外観斜視図、図２は図１からガスダクト４０、押圧部３０、シール部材２０、枠体５０を分解した分解斜視図、図３は図１から電池セル１とセパレータ６、エンドプレート７を分解した分解斜視図、図４は図１の側面図、図５は縦断面図、図６は図５の安全弁３の部分を拡大した拡大斜視断面図、図７は図１の横断面図を、図８は開口維持部３２を示す拡大斜視断面図、図９は図８の開口維持部３２からガスが排出される様子を示す模式断面図を、それぞれ示している。この電源装置１００は、図２の分解斜視図に示すように、複数の電池セル１を積層した電池ブロック１０と、枠体５０と、シール部材２０と、押圧部３０と、ガスダクト４０とを備えている。
（電池セル１）

電池ブロック１０は、図３の分解斜視図に示すように、複数枚の電池セル１を、絶縁性のセパレータ６を介して積層し、側面をエンドプレート７で被覆したブロック体である。電池セル１は、その厚さを上辺の横幅よりも薄くした薄型の外装缶２を利用している。この外装缶２は、両側を湾曲面として、外装缶２の四隅のコーナ部を面取りした略箱形形状としている。この形状の外装缶２は、丸形電池に対する角形電池とも呼ばれる。また外装缶２の上面で外装缶２を封止する封口板４には、一対の電極端子５を突出させるとと共に、電極端子５の間に安全弁３を設けている。安全弁３は、外装缶２の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、内部のガスを放出できるように構成される。安全弁３の開弁により、外装缶２の内圧上昇を停止することができる。

電池セル１を構成する素電池は、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。特に薄型電池にリチウムイオン電池を使用すると、パック電池全体の容量に対する充電容量を大きくできる特長がある。
（ガスダクト４０）

このような二次電池は、大電流での充放電によって内部のガス圧が上昇することがある。このため二次電池を内蔵する電源装置には、安全弁３を開弁してガスを放出した際に、このガスが意図しない部位から漏れ出さないよう、所定の経路に案内するためのガス排出路が設けられる。このため電池ブロック１０の上面には、ガスダクト４０が配置される。ガスダクト４０は、高圧、高温のガスが排出された際に破壊されない十分な強度に設計され、好ましくは耐熱性、剛性に優れたステンレスなどの金属製とする。図２、図４、図５、図６、図７等に示す例では、ガスダクト４０は中空の箱形に形成され、図示しないガス排出経路と気密に連通されており、このガス排出経路に案内されて安全に外部に排出される。またガスダクト４０を電池ブロック１０の安全弁３に気密に連通するために、シール部材２０が設けられている。
（シール部材２０）

シール部材２０は、弾性を有するシート状の部材であり、シリコーン系樹脂等が利用できる。シール部材２０は図２に示すように電池ブロック１０の上面に載置した際に、各安全弁３の位置と対応する位置にシール開口部２１が各々開口されている。シール開口部２１は、安全弁３の外周とほぼ等しい大きさ或いはこれよりも若干大きく形成される。
（押圧部３０）

またシール部材２０と封口板４との間に隙間が生じないよう、シール部材２０を封口板４上面に押圧する押圧部３０を、シール部材２０の上面に設け、押圧部３０と封口板４とでシール部材２０を狭持してシール部材２０を弾性変形させることで、気密性を維持している。押圧部３０にも、シール部材２０と同様に安全弁３の位置に押圧開口部３１が開口されており、さらに押圧部３０の上にはガスダクト４０が枠体５０を介して固定されている。これにより、図４、図５、図６等に示すように、安全弁３とガスダクト４０とがシール開口部２１及び押圧開口部３１を介して連通される。また押圧部３０とシール部材２０との界面に、接着材を塗布するなどしてこれらを固定することが好ましい。

このような弾性変形するシール部材２０を押し潰して気密性を維持する構成においては、シール部材２０の変形によって安全弁３からのガスの排出が阻害される虞があるという問題があった。安全弁３が開弁してガスが排出される際は、電池セルの内部が何らかの異常によって高圧になっている状態であり、このような状態においては速やかにガスを排出することが求められる。一方で、ガスが意図しない部位に漏れ出すことを阻止すると共に、ガス排出時の高圧によっても気密性が維持されるよう、ガス排出経路の継ぎ目部分には十分な気密性の確立が求められる。

ここで、シール部材２０はゴムなどの弾性部材であるため、押圧されると変形する。シール性を向上させるためにはある程度シール部材２０を押圧して変形させる必要がある。しかしながら、気密性を高めようとしてシール部材２０を強い押圧力で狭持すればする程、シール部材２０の変形量も大きくなる。この結果、図１０Ａから図１０Ｂに示すようにシール開口部２１の開口面積をＤからｄに狭くするようにシール部材２０が変形して、ガスのスムーズな排出が阻害される虞がある。
（開口維持部３２）

そこで本実施の形態では、このようなシール部材２０がシール開口部２１の開口を狭くする方向に変形することを阻止するための開口維持部３２を、押圧部３０に設けている。開口維持部３２は、シール開口部２１の開口端縁の内壁面に対して平行に突出された平行面を有しており、この平行面をシール部材２０と当接させる。開口維持部３２を備える押圧部３０の一例を図６の拡大断面図に示す。この図に示す開口維持部３２は、シール開口部２１の開口端縁の内壁を部分的に覆う折曲片３３である。この折曲片３３は、押圧開口部３１の端縁で、内壁面を下方向に延長するように、内壁と略同一平面に形成されている。すなわち、折曲片３３は内壁面と連続するように一体成形されている。
（折曲片３３）

この折曲片３３の働きを図９の断面図に基づいて説明する。シール部材２０を上面から押圧部３０で押し潰すと、折曲片３３がない場合は図１０Ａに示すようにシール部材２０の端縁が変形してシール開口部２１に向かって突出しようとする。これに対して折曲片３３を押圧開口部３１の端縁に設けることで、シール部材２０の端縁がシール開口部２１側に押し広げられるのを防止する。この結果、シール開口部２１でのガス排出路が安定的に確保され、安全弁３の作動時にガスＧＳの排出をスムーズに行うことができる。このようにして、シール部材２０を押圧してシール性を確保しつつ、シール部材２０の変形が安全弁３の動作に影響を与える事態を、開口維持部３２で効果的に阻止する。

なお、折曲片３３をシール開口部２１の内壁に配置させることで、折曲片３３の厚さに相当する分だけシール開口部２１の開口径が狭くなるため、好ましくはこの分だけシール開口部２１の開口径を大きく形成する。
（刺入片３４）

上記の例では、開口維持部３２は、シール開口部２１の開口を狭くする変形を阻止する構造としている。ただ、開口維持部はこれに限定されるものでなく、シール開口部の開口を広くする方向に変形させる構造も利用できる。変形例として、このような開口維持部の例を図１１から図１２に基づいて説明する。これらの図において、図１１はガス排出経路を示す断面斜視図を、図１２は安全弁３作動時にガスＧＳが排出される様子を示す模式断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す開口維持部３２は、シール開口部２１の開口端縁近傍の上面を刺入する刺入片３４である。この刺入片３４は、開口端から離間した位置で下方に突出しており、刺入片３４をシール開口部２１に食い込ませることで、開口端縁近傍のシール部材２０が刺入片３４に引き寄せられるように変形する。この結果、開口端の上縁が面取状に変形し、シール開口部２１の開口径が拡開される。これによって、図１２に示すようにガス排出路は上端部分で大きくなり、気密性を維持しつつガスＧＳの一層スムーズな排出が可能となる。

図１１、図１２の例では、刺入片３４を押圧開口部３１の端縁から離間して設けているが、図１３の変形例に示す押圧部３０Ｂのように、押圧開口部３１Ｂの端縁に刺入片３４Ｂを設けてもよい。このように刺入片３４Ｂを押圧開口部３１Ｂ側に近付けることにより、押圧時には図１４に示すように押圧部３０Ｂとシール部材２０との界面を連続的に変化させることができ、ガスの排出が一層スムーズになるので好ましい。

またこれらの刺入片３４はその先端をカギ状に形成しており、シール開口部２１に面する側を傾斜面３５とし、該傾斜面３５の反対側を、開口端縁の内壁面と平行面３６としている。平行面３６のみでなく傾斜面３５を設けることで、シール部材２０への刺入をスムーズに行いつつ、傾斜面３５の長い距離に沿ってシール部材２０の変形量を大きくでき、この結果シール開口部２１の拡開量を大きくできる。

また刺入片の形状はこれに限られず、種々の形状が利用できる。変形例に係る刺入片の形状の例を図１５〜図１７に示す。図１５に示す押圧部３０Ｃの例では、カギ状の刺入片３４Ｃを面取りしている。また図１６に示す押圧部３０Ｄの例では、端面を折曲した矩形状３４Ｄとしている。さらに図１７の例では、押圧部３０Ｅの下面から、押圧開口部３１を設けた側と逆方向に湾曲させて突出させた突起状３４Ｅとしている。

刺入片３４は、好ましくは先端を鋭角にしない。先端を鋭利にすると、この部分でシール部材２０を破損、破断する虞があり、シール性の低下を招く虞がある。これを阻止するため、図１１、図１２に示すように刺入片３４の先端をカットした平面状としたり、あるいは図１５、図１７に示すように面取りすることができる。特に隅部を面取りした刺入片３４は、シール部材２０の一部に過度に応力が集中して破断する事態を回避できる。
（溝部２２）

またシール部材２０の上面には、このような刺入片３４を挿入するための溝部を形成してもよい。図１８Ａ、図１８Ｂは、一例として図１３に示す押圧部３０Ｂの刺入片３４Ｂと対応する溝部２２を設けたシール部材２０Ｂの例を示している。これにより、刺入片３４Ｂをスムーズに溝部２２に案内して押圧部３０Ｂを位置決めすると共に、変形量を必要最小限に抑制し、あるいは刺入片３４Ｂの端縁によりシール部材２０Ｂを破損する虞を低減できる。さらに刺入片３４Ｂを溝部２２に圧入した後は、シール部材２０Ｂの位置ずれを阻止する機能も果たす。一例として、図１７の刺入片３４Ｅをシール部材２０Ｅの溝部２２Ｅに圧入させた例を図１９に示す。このように内向きに突出させた刺入片３４Ｅは、封口板４の上面でシール部材２０Ｅを確実に固定できる。なお溝部２２、２２Ｅは、好ましくは刺入片の長さよりも若干浅く形成する。これにより、刺入片の溝部２２、２２Ｅへの挿入でシール開口部２１が拡開されるように、シール部材２０を好適に変形させることができる。

ここで本明細書において刺入とは、開口維持部でシール部材を部分的、局所的に押圧することを指し、シール部材を破断する必要はない。また溝部は、必ずしも必要でない。例えば図１５、図１７に示すように刺入片の背面すなわちシール開口部側を湾曲させることで、溝部が無くともスムーズな刺入と変形が実現できる。

このように、開口維持部３２は単にシール部材２０の変形を阻止するのでなく、寧ろ変形を積極的に利用して、シール開口部２１を拡開させることで、ガスの排出をよりスムーズにできる上、開口面積を広くしてガス圧を低減できるという利点も得られる。
（隙間ＧＰ）

押圧部３０は、図８、図９などに示すように、シール部材２０を押圧した状態で、平行面の先端と電池セル１との間に隙間ＧＰを形成することが好ましい。これにより、シール部材２０の厚さのばらつきを吸収して、押圧部３０で電池セル１の上面側を同一平面として押圧できる。

特に外装缶は、公差やばらつきに加え、金属板を深絞り加工で成形する関係上、その表面に抜き勾配すなわち上方に向けて外径が小さくなるように僅かなテーパが設けられている。このため、多数の外装缶を積層し金属バンドなどで締結すると、外装缶上面が同一平面に揃い難くなる。このため、外装缶上面の封口板の上部に固定するガスダクトとの界面で、気密性を維持することが容易でない。また、この界面をＯリングなどのパッキンで封止することも考えられるが、Ｏリングは変形量が比較的少ないため、大きなばらつきには十分対応できないという問題がある。

そこで、より変形量の大きい弾性シートを用いると共に、平行面をガス排出経路長、ここでは押圧されたシール部材２０のシール開口部２１と、押圧部３０の押圧開口部３１の厚さの和よりも、平行面の長さを短くすることで、このようなばらつきを吸収して、ガスダクト４０と封口板４との界面での気密性を確実に維持できる優れた効果が得られる。
（枠体５０）

枠体５０は、図６などに示すようにガスダクト４０を電池ブロック１０上面に固定するため、ガスダクト４０の周囲を覆う。またこの枠体５０は、安全弁３が作動してガスダクト４０内の圧力が急激に上昇した際でも、ガスダクト４０が外れないよう、上端を折曲してストッパ５１を設けている。さらにこのストッパ５１に対応させて、ガスダクト４０の下端も折曲させた鍔部４１を設けている。
（スライド機構４２）

さらにこの構造において、枠体を固定しつつ、ガスダクト４０を、枠体に沿って摺動可能としてもよい。このようなスライド機構４２を備える枠体５０とガスダクト４０は、図７及び図２０の横断面図に示すようにガス圧が上昇してガスダクト４０が浮き上がっても、完全にガスダクト４０が外れる事態を阻止すると共に、ガスダクト４０が浮き上がった際でも内部の気密性を維持あるいはガス漏れを最小限に抑制できる利点が得られる。

さらに、図２０に示すようにストッパ５１と鍔部４１との間に弾性材４３を配置することで、パッキンの役目を果たしてスライド機構４２のシール性を高めると共に、安全弁開弁時にガスＧＳの高圧によってガスダクト４０が離れる方向に押し上げられたとしても、気密性を維持できる。さらにガス圧が低下すると、弾性材４３の復元力によって、ストッパ５１と鍔部４１との間で鍔部４１を下面に向けて押圧するため、ガスダクト４０を押し下げてガスダクト４０と電池ブロックとの連結を元の状態に回復させることもできる。このような弾性材４３としては、スポンジやゴム、あるいはシリコーン系樹脂等が利用できる。

またスライド機構の構成は上記に限定されるものでなく、ガスダクトが枠体に対して上方向に摺動しても、ガスダクトと枠体との間に隙間が生じない構造が適宜利用できる。例えば、図２１の変形例に示すように一方の側壁（図の例ではガスダクト４０Ｂ）を二股に分岐させ、この間に他方の側壁（図の例では枠体５０Ｂ）を挿入する構成を採用することもできる。この構造では、ガスダクト４０Ｂと枠体５０Ｂとが接触している領域を長くすることができるため、この接触経路の範囲でガスダクト４０Ｂが摺動しても直接ガスダクト４０Ｂの内部空間が外部と連通することが無く、ガス漏れを回避乃至低減できる。また、これらの接触部分にも、必要に応じて弾性材などのシール部材を配置して、気密性を発揮できる。

なおこの構成は一例であり、ガスダクトの固定に枠体等の別部材を用いない構成としてもよい。例えば図２２の例では、枠体に代えて、押圧部３０Ｆの端縁から上面にリブ３７を一体に形成している。この例では、押圧部３０を板状とする代わりに、その上面の周囲に縦方向に折曲したリブ３７を設け、このリブ３７でもってガスダクト４０の壁面と接合する構成としている。
（実施の形態２ 予備シール部材３８）

また、ガスダクトの浮き上がり対策を考慮したシール構造は、上記構成に限られず、ガスダクトと封口板との界面を閉塞する他の構造も利用できる。例えば、予備シール部材３８を付加した例を実施の形態２として、図２３及び図２４に示す。これらの図に示す電源装置では、ガスダクト４０Ｃと封口板との間のシール構造に、さらに予備シール部材３８を設けた２重のシール構造としている。予備シール部材３８は、弾性及び柔軟性を有する部材で構成され、安全弁３を囲むように中空の円筒状あるいはスカート状に形成される。この予備シール部材３８は、ガスダクト４０Ｃが浮き上がった際に排出ガスの圧力で拡開されて、シール構造部分を閉塞するよう機能する。
（ひだ状体）

図２３の例では、押圧部とシール部材とのシール部分に、予備シール部材３８としてひだ状体が設けられている。このひだ状体はゴム製で、その上端を押圧部の下面又は内面に固定されており、またその先端は、下方に向かうにつれて開口端が狭くなるように封口板に対して押圧気味に折曲されており、さらにその開口端の内部に安全弁３を含むように位置決めされている。いいかえると、ひだ状体の縦方向の長さは、ひだ状体を延伸させた状態で、ひだ状体の固定部分と封口板との距離よりも長く設計される。

このように設計することで、万一安全弁３が開弁されて、図２４に示すようにガス圧によってガスダクト４０Ｃが浮き上がったとしても、ひだ状体が弾性変形して、その先端が封口板に接触した状態が維持され、ガス排出経路に隙間が生じず、あるいは隙間の形成を低減して、ガス漏れを阻止乃至軽減することが可能となる。ガスダクト４０Ｃが浮き上がるほどの圧力が加えられると、ガスダクト４０Ｃと電池セルとの間の接合部分の内、弱い部分から破断されると考えられるので、押圧部とシール部材との間の接着材が最初に破断されると予想される。従って、この部分で生じる隙間を閉塞しガス漏れを阻止する必要がある。そこで上述の通り、十分な長さを有するひだ状体を、内側に折り込むようにしてこの接合部分に配置することで、ガスダクト４０Ｃが浮き上がってもひだ状体弾性により元の形状に戻ろうとする、すなわち折り込まれた姿勢から伸ばす方向に変形する結果、隙間部分が効果的に閉塞される。

加えて、柔軟性を有するひだ状体は、開口端内部に安全弁３を含めることで、ガス圧によって開口部分の内面側から押圧される圧力によって、図２４に示すようにひだ状体を拡開する方向に変形するので、これによっても隙間を閉塞する作用が働く。すなわち、ガス排出による内圧の上昇を逆に利用した封止構造とできる。さらにひだ状体は、予め拡開する方向に付勢された弾性部材で形成することもできる。この構成では一層、隙間の閉塞効果が高められる。

このようにして、ひだ状体は逆止弁的に作用し、押圧部材によるシール部材の押圧構造を維持しつつ、安全弁開弁時にシール部材と押圧部材の接着が破壊されて隙間が生じたとしても、ひだ状体が拡開されてガス漏れを阻止あるいは低減できる。
（実施の形態３ 圧力拡散部材４４）

上記は、ガスダクトの浮き上がり時の対策を施した構造であるが、安全弁３開弁時のガス圧が高いほど、ガスダクトの浮き上がりの虞が高くなるといえる。そこで、ガス圧を低減するための圧力拡散部材を設けることもできる。圧力拡散部材４４を設けたガス排出路の例を実施の形態３として、図２５の断面斜視図に基づいて説明する。ここではガスダクト４０Ｄの内面で安全弁３に面した位置に、断面を略三角形状とするくさび状の圧力拡散部材４４を設けている。この圧力拡散部材４４は、図２６の模式縦断面図に示すように、安全弁３から放出されたガスＧＳを分流、拡散して、ガス圧を低減することができる。また圧力拡散部材はこの構成に限られず、例えばスポンジやグラスウールのような弾性体としてもよい。弾性体で構成された圧力拡散部材４４は、ガスに晒された部分が弾性変形することで高圧を吸収、緩衝して圧力低減効果が得られる。このような圧力拡散部材をガス排出経路に適宜設けることで、ガスダクトが高圧ガスに直接晒される事態を回避し、信頼性を高めることができる。

以上の電源装置は、車載用のバッテリシステムとして利用できる。電源装置を搭載する車両としては、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、あるいはモータのみで走行する電気自動車などの電動車両が利用でき、これらの車両の電源として使用される。

図２７に、エンジンとモータの両方で走行するハイブリッドカーに電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＨＶは、車両ＨＶを走行させるエンジン９６及び走行用のモータ９３と、モータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００Ｂと、バッテリシステム１００Ｂの電池を充電する発電機９４とを備えている。バッテリシステム１００Ｂは、ＤＣ／ＡＣインバータ９５を介してモータ９３と発電機９４に接続している。車両ＨＶは、バッテリシステム１００Ｂの電池を充放電しながらモータ９３とエンジン９６の両方で走行する。モータ９３は、エンジン効率の悪い領域、たとえば加速時や低速走行時に駆動されて車両を走行させる。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｂから電力が供給されて駆動する。発電機９４は、エンジン９６で駆動され、あるいは車両にブレーキをかけるときの回生制動で駆動されて、バッテリシステム１００Ｂの電池を充電する。

また図２８に、モータのみで走行する電気自動車に電源装置を搭載する例を示す。この図に示す電源装置を搭載した車両ＥＶは、車両ＥＶを走行させる走行用のモータ９３と、このモータ９３に電力を供給するバッテリシステム１００Ｃと、このバッテリシステム１００Ｃの電池を充電する発電機９４とを備えている。モータ９３は、バッテリシステム１００Ｃから電力が供給されて駆動する。発電機９４は、車両ＥＶを回生制動する時のエネルギーで駆動されて、バッテリシステム１００Ｃの電池を充電する。

本発明に係る電源装置及びこれを備える車両は、電気自動車やハイブリッド自動車の車載用バッテリシステムとして好適に利用できる。また車載用以外の電源装置としても、好適に利用できる。

１００…電源装置
１００Ｂ、Ｃ…バッテリシステム
１…電池セル
２…外装缶
３…安全弁
４…封口板
５…電極端子
６…セパレータ
７…エンドプレート
１０…電池ブロック
２０、２０Ｂ、２０Ｅ…シール部材
２１…シール開口部
２２、２２Ｅ…溝部
３０、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ…押圧部
３１、３１Ｂ…押圧開口部
３２…開口維持部
３３…折曲片
３４、３４Ｂ、３４Ｃ…刺入片
３４Ｄ…矩形状
３４Ｅ…突起状
３５…傾斜面
３６…平行面
３７…リブ
３８…予備シール部材
４０、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ…ガスダクト
４１…鍔部
４２…スライド機構
４３…弾性材
４４…圧力拡散部材
５０、５０Ｂ…枠体
５１…ストッパ
９３…モータ
９４…発電機
９５…インバータ
９６…エンジン
ＧＳ…ガス
ＧＰ…隙間
ＨＶ、ＥＶ…車両

Claims (6)

1. 内圧上昇時に開弁して内部のガスを放出するための安全弁を封口板に備える一以上の電池セルと、
   放出されるガスを排出口に案内するためのガスダクトと、
   前記ガスダクトを前記安全弁の上面に保持するための枠体と、
   を備える電源装置であって、
   前記ガスダクトは、前記安全弁から離れる方向に摺動されても、内部空間を閉塞状態に維持可能なスライド機構を、前記枠体との連結部分に備えてなることを特徴とする電源装置。
2. 請求項１に記載の電源装置であって、
   前記スライド機構は、
   前記ガスダクトの、前記枠体に面する下端を折曲した鍔部と、
   前記枠体の、前記ガスダクトに面する上端を折曲し、前記鍔部と対向するよう離間されたストッパと、
   で構成されてなることを特徴とする電源装置。
3. 請求項２に記載の電源装置であって、
   前記鍔部と前記ストッパとの間に形成される空間に、弾性材が配置されてなることを特徴とする電源装置。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の電源装置であって、
   前記ガスダクトは、その内面の前記安全弁に面した位置に、ガス排出時の圧力を拡散可能な圧力拡散部材を配置してなることを特徴とする電源装置。
5. 内圧上昇時に開弁して内部のガスを放出するための安全弁を封口板に備える一以上の電池セルと、
   前記安全弁から放出されるガスを排出口に案内するためのガスダクトと、
   を備える電源装置であって、
   前記ガスダクトは、その内面の前記安全弁に面した位置に、ガス排出時の圧力を拡散可能な圧力拡散部材を配置してなることを特徴とする電源装置。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載の電源装置を備える車両。

Images