JP2013098105A - Battery module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池の安全弁から放出されるガスを車外に排出するための排煙ガス流路を形成する排煙カバーを有する、電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module having a smoke exhaust cover that forms a smoke exhaust gas passage for discharging gas released from a safety valve of a battery to the outside of a vehicle.
特開2008−262733号公報は、電池の安全弁を覆っており電池の積層方向に延びる排煙カバー(排気カバー)の少なくとも一部を、難燃性部材で排煙カバーの外側(上方)から覆う技術を開示している。
上記公報開示の技術によれば、電池の安全弁から放出される流体によって排煙カバーが溶かされて排煙カバーに穴があいた際に、電池モジュールの周囲の部材が電池の安全弁から放出される流体の影響を受けることを抑制できる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-262733 covers at least a part of a smoke exhaust cover (exhaust cover) that covers the safety valve of the battery and extends in the stacking direction of the battery from the outside (above) of the smoke exhaust cover with a flame retardant member. The technology is disclosed.
According to the technology disclosed in the above publication, when the smoke exhaust cover is melted by the fluid discharged from the battery safety valve and the smoke exhaust cover has a hole, the fluid around the battery module is discharged from the battery safety valve. Can be suppressed from being affected.
しかし、上記公報開示の技術には、つぎの問題点がある。
電池の安全弁から放出される流体によって排煙カバーに穴があくことを抑制することができない。そのため、安全弁から放出される流体が排煙カバーに開いた穴から排煙カバーの外に流出することを抑制する点で改善の余地がある。
However, the technique disclosed in the above publication has the following problems.
It is not possible to prevent the smoke exhaust cover from being perforated by the fluid discharged from the battery safety valve. Therefore, there is room for improvement in terms of suppressing the fluid discharged from the safety valve from flowing out of the smoke exhaust cover through the hole opened in the smoke exhaust cover.
本発明の目的は、排煙カバーに穴があくことを従来に比べて抑制できる電池モジュールを提供することにある。 The objective of this invention is providing the battery module which can suppress that a smoke exhaust cover has a hole compared with the past.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) (a)電池温度が上昇して電池内圧が所定値以上になったときにガスを電池外部に放出する安全弁を備える電池と、樹脂枠とが、交互に積層されて構成される積層体と、
(b)前記安全弁を覆って前記積層体の積層方向に延びて設けられており、前記積層体との間に前記安全弁から放出されるガスが流れる排煙ガス流路を形成する排煙カバーと、
(c)前記排煙カバーから前記排煙ガス流路内に突出し、少なくとも前記安全弁に対応する位置に設けられるリブと、
を有する、電池モジュール。
(2) 前記リブは、前記排煙カバーの延び方向に延びて設けられている、(1)記載の電池モジュール。
(3) 前記リブは、前記排煙カバーの延び方向に延びて1本のみ設けられている、(2)記載の電池モジュール。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) (a) Lamination formed by alternately laminating a battery including a safety valve that discharges gas to the outside of the battery when the battery temperature rises and the battery internal pressure becomes a predetermined value or more, and a resin frame Body,
(B) a smoke exhaust cover that covers the safety valve and extends in the stacking direction of the laminate, and forms a smoke exhaust gas flow path through which the gas released from the safety valve flows. ,
(C) a rib protruding from the smoke exhaust cover into the smoke exhaust gas flow path and provided at a position corresponding to at least the safety valve;
A battery module.
(2) The battery module according to (1), wherein the rib is provided to extend in a direction in which the smoke exhaust cover extends.
(3) The battery module according to (2), wherein only one rib is provided to extend in a direction in which the smoke exhaust cover extends.
上記(1)の電池モジュールによれば、排煙カバーから排煙ガス流路内に突出し少なくとも安全弁に対応する位置に設けられるリブを有するため、つぎの効果を得ることができる。
安全弁から放出されるガスがリブに直接当たる。そのため、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にて吸収することができる。そのため、リブが設けられていない場合(従来)に比べて、安全弁から放出されるガスで排煙カバーが溶けて排煙カバーに穴が開いてしまうことを抑制できる。
According to the battery module of (1) above, since the rib is provided in the position corresponding to the safety valve, protruding from the smoke exhaust cover into the smoke exhaust gas flow path, the following effects can be obtained.
The gas released from the safety valve directly hits the rib. Therefore, all or part of the heat (thermal energy) of the gas released from the safety valve can be absorbed by the rib. Therefore, compared with the case where the rib is not provided (conventional), it is possible to suppress the smoke exhaust cover from being melted by the gas released from the safety valve and opening the smoke exhaust cover.
上記(2)の電池モジュールによれば、リブが排煙カバーの延び方向に延びて設けられているため、つぎの効果を得ることができる。
排煙カバーの剛性を向上させることができる。そのため、リブが排煙カバーの延び方向以外の方向に延びて設けられる場合に比べて、排煙カバーの変形を抑制することができる。
According to the battery module of (2) above, the ribs are provided so as to extend in the direction in which the smoke exhaust cover extends, so the following effects can be obtained.
The rigidity of the smoke exhaust cover can be improved. Therefore, deformation of the smoke exhaust cover can be suppressed as compared with the case where the rib is provided extending in a direction other than the direction in which the smoke exhaust cover extends.
上記(3)の電池モジュールによれば、リブが1本のみ設けられているため、つぎの効果を得ることができる。
リブが複数本設けられる場合に比べて、排煙ガス流路を流れるガス流れの圧力損失を低減できる。また、リブが複数本設けられる場合に比べて、材料コスト上有利である。
According to the battery module of (3), since only one rib is provided, the following effects can be obtained.
Compared with the case where a plurality of ribs are provided, the pressure loss of the gas flow flowing through the flue gas passage can be reduced. Moreover, it is advantageous in terms of material cost compared to the case where a plurality of ribs are provided.
以下に、本発明実施例の電池モジュールを、図1〜図4を参照して説明する。
本発明実施例の電池モジュール10は、たとえば電気自動車に搭載される。電池モジュール10は、図4に示すように、積層体20と、排煙カバー60と、リブ70と、シール部材80と、を有する。ただし、シール部材80は、必須の構成要件ではない。
Below, the battery module of this invention Example is demonstrated with reference to FIGS.
The
積層体20は、図1に示すように、発熱体である電池30と樹脂枠(樹脂プレート)40が交互に積層されたものである。
積層体20は、樹脂枠30と電池40に加えて、さらに、積層体20の積層方向の両端部に設けられるエンドプレート50、50を備えている。積層体20の積層方向の両端部のエンドプレート50、50どうしは、積層体20の積層方向に延びる図示略の拘束バンドを用いてつながれている。積層体20は、図示略の拘束バンドにより拘束されている。
As shown in FIG. 1, the laminated
In addition to the
電池30は、図2に示すように、角形電池からなる。電池30は、上部(上面)に設けられる正極端子31および負極端子32を除いて、正面視(積層体20の積層方向から見たとき)ほぼ矩形の板状である。電池30は、たとえばリチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の二次電池である。各電池30は電気的に直列接続されている。
The
電池30の上部(上面)には、電池30の内部短絡等により電池30の温度が上昇して電池30の内圧が所定値以上になったときに、電池30内のガスを電池30の外部に放出する、安全弁33が設けられている。以下、電池30の、安全弁33が設けられる面を、安全弁配置面30aという。
安全弁33は、正極端子31と負極端子32の中央部(その近傍含む)に設けられている。安全弁33は、たとえば、電池30の内部と外部とを連通する図示略の孔(スリットを含む)を図示略の膜で覆うことにより形成されている。電池30の温度が上昇して電池30の内圧が所定値以上になったときに、図示略の膜が破れ、電池30内のガスが図示略の孔を通って電池30から放出される。安全弁33からのガスは、安全弁配置面30aの面直方向に(上方に)向って放出される。
In the upper part (upper surface) of the
The
樹脂枠40は、図1に示すように、積層体20の積層方向で、隣り合う電池30の間に配置されている。樹脂枠40は、樹脂製で絶縁材(たとえばポリプロピレン製)からなる。樹脂枠40は、射出成形品であり一部品構成である。ただし、樹脂枠40は複数部品構成であってもよい。樹脂枠40は、正面視(積層体20の積層方向から見たとき)ほぼ矩形の板状である。樹脂枠40の表裏一側面は、凹凸面とされており該一側面と対向する位置にあり接触する電池30との間に冷媒流路を形成している。樹脂枠40の表裏他側面は、積層体20の積層方向距離を小にして積層体20のコンパクト化を図るために、平面とされており該他側面と対向する位置にある電池30と面接触している。ただし、樹脂枠40の表裏他側面も、樹脂枠40の表裏一側面と同様に凹凸面とされていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
排煙カバー60は、電気的絶縁を可能にするとともにコストダウンを図るために、金属製ではなく、樹脂製で絶縁材からなる。排煙カバー60は、型成形品である。排煙カバー60は、複数部品構成であってもよいが、図3に示すように、部品点数削減のために一部品構成であることが望ましい。排煙カバー60は、加熱されると軟化(溶融)する材料で構成されており、たとえば、熱可塑性樹脂製である。排煙カバー60は、安全弁33から電池30の外部に放出されるガスの温度より低い温度で軟化(溶融)する材料で構成されている。
The
排煙カバー60は、積層体20の積層方向に延びて設けられており、安全弁33を上方から覆っている。排煙カバー60は、延び方向一端部(その近傍を含む)で、積層体20の積層方向の一端部のエンドプレート50に図示略のクリップ、リベット、ネジ、ビス、ボルト等を用いて固定して取付けられており、延び方向他端部(その近傍を含む)で、積層体20の積層方向の他端部のエンドプレート50に図示略のクリップ、リベット、ネジ、ビス、ボルト等を用いて固定して取付けられている。排煙カバー60の延び方向一端部には、内部流路が車外に連通するチューブ63が連結されている。
The
図4に示すように、排煙カバー60の延び方向両端部を除く部分の横断面形状は、たとえば、積層体20側に開口するU字状(ほぼU字状、コ字状、ほぼコ字状を含む)である。排煙カバー60は、排煙カバー60の延び方向両端部を除く部分の横断面視で、積層体20から離れる方向に延びる一対の側壁61,61と、該一対の側壁61,61の延び方向先端部同士をつなぐ天井壁62と、を備える。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the portion excluding both ends in the extending direction of the
一対の側壁61,61は、それぞれ、積層体20側の端部に、積層体20との接触面積を大にして積層体20と排煙カバー60との間の隙間のシール性を高めるフランジ部61aを備える。一対の側壁61、61は、それそれ、排煙カバー60の横断面視で、積層体20から離れる方向に、直線状に延びていてもよく、少なくとも1つの湾曲部または屈曲部を備えて延びていてもよい。
The pair of
天井壁62の一部は、安全弁配置面30aの面直方向で、安全弁33と対向する位置にある。天井壁62の一部は、安全弁33の真上にある。天井壁62は、排煙カバー60の横断面視で、一対の側壁61,61の一方から他方に向って、直線状に延びていてもよく、少なくとも1つの湾曲部または屈曲部を備えて延びていてもよい。
A part of the
排煙カバー60は、図4に示すように、積層体20との間に安全弁33から放出されるガスが流れる排煙ガス流路Rを形成している。排煙ガス流路Rは、排煙カバー60の延び方向である積層体20の積層方向に延びている。排煙ガス流路Rは、図3に示すように、延び方向の一端のみが開放端R1とされており、排煙ガス流路Rの延び方向の他端は閉塞端R2とされている。排煙ガス流路Rの開口端R1は、排煙カバー60の延び方向一端部に位置しており、排煙ガス流路Rの閉塞端R2は、排煙カバー60の延び方向他端部に位置している。排煙ガス流路Rは、チューブ63内流路に連通している。
安全弁33から電池30の外部に放出されたガスは、排煙ガス流路Rに流入し、排煙ガス流路Rを流れて開放端R1からチューブ63内流路に流入し、チューブ63内流路を流れて車外に排出される。
As shown in FIG. 4, the
The gas released from the
リブ70は、図4に示すように、排煙カバー60に設けられる。リブ70は、排煙カバー60と別体に形成されて排煙カバー60に固定して取付けられていてもよいが、部品点数削減、排煙カバー60の成形時のヒケによる変形(反り)抑制を含む排煙カバー60の変形抑制等の点で、排煙カバー60と一体に形成されている(一体成形されている)ことが望ましい。リブ70は、加熱されると軟化(溶融)する材料で構成されており、たとえば、熱可塑性樹脂製である。リブ70は、安全弁33から電池30の外部に放出されるガスの温度より低い温度で軟化(溶融)する材料で構成されている。
The
リブ70は、排煙カバー60の天井壁62の安全弁33に対向する面(排煙ガス流路R側の面、排煙ガス流路Rに接する面であり、以下、安全弁対向面という)62aに設けられている。リブ70は、少なくとも安全弁33に対応する位置に設けられている。なお、安全弁に対応する位置とは、安全弁33から放出されるガスが直接当たる位置である。リブ70は、安全弁対向面62aから排煙ガス流路R内に安全弁33に接近する方向(下方、安全弁33から放出されるガスの放出方向と反対方向)に突出して設けられており、安全弁33から放出されるガスが突出方向先端(下端)に直接当たるようになっている。
リブ70の幅は、突出方向先端にいくにつれて(下方にいくにつれて)小となっている。リブ70の突出方向先端(下端)は、リブ70により安全弁33を破壊することを抑制するために、電池30と非接触とされている。
The
The width of the
リブ70は、排煙カバー60の延び方向両端部を除いて、排煙カバー60の延び方向に連続して延びて設けられている。リブ70は、複数本設けられていてもよいが、排煙ガス流路Rを流れるガス流れの圧力損失を低減するために、1本のみ設けられていることが望ましい。
The
シール部材80は、積層体20と排煙カバー60との間に圧縮変形した状態で双方に面接触させて配置されており、積層体20と排煙カバー60との間の隙間をシールしている。シール部材80は、積層体20および排煙カバー60とは別体に形成されている。シール部材80は、複数部品構成であってもよいが、部品点数削減のために一部品構成であることが望ましい。シール部材80の、積層体20に接触する面は、樹脂枠40だけでなく、電池30にも接触している。
The
シール部材80は、電気的絶縁を可能にするとともにコストダウンを図るために、金属製ではなく、非金属材料製であり絶縁材からなる。シール部材80は、弾性変形可能で加熱されると軟化(溶融)する材料で構成されており、たとえば、熱可塑性樹脂(スポンジ含む)、ゴムなどで構成されている。シール部材80は、安全弁33から電池30の外部に放出されるガスの温度より低い温度で軟化(溶融)する材料であり、安全弁33が開弁する際の電池30の表面温度より低い温度で軟化(溶融)する材料であり、さらに、排煙カバー60の融点よりも低い温度で軟化(溶融)する材料で、構成されている。
The
シール部材80は、図3に示すように、積層体20の積層方向を長手方向とする板状(ほぼ板状を含む)形状とされている。シール部材80には、シール部材80で安全弁33を覆ってしまい安全弁33から放出されるガスの排煙ガス流路Rへの流れを阻害することを抑制するために、シール部材80を厚み方向に貫通する貫通孔81が設けられている。貫通孔81は、1つの貫通穴81で1つの安全弁33に対応できるように安全弁33と同数設けられていてもよく、1つの貫通孔81で複数の安全弁33に対応できるように積層体20の積層方向に延びる長穴形状にすることで安全弁33より少数設けられていてもよい。なお、図示例では、貫通孔81が1つの貫通穴81で1つの安全弁33に対応できるように安全弁33と同数設けられている場合を示している。
As shown in FIG. 3, the sealing
つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
(A) 排煙カバー60から排煙ガス流路R内に突出し少なくとも安全弁33に対応する位置に設けられるリブ70を有するため、つぎの作用を得ることができる。
(A1) 安全弁33から放出されるガスを、先ず、排煙カバー60ではなくリブ70に当てることができる。そのため、安全弁33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70にて(リブ70の軟化(溶融)にて)吸収することができる。そのため、リブ70が設けられていない場合(従来)に比べて、安全弁33から放出されるガスで排煙カバー60が溶けて排煙カバー60に穴が開いてしまうことを抑制できる。
(A2) 安全弁33から放出されるガスの熱の全部または一部をリブ70にて吸収でき、その結果安全弁33から放出されるガスで排煙カバー60が溶けて排煙カバー60に穴が開いてしまうことを抑制できるため、排煙カバー60の厚みを従来に比べて薄くすることができる。そのため、電池モジュール10のコスト上、質量上、スペース上で有利である。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
(A) Since the
(A1) The gas released from the
(A2) All or part of the heat of the gas released from the
(B) リブ70が排煙カバー60の延び方向に延びて設けられているため、つぎの作用を得ることができる。
排煙カバー60の剛性を向上させることができる。そのため、リブ70が排煙カバー60の延び方向以外の方向に延びて設けられる場合に比べて、排煙カバー60の成形時のヒケによる変形(反り)を含む排煙カバー60の変形を効果的に抑制できる。
(B) Since the
The rigidity of the
(C)リブ70が1本のみ設けられているため、つぎの作用を得ることができる。
リブ70が複数本設けられる場合に比べて、排煙ガス流路Rを流れるガス流れの圧力損失を低減できる。また、リブ70が複数本設けられる場合に比べて、材料コスト上、金型成形コスト上で有利である。
(C) Since only one
Compared with the case where a plurality of
(D) リブ70が排煙カバー60に一体に設けられているため、排煙カバー60と別体の部材を用いて排煙カバー60に穴があくことを抑制する場合に比べて、部品点数を削減できコスト上有利である。
(D) Since the
(E) リブ70が排煙ガス流路R内に設けられているため、リブ70が排煙ガス流路Rの外に設けられる場合に比べて、電池モジュール10のスペース上有利である。
(E) Since the
(F) リブ70にて、安全弁33から放出されるガスをリブ70の一側と他側に分けることができる(2分割できる)。そのため、安全弁33から放出されるガスの熱、圧力を分散でき、安全弁33から放出されるガスの熱、圧力が一局集中することを抑制できる。
(F) At the
10 積層体への排煙カバーの取付け構造
20 積層体
30 電池
30a 安全弁配置面
31 正極端子
32 負極端子
33 安全弁
40 樹脂枠
50 エンドプレート
52 拘束バンド
60 排煙カバー
61 側壁
62 天井壁
62a 安全弁対向面
63 チューブ
70 リブ
80 シール部材
81 貫通孔
R 排煙ガス流路
R1 排煙ガス流路の開放端
R2 排煙ガス流路の閉塞端
DESCRIPTION OF
Claims (3)
(b)前記安全弁を覆って前記積層体の積層方向に延びて設けられており、前記積層体との間に前記安全弁から放出されるガスが流れる排煙ガス流路を形成する排煙カバーと、
(c)前記排煙カバーから前記排煙ガス流路内に突出し、少なくとも前記安全弁に対応する位置に設けられるリブと、
を有する、電池モジュール。 (A) a laminated body constituted by alternately laminating a battery including a safety valve that discharges gas to the outside of the battery when the battery temperature rises and the battery internal pressure becomes a predetermined value or more, and a resin frame;
(B) a smoke exhaust cover that covers the safety valve and extends in the stacking direction of the laminate, and forms a smoke exhaust gas flow path through which the gas released from the safety valve flows. ,
(C) a rib protruding from the smoke exhaust cover into the smoke exhaust gas flow path and provided at a position corresponding to at least the safety valve;
A battery module.
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Legal Events
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