JP2014107178A

JP2014107178A - 車両用電池パック

Info

Publication number: JP2014107178A
Application number: JP2012260457A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hosokawa; 隆志細川
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-09

Abstract

【課題】防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へ確実に排気することができる車両用電池パックを提供することにある。
【解決手段】電動車両に搭載される電池モジュール５を収容するトレイ部材２０と、前記トレイ部材２０の開口部を覆うカバー部材１０とを備えた車両用電池パックであって、前記カバー部材１０の天板１１に内部のガスを排気可能なガス排気孔である貫通孔１１ｂが設けられ、前記貫通孔１１ｂを閉塞するように、前記トレイ部材２０および前記カバー部材１０よりも融点の低い材料からなる閉塞部材３１が設けられるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用電池パックに関する。

ハイブリット車や電気自動車などの電動車両は、複数の電池セルで構成される電池モジュールを複数収納する車両用電池パックを備えている。

車両用電池パックは、強固な筐体であり、電動車両の車室外、例えば、床下やトランクの下部などに搭載されている。このような部位では防水性が要求されることから、車両用電池パックの多くは、密閉構造となっている。

電池セルは、例えば、車両事故などによる変形に起因して内部短絡などが生じ、発熱すると共にガスを発生することがある。ガスが車両用電池パック内に充満し内部圧力が上昇すると、当該車両用電池パックが変形していき最終的には破裂してしまうおそれがある。そのため、車両用電池パックは、排気性を確保する必要がある。

電池内部に発生したガスを排気する技術として、例えば、下記の特許文献１は、安全弁を電池容器に設けた電池を開示している。

バッテリケース内で発生したガスを外部に良好に排出する技術として、例えば、下記の特許文献２は、バッテリカバーの上面における所定の領域に、当該バッテリカバーの他の部分よりも剛性の弱い脆弱部が設けられたバッテリケースを開示している。下記の特許文献３は、ハウジングを構成する蓋体にバルブ部材が設けられた電池モジュールを開示している。

特開平１０−６４４９７号公報（例えば、明細書の段落［０００５］、［図１］など参照）特開２０１１−１９８５７０号公報（例えば、明細書の段落［００３８］−［００５０］、［図３］，［図４］など参照）特開２０１２−１０４４７１号公報（例えば、明細書の段落［００２７］，［００３１］−［００３６］、［図１］，［図２］など参照）

しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術は、電池を対象とするものであり、電動車両に搭載する電池を収容する車両用電池パックを対象とするものではなかった。

また、上述の特許文献２および特許文献３に記載の技術は、脆弱部またはバルブ部材により内部圧力の上昇を抑制することができるものの、ガスの排気性のさらなる向上が求められていた。

以上のことから、本発明は、上述したような問題を解決するために為されたものであって、防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へ確実に排気することができる車両用電池パックを提供することを目的としている。

上述した課題を解決する第１の発明に係る車両用電池パックは、電動車両に搭載されるバッテリを収容するトレイ部材と、前記トレイ部材の開口部を覆うカバー部材とを備えた車両用電池パックであって、前記トレイ部材または前記カバー部材における少なくとも１箇所に内部のガスを排気可能なガス排気孔が設けられ、前記ガス排気孔を閉塞するように、前記トレイ部材および前記カバー部材よりも融点の低い材料からなる閉塞部材が設けられることを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る車両用電池パックは、前述した第１の発明に係る車両用電池パックであって、前記閉塞部材に内外を貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔を封止するようにシール部材が設けられることを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る車両用電池パックは、前述した第１の発明に係る車両用電池パックであって、前記閉塞部材に内外を貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔を閉塞するように逆流防止弁が設けられることを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る車両用電池パックは、前述した第１から第３の何れか一つの発明に係る車両用電池パックであって、前記バッテリが、安全弁を備えるものであり、前記ガス排気孔が、前記トレイ部材または前記カバー部材における前記安全弁に対向する箇所にて開口していることを特徴とする。

第１の発明に係る車両用電池パックによれば、前記バッテリを収納し、前記カバー部材で前記トレイ部材の開口部を覆い、前記カバー部材を前記トレイ部材に固定するだけで、内部を密閉する構造とすることができる。前記トレイ部材または前記カバー部材の少なくとも一部にガス排気孔が設けられ、前記ガス排気孔が、前記トレイ部材および前記カバー部材よりも融点の低い材料からなる前記閉塞部材で閉塞されたことで、前記バッテリに不具合が生じ、高温のガスが発生したときに、前記高温のガスにより前記閉塞部材が溶けて開口し、この箇所を通って外部へ前記高温のガスが排気されることになる。よって、防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へ確実に排気することができ、防水性と排気性を両立することができる。

第２の発明に係る車両用電池パックによれば、上述の第１の発明に係る車両用電池パックと同じ作用効果を奏することに加え、前記閉塞部材に内外を貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔をシール部材で封止するようにしたことで、高温のガスが発生し内部の圧力が上昇すると、前記シール部材が破れ、または変形して開口することになる。開口した箇所が前記内部のガスを外部へ誘導することから、前記ガスが前記閉塞部材に至るまでに冷えたとしても、開口した箇所が無い場合と比べて内部のガスが流動し易いため、前記高温のガスが能動的に前記開口した箇所に向けて流動することになり、前記高温のガスによって前記閉塞部材近傍を加熱し当該閉塞部材が溶けて開口し、この箇所を通って外部へ前記高温のガスを排気することになる。よって、防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へより一層確実に排気することができ、防水性と排気性を両立することができる。

第３の発明に係る車両用電池パックによれば、上述の第１の発明に係る車両用電池パックと同じ作用効果を奏することに加え、前記閉塞部材に内外を貫通する貫通孔が設けられ、前記貫通孔に逆流防止弁を設けたことで、高温のガスが発生し内部の圧力が上昇すると、前記逆流防止弁を通じて内部のガスを外部へ排気することになり、前記逆流防止弁が内部のガスを外部へ誘導する箇所になる。よって、前記ガスが前記閉塞部材に至るまでに冷えたとしても、開口した箇所が無い場合と比べて内部のガスが流動し易いため、前記高温のガスが能動的に前記逆流防止弁へ向けて流動することになり、前記高温のガスによって前記閉塞部材近傍を加熱し当該閉塞部材が溶けて開口し、この箇所を通って外部へ前記高温のガスを排気することになる。この結果、防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へより一層確実に排気することができ、防水性と排気性を両立することができる。

第４の発明に係る車両用電池パックによれば、上述の第１〜第３の発明に係る車両用電池パックと同じ作用効果を奏することに加え、前記バッテリが、安全弁を備えるものであり、前記ガス排気孔が、前記トレイ部材または前記カバー部材における前記安全弁に対向する箇所にて開口していることで、前記バッテリに不具合が生じ高温のガスが生じたときに、前記高温のガスの発生初期段階にて前記高温のガスが前記閉塞部材に作用して、当該閉塞部材を溶かすことができることから、内部の圧力が高い状態を短くすることができ、安全性をより一層高めることができる。

本発明の第１の実施例に係る車両用電池パックを分解した状態を示す図である。図１におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。図１におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面の他例を示すであって、図３（ａ）に閉塞部材をボルト固定する場合を示し、図３（ｂ）に閉塞部材を同時成型する場合を示す。本発明の第２の実施例に係る車両用電池パックが具備するカバー部材のガス排気孔近傍の縦断面図である。本発明の第３の実施例に係る車両用電池パックが具備するカバー部材のガス排気孔近傍の縦断面図である。本発明の第４の実施例に係る車両用電池パックの概略斜視図である。図６におけるＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

本発明に係る車両用電池パックを実施するための形態について、各実施例にて説明する。

本発明の第１の実施例に係る車両用電池パックをについて、図１〜図３を参照して説明する。

本実施例に係る車両用電池パックは、図１に示すように、電動車両に搭載されるバッテリである電池モジュール５を複数（図示例では１２個）収納するものであって、電池モジュール５を収容するトレイ部材２０と、トレイ部材２０の開口部を覆うカバー部材１０とを備える。なお、車両用電池パックは、電動車両の車室外であって、例えば、車室の床下、トランクルームの床下に配置される。

電池モジュール５は、複数（図示例では４個）の電池セル１で構成される。電池モジュール５は直方体状をなしている。

トレイ部材２０は、平面視で長方形状をなす底板２１と、底板２１の縁部に接続し上方に向けて延在する側板２２とを備える。なお、隣接する側板２２，２２同士も接続している。

カバー部材１０は、平面視で長方形状をなす天板１１と、天板１１の縁部に接続し下方に向けて延在する側板１２とを備える。なお、隣接する側板１２，１２同士も接続している。天板１１には、図１および図２に示すように、内外を貫通し、トレイ部材２０に固定したときに内部のガスを排気可能なガス排気孔をなす貫通孔１１ｂが設けられる。貫通孔１１ｂを閉塞するように、天板１１の上面部１１ａに閉塞部材３１が設けられる。閉塞部材３１は、貫通孔１１ｂよりも大きい形状をなしている。閉塞部材３１は、当該車両用電池パックとしての剛性を有し、後述する高温のガスで溶けて内外が貫通する状態になることが可能な厚さを有するものである。

閉塞部材３１は、超音波による溶着４１により天板１１に固定される。閉塞部材３１の天板１１への固定方法として、接着剤を用いることも可能である。

カバー部材１０が樹脂製または金属製であるときには、図３（ａ）に示すように、固定部材５０であるボルト５１およびナット５２により、閉塞部材３１を天板１１に固定することも可能である。これにより、閉塞部材３１を容易に交換することが可能となる。また、カバー部材１０の天板１１と閉塞部材３１を同時成型で作製することも可能である。これにより、天板１１の貫通孔１１ｂと閉塞部材３１の端部３１ｃとを接続し、閉塞部材３１の上面部３１ａと天板１１の上面部１１ａとで同一面をなすことができる。

閉塞部材３１は、カバー部材１０およびトレイ部材２０よりも低融点の材料で作製されるものである。閉塞部材３１の材料としては、電池セル１に不具合が生じた場合に発生するガス（例えば、３００℃〜４００℃程度）よりも低い温度で、且つ通常動作時の温度（例えば、６０℃程度）よりも高い温度で溶融するものであれば良く、例えば、ポリエチレンや、ポリプロピレンにガラスやカーボンを混ぜたものなどを用いることが可能である。

例えば、カバー部材１０およびトレイ部材２０が樹脂製である場合は、カバー部材１０およびトレイ部材２０にはポリプロピレンを用い、閉塞部材３１にはポリプロピレンよりも融点の低いポリエチレンを用いることが好ましい。また、カバー部材１０およびトレイ部材２０が鉄やアルミなどの金属製である場合は、閉塞部材３１には樹脂製材料（例えば、ポリエチレンなど）を用いればよい。ただし、カバー部材１０と閉塞部材３１とにそれぞれ用いる材料の組み合わせは、これに限られず、閉塞部材３１は、カバー部材１０およびトレイ部材２０よりも低融点の材料で作製されていればよい。

トレイ部材２０に電池モジュール５を複数収納し、トレイ部材２０の開口部をカバー部材１０で覆い、トレイ部材２０とカバー部材１０との間にパッキン（図示せず）を配置し、トレイ部材２０とカバー部材１０を固定具（図示せず）で固定することで、内部を密閉状態に保持することが可能であり、密閉構造をなしている。

ここで、上述した構成の車両用電池パックにて、電池セル１に、例えば、車両事故などによる変形に起因して内部短絡などが生じ、発熱すると共にガスが発生した場合について以下に説明する。

車両用電池パックの内部にて高温のガスが発生すると、当該車両用電池パック自体が密閉構造をなしていることから、高温のガスが当該車両用電池パック内に充満し、内部の圧力が上昇する一方、内部の温度が上昇していき、閉塞部材３１の融点よりも高くなると、当該閉塞部材３１が溶けて開口し、車両用電池パックの内外が連通することになる。これにより、車両用電池パック内の高温のガスは貫通孔１１ｂを通じて外部に排気されることになる。

したがって、本実施例に係る車両用電池パックによれば、トレイ部材２０内に電池モジュール５を複数収納し、カバー部材１０でトレイ部材２０の開口部を覆い、カバー部材１０とトレイ部材２０を固定具で固定するだけで、内部を密閉する構造とすることができる。カバー部材１０の天板１１の一部に貫通孔１１ｂが設けられ、貫通孔１１ｂを閉塞部材３１で閉塞したことで、電池セル１に不具合が生じ、高温のガスが発生したときに、高温のガスにより閉塞部材３１が溶けて開口し、この箇所を通って外部へ高温のガスが排気されることになる。よって、防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へ確実に排気することができ、防水性と排気性を両立することができる。

本発明の第２の実施例に係る車両用電池パックをについて、図４を参照して説明する。なお、本実施例では、上述した第１の実施例に係る車両用電池パックと同一の部材には同一の符号を付記しその説明を適宜省略する。

本実施例に係る車両用電池パックでは、図４に示すように、天板１１の貫通孔１１ｂを閉塞するように天板１１の上面部１１ａに閉塞部材３１が設けられる。閉塞部材３１に内外を貫通する貫通孔３１ｂが設けられる。閉塞部材３１の上面部３１ａには、貫通孔３１ｂを封止するようにシール部材３２が設けられる。シール部材３２は、電池セル１に不具合が生じて高温のガスが生じ、内部の圧力が上昇したときに、内部のガスを外部に排気可能なように破れる厚さを有する、または閉塞部材３１から剥がれるものであって、例えば、閉塞部材３１と同様な材料で構成することが可能である。

シール部材３２の端部３２ａ，３２ｂ近傍は、接着剤（図示せず）により閉塞部材３１に接着し固定される。シール部材３２の閉塞部材３１への固定方法として、超音波による溶着を用いることも可能である。

車両用電池パックの内部にて高温のガスが発生すると、当該車両用電池パック自体が密閉構造をなしていることから、高温のガスが当該車両用電池パック内に充満し、内部の温度が上昇する一方、内部の圧力が上昇し、シール部材３２で封止可能な圧力よりも高くなると、当該シール部材３２が破れ、または変形してこの箇所が開口することになる。開口した箇所が車両用電池パックの内外を連通し、内部のガスが開口した箇所を通って外部に排気されることになり、開口した箇所が無い場合と比べて内部のガスの流動性が増し、高温のガスが能動的に開口した箇所に向けて流動する。これにより、高温のガスが閉塞部材３１と接触することになり、当該高温のガスによって当該閉塞部材３１を加熱し当該閉塞部材３１が溶けて開口し、この箇所を通って外部へ高温のガスが排気されることになる。

したがって、本実施例に係る車両用電池パックによれば、閉塞部材３１の一部に貫通孔３１ｂが設けられ、貫通孔３１ｂをシール部材３２で封止するようにしたことで、閉塞部材３１と離れた箇所にて、電池セル１に不具合が生じ高温のガスが発生したとしても、内部の圧力の上昇によりシール部材３２が破れ、または変形してこの箇所が開口し、高温のガスを誘導し、高温のガスにより閉塞部材３１が溶けて開口し、この箇所から高温のガスが排気されることから、防水性と排気性を両立することができる。よって、密閉構造であることに起因する安全性の低下を抑制することができる。

本発明の第３の実施例に係る車両用電池パックをについて、図５を参照して説明する。なお、本実施例では、上述した第１の実施例に係る車両用電池パックと同一の部材には同一の符号を付記しその説明を適宜省略する。

本実施例に係る車両用電池パックでは、図５に示すように、天板１１の貫通孔１１ｂを閉塞するように天板１１の上面部１１ａに閉塞部材３１が設けられる。閉塞部材３１に内外を貫通する貫通孔３１ｂが設けられる。閉塞部材３１の上面部３１ａには、貫通孔３１ｂを封止するように逆流防止弁３３が設けられる。逆流防止弁３３は、内部の圧力が所定値より大きくなったときに、一方の端部３３ａ側が閉塞部材３１の上面部３１ａに固定すると共に、他方の端部３３ｂ側が閉塞部材３１の上面部３１ａから離れて隙間が生じることで開状態となり、この箇所から内部のガスを外部に排気するように作動する弁である。

車両用電池パックの内部にて高温のガスが発生すると、当該車両用電池パック自体が密閉構造をなしていることから、高温のガスが当該車両用電池パック内に充満し、内部の温度が上昇する一方、内部の圧力が上昇し所定値よりも高くなると、逆流防止弁３３を通じて内部のガスを外部へ排気することになり、逆流防止弁３３が内部のガスを外部へ誘導する箇所になる。開口した箇所が無い場合と比べて内部のガスの流動性が増し、高温のガスが能動的に逆流防止弁３３に向けて流動する。これにより、高温のガスが閉塞部材３１と接触することになり、当該高温のガスによって当該閉塞部材３１を加熱し当該閉塞部材３１が溶けて開口し、この箇所を通って外部へ高温のガスが排気されることになる。

したがって、本実施例に係る車両用電池パックによれば、閉塞部材３１の一部に貫通孔３１ｂが設けられ、貫通孔３１ｂに逆流防止弁３３を設けるようにしたことで、閉塞部材３１と離れた箇所にて、電池セル１に不具合が生じ高温のガスが発生したとしても、内部の圧力の上昇により逆流防止弁３３を通じて外部へ内部のガスを排気し、高温のガスを誘導し、高温のガスにより閉塞部材３１が溶けて開口し、この箇所から高温のガスが排気されることから、防水性と排気性を両立することができる。よって、密閉構造であることに起因する安全性の低下を抑制することができる。

本発明の第４の実施例に係る車両用電池パックをについて、図６および図７を参照して説明する。なお、本実施例では、上述した第１の実施例に係る車両用電池パックと同一の部材には同一の符号を付記しその説明を適宜省略する。

本実施例に係る車両用電池パックでは、図６および図７に示すように、上部１ａに電極２が設けられると共に、安全弁３が設けられる電池セル１を内部に収容している。内部に収納した電池セル１の安全弁３に対向するカバー部材１０の天板１１に貫通孔１１ｂが開口している。貫通孔１１ｂは、天板１１の上面部１１ａに設けられた閉塞部材３１により閉塞される。つまり、貫通孔１１ｂおよび閉塞部材３１は、電池セル１の安全弁３に対向する箇所に設けられる。閉塞部材３１は、複数の電池セル１に対し近接した箇所に配置されることになる。

車両用電池パック自体が密閉構造をなし、電池セル１の安全弁３に近接した箇所に閉塞部材３１を配置していることから、車両用電池パックの内部にて高温のガスが発生すると、高温のガスの発生初期段階にて高温のガスが閉塞部材３１に接触して作用することから、閉塞部材３１が閉塞部材３１の融点よりも高くなると、閉塞部材３１が溶けて開口し、車両用電池パックの内外が連通することになる。これにより、車両用電池パック内の高温のガスは貫通孔１１ｂを通じて外部に排気されることになる。

したがって、本実施例に係る車両用電池パックによれば、内部に収納する電池セル１の安全弁３に近接して貫通孔１１ｂおよび閉塞部材３１を設けたことで、電池セル１に不具合が生じ高温のガスが生じたときに、高温のガスの発生初期段階にて高温のガスを閉塞部材３１に作用させることができることから、内部の圧力が高い状態を短くすることができ、安全性をより一層高めることができる。

なお、上記では、天板１１の１箇所に貫通孔１１ｂを形成し、貫通孔１１ｂを閉塞部材３１で閉塞した車両用電池パックを用いて説明したが、貫通孔１１ｂを複数設け、各貫通孔１１ｂを閉塞部材３１で閉塞した車両用電池パックとすることも可能である。カバー部材１０の側板１２やトレイ部材２０の底板２１や側板２２などに、内外を貫通する貫通孔を形成し、貫通孔を閉塞部材で閉塞した車両用電池パックとすることも可能である。

閉塞部材３１を固定部材５０で天板１１に固定する車両用電池パックに上述の第２の実施例や第３の実施例を適用することも可能である。閉塞部材３１を天板１１と同時成型する車両用電池パックに上述の第２の実施例や第３の実施例を適用することも可能である。上述の第２の実施例や第３の実施例に上述の第４の実施例を適用することも可能である。

本発明に係る車両用電池パックは、防水性を確保しながらも、内部でガスが発生したときに、当該ガスを外部へ確実に排気することができるため、自動車産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。

１電池セル
２電極
３安全弁
５電池モジュール（バッテリ）
１０カバー部材
１１天板
１１ｂ貫通孔（ガス排気孔）
１２側板
２０トレイ部材
２１底板
２２側板
３１閉塞部材
３１ｂ貫通孔
３２シール部材
３３逆流防止弁
４１溶着箇所
５０固定部材
５１ボルト
５２ナット

Claims

電動車両に搭載されるバッテリを収容するトレイ部材と、前記トレイ部材の開口部を覆うカバー部材とを備えた車両用電池パックであって、
前記トレイ部材または前記カバー部材における少なくとも１箇所に内部のガスを排気可能なガス排気孔が設けられ、
前記ガス排気孔を閉塞するように、前記トレイ部材および前記カバー部材よりも融点の低い材料からなる閉塞部材が設けられる
ことを特徴とする車両用電池パック。
請求項１に記載された車両用電池パックであって、
前記閉塞部材に内外を貫通する貫通孔が設けられ、
前記貫通孔を封止するようにシール部材が設けられる
ことを特徴とする車両用電池パック。
請求項１に記載された車両用電池パックであって、
前記閉塞部材に内外を貫通する貫通孔が設けられ、
前記貫通孔を閉塞するように逆流防止弁が設けられる
ことを特徴とする車両用電池パック。
請求項１から請求項３の何れか一項に記載された車両用電池パックであって、
前記バッテリが、安全弁を備えるものであり、
前記ガス排気孔が、前記トレイ部材または前記カバー部材における前記安全弁に対向する箇所にて開口している
ことを特徴とする車両用電池パック。