JP2014110138A

JP2014110138A - 組電池

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Publication number: JP2014110138A
Application number: JP2012263615A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Asakura; 一眞淺倉; Kosuke Kusaba; 幸助草場; Katsunori Sato; 勝則佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN103855343B; CN103855343A; JP5761164B2; US20140154541A1

Abstract

【課題】本発明によれば、弁から放出されたガスを速やかに冷却するとともに、異物混入等による単電池の短絡を防止することを目的とする。
【解決手段】複数の単電池と、電池異常時に前記単電池から放出されるガスを該組電池の外部に排出するための排出経路とを有する組電池であって、前記排煙経路の壁面には、フィン形状部が形成されており、前記排煙経路と前記複数の単電池との間に絶縁性のシート状部材を配置したことを特徴とする組電池。前記単電池は、円筒形状の単電池である。
前記複数の単電池は互いに、該単電池の径方向に配列されている。前記シート状部材は、前記径方向に隣接する前記単電池の端子を互いに接続するためのバスバーに接触している。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の単電池を有する組電池に関する。

ハイブリッド自動車、電気自動車などには、車両用走行用モータに供給される作動電力を蓄電する蓄電装置が搭載されている。この種の蓄電装置として、特許文献１は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を挟む一対のエンドプレートと、所定方向に延びて一対のエンドプレートに固定される複数の連結部材と、複数の蓄電素子を収容するためのケースと、を有し、弁が設けられた蓄電素子の外面に沿って配置される少なくとも２つの連結部材が、ケースの内壁面に接触し、ケースとともに、弁から排出されたガスの移動スペースを形成する蓄電装置を開示する。

特開２０１２−１０９１２６号公報

しかしながら、上述の構成では、弁から放出されたガスが移動スペースを流れる際に、他の蓄電素子が加熱されて、異常発熱などを生じる恐れがある。また、移動スペース内に混入した異物が蓄電素子の導電部に接触したり、或いは結露によって、蓄電素子が短絡する恐れがある。

そこで、本願発明は、単電池から放出されたガスを速やかに冷却するとともに、異物混入等による単電池の短絡を防止することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明は、複数の単電池と、電池異常時に前記単電池から放出されるガスを該組電池の外部に排出するための排出経路とを有する組電池であって、前記排煙経路の内壁面には、フィン形状部が形成されており、前記排煙経路と前記複数の単電池との間に絶縁性のシート状部材を配置したことを特徴とする。

本発明によれば、単電池から放出されたガスを速やかに冷却するとともに、異物混入等による単電池の短絡を防止することができる。

組電池の分解斜視図である。組電池の外観斜視図である。単電池の断面図である。組電池をＸ−Ｚ面で切断した断面図である。図４の一部における拡大図である。図５に対応しており、導電性異物Ｅ１を模式的に示している。図５に対応しており、導電性異物Ｅ１及びガスＥ２を模式的に示している。組電池の概略平面図である。図５に対応しており、フィン形状部の変形例を示している。図５に対応しており、フィン形状部の別の変形例を示している。

本発明の一実施形態である組電池について、図面を参照しながら説明する。図１は組電池の分解斜視図である。図２は、組電池の外観斜視図である。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する３軸である。以下の説明において、Ｘ軸方向を＋Ｘ軸方向、Ｘ軸方向に対する相反方向を−Ｘ軸方向、Ｙ軸方向を＋Ｙ軸方向、Ｙ軸方向に対する相反方向を−Ｙ軸方向、Ｚ軸方向を＋Ｚ軸方向、Ｚ軸方向に対する相反方向を−Ｚ軸方向と定義する。ただし、＋Ｘ軸方向及び−Ｘ軸方向を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めてＸ軸方向と表記する。＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めてＹ軸方向と表記する。＋Ｚ軸方向及び−Ｚ軸方向を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めてＺ軸方向と表記する。

組電池１は、複数の単電池１０を有する。単電池１０は、いわゆる円筒型電池であり、円筒状に形成された電池ケースの内部に発電要素が収容されている。単電池１０としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。

組電池１を構成する、すべての単電池１０は、図１に示すように、正極端子１１が上方に位置するように配置されている。すなわち、すべての単電池１０の正極端子１１は、同一平面内（Ｘ−Ｙ平面内）において、並んで配置されている。言い換えれば、すべての単電池１０の負極端子１２は、同一平面内（Ｘ−Ｙ平面内）において、並んで配置されている。単電池１０の詳細については、後述する。

各単電池１０は、ホルダ２０によって保持される。ホルダ２０は、各単電池１０が挿入される開口部２１を有している。開口部２１は、単電池１０の外周面に沿った形状（具体的には、円形状）に形成されており、単電池１０の数だけ設けられている。ただし、ホルダ２０の開口部２１は、必ずしも単電池１０の数だけ設けられている必要はない。例えば、複数の単電池１０を軸方向に直列接続した電池群を保持する場合には、これらの電池群を一つの開口部２１で保持することができる。また、一部の開口部２１を、単電池１０を保持しない開口部とし、この開口部を、バスバ（導電部材）を挿通させるためのスペースとして用いることもできる。さらに、径方向に隣接する単電池１０をそれぞれ保持する開口部を繋げて、一つの開口部２１としてもよい。

ホルダ２０を、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料で形成すれば、充放電などによって単電池１０で発生した熱をホルダ２０に伝達しやすくなる。単電池１０の熱をホルダ２０に逃がすことにより、各単電池１０の温度バラツキを抑制することができる。

ホルダ２０の開口部２１および単電池１０の間には、絶縁体３０が配置されている。絶縁体３０は、例えば、樹脂などの絶縁材料によって形成されており、単電池１０およびホルダ２０を絶縁状態とする。絶縁体３０には、単電池１０が挿入される開口部３１が形成されている。開口部３１は、単電池１０の数だけ設けられている。

絶縁体３０は、弾性変形することができる材料（例えば、射出成型で用いられる樹脂）、或いは熱硬化性樹脂などの接着剤で形成されている。絶縁体３０を弾性変形させること、又は単電池１０とホルダ２０の間を樹脂で埋めることにより、単電池１０の外周面と、ホルダ２０の開口部２１とに絶縁体３０を密接させることができる。このように、絶縁体３０を弾性変形させることや、ホルダ２０と接着させることにより、各単電池１０をホルダ２０に固定することができる。例えば、各単電池１０をホルダ２０の開口部２１に挿入しておき、絶縁体３０を構成する材料を、単電池１０および開口部２１の間に充填することにより、絶縁体３０を形成することができる。

ホルダ２０は、モジュールケース４０に固定される。モジュールケース４０の上面には、複数の単電池１０を組み込むための開口部が形成されており、モジュールケース４０の上面は、ホルダ２０によって塞がれる。ホルダ２０の外縁には、複数のフランジ２２が設けられている。ここで、フランジ２２の数は、適宜設定することができる。モジュールケース４０には、フランジ２２を支持する複数のフランジ４１が設けられている。各フランジ４１は、ホルダ２０の各フランジ２２に対応した位置に設けられている。

フランジ２２をフランジ４１に取り付けることにより、モジュールケース４０に対してホルダ２０を位置決めすることができる。具体的には、フランジ２２の一部が、モジュールケース４０の外壁面と接触することにより、ホルダ２０は、モジュールケース４０に対して、Ｘ−Ｙ平面内で位置決めされる。

各フランジ４１には、穴部４１ａが形成されており、穴部４１ａには、ボルト（図示せず）が挿入される。また、フランジ２２には、ボルトが挿入されるネジ溝（図示せず）が形成されている。穴部４１ａおよびフランジ２２のネジ溝に対してボルトを挿入することにより、ホルダ２０をモジュールケース４０に固定することができる。すなわち、ホルダ２０がモジュールケース４０に対してＺ軸方向に移動することを阻止できる。

モジュールケース４０は、Ｘ−Ｙ平面内において、複数の単電池１０を囲んでおり、モジュールケース４０の内側に複数の単電池１０が収容される。モジュールケース４０の底面４２には、複数の開口部４２ａが形成されている。開口部４２ａは、単電池１０の数だけ設けられている。単電池１０を開口部４２ａに挿入することにより、モジュールケース４０に対して、各単電池１０を位置決めすることができる。

すなわち、単電池１０の負極端子１２側の領域は、モジュールケース４０の開口部４２ａによって、Ｘ−Ｙ平面内で位置決めされる。一方、単電池１０の正極端子１１側の領域は、ホルダ２０の開口部２１によって、Ｘ−Ｙ平面で位置決めされる。このように、本実施形態では、単電池１０の長手方向（Ｚ軸方向）における両端が、モジュールケース４０およびホルダ２０によってそれぞれ位置決めされることにより、Ｘ−Ｙ平面内で隣り合う２つの単電池１０が互いに接触してしまうことを防止している。

モジュールケース４０は、樹脂などの絶縁材料で形成することができる。これにより、Ｘ−Ｙ平面内で隣り合う２つの単電池１０を絶縁状態とすることができる。なお、単電池１０の外面を、絶縁材料で形成された層で覆っておけば、Ｘ−Ｙ平面内で隣り合う２つの単電池１０を絶縁状態とすることもできる。一方、モジュールケース４０を導電性材料で形成することもできる。この場合には、モジュールケース４０のうち、単電池１０と対向する面に対して、絶縁材料で形成された層を形成しておくことができる。これにより、モジュールケース４０および単電池１０を絶縁状態とすることができる。

モジュールケース４０は、Ｙ軸方向で対向する側壁４３ａ，４３ｂを有する。側壁４３ａには、Ｘ軸方向に並んで配置された複数のスリット４４ａが形成されている。各スリット４４ａは、Ｚ軸方向に延びており、矩形状の開口によって形成されている。

スリット４４ａは、後述するように、モジュールケース４０の内部に、単電池１０の温度調節に用いられる熱交換媒体を取り込むために用いられる。具体的には、Ｘ軸方向に延びるチャンバ（図示せず）を側壁４３ａに取り付け、チャンバに熱交換媒体を供給すれば、チャンバに供給された熱交換媒体が、スリット４４ａを通過して、モジュールケース４０の内部に移動することができる。

モジュールケース４０の側壁４３ｂには、Ｘ軸方向に並んで配置された複数のスリット４４ｂが形成されている。各スリット４４ｂは、Ｚ軸方向に延びており、矩形状の開口によって形成されている。スリット４４ｂは、後述するように、モジュールケース４０の内部に存在する熱交換媒体をモジュールケース４０の外部に排出させるために用いられる。具体的には、Ｘ軸方向に延びるチャンバ（図示せず）を側壁４３ｂに取り付ければ、スリット４４ｂを通過した熱交換媒体をチャンバに移動させて、このチャンバから熱交換媒体を排出させることができる。

単電池１０が充放電などによって発熱しているときには、冷却用の熱交換媒体をモジュールケース４０の内部に供給することにより、単電池１０の温度上昇を抑制することができる。すなわち、熱交換媒体および単電池１０の間で熱交換を行わせることにより、単電池１０の熱を熱交換媒体に伝達させて、単電池１０の温度上昇を抑制することができる。熱交換媒体としては、空気などを用いることができる。単電池１０を冷却するときには、単電池１０の温度よりも低い温度となるように、予め冷却された熱交換媒体を用いることができる。

一方、外部環境などの影響を受けて、単電池１０が過度に冷えているときには、加温用の熱交換媒体をモジュールケース４０の内部に供給することにより、単電池１０の温度低下を抑制することができる。すなわち、熱交換媒体および単電池１０の間で熱交換を行わせることにより、熱交換媒体の熱を単電池１０に伝達させて、単電池１０の温度低下を抑制することができる。熱交換媒体としては、空気などを用いることができる。単電池１０を温めるときには、単電池１０の温度よりも高い温度となるように、ヒータなどを用いて予め温められた熱交換媒体を用いることができる。

モジュールケース４０の＋Ｘ軸方向の端部には、ガス排出口４７が形成されている。ガス排出口４７は、側壁４３ａの＋Ｚ軸方向の端部におけるＸ軸方向略中央に形成されている。ガス排出口４７には、図示しない排煙ダクトを接続することができる。この排煙ダクトを介して、単電池１０から放出されたガスを組電池１の外部に逃がすことができる。組電池１の内部には、ガス排出口４７に接続される排煙経路が形成されているが、排煙経路の詳細については後述する。

モジュールケース４０の下部には、複数のブラケット４５が設けられている。ブラケット４５は、開口部４５ａを有しており、開口部４５ａには、ボルト（図示せず）が挿入される。本実施形態の組電池１を、特定の機器に搭載するときには、ブラケット４５が用いられる。すなわち、ブラケット４５に挿入されるボルトを用いれば、組電池１を特定の機器に搭載することができる。組電池１は、例えば、車両に搭載することができる。この場合には、ブラケット４５を用いて、組電池１を車両ボディに固定することができる。

組電池１を車両に搭載するときには、モータ・ジェネレータを用いて、組電池１から出力された電気エネルギを運動エネルギに変換することができる。この運動エネルギを車輪に伝達させれば、車両を走行させることができる。また、モータ・ジェネレータを用いることにより、車両の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギに変換することができる。この電気エネルギは、回生電力として、組電池１に蓄えることができる。

ホルダ２０の上面には、正極カバー５１が配置されている。なお、図２では、正極カバー５１を省略している。正極カバー５１は、Ｚ軸方向に延びる腕部５１ａを有しており、腕部５１ａの先端には、開口部が形成されている。ホルダ２０の外縁には、ピン２３が設けられており、ピン２３は、腕部５１ａの開口部に挿入される。これにより、正極カバー５１をホルダ２０に固定することができる。

正極カバー５１には、詳細を後述するフィン形状部５１１が形成されている。正極カバー５１およびホルダ２０の間には、スペースが形成されている。このスペースは、絶縁シート８０によって、後述するバスバー６０の第１領域６０ａを収容する収容部と、単電池１０から排出されたガスを移動させたりするための排煙経路とに領域分けされている。

本実施形態では、上述したように、すべての単電池１０における正極端子１１が、組電池１の上方に位置している。このため、各正極端子１１から排出されるガスを、正極カバー５１およびホルダ２０の間に形成された、１つのスペースに溜めることができる。

ここで、複数の単電池１０における正極端子１１を、組電池１の上面および下面にそれぞれ配置すると、組電池１の上面および下面からガスが排出されてしまう。この場合には、組電池１の上面および下面のそれぞれに対して、ガスの排出経路を設けなければならず、ガスの排出経路が大型化しやすくなってしまう。本実施形態では、組電池１の上面だけにガスの排出経路を設けるだけでよいため、ガスの排出経路が大型化することを抑制できる。

また、単電池１０から排出されるガスは、上方に向かって移動しやすい。このため、正極端子１１が上方となるように単電池１０を配置すれば、正極端子１１からガスを排出させやすくなる。

モジュールケース４０の底面４２は、負極カバー５２によって塞がれる。負極カバー５２は、モジュールケース４０の底面４２に沿った形状に形成されている。負極カバー５２および底面４２の間には、後述するバスバー６０，７１が配置される。このため、負極カバー５２は、バスバー６０，７１を保護するために用いられる。

ホルダ２０（絶縁体３０）から突出した単電池１０の正極端子１１には、バスバー６０の正極タブ６１が接続される。正極タブ６１は、Ｚ軸方向において正極端子１１と対向する位置に設けられており、正極端子１１および正極タブ６１は、溶接などによって接続することができる。本実施形態では、５つの正極タブ６１が、バスバー６０の第１領域６０ａに形成されており、第１領域６０ａは、Ｘ−Ｙ平面に沿った平板状に形成されている。バスバー６０の第１領域６０ａは、上述したように、ホルダ２０および正極カバー５１の間に配置される。

第１領域６０ａに形成される正極タブ６１の数（１つ以上）は、適宜設定することができる。後述するように、複数の単電池１０を電気的に並列に接続するときには、電気的に並列に接続される単電池１０の数に応じて、第１領域６０ａに形成される正極タブ６１の数が設定される。言い換えれば、第１領域６０ａに形成される正極タブ６１の数は、電気的に並列に接続される単電池１０の数となる。本実施形態において、複数のバスバー６０における第１領域６０ａは、対応する正極タブ６１の位置に応じた形状に形成されている。

モジュールケース４０の開口部４２ａから突出した単電池１０の負極端子１２には、バスバー６０の負極タブ６２が接続される。負極タブ６２は、Ｚ軸方向において負極端子１２と対向する位置に設けられており、負極端子１２および負極タブ６２は、溶接などによって接続することができる。本実施形態では、５つの負極タブ６２が、バスバー６０の第２領域６０ｂに形成されており、第２領域６０ｂは、Ｘ−Ｙ平面に沿った平板状に形成されている。バスバー６０の第２領域６０ｂは、上述したように、モジュールケース４０および負極カバー５２の間に配置される。

第２領域６０ｂに形成される負極タブ６２の数（１つ以上）は、適宜設定することができる。後述するように、複数の単電池１０を電気的に並列に接続するときには、電気的に並列に接続される単電池１０の数に応じて、第２領域６０ｂに形成される負極タブ６２の数が設定される。言い換えれば、第２領域６０ｂに形成される負極タブ６２の数は、電気的に並列に接続される単電池１０の数となる。本実施形態において、複数のバスバー６０における第２領域６０ｂは、対応する負極タブ６２の位置に応じた形状に形成されている。

第１領域６０ａおよび第２領域６０ｂは、Ｚ軸方向に延びる第３領域６０ｃを介して接続されている。言い換えれば、第３領域６０ｃの上端は、第１領域６０ａと接続されており、第３領域６０ｃの下端は、第２領域６０ｂと接続されている。第３領域６０ｃは、モジュールケース４０の外側に配置されている。すべてのバスバー６０における第３領域６０ｃは、Ｘ軸方向に並んで配置されているとともに、モジュールケース４０の側壁４３ｂに沿って配置されている。

側壁４３ｂの外面には、凹部４６が形成されており、凹部４６に対して第３領域６０ｃが収容される。凹部４６は、Ｘ軸方向で隣り合う２つのスリット４４ｂの間に形成されている。そして、Ｘ軸方向で隣り合う２つのスリット４４ｂの間に、バスバー６０の第３領域６０ｃが位置している。

本実施形態の組電池１では、バスバー６０の他に、バスバー７１，７２も用いている。バスバー７１，７２は、Ｘ軸方向における組電池１の両端に設けられており、バスバー６０とは異なる形状を有している。

バスバー７１は、負極端子１２と接続される負極タブ７１ａを備えている。ここで、バスバー７１は、正極端子１１と接続されていない。本実施形態において、バスバー７１は、５つの負極端子１２と接続されるため、５つの負極タブ７１ａを備えている。また、バスバー７２は、正極端子１１と接続される正極タブ７２ａを備えている。ここで、バスバー７２は、負極端子１１と接続されていない。本実施形態において、バスバー７２は、５つの正極端子１１と接続されるため、５つの正極タブ７２ａを備えている。

バスバー７１に設けられたリード７１ｂは、組電池１の負極端子として用いられる。また、バスバー７２に設けられたリード７２ｂは、組電池１の正極端子として用いられる。組電池１を負荷と電気的に接続するときには、リード７１ｂ，７２ｂが配線を介して負荷と接続される。

また、複数の組電池１を電気的に直列に接続するときには、一方の組電池１のリード７１ｂが、他方の組電池１のリード７２ｂと電気的に接続される。ここで、図２に示す複数の組電池１をＸ軸方向に並べるとき、一方の組電池１におけるリード７１ｂは、他方の組電池１におけるリード７２ｂと隣り合う位置に配置される。これにより、リード７１ｂ，７２ｂを容易に接続することができる。

本実施形態では、バスバー６０の第１領域６０ａに設けられた複数の正極タブ６１を複数の正極端子１１に接続したり、バスバー６０の第２領域６０ｂに設けられた複数の負極タブ６２を複数の負極端子１２に接続したりしている。これにより、複数の単電池１０を電気的に並列に接続することができる。具体的には、５つの単電池１０を電気的に並列に接続することができる。ここで、電気的に並列に接続された５つの単電池１０によって、１つの電池ブロックが構成される。

また、本実施形態では、１つのバスバー６０に関して、第１領域６０ａの正極タブ６１と、第２領域６０ｂの負極タブ６２とは、互いに異なる単電池１０と接続されている。このため、バスバー６０の第３領域６０ｃを介して、複数の電池ブロックを電気的に直列に接続することができる。言い換えれば、バスバー６０の数を変更することにより、電気的に直列に接続される電池ブロックの数を変更することができる。

一方、組電池１の一端に位置する電池ブロックでは、複数の単電池１０における負極端子１２がバスバー７１によって電気的に並列に接続されている。また、組電池１の他端に位置する電池ブロックでは、複数の単電池１０における正極端子１１がバスバー７２によって電気的に並列に接続されている。

なお、電池ブロックを構成する単電池１０の数、言い換えれば、電気的に並列に接続される単電池１０の数は、適宜設定することができる。バスバー６０の第１領域６０ａに設けられる正極タブ６１の数や、バスバー６０の第２領域６０ｂに設けられる負極タブ６２の数を変更すれば、電気的に並列に接続される単電池１０の数を変更することができる。正極タブ６１の数を変更すれば、第１領域６０ａの形状は、図１および図２に示す第１領域６０ａの形状とは異なる。同様に、負極タブ６２の数を変更すれば、第２領域６０ｂの形状は、図１に示す第２領域６０ｂの形状とは異なる。

次に、図３を参照しながら、単電池１０の構成について詳細に説明する。図３は、単電池をＸ−Ｚ面で切断した断面図である。単電池１０は、正極端子１１と、電池ケース１３と、発電要素１４とを含む。電池ケース１３は、有底筒形状に形成されており、その内周面には径方向内側に向かって突出する突出部１３ａが形成されている。正極端子１１は、絶縁材料からなるガスケット１５を介して突出部１３ａに支持されている。ガスケット１５が絶縁材料から構成されることにより、正極端子１１及び電池ケース１３は電気的に絶縁される。電池ケース１３の−Ｚ軸方向の端部には、電池ケース１３に対して電位が等しい負極端子１２が形成されている。電池ケース１３の内部には、発電要素１５が収容されている。発電要素１５は、正極用リード線１６を介して、正極端子１１に接続されるとともに、負極用リード線１７を介して、負極端子１２に接続されている。

また、正極端子１１には、ガス放出弁としてのガス通路１１ａと、弁板１１ｂとが形成されている。過充電、過放電などの電池異常時に、電解液が電気分解してガスが発生すると、発生したガスにより電池ケース１３の内圧が高まる。ガスがさらに発生して、電池ケース１３の内圧が弁板１１ｂの作動圧に到達すると、弁板１１ｂが破断する。弁板１１ｂが破断すると、ガス通路１１ａを通って単電池１０の外部にガスが排出される。なお、弁板１１ｂのかわりに、所定圧になると開くバネ式の弁を用いてもよい。

図４は、組電池をＸ−Ｚ面で切断した組電池の概略断面図である。図５は、図４の点線で囲んだ領域を拡大した拡大図である。これらの図を参照して、フィン形状部５１１は、Ｚ軸方向において複数の単電池１０と向き合う領域に形成されている。フィン形状部５１１は、＋Ｚ軸方向（つまり、単電池１０から離隔する方向）に凸となる第１の屈曲形状部５１１ａと、−Ｚ軸方向（つまり、単電池１０に接近する方向）に凸となる第２の屈曲形状部５１１ｂと、Ｚ軸方向に延びて、第１の屈曲形状部５１１ａ及び第２の屈曲形状部５１１ｂを連設するフラット形状部５１１ｃとをＸ軸方向に連続形成することにより構成されている。

言い換えると、フィン形状部５１１は、第１の屈曲形状部５１１ａ及びＸ軸方向において向き合う一対のフラット形状部５１１ｃにより形成される凹部と、第２の屈曲形状部５１１ｂ及び一対のフラット形状部５１１ｃにより形成される凸部とをＸ軸方向に交互に連続させることにより構成されている。

絶縁シート８０は、正極タブ６１に貼り付けられており、絶縁シート８０とフィン形状部５１１との間に形成されたスペースによって排煙経路Ｓ１が形成される。また、絶縁シート８０によって、モジュールケース４０の内部は、バスバー６０の第１領域６０ａを収容する収容部と、排煙経路Ｓ１とに領域分けされる。なお、絶縁シート８０は、必ずしもその全てが絶縁材料で形成されている必要はなく、少なくとも外装部分に絶縁層が形成されていればよい。したがって、例えば、導電部材の周りを絶縁材料で覆うことにより、絶縁シート８０としてもよい。

次に、図６を参照しながら、絶縁シート８０の作用効果について説明する。図６は、図５に対応しており、ハッチングで示すＥ１は排煙経路Ｓ１に混入した金属製異物を模式的に示している。図３に図示するように、単電池１０の正極端子１１と電池ケース１３とは互いに近接しているため、絶縁シート８０を省略した構成では、排煙経路Ｓ１に混入した金属製異物Ｅ１が正極端子１１及び電池ケース１３の両方に接触して、単電池１０が短絡するおそれがある。また、排煙経路Ｓ１において結露が発生した場合にも、正極端子１１及び電池ケース１３が導通して、単電池１０が短絡するおそれがある。これに対して、本実施形態では、絶縁シート８０がバスバー６０に貼り付けられることにより、排煙経路Ｓ１とバスバー６０を収容する収容部とが仕切られているため、排煙経路Ｓに混入した金属製異物Ｅ１、或いは結露水によって単電池１０が短絡することを防止できる。

次に、図７を参照しながら、絶縁シート８０及びフィン形状部５１１が協働することによる作用効果について説明する。図７は、図５に対応しており、ハッチングで示すＥ１及びＥ２はそれぞれ、単電池１０から排煙経路Ｓ１に放出された金属製異物及びガスを模式的に示している。

上述したように、電池異常時に正極端子１１におけるガス通路１１ａを通ってガスＥ２が排出される。このガスＥ２は高温であるため、ガス通路１１ａ近傍の絶縁シート８０が溶融して絶縁シート８０に開口部が形成され、排煙経路Ｓ１の内部にガスＥ２が排出される。ここで、フィン形状部５１１の内面は凹部及び凸部を連続させることにより、受熱面積が大きく設定されているため、Ｘ軸方向において向き合う一対のフラット形状部５１１ｃに挟まれたスペースに流入したガスＥ２を急速に冷却することができる。また、フィン形状部５１１の外面も凹部及び凸部を連続させることにより、放熱面積が大きく設定されているため、ガスＥ２から受熱した熱を速やかに放熱することができる。これにより、ガスＥ２によって電池異常に至っていない単電池１０が加熱されることを抑制できる。

また、ガスＥ２によって溶融される絶縁シート８０の面積を小さくすることができる。
つまり、絶縁シート８０のうち電池異常となった単電池１０に対応する領域のみが熱溶融し、電池異常となっていない他の単電池１０に対応する領域は熱溶融しないため、電池異常に至った後も当該他の単電池１０の絶縁性を確保することができる。すなわち、ガスＥ２とともに放出された金属製異物Ｅ１によって、当該他の単電池１０の正極端子１１と負極端子１２とが導通して、電池短絡するのを防止できる。

ここで、排煙経路Ｓ１にガスＥ２が放出されると、排煙経路Ｓ１の内圧が高まり、正極カバー５１に加わる負荷が増大する。本実施形態では、正極カバー５１にフィン形状部５１１が形成されることにより、剛性が高められているため、内圧上昇の増大による正極カバー５１の変形を十分に抑制することができる。

図８は、組電池の概略平面図であり、絶縁シート８０を省略して図示する。図８を参照して、フィン形状部５１１はＹ軸方向に延びており、ガス排出口４７はフィン形状部５１１の＋Ｙ軸方向の端部に対応した位置に形成されているため、フィン形状部５１１によって排煙経路Ｓ１を流れるガスＥ２の移動が妨げられることを抑制できる。すなわち、Ｘ軸方向において向き合うフラット形状部５１１ｃに挟まれたスペースはガスＥ２の排煙方向であるＹ軸方向に延びているため、ガス排出口４７に向かって流れるガスＥ２に対する抵抗が少なくなり、組電池１の外部にガスＥ２を速やかに排出することができる。

このように、本実施形態のフィン形状部５１１は、受熱及び放熱処理を促進する機能と、ガスＥ２の速やかな排出を促す機能と、耐圧機能とを有しているため、機能の集約化による構造の簡素化及び低コスト化を実現することができる。

（変形例１）
上述の実施形態では、フィン形状部５１１を第１の屈曲形状部５１１ａと、第２の屈曲形状部５１１ｂと、フラット形状部５１１ｃとをＸ軸方向に連続的に形成することにより構成したが、本発明はこれに限るものではなく、受熱及び放熱処理を促進できる他の形状であってもよい。当該他の形状は、例えば、図９に示すように、フィン形状部５１１における第１の屈曲形状部５１１ａ及び第２の屈曲形状部５１１ｂをＸ軸方向に延びるフラット形状部５１１ｄ、５１１ｅに変更した凹凸形状であってもよい。また、当該他の形状は、例えば、図１０に示すように、いわゆるＶ字形状部５１１ｆをＸ軸方向に連設したものであってもよい。

（変形例２）
上述の実施形態では、正極端子１１にガス放出弁を形成したが、ガス放出弁は負極端子１２に形成してもよい。この場合、負極端子１２に隣接する位置に排煙経路Ｓを形成するとともに、負極端子１２に溶接されるバスバー７１に対して絶縁シート８０を貼り付けることができる。

１…組電池１０…単電池１１…正極端子１２…負極端子
１３…電池ケース６０…バスバー６１…正極タブ８０…絶縁シート
５１１…フィン形状部

Claims

複数の単電池と、電池異常時に前記単電池から放出されるガスを該組電池の外部に排出するための排出経路とを有する組電池であって、
前記排煙経路の壁面には、フィン形状部が形成されており、
前記排煙経路と前記複数の単電池との間に絶縁性のシート状部材を配置したことを特徴とする組電池。
前記単電池は、円筒形状の単電池であり、
前記複数の単電池は互いに、該単電池の径方向に配置されており、
前記シート状部材は、前記径方向に隣接する前記単電池の端子を互いに接続するためのバスバーに接触していることを特徴とする請求項１に記載の組電池。
前記端子は、ガス放出弁が形成された正極端子であることを特徴とする請求項２に記載の組電池。
前記単電池は、底面が負極端子である有底筒状の電池ケースと、前記電池ケースの開口部を塞ぐ位置に配置される前記正極端子と、を有することを特徴とする請求項３に記載の組電池。
前記フィン形状部は、凹部及び凸部を交互に連続させた形状であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の組電池。
前記各凹部は、前記排煙経路における排煙方向に延びていることを特徴とする請求項５に記載の組電池。