JP2015125939A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】蓋部材の開放時における蓋部材の脱落を抑止すること。
【解決手段】電池パック１０は、密閉ケースを有し、この密閉ケースには、複数の電池モジュールが収容されている。本体部の開口１６は、矩形板状の蓋部材１３によって閉塞されている。蓋部材１３は、密閉ケースの内圧が上昇したときに、開口１６を形成する開口縁部１４から離間する方向に変形して密閉ケース内の気体を放出する開放部４１，４２と、密閉ケースの内圧が開放部４１，４２が変形して密閉ケース内の気体を放出し始める内圧となった場合でも開口縁部１４との接合を維持する接合力で接合された接合部３５とを有している。開放部４１，４２と接合部３５の間には、リブ３６の突出部３７，３８が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、密閉ケースに電池セルを収容した電池パックに関する。

密閉ケースに電池セルを収容した電池パックにおいて、密閉ケースの内圧を開放するように構成したものとしては、例えば特許文献１が挙げられる。
図７に示すように、特許文献１に記載のバッテリケースには、開口部１０１が設けられている。開口部１０１は、封止板１０２で封止されている。封止板１０２は、締結部材１０３によってバッテリケースに固定されている。そして、バッテリケース内に収容されたバッテリ（電池セル）に異常が生じて、バッテリから気体が排出されると、バッテリケースの内圧が上昇していく。そして、バッテリケースの内圧によって封止板１０２がバッテリケースから離れる方向に変形していく。これにより、封止板１０２とバッテリケースの間には、隙間が形成され、この隙間からバッテリケースの外部に気体が排出されることで、バッテリケースの内圧が開放される。

特開２０１１−１９８５７０号公報

ところで、封止板１０２が変形し、この変形が締結部材１０３によって固定された部分にまで及ぶと、締結部材１０３には封止板１０２の変形による応力が生じ、締結部材１０３がバッテリケースから脱落し、封止板１０２がバッテリケースから脱落するおそれがある。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓋部材の開放時における蓋部材の脱落を抑止することができる電池パックを提供することにある。

上記課題を解決する電池パックは、開口を有する本体部と、当該本体部の前記開口を形成する開口縁部上に設けられ、前記開口を閉塞する蓋部材とを有する密閉ケースと、前記密閉ケースの内部に収容された電池セルと、を備え、前記蓋部材は、前記密閉ケースの内圧が上昇したときに前記開口縁部から離間する方向に変形して前記密閉ケース内の気体を放出する開放部と、前記密閉ケースの内圧が前記開放部が変形して前記密閉ケース内の気体を放出し始める内圧となった場合でも接合部材によって前記開口縁部との接合を維持する接合力で前記開口縁部に接合された接合部と、を有し、前記開放部と前記接合部との間には、前記蓋部材を補強する補強部が設けられていることを要旨とする。

これによれば、密閉ケースの内圧が上昇すると、蓋部材の開放部と本体との間に隙間が形成され、この隙間から密閉ケースの気体が排出されることで密閉ケースの内圧が開放される。開放部の変形は、開放部と接合部の間に設けられた補強部によって抑止され、変形が接合部まで及びにくい。このため、開放部が変形することに伴い接合部材に応力が加わることが抑止され、蓋部材の開放時に、蓋部材が本体から脱落しにくい。

上記電池パックについて、前記蓋部材は、ボルトによって前記密閉ケースに接合されていることが好ましい。
これによれば、接合部に荷重が加わることを抑止することで、ボルトに荷重が加わりにくく、ボルトの破損を抑止することができる。

本発明によれば、蓋部材の開放時における蓋部材の脱落を抑止することができる。

実施形態における電池パックを示す分解斜視図。 実施形態における電池パックを示す正面図。 実施形態における電池セルを示す断面図。 比較例の電池パックを示す斜視図。 （ａ）は蓋部材が変形する前の電池パックを示す斜視図、（ｂ）は蓋部材が変形したときの電池パックを示す斜視図。 （ａ）〜（ｅ）は変形例の電池パックを示す正面図。 従来技術を示す斜視図。

以下、電池パックの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池パック１０は、密閉ケース１１を有し、この密閉ケース１１には、複数の電池モジュール２１が収容されている。電池モジュール２１は、複数の電池セル２２を有している。密閉ケース１１は、開口１６を有する有底四角筒状の本体部１２を有している。本体部１２の開口１６を形成する開口縁部１４上には、矩形板状の蓋部材１３が設けられ、この蓋部材１３によって開口１６が閉塞されている。蓋部材１３は、接合部材としてのボルトＢによって本体部１２の開口縁部１４に接合されている。具体的にいえば、開口縁部１４には、ボルトＢが螺合される螺合穴１５が形成されており、蓋部材１３に設けられた挿通孔１７に挿通されたボルトＢが螺合穴１５に螺合されることで蓋部材１３が開口縁部１４に接合されている。開口縁部１４と蓋部材１３との間には、シール材１８が設けられている。以下の説明において、蓋部材１３の４つの端部３１〜３４のうち、対向する一対の端部（対向する一辺）を第１の端部３１、第２の端部３２とし、第１の端部３１と第２の端部３２とは異なる端部を第３の端部３３、第４の端部３４とする。

図２に示すように、ボルトＢは、蓋部材１３の４つの端部３１〜３４のうち、第１の端部３１及び第２の端部３２に設けられている。ボルトＢは、第１の端部３１と第２の端部３２の一部に設けられており、角部には設けられていない。ボルトＢは、第３の端部３３と第４の端部３４の対向方向（第３の端部３３から第４の端部３４へ向かう方向）に並設されている。第３の端部３３と第４の端部３４にはボルトＢが設けられていない。

そして、第１の端部３１及び第２の端部３２に設けられるボルトＢは、密閉ケース１１の内圧が、後述する第１の開放部４１及び第２の開放部４２が変形して密閉ケース１１内の気体を放出し始める内圧となった場合でも、蓋部材１３の一部と開口縁部１４との接合が維持されるような締め量で締め付けられている。

したがって、蓋部材１３において、密閉ケース１１の内圧が、後述する第１の開放部４１及び第２の開放部４２が変形して密閉ケース１１内の気体を放出し始める内圧となった場合でも、ボルトＢによって開口縁部１４との接合が維持される部分が、接合部にあたる。

本実施形態では、第１の端部３１に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第３の端部３３側のボルトＢにおける第３の端部３３に最も近い部分と、第２の端部３２に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第３の端部３３側のボルトＢにおける第３の端部３３に最も近い部分と、を結ぶ仮想線を第１仮想線Ｌ１とし、第１の端部３１に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第４の端部３４側のボルトＢにおける第４の端部３４に最も近い部分と、第２の端部３２に設けられた複数のボルトＢのうち、最も第４の端部３４側のボルトＢにおける第４の端部３４に最も近い部分と、を結ぶ仮想線を第２仮想線Ｌ２とした場合、蓋部材１３において第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２との間の領域が接合部（以降、接合部３５）に相当する。

蓋部材１３の厚み方向と交わる面（密閉ケース１１の外面）には、補強部としてのリブ３６が設けられている。
リブ３６は矩形板状をなしており、蓋部材１３の中央（第１の端部３１に設けられたボルトＢと第２の端部３２に設けられたボルトＢとの間）に設けられている。リブ３６は、接合部３５の一部（接合部３５における第１の端部３１側のボルトＢと第２の端部３２側のボルトＢとの間の部分）に設けられる矩形状の本体３９と、本体３９における第３の端部３３側の端部からから第３の端部３３に向けて突出する第１の突出部３７と、本体３９における第４の端部３４側の端部から第４の端部３４に向けて突出する第２の突出部３８とを有している。

したがって、蓋部材１３は、密閉ケース１１の内圧が上昇したとき、ボルトＢで開口縁部１４に接合されていない第３の端部３３及び第４の端部３４が、開口縁部１４から離間する方向に変形するが、当該変形は、第１の突出部３７及び第２の突出部３８の端部を支点として変形することとなる。つまり、密閉ケース１１の内圧が上昇したときに開口縁部１４から離間する方向に変形して密閉ケース１１内の気体を放出する開放部は、蓋部材１３における第１の突出部３７が設けられた部分よりも第３の端部３３側の領域と、第２の突出部３８が設けられた部分よりも第４の端部３４側の領域となる。

以降、蓋部材１３における第１の突出部３７が設けられた部分よりも第３の端部３３側の領域を第１の開放部４１と称し、蓋部材１３における第２の突出部３８が設けられた部分よりも第４の端部３４側の領域を第２の開放部４２と称して説明を行う。

なお、リブ３６の第１の突出部３７は、本体３９と第１の開放部４１との間に設けられていると言え、リブ３６の第２の突出部３８は、本体３９と第２の開放部４２との間に設けられているとも言える。また、第１の突出部３７は、接合部３５と第１の開放部４１との間に設けられており、第２の突出部３８は、接合部３５と第２の開放部４２との間に設けられているともいえる。

図３に示すように、電池セル２２（例えば、リチウムイオン二次電池や、ニッケル水素蓄電池）は、電池ケース２３の内部に電極組立体２４及び電解液２５が収容されている。電池ケース２３は、電極組立体２４を収容する有底箱状のケース本体２６と、ケース本体２６の開口を閉塞する矩形板状の蓋２７とから構成されている。蓋２７には、蓋２７の厚み方向に貫通する孔２８が形成されるとともに、この孔２８には、電池ケース２３の内圧が規定圧力を超えたときに開放される弁２９が設けられている。なお、この「規定圧力」は、電池ケース２３の内圧が高まったときに、電池ケース２３が破損する前に弁２９が破断するような圧力に設定される。

次に、本実施形態の電池パック１０の作用について説明する。
電池セル２２に異常が生じると、電池ケース２３内で気体が発生し、電池ケース２３の内圧が上昇する。電池ケース２３の内圧が規定圧力を超えると、電池ケース２３に設けられた弁２９が破断する。そして、電池ケース２３に設けられた弁２９が破断すると、電池ケース２３内の気体（例えば、水素）が密閉ケース１１内に放出されて、密閉ケース１１の内圧が上昇する。

第１の端部３１及び第２の端部３２は、ボルトＢによって開口縁部１４に接合されているのに対して、第３の端部３３及び第２の端部３２は、第１の端部３１及び第２の端部３２に設けられたボルトＢによる付勢力によって本体部１２に向けて付勢されているだけなので、密閉ケース１１の内圧が上昇すると第１の開放部４１及び第２の開放部４２が本体部１２から離れる方向に変形しようとする。

図４に示すように、蓋部材１３にリブ３６が設けられていない電池パック２００の場合、第１の開放部４１及び第２の開放部４２が本体部１２から離れる方向に変形しようとすると、ボルトＢを支点として蓋部材１３が変形していくため、ボルトＢに応力が生じる。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、蓋部材１３にリブ３６が設けられている場合には、第１の開放部４１及び第２の開放部４２が変形しようとすると、第１の突出部３７及び第２の突出部３８の端部を支点として蓋部材１３が変形するため、ボルトＢにまで蓋部材１３の変形が及びにくい。リブ３６において、第３の端部３３に向けて突出する第１の突出部３７の端部と、第４の端部３４に向けて突出する第２の突出部３８の端部が境界となって蓋部材１３が変形するため、変形がボルトＢまで及びにくくなる。

そして、第１の開放部４１及び第２の開放部４２が変形すると、第１の開放部４１及び第２の開放部４２と、本体部１２との間には隙間が形成される。この隙間から気体が密閉ケース１１の外部に排出されることで、密閉ケース１１の内圧が開放される。したがって、蓋部材１３は、部分的に本体部１２の開口縁部１４への接合力を異ならせることで弁体として機能している。蓋部材１３においてボルトＢによって開口縁部１４に接合される部分は、第１の開放部４１及び第２の開放部４２が変形して密閉ケース１１内の気体を放出し始める内圧でも本体部１２との接合が維持される接合力でボルトＢによって本体部１２に接合されている。

そして、第１の開放部４１及び第２の開放部４２の変形は、蓋部材１３の弾性範囲内で元の形状に戻る。なお、実際には、蓋部材１３の変形量は僅かである場合が多いが、説明の便宜上図面では誇張して表現している。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）蓋部材１３における第１の開放部４１及び第２の開放部４２と接合部３５との間にリブ３６を設けて、第１の突出部３７における第３の端部３３側の端部及び第２の突出部３８における第４の端部３４側の端部を支点として蓋部材１３が変形するようにしているため、蓋部材１３の変形がボルトＢにまで及びにくい。このため、密閉ケース１１の内圧の上昇に伴ってボルトＢが本体部１２から脱落することが抑止される。この結果、蓋部材１３が本体部１２から脱落することが抑止され、蓋部材１３の脱落によって他の部材が破損することが抑止される。

（２）ボルトＢに応力が生じることを抑止することで、ボルトＢが破損することを抑止することができる。このため、ボルトＢを繰り返し使用することができる。
（３）ボルトＢに応力が加わることが抑止されるため、ボルトＢの雄ねじ及び螺合穴１５の雌ねじが潰れにくい。このため、異常が生じた電池セル２２（電池モジュール２１）を交換すれば、密閉ケース１１の本体部１２を繰り返し使用することができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○図６（ａ）に示すように、一つの端部（図では第３の端部３３）にのみボルトＢを設けてもよい。そして、ボルトＢよりも第４の端部３４側にリブ５２を設ける。蓋部材１３においてリブ５２の第４の端部３４側に最も近い部分と第４の端部３４との間の領域が、開放部５１となり、並設されたボルトＢにおける第４の端部３４に最も近い部分を結ぶ仮想線Ｌ３と第３の端部３３との間の領域が接合部３５となる。蓋部材１３が変形するときには、リブ５２における最も開放部５１側の部分が支点となり、蓋部材１３が変形する。

○実施形態では、リブ３６の一部を突出させることで蓋部材１３における第１の開放部４１及び第２の開放部４２と接合部３５との間に補強部を設けたが、図６（ｂ）に示すように、リブ６１全体が蓋部材１３における第１の開放部４１及び第２の開放部４２と接合部３５との間に設けられるようにしてもよい。

○図６（ｃ）に示すように、蓋部材１３に複数のリブ７１が設けられていてもよい。この場合、それぞれのリブ７１の蓋部材１３における第１の開放部４１に向かって突出する第１の突出部７２の端部が支点となって第１の開放部４１が変形する。また、それぞれのリブ７１の蓋部材１３における第２の開放部４２に向かって突出する第２の突出部７３の端部が支点となって第２の開放部４２が変形する。したがって、蓋部材１３において、それぞれのリブ７１における最も第３の端部３３に近い部分を結ぶ第４の仮想線Ｌ４と第３の端部３３との間の領域が第１の開放部４１となり、それぞれのリブ７１における最も第４の端部３４に近い部分を結ぶ第５の仮想線Ｌ５と第４の端部３４との間の領域が第２の開放部４２となる。

○図６（ｄ）に示すように、蓋部材１３における第３の端部３３に並設されたボルトＢと、第４の端部３４に並設されたボルトＢとの間の部分に、ボルトＢに沿うように２つのリブ８１を設けてもよい。この場合、第３の端部３３側に設けられたリブ８１における第４の端部３４に最も近い部分と、第４の端部３４側に設けられたリブ８１における第３の端部３３に最も近い部分との間の領域が、開放部８３となる。また、蓋部材１３における第３の端部３３に並設されたボルトＢにおける最も第４の端部３４に近い部分を結ぶ第６の仮想線Ｌ６と第３の端部３３との間の領域が接合部３５となり、更に、第４の端部３４に並設されたボルトＢにおける最も第３の端部３３に近い部分を結ぶ第７の仮想線Ｌ７と第４の端部３４との間の領域も接合部３５となる。

○図６（ｅ）に示すように、蓋部材１３における第３の端部３３及び第４の端部３４に複数のボルトＢを並設するとともに、第１の端部３１及び第２の端部３２における第３の端部３３と第４の端部３４側にボルトＢを設けてもよい。この場合、リブ９１は、第１の端部３１及び第２の端部３２における第３の端部３３側に設けられたボルトＢと、第１の端部３１及び第２の端部３２における第４の端部３４側に設けられたボルトＢに沿うように設けられる。この場合、第１の端部３１及び第２の端部３２における第３の端部３３側に設けられたボルトＢに沿うリブ９１の最も第４の端部３４に近い部分と、第１の端部３１及び第２の端部３２における第４の端部３４側に設けられたボルトＢに沿うリブ９１の最も第３の端部３３に近い部分との間の領域が開放部９２となる。また、蓋部材１３において、第１の端部３１及び第２の端部３２における第３の端部３３側に設けられたボルトＢの最も第４の端部３４に近い部分を結ぶ第８の仮想線Ｌ８と、第３の端部３３との間の領域が接合部３５となる。更に、蓋部材１３において、第１の端部３１及び第２の端部３２における第４の端部３４側に設けられたボルトの最も第３の端部３３に近い部分を結ぶ第９の仮想線Ｌ９と、第４の端部３４との間の領域も接合部３５となる。

○ボルトＢに代えて接着剤によって蓋部材１３を本体部１２に接合してもよい。この場合、蓋部材１３において接着材の最も開放部に近い部分と、蓋部材１３における開放部との間にリブ３６が設けられる。

○第１の開放部４１及び第２の開放部４２は、蓋部材１３における接合部３５に比べて本体部１２への接合力が弱ければ、ボルトＢや接着剤などで本体部１２に接合されていてもよい。

○蓋部材１３の第３の端部３３又は第４の端部３４をボルトＢによって本体部１２に接合してもよい。すなわち、開放部が一つであってもよい。
○補強部としてリブ３６を用いたが、蓋部材１３における第１の開放部４１及び第２の開放部４２と接合部３５との間の部分のみ他の部分よりも剛性の高い金属などで形成することで、補強部としてもよい。

○密閉ケース１１の形状やリブ３６の形状は、円形状や、多角形状などであってもよい。
次に、上記実施形態及び変形例から把握することができる技術的思想について以下に追記する。

（イ）開口を有する本体部と、前記開口を閉塞する蓋部材とを有する密閉ケースと、前記密閉ケースの内部に収容された電池セルと、を備え、前記蓋部材は、前記本体に接合部材によって接合された接合部と、前記本体への接合力が前記接合力よりも小さい開放部を有し、前記接合部材と前記開放部の間には前記蓋部材を補強する補強部が設けられていることを特徴とする電池パック。

Ｂ…ボルト、１０…電池パック、１１…密閉ケース、１２…本体部、１３…蓋部材、１６…開口、２２…電池セル、３５…接合部、３６…リブ。

これによれば、密閉ケースの内圧が上昇すると、蓋部材の開放部と本体との間に隙間が形成され、この隙間から密閉ケースの気体が排出されることで密閉ケースの内圧が開放される。開放部の変形は、開放部と接合部の間に設けられた補強部によって抑止され、変形が接合部まで及びにくい。このため、開放部が変形することに伴い接合部材に応力が加わることが抑止され、蓋部材の開放時に、蓋部材が本体から脱落しにくい。
上記電池パックについて、前記補強部は、前記接合部の一部に設けられる本体と、該本体から前記開放部に突出する突出部とを有していることが好ましい。

Claims (2)

1. 開口を有する本体部と、当該本体部の前記開口を形成する開口縁部上に設けられ、前記開口を閉塞する蓋部材とを有する密閉ケースと、
   前記密閉ケースの内部に収容された電池セルと、を備え、
   前記蓋部材は、前記密閉ケースの内圧が上昇したときに前記開口縁部から離間する方向に変形して前記密閉ケース内の気体を放出する開放部と、前記密閉ケースの内圧が前記開放部が変形して前記密閉ケース内の気体を放出し始める内圧となった場合でも接合部材によって前記開口縁部との接合を維持する接合力で前記開口縁部に接合された接合部と、を有し、
   前記開放部と前記接合部との間には、前記蓋部材を補強する補強部が設けられていることを特徴とする電池パック。
2. 前記蓋部材は、ボルトによって前記密閉ケースに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。