JP2015138673A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルから排出された気体が流入するダクトの変形を抑制すること。【解決手段】電池モジュール１０は、電池ユニット２１にバスバーカバーを取り付けることで構成されている。電池ユニット２１は、電池セル２２を有し、電池セル２２は、電池ホルダ３０に保持された状態で複数並設されている。スバーカバー４１は、矩形平板状の本体４２と、本体４２の短手方向両端から本体４２の厚み方向に向けて延びる矩形平板状の突出部４３とを有している。本体４２には、突出部４３が設けられた面とは反対側の面から本体４２の厚み方向に延びる矩形平板状の一対の壁部４４，４５が設けられている。壁部４４，４５の外面は、ボルト挿通部３６に沿っている。【選択図】図２

Description

本発明は、電池セルから排出された気体の流通路がダクト内に区画された電池モジュールに関する。

電池セルには、電池セルの内圧が高まったときに圧力を開放する圧力開放弁が設けられており、この種の電池セルを並設した電池モジュールでは、気体の拡散を抑止している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、ガス排出口を有する単電池を積層しており、単電池には、ガス排出口に対応して貫通孔が連設されたガス排出管が設けられている。単電池の内圧が上昇し、ガス排出口から気体が排出されると、この気体はガス排出管に流入し、気体が拡散することが抑止されている。

特開２０１３−２１８７９０号公報

ところで、単電池から気体が排出されると、ガス排出管の内圧が高まり、ガス排出管が変形するおそれがある。ガス排出管が変形すると、ガス排出管の気密性が確保できなくなるおそれがあるため、ガス排出管の変形を抑制することが望まれている。

本発明の目的は、電池セルから排出された気体が流入するダクトの変形を抑制することができる電池モジュールを提供することにある。

上記課題を解決する電池モジュールは、圧力開放弁を有するケースに電極組立体を収容した電池セルを複数備える電池ユニットと、内部に気体の流通路が区画されるダクトと、を備え、前記圧力開放弁が前記流通路に露出した電池モジュールであって、前記ダクトは、当該ダクトにおける前記流通路を区画する内面とは反対の面の少なくとも一部が前記電池ユニットを構成するユニット構成部材に沿うように配置されることを要旨とする。

これによれば、圧力開放弁が開放されることでダクトの内圧が高まり、ダクトが外側に向けて変形しようとすると、ダクトがユニット構成部材と当接する。これにより、ダクトの変形を抑制することができる。

上記電池モジュールについて、前記ダクトは、前記複数の電池セルを接続するバスバーを覆うバスバーカバーと一体であることが好ましい。
これによれば、部品点数が増加することを抑制することができる。

上記電池モジュールについて、前記ユニット構成部材は、前記ダクトよりも変形抵抗が高いことが好ましい。
これによれば、ユニット構成部材は、ダクトよりも変形しにくいため、ダクトが変形しようとしたときに、より適切にダクトの変形を抑制することができる。

上記電池モジュールについて、前記ダクトは、前記圧力開放弁と対向する本体と、前記本体から前記ケースにおける前記圧力開放弁が設けられた面に向けて延びる一対の壁部とを有し、前記一対の壁部が前記ユニット構成部材に沿うように配置されることが好ましい。

これによれば、互いに離れる方向に離間する一対の壁部の変形を抑制することで、流通路の気密性が確保されやすい。

本発明によれば、電池セルから排出された気体が流入するダクトの変形を抑制することができる。

実施形態における電池モジュールを示す分解斜視図。 実施形態における電池モジュールを示す断面図。 実施形態における電池セル及び電池ホルダを示す斜視図。 変形例の電池モジュールを示す断面図。

以下、電池モジュールの一実施形態について説明する。
図１に示すように、電池モジュール１０は、電池ユニット２１に樹脂製のバスバーカバー４１を取り付けることで構成されている。

電池ユニット２１は、電池セル２２を有し、電池セル２２は、樹脂製の電池ホルダ３０に保持された状態で複数並設されている。電池セル２２は、バスバー１３によって接続されている。本実施形態では、電池セル２２として角型電池を用いている。電池セル２２の並設方向両端には、エンドプレート１１が設けられている。各エンドプレート１１及び各電池ホルダ３０には、ボルトＢが挿通されている。ボルトＢは、一方のエンドプレート１１から他方のエンドプレート１１に向けて挿通され、他方のエンドプレート１１側でナットＮに螺合されている。

図２に示すように、上記した電池ホルダ３０に保持された電池セル２２は、ケース２３に電極組立体２４が収容されている。電極組立体２４は正極と負極を備えている。ケース２３は、電極組立体２４を収容する有底箱状の本体部２５と、本体部２５の開口部を閉塞する板状の蓋部２６とから構成されている。蓋部２６には、接続端子２７（正極端子及び負極端子）が設けられている。接続端子２７は、導電部材２９を介して電極組立体２４に電気的に接続されている。蓋部２６には、ケース２３の内圧が閾値まで上昇したときに、破断して開放される圧力開放弁２８が設けられている。「閾値」は、ケース２３の内圧が高まったときに、ケース２３の内圧によってケース２３が破損する前に圧力開放弁２８が破断するような圧力に設定される。また、蓋部２６には、ケース２３内に電解液を注入するための注液部１５が設けられている。注液部１５は、蓋部２６に形成された注液口１６に、封止栓１７が挿入される挿入部材１８が挿入されることで構成されている。注液部１５は、蓋部２６から突出している。

図３に示すように、電池ホルダ３０は、矩形平板状の第１の被覆部３１を有している。第１の被覆部３１の長手方向両端には、第１の被覆部３１の厚み方向に延びる矩形平板状の第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３が設けられている。第２の被覆部３２の長手方向第１端部３２ａ（第１の被覆部３１が設けられる端部とは反対側の端部）と、第３の被覆部３３の長手方向第１端部３３ａ（第１の被覆部３１が設けられる端部とは反対側の端部）には、各被覆部３２，３３の短手方向第１端部３２ｂ、３３ｂの間で延びる矩形平板状の第４の被覆部３４が設けられている。第４の被覆部３４は、厚み方向が被覆部３２，３３の短手方向と一致し、長手方向が第２の被覆部３２と第３の被覆部３３の対向方向に一致する。そして、第４の被覆部３４の厚み方向及び長手方向に直交する方向が、第４の被覆部３４の短手方向となる。

また、第４の被覆部３４の長手方向両端における第４の被覆部３４の短手方向の一端面上には、Ｕ字状をなすとともに、第４の被覆部３４の厚み方向に開口する端子収容部３５がそれぞれ設けられており、各端子収容部３５は、第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３に連設されている。

第４の被覆部３４の短手方向の一端面上には、端子収容部３５と隣り合って四角柱状のボルト挿通部３６が設けられている。ボルト挿通部３６の軸は、被覆部３２，３３の短手方向に延びている。ボルト挿通部３６には、ボルトＢが挿通される挿通孔３６ａがボルト挿通部３６の軸方向に貫通して設けられている。

第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３の長手方向第１端部３２ａ，３３ａには、各被覆部３２，３３と連設され、各被覆部３２，３３の長手方向に延びる矩形平板状の突出部３８が設けられている。また、第２の被覆部３２及び第３の被覆部３３の長手方向第２端部３２ｃ、３３ｃには、四角柱状の脚部３９が設けられている。脚部３９の軸は、被覆部３２，３３の短手方向に延びている。脚部３９には、ボルトＢが挿通される挿通孔３９ａが脚部３９の軸方向に貫通して設けられている。

図２に示すように、電池ホルダ３０は、電池セル２２同士を接続するバスバー１３を保護するためのバスバーカバー４１を保持している。バスバーカバー４１は、電池ホルダ３０の突出部３８の間に設けられている。バスバーカバー４１は、矩形平板状の本体４２と、本体４２の短手方向両端から本体４２の厚み方向に向けて延びる一対の矩形平板状の突出部４３とを有している。一対の突出部４３は、本体４２の短手方向両端の辺（本体４２の長辺）全体に亘って設けられている。本体４２には、突出部４３が設けられた面とは反対側の面から本体４２の厚み方向に延びる矩形平板状の一対の壁部４４，４５が設けられている。壁部４４，４５は、本体４２の短手方向に並んで設けられている。壁部４４，４５は、本体４２の短手方向両端の辺（本体４２の長辺）全体に亘って設けられている。壁部４４，４５の外面（壁部４４，４５において互いに対向する面とは反対側の面）間の距離は、電池ホルダ３０のボルト挿通部３６の互いに対向する面の間の距離よりも若干短い。

バスバーカバー４１は、突出部４３が電池ホルダ３０の突出部３８に沿うとともに、壁部４４，４５の外面がボルト挿通部３６に沿うように電池ホルダ３０に保持される。これにより、バスバーカバー４１は、本体４２における壁部４４，４５が設けられた面が電池セル２２の高さ方向一面（蓋部２６）と対向している。

本実施形態では、壁部４４，４５の外面は、ボルト挿通部３６と当接している。また、壁部４４，４５は、その先端（本体４２とは反対側の端部）が、電池セル２２の高さ方向一面（蓋部２６）と接触している。これにより、壁部４４，４５の内面、電池セル２２の高さ方向の一面、本体４２において突出部４３が設けられた面とは反対側の面に囲まれる領域に、流通路４６が区画される。したがって、本実施形態のダクトは、壁部４４，４５及び本体４２における壁部４４，４５の間の部分によって構成されており、バスバーカバー４１と一体となっている。圧力開放弁２８は、壁部４４，４５の間に位置しており、流通路４６に露出している。

本体４２の外面（本体４２における突出部４３が設けられる面）には、電池セル２２の充放電を制御する制御装置５１が載置されている。また、本体４２の外面には、制御装置５１を覆うカバー５２が設けられている。

次に、本実施形態の電池モジュール１０の作用について説明する。
電池セル２２に異常が生じ、電池セル２２の内部で気体が発生すると、電池セル２２の内圧が上昇する。電池セル２２の内圧の上昇に伴い、圧力開放弁２８が開放されると、圧力開放弁２８から排出された気体は、流通路４６に流入する。

流通路４６に気体が流入すると、流通路４６の内圧が上昇し、これにより、本体４２、壁部４４，４５は、流通路４６の外部に向けて変形しようとする。壁部４４，４５の外面は、ボルト挿通部３６に沿っているため、壁部４４，４５が変形しようとすると、このボルト挿通部３６に変形を規制される。特に、ボルト挿通部３６には、金属製のボルトＢが挿通され、このボルトＢによってボルト挿通部３６が補強されている。このため、ボルト挿通部３６の変形抵抗は、バスバーカバー４１よりも高く、壁部４４，４５が変形することがより規制されている。

また、本体４２が、流通路４６の外部に向けて変形しようとすると、制御装置５１及びカバー５２によって変形が抑制される。このため、ダクトを構成する壁部４４，４５及び本体４２は、電池ユニット２１を構成するユニット構成部材（ボルト挿通部３６、制御装置５１及びカバー５２）に沿って設けられることで、その変形が抑制されている。

ところで、壁部４４，４５や、本体４２を厚くすることで、壁部４４，４５や本体４２の変形を抑制することも考えられる。しかしながら、樹脂でバスバーカバー４１を製造する場合、各部位の厚みは、均等であることが望ましく、一部を厚くすると、反りや、ひけなどの原因となる。このため、壁部４４，４５や本体４２を厚くして変形を抑制する場合、突出部３８などの部位を含めて、バスバーカバー４１の全体を厚くする必要があり、バスバーカバー４１の大型化、製造コストの増大を招くおそれがある。

本実施形態のように、ユニット構成部材でダクトを補強することで、バスバーカバー４１を厚くすることなく、ダクトの変形を抑制することができる。
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）壁部４４，４５は、ボルト挿通部３６に沿っているため、壁部４４，４５が変形することがボルト挿通部３６によって規制されている。したがって、圧力開放弁２８が開放されて、気体が流通路４６内に排出されても、壁部４４，４５が変形しにくく、壁部４４，４５の先端と電池セル２２との間に隙間が形成されにくい。このため、壁部４４，４５の先端と電池セル２２との間に隙間が形成されることで、電池セル２２から排出された気体が、この隙間から外部に漏れ出すことが抑制される。

（２）ダクトは、バスバーカバー４１と一体となっており、バスバーカバー４１の本体４２には、制御装置５１及び制御装置５１を覆うカバー５２が載置されている。このため、本体４２の変形を、制御装置５１及びカバー５２を用いて抑制することができる。

（３）ボルト挿通部３６にボルトＢが挿通されていることで、ボルト挿通部３６は、ボルトＢによって補強されて、変形抵抗が、ダクトを構成する壁部４４，４５及び本体４２よりも高くなっている。このため、壁部４４，４５が変形しようとしたときに、より適切に壁部４４，４５の変形を抑制することができる。

（４）電池ユニット２１を構成するユニット構成部材を利用して、壁部４４，４５の変形を抑制しているため、壁部４４，４５を補強するための専用の部材を設けることなく、壁部４４，４５の変形を抑制することができる。

（５）互いに離れる方向に変形する一対の壁部４４，４５がユニット構成部材に沿っているため、両壁部４４，４５の先端と電池セル２２との間に隙間ができにくく、流通路４６の気密性が確保されやすい。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○図４に示すように、ダクト６１は、バスバーカバー４１と一体ではなくてもよい。ダクト６１は、筒状をなしており、軸方向に沿って形成される開口部６２を有している。そして、この開口部６２が電池セル２２における圧力開放弁２８が設けられる面と対向するように設けられることで、流通路４６が形成される。なお、ダクト６１の形状は、どのような形状であってもよく、軸方向に直交する方向の断面形状が、多角形や、円弧状をなすダクト６１などを用いてもよい。

○注液部１５、接続端子２７など、電池セル２２を構成する電池セル構成部材に壁部４４，４５の外面が沿うようにしてもよい。また、電池セル２２間に、電池セル２２の放熱を行う伝熱プレートが設けられる場合には、この伝熱プレートに壁部４４，４５の外面が沿うようにしてもよい。すなわち、ユニット構成部材とは、電池セル２２、電池セル２２を保持する電池ホルダ３０、電池セル２２の充放電に関わるバスバー１３や制御装置５１、電池セル２２の放熱を行う伝熱プレートなど、電池セル２２に関する部材であれば、どのような部材であってもよい。

○ユニット構成部材は、ダクトよりも変形抵抗が低くてもよい。この場合であっても、ダクトがユニット構成部材で補強されることで、ダクトの変形が抑制される。
○壁部４４，４５とボルト挿通部３６は、当接していなくてもよく、壁部４４，４５とボルト挿通部３６との間に若干の隙間が形成されていてもよい。流通路４６の内圧が高まり、壁部４４，４５が流通路４６の外部に向けて変形したときに、壁部４４，４５とボルト挿通部３６が当接して、それ以上の変形を抑制できればよい。

○実施形態では、ボルト挿通部３６（ユニット構成部材）に金属製のボルトＢが挿通されることで、ボルト挿通部３６の変形抵抗が大きくされているが、これに限られない。例えば、ボルト挿通部３６（ユニット構成部材）を壁部４４，４５よりも剛性の高い材料で形成してもよいし、ユニット構成部材の厚みを壁部４４，４５よりも厚くすることでユニット構成部材の変形抵抗をダクトよりも高くしてもよい。

○壁部４４，４５の先端は、電池セル２２に接していなくてもよく、例えば、スポンジなどの介在物が壁部４４，４５と電池セル２２との間に介在されていてもよい。
○電池セル２２として、角型電池以外の円筒形電池などを用いてもよい。

○ダクトの外面の一部がユニット構成部材に沿っていてもよい。例えば、一対の壁部４４，４５の外面のみがユニット構成部材に沿っていてもよいし、本体４２の外面のみがユニット構成部材に沿っていてもよい。なお、ダクトの一部が対向する壁部（実施形態では、壁部４４及び壁部４５）によって構成される場合、対向する壁部は互いに離間する方向に変形する。このため、ダクトの外面の一部にユニット構成部材を設ける場合、少なくとも対向する一対の壁部の外面にユニット構成部材を設けることが好ましい。

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）前記ダクトにおける前記流通路を区画する内面とは反対の面の少なくとも一部は、前記電池ユニットを構成するユニット構成部材に当接していることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

（ロ）前記ダクトにおける前記流通路を区画する内面とは反対の面の少なくとも一部は、変形したときに前記ユニット構成部材に当接することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。

１０…電池モジュール、２１…電池ユニット、２２…電池セル、２３…ケース、２４…電極組立体、２８…圧力開放弁、３０…電池ホルダ、３６…ボルト挿通部、４１…バスバーカバー、４２…本体、４４，４５…壁部、４６…流通路。

上記課題を解決する電池モジュールは、圧力開放弁を有するケースに電極組立体を収容した電池セルを複数備える電池ユニットと、内部に気体の流通路が区画されるダクトと、を備え、前記圧力開放弁が前記流通路に露出した電池モジュールであって、前記電池ユニットは、前記複数の電池セルをそれぞれ保持する複数の電池ホルダを備え、前記ダクトは、当該ダクトにおける前記流通路を区画する内面とは反対の面の少なくとも一部が前記電池ユニットを構成する前記電池ホルダに沿うように配置されることを要旨とする。

これによれば、圧力開放弁が開放されることでダクトの内圧が高まり、ダクトが外側に向けて変形しようとすると、ダクトが電池ホルダと当接する。これにより、ダクトの変形を抑制することができる。

上記電池モジュールについて、前記ダクトは、前記圧力開放弁と対向する本体と、前記本体から前記ケースにおける前記圧力開放弁が設けられた面に向けて延びる一対の壁部とを有し、前記一対の壁部が前記電池ホルダに沿うように配置されることが好ましい。

これによれば、互いに離れる方向に離間する一対の壁部の変形を抑制することで、流通路の気密性が確保されやすい。
上記電池モジュールについて、前記電池ホルダは、前記複数の電池セルを連結すべくボルトが挿通されるボルト挿通部を有し、前記ボルト挿通部は、前記ダクトの外面に近接して配置されることが好ましい。

Claims (4)

1. 圧力開放弁を有するケースに電極組立体を収容した電池セルを複数備える電池ユニットと、
   内部に気体の流通路が区画されるダクトと、を備え、前記圧力開放弁が前記流通路に露出した電池モジュールであって、
   前記ダクトは、当該ダクトにおける前記流通路を区画する内面とは反対の面の少なくとも一部が前記電池ユニットを構成するユニット構成部材に沿うように配置されることを特徴とする電池モジュール。
2. 前記ダクトは、前記複数の電池セルを接続するバスバーを覆うバスバーカバーと一体であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記ユニット構成部材は、前記ダクトよりも変形抵抗が高いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記ダクトは、前記圧力開放弁と対向する本体と、前記本体から前記ケースにおける前記圧力開放弁が設けられた面に向けて延びる一対の壁部とを有し、
   前記一対の壁部が前記ユニット構成部材に沿うように配置されることを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の電池モジュール。