JP2015153616A - バッテリパック - Google Patents

Abstract

【課題】小型化とコスト低減を図る。【解決手段】バッテリパック１０は、バッテリモジュール１４を収容するバッテリケース１１と、バッテリケース１１内への外気の流入を許容する冷風流入口１６（通気部）と、冷風流入口１６に設けられ、常には冷風流入口１６を通して外気がバッテリケース１１内に流入することを許容し、熱膨張することより冷風両入口１６における外気の流入を遮断する第１熱膨張部材２４と、バッテリケース１１内への外気の流入を許容する放熱口２０（通気部）と、放熱口２０に設けられ、常には放熱口２０を通して外気がバッテリケース１１内に流入することを許容し、熱膨張することより放熱口２０における外気の流入を遮断する第２熱膨張部材２５とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリパックに関するものである。

特許文献１には、バッテリモジュールをバッテリケース内に収容した電気自動車用のバッテリパックにおいて、放熱性を高める手段としてバッテリケースの外面に放熱フィンを形成する技術が開示されている。この種のバッテリパックにおいて、放熱性を更に高める手段としては、バッテリケースの内部と外部とを連通させる放熱口を形成することが考えられる。

しかし、放熱口をバッテリケースに形成すると、バッテリモジュールが発火した場合に、放熱口を通して空気（酸素）がバッテリケース内に供給されるため、自然鎮火は期待できない。この対策としては、特許文献２に記載された火災対策技術を適用することが可能である。これは、バッテリケース内で火災が発生したことを検知すると、バッテリケース内に消化剤を噴射して鎮火するようになっている。

特開２０１３−８２３１２号公報 特開平０９−０７４６０３号公報

上記特許文献２に記載された火災対策手段は、バッテリケース内に、火災が発生したことを検知するための火災検知手段と、火災検知手段の検知信号に基づいて消化剤を噴射するための非常装置とを設ける必要がある。そのため、バッテリケース全体が大型化するだけでなく、コストが高くつくという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、小型化とコスト低減を図ることを目的とする。

本発明のバッテリパックは、
バッテリモジュールを収容するバッテリケースと、
前記バッテリケース内への外気の流入を許容する通気部と、
前記通気部に設けられ、常には前記通気部を通して外気が前記バッテリケース内に流入することを許容し、熱膨張することより前記通気部における外気の流入を遮断する熱膨張部材とを備えているところに特徴を有する。

この構成によれば、バッテリモジュールが発火すると、熱膨張部材が熱膨張してバッテリケース内への外気の流入が遮断されるので、自然鎮火する。本発明によれば、火災を検知するための装置や消火剤を噴射させる装置を、不要に若しくは簡素化できるので、バッテリモジュールの小型化とコスト低減を図ることができる。

実施例１のバッテリパックの側面図 冷風流入口において熱膨張部材が熱膨張する前の状態をあらわす部分拡大側断面図 冷風流入口において熱膨張部材が熱膨張した状態をあらわす部分拡大側断面図 放熱口において熱膨張部材が熱膨張する前の状態をあらわす部分拡大側断面図 放熱口において熱膨張部材が熱膨張した状態をあらわす部分拡大側断面図

（１）本発明のバッテリパックは、前記通気部が、前記バッテリケースの壁面から突出した庇部を有しており、前記熱膨張部材が前記庇部に配置されていてもよい。この構成によれば、熱膨張部材を安定して配置することができる。

（２）本発明のバッテリパックは、前記通気部が筒状をなしており、前記熱膨張部材が前記通気部の内周面に配置されていてもよい。この構成によれば、通気部の内部を熱膨張部材によって確実に塞ぐことができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図５を参照して説明する。本実施例１のバッテリパック１０は、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載されるものであり、バッテリケース１１と、バッテリモジュール１４と、熱膨張部材２４，２５とを備えて構成されている。

バッテリケース１１は、上面を凹ませたロアケース１２と、下面を凹ませたアッパケース１３とを上下に重ね合わせ、両ケース１２，１３をボルト締め等により結合して構成されている。バッテリモジュール１４は、複数のセル（図示省略）を水平方向に並列して配置するとともに、各セルの電極を直列接続した周知の形態のものである。バッテリモジュール１４は、ロアケース１２に載置された状態で、バッテリケース１１内に収容されている。バッテリモジュール１４は発熱するため、冷却手段として、バッテリケース１１に冷風が供給されるようになっているとともに、バッテリケース１１内の熱を外部へ排出するようになっている。

冷風をバッテリケース１１に供給する手段として、ロアケース１２を構成する下部周壁部１５には、冷風流入口１６（請求項に記載の通気部）が形成されている。図２に示すように、冷風流入口１６は、下部周壁部１５の一部を外面側へ円筒状に膨出させた筒部１７を有しており、ロアケース１２（バッテリケース１１）の内部と外部とを連通させている。筒部１７の内周には、全周に亘って連続した形態の第１収容溝１８が形成されている。この第１収容溝１８には、後述する第１熱膨張部材２４が収容されるようになっている。

筒部１７の外周には、熱交換機（図示省略）で発生させた冷風をバッテリケース１１側へ送り出す流路となる冷風供給ホース２６が接続されている。冷風は、熱交換機に取り込んだ大気中の空気を冷却することによって発生させたものである。したがって、バッテリケース１１の内部には、熱交換機と冷風供給ホース２６と冷風流入口１６を介して外気（酸素）が流入し得るようになっている。

また、バッテリケース１１内の熱を外部へ排出する手段として、アッパケース１３を構成する上部周壁部１９には、複数の放熱口２０（請求項に記載の通気部）が形成されている。放熱口２０は、アッパケース１３（バッテリケース１１）の内部と外部とを連通させている。したがって、放熱時には、バッテリケース１１内の高温の空気が放熱口２０を通してバッテリケース１１外へ排出される。しかし、火災発生時等のようにバッテリケース１１内の温度分布に片寄りが生じた場合には、一部の放熱口２０を通って外気（酸素）がバッテリケース１１内に流入し得るようになっている。

図４に示すように、放熱口２０は、上部周壁部１９の一部を外側へ叩き出すことによって形成されている。放熱口２０は、庇部２１と、一対の側壁部２２とを有している。庇部２１は、上部周壁部１９からバッテリケース１１の外方に向かって斜め下向きに傾斜した板状に延出している。側壁部２２は、その壁面を略鉛直方向に向けた状態で上部周壁部１９からバッテリケース１１の外方へ延出している。側壁部２２の上端縁は庇部２１の側縁部に連なっている。庇部２１の下面（放熱口２０に臨む面）と、両側壁部２２の内面（放熱口２０に臨む面）の上端部には、第２収容溝２３が形成されている。第２収容溝２３は、庇部２１及び両側壁部２２に亘って連続した１つの凹部である。

本実施例１のバッテリパック１０には、バッテリケース１１内で火災が発生した時に、自然鎮火を実現する手段として、第１熱膨張部材２４と複数の第２熱膨張部材２５とが設けられている。第１熱膨張部材２４は、円環形をなしており、冷風流入口１６（筒部１７の内周）に形成した第１収容溝１８内に収容されている。収容された第１熱膨張部材２４の外周面は、第１収容溝１８の内周面（溝底面）に対し接着剤（図示省略）により接着されている。しかし、第１熱膨張部材２４の外面のうちその軸線と直交する一対の端面は、第１収容溝１８の内側面に対して相対変位し得るようになっている。また、図２に示すように、第１熱膨張部材２４が熱膨張していない状態では、第１熱膨張部材２４の内周面が、筒部１７の内周面に対して殆ど段差無く連なっている。

複数の第２熱膨張部材２５は、夫々、放熱口２０に形成した第２収容溝２３内に個別に収容されている。つまり、第２熱膨張部材２５は、第２収容溝２３に沿うように屈曲した形状をなしている。収容された第２熱膨張部材２５のうち第２収容溝２３の溝底面と対応する領域は、接着剤（図示省略）により第２収容溝２３の溝底面に接着されている。しかし、第２熱膨張部材２５のうち第２収容溝２３の溝底面と非対応の領域は、第２収容溝２３の内側面に対して相対変位し得るようになっている。また、図４に示すように、第２熱膨張部材２５が熱膨張していない状態では、第２熱膨張部材２５の内周面が、庇部２１の下面及び側壁部２２の内側面に対して殆ど段差無く連なっている。

第１熱膨張部材２４と第２熱膨張部材２５の材質は、いずれも、熱膨張性黒鉛が含有されたゴム材料である。第１熱膨張部材２４と第２熱膨張部材２５は、例えば２５０〜３００℃に加熱されると急激に膨張するようになっており、その膨張率は、最大で１０倍程度に達するようになっている。熱膨張した第１熱膨張部材２４は、第１収容溝１８の外方（つまり、冷風流入口１６の径方向内側）へ膨出する。また、熱膨張した第２熱膨張部材２５は、第２収容溝２３の外方（庇部２１の下方であり、両側壁部２２の内側）へ膨出するようになっている。

次に、本実施例１の作用を説明する。バッテリケース１１内のバッテリモジュール１４が発火すると、バッテリケース１１が高温となるため、第１熱膨張部材２４と第２熱膨張部材２５が熱膨張する。図３に示すように、熱膨張した第１熱膨張部材２４は、冷風流入口１６の全体を塞ぎ、冷風流入口１６からバッテリケース１１内への空気（酸素）の流入を遮断する。また、熱膨張した第２熱膨張部材２５は、放熱口２０の全体を塞ぎ、放熱口２０からバッテリケース１１内への空気（酸素）の流入を遮断する。このように第１熱膨張部材２４と第２熱膨張部材２５によってバッテリケース１１内への酸素の供給が遮断されるので、バッテリケース１１内は自然に鎮火する。

本実施例１のバッテリパック１０は、バッテリモジュール１４を収容するバッテリケース１１と、バッテリケース１１内への外気の流入を許容する冷風流入口１６と、冷風流入口１６に設けた第１熱膨張部材２４と、バッテリケース１１内への外気の流入を許容する放熱口２０と、放熱入口に設けた第２熱膨張部材２５とを備えている。第１熱膨張部材２４は、常には冷風流入口１６を通して外気がバッテリケース１１内に流入することを許容し、第２熱膨張部材２５は、常には放熱口２０を通して外気がバッテリケース１１内に流入することを許容する。

しかし、第１熱膨張部材２４は、熱膨張することよって冷風流入口１６における外気の流入を遮断し、第２熱膨張部材２５は、熱膨張することよって放熱口２０における外気の流入を遮断する。この構成によれば、バッテリモジュール１４が発火すると、熱膨張部材２４，２５が熱膨張してバッテリケース１１内への外気の流入が遮断されるので、自然鎮火する。本実施例１によれば、火災を検知するための装置や消火剤を噴射させる装置が、不要にでき若しくは簡素化できるので、バッテリモジュール１４の小型化とコスト低減を図ることができる。

また、本実施例１のバッテリパック１０は、通気部としての放熱口２０が、バッテリケース１１の壁面から突出した庇部２１を有しており、第２熱膨張部材２５が庇部２１に配置されているのであるが、この構成によれば、第２熱膨張部材２５を安定して配置することができる。また、通気部としての冷風流入口１６が筒状をなしており、第１熱膨張部材２４が冷風流入口１６の内周面に配置されているのであるが、この構成によれば、冷風流入口１６の内部を第１熱膨張部材２４によって確実に塞ぐことができる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例１では、冷風流入口をロアケースのみに設けたが、冷風流入口は、アッパケースのみに設けた場合や、ロアケースとアッパケースの両方に設けた場合にも適用できる。
（２）上記実施例１では、放熱口をアッパケースのみに設けたが、放熱口は、ロアケースのみに設けた場合や、ロアケースとアッパケースの両方に設けた場合にも適用できる。
（３）上記実施例１では、熱膨張部材を、冷風流入口の内周面の全周に亘って配置したが、熱膨張部材は、冷風流入口の内周面のうち周方向の一部のみに配置してもよく、周方向に間隔を空けた複数箇所に分散して配置してもよい。
（４）上記実施例１では、熱膨張部材を、放熱口を構成する庇部と側壁部の両方に亘って配置したが、熱膨張部材は、庇部のみに配置してもよく、側壁部のみに配置してもよい。
（５）上記実施例１では、通気部が、冷風流入口と放熱口である場合について説明したが、本発明は、通気部が、冷風流入口や放熱口とは異なる用途に供されるもの（例えば、バッテリモジュールの充電や放電を行うためのケーブルが接続されるコネクタ等）であってもよい。また、ロアケースとアッパケースとの合せ面等、組付け公差に起因して生じるクリアランスが、通気部となってしまうような場合にも適用できる。

１０…バッテリパック
１１…バッテリケース
１４…バッテリモジュール
１６…冷風流入口（通気部）
２０…放熱口（通気部）
２１…庇部
２４…第１熱膨張部材
２５…第２熱膨張部材

Claims (3)

1. バッテリモジュールを収容するバッテリケースと、
   前記バッテリケース内への外気の流入を許容する通気部と、
   前記通気部に設けられ、常には前記通気部を通して外気が前記バッテリケース内に流入することを許容し、熱膨張することより前記通気部における外気の流入を遮断する熱膨張部材とを備えていることを特徴とするバッテリパック。
2. 前記通気部が、前記バッテリケースの壁面から突出した庇部を有しており、
   前記熱膨張部材が前記庇部に配置されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。
3. 前記通気部が筒状をなしており、
   前記熱膨張部材が前記通気部の内周面に配置されていることを特徴とする請求項１記載のバッテリパック。

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