JP2018006061A - Battery module - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery module capable of suppressing performance deterioration of a smoke exhaust duct due to gas, while avoiding increase in size of the battery module.SOLUTION: In a battery module including multiple battery cells 18 and a smoke exhaust duct 40 through which the gas discharged from the battery cells 18 flows, the battery cell 18 has a safety valve 24 for discharging the gas collected inside, when the internal pressure goes above a certain level, the smoke exhaust duct 40 has a protrusion 34 protruding from a face facing the safety valve 24 toward the safety valve 24, and becoming wider as it recedes from the safety valve 24, and the external size at the root of the protrusion 34 is equal to or larger than the external size of the safety valve 24.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複数の電池セルと、各電池セルから放出されたガスが流れる排煙ダクトと、を備えた電池モジュールに関する。   The present invention relates to a battery module including a plurality of battery cells and a smoke exhaust duct through which gas discharged from each battery cell flows.

従来から、充放電可能な二次電池である電池セルを複数組み合わせてモジュール化した電池モジュールが広く知られている。電池セルは、充放電あるいは高温保持過程において、電池セルの内部で種々のガスが発生することが知られている。電池セルには、こうしたガスを、電池セルの外部に放出するための安全弁が設けられている。また、電池モジュールには、安全弁から放出されたガスをモジュールの外部に導く排煙ダクトが設けられている。排煙ダクトは、安全弁の近傍に配され、安全弁側に開口した通路である。安全弁から放出されたガスは、この開口を介して排煙ダクトに流れ込む。   Conventionally, battery modules in which a plurality of battery cells, which are chargeable / dischargeable secondary batteries, are combined to form a module are widely known. It is known that a battery cell generates various gases inside the battery cell during charge / discharge or high temperature holding process. The battery cell is provided with a safety valve for releasing such gas to the outside of the battery cell. The battery module is also provided with a smoke exhaust duct that guides the gas released from the safety valve to the outside of the module. The smoke exhaust duct is a passage disposed near the safety valve and opened to the safety valve side. The gas released from the safety valve flows into the smoke exhaust duct through this opening.

特開2013−098105号公報JP 2013-098105 A

ここで、通常、安全弁から放出されたガスは、排煙ダクトのうち安全弁との対向面に当たる。放出されるガスは、高圧高温であるため、当該ガスが当たることで対向面が劣化し、排煙ダクトの性能が低下することがあった。そこで、ガスに起因する排煙ダクトの性能低下を防止するために、排煙ダクトを大きくして、排煙ダクトの対向面を安全弁から十分に離すことが考えられる。かかる構成とすれば、ガスは、排煙ダクトの対向面に当たる前に、温度低下および流速低下するため、対向面の劣化を防止できる。しかし、この場合、排煙ダクト、ひいては、電池モジュールの大型化という別の問題を招く。   Here, the gas released from the safety valve normally hits the surface of the smoke exhaust duct facing the safety valve. Since the gas to be released is high pressure and high temperature, when the gas hits, the facing surface deteriorates and the performance of the smoke exhaust duct may be deteriorated. Therefore, in order to prevent the performance of the smoke exhaust duct from degrading due to the gas, it is conceivable to enlarge the smoke exhaust duct and sufficiently separate the opposite surface of the smoke exhaust duct from the safety valve. With such a configuration, the gas decreases in temperature and flow velocity before hitting the opposing surface of the smoke exhaust duct, so that the deterioration of the opposing surface can be prevented. However, in this case, another problem of increasing the size of the smoke exhaust duct and, consequently, the battery module is caused.

特許文献1には、排煙カバー(排煙ダクト)から排煙ガス流路内に突出して設けられており、安全弁から放出されるガスが直接当たるリブを設けることが開示されている。かかる構成とすれば、排煙ダクの対向面と安全弁との距離を小さくしても、安全弁から放出されるガスの熱(熱エネルギー)の全部または一部をリブで吸収できるため、ガスにより、排煙ダクトの対向面が劣化することを、多少は、抑制できる。   Patent Document 1 discloses that a rib that protrudes from a smoke exhaust cover (smoke exhaust duct) into a smoke exhaust gas flow path and directly hits a gas discharged from a safety valve is disclosed. With such a configuration, even if the distance between the facing surface of the flue gas and the safety valve is reduced, all or part of the heat (thermal energy) of the gas released from the safety valve can be absorbed by the rib. The deterioration of the facing surface of the smoke exhaust duct can be somewhat suppressed.

しかし、特許文献1において、リブは、安全弁に比して、小さい。そのため、安全弁から放出されたガスの多くは、リブに当接することなく、直接、排煙ダクトの対向面に衝突する。このとき、ガスは、熱伝導率の高い衝突噴流として対向面に衝突するため、排煙ダクトの対向面が、ガスの熱により劣化する恐れがあった。つまり、特許文献1の技術でも、ガスに起因する排煙ダクトの性能低下を、十分に抑制できない。   However, in Patent Document 1, the rib is smaller than the safety valve. Therefore, most of the gas released from the safety valve directly collides with the facing surface of the smoke exhaust duct without contacting the rib. At this time, since the gas collides with the opposing surface as a collision jet having high thermal conductivity, the opposing surface of the smoke exhaust duct may be deteriorated by the heat of the gas. That is, even the technique of Patent Document 1 cannot sufficiently suppress the performance deterioration of the smoke exhaust duct caused by the gas.

そこで、本発明では、電池モジュールの大型化を避けつつ、ガスに起因する排煙ダクトの性能低下を抑制できる電池モジュールを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a battery module that can suppress a reduction in performance of a smoke exhaust duct caused by gas while avoiding an increase in size of the battery module.

本発明の電池モジュールは、複数の電池セルと、前記電池セルから放出されたガスが流れる排煙ダクトと、を備え、前記電池セルは、内圧が一定以上のときに、内部に溜まった前記ガスを放出する安全弁を有し、前記排煙ダクトは、前記安全弁との対向面から前記安全弁に向かって突出し、前記安全弁から離れるほど幅広となる突起体を有し、前記突起体の根元の外形サイズは、前記安全弁の外形サイズ以上である。   The battery module of the present invention includes a plurality of battery cells and a smoke exhaust duct through which the gas discharged from the battery cells flows, and the battery cell accumulates the gas when the internal pressure is a certain level or more. The smoke exhaust duct has a protrusion that protrudes from the surface facing the safety valve toward the safety valve and becomes wider as the distance from the safety valve increases, and the outer size of the base of the protrusion Is larger than the outer size of the safety valve.

本発明によれば、安全弁から放出されたガスは、必ず突起体に当たり、層流に変化するため、排煙ダクト、ひいては、電池モジュールを小型にしつつも、ガスに起因する排煙ダクトの劣化に伴う性能低下を抑制できる。   According to the present invention, since the gas released from the safety valve always hits the protrusion and changes into a laminar flow, the smoke exhaust duct, and hence the battery module, can be reduced in size, but the exhaust duct caused by the gas is deteriorated. The accompanying performance degradation can be suppressed.

本発明の実施形態である電池モジュールの斜視図である。It is a perspective view of the battery module which is embodiment of this invention. 電池セルの斜視図である。It is a perspective view of a battery cell. 樹脂枠の正面図である。It is a front view of a resin frame. 図3の概略A−A断面図である。FIG. 4 is a schematic AA cross-sectional view of FIG. 3. ダクト片周辺の拡大図である。It is an enlarged view around a duct piece. 突起体を有さない場合のガスの流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the gas when not having a protrusion.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態である電池モジュール10の概略斜視図である。また、図2は、この電池モジュール10で用いられる電池セル18の斜視図であり、図3は、樹脂枠20の正面図である。また、図4は、図3の概略A−A断面図であり、図5は、ダクト片32周辺の拡大図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of a battery module 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a battery cell 18 used in the battery module 10, and FIG. 3 is a front view of the resin frame 20. 4 is a schematic AA sectional view of FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged view around the duct piece 32. As shown in FIG.

この電池モジュール10は、電動車両、例えば、電気自動車や、ハイブリッド自動車に搭載される。電池モジュール10は、電池スタック12と、当該電池スタック12を挟持する一対のエンドプレート14と、一対のエンドプレート14を連結する拘束バンド16と、を備えている。電池スタック12は、複数の電池セル18および複数の樹脂枠20を厚み方向に交互に積層して成る。   The battery module 10 is mounted on an electric vehicle, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. The battery module 10 includes a battery stack 12, a pair of end plates 14 that sandwich the battery stack 12, and a restraining band 16 that connects the pair of end plates 14. The battery stack 12 is formed by alternately stacking a plurality of battery cells 18 and a plurality of resin frames 20 in the thickness direction.

電池セル18は、充放電可能な二次電池、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等で、正面視略長方形の角型形状を有している。電池セル18の上端面からは、略円筒形の正極端子22pおよび負極端子22nが突出している。正極端子22pおよび負極端子22nは、幅方向に間隔をあけて配置されている。   The battery cell 18 is a chargeable / dischargeable secondary battery, such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery, and has a rectangular shape with a substantially rectangular shape when viewed from the front. From the upper end surface of the battery cell 18, a substantially cylindrical positive electrode terminal 22 p and negative electrode terminal 22 n protrude. The positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n are arranged at an interval in the width direction.

電池セル18の上端面のうち幅方向中央、すなわち、正極端子22pおよび負極端子22nの間には、安全弁24が設けられている。安全弁24は、電池セル18の内圧が一定以上になった場合に開放され、電池セル18内部に溜まったガスを外部に放出する弁である。すなわち、電池セル18は、既述した通り、充放電可能な二次電池であるが、かかる二次電池は、充放電あるいは高温保持過程において種々のガスを発生する。こうしたガスが電池セル18のケース内に溜まり続けると電池セル18の内圧が過度に高まるため、電池セル18の内圧が一定以上になれば、安全弁24を開放し、ガスを外部に放出する。   A safety valve 24 is provided in the center in the width direction of the upper end surface of the battery cell 18, that is, between the positive terminal 22p and the negative terminal 22n. The safety valve 24 is a valve that is opened when the internal pressure of the battery cell 18 exceeds a certain level, and discharges the gas accumulated in the battery cell 18 to the outside. That is, as described above, the battery cell 18 is a secondary battery that can be charged and discharged, but such a secondary battery generates various gases during charging and discharging or a high-temperature holding process. If such gas continues to accumulate in the case of the battery cell 18, the internal pressure of the battery cell 18 increases excessively. Therefore, when the internal pressure of the battery cell 18 exceeds a certain level, the safety valve 24 is opened and the gas is released to the outside.

本実施形態の安全弁24は、電池セル18のケースを部分的に薄肉にすることで構成される。すなわち、本実施形態では、ケースの上端面に、幅方向に長尺な角丸長方形で、他の部位より薄肉な薄肉部を設け、当該薄肉部を安全弁24として用いている。電池セル18の内圧が高まると、薄肉で脆弱な薄肉部(安全弁24)が、優先的に断裂する。そして、この薄肉部(安全弁24)の断裂により、ケース内のガスが外部に放出される。なお、ここで例示した構成は、一例であり、安全弁24は、内圧が一定以上になった際に、開放されるのであれば、他の構成でもよい。   The safety valve 24 of the present embodiment is configured by partially thinning the case of the battery cell 18. That is, in the present embodiment, a thin-walled portion having a rounded rectangular shape elongated in the width direction and thinner than other portions is provided on the upper end surface of the case, and the thin-walled portion is used as the safety valve 24. When the internal pressure of the battery cell 18 increases, the thin and weak thin part (safety valve 24) is preferentially torn. And the gas in a case is discharge | released outside by the tearing of this thin part (safety valve 24). The configuration illustrated here is an example, and the safety valve 24 may have another configuration as long as the safety valve 24 is opened when the internal pressure becomes a certain level or more.

複数の電池セル18は、厚み方向に積層される。このとき、複数の電池セル18は、正極端子22pと負極端子22nが積層方向に交互に並ぶように、その向きを交互に替えて配される。すなわち、ある電池セル18を、向かって右側に正極端子22pが位置するように配置した場合には、次の電池セル18は、向かって右側に負極端子22nが位置するように配置する。そして、積層方向に隣接する正極端子22pと負極端子22nをバスバ(図示せず)で順次、連結することで、複数の電池セル18が、電気的に直列に接続される。   The plurality of battery cells 18 are stacked in the thickness direction. At this time, the plurality of battery cells 18 are arranged with their orientations alternately changed so that the positive electrode terminals 22p and the negative electrode terminals 22n are alternately arranged in the stacking direction. That is, when a certain battery cell 18 is arranged so that the positive electrode terminal 22p is located on the right side, the next battery cell 18 is arranged so that the negative electrode terminal 22n is located on the right side. A plurality of battery cells 18 are electrically connected in series by sequentially connecting the positive electrode terminal 22p and the negative electrode terminal 22n adjacent in the stacking direction with a bus bar (not shown).

電池セル18と電池セル18との間には、樹脂枠20が配される。換言すれば、電池スタック12は、複数の電池セル18と複数の樹脂枠20とを、交互に積層して成る。樹脂枠20は、絶縁性材料からなり、略平板状のベース部26と、当該ベース部26の周縁から厚み方向に張り出す枠部28と、ベース部26の上端に設けられたダクト片32と、ベース部26の一面から突出する複数のリブ30と、を備えている(図3参照)。   A resin frame 20 is disposed between the battery cells 18. In other words, the battery stack 12 is formed by alternately stacking a plurality of battery cells 18 and a plurality of resin frames 20. The resin frame 20 is made of an insulating material, has a substantially flat base portion 26, a frame portion 28 that protrudes in the thickness direction from the periphery of the base portion 26, and a duct piece 32 provided at the upper end of the base portion 26. And a plurality of ribs 30 protruding from one surface of the base portion 26 (see FIG. 3).

枠部28は、電池セル18の周面に沿う形状をしており、電池セル18の面方向への移動を規制する。リブ30は、樹脂枠20の高さ方向に真っ直ぐに延びており、幅方向に間隔を開けて複数、設けられている。電池セル18と樹脂枠20とを積層した際、リブ30の先端面は、隣接する電池セル18の表面に接触する。そして、これにより、リブ30の側面、電池セル18の表面、ベース部26で囲まれた通路が形成される。この通路は、電池セル18を冷却するための冷却風が流れる冷却流路となる。図3における太線矢印は、冷却風の流れ方向を示している。図3に示すように、電池モジュール10の外部から供給された冷却風は、電池セル18の下方側から、当該冷却流路に流れ込む。そして、冷却風は、電池セル18を冷却しながら、冷却流路を流れて、最終的に、電池セル18の上方側から電池モジュール10の外部に放出される。   The frame portion 28 has a shape along the peripheral surface of the battery cell 18 and restricts movement of the battery cell 18 in the surface direction. The ribs 30 extend straight in the height direction of the resin frame 20, and a plurality of ribs 30 are provided at intervals in the width direction. When the battery cell 18 and the resin frame 20 are laminated, the front end surface of the rib 30 contacts the surface of the adjacent battery cell 18. Thereby, a passage surrounded by the side surface of the rib 30, the surface of the battery cell 18, and the base portion 26 is formed. This passage serves as a cooling flow path through which cooling air for cooling the battery cells 18 flows. Thick line arrows in FIG. 3 indicate the flow direction of the cooling air. As shown in FIG. 3, the cooling air supplied from the outside of the battery module 10 flows into the cooling channel from the lower side of the battery cell 18. Then, the cooling air flows through the cooling flow path while cooling the battery cell 18, and is finally discharged from the upper side of the battery cell 18 to the outside of the battery module 10.

樹脂枠20の上端、かつ、幅方向中央には、ダクト片32が設けられている。ダクト片32は、ベース部26の上端に固着されており、電池セル18の上端面に向かって開口した略U字形となっている。換言すれば、ダクト片32は、電池セル18の上端面に対向する天面32a(対向面)と、当該天面32aの幅方向両端から高さ方向に延びる一対の側面32bと、を備えている(図5参照)。また、ダクト片32は、樹脂枠20のベース部26よりも厚み方向に張り出しており、隣接する他の樹脂枠20のダクト片32と密着する(図1参照)。複数のダクト片32が互いに密着することで、電池スタック12には、積層方向に延びるトンネルが形成される。このトンネルは、安全弁24から放出されたガスが流れる排煙ダクト40となる。   A duct piece 32 is provided at the upper end of the resin frame 20 and at the center in the width direction. The duct piece 32 is fixed to the upper end of the base portion 26 and has a substantially U shape that opens toward the upper end surface of the battery cell 18. In other words, the duct piece 32 includes a top surface 32a (opposing surface) facing the upper end surface of the battery cell 18, and a pair of side surfaces 32b extending in the height direction from both widthwise ends of the top surface 32a. (See FIG. 5). Further, the duct piece 32 protrudes in the thickness direction from the base portion 26 of the resin frame 20, and is in close contact with the duct piece 32 of another adjacent resin frame 20 (see FIG. 1). As the plurality of duct pieces 32 are in close contact with each other, a tunnel extending in the stacking direction is formed in the battery stack 12. This tunnel becomes a smoke exhaust duct 40 through which the gas released from the safety valve 24 flows.

ダクト片32の天面32aのうち安全弁24と正対する位置からは、突起体34が、安全弁24側に向かって突出している。突起体34は、安全弁24から離れるほど幅広となるような略楕円錐形となっている。ただし、突起体34は、完全中実の楕円錐形ではなく、より正確には、楕円錐形状の幅方向中央部分が切り取られた、略V字のような形状となっている。別の言い方をすれば、突起体34は、楕円錐に厚み方向に貫通する開口を設けたような形状となっている。突起体34を設けた場合は、その分、排煙ダクト40の流路面積が低下するが、本実施形態のように突起体34に開口を設ければ、当該開口も、ガスの流路として機能するため、排煙ダクト40の流路面積の低下を抑制できる。また、開口を設けることで、突起体34、ひいては、樹脂枠20の材料量を低減できる。   From the position facing the safety valve 24 on the top surface 32a of the duct piece 32, the protrusion 34 projects toward the safety valve 24 side. The protrusion 34 has a substantially elliptical cone shape that becomes wider as the distance from the safety valve 24 increases. However, the protrusion 34 is not a completely solid elliptical cone, but more accurately, the projection 34 has a substantially V-shaped shape in which the central portion in the width direction of the elliptical cone shape is cut off. In other words, the protrusion 34 has a shape in which an opening penetrating in the thickness direction is provided in the elliptical cone. When the protrusion 34 is provided, the flow area of the smoke exhaust duct 40 is reduced by that amount. However, if the protrusion 34 is provided with an opening as in the present embodiment, the opening is also used as a gas flow path. Since it functions, the fall of the flow-path area of the smoke exhaust duct 40 can be suppressed. In addition, by providing the opening, the amount of material of the protrusion 34 and thus the resin frame 20 can be reduced.

この突起体34の基端(根元)の外形サイズは、安全弁24の外形サイズ以上となっている。すなわち、図4に示すように、突起体34の基端における幅方向長さD1は、安全弁24の幅方向長さより大きく、突起体34の厚み方向長さD2は、安全弁24の厚み方向長さより大きくなっている。換言すれば、突起体34は、安全弁24から真上に噴出したガスが、天面32aに到達する前に、必ず、当該突起体34に当たるような形状となっている。かかる突起体34を設けるのは、ダクト片32を小型化しつつも、ダクト片32の劣化を抑制するためであるが、これについて後に詳説する。   The outer size of the base end (base) of the protrusion 34 is equal to or larger than the outer size of the safety valve 24. That is, as shown in FIG. 4, the width direction length D1 at the base end of the protrusion 34 is larger than the width direction length of the safety valve 24, and the thickness direction length D2 of the protrusion 34 is larger than the thickness direction length of the safety valve 24. It is getting bigger. In other words, the protrusion 34 has such a shape that the gas jetted right above the safety valve 24 always hits the protrusion 34 before reaching the top surface 32a. The protrusion 34 is provided in order to suppress the deterioration of the duct piece 32 while reducing the size of the duct piece 32. This will be described in detail later.

電池セル18および樹脂枠20からなる電池スタック12は、一対のエンドプレート14で挟持される。エンドプレート14は、アルミ等の金属からなる板材である。この一対のエンドプレート14は、拘束バンド16により連結される。拘束バンド16は、金属製の薄板である。この拘束バンド16の両端近傍にエンドプレート14を締結することで、二つのエンドプレート14間の距離が固定される。このときの二つのエンドプレート14間の距離は、電池スタック12の設計上の長さとほぼ同じか僅かに小さい。そのため、拘束バンド16に二つのエンドプレート14を締結することで、電池スタック12は、エンドプレート14から圧縮力を受けることになる。この圧縮力を受けることにより、電池スタック12を構成する複数の電池セル18および樹脂枠20の相互の動きが規制され、拘束される。なお、図1で示したエンドプレート14および拘束バンド16の形状は、一例であり、電池スタック12を積層方向に圧縮・挟持できるのであれば、これらの構成は、適宜、変更されてもよい。   A battery stack 12 including the battery cells 18 and the resin frame 20 is sandwiched between a pair of end plates 14. The end plate 14 is a plate material made of a metal such as aluminum. The pair of end plates 14 are connected by a restraining band 16. The restraint band 16 is a metal thin plate. The distance between the two end plates 14 is fixed by fastening the end plates 14 near both ends of the restraining band 16. The distance between the two end plates 14 at this time is approximately the same as or slightly smaller than the design length of the battery stack 12. Therefore, the battery stack 12 receives a compressive force from the end plate 14 by fastening the two end plates 14 to the restraining band 16. By receiving this compressive force, the mutual movement of the plurality of battery cells 18 and the resin frame 20 constituting the battery stack 12 is restricted and restrained. The shapes of the end plate 14 and the restraining band 16 shown in FIG. 1 are merely examples, and these configurations may be appropriately changed as long as the battery stack 12 can be compressed and sandwiched in the stacking direction.

次に、本実施形態において、ダクト片32に突起体34を設けた理由について詳説する。既述した通り、電池セル18は、充放電や高温保持の過程で、ガスが発生し、ケース内部にガスが溜まっていく。ガス量が増え、電池セル18の内圧が一定以上になると、安全弁24が開放され、内部のガスが外部に放出される。放出されたガスは、排煙ダクト40を流れて、電池モジュール10の外部に放出される。   Next, the reason why the protrusion 34 is provided on the duct piece 32 in this embodiment will be described in detail. As described above, in the battery cell 18, gas is generated in the process of charging / discharging and holding at a high temperature, and the gas accumulates inside the case. When the amount of gas increases and the internal pressure of the battery cell 18 exceeds a certain level, the safety valve 24 is opened and the internal gas is released to the outside. The released gas flows through the smoke exhaust duct 40 and is released to the outside of the battery module 10.

ここで、ダクト片32に突起体34が無い場合、図6に示すように、電池セル18から放出されたガスは、直接、ダクト片32の天面32aに当たることになる。この電池セル18から放出された直後のガスは、非常に高温で、例えば、400度前後に達する。かかる高温高圧のガスが、直接、ダクト片32の天面32aに当たると、当該天面32aが熱や圧力により劣化し、排煙ダクト40の性能が低下することがあった。特に、安全弁24から放出されて、真っ直ぐ、天面32aに当たるガスは、天面32aに略垂直に衝突する衝突噴流である。かかる衝突噴流は、壁面と略平行な方向に流れる層流に比べて熱伝達効率が高いため、図5の構成では、高温のガスの熱が天面32aに伝わりやすく、天面32a、ひいてはダクト片32の劣化を招きやすかった。こうしたダクト片32の劣化を防止するために、ダクト片32の天面32aを、安全弁24から十分に離すことが考えられる。すなわち、天面32aから安全弁24までの距離Hを大きくすることが考えられる。距離Hが大きくなることで、ガスが天面32aに移動するまでの時間が長くなり、その分、ガスの圧力および温度が低下し、ダクト片32の劣化を抑制できる。しかし、ダクト片32の天面32aから安全弁24までの距離Hを大きくすると、その分、ダクト片32、ひいては、電池モジュール10の高さが増加する。電池モジュール10は、電動車両等に搭載されるため、設置スペースが限られており、電池モジュール10の高さを増加することは望ましくない。   Here, when the duct piece 32 has no protrusion 34, the gas released from the battery cell 18 directly hits the top surface 32a of the duct piece 32 as shown in FIG. The gas immediately after being discharged from the battery cell 18 reaches a very high temperature, for example, around 400 degrees. When such high-temperature and high-pressure gas directly hits the top surface 32a of the duct piece 32, the top surface 32a may be deteriorated by heat or pressure, and the performance of the smoke exhaust duct 40 may be lowered. In particular, the gas discharged from the safety valve 24 and directly hitting the top surface 32a is a collision jet that collides with the top surface 32a substantially perpendicularly. Since the impinging jet has higher heat transfer efficiency than the laminar flow flowing in a direction substantially parallel to the wall surface, in the configuration of FIG. 5, the heat of the high-temperature gas is easily transmitted to the top surface 32a, and the top surface 32a and eventually the duct It was easy to cause deterioration of the piece 32. In order to prevent such deterioration of the duct piece 32, it is conceivable that the top surface 32 a of the duct piece 32 is sufficiently separated from the safety valve 24. That is, it is conceivable to increase the distance H from the top surface 32a to the safety valve 24. By increasing the distance H, the time until the gas moves to the top surface 32a becomes longer, and the pressure and temperature of the gas are reduced accordingly, and the deterioration of the duct piece 32 can be suppressed. However, when the distance H from the top surface 32a of the duct piece 32 to the safety valve 24 is increased, the height of the duct piece 32 and, consequently, the battery module 10 increases accordingly. Since the battery module 10 is mounted on an electric vehicle or the like, the installation space is limited, and it is not desirable to increase the height of the battery module 10.

そこで、本実施形態では、ダクト片32に、天面32a(対向面)から安全弁24に向かって突出する突起体34を設けるとともに、当該突起体34の根元の外形サイズを、安全弁24の外形サイズ以上としている。かかる突起体34を設けた場合、安全弁24から放出されたガスは、必ず、突起体34に当たることになる。図5における太線矢印は、ガスの流れを示している。図5に示すように、安全弁24から真っ直ぐ上方に噴出したガスは、突起体34に当たると、分散され、突起体34の外表面に沿って、斜め上方向に流れる。このように突起体34に衝突することで、ガスは、衝突噴流から壁面に沿って流れる層流に変化する。層流は、衝突噴流に比べて、熱伝達効率が低いため、ガスの熱が天面32aに伝わりにくくなる。その結果、天面32aと安全弁24との距離Hを小さくしても、天面32a、ひいてはダクト片32の劣化が抑制されるため、電池モジュール10の更なる小型化、特に、高さ寸法の低減(低背化)が可能となる。また、突起体34を設けた場合、最初にガスが衝突する突起体34が優先的に溶融・劣化する。この突起体34の溶融・劣化に、熱エネルギーが消費されるため、天面32aや側面32bといった排煙ダクト40を形成する外郭部の熱劣化が効果的に防止される。換言すれば、突起体34が、犠牲防食作用を発揮するため、排煙ダクト40の性能低下をより確実に抑制でき、また、電池モジュール10の更なる小型化が可能となる   Therefore, in the present embodiment, the duct piece 32 is provided with a protrusion 34 that protrudes from the top surface 32a (opposing surface) toward the safety valve 24, and the external size of the base of the protrusion 34 is set to the external size of the safety valve 24. That's it. When such a protrusion 34 is provided, the gas released from the safety valve 24 always hits the protrusion 34. Thick line arrows in FIG. 5 indicate gas flows. As shown in FIG. 5, the gas jetted straight upward from the safety valve 24 is dispersed when it hits the protrusion 34, and flows obliquely upward along the outer surface of the protrusion 34. By colliding with the protrusion 34 in this manner, the gas changes from a collision jet to a laminar flow that flows along the wall surface. Since the laminar flow has a lower heat transfer efficiency than the impinging jet, the heat of the gas is less likely to be transmitted to the top surface 32a. As a result, even if the distance H between the top surface 32a and the safety valve 24 is reduced, deterioration of the top surface 32a, and hence the duct piece 32, is suppressed. Reduction (low profile) is possible. Further, when the protrusion 34 is provided, the protrusion 34 with which the gas first collides preferentially melts and deteriorates. Since heat energy is consumed for melting / deteriorating the projections 34, thermal deterioration of the outer portion forming the smoke exhaust duct 40 such as the top surface 32a and the side surface 32b is effectively prevented. In other words, since the projecting body 34 exhibits a sacrificial anticorrosive action, the performance deterioration of the smoke exhaust duct 40 can be more reliably suppressed, and the battery module 10 can be further downsized.

また、本実施形態では、突起体34の根元の外形サイズを、安全弁24の外形サイズ以上としている。その結果、安全弁24から放出されたガスは、全て、突起体34に衝突することになる。換言すれば、本実施形態によれば、熱伝達効率の高い衝突噴流として天面32aに衝突するガスが発生しない。その結果、ダクト片32の劣化、ひいては、排煙ダクト40の性能低下をより確実に防止でき、また、電池モジュール10の更なる小型化が可能となる。   In the present embodiment, the outer size of the base of the protrusion 34 is set to be equal to or larger than the outer size of the safety valve 24. As a result, all the gas released from the safety valve 24 collides with the protrusion 34. In other words, according to the present embodiment, no gas that collides with the top surface 32a as a collision jet with high heat transfer efficiency is generated. As a result, the deterioration of the duct piece 32 and consequently the performance reduction of the smoke exhaust duct 40 can be prevented more reliably, and the battery module 10 can be further downsized.

なお、これまで説明した構成は、一例であり、突起体34が、安全弁24から離れるほど幅広となり、突起体34の根元の外形サイズが、安全弁24の外形サイズ以上であれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、本実施形態では、突起体34を、中央に開口を有した略楕円錐形状としているが、突起体34は、安全弁24から離れるほど幅広であり、衝突したガスを層流に変化できるのであれば、他の形状でもよい。したがって、突起体34は、例えば、円錐形状や、角錐形状、半球形状等でもよい。また、突起体34は、各ダクト片32の厚み方向全体に延びるかまぼこ形状や、三角柱形状等でもよい。また、突起体34は、開口を有していてもよいし、開口を有さない、完全中実構成でもよい。   The configuration described so far is merely an example, and the protrusion 34 becomes wider as it moves away from the safety valve 24. If the outer size of the base of the protrusion 34 is equal to or larger than the outer size of the safety valve 24, the other configurations are as follows. It may be changed as appropriate. For example, in the present embodiment, the protrusion 34 has a substantially elliptical cone shape with an opening in the center. However, the protrusion 34 is wide enough to move away from the safety valve 24, and the colliding gas can be changed into a laminar flow. Any other shape may be used. Therefore, the protrusion 34 may have, for example, a conical shape, a pyramid shape, a hemispherical shape, or the like. Further, the protrusion 34 may have a semi-cylindrical shape extending in the entire thickness direction of each duct piece 32, a triangular prism shape, or the like. Further, the protrusion 34 may have an opening, or may have a completely solid configuration without an opening.

また、本実施形態では、樹脂枠20と一体成形されたダクト片32を連結して、排煙ダクト40を構成しているが、排煙ダクト40は、樹脂枠20と別体で構成されてもよい。また、その際、複数のダクト片32を組み合わせて一つの排煙ダクト40を構成してもよいし、単一の部材で一つの排煙ダクト40を構成してもよい。また、本実施形態では、角型の電池セル18の上面に安全弁24を設けたが、安全弁24の位置や形状等は、適宜、変更されてもよい。例えば、角型の電池セル18の底面に、安全弁24を設けてもよい。この場合、排煙ダクト40は、電池スタック12の下側に配される。   Moreover, in this embodiment, the duct piece 32 integrally formed with the resin frame 20 is connected to configure the smoke exhaust duct 40. However, the smoke exhaust duct 40 is configured separately from the resin frame 20. Also good. Further, at that time, one smoke exhaust duct 40 may be configured by combining a plurality of duct pieces 32, or one smoke exhaust duct 40 may be configured by a single member. In the present embodiment, the safety valve 24 is provided on the upper surface of the rectangular battery cell 18, but the position, shape, and the like of the safety valve 24 may be changed as appropriate. For example, the safety valve 24 may be provided on the bottom surface of the square battery cell 18. In this case, the smoke exhaust duct 40 is disposed on the lower side of the battery stack 12.

いずれにしても、排煙ダクト40のうち、安全弁24と対向する位置に、根元の外形サイズが安全弁24の外形サイズ以上で、安全弁24から離れるほど幅広になる突起体34を設けることで、排煙ダクト40を小型にしつつも、排煙ダクト40の劣化、ひいては、性能低下を効果的に防止できる。   In any case, by providing a projection 34 at the position facing the safety valve 24 in the smoke exhausting duct 40, the base outer size is equal to or larger than the outer size of the safety valve 24 and becomes wider as the distance from the safety valve 24 increases. While reducing the size of the smoke duct 40, it is possible to effectively prevent the deterioration of the smoke exhaust duct 40, and hence the performance degradation.

10 電池モジュール、12 電池スタック、14 エンドプレート、16 拘束バンド、18 電池セル、20 樹脂枠、22n 負極端子、22p 正極端子、24 安全弁、26 ベース部、28 枠部、30 リブ、32 ダクト片、32a 天面、32b 側面、34 突起体、40 排煙ダクト。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Battery module, 12 Battery stack, 14 End plate, 16 Restraint band, 18 Battery cell, 20 Resin frame, 22n Negative electrode terminal, 22p Positive electrode terminal, 24 Safety valve, 26 Base part, 28 Frame part, 30 Rib, 32 Duct piece, 32a Top surface, 32b Side surface, 34 Projection body, 40 Smoke exhaust duct.

Claims (1)

複数の電池セルと、
前記電池セルから放出されたガスが流れる排煙ダクトと、
を備え、
前記電池セルは、内圧が一定以上のときに、内部に溜まった前記ガスを放出する安全弁を有し、
前記排煙ダクトは、前記安全弁との対向面から前記安全弁に向かって突出し、前記安全弁から離れるほど幅広となる突起体を有し、
前記突起体の根元の外形サイズは、前記安全弁の外形サイズ以上である、
ことを特徴とする電池モジュール。
A plurality of battery cells;
A smoke exhaust duct through which gas discharged from the battery cell flows;
With
The battery cell has a safety valve that releases the gas accumulated inside when the internal pressure is a certain level or more,
The smoke exhaust duct protrudes from the surface facing the safety valve toward the safety valve, and has a protrusion that becomes wider as the distance from the safety valve increases.
The external size of the base of the protrusion is not less than the external size of the safety valve.
A battery module.
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