JP2019117718A - 車載用バッテリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異音の発生を抑制できる車載用バッテリ装置を提供することを目的とする。【解決手段】車載用バッテリ装置は内部のガスを排出する排ガス部を有する電池セルを有し、車両に搭載されて車両の駆動用電動機に電力を供給する電池パックと、電池パックに接続されてガスを車両外に排出する排煙ダクト１７と、排煙ダクト１７に設けられて車両外から電池パックへ向かうガスの流れを抑制する逆止弁３０とを備え、逆止弁３０は、排煙ダクト１７内に位置して孔３３が設けられた弁座３１と、弁座３１に着座して孔３３を覆うことが可能な弁体３２と、弁体３２と弁座３１との間に設けられて弁体３２の弁座３１への衝突を緩和する緩衝部材３９とを有する。【選択図】図４

Description

この開示は車載用バッテリ装置に関するものである。

車載用バッテリ装置は、たとえば特開２０１７−５００５５号公報（特許文献１）および特開２０１７−９１９５０号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１および２に記載の構造では、車載用バッテリ装置が電池内部のガスを排出する排煙ダクトを備えている。排煙ダクトは車外へ接続されており、ガスを車外へ排出することができる。

特開２０１７−５００５５号公報 特開２０１７−９１９５０号公報

特許文献に開示された構造では走行中、ドア開閉時など車内と車外とで圧力差が発生したときに車外から排煙ダクトに空気が流入する。その結果弁体が捲り上がり弁体と弁座が衝突することで異音が生じることがあった。

そこで、この開示は上記の問題を解決するためになされたものであり、異音の発生を抑制できる車載用バッテリ装置を提供することを目的とするものである。

この開示に従った車載用バッテリ装置は、内部のガスを排出する排ガス部を有する電池セルを有し、車両に搭載されて車両の駆動用電動機に電力を供給する電池パックと、電池パックに接続されてガスを車両外に排出する排煙ダクトと、排煙ダクトに設けられて車両外から電池パックへ向かうガスの流れを抑制する逆止弁とを備え、逆止弁は、排煙ダクト内に位置して孔が設けられた弁座と、弁座に着座して孔を覆うことが可能な弁体と、弁体と弁座との間に設けられて弁体の弁座への衝突を緩和する緩衝部材とを有する。

このように構成された車載用バッテリ装置では、弁体と弁座との間に設けられて弁体の弁座への衝突を緩和する緩衝部材が設けられているため、弁体が捲れ上がったとしても弁体と弁座が直接接触することなくこれらの間に緩衝部材が設けられているため異音の発生を抑制できる。

好ましくは、弁体に緩衝部材が固定されている。この場合、弁体の剛性が向上するため排煙ダクトに空気が流入しても弁体が捲り上がりがたくなり異音の発生を抑制できる。

好ましくは、弁体と弁座とが対向する面に緩衝部材が設けられている。この場合、車両の振動時に緩衝部材と弁座との摩擦力により弁体の動きを規制することができる。その結果、車両の振動時に弁体が動くことで生じる異音の発生を抑制できる。

好ましくは、排煙ダクトは、孔が設けられた第一部材と、第一部材に接触してガスが流れる排煙空間を形成する第二部材とを有し、第一部材は上方向に開いた軸受を有し、弁体は回動軸を有し、回動軸は軸受に回動可能に支持されており、第二部材を第一部材に接触させてガスが流れる排煙空間を形成することで第二部材は軸受の開口を覆い弁体の回動軸が軸受から外れることを防止する。この場合、第二部材を第一部材に接触させて排煙空間を形成すると同時に第二部材が回動軸の外れを防止するため新たな部材を追加することなく回動軸の外れを防止できる。

好ましくは、第一部材は電池パックから排出されるガスを車両外に放出する排気口を有し、排気口と孔との間の第一部材に設けられた条部をさらに備える。この場合下流側から水が浸入しても条部において水の浸入を阻止することができる。

好ましくは緩衝部材は多孔体である。この場合には多孔体内の孔内に異物を溜めることができるため、異物の流入および飛散を抑制することができる。

実施の形態１に従った車載用バッテリ装置の側面図である。 図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た車載用バッテリ装置の平面図である。 実施の形態１に従った車載バッテリ装置の排煙ダクトの分解斜視図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図４で示す排煙流路の組み立てられた状態を示す断面図である。 図５で示す排煙ダクトにおいて弁体が開いた状態を示す断面図である。 図３中の矢印ＶＩＩで示す方向から見た弁体の平面図である。 実施の形態２に従った車載用バッテリ装置の排煙ダクトの分解斜視図である。 図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。 実施の形態３に従った車載用バッテリ装置で用いられる弁体の平面図である。 実施の形態４に従った車載用バッテリ装置で用いられる弁体の平面図である。 実施の形態５に従った車載用バッテリ装置で用いられる弁体の平面図である。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。以下の実施の形態では同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、各実施の形態を組み合わせることも可能である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った車載用バッテリ装置の側面図である。図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た車載用バッテリ装置の平面図である。図１および図２で示すように実施の形態に従った車載用バッテリ装置１００は車両４０に搭載されている。

図１および図２において、矢印１０１は車両４０の上方向、矢印１０２は車両４０の下方向、矢印１０３は車両４０の右方向、矢印１０４は車両４０の左方向、矢印１０５は車両の後方向、矢印１０６は車両４０の前方向を示す。

車載用バッテリ装置１００は、電池パック２０と、電池パック２０に接続されてガスを車両外に排出する排煙ダクト１７とを有する。電池パック２０は、リチウムイオン電池により構成される電池セル１０と、電池セル１０を収納するケーシング１５と、ケーシング１５内で電池セル１０の上方に設けられた排煙流路１３を有する。図１では内部に収納される電池セル１０が見えるようにケーシング１５の一部分を切り欠いて示している。

電池セル１０は、正極活物質層を含む正極板と、負極活物質層を含む負極板との間にセパレータを挟んで積層して渦巻き状に巻回した発電要素を、電解液と共に厚さの薄い角型の容器の中に収納したものである。電池セル１０の容器の上面中央には、容器内の圧力が上昇すると破断、開口し、容器内のガスを容器の外部に逃がす排ガス部１１が取り付けられている。

ケーシング１５は複数の電池セル１０を覆うように設けられている。ケーシング１５は複数の電池セル１０を衝撃から守る働きがある。ケーシング１５内では、電池セル１０が厚さ方向に複数積層されて収納されている。

積層された電池セル１０の容器に取り付けられた排ガス部１１の上部には、排ガス部１１が破断、開口した際に容器の中から吹き出したガスが収集される排煙流路１３が取り付けられている。図１，２に示すように、排煙流路１３は、角型断面のダクト形状で、その一端はケーシング１５から外部に突出した出口ノズル１４となっている。

排煙流路１３の出口ノズル１４には排煙ダクト１７が嵌合して接続されている。排煙ダクト１７は、出口ノズル１４に近い側の直線部１７ａと出口ノズル１４から遠い側の湾曲部１７ｂとを備えている。

直線部１７ａは、出口ノズル１４から車両４０の左側に向って延び、湾曲部１７ｂは、直線部１７ａから車両４０のフロアパネル４１に設けられた孔４２に向って下方向に湾曲する。湾曲部１７ｂの先端部分は、孔４２に差し込まれ、排煙ダクト１７の排気口１８は車両４０の外部に突出している。

車載用バッテリ装置１００は、排煙ダクト１７に設けられて車両４０外から電池パック２０へ向かうガスの流れを抑制する逆止弁３０を備える。直線部１７ａに設けられる逆止弁３０は、弁座３１と、弁体３２とを含む。

車両４０は電池パック２０の電力を駆動用の電動機に供給するものである。車両４０は、電気自動車、ハイブリッド自動車などである。

図３は、実施の形態１に従った車載用バッテリ装置の排煙ダクトの分解斜視図である。図３に示すように、排煙ダクト１７は、略四角断面の直線部１７ａと略円形断面の湾曲部１７ｂとを含む第一部材としての本体６１と、本体６１に嵌り合う第二部材としての上半部分６２とを含んでいる。図３に示すように、車両左右方向に延びる本体６１の直線部１７ａには、水平方向に対して傾斜した弁座３１が設けられ、弁座３１の中央には孔３３が設けられている。弁座３１は、平板状で、電池パック２０の側が排煙ダクト１７の排気口１８の側よりも高くなるよう水平方向から傾斜している。

弁体３２は、弁座３１の孔３３を覆い、その周縁が弁座３１に対面する平板状である。弁体３２には、回動軸３２ａと回動軸３２ａを支持する支持部３２ｂとが設けられている。弁体３２は、たとえば樹脂により構成される。樹脂のなかでもポリプロピレンのような、高剛性および高耐熱性の樹脂であることが望ましい。

弁座３１には２つの軸受３８が設けられている。軸受３８は回動軸３２ａを回動可能に支持することが可能である。孔３３の上部に軸受３８が配置されている。この実施の形態では湾曲したＬ字形状の軸受３８が設けられているが、軸受３８の一方が筒形状であってもよい。

直線部１７ａには切り欠き孔６７が設けられている。切り欠き孔６７で電池パック２０の出口ノズル１４と嵌合することで排煙ダクト１７を出口ノズル１４に固定する働きをする。

直線部１７ａには、直線部１７ａの延びる方向と直交して延びる条部６８が設けられている。条部６８は、直線部１７ａの内周表面が隆起して形成されている。電池パック２０から条部６８までの距離は、電池パック２０から孔３３までの距離よりも遠い。条部６８は排気口１８と孔３３との間に設けられている。条部６８は弁座３１に近接して設けられている。条部６８が設けられることで、排気口１８から浸入した水分が条部６８で止まり、孔３３に水が浸入することを防止できる。

上半部分６２を図３で示す位置から、矢印９２で示す方向に移動させることで本体６１に嵌合させることができる。上半部分６２が本体６１に嵌り合うことで排煙ダクト１７を形成する。上半部分６２に設けられた係合部６２ａが、本体６１に設けられた爪６１ａに係合する。

本体６１の排気口１８近傍にはパッキン９０が嵌り合っている。排気口１８は車両４０の孔４２に挿入される。パッキン９０は車両４０のフロアパネル４１と排気口１８との間に介在して排気口１８近傍を気密に封止する。

図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。本体６１に組み付けられる前の上半部分６２は実線で示されている。矢印９２で示す方向に上半部分６２を移動させて上半部分６２を本体６１と接触させることで排煙空間６９を形成することができる。

軸受３８の開口３８ａは上向きに開いている。開口３８ａに回動軸３２ａを挿入して軸受３８に回動軸３２ａを支持させることができる。開口３８ａ上に上半部分６２が位置することで開口３８ａが狭められる。これにより、開口３８ａから回動軸３２ａが外れることを防止できる。回動軸３２ａは弁体３２の回動中心となる。弁体３２の下型には緩衝部材３９が固定されている。緩衝部材３９は、シールスポンジなどの多孔体により構成されている。緩衝部材３９は必ずしも多孔体である必要はなく、弁座３１と接触したときに音の発生を防止できる部材であればよい。たとえばゴムであってもよい。ただし、車両４０は長期間に亘って使用されることから、車両４０の使用期間中に劣化しないものが好ましい。緩衝部材３９は、たとえばフェルトのような不織布であってもよい。さらに、緩衝部材３９が繊維質であってもよい。緩衝部材３９がＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）であってもよい。

本体６１の下面に条部６８が設けられている。条部６８の高さは、孔３３の下端よりも高くなることが好ましい。これにより排煙空間６９内の水位が高くなったとしても孔３３に水が浸入することを防止できる。

この実施の形態では、弁体３２に緩衝部材３９が設けられているが、これとは反対に弁座３１に緩衝部材３９が設けられていてもよい。弁体３２に緩衝部材３９が設けられることにより弁体３２を緩衝部材３９で補強することができる。弁座３１に緩衝部材３９が設けられることにより弁体３２の質量を増加させないため、弁体３２を早く開弁することができる。

図５は、図４で示す排煙ダクトの組み立てられた状態を示す断面図である。図５で示すように排煙ダクト１７が組み立てられた状態では、排煙ダクト１７の本体６１および上半部分６２で組み立てられた排煙空間６９に傾斜するように弁座３１および弁体３２が位置決めされている。回動軸３２ａに対して弁体３２が下側に位置している。回動軸３２ａを中心として弁体３２および緩衝部材３９は下方向へ回動しようとするが、弁座３１と緩衝部材３９とが接触しているため図５で示す位置から弁体３２が下方向へ回動することができない。これに対して弁体３２が上方向に回動する場合には障害物が無いため、図５で示す位置から弁体３２は上方向へ回動することが可能である。

開口３８ａ上に上半部分６２が位置している。上半部分６２と軸受３８との間の隙間が回動軸３２ａの直径よりも小さいため、軸受３８と上半部分６２との間を回動軸３２ａが通過することができない。その結果、回動軸３２ａが軸受３８から外れることを防止できる。

図６は、図５で示す排煙ダクトにおいて弁体が開いた状態を示す断面図である。図１で示す排ガス部１１からガスが排出されると、そのガスは排煙流路１３を経由して排煙ダクト１７に導かれる。排煙ダクト１７の排煙空間６９を車室内から車室外へ向かってガスが流れる。このガスの流れに押されて、弁体３２は回動軸３２ａを中心として上方向に回動する。これにより孔３３が開かれる。弁体３２は上半部分６２と接触する。この時、弁体の回動軸３２ａに近い側のリブ３２ｎが上半部分６２と接触するようにすることで、接触時の音を低減することができる。

弁体３２の背面側には回動軸３２ａに近いリブ３２ｎと回動軸３２ａから遠いリブ３２ｆとが設けられている。リブ３２ｎ、３２ｆの回動時の速度は回動軸３２ａからの距離に比例するため、リブ３２ｎの回動速度はリブ３２ｆの回動速度よりも小さい。そのためリブ３２ｎが上半部分６２に接触したときに発生する音は、リブ３２ｆが上半部分６２に接触したときに発生する音よりも小さい。その結果、リブ３２ｎを上半部分６２に接触させ、リブ３２ｆを上半部分６２に接触させないことで、弁体３２が開いた時の音を小さくすることができる。

図７は、図３中の矢印ＶＩＩで示す方向から見た弁体の平面図である。弁体３２の最も上側に支持部３２ｂが取り付けられており、支持部３２ｂが直線状の回動軸３２ａを保持している。緩衝部材３９を介在させて弁体３２を弁座３１に着座させているため、支持部３２ｂおよび回動軸３２ａが矢印Ｒで示すラジアル方向および矢印Ｔで示すスラスト方向に動くことを抑制できる。その結果振動によるカタツキ音の発生を抑制することが可能となる。

このように構成された車載用バッテリ装置１００においては、弁体３２と弁座３１との間に設けられて弁体３２の弁座３１への衝突を緩和する緩衝部材３９が設けられている。そのため、弁座３１と弁体３２との衝突を緩和することができる。これにより、異音（バタツキ音）の音量を下げることができる。

弁体３２に緩衝部材３９が固定されているため弁体３２の剛性が向上する。その結果、排煙ダクト１７に空気が流入しても弁体３２が捲り上がりにくくなり異音の発生を抑制できる。

弁体３２と弁座３１とが対向する面に緩衝部材３９が設けられているため、車両４０の振動時に緩衝部材３９と弁座３１との摩擦力により弁体３２の動きを規制することができる。その結果、車両４０の振動時に弁体３２が動くことで生じる異音の発生を抑制できる。

緩衝部材３９が多孔体であるため、多孔体内の孔に埃などの異物を保持することができる。その結果、異物が飛散することを抑制できる。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に従った車載用バッテリ装置の排煙ダクトの分解斜視図である。図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。図８および図９で示すように、実施の形態２に従った車載用バッテリ装置の排煙ダクトでは、孔３３内にリブ３１ａが設けられている。この例では孔３３内に十字形状のリブ３１ａが設けられているが、Ｘ形状のリブ３１ａが設けられていてもよい。この例では２本のリブ３１ａが交差する形状であるが、複数のリブ３１ａが交差しない形状であってもよい。単数のリブ３１ａが設けられていてもよい。

実施の形態２では、軸受３８の構造が実施の形態１と異なる。実施の形態１では、所定の距離を隔てた２つの軸受３８が一つの回動軸３２ａを保持していたが、実施の形態２では、一つの軸受３８が一つの回動軸３２ａを保持している。

回動軸３２ａの両側に支持部３２ｂが設けられている。回動軸３２ａ、回動軸３２ａの両側の支持部３２ｂおよび支持部３２ｂが接続される弁体３２で囲まれる空間に軸受３８が挿入される。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に従った車載用バッテリ装置で用いられる弁体の平面図である。図１０は、弁体３２において弁座３１と対向する面を示している。図１０で示すように、実施の形態３に従った弁体３２においては、外周部に緩衝部材３９が設けられている。緩衝部材３９を外周部にのみ設けることで、緩衝部材３９の使用量を少なくすることができる。さらに、緩衝部材３９と弁体３２との合計の質量を実施の形態１および２と比べて少なくすることができる。

（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４に従った車載用バッテリ装置で用いられる弁体の平面図である。図１１は、弁体３２において弁座３１と対向する面を示している。図１１で示すように、実施の形態４に従った弁体３２においては、回動軸３２ａから遠い部分にのみ緩衝部材３９が設けられている。弁体３２の約半分の面積が緩衝部材３９で覆われている。

緩衝部材３９を弁体３２の下半分にのみ設けることで、緩衝部材３９の使用量を少なくすることができる。さらに、緩衝部材３９と弁体３２との合計の質量を実施の形態１および２と比べて少なくすることができる。

（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５に従った車載用バッテリ装置で用いられる弁体の平面図である。図１２は、弁体３２において弁座３１と対向する面を示している。図１２で示すように、実施の形態５に従った弁体３２においては、環状に緩衝部材３９が設けられている。緩衝部材は四角形状に配置されている。

緩衝部材３９を弁体３２と相似形状の四角の環状に設けることで、緩衝部材３９の使用量を少なくすることができる。さらに、緩衝部材３９と弁体３２との合計の質量を実施の形態１および２と比べて少なくすることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 電池セル、１１ 排ガス部、１３ 排煙流路、１４ 出口ノズル、１５ ケーシング、１７ 排煙ダクト、１７ａ 直線部、１７ｂ 湾曲部、１８ 排気口、２０ 電池パック、３０ 逆止弁、３１ 弁座、３１ａ，３２ｆ，３２ｎ リブ、３２ 弁体、３２ａ 回動軸、３２ｂ 支持部、３３，４２ 孔、３８ 軸受、３８ａ 開口、３９ 緩衝部材、４０ 車両、４１ フロアパネル、６１ 本体、６１ａ 爪、６２ 上半部分、６２ａ 係合部、６８ 条部、６９ 排煙空間、９０ パッキン、１００ 車載用バッテリ装置。

Claims (6)

1. 内部のガスを排出する排ガス部を有する電池セルを有し、車両に搭載されて前記車両の駆動用電動機に電力を供給する電池パックと、
   前記電池パックに接続されてガスを前記車両外に排出する排煙ダクトと、
   前記排煙ダクトに設けられて前記車両外から前記電池パックへ向かうガスの流れを抑制する逆止弁とを備え、
   前記逆止弁は、前記排煙ダクト内に位置して孔が設けられた弁座と、
   前記弁座に着座して前記孔を覆うことが可能な弁体と、
   前記弁体と前記弁座との間に設けられて前記弁体の前記弁座への衝突を緩和する緩衝部材とを有する、車載用バッテリ装置。
2. 前記弁体に前記緩衝部材が固定されている、請求項１に記載の車載用バッテリ装置。
3. 前記弁体と前記弁座とが対向する面に前記緩衝部材が設けられている、請求項１または２に記載の車載用バッテリ装置。
4. 前記排煙ダクトは、前記孔が設けられた第一部材と、前記第一部材に接触してガスが流れる排煙空間を形成する第二部材とを有し、前記第一部材は上方向に開口した軸受を有し、前記弁体は回動軸を有し、前記回動軸は前記軸受に回動可能に支持されており、前記第二部材を前記第一部材に接触させてガスが流れる前記排煙空間を形成することで前記第二部材は前記軸受の前記開口を覆い前記弁体の前記回動軸が前記軸受から外れることを防止する、請求項１から３のいずれか１項に記載の車載用バッテリ装置。
5. 前記第一部材は前記電池パックから排出されるガスを前記車両外に放出する排気口を有し、前記排気口と前記孔との間の前記第一部材に設けられた条部をさらに備えた、請求項４に記載の車載用バッテリ装置。
6. 前記緩衝部材は多孔体である、請求項１から５のいずれか１項に記載の車載用バッテリ装置。

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