JP2021048089A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池パックの内部構成品と外装との間の絶縁性を適切に担保する。【解決手段】実施形態における電池パックは、電池パックの内部構成品と、前記内部構成品を収納する筐体と、前記内部構成品が前記筐体に収納された状態における前記筐体の内面と前記内部構成品の外面との間隙に配置可能なシートであって、前記筐体と前記内部構成品との間を隔てる耐切創性および絶縁性をそれぞれ有するシートとを備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、電池パックに関する。

内部構成品の１種である電池セルが、筐体（外装）であるアルミ合金等の金属ケースに収納されてなる蓄電池パックにおいて、通常の運用時には起こり得ない外力が金属ケースに作用したとき、蓄電池パックの外装に設けられる部品または構造が蓄電池パックの内部にめり込むことで、当該蓄電池パックにおける内部構成品の変形または位置関係の変化が発生してしまう可能性がある。

特に、Li（リチウム）二次電池セルが活用される蓄電池パックでは、Li二次電池セルの電極間が導電材により電気的に接続されてしまうことで、Li二次電池セルが外部短絡して可燃性ガスを噴出してしまい、最悪の場合、発火に至る恐れがある。

上記のように、従来の蓄電池パックの外装がアルミ合金等の金属ケースによって構成されることで、この金属ケースが外力に対する一定の剛性を有し、内部構成品の形状および位置関係が保持されることが期待されている。

特開２００５−３１７４５７号公報 特開２０１１−２０４３９５号公報 特開２０１６−５２８９７号公報

蓄電池パックにおける金属ケースに対し、当該金属ケースが破断する程度の外力が加えられたとき、金属ケースに例えば絶縁塗装のような絶縁処理が施されていたとしても、この金属ケースの断面が露出し、この金属ケースの一部と蓄電池パックの内部におけるLi二次電池セル等の導通部品とが電気的に短絡し、この結果、上記のようにLi二次電池セルから可燃性ガスが噴出される恐れがある。
したがって、蓄電池パックの外装が破断したときに電池セルと外装との間の絶縁性を適切に担保することが求められる。

本発明が解決しようとする課題は、内部構成品と外装との間の絶縁性を適切に担保することが可能な電池パックを提供することである。

実施形態における電池パックは、電池パックの内部構成品と、前記内部構成品を収納する筐体と、前記内部構成品が前記筐体に収納された状態における前記筐体の内面と前記内部構成品の外面との間隙に配置可能なシートであって、前記筐体と前記内部構成品との間を隔てる耐切創性および絶縁性をそれぞれ有するシートとを備える。

本発明によれば、電池パックの内部構成品と外装との間の絶縁性を適切に担保することができる。

実施形態に係る蓄電池パックの第１の例を示す斜視図。 実施形態に係る蓄電池パックに外力が加えられたときのシートの変形の一例を示す図。 実施形態に係る蓄電池パックの第２の例を示す側面図。 実施形態に係る蓄電池パックの第２の例を示す斜視図。 実施形態に係る蓄電池パックの第３の例を示す側面図。 実施形態に係る蓄電池パックの第３の例を示す斜視図。

以下、実施形態について図面を用いて説明する。
まず、実施形態に係る蓄電池パックの第１の例について説明する。
図１は、実施形態に係る蓄電池パックの第１の例を示す斜視図である。
実施形態に係る蓄電池パックは、蓄電池パックの内部構成品の１種である電池セルモジュール１０が、蓄電池パックの筐体（外装）であるアルミ合金などの金属ケース２０に収納されてなる。図１では、電池セルモジュール１０の構成が分かりやすいように、金属ケース２０のうち、電池セルモジュール１０の上面を覆う部分以外が除かれた状態が示される。また、上記の内部構成品は、電池セルモジュールに限らず、例えば導通部品であってもよい。

電池セルモジュール１０は、複数の電池セルの集合体であり、例えば複数の電池セルの図示しない端子同士が電気的に並列または直列に接続されることで構成される。
金属ケース２０は、例えば直方体状のケースである。図１に示した例では、金属ケース２０の上面に取っ手などの突起部２１が形成される。

そして、図１に示すように、実施形態に係る蓄電池パック内の電池セルモジュール１０と、金属ケース２０の内面との間隙に、シート３０が配置される。つまり、蓄電池パックの金属ケース２０の内部には、電池セルモジュール１０とシート３０があわせて設けられる。

このシート３０は、耐切創性及び絶縁性を有するシートである。シート３０は、耐切創性及び絶縁性を有する繊維状のシートであってもよい。シート３０は、例えばポリエチレン、ポリエステル、またはナイロンである。

このシート３０は、電池セルモジュール１０が金属ケース２０に収納された状態における金属ケース２０の内面と電池セルモジュール１０の外面との間隙に配置可能なシートであって、金属ケース２０と電池セルモジュール１０との間を隔てる耐切創性および絶縁性をそれぞれ有するシートである。

上記のように、蓄電池パックに内蔵するシート３０が、上記のように耐切創性を有するシートである構成において、例えば、金属ケース２０における図１に示した上面に設けられる突起部２１に外力ｗが加わり、この上面が破断したと仮定する。

この破断した箇所が鋭利であっても、この破断した箇所からみて金属ケース２０の内側に設けられるシート３０が裂けなければ、このシート３０からみて、金属ケース２０のさらに内側に設けられる電池セルモジュール１０と当該金属ケース２０の破断した箇所との間を物理的に隔てることが可能となる。
加えて、シート３０が絶縁性を有することで、金属ケース２０の破断した箇所と電池セルモジュール１０との電気的な短絡を防ぐことが可能となる。

図２は、実施形態に係る蓄電池パックに外力が加えられたときのシートの変形の一例を示す図である。
さらに、シート３０が繊維状であることで、このシート３０は、図２に示すように、蓄電池パックの外装である金属ケース２０、内部構成品である電池セルモジュール１０の少なくとも一方の変形、及び／または位置関係の変化にあわせてフレキシブルに変形可能である。よって、シート３０は、容易に破断することなく、金属ケース２０と電池セルモジュール１０との間隙に存在することができる。

次に、実施形態に係る蓄電池パックの第２の例について説明する。
図３は、実施形態に係る蓄電池パックの第２の例を説明する側面図である。図４は、実施形態に係る蓄電池パックの第２の例を説明する斜視図である。
図３，４に示した例では、立方体状の金属ケース２０内の電池セルモジュールは、金属ケース２０の底面の半分のエリアから上面の半分のエリアに延びる列を一列とした２列に分かれており、各列の電池セルモジュールが電気的に接続されて設けられる。
２列のうち片方の列である１列目では、電池セルモジュールが金属ケース２０内の上層と下層とで分離して設けられる。

具体的には、１列目では、金属ケース２０の上面側に対向する直方体状の上層電池セルモジュール１０ａ１と金属ケース２０の底面側に対向する直方体状の下層電池セルモジュール１０ａ２とでなる２つの電池セルモジュールが、電気的に接続されて設けられる。
また、もう片方の列である２列目では、金属ケース２０の上面側および底面側の双方に対向する直方体状の１つの電池セルモジュール１０ｂが設けられる。

次に、上記第２の例での突起部について説明する。
金属ケース２０の上面における、１列目の上層電池セルモジュール１０ａ１に対向する箇所には、蓄電池パックの電極端子である突起部２２ａが形成される。上層電池セルモジュール１０ａ１は、この突起部２２ａに対応する電極端子に電気的に接続される。

さらに、金属ケース２０の上面における、２列目の電池セルモジュール１０ｂに面する上面には、蓄電池パックの電極端子である突起部２２ｂが形成される。電池セルモジュール１０ｂは、この突起部２２ｂに対応する電極端子に電気的に接続される。

そして、金属ケース２０における、電池セルモジュールの１列目と２列目に跨らない側面であって、２列目の電池セルモジュール１０ｂに対向する１つの側面には、蓄電池パックの取っ手としての突起部２１ｂが形成される。

次に、上記第２の例でのシートについて説明する。
１列目では、金属ケース２０の上面側の突起部２２ａからみた、金属ケース２０の上面側の内面と上層電池セルモジュール１０ａ１の上面との間にシート３０ａ１が配置される。図３，４に示した例では、このシート３０ａ１は、突起部２２ａと金属ケース２０との接続部分である、突起部２２ａの底部の全体およびその周囲を覆うように設けられる。

同じ１列目では、上層電池セルモジュール１０ａ１の底面の全体と下層電池セルモジュール１０ａ２の上面の全体との間隙にシート３０ａ２が配置される。
このシート３０ａ２は、積層された複数の電池セルモジュール同士の間に配置可能なシートであって、複数の電池セルモジュール同士との間を隔てる耐切創性および絶縁性をそれぞれ有するシートである。

２列目では、金属ケース２０の上面側の突起部２２ｂからみた、金属ケース２０の上面側の内面と電池セルモジュール１０ｂの上面との間隙にシート３０ｂ１が配置される。図３，４に示した例では、このシート３０ｂ１は、突起部２２ｂと金属ケース２０との接続部分である、突起部２２ｂの底部の全体およびその周囲を覆うように設けられる。

同じ２列目では、金属ケース２０の側面側の突起部２１ｂからみた、金属ケース２０の側面側の内面と電池セルモジュール１０ｂの側面との間隙にシート３０ｂ２が配置される。図３，４に示した例では、このシート３０ｂ２は、突起部２１ｂと金属ケース２０との接続部分の全体およびその周囲を覆うように設けられる。

上記の図３，４に示した例では、突起部２２ａ，２２ｂ，２１ｂのいずれかに外力が加わって金属ケース２０の上面又は側面が破断したときに、対応するシート３０ａ１，３０ｂ１，３０ｂ２のいずれかの作用により、破断箇所と電池セルモジュールとの間の電気的な短絡、および電池セルモジュール同士の電気的な短絡をそれぞれ防ぐことができる。

次に、実施形態に係る蓄電池パックの第３の例について説明する。
図５は、実施形態に係る蓄電池パックの第３の例を説明する側面図である。図６は、実施形態に係る蓄電池パックの第６の例を説明する斜視図である。
第３の例のように、突起部の有無に関わらず、金属ケース２０の６面である上面、底面、それぞれの側面と、これらの面に対向する電池セルモジュールとの間隙を埋めるようにシートがそれぞれ配置されてもよい。これにより、金属ケース２０における突起部が形成される箇所以外に強い外力が加えられることで、この部分が破断したときに、破断箇所と電池セルモジュールとの間の電気的な短絡を防ぐことができる。

この第３の例では、金属ケース２０内の電池セルモジュールの構成は第２の例と同様である。そして、この第３の例では、第２の例で説明したシート３０ａ１，３０ｂ１，３０ｂ２に代えて配置される各面のシートについて説明する。

図５，６に示すように、金属ケース２０の上面側の内面のおおよそ全体と、この内面に対向する、上層電池セルモジュール１０ａ１の上面、電池セルモジュール１０ｂの上面との間隙にシート３０ｃ１が配置される。

図６に示すように、金属ケース２０における側面のうち、電池セルモジュールの１列目と２列目に跨る１つの側面の内面のおおよそ全体と、この内面に対向する、各列の電池セルモジュールの側面との間隙にシート３０ｃ２が配置される。また、この側面からみて反対側の側面の内面のおおよそ全体と、この内面に対向する、各列の電池セルモジュールの側面との間隙にもシートが配置される。

図５，６に示すように、金属ケース２０における側面のうち、突起部２１ｂが設けられる側面の内面のおおよそ全体と、この内面に対向する、２列目の電池セルモジュール１０ｂの側面との間隙にシート３０ｃ３が配置される。
図５，６に示すように、金属ケース２０における側面のうち、この突起部２１ｂが設けられる側面からみて反対側の側面の内面のおおよそ全体と、この内面に対向する、１列目の電池セルモジュール１０ａ１，１０ａ２の側面との間隙にシート３０ｃ４が配置される。
図５，６に示すように、金属ケース２０の底面側の内面のおおよそ全体と、この内面に対向する、下層電池セルモジュール１０ａ２の底面、電池セルモジュール１０ｂの底面との間隙にシート３０ｃ５が配置される。

以上説明したように、実施形態に係る蓄電池パックでは、シートが、蓄電池パックの外装である金属ケースと内部構成品である電池セルモジュールとの間隙、および電池セルモジュール同士の間隙にそれぞれ配置されることで、蓄電池パックに対し、外装である金属ケースが破断するほどの外力が加わった場合でも、金属ケースと内部構成品との間の絶縁性、および電池セルモジュール同士の絶縁性をそれぞれ担保することができる。
また、シートは、例えば金属ケースの突起部のような、外力がかかったときに蓄電池パックの内部にめり込む箇所に配置されることが好ましい。

本実施形態によって、蓄電池パックに外力が加わったときの金属ケースの破断に伴う内部構成品の変形及び／または内部構成品の位置変化による、内部構成品同士が短絡する恐れを軽減することができるので、この蓄電池パックの金属ケースの破断による二次災害のリスクを低減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，１０ｂ…電池セルモジュール、１０ａ１…上層電池セルモジュール、１０ａ２…下層電池セルモジュール、２０…金属ケース、２１，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…突起部、３０，３０ａ１，３０ａ２，３０ｂ１，３０ｂ２，３０ｃ１，３０ｃ２，３０ｃ３，３０ｃ４，３０ｃ５…シート。

Claims (6)

1. 電池パックの内部構成品と、
   前記内部構成品を収納する筐体と、
   前記内部構成品が前記筐体に収納された状態における前記筐体の内面と前記内部構成品の外面との間隙に配置可能なシートであって、前記筐体と前記内部構成品との間を隔てる耐切創性および絶縁性をそれぞれ有するシートと、
   を備える電池パック。
2. 前記シートは繊維状のシートである、
   請求項１に記載の電池パック。
3. 前記筐体の外側に突起部が形成され、
   前記シートは、
   前記筐体の内面のうち前記突起部が形成される部分に対応する部分と前記内部構成品の外面との間隙に配置可能である、
   請求項１または２に記載の電池パック。
4. 前記筐体に、電気的に接続される複数の前記内部構成品が連なって収納可能であって、
   前記シートは、
   前記連なる複数の内部構成品同士の間に配置可能なシートであって、前記複数の内部構成品同士との間を隔てる耐切創性および絶縁性をそれぞれ有するシートである、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電池パック。
5. 前記内部構成品は、電池セルモジュールである、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池パック。
6. 前記内部構成品は、導通部品である、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電池パック。

Images