JP2022146423A

JP2022146423A - バッテリパック及び航空機

Info

Publication number: JP2022146423A
Application number: JP2021047371A
Authority: JP
Inventors: 裕也石原; Yuya Ishihara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-10-05
Also published as: US20220302550A1; US11909067B2

Abstract

【課題】活電部が収容される収容部への液体の進入を抑制できるバッテリパックを提供する。
【解決手段】バッテリパック１２において、筐体１８は、活電部１４が収容される収容部３２よりも重力方向上側に設けられる排気部４８を備え、排気部４８は、液体を貯留する貯留部５０と、収容部３２の内部と排気部４８の内部とを連通する第１連通部５２と、筐体の外部と排気部４８の内部とを連通する第２連通部５４と、を有し、バッテリパック１２を重力方向上側から見たときに、第２連通部５４の排気部４８の内部側の開口は、貯留部５０と重なる位置であって、第１連通部５２の排気部４８の内部側の開口と重ならない位置に設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、筐体と、筐体に収容される活電部とを有するバッテリパック、及び、当該バッテリパックが搭載された航空機に関する。

下記特許文献１では、電池ケースにガス放出弁が設けられた非水系二次電池が開示されている。ガス放出弁は、電池ケースの外部と内部とを連通する連通路を閉塞する弁体を有し、弁体はコイルバネにより連通路を閉塞する方向に押圧されている。電池ケースの内圧が所定の圧力値に達すると、弁体により連通路が解放され、連通路を通じて電池ケース内のガスが外部に排出される。

特開２０１７－０２２０５０号公報

上記特許文献１では、弁体が連通路を解放したときに連通路内に進入した水分を吸収する多孔質水分吸収材が設けられている。しかし、電池ケースの内圧とコイルバネの弾性力とが釣り合った場合には、長時間連通路が解放された状態となるため、多孔質水分吸収材では水分を吸収しきれず、電池ケース内部に水分が進入するおそれがある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、活電部が収容される収容部への液体の進入を抑制できるバッテリパック、及び、当該バッテリパックが搭載された航空機を提供することを目的とする。

本発明の態様は、筐体と、前記筐体に収容される活電部と、を有する、バッテリパックであって、前記筐体は、前記活電部が収容される収容部と、前記バッテリパックが載置された状態において前記収容部よりも重力方向上側に設けられる排気部と、を備え、前記排気部は、液体を貯留する貯留部と、前記収容部の内部と前記排気部の内部とを連通する第１連通部と、前記筐体の外部と前記排気部の内部とを連通する第２連通部と、を有し、前記バッテリパックを重力方向上側から見たときに、前記第２連通部の前記排気部の内部側の開口は、前記貯留部と重なる位置であって、前記第１連通部の前記排気部の内部側の開口と重ならない位置に設けられる。

本発明では、活電部が収容される収容部への液体の進入を抑制できる。

バッテリパックが搭載された航空機である。バッテリパックの斜視図である。バッテリパックの分解斜視図である。バッテリパックの断面図である。バッテリパックの上面図である。バッテリパックの断面斜視図である。

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態のバッテリパック１２が搭載された航空機１０である。図２は、バッテリパック１２の斜視図である。図３は、バッテリパック１２の分解斜視図である。

航空機１０は、それぞれ隔壁により区画された操縦室１０ａ、客室１０ｂ及び貨物室１０ｃを有し、複数のバッテリパック１２が貨物室１０ｃに搭載されている。バッテリパック１２は、航空機１０の駆動源の電源として用いられる。

以下では、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図２に示すように設定する。航空機１０の地上待機時、又は、航空機１０の水平飛行中において、Ｚ軸方向は略重力方向と一致し、Ｚ軸方向正側が上側となる。

図３に示すように、バッテリパック１２は、活電部１４、ジャンクションボックス１６及び筐体１８を有している。活電部１４は、リチウムイオン電池である複数のバッテリセル、及び、バッテリセルを冷却する冷却水路等を有するバッテリモジュールである。活電部１４は、冷却水路の冷却水を給排水する給排水ノズル２０を有している。図２に示すように、給排水ノズル２０は、Ｚ軸方向に延びて設けられている。
ジャンクションボックス１６は、コンタクタ、電流センサ及びバッテリ管理システム等を有している。ジャンクションボックス１６は、活電部１４の各バッテリセルの正極及び負極と接続されている。ジャンクションボックス１６は、活電部１４の電力をバッテリパック１２の外部に取り出す正極端子２２及び負極端子２４を有している（図４及び図５）。

筐体１８は、チタン製であって、ロアケース２６、アッパケース２８及びカバー３０を有している。

ロアケース２６は、Ｚ軸方向正側の面が開口する略直方体形状の箱体であって、内部に活電部１４を収容する収容部３２が形成されている。

アッパケース２８は、蓋部３４及び立設部３６を有している。アッパケース２８は、ロアケース２６のＺ軸方向正側の面に溶接により固定されている。なお、アッパケース２８とロアケース２６との接合方法は、溶接に限らなくてもよい。接合方法として、例えば、金属ガスケットや液体ガスケット等が用いられてもよい。

アッパケース２８は、蓋部３４によりロアケース２６の開口部を閉塞する。立設部３６は、蓋部３４からＺ軸方向正側に凸状に形成されている。立設部３６のＹ軸方向負側部分はＺ軸方向正側の面が開口しており、内部に後述する貯留部５０等が設けられている。立設部３６のＹ軸方向正側部分はＺ軸方向負側の面が開口しており、ジャンクションボックス収容部４０が設けられている（図４）。貯留部５０については、後に詳述する。ジャンクションボックス収容部４０には、Ｚ軸方向負側の開口からジャンクションボックス１６が挿入される。

カバー３０は、蓋部４２及び円筒部４４を有している。カバー３０は、アッパケース２８のＺ軸方向正側の面にボルト４６により固定されている。アッパケース２８は、蓋部４２により、立設部３６のＺ軸方向正側の開口を閉塞する。円筒部４４は、蓋部４２からＺ軸方向正側に延びる円筒形状に形成されている。

図４は、バッテリパック１２をＸ軸方向正側から見た断面図である。図５は、バッテリパック１２をＺ軸方向正側から見た上面図である。図５は、カバー３０が取り外された状態を示す。図６は、バッテリパック１２の断面斜視図である。

アッパケース２８のジャンクションボックス収容部４０の天面４０ａには、端子孔４０ｂが形成されており、この端子孔４０ｂからジャンクションボックス１６の正極端子２２及び負極端子２４が筐体１８の外部に露出している。

アッパケース２８の蓋部３４には、ノズル孔３４ａが形成されており、このノズル孔３４ａから給排水ノズル２０が筐体１８に外部に露出している。

カバー３０とアッパケース２８とにより、排気部４８が形成されている。図４に示すように、排気部４８は、活電部１４を収容する収容部３２のＺ軸方向正側に設けられている。また、排気部４８は、Ｙ軸方向において、給排水ノズル２０とジャンクションボックス１６とに挟まれて配置されている。排気部４８は、貯留部５０、第１連通部５２、第２連通部５４、第３連通部５６を有している。

第１連通部５２は、アッパケース２８に形成され、収容部３２の内部と排気部４８の内部とを連通する。第１連通部５２は、貯留部５０のＹ軸方向正側であって、貯留部５０の底面５０ａよりもＺ軸方向正側の位置において排気部４８の内部側に開口している。第１連通部５２の排気部４８の内部側の開口には、気体透過性と疎水性を有するフッ素樹脂製の多孔質膜５８が取り付けられている。

活電部１４に対して衝撃、圧迫等が作用した場合、又は、活電部１４に対して過充電、過放電等が生じた場合に、活電部１４の内部が短絡することがある。活電部１４のバッテリセルは、リチウムイオン電池であって、非水電解液として有機溶媒が用いられている。そのため、活電部１４に内部短絡が生じると、ガスが発生することがある。第１連通部５２は、このガスを収容部３２から排気部４８に送るために設けられている。第１連通部５２の開口面積及び個数は、収容部３２内の空気の体積に応じて設定され、収容部３２内が負圧にならないように設定されている。本実施形態では、図５に示すように、第１連通部５２は、３つ設けられている。

第２連通部５４は、カバー３０の円筒部４４に形成され、排気部４８の内部と筐体１８の外部とを連通する。第２連通部５４は、貯留部５０よりもＺ軸方向正側に配置されている。排気部４８に送られたガスは、第２連通部５４を通って筐体１８の外部に排出される。図５には、第２連通部５４の排気部４８側の開口が点線で示されている。図５に示すように、バッテリパック１２をＺ軸方向正側から見たときに、第２連通部５４の排気部４８の内部側の開口は、貯留部５０と重なる位置であって、第１連通部５２の排気部４８の内部側の開口と重ならない位置に設けられている。

第３連通部５６は、Ｚ軸方向において、貯留部５０と第２連通部５４との間に設けられた空間であって、貯留部５０と第１連通部５２と第２連通部５４とを連通する。

貯留部５０は、第２連通部５４から進入した水等の液体を貯留する。貯留部５０は、図６に示すように、Ｙ軸方向負側の側面に筐体１８の外部と貯留部５０の内部とを連通するドレン孔６０を有している。ドレン孔６０の筐体１８の外部側は、給排水ノズル２０側に開口している。ドレン孔６０は、貯留部５０の底面５０ａよりも低い位置に形成されている。ドレン孔６０には、ドレンボルト６２が嵌合している。
貯留部５０の底面５０ａは、図４及び図６に示すように、ドレン孔６０に向かってＺ軸方向負側に傾斜して形成されている。ドレンボルト６２がドレン孔６０から抜かれた場合には、図５に矢印で示すように、貯留部５０に貯留されている液体が流れて、筐体１８の外部に排出される。貯留部５０の容積は、所定期間ドレン孔６０から液体の排出が行われない場合であっても、貯留されている液体で多孔質膜５８が浸水しないように設定されている。

図１に示すように、航空機１０は排気管６４を有している。排気管６４は、第２連通部５４と航空機１０の外部とを連通する。活電部１４で発生したガスは、最終的には排気管６４から航空機１０の外部に排出される。

本実施形態では、バッテリパック１２が航空機１０の駆動源の電源として用いられる例を示したが、バッテリパック１２は他の目的に用いられてもよい。例えば、バッテリパック１２は、電動自動車、電動自動二輪車等の駆動源の電源として用いられてもよい。また、バッテリパック１２は、電動芝刈り機、電動ブロア等の駆動源の電源として用いられてもよい。さらに、バッテリパック１２は、ビル、公共施設又は家屋等に設置される蓄電システムに用いられてもよい。

［作用効果］
バッテリパック１２には、活電部１４の内部短絡等により発生したガスを外部に排出する構造が必要である。一方で、活電部１４に水等の液体が進入すると、活電部１４内部で短絡が生じることがある。そのため、バッテリパック１２は、バッテリパック１２の外部へのガスの排出と、バッテリパック１２の内部、特に活電部１４への液体の進入の抑制とが両立されている必要がある。

そこで、本実施形態のバッテリパック１２は、活電部１４よりも重力方向上側に排気部４８を有する。この排気部４８は、液体を貯留する貯留部５０、収容部３２の内部と排気部４８の内部とを連通する第１連通部５２、及び、排気部４８の内部と筐体１８の外部とを連通する第２連通部５４を有する。そして、バッテリパック１２を重力方向上側（Ｚ軸方向正側）から見たときに、第２連通部５４の排気部４８の内部側の開口は、貯留部５０と重なる位置であって、第１連通部５２の前記排気部４８の内部側の開口と重ならない位置に設けられる。これにより、バッテリパック１２の外部へのガスの排出と、活電部１４への液体の進入の抑制とを両立させることができる。

また、本実施形態のバッテリパック１２は、第１連通部５２の排気部４８の内部側の開口は、貯留部５０よりも重力方向上側に設けられる。これにより、貯留部５０から第１連通部５２への液体の移動を抑制可能となり、活電部１４への液体の進入を抑制できる。

また、本実施形態のバッテリパック１２では、重力方向（Ｚ軸方向）において貯留部５０と第２連通部５４との間に設けられ、貯留部５０と第１連通部５２と第２連通部５４とを連通する第３連通部５６を有する。第３連通部５６により、貯留部５０と第１連通部５２と第２連通部５４とが連通されているため、第１連通部５２から第２連通部５４へのガスの移動を可能としつつ、第２連通部５４から貯留部５０への液体の移動を可能にできる。また、貯留部５０よりも重力方向上側において、貯留部５０と第１連通部５２と第２連通部５４とが第３連通部５６により連通されているため、貯留部５０から第１連通部５２への液体の移動を抑制可能となり、活電部１４への液体の進入を抑制できる。

また、本実施形態のバッテリパック１２では、貯留部５０の底面５０ａは、ドレン孔６０に向かって重力方向下側（Ｚ軸方向負側）に傾斜している。これにより、貯留部５０に貯留されているより多くの液体をドレン孔６０から排出できる。

バッテリパック１２を側方から見たときに、排気部４８は、重力方向と直交する水平方向（Ｙ軸方向）において、給排水ノズル２０とジャンクションボックス１６とに挟まれて配置されている。これにより、冷却水の給排水が行われる給排水ノズル２０と、電気的な接続が行われる正極端子２２及び負極端子２４を有するジャンクションボックス１６との間を離すことが可能となり、正極端子２２及び負極端子２４への冷却水の付着等を抑制できる。

本実施形態のバッテリパック１２が搭載された航空機１０は、第２連通部５４と航空機１０の外部とを連通する排気管６４を有する。これにより、活電部１４で発生したガスを航空機１０の外部に排出できる。

〔実施形態から得られる技術的思想〕

筐体（１８）と、前記筐体に収容される活電部（１４）と、を有する、バッテリパック（１２）であって、前記筐体は、前記活電部が収容される収容部（３２）と、前記バッテリパックが載置された状態において前記収容部よりも重力方向上側に設けられる排気部（４８）と、を備え、前記排気部は、液体を貯留する貯留部（５０）と、前記収容部の内部と前記排気部の内部とを連通する第１連通部（５２）と、前記筐体の外部と前記排気部の内部とを連通する第２連通部（５４）と、を有し、前記バッテリパックを重力方向上側から見たときに、前記第２連通部の前記排気部の内部側の開口は、前記貯留部と重なる位置であって、前記第１連通部の前記排気部の内部側の開口と重ならない位置に設けられる。

上記のバッテリパックであって、前記第２連通部の前記排気部の内部側の開口は、前記貯留部よりも重力方向上側に設けられてもよい。

上記のバッテリパックであって、重力方向において前記貯留部と前記第２連通部との間に設けられ、前記貯留部と前記第１連通部と前記第２連通部とを連通する第３連通部（５６）を有してもよい。

上記のバッテリパックであって、前記貯留部は、側面の底面側に前記筐体の外部と前記貯留部の内部とを連通するドレン孔（６０）を有し、前記貯留部の前記底面は、前記ドレン孔に向かって重力方向下側に傾斜していてもよい。

上記のバッテリパックであって、前記活電部を冷却する冷却水を給排水する給排水ノズル（２０）と、前記活電部の電極が接続されるジャンクションボックス（１６）と、を有し、前記バッテリパックを側方から見たときに、前記排気部は、重力方向と直交する水平方向において、前記給排水ノズルと前記ジャンクションボックスとに挟まれて配置されていてもよい。

上記のバッテリパックが搭載された航空機（１０）であって、前記第２連通部と前記航空機の外部とを連通する排気管（６４）を有してもよい。

１０…航空機１４…活電部
１６…ジャンクションボックス１８…筐体
２０…給排水ノズル３２…収容部
４８…排気部５０…貯留部
５２…第１連通部５４…第２連通部
５６…第３連通部６０…ドレン孔
６４…排気管

Claims

筐体と、
前記筐体に収容される活電部と、
を有する、バッテリパックであって、
前記筐体は、
前記活電部が収容される収容部と、
前記バッテリパックが載置された状態において前記収容部よりも重力方向上側に設けられる排気部と、
を備え、
前記排気部は、
液体を貯留する貯留部と、
前記収容部の内部と前記排気部の内部とを連通する第１連通部と、
前記筐体の外部と前記排気部の内部とを連通する第２連通部と、
を有し、
前記バッテリパックを重力方向上側から見たときに、前記第２連通部の前記排気部の内部側の開口は、前記貯留部と重なる位置であって、前記第１連通部の前記排気部の内部側の開口と重ならない位置に設けられる、バッテリパック。
請求項１に記載のバッテリパックであって、
前記第２連通部の前記排気部の内部側の開口は、前記貯留部よりも重力方向上側に設けられる、バッテリパック。
請求項１又は２に記載のバッテリパックであって、
重力方向において前記貯留部と前記第２連通部との間に設けられ、前記貯留部と前記第１連通部と前記第２連通部とを連通する第３連通部を有する、バッテリパック。
請求項１～３のいずれか１項に記載のバッテリパックであって、
前記貯留部は、側面の底面側に前記筐体の外部と前記貯留部の内部とを連通するドレン孔を有し、
前記貯留部の前記底面は、前記ドレン孔に向かって重力方向下側に傾斜している、バッテリパック。
請求項１～４のいずれか１項に記載のバッテリパックであって、
前記活電部を冷却する冷却水を給排水する給排水ノズルと、
前記活電部の電極が接続されるジャンクションボックスと、
を有し、
前記バッテリパックを側方から見たときに、前記排気部は、重力方向と直交する水平方向において、前記給排水ノズルと前記ジャンクションボックスとに挟まれて配置されている、バッテリパック。
請求項１～５のいずれか１項に記載のバッテリパックが搭載された航空機であって、
前記第２連通部と前記航空機の外部とを連通する排気管を有する、航空機。