JP3215153U - バッテリーパック - Google Patents
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Abstract
【課題】リチウムイオン二次電池でなる複数個のセルを有するバッテリーパックにおいて、セルの耐火・耐熱性及びセル相互間での断熱性を高めることによって、外部からの火炎の接触による熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセル自体の熱暴走によるセル相互間での熱伝播を抑制する。【解決手段】バッテリーパックは、セル11が横並び状態又は段積み状態で配列されて電気的に接続されているセル集合体10を有する。セル集合体10が遮熱構造を有する。遮熱構造には、セル集合体10を形成している複数個のセル11のそれぞれの周囲を、個別に布状被覆体51,52,53で被覆するセル被覆構造、またはセル集合体10を数個ずつのセル11の束でなるセルユニットに分け、個々のセルユニットの周囲を布状被覆体51,52,53で被覆するセルユニット被覆構造がある。布状被覆体51,52,53がガラス繊維又はカーボン繊維によって作られた織布又は不織布で構成される。【選択図】図1
Description
本考案は、リチウムイオン二次電池でなる複数個のセルが横並び状態又は段積み状態で配列されて電気的に接続されているセル集合体を有し、そのセル集合体が所望の放電容量を備えるバッテリーパックに関する。
リチウムイオン二次電池は、その性質及びエネルギー密度が高いことから、リチウムイオン二次電池のセルの内部で正極と負極とが電気的に接触する内部短絡や、セルの正極と負極とが電気的に接触する外部短絡などに起因する熱暴走により発熱を起こしたり引火性ガスを発生したりして破裂したり発火したりする危険性を有し、また、発熱や発火や破裂によって使用者が怪我をするといった危険性を有している。
一方で、電気的に接続されたリチウムイオン二次電池でなる複数個のセルをケースに収容させてなるバッテリーパックでは、リチウムイオン二次電池の個数の増加に伴う放電容量の増大化を見込むことができるけれども、その反面で、上記したような危険性も増大する。そのため、上記のようなバッテリーパックにおいては、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するリチウムイオン二次電池のセル自体の熱暴走による発熱や発火に伴うセル相互間での熱伝播を抑制したりするための対策を講じておくことが有益であるし。また、たとえリチウムイオン二次電池が発熱や発火をしたとしても、熱伝播を抑制できればリチウムイオン二次電池全体の発熱や発火までの時間を延長することができ、使用者は発熱や発火の規模が比較的小さな内に対処することが可能となる。
そこで、従来より、上記のような対策を講じたパック電池が提案されている(たとえば、特許文献1,特許文献2)。特許文献1によって提案されているパック電池では、プラスチックで成形されたケースの内部に平行姿勢で相隣接して配置されている2本のリチウムイオン二次電池の相互間に断熱性部材で構成されたスペーサーを介在させ、そのスペーサーの断熱性能を利用して電池間の熱伝播を抑制している。特許文献2によって提案されているパック電池でもほぼ同様の構成が採用されている。特に、特許文献1には、相隣接するリチウムイオン二次電池の相互間に介在されている1つのスペーサーに、それらのリチウムイオン二次電池の側面に沿う2つの曲面状の接触面を具備させ、それらの2つの接触面を、一方側及び他方側のそれぞれのリチウムイオン二次電池の半周部分にそれぞれ接触させた構成が示されている。
しかしながら、上記の特許文献1によって提案されているパック電池に採用されているスペーサーは、絶縁材であるプラスチックで製作されていて、円筒形の2本のリチウムイオン二次電池の対面する半周部分だけを被覆しているに過ぎない。また、リチウムイオン二次電池を収容しているケースがプラスチックで製作されている。これらのことから、この電池パックでは、断熱製部材であるスペーサーによって相隣接する2本のリチウムイオン二次電池相互間での熱伝播を抑制することができるけれども、外部からの火炎の接触や外部からの加熱の影響を抑制するという点で十分な対策が講じられているとは言い難い。
本考案は以上の状況に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池でなる複数個のセルが横並び状態又は段積み状態で配列されて電気的に接続されているセル集合体を有し、そのセル集合体が所望の放電容量を備えるバッテリーパックにおいて、個々のセルや数個ずつのセルで構成されたセルユニットや上記セル集合体についての耐火・耐熱性又はセル相互間での断熱性を高めることによって、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するリチウムイオン二次電池のセル自体の熱暴走によるセルやセルユニットの発熱や発火に伴うセル相互間での熱伝播を抑制したりすることが可能なバッテリーパックを提供することを目的としている。
本考案に係るバッテリーパックは、リチウムイオン二次電池でなる複数個のセルが横並び状態又は段積み状態で配列されて電気的に接続されているセル集合体を有し、そのセル集合体が所望の放電容量を備えている。そして、上記セル集合体が、上記セルの耐火・耐熱性又はセル相互間での断熱性を高めるための遮熱構造を有している、というものである。
この考案において、「遮熱構造」とは、外部からの火炎が個々のセルに直接に接触することを回避することが可能な構造、外部の熱を個々のセルに伝わりにくくすることが可能な構造、又は、セル相互間での断熱性を高めてセル相互間での熱伝播を抑制することが可能な構造を含んでいて、そのような遮熱構造が発揮する作用によって、個々のセルや数個ずつのセルで構成されたセルユニットや上記セル集合体についての耐火・耐熱性やセル相互間での断熱性が高まったり、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するリチウムイオン二次電池のセル自体の熱暴走によるセルやセルユニットの発熱や発火に伴うセル相互間での熱伝播が抑制されたりする。
本考案では、上記遮熱構造が、上記セル集合体を形成している複数個のセルのそれぞれの周囲を、個別に、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなるセル被覆構造である、という構成を採用することが可能である。この構成によると、複数個のセルのそれぞれの周囲を被覆している布状被覆体が耐火・耐熱性及び断熱性を発揮することの結果として、個々のセルの断熱性が高まったり、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセル自体の熱暴走によるセルの発熱や発火に伴うセル相互間での熱伝播が抑制されたりする。
本考案では、上記セル集合体が数個ずつのセルの束でなるセルユニットに分かれていて、上記遮熱構造が、個々の上記セルユニットの周囲を、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなるセルユニット被覆構造である、という構成を採用することが可能である。この構成によると、個々のセルユニットの周囲を被覆している布状被覆体が耐火・耐熱性及び断熱性を発揮することの結果として、個々のセルユニットの断熱性が高まったり、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセルの熱暴走によるセルの発熱や発火に伴うセルユニット相互間での熱伝播が抑制されたりする。
本考案では、上記遮熱構造が、上記セル集合体の周囲を、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなるセル集合体被覆構造である、という構成を採用することが可能である。この構成によると、セル集合体の周囲を被覆している布状被覆体が耐火・耐熱性及び断熱性を発揮することの結果として、外部からの火炎の接触によるセル集合体への熱伝播が抑制される。
本考案では、上記遮熱構造が、上記したセル被覆構造及び上記したセルユニット被覆構造のうちの少なくとも1つと、上記セル集合体被覆構造と、を含む、という構成を採用することが可能である。この構成であると、セル被覆構造、セルユニット被覆構造及びセル集合体被覆構造によって発揮される上記の作用が重畳し、個々のセルの断熱性が高度に高まったり、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセル自体の熱暴走によるセルの発熱や発火に伴うセル相互間での熱伝播が高度に抑制されたりする。
本考案では、上記布状被覆体が、ガラス繊維又はカーボン繊維によって作られた織布又は不織布でなる、という構成を採用することが可能である。この構成であると、ガラス繊維又はカーボン繊維によって作られた織布又は不織布が柔軟性に優れているために、上記したセル被覆構造、セルユニット被覆構造及びセル集合体被覆構造のいずれかを採用する場合において、複数個のセルがどのような横並び状態又は段積み状態で配列されるとしても、セルやセルユニット、セル集合体を適切に無理なく被覆することが可能になる。
本考案では、上記セルが、正極端子と負極端子とを端面に有する円筒形セルでなり、この円筒形セルの正極端子及び負極端子と上記布状被覆体との間に、電気絶縁性及び防水性を発揮するシートがそれぞれ挟み込まれている、という構成を採用することが可能である。リチウムイオン二次電池でなるセルの形状は、正極端子と負極端子とを端面に有する円筒形のほか、偏平な直方体形状に形成されたラミネート形などがあることは知られていて、この考案は、そのうちの円筒形セルを対象としている。そして、円筒形セルの正極端子及び負極端子と上記布状被覆体との間に、電気絶縁性及び防水性を発揮するシートがそれぞれ挟み込まれていると、水分などの影響によってセルが外部短絡を起こすことを抑制することが可能になる。
本考案によると、リチウムイオン二次電池でなる複数個のセルを使用して放電容量の増大化を図っているバッテリーパックにおいて、外部からの火炎の接触によるセルへの熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセル自体の熱暴走によるセルやセルユニットの発熱や発火に伴うセルやセルユニット相互間での熱伝播を抑制したりすることが可能なバッテリーパックを提供することが可能になる。
図1は本考案の実施形態に係るバッテリーパックBの一部を省略して示した概略分解斜視図である。同図のバッテリーパックBは、リチウムイオン二次電池でなる複数個の円筒形のセル11…でなるセル集合体10や3種類の布状被覆体51,52,53、シート61などを含む内部構造体Aと、その内部構造体Aを収容するケースCとを有している。同図のバッテリーパックBは、後述する「セルユニット被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」を併用した遮熱構造を有している。
図2は「セルユニット被覆構造」と「セル集合体被覆構造」とが併用されたセル集合体10の要部の概略正面図、図3は図2の「セルユニット被覆構造」を分けて示した説明図である。
図2のように、この実施形態に係るバッテリーパックでは、リチウムイオン二次電池でなる15個のセル11…が、5段に亘る正面視ピラミッド形の段積み状態で配列されてセル集合体10を構成している。このセル集合体10の各段では、最上段を除いて数個ずつのセルが横並び状態で配列されている、これを具体的に説明すると、最下段である1段目には5個の円筒形セル11が密に横並び状態で配列され、2段目には4個の円筒形セル11が密に横並び状態で配列され、3段目には3個の円筒形セル11が密に横並び状態で配列され、4段目には2個の円筒形セル11が密に横並び状態で配列され、最上段の5段目には1個の円筒形セル11が配置されている。また、図3に説明的に示したように、15個のセル11…は、5個ずつのセル11…の束でなる3個のセルユニット12に分かれている。そして、1個のセルユニット12に含まれる5個のセルは電気的に並列に接続されているのに対して、3個のセルユニット12…は電気的に直列に接続されている。
個々のセルユニット12の側面外周囲には、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体51が巻き付けられていて、この布状被覆体51によって個々のセルユニット12の側面外周囲が被覆されている。また、布状被覆体51が巻き付けられた1個のセルユニット12が3個合わせて図2に示したように正面視ピラミッド形に密に配列されている。そして、同図のように、布状被覆体51が巻き付けられて正面視ピラミッド形に密に配列されている3個のセルユニット12の全体に対して、その外側外周囲を被覆するように布状被覆体52が巻き付けられている。したがって、3個のセルユニット12の全体の外側外周囲を被覆するように巻き付けられた布状被覆体52によって、15個のセル11…を有するセル集合体10の外側周囲が被覆されていることになる。
図4は上記内部構造体Aを示した概略分解側面図、図5はバッテリーパックの概略断面図である。図4のように、内部構造体Aは、15個のセル11…でなるセル集合体10と、3個のセルユニット12…のそれぞれに巻き付けられている布状被覆体51(図2及び図3参照)、3個のセルユニット12の全体の外側外周囲を被覆するように巻き付けられた布状被覆体52(図2参照)を備えているほか、セル集合体10に含まれる15個のセル11…の端面に位置している正極端子及び負極端子を覆うサイズと形状を有する2枚の電気絶縁性及び防水性を発揮するシート61、62、それらのシート61,62と同一のサイズ及び形状を有する2枚の布状被覆体53、54を備え、さらに、保護回路やコネクタなどを実装する回路基板70を備えている。そして、図5のように、布状被覆体52が巻き付けられているセル集合体10の一端面と他端面とにシート61,62がそれぞれ重ね合わされ、さらに、それらのシート61,62の外側に布状被覆体53,54が重ね合わされていると共に、セル集合体10の一端面側に上記回路基板70が配置されている、そして、上記内部構造Aの全体が、アルミニウム製の三角筒状のケースCの内部に収容されている。なお、ケースCの両端部の開口は、ケースCに装着された蓋体81,82によって塞がれている。
ここで、セルユニット12に巻き付けられている布状被覆体51はガラス繊維又はカーボン繊維によって作られた柔軟な織布又は不織布でなる。この種の布状被覆体51は、柔軟性に優れているため、セルユニット12に適切に無理なく巻き付けることが可能であるという利点を有している。また、耐火・耐熱性及び断熱性を有している。他の布状被覆体52,53,54についても同様である。
図6はケースCの一端部の開口を塞いでいる蓋体82の正面図である。同図のように、この蓋体82には、USBコネクタ接続口83や電力入力用コネクタ接続口84,電力出力用コネクタ接続口85、表示窓86などが備わっている。
以上説明したバッテリーパックは、「セルユニット被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」を併用した遮熱構造を有している。このうち、セルユニット被覆構造は、図2又は図3に示したセルユニット12の外側周囲を被覆している布状被覆体51と、図4及び図5に示したセル集合体10の一端面と他端面とにシート61,62を介して重ね合わされた布状被覆体53,54とを有している。また、セル集合体被覆構造は、図2に示したセル集合体10の外側周囲を被覆している布状被覆体52と、図4及び図5に示したセル集合体10の一端面と他端面とにシート61,62を介して重ね合わされた布状被覆体53,54とを有している。そして、「セルユニット被覆構造」によると、個々のセルユニット12の周囲を被覆している布状被覆体51が耐火・耐熱性及び断熱性を発揮することの結果として、個々のセルユニット12の断熱性が高まったり、外部からの火炎の接触によるセル11,11への熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセルユニット12の熱暴走による異なるセルユニット12,12間で隣接しているセル11,11の発熱や発火に伴うセル相互間での熱伝播が抑制されたりする。また、「セル集合体被覆構造」によると、セル集合体10の周囲を被覆している布状被覆体52が耐火・耐熱性及び断熱性を発揮することの結果として、外部からの火炎の接触によるセル集合体10への熱伝播が抑制される。したがって、「セルユニット被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」を併用した遮熱構造を有する上記バッテリーパックは、「セルユニット被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」によって発揮される上記の作用が重畳し、外部からの火炎の接触によるセル11,11への熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセル自体の熱暴走による発熱や発火によるセルの発熱に伴うセルユニット相互間での熱伝播が高度に抑制されたりする、という利点を有している。
さらに、このバッテリーパックでは、15個すべての円筒形のセル11の正極端子及び負極端子と布状被覆体53,54との間に、電気絶縁性及び防水性を発揮するシート61,62がそれぞれ挟み込まれている、という構成を有しているので、水分などの影響によってセル11が外部短絡を起こすことを抑制することが可能になるという利点を有している。
以上説明したバッテリーパックでは、遮熱構造として、「セルユニット被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」を併用している。この点に関して、上記遮熱構造として、セル集合体10を形成している15個のセル11…のそれぞれの周囲を、個別に、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなる「セル被覆構造」だけを採用することも、上記した「セルユニット被覆構造」だけを採用することも、上記した「セル集合体被覆構造」だけを採用することも可能である。さらに、遮熱構造として「セル被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」を併用したものを採用することも、さらには、「セル被覆構造」と「セルユニット被覆構造」と「セル集合体被覆構造」とを併用したものを採用することも可能である。
図7は「セル被覆構造」及び「セル集合体被覆構造」を併用したバッテリーパックの要部の概略正面図である。同図のバッテリーパックでは、15個のセル11…がその外側周囲に個別に巻き付けられた布状被覆体55によって被覆されていると共に、それら15個のセル11…によって構成されているセル集合体10がその外側周囲に巻き付けられた布状被覆体52によって被覆されている。その他の構成は図5を参照して説明したところと同様である。この構成によると、複数個のセル11…のそれぞれの周囲を被覆している布状被覆体55が耐火・耐熱性及び断熱性を発揮することの結果として、個々のセル11…の断熱性が高まったり、外部からの火炎によるセル11…への熱伝播や内部短絡又は外部短絡に起因するセル自体の熱暴走によるセルの発熱に伴うセル相互間での熱伝播が抑制されたりする。また、セル集合体10の外側周囲に巻き付けられた布状被覆体12によっても、個々のセル11…の断熱性が高まったり、外部からの火炎の接触によるセル11…への熱伝播が抑制されたりする。
図8は「セル集合体被覆構造」だけを併用したバッテリーパックの要部の概略正面図である。同図のバッテリーパックでは、15個のセル11…によって構成されているセル集合体10がその外側周囲に巻き付けられた布状被覆体52によって被覆されている。その他の構成は図5を参照して説明したところと同様である。この構成によると、セル集合体10の外側周囲に巻き付けられた布状被覆体52によって、外部からの火炎の接触によるセル11…への熱伝播が抑制される。
本考案において、複数個のセル11…の横並び状態や段積み状態での配列は、図示例に限定されない。また、セル11の数も15個に限定されない。
11 セル
10 セル集合体
12 セルユニット
51,52,53,54,55 布状被覆体
61,62 シート
10 セル集合体
12 セルユニット
51,52,53,54,55 布状被覆体
61,62 シート
Claims (7)
- リチウムイオン二次電池でなる複数個のセルが横並び状態又は段積み状態で配列されて電気的に接続されているセル集合体を有し、そのセル集合体が所望の放電容量を備えるバッテリーパックにおいて、
上記セル集合体が、上記セルの耐火・耐熱性又はセル相互間での断熱性を高めるための遮熱構造を有していることを特徴とするバッテリーパック。 - 上記遮熱構造が、上記セル集合体を形成している複数個のセルのそれぞれの周囲を、個別に、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなるセル被覆構造である請求項1に記載したバッテリーパック。
- 上記セル集合体が数個ずつのセルの束でなるセルユニットに分かれていて、上記遮熱構造が、個々の上記セルユニットの周囲を、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなるセルユニット被覆構造である請求項1に記載したバッテリーパック。
- 上記遮熱構造が、上記セル集合体の周囲を、耐火・耐熱性及び断熱性を有する布状被覆体で被覆してなるセル集合体被覆構造である請求項1に記載したバッテリーパック。
- 上記遮熱構造が、請求項2に記載したセル被覆構造及び請求項3に記載したセルユニット被覆構造のうちの少なくとも1つと、請求項4に記載したセル集合体被覆構造と、を含む請求項1に記載したバッテリーパック。
- 上記布状被覆体が、ガラス繊維又はカーボン繊維によって作られた織布又は不織布でなる請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載したバッテリーパック。
- 上記セルが、正極端子と負極端子とを端面に有する円筒形セルでなり、この円筒形セルの正極端子及び負極端子と上記布状被覆体との間に、電気絶縁性及び防水性を発揮するシートがそれぞれ挟み込まれている請求項2ないし請求項6のいずれか1項に記載したバッテリーパック。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017005691U JP3215153U (ja) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | バッテリーパック |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2017005691U Active JP3215153U (ja) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | バッテリーパック |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3215153U (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112714977A (zh) * | 2018-09-20 | 2021-04-27 | 日产自动车株式会社 | 电池组 |
-
2017
- 2017-12-18 JP JP2017005691U patent/JP3215153U/ja active Active
Cited By (1)
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CN112714977A (zh) * | 2018-09-20 | 2021-04-27 | 日产自动车株式会社 | 电池组 |
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