JP3221200U - 延焼防止構造を備えるバッテリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】延焼防止構造を備えるバッテリ装置を提供する。【解決手段】当該バッテリ装置１００は、複数の電池セル２０及び多層の筐体フレーム１０を含み、各電池セル２０は、直列又は並列に互いに接続されるとともに筐体フレーム１０の各層にそれぞれ配列されており、各電池セル２０は防火スリーブにそれぞれ設けられており、筐体フレーム１０の各層における電池セル２０は防火通路によりそれぞれ隔離されている。また、筐体フレーム１０には導電金属面１１が設けられており、各電池セル２０の電極端２１は上方に湾曲するヒューズ構造を介して導電金属面１１にそれぞれ接続されている。１又は複数の延焼防止構造が設計されているため、電池セル２０の延焼確率を低下可能であるとともに、バッテリ装置の使用上の安全性が強化される。【選択図】図１

Description

本考案はバッテリ装置に関し、特に、延焼防止構造を備えるバッテリ装置に関する。

電池セルは電気エネルギーを蓄える機能を有する。複数の電池セルは直列又は並列に接続されてバッテリ装置となり、機器の電気供給源、例えば電気自動車の電気供給源とされる。

バッテリ装置からの出力は瞬間的な大電流であるため、電池セルは高温となりやすく、使用寿命が大幅に短縮されてしまう。また、電池セルは外部からの衝撃を受けると高温の炎を噴出することがあり、この高温の炎が他の電池セルへと延焼するとバッテリ装置が爆発してしまう。

電池セルの発火と延焼を防止するために、従来のバッテリ装置の内部フレームや外部筐体は高硬度材料又はフィラーを用いて製造されることが多い。これにより、バッテリ装置のパッケージ強度が強化され、電池セルの延焼確率が低下する。しかし、高硬度材料やフィラーはバッテリ装置の製造コストや重量の増加につながることが多く、バッテリ装置の単価や使用にとっては非常に不利となる。

以上に鑑みて、本考案は、１又は複数の延焼防止構造が設計されるバッテリ装置であって、電池セルの延焼確率を低下可能なだけでなく、バッテリ装置の使用上の安全性が強化されるとともに、製造コストを過剰に増加する必要がないためバッテリ装置の単価コストを低く抑えられる革新的なバッテリ装置を提供することを目的とする。

本考案の一の目的は、多層の筐体フレーム及び複数の電池セルを含み、各電池セルが直列又は並列に互いに接続されるとともに筐体フレームの各層にそれぞれ配列されており、筐体フレームには少なくとも１つの防火通路が設けられており、筐体フレームの各層における電池セルが防火通路を介して上層の電池セル又は下層の電池セルと隔離されているバッテリ装置を提供することである。ある電池セルが損傷を受けて発火した場合には、防火通路が遮断作用を発揮可能である。これにより、損傷した電池セルから発生した煙、熱又は炎が上層の電池セル又は下層の電池セルに伝達しないよう遮断され、且つ、損傷した電池セルから発生した煙、熱又は炎が筐体フレームの外部へと案内されるため、延焼の確率が低下する。

本考案の一の目的は、電池セルが防火スリーブに設けられるとともに、防火スリーブにより被覆されるバッテリ装置を提供することである。各電池セルは防火スリーブを介して、隣接する電池セルとそれぞれ隔離されている。電池セルが損傷を受けて発火した場合には、防火スリーブが遮断及び放熱作用を発揮可能なことから、損傷した電池セルから発生した煙、熱又は炎が隣接する電池セルに伝達しないよう遮断され、延焼が回避される。

本考案の一の目的は、導電金属面と複数のヒューズを含み、ギャップ（Ｇａｐ）形式で導電金属面、ヒューズ及び電池セルにおける電極端の接続が設計されるバッテリ装置を提供することである。ヒューズが溶断した場合、短絡異常が発生した電池セルが左右に変位するよう揺動したとしても、短絡異常の電池セルにおける電極端が完全には溶断していないヒューズに接触することがない。よって、短絡異常の電池セルと導電金属面との電流経路が再び導通する恐れが回避される。

上記の目的を達成するために、本考案は、直列又は並列に互いに接続される複数の電池セル、各電池セルが各層にそれぞれ配列される多層の筐体フレーム、及び複数の絶縁板により規定され、筐体フレームの各層にそれぞれ設けられる少なくとも１つの防火通路、を含み、筐体フレームの各層における電池セルは防火通路により隔離される延焼防止構造を備えるバッテリ装置を提供する。

本考案の一実施例において、各電池セルは防火スリーブにそれぞれ設けられる。

本考案の一実施例において、バッテリ装置は導電金属面と複数のヒューズを含み、導電金属面は筐体フレームに設けられ、各ヒューズは、一端が導電金属面に接続されるとともに、他端が対応する電池セルの電極端に接続される。

本考案の一実施例において、導電金属面の平面と各電池セルにおける電極端の平面との間には段差が存在しており、各電池セルの電極端は、上方に湾曲するヒューズを介してそれぞれ導電金属面に接続されている。

更に、本考案は、直列又は並列に互いに接続される複数の電池セルと、各電池セルが各層に配列される多層の筐体フレーム、を含み、各電池セルは、防火スリーブにそれぞれ設けられる延焼防止構造を備えるバッテリ装置を提供する。

図１は、本考案のバッテリ装置の一実施例における構造斜視図である。 図２は、本考案のバッテリ装置の一実施例における構造断面図であり、図２Ａは、本考案における図２の一部構造の拡大図である。 図３は、本考案のバッテリ装置における電池セルの一実施例にかかる構造断面図である。 図４Ａは、本考案のバッテリ装置における導電金属面の一部を示す構造斜視図である。 図４Ｂは、本考案の導電金属面、ヒューズ及び電池セルにおける電極端の電気接続にかかる側面を示す構造図である。

本考案のバッテリ装置の一実施例における構造斜視図及び構造断面図である図１及び図２を参照する。図１及び図２に示すように、本考案のバッテリ装置１００は、多層の筐体フレーム１０及び複数の電池セル２０を含む。各電池セル２０は直列又は並列に互いに接続されており、且つ、筐体フレーム１０の各層にそれぞれ配列されている。

図２Ａに示すように、筐体フレーム１０の各層には少なくとも１つの防火通路１５がそれぞれ設けられている。防火通路１５は、複数の絶縁板１３により規定される通路である。本考案の一実施例において、絶縁板１３は防火材料により作製される薄型の板体である。防火通路１５は、電池セル２０の電極端と他の電池セル２０の電極端との間に設けられており、各電池セル２０は防火通路１５によって上層の電池セル２０又は下層の電池セル２０と隔離されている。ある電池セル２０が損傷を受けて（例えば、電池セル２０が穿刺又は衝突されて）発火した場合には、防火通路１５が遮断作用を発揮可能である。これにより、損傷した電池セル２０から発生した煙、熱又は炎が前後の電池セル２０に伝達しないよう遮断され、且つ、損傷した電池セル２０から発生した煙、熱又は炎が筐体フレーム１０の外部へと案内されるため、延焼の確率が低下する。

本考案のバッテリ装置における電池セルの一実施例にかかる構造断面図である図３を参照する。図３に示すように、本考案の電池セル２０は防火スリーブ２３に設けられるとともに、防火スリーブ２３により被覆される。本考案において、防火スリーブ２３は防火材料により作製される薄型の管体である。各電池セル２０は防火スリーブ２３を介して、隣接する電池セル２０とそれぞれ隔離されている。電池セル２０が損傷を受けて発火した場合には、防火スリーブ２３が遮断及び放熱作用を発揮可能なことから、損傷した電池セル２０から発生した煙、熱又は炎が隣接する電池セル２０に伝達しないよう遮断され、延焼が回避される。

本考案のバッテリ装置における導電金属面の一部を示す構造斜視図と、本考案の導電金属面、ヒューズ及び電池セルにおける電極端の電気接続にかかる側面を示す構造図である図４Ａ及び図４Ｂを参照しつつ、図１を参照する。これらの図に示すように、バッテリ装置１００の筐体フレーム１０には導電金属面１１が設けられている。各電池セル２０は、それぞれヒューズ１７を介して導電金属面１１に接続されている。例えば、ヒューズ１７は一端が導電金属面１１に接続されており、他端が対応する電池セル２０の電極端２１（正極端又は負極端）に接続されている。各電池セル２０は、導電金属面１１を介して電気的に接続されている。

各電池セル２０は自身のヒューズ１７をそれぞれ有しているため、いずれかの電池セル２０に短絡異常が生じて異常な電流が発生した場合には、まず、短絡した当該電池セル２０に電気的に接続されているヒューズ１７が高温によりに溶断される。これにより、短絡した当該電池セル２０における電極端２１と導電金属面１１が切断されることから、他の正常な電池セル２０への影響が回避される。

続いて、ヒューズ１７の溶断後に、短絡した電池セル２０は筐体フレーム１０内で左右に変位することがある。導電金属面１１、ヒューズ１７及び電池セル２０における電極端２１の接続が平面形式で設計されている場合には、短絡した電池セル２０が左右に変位することで、完全には溶断していないヒューズ１７に再び電気的に接触する恐れがある。この場合、短絡した電池セル２０と導電金属面１１との電流経路が再び導通することで、他の正常な電池セル２０が破壊されるリスクが存在する。

短絡した電池セル２０が完全には溶断していないヒューズ１７に再び電気的に接触することのないよう、本考案では、ギャップ（Ｇａｐ）形式で導電金属面１１、ヒューズ１７及び電池セル２０における電極端２１の接続を設計している。導電金属面１１の平面と各電池セル２０における電極端２１の平面との間には段差（ｄ）が存在している。例えば、導電金属面１１の平面が各電池セル２０における電極端２１の平面よりも高くなっており、電池セル２０の電極端２１が上方に湾曲するヒューズ１７を介してそれぞれ導電金属面１１に接続されている。ヒューズ１７が溶断する際には、ヒューズ１７と電池セル２０との切換部分に溶断が発生する。そのため、短絡した電池セル２０が左右に変位するよう揺動したとしても、電極端２１が完全には溶断していないヒューズ１７に接触することはなく、短絡した電池セル２０と導電金属面１１との電流経路が再び導通する恐れが回避される。

以上述べたように、損傷した電池セル２０から発火した場合には、防火通路１５及び防火スリーブ２３の構造によって、煙、熱又は炎が周辺の正常な電池セル２０に伝達しないよう遮断可能なことから、延焼が回避されるとともに、引火のタイミングが遅延する。また、導電金属面１１、ヒューズ１７及び電池セル２０における電極端２１の接続がギャップ形式で設計されているため、短絡した電池セル２０が左右に変位するよう揺動したとしても、短絡した電池セル２０における電極端２１が完全には溶断していないヒューズ１７に接触することはなく、短絡した電池セル２０と導電金属面１１との電流経路が再び導通する恐れが回避される。よって、バッテリ装置１００の使用上の安全性が強化される。

以上は本考案の好ましい実施例にすぎず、本考案の実施範囲を限定するものではない。即ち、本考案における請求の範囲に記載する形状、構造、特徴及び精神に基づき実施される等価の変化及び補足はいずれも本考案の請求の範囲に含まれる。

１００ バッテリ装置
１０ 筐体フレーム
１１ 導電金属面
１３ 絶縁板
１５ 防火通路
１７ ヒューズ
２０ 電池セル
２１ 電極端
２３ 防火スリーブ

Claims (8)

1. 延焼防止構造を備えるバッテリ装置であって、
   直列又は並列に互いに接続される複数の電池セル、
   各電池セルが各層にそれぞれ配列される多層の筐体フレーム、及び
   複数の絶縁板により規定され、筐体フレームの各層にそれぞれ設けられる少なくとも１つの防火通路、を含み、
   筐体フレームの各層における電池セルは防火通路により隔離されるバッテリ装置。
2. 各当該電池セルは、防火スリーブにそれぞれ設けられる請求項１に記載の延焼防止構造を備えるバッテリ装置。
3. 当該バッテリ装置は導電金属面と複数のヒューズを含み、当該導電金属面は当該筐体フレームに設けられ、各当該ヒューズは、一端が当該導電金属面に接続されるとともに、他端が対応する当該電池セルの電極端に接続される請求項１に記載の延焼防止構造を備えるバッテリ装置。
4. 当該導電金属面の平面と各当該電池セルにおける当該電極端の平面との間には段差が存在しており、各当該電池セルの当該電極端は、上方に湾曲する当該ヒューズを介してそれぞれ当該導電金属面に接続されている請求項３に記載の延焼防止構造を備えるバッテリ装置。
5. 延焼防止構造を備えるバッテリ装置であって、
   直列又は並列に互いに接続される複数の電池セルと、
   各電池セルが各層に配列される多層の筐体フレーム、を含み、
   各電池セルは、防火スリーブにそれぞれ設けられるバッテリ装置。
6. 更に、当該バッテリ装置は少なくとも１つの防火通路を含み、当該防火通路は複数の絶縁板により規定され、各電池セル間は当該防火通路により隔離される請求項５に記載の延焼防止構造を備えるバッテリ装置。
7. 当該バッテリ装置は導電金属面と複数のヒューズを含み、当該導電金属面は当該筐体フレームに設けられ、各当該ヒューズは、一端が当該導電金属面に接続されるとともに、他端が対応する当該電池セルの電極端に接続される請求項５に記載の延焼防止構造を備えるバッテリ装置。
8. 当該導電金属面の平面と各当該電池セルにおける当該電極端の平面との間には段差が存在しており、各当該電池セルの当該電極端は、上方に湾曲する当該ヒューズを介してそれぞれ当該導電金属面に接続されている請求項７に記載の延焼防止構造を備えるバッテリ装置。