JP3567669B2 - 電池モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池モジュールに関し、特に、充電時に電池から発生するガスを簡易に外部に排出させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
充電可能なタイプの電池は充電時に水素等のガスを発生するため、そのガスを有効に外部に排出するための構造が必要とされる。この点につき、特開昭６３−１４３８９７号公報には、筐体底部に並べ置かれた複数の矩形電池の各ガス排出口に排出パイプを接続し、その排出パイプを介してガスを外気に排出する技術が開示されている。
【０００３】
しかし、上記技術によれば各電池の上部に排出パイプを別途取り付けるため、多数の電池にそれらの排出パイプを取り付ける場合には特に装置全体が大型化し、また、部品点数が増大してガス排出構造を実現するためのコストが過大となるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の電池からそれぞれ排出されるガスを収集して一括排出することのできる構造を備えた小型かつ安価な電池モジュールを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、対向する端面に電極を有する複数の充電可能な電池が直列接続された状態で保持される電池モジュールであって、各電池から排出されるガスを収集するガス流路が側部に一体的に設けられ、かつ、前記電池モジュールの両端が支持されることを特徴とする。
【０００６】
本発明にかかる電池モジュールでは、乾電池のように対向する端面に電極が設けられたタイプの電池が直列に接続された状態で保持される。そして、その電池モジュールの側部にはガス流路が一体的に設けられ、各電池から排出されるガスが該ガス流路に収集される。こうすれば、各電池から排出されるガスを一括して排出することができる。そして、本発明によれば、電池モジュールの全体構造を小型化することができるとともに、ガス排出のための部品点数を削減して製造コストを下げることができる。
【０００７】
本発明の好適な態様の一つでは、前記ガス流路は、直列接続された前記複数の電池と、それらの電池の側部に配置される棒状部材と、がチューブ状被覆部材によって圧着保持されて形成されることを特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、各電池から発生するガスはチューブ状被覆部材に案内されて該チューブ状被覆部材の一部から電池モジュールの外部に一括排出される。すなわち、チューブ状被覆部材の内部には電池と棒状部材とが装填されているため、該チューブ状被覆部材の断面は完全に充填されず、電池と棒状部材との当接部分の両脇に間隙が生じる。このため、この間隙がガス流路として機能し、各電池から発生するガスを収集することができる。こうして、側部にガス収集排出構造を一体的に備える小型かつ安価な電池モジュールを実現することができる。
【０００９】
また、本発明の好適な更に別の態様では、前記電池の電気的な接続部位の外周を両電池に跨って覆う封止部と、該封止部の内部間隙と連通され、該内部間隙に生じるガスを前記複数の電池の連接方向へ排出するガス流路を形成するガス流路形成部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この態様によれば、充電可能なタイプの電池は一般に電極の脇部分にガス排出口が設けられるため、電池から発生するガスは一旦、封止部に留められる。そして、封止部はガス流路形成部により形成されるガス流路に連通されていることから、電池から発生するガスはガス流路に案内される。こうすれば、各電池から排出されるガスを収集することができ、こうして、側部にガス収集排出構造を一体的に備える小型かつ安価な電池モジュールを実現することができる。
【００１１】
また、本発明の好適な更に別の態様では、前記ガス流路は、側面に溝が形成された前記複数の電池が直列接続された状態でチューブ状被覆部材によって圧着保持されて形成されることを特徴とする。
【００１２】
この態様によれば、各電池から発生するガスはチューブ状被覆部材に案内されて該チューブ状被覆部材の一部から電池モジュールの外部に排出される。すなわち、チューブ状被覆部材は電池を圧着保持するが、電池側部に設けられた溝部分の存在によりチューブ状被覆部材の断面は完全に封止されず、溝部分に間隙が生じることになる。このため、この溝部分が前記ガス流路として機能して各電池から発生するガスを収集することができる。こうして、側部にガス収集排出構造を一体的に備える小型かつ安価な電池モジュールを実現することができる。
また、本発明の好適な更に別の態様では、前記電池モジュールは、前記各電池の充電管理の制御を補助すると好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
［第一の実施の形態］
図１は、本発明の第一の実施の形態にかかる電池モジュールを示す斜視図である。同図に示すように、本電池モジュール１０は外皮が加熱収縮処理の施されたハロンチューブ１２により覆われており、その内部には、想像線で示す複数の直列配置された電池１４と、想像線で示す棒部材１６と、エンドプレート１８と、が装填されている。そして、エンドプレート１８は、図２に示すように電池１４と同径の円形プレートであって、電池モジュール１０の外部へガスを一括排出するための切り欠き形成部２０と、電池１４との電気的接続のための開口部２２と、が設けられている。また、同図に示す電池モジュール１０の内部に格納装填される電池１４は、図３に示すように、平板状のマイナス極２５と突起が形成されたプラス極２６とを有する充電可能な円筒状電池１４であって、充電に際して一定量以上のガスが発生した場合にそのガスを外部に排出するための防爆弁２４がプラス極２６の側方に備えられている。
【００１５】
図４は、本電池モジュール１０において各電池１４の防爆弁２４から排出されるガスを収集し排出するためのガス流路の断面を示す図であり、図１におけるＩ−Ｉ切断線で本電池モジュール１０を切断した断面図である。図５は、本電池モジュール１０の全体を縦断して示す図であり、図４におけるＩＩ−ＩＩ切断線で本電池モジュール１０を切断した断面図である。
【００１６】
これらの図に示すように、本電池モジュール１０では、円筒状電池１４の側部のうち棒部材１６が装填されている部分の両側部には間隙が生じており、かかる間隙が各電池１４の防爆弁２４から排出されるガスを収集するガス流路２８として機能する。すなわち、本電池モジュール１０では、各電池１４の側方に棒部材１６が配置されているため、これらをハロンチューブ１２の中に装填し加熱収縮処理を施しても、棒部材１６の両脇部分には間隙が形成される。また、各電池１４は直列に配置されていて、相隣会う各電池１４の間にはマイナス極２５とプラス極２６の当接部分周囲に間隙３０が形成されていて、この部分がガス流路２８である防部材の両脇部分に形成された間隙、すなわちガス流路２８と連通している。このため、各電池１４の防爆弁２４から排出されるガスは間隙３０を介してガス流路２８に案内され収集されるようになっている。
【００１７】
また、本電池モジュール１０における最端部のマイナス極２５には前述したエンドプレート１８が装填されていて、そのエンドプレート１８に設けられた切り欠き形成部２０によってガス流路２８と外部とが相互に連通されている。すなわち、本電池モジュール１０の外皮を形成するハロンチューブ１２には、装填される部材の全長よりも若干長めのものが用いられており、本電池モジュール１０の両端面の周縁部分はハロンチューブ１２の加熱収縮処理により端部の余剰分（以下「ストッパ部３２」という。）で覆われるようになっていて、装填された各部材の軸方向への遊動をかかるストッパ部３２により防止している。そして、電池モジュール１０の一端に装填されたエンドプレート１８に形成された切り欠き形成部２０は、このストッパ部３２の幅よりも電池モジュール１０の芯の方向に大きく抉るように形成されていて、各電池１４から生じるガスをガス流路２８を介して円滑に外部に排出できるようになっている。
【００１８】
以上の構成によって、本電池モジュール１０では、各電池１４から発生し防爆弁２４から排出されるガスをガス流路２８により収集し、エンドプレート１８の切り欠き形成部２０より外部に一括排出することができる。
【００１９】
図６は、以上説明した本電池モジュール１０を支持するための構造の一例を示す図であって、両端をバルクヘッドにより支持する例を示す図である。同図に示す例では、本電池モジュール１０は複数が所定間隔で並行して配置され、その両端部分がバルクヘッド３４に取り付けられている。そして、各電池モジュール１０から収集排出されるガスはバルクヘッド３４の頂部に設けられたガス排出口３６から一括排出されるようになっている。
【００２０】
図７は、かかるバルクヘッド３４と電池モジュール１０との取り付け部分を拡大して示す断面図である。同図に示すように、バルクヘッド３４内には電極部材３６が挿通されたボルト４０が、先端部が外側に露出するように配置されていて、エンドプレート１８の開口部２２に挿通され、底部にボルト穴３８が螺刻された電池１４と螺着されるようになっている。そして、本電池モジュール１０は電極部材３６を介して他の電池モジュール１０と電気接続されている。
【００２１】
また、バルクヘッド３４と電池モジュール１０との当接部分にＯリング４２が配置され、それらがボルト４０により圧着されるようになっている。この結果、各電池１４から発生したガスが外部に漏れ出ることなく電池モジュール１０からバルクヘッド３４の内部へ案内されるようになっている。こうして、各電池１４の防爆弁２４から排出されたガスは棒部材１６の両脇に形成されたガス流路２８からエンドプレート１８の切り欠き形成部２０を介して中空であるバルクヘッド３４の内部へ案内される。そして、すべての電池モジュール１０が同様にしてバルクヘッド３４に取り付けられていて、各電池モジュール１０から排出されたガスがバルクヘッド３４の頂部に設けられたガス排出口３６から一括排出されるようになっている。
【００２２】
以上説明した本電池モジュール１０によれば、各電池１４から排出されるガスを収集するガス流路２８を電池１４の側部に一体的に形成することができ、小型かつ安価な電池モジュール１０を実現することができる。また、各電池１４の側部に一体的に形成したことにより、各電池モジュール１０の支持構造の自由度を高めることができる。
【００２３】
なお、上記電池モジュール１０は種々の変形実施が可能である。たとえば、図８に示すようにして側部にプレス等により溝４４が形成された電池４６を用いることにより、棒部材１６を用いることなくガス流路を形成することができる。すなわち、このようにして溝４４が設けられた電池４６をハロンチューブ１２内に装填し、加熱収縮処理を施せば、図９に示すようにハロンチューブ１２と各電池４６の側部に形成された溝４４との間に間隙４８を形成することができ、この間隙４８をガス流路として機能させることができる。
【００２４】
また、上記電池モジュール１０ではその外皮としてハロンチューブ１２を用いたが、ハロンチューブ１２に限らず、電池１４から生じるガスによって侵されることのない材質であれば同様にしてガス流路２８を形成することができる。
【００２５】
なお、以上の説明では、電池１４からのガスの放出に言及していたが、たとえば電気自動車に用いられる電池のように適切な充電管理の制御が行われるものでは、実際は電池１４からのガスの放出はほとんど生じ得ない。これは、電池１４のＳＯＣを検出することによって、電池１４が過充電状態又は過放電状態に至っていること又はその傾向を示していることを、早期に検出できることによる。すなわち、電池１４からのガス放出の可能性があることや当該ガスの放出量は、電池１４のＳＯＣを検出し電池１４が過充電気味又は過放電気味であることを検出することによって推定できるのであるから、逆に言えば、電池１４のＳＯＣを例えばその充放電電流量の管理によって所定範囲内に維持しておけば、電池１４からのガス放出を防止することができる。上述の実施形態におけるガス放出への対策は、電池１４のＳＯＣ管理によるガス放出防止を補助する位置づけのものである。すなわち、電池１４のＳＯＣの管理に何らかの異常乃至故障が発生したときを想定して、キャビンへのガス漏れをより信頼性よく防止するためのものである。
【００２６】
［第二の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる電池モジュールについて説明する。なお、以下では電池１４等は上述の第一の実施の形態にかかる電池モジュール１０と共通であるので、それらは同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
図１０は、本発明の第二の実施の形態にかかる電池モジュール５０を示す斜視図であり、図１１は、図１０におけるＩＩＩ−ＩＩＩ切断線で本電池モジュール５０を切断した断面図である。これらの図に示すように、本電池モジュール５０では、各電池１４がプロテクタ５２により相互に連結されている。このプロテクタ５２は、電池１４と同径の円筒壁形状を有する封止部５４と、該封止部５４の一部に一体的に設けられて封止部５４の開口方向に延設されるガス流路形成部５６と、を有している。そして、ガス流路形成部５６は、電池１４の径と同じ曲率の内側面を有し、電池１４の側面と当接する二つの当接部５８と、それら二つの当接部５８の間において電池１４の径よりも小さな曲率で外方向に盛り上がるよう形成され、その内部にガス流路６０として機能する間隙を形成する間隙形成部６２と、を有している。
【００２８】
そして、前記封止部５４の一方の開口には一つの電池１４がマイナス極２５の側から挿入され、他方の開口には他の電池１４がプラス極２６の側から挿入されている。この際、両電池１４を封止部５４と固着するとともにそれらの電気的接続部位の周囲に生じる間隙を気密にするため、各電池１４と封止部５４との当接部位６４には接着剤等のシール部材が塗布されている。同様に、ガス流路形成部５６の二つの当接部５８の内側面６６にもシール部材が塗布されて間隙形成部６２の形成する間隙が気密にされ、内部を流通するガスが外部に漏れ出ないようになっている。こうして、電池１４の防爆弁２４から排出されるガスは封止部５４からガス流路形成部５６の間隙形成部６２内に形成されたガス流路６０に案内される。
【００２９】
図１２は、本電池モジュール５０をバルクヘッド６８に取り付けた状態を示す一部断面図である。同図に示すように、本電池モジュール５０の端部７０はバルクヘッド３４に、気密に取り付けられていて、各電池１４の防爆弁２４から排出されるガスが間隙３０及びガス流路６０を介してバルクヘッド６８の内部へ案内され、各電池モジュール５０から同様にして案内されるガスが一括して頂部のガス排出口７２から排出されるようになっている。また、電池モジュール５０には電極部材３６が取り付けられていて、他の電池モジュール５０との電気接続がなされている。
【００３０】
このように、本電池モジュール５０を複数用い、それらの各端部７０に中空状のバルクヘッド６８を取り付ければ、そのバルクヘッド６８の内部にガスを案内して、複数の電池モジュール５０から排出されるガスを収集して一括排出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態にかかる電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】第一の実施の形態にかかる電池モジュールに取り付けられるエンドプレートを示す斜視図である。
【図３】第一及び第二の実施の形態に係る電池モジュールに装填される電池を示す斜視図である。
【図４】第一の実施の形態にかかる電池モジュールを図１におけるＩ−Ｉ切断線で切断した断面図である。
【図５】第一の実施の形態にかかる電池モジュールを図４におけるＩＩ−ＩＩ切断線で切断した断面図である。
【図６】第一の実施の形態にかかる電池モジュールを支持する構造の一例を示す斜視図である。
【図７】第一の実施の形態にかかる電池モジュールとバルクヘッドとの取り付け部分を拡大して示す断面図である。
【図８】第一の実施の形態にかかる電池モジュールの変形例を示す図である。
【図９】第一の実施の形態にかかる電池モジュールの変形例を示す図である。
【図１０】第二の実施の形態にかかる電池モジュールを示す斜視図である。
【図１１】第二の実施の形態にかかる電池モジュールを図１０におけるＩＩＩ−ＩＩＩ切断線で切断した断面図である。
【図１２】第二の実施の形態にかかる電池モジュールを支持する構造の一例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０，５０ 電池モジュール、１２ ハロンチューブ、１４ 電池、１６ 棒部材、２８，６０ ガス流路、４４ 溝、５４ 封止部、５６ ガス流路形成部。

Claims (6)

1. 対向する端面に電極を有する複数の充電可能な電池が直列接続された状態で保持される電池モジュールであって、
   各電池から排出されるガスを収集するガス流路が側部に一体的に設けられ、
   かつ、前記電池モジュールの両端が支持されることを特徴とする電池モジュール。
2. 請求項１に記載の電池モジュールであって、
   前記電池モジュールの両端が中空であるバルクヘッドによって支持され、
   前記各電池から排出されるガスは前記ガス流路から前記バルクヘッドの内部に案内され、前記バルクヘッドのガス排出口から一括排出されることを特徴とする電池モジュール。
3. 請求項１または２に記載の電池モジュールであって、
   前記ガス流路は、側面に溝が形成された前記複数の電池が直列接続された状態でチューブ状被覆部材によって圧着保持されて形成されることを特徴とする電池モジュール。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の電池モジュールであって、
   前記ガス流路は、直列接続された前記複数の電池と、前記電池の側部に配置される棒状部材と、がチューブ状被覆部材によって圧着保持されて形成されることを特徴とする電池モジュール。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の電池モジュールであって、
   前記電池の電気的な接続部位の外周を両電池に跨って覆う封止部と、
   該封止部の内部間隙と連通され、該内部間隙に生じるガスを前記複数の電池の連接方向へ排出するガス流路を形成するガス流路形成部と、を備えることを特徴とする電池モジュール。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の電池モジュールであって、
   前記電池モジュールは、前記各電池の充電管理の制御を補助することを特徴とする電池モジュール。

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