JP4863577B2 - 電池パック - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を動力源の少なくとも一部として使用するHEV、PEV、FCEVなどの電気自動車に好適に用いられる電池パックに関する。
【0002】
【従来の技術】
HEV、PEV、FCEVなどの電気自動車は、その電動機を駆動するために高圧電池を搭載している。この高圧電池は、高電圧を得るために、通常、多数個の単電池を直列に接続して構成されている。具体的には、数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続することにより、電池モジュールを構成する。さらに、複数本の電池モジュールをホルダー内に立体的に並列配置することにより、電池パックを構成する。電池パックにおける複数本の電池モジュールは、電気的に直列接続される。
【0003】
このようにして構成された従来の電池パックの概略構造を図2に示す。
【0004】
図2に示すように、電池パックは、複数本の電池モジュール40と、電池モジュール40を並列状態で立体的に保持するホルダー50とを備えている。各電池モジュール40は、数個の単電池41を電気的かつ機械的に直列接続されると共に、その各端部に端子部が設けられている。ホルダー50は、上下方向に相互に適当な間隔をあけて配置された底板51および天板52と、底板51および天板52の各端部同士をそれぞれ連結する一対のエンドプレート53とを有しており、直方体状に構成されている。
【0005】
複数本の電池モジュール40は、ホルダー50の各エンドプレート53間に、隣接する電池モジュール40同士の近接した端子部同士の極性が反対になるように、相互に反転した状態で、機械的に支持されており、しかも、各エンドプレート53内に埋め込まれたバスバーにより、近接した端子部同士が電気的に直列に接続されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
電池モジュール40を構成する各単電池41には、各単電池41の内圧の上昇による電池モジュール40の損傷等を防止するために、安全弁が設けられており、各単電池41の内圧が過度に上昇すると、各単電池41に設けられた安全弁からは水素ガスが吐出されるようになっている。この場合、安全弁から吐出される水素ガスとともに、単電池41内の電解液が安全弁から漏出するおそれがある。
【0007】
単電池41から漏出した電解液は、ホルダー50から排出されずに、底板51上に溜まる。このような状態で、ホルダー50が傾斜した状態になると、図3に示すように、底板51上に溜まった電解液60が、ホルダー50内の傾斜した下側部分に集中的に溜まり、最下段に配置された電池モジュール40の下側に位置する端部が、電解液60内に浸漬するおそれがある。
【0008】
電池パックにおいては、ホルダー50の各エンドプレート53間に並列状態で保持された電池モジュール40を電気的に直列接続するため、隣接する電池モジュール40における極性が反転した端子部同士が、各エンドプレート53に設けられたバスバーによって、電気的に接続されている。このため、最下段に配置された電池モジュール40の一方の端部が、電解液60に浸漬した状態になると、その電解液60によって、バスバー同士、あるいは、電池モジュール40同士が短絡するおそれがある。
【0009】
このような短絡は、電池モジュール40の端部が電解液60に浸漬するという物理的な原因によるものであるために、回路上の対策によって防止すことができない。
【0010】
特開平8−298103号公報には、素電池が収容された外装ケース本体の開口部に、吸水性樹脂を含むプラスチックフィルムを張架した状態で、その開口部を蓋体によって閉鎖する構成が開示されている。このような構成では、素電池から漏出した電解液が外装ケースから漏出することを防止することはできるものの、外装ケース内に電解液が溜まることを確実に防止することができない。外装ケース内の電解液は、プラスチックフイルムに含まれた吸水性樹脂によって吸収されるものの、プラスチックフィルムに含まれる程度の吸水性樹脂の量では、外装ケース内に溜まる電解液を十分に吸水することができない。
【0011】
電気自動車に搭載される高圧の電池パックでは、例えば、6.5Ahの性能では、1セル当り12ccの電解液が収容された72個のセルが設けられているために、全体の1/3の電解液が漏出すると、288ccにもなり、プラスチックフイルムに含まれた吸水性樹脂によっては、十分に吸水することができない。また、各セルから、0.01cc/Ahの少ない流量で電解液が漏出した場合にも、全体では、4.68ccの電解液が漏出することになり、この場合でも、プラスチックフイルムに含まれた吸水性樹脂の量では、十分に吸水することができないおそれがある。
【0012】
その結果、外装ケース内の素電池が電解液に浸漬することを確実に防止することができず、従って、短絡の発生等を防止することはできないという問題がある。
【0013】
特開平10−74497号公報には、電池ケース内に装填された電池の+電極と、電池ケースの壁面との間に、吸水性パッドを設ける構成が開示されている。このような構成でも、電池から漏出した電解液が、電池ケースから漏出することを防止することはできるものの、電池ケース内に電解液が溜まることを確実に防止することができない。特に、電気自動車に搭載される高圧の電池パックの場合には、吸水パッドによっては、電池ケース内に溜まる電解液を十分に吸水することができない。その結果、電池ケース内の素電池が電解液に浸漬することを確実に防止することができず、従って、短絡の発生等を防止することはできないという問題がある。
【0014】
また、このように、電池を支持する電池ケースと電池との間に吸水パッドをそれぞれ設ける構成では、構造が複雑であるために容易に製造することができず、また、電池ケースによる電池の支持強度が低下するという問題もあり、特に車載用の電池パックとしては、好ましいものではない。
【0015】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、その目的は、単電池内の電解液が漏出しても、電池モジュール同士が短絡することを確実に防止することができる安全性に優れた電池パックを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、複数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続して構成された複数本の電池モジュールと、複数本の電池モジュールを、電気的に接続された状態で、相互に水平であって立体的に保持するように直方体状に構成されたホルダーと、該ホルダーの底板上に配置され単電池に対向する領域のほぼ全面を覆う吸水部材と、を具備することを特徴とする。
【0017】
前記吸水部材は、吸水性高分子シートである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0019】
図1は、本発明の電池パックの実施形態の一例を示す縦断側面図である。本実施形態の電池パックは、例えば、HEV等の電気自動車に高圧電源として搭載される。この電池パックは、複数本の電池モジュール10と、各電池モジュール10を相互に水平な状態で立体的に保持する樹脂製のホルダー20と、このホルダー20内に各電池モジュール10と共に収容された吸水部材30とを備えている。
【0020】
各電池モジュール10は、電気的かつ機械的に直列接続されてロッド状に構成された複数の単電池11と、直列接続されたロッド状の電池モジュール10の正極側の端部に取り付けられたナット構造の端子部12と、電池モジュール10の反対側の負極側の端部に取り付けられたナット構造の端子部13とを備えている。各単電池11は、内圧が過度に上昇した場合に、水素ガスを吐出する安全弁をそれぞれ有している。
【0021】
電池モジュール10における隣接する一対の単電池11同士は、接続リング14によって、電気的かつ機械的に直列接続されている。電池モジュール10の各端部に位置する端子部12および13も、同様の接続リング14によって、各端部にそれぞれ位置する単電池11の各端部に、電気的かつ機械的にそれぞれ接続されている。
【0022】
ホルダー20は、それぞれが樹脂によって構成されて上下方向に適当な間隔をあけて配置された底板21および天板22と、同じく樹脂によって構成されて底板21および天板22の各端部同士を連結する一対のエンドプレート23とによって、直方体形状に構成されている。各エンドプレート23間には、複数本の電池モジュール10が、隣接する一対の電池モジュールにおける相互に近接した端部における極性同士が、相互に反対になるように、長手方向を相互に反転された状態で支持されている。
【0023】
ホルダー20の各エンドプレート23には、各電池モジュール10の各端子部12および13が嵌合する開口部24がそれぞれ設けられている。また、隣接する一対の電池モジュール10の端子部12および13同士を相互に接続するバスバー25が、各エンドプレート23に、モールド成形によって埋め込まれた状態で配置されている。各バスバー25のそれぞれの端部は、隣接する電池モジュール10の端子部12および13が嵌合するように各エンドプレート23に設けられた開口部24内にそれぞれ位置しており、各バスバー25のそれぞれの端部は、相互に反転して配置された一対の電池モジュール10における相互に近接して配置されたナット構造の端子部12および13に対して、それぞれ、ボルト26によって、電気的かつ機械的に接続されている。
【0024】
このように、バスバー25によって、ホルダー20内の全ての電池モジュール10が、電気的に直列接続されている。また、各電池モジュール10のそれぞれの端部の各端子部12および13が、各エンドプレート23に対して、機械的に固定されている。
【0025】
ホルダー20の底面21上には、吸水性高分子シートによって構成された吸水部材30が設けられている。この吸水性高分子シートによって構成された吸水部材30は、その底板21の上面にほぼ全面にわたって敷き詰められており、最下段の電池モジュール10とホルダー20の底板21との間に形成された間隙内に位置している。吸水性高分子シートによって形成された吸水部材30は、電池モジュール10を構成する各単電池11から漏出する電解液を吸収でき、しかも、電池パック上下方向の厚さを増大させることなく、最下段の電池モジュール10とホルダー20の底板21との間の間隙内の通風性を阻害しないように、適当な厚さになっている。
【0026】
このような構成の電池パックでは、ホルダー20内の各電池モジュール10を構成する単電池11の過熱等により、その内圧が上昇すると、安全弁が作動し、安全弁から水素ガスが吐出する。この場合、水素ガスとともに、単電池11内の電解液が安全弁を通って漏出すると、単電池11から漏出した電解液は、ホルダー20の底板21上に落下する。底板21上には、吸水性高分子シートによって構成された吸水部材30が敷き詰められているために、底板21上に落下した電解液は、その吸水部材30によって吸収されて固定される。
【0027】
このため、単電池11内の電解液が漏出した後に、電池パックが傾斜状態になっても、底板21上を電解液が流動するおそれがなく、従って、電池パックが大きく傾いても、最下段に配置された電池モジュール10の端子部12および13が電解液に浸漬するおそれがない。
【0028】
その結果、電解液による隣接するバスバー同士が短絡するおそれがなく、また、漏出した電解液がホルダー20の外部に流出するおそれもない。
【0029】
【発明の効果】
本発明の電池パックは、このように、相互に電気的に接続された複数本の電池モジュールを、相互に水平な状態で立体的に保持する直方体状のホルダーの底板上に吸水部材を配置しているために、単電池から電解液が漏出しても、漏出した電解液が吸水部材によって吸水される。従って、ホルダーが傾斜した状態になっても、電池モジュールの端部が電解液に浸漬するおそれがなく、電池モジュール同士の好ましくない短絡が確実に防止される。
【0030】
また、吸水部材は、ホルダー内の底面上の空間を利用して配置されているために、その空間内に収容される体積であればよい。このために、吸水部材による電解液の吸水量を多くすることができる。
【0031】
従って、電気自動車に搭載される高圧の電池パックのように、多量の電解液が使用される場合にも、電池モジュールから漏洩した電解液を、吸水部材によって確実に吸水することができる。特に、吸水部材が高分子シートであれば、さらに吸水性が向上するために、車載用の電池パックには好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池パックの実施形態の一例を示す縦断側面図である。
【図2】従来の電池パックの概略構成図である。
【図3】単電池から電解液が漏出した状態で、電池パックが傾斜したときの状況を説明するための模式図である。
【符号の説明】
10 電池モジュール
11 単電池
12、13 端子部
14 接続リング
20 ホルダー
21 底板
22 天板
23 エンドプレート
25 バスバー
30 吸水部材
Claims (2)
- 複数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続して構成された複数本の電池モジュールと、
複数本の電池モジュールを、電気的に接続された状態で、相互に水平であって立体的に保持するように直方体状に構成されたホルダーと、
該ホルダーの底板上に配置され単電池に対向する領域のほぼ全面を覆う吸水部材と、
を具備することを特徴とする電池パック。 - 前記吸水部材は、吸水性高分子シートである請求項1に記載の電池パック。
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