JP5298604B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、単電池単体または複数の単電池を直列接続し一体化した電池モジュールを複数列に配列した電池パックに関するものである。

近年、自動車などにおいて、二次電池を用いたハイブリッドシステムの採用によって省エネルギー化が進んでおり、その進展に伴って二次電池を用いた電池パックの性能が飛躍的に進歩している。その結果、エレベータや農機具、非常用電源装置等において、そのバックアップ電源やハイブリッドシステムなどに、所要数の二次電池を用いた電池パックを採用したものが増えてきており、さらに広く各種機器や装置に採用することが模索されている。

図９は複数の単電池３１を適当な隙間をあけて並列配置した状態で両端を挟持板３８、３９で挟むとともに、単電池間に配置した支持柱３２、単電池３１の外周部の一部を位置決め保持する保持片３３にて支持するようにし、単電池３１を接続部材４０で電位差の大きい部位が隣り同士に配列されるように前記保持片３３を備えた下板３５、上板３４と側板３６、３７で囲われている電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２９１５３３号公報

特許文献１に記載の電池パックは、並列に配設された複数の電池の配列としてＡとＢが隣同士となるように配置されて挟持板３８、３９で接続されており、万一電解液が漏出した場合に単電池３１間が挟持板３８、３９の面を沿って液絡が発生し、それが原因でスパークが発生し、熱暴走する危険性があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するために、万一電解液が漏出した場合でも液絡が発生しにくい電池パックを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の電池パックは、単電池単体または複数の単電池を直列接続し一体化した電池モジュールを複数列に配列して構成した電池パックにおいて、前記電池モジュールの両端部を保持するケースのエンドプレートの各電池モジュールの保持部の近傍に電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝を設けたことを特徴とするものである。

上記構成の電池パックとすることによって、電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝を設けることにより、たとえ漏液が発生したとしても電池モジュール間で液絡することはほとんどないため、熱暴走に至るおそれがきわめて少なくなる。

本発明によると、高電圧の電池パックで、万一電解液が漏液したとしても電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝が設けられており電池モジュール間の液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない安全な電池パック得ることができる。

本発明における第一の発明は、単電池単体または複数の単電池を直列接続して一体化し
た電池モジュールを複数個横配列して構成したケースに組み込んだ電池パックにおいて、前記電池モジュールの両端部を保持するケースのエンドプレートの各電池モジュールの保持部の近傍に電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝を設けたことを特徴とするものであり、万一電解液が漏液したとしても各電池モジュールの保持部の近傍に一方向に傾斜した液絡防止溝に沿って電解液が流れ前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

本発明における第ニの発明は、単電池単体または複数の単電池を直列接続し一体化した電池モジュールを複数列に配列して構成した電池パックにおいて、 前記エンドプレートの液絡防止溝の傾斜終端側のケースを構成するカバーとして絶縁塗装を施した金属体を用いたことを特徴とする電池パックであり、万一電解液が漏液したとしても前記エンドプレートの液絡防止溝の傾斜終端側のケースを構成するカバーとして絶縁塗装を施した金属体を用いたことにより前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

本発明における第三の発明は、前記電池モジュールの両端部を保持するケースのエンドプレートの各電池モジュールの保持部の近傍に電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝をエンドプレートの幅方向に対して傾斜した溝を設けたことを特徴とするものであり、万一電解液が漏液したとしても各電池モジュールの保持部の近傍に幅方向に傾斜した液絡防止溝に沿って電解液が流れ前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

本発明における第四の発明は、前記電池モジュールの両端部を保持するケースのエンドプレートの各電池モジュールの保持部の近傍に電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝をエンドプレートの縦方向に設けたことを特徴とするものであり、万一電解液が漏液したとしても液絡防止溝の縦方向の液集合溝に沿って電解液が流れ前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

本発明における第五の発明は、前記液絡防止溝をエンドプレートの縦方向とエンドプレートの幅方向に対して傾斜して設けたことを特徴とする電池パックであり、万一電解液が漏液したとしてもエンドプレートの幅方向に対して縦方向の液絡防止溝とエンドプレートの厚さ方向に対して傾斜した液絡防止溝に沿って電解液が流れ前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

本発明における第六の発明は、前記電池モジュールの両端部を保持するケースのエンドプレートの各電池モジュールの保持部の近傍に電池モジュールの漏液を集めて流す幅方向に傾斜して設けた液絡防止溝をエンドプレートの厚さ方向に対して傾斜して設けたことを特徴とするものであり、万一電解液が漏液したとしても各電池モジュールの保持部の近傍に厚さ方向に傾斜した液絡防止溝に沿って電解液が溜まり前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電池パックの分解斜視図、図２は電池モジュールの端子部とエンドプレートの接続図、図３は同電池パックにおける電池モジュールの図である。図３において、２は複数個（図示例では６個）の円筒形の単電池１を直列接続してモジュール化した細長い円筒形の電池モジュールで、その両端面にはメッキが施された導電性の金属からなる端子構造体の正極と負極の端子３、４が設けられている。また、両端子３、４の端面の中心に端子３、４間を電気的に接続するエンドプレート５、６に設けた
メッキが施された導電性の金属からなる平板状の接続部材７に導電性の金属部材であるボルト８にて電池モジュール２ａから２ｔが接続固定される。

上記エンドプレート５、６は、互いに対向して配置されて電池モジュール２の両端部を保持するものであり、このエンドプレート５、６は難燃性で耐熱性樹脂からなる平板状のホルダー部材である。図１に示すように、この両エンドプレート５、６にて複数の電池モジュール２を保持することで、電池モジュール２と両エンドプレート５、６からなる電池パックが構成されている。そして、図１に示す電池パックにおいては、図３に示す電池モジュール２を複数並列配置した状態で構成されている。

右と左のエンドプレート５、６の形状は、図１、２に示すように、液絡防止溝２１をエンドプレート５、６の各電池モジュール２の保持部の近傍に電池モジュール２の漏液を集めて流すように設けたものであり、両エンドプレート５、６は電池モジュール２の両サイドに位置するもので、電池モジュール２の正極端子３と負極端子４を埋め込んで配置される嵌合穴１０が設置され電池モジュール２を等間隔に２並列配置された構造となっている。

両エンドプレート５、６の厚さ方向の外側面（図１参照）には、嵌合穴１０間にわたって設けた溝部に接続部材７を配置し電池モジュール２が接続部材７とボルト８で締結することによって電気的に直列となるように接続されている。電池モジュール２ａの負極端子４は、電池モジュール２ｂの正極端子３側に左エンドプレート６に設けた接続部材７を介して接続され、電池モジュール２ｂの負極端子４は、電池モジュール２ｃの正極端子３側に右エンドプレート５に設けた接続部材７を介して接続されており、電池モジュール２ｃの負極端子４は、電池モジュール２ｄの正極端子３側に左エンドプレート６に設けた接続部材７を介して接続されている。同様に電池モジュール２ｔまで直列で接続されている。この電池パックの電圧の一番低い部分が右のエンドプレート５のＡ列の電池モジュール２ａで電圧の一番高い部分が右のエンドプレート５のＢ列の電池モジュール２ｔとなり同列の端に電位差の大きいものが配置され、その結果漏液しても図４に示すように液絡防止溝２１をエンドプレートの各電池モジュール２の保持部の近傍に電池モジュール２の漏液を集めて流す溝が形成されており液絡しにくい構造となっている。

次に、以上の電池モジュール２と両エンドプレート５、６からなる電池パックを実際に使用される状態にした例について、図５を参照して説明する。

電池パックは、全面絶縁塗装された板金ケースなどにより覆われて電池パックが形成されている。上記板金ケースは、ベース板１２、上板１３、下板１７、右側板１８、左側板１９、蓋板２０で構成されている。具体的な構成としては、両エンドプレート５、６と難燃性で耐熱性樹脂からなる平板状のホルダー部材の中間プレート１１には、ベース板１２と結合するための穴が設けられており、ネジでベース板１２に締結される。冷却ファン吹き出し孔１５が設けられている上板１３には金属製の取っ手１４と電池モジュール２を冷却するための冷却ファン１６をあらかじめ取り付けておき、この上板１３には、ベース板１２、右エンドプレート５、左エンドプレート６、中間プレート１１と結合するための穴が設けられており、ネジで上板１３に締結される。下板１７にも同様には、ベース板１２と右エンドプレート５、左エンドプレート６、中間プレート１１と結合するための穴が設けられており、ネジで下板１７に締結される。同じく右側板１８、左側板１９には、ベース板１２、上板１３、下板１７と結合するための穴が設けられており、ネジで右側板１８、左側板１９に締結される。蓋板２０には、上板１３、下板１７、右側板１８、左側板１９と結合するための穴が設けられており、ネジで蓋板２０が締結される。この構成とすることにより、外部よりカバーされ導電部が絶縁された構造が得られ安全性に優れたものとなる。それと、両エンドプレート５、６の液絡防止溝２１の終端側のケースを構成するカ
バーとして絶縁塗装を施した金属体を用いることによりエンドプレート５，６の各電池モジュール２の保持部の近傍に電池モジュール２の漏液を集めて流す液絡防止溝に沿って電解液が流れ前記電池モジュール間での液絡によるスパークが起きず、熱暴走に至らない。

（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について図６を用いて説明する。両エンドプレート５、６は、互いに対向して配置されて電池モジュール２の両端部を保持するものであり、電池モジュール２を複数列に配列して構成した電池パックにおいて、図６は前記エンドプレート５の斜視図である。図６に示す構成は、基本的に図４に示す構成とほぼ同じだが違う点としては、図４はエンドプレート５の幅方向に対して傾斜した溝が構成されているものを図６では、エンドプレート５の厚さ方向に対して傾斜した液絡防止溝２１が構成されており、電解液が一回入ると出てこないことにより、漏液しても前後の電池モジュール２が分離でき液絡がより発生しにくい構造となっている。

（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について図７を用いて説明する。両エンドプレート５、６は、互いに対向して配置されて電池モジュール２の両端部を保持するものであり、電池モジュール２を複数列に配列して構成した電池パックにおいて、図７は前記エンドプレート５の斜視図である。図７に示す構成は、基本的に図４に示す構成とほぼ同じだが違う点としては、図４はエンドプレート５の幅方向に対して傾斜した溝が構成されているものを図７では、エンドプレート５の縦方向に液絡防止溝２１が構成されており、電解液が直接下方に流れることにより、漏液しても左右の電池モジュール２が分離でき液絡がより発生しにくい構造となっている。

（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について図８を用いて説明する。両エンドプレート５、６は、互いに対向して配置されて電池モジュール２の両端部を保持するものであり、電池モジュール２を複数列に配列して構成した電池パックにおいて、図８は前記エンドプレート５の斜視図である。図８に示す構成は、基本的に図４に示す構成とほぼ同じだが違う点としては、図４はエンドプレート５の幅方向に対して傾斜した溝が構成されているものを図８では、エンドプレート５の縦方向とエンドプレート５の幅方向並びに厚さ方向に対して傾斜した液絡防止溝２１が構成されており、電解液が直接下方に流れることと電解液が一回入ると出てこないことにより、漏液しても全てのモジュールが分離でき液絡がより発生しにくい構造となっている。

本発明にかかる電池パックは、高電圧の電池パックで、万一電解液が漏液したとしても液絡防止溝に沿って電解液が流れ各電池モジュール間の液絡によるスパークが起きず、安全な電池パックを得ることが可能になるので、万一電解液が漏液した場合でも安全が確保でき有用である。

本発明の実施の形態１における電池パックの主要部の分解斜視図 同形態の電池パックにおける電池モジュールの端子とエンドプレート接続図 本発明の実施の形態における電池モジュールの説明図 本発明の実施の形態１におけるエンドプレートの主要部の斜視図 本発明の実施の形態における電池パックの分解斜視図 本発明の実施の形態２におけるエンドプレートの主要部の斜視図 本発明の実施の形態３におけるエンドプレートの主要部の斜視図 本発明の実施の形態４におけるエンドプレートの主要部の斜視図 従来の電池パックの分解斜視図

符号の説明

１ 単電池
２ 電池モジュール
３ 正極端子
４ 負極端子
５ 右エンドプレート
６ 左エンドプレート
７ 接続部材
８ ボルト
９ 電池パック
１０ 嵌合穴
１１ 中間プレート
１２ ベース板
１３ 上板
１４ 取っ手
１５ 冷却ファン吹き出し口
１６ 冷却ファン
１７ 下板
１８ 右側板
１９ 左側板
２０ 蓋板
２１ 液絡防止溝

Claims (6)

1. 単電池単体または複数の単電池を直列接続して一体化した電池モジュールを複数並列配置してケースに組込んだ電池パックにおいて、前記電池モジュールの両端部を保持するケースのエンドプレートには前記電池モジュールの保持部があり、隣り合う前記保持部の間に電池モジュールの漏液を集めて流す液絡防止溝を設けたことを特徴とする電池パック。
2. 前記エンドプレートの液絡防止溝の傾斜終端側のケースを構成するカバーとして絶縁塗装を施した金属体を用いたことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
3. 前記エンドプレートは前記電池パックの底面に対し垂直に配置され、前記液絡防止溝を前記電池パックの底面と平行なエンドプレートの幅方向に対して傾斜して設けたことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
4. 前記エンドプレートは前記電池パックの底面に対し垂直に配置され、前記液絡防止溝を前記電池パックの底面と垂直なエンドプレートの縦方向に設けたことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
5. 前記エンドプレートは前記電池パックの底面に対し垂直に配置され、前記液絡防止溝を前記電池パックの底面と垂直なエンドプレートの縦方向に設け、かつ前記電池パックの底面と平行なエンドプレートの幅方向に対して傾斜して設けたことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
6. 前記幅方向に傾斜して設ける液絡防止溝をエンドプレートの厚さ方向に対して傾斜して設けたことを特徴とする請求項３または５記載の電池パック。
   

Images