JP5440790B2 - バッテリケース及び電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の底部に搭載される電池パックに関し、特に、電池パックを構成するバッテリケースの構造に関する。

例えば、電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両に搭載される電池パックは、複数のバッテリセルで構成されるバッテリを複数備えている。これら複数のバッテリは樹脂材料等で形成されるバッテリケース内に収容されている。

電池パックを構成する各バッテリセルは、例えば、製造不良や、車両の衝突事故による変形等に起因して内部短絡が生じると、発熱すると共にガスが発生し、発生したガスがバッテリケース内に充満して内部圧力が上昇すると、バッテリケースが変形してしまう虞がある。

このような問題を解決するために、例えば、ケース本体と、ケース本体の開口を封止する蓋と、を有する電池ケースにおいて、ケース本体と蓋との結合部分に、結合力を低下させた削落部を形成し、ガスの発生により電池ケースの内部圧力が上昇した際に、この削落部でケース本体と蓋との結合が解除され、これらケース本体と蓋との隙間から外部にガスが排出されるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１４６８１２号公報（図９等参照）

しかしながら、上記構造では、ケース本体と蓋との隙間からガスを外部に排出させているため、例えば、バッテリケース（電池ケース）内においてガスの発生量が急激に増加した場合には、発生したガスを外部に十分に排出することができず、バッテリケースが変形してしまう虞がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの異常によってバッテリケース内でガスが発生した場合に、そのガスを外部に良好に排出することができるバッテリケース及び電池パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、電動車両に搭載されるバッテリが収容されるバッテリケースであって、前記バッテリを支持するトレイ部材と、前記トレイ部材の上に重ねられて当該トレイ部材に固定されるカバー部材と、を有し、前記カバー部材の上面には、所定領域の全面に設けられて前記カバー部材の他の部分よりも剛性が低い脆弱部を有し内部圧力の上昇に伴う前記脆弱部の変形によって前記所定領域が開口する圧力開放部が設けられ、前記圧力開放部は、前記カバー部材上面の前記所定領域に形成された開口部と、前記開口部の外周部の少なくとも一部で前記カバー部材に固定されて前記開口部を封止する封止部材と、を備え、前記封止部材の前記開口部に対向する領域には、当該封止部材の他の部分よりも破断し易い破断部が当該開口部を跨いで設けられていることを特徴とするバッテリケースにある。

かかる本発明の第１の態様では、バッテリ異常等によりバッテリケース内にガスが発生してバッテリケース内の圧力が上昇した場合に、圧力開放部が開口してバッテリケース内のガスを良好に外部に排出させることができる。また脆弱部が所定領域の全面に設けられていることで、脆弱部が変形し易くなり、バッテリケース内の圧力が上昇した際に、圧力開放部がより確実に開口し、内部のガスが良好に外部に排出される。また開口部に対向する領域の封止部材が脆弱部として機能して、バッテリケースの内部圧力の上昇にともなって開口部が開口し、この開口部から内部のガスが良好に排出される。さらに、バッテリケースの内部圧力が上昇した際に、その圧力上昇に伴って破断部が破断し、開口部がより確実に開口する。

本発明の第２の態様は、前記封止部材は一方向における両端部が前記カバー部材にそれぞれ固定されており、前記破断部が前記一方向とは直交する方向に延設されていることを特徴とする第１の態様のバッテリケースにある。

かかる第２の態様では、バッテリケースの内部圧力が上昇した際に、その圧力上昇に伴って破断部が破断し易くなり、開口部がより確実に開口する。

本発明の第３の態様は、前記圧力開放部が、前記カバー部材の上面の複数ヶ所に設けられていることを特徴とする第１又は２の態様のバッテリケースにある。

かかる第３の態様では、バッテリケース内の何れの位置でバッテリ異常が発生した場合でも、バッテリケース内のガスが迅速に外部に排出される。

本発明の第４の態様は、第１〜３の何れか一つの態様のバッテリケース内に前記バッテリが複数収容されてなることを特徴とする電池パックにある。

かかる第４の態様では、バッテリ異常等によりバッテリケース内にガスが発生してバッテリケース内の圧力が上昇した場合に、圧力開放部が開口してバッテリケース内のガスを良好に外部に排出させることができる。したがって、安全性を高めた車載用電池パックを実現することができる。

以上のように本発明によれば、バッテリケース内にガスが発生してバッテリケース内の圧力が上昇した場合に、圧力開放部が開口してバッテリケース内のガスを良好に外部に排出させることができる。したがって、安全性を高めた車載用電池パックを実現することができる。

本発明に係る電池パックの設置状態を示す電気自動車の概略斜視図である。 本発明に係る電池パックの分解斜視図である。 実施形態１に係る圧力開放部の概略構成を示す斜視図である。 実施形態１に係る圧力開放部の動作の概略を示す斜視図である。 実施形態１に係るバッテリカバーの変形例を示す斜視図である。 実施形態２に係る圧力開放部の概略構成を示す斜視図及び断面図である。 実施形態２に係る圧力開放部の動作の概略を示す斜視図である。 実施形態３に係る圧力開放部の概略構成を示す斜視図及び断面図である。 実施形態３に係る圧力開放部の動作の概略を示す斜視図及び断面図である。 他の実施形態に係る圧力開放部の概略構成を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、本発明に係る車載用電池パック１０は、例えば、電気自動車等の電動車両１の底部（フロア下）に搭載され、電動車両１の走行用モータ等に電力を供給する。

電池パック１０は、図２に示すように、複数のバッテリ２０と、これら複数のバッテリ２０が収容されるバッテリケース３０とを備える。バッテリケース３０は、複数のバッテリ２０を収容する容器であり、トレイ部材であるバッテリトレイ４０及びカバー部材であるバッテリカバー５０とで構成されている。バッテリトレイ４０はバッテリケース３０の下部を構成し、バッテリカバー５０がバッテリケース３０の上部を構成している。すなわち、これらバッテリトレイ４０とバッテリカバー５０とで形成される空間内に複数のバッテリ２０が保持されている。

各バッテリ２０は、並設された複数のバッテリセル（図示なし）で構成されており、例えば、本実施形態では、このような複数のバッテリ２０が、バッテリケース３０の長手方向に沿って２列に並設されている。なおバッテリケース３０内におけるバッテリ２０の配置は特に限定されるものではない。

ここで、バッテリカバー５０は、繊維によって強化された合成樹脂の一体成形品からなる。バッテリカバー５０の前部には、図示しない電源遮断装置のサービスプラグの脱着操作を行うためのサービスプラグ用開口部５１と、冷却風導入口５２とが形成されている。

サービスプラグ用開口部５１には、蛇腹状のゴム製ブーツ５３の一端側が取り付けられている。また図示しないが電動車両のフロアパネルにはブーツ取付口が形成されており、このブーツ取付口はキャップ部材によって封止されている。ゴム製ブーツ５３の他端側は上記のブーツ取付口に取り付けられている。つまりバッテリカバー５０に設けられたサービスプラグ用開口部５１とフロアパネルに設けられたブーツ取付口とがゴム製ブーツ５３によって接続されている。

このような構成により、電池パック１０の点検等を行うにあたり、電動車両のフロアパネルから上記のキャップ部材を取り外すことによって、バッテリケース３０内に配置されている電源遮断装置のサービスプラグを車室側から容易に脱着することができる。

また冷却風導入口５２にも蛇腹状のゴム製ブーツ５４が取り付けられている。図示は省略するが、冷却風導入路の一端側がこのゴム製ブーツ５４に接続されており、冷却風導入路の他端側は車他前部に配置される熱交換ユニットに接続されている。すなわち、熱交換ユニットで冷却された冷却風が冷却風導入管及びゴム製ブーツ５４を介して冷却風導入口５２からバッテリケース３０内に導入されるようになっている。

またバッテリカバー５０の上面には、このように導入された冷却風の一部を流すためのバイパス流路部５５と、冷却ファンを収容するための冷却ファン収容部５６等が設けられている。

さらに本発明に係るバッテリカバー５０の上面には、バッテリケース３０の内部圧力の上昇に伴って開口する圧力開放部６０が設けられている。本実施形態では、バッテリカバー５０に形成されているバイパス流路部５５上に圧力開放部６０を設けている。

圧力開放部６０は、バッテリカバー５０の上面の所定領域の少なくとも外周部を囲って設けられてバッテリカバー５０の他の部分よりも剛性の低い脆弱部６１を備えている。そして圧力開放部６０は、バッテリケース３０の内部圧力の上昇に伴って脆弱部６１が変形することで上記所定領域が開口するようになっている。

本実施形態では、圧力開放部６０を構成する脆弱部６１が、バッテリカバー５０の所定領域の全面に設けられている。具体的には、図３に示すように、圧力開放部６０は、バッテリカバー５０の上面の所定領域に形成された開口部６２と、この開口部６２を封止する封止板（封止部材）６３と、で構成されている。

封止板６３は、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム等の薄板で構成されており、バッテリカバー５０よりも剛性が低く変形し易い。すなわち本実施形態では、この封止板６３で封止された開口部６２内の全域が脆弱部６１となっている。

本実施形態では、封止板６３は、一方向における両端部が開口部６２の外周部でバッテリカバー５０に固定されている。封止板６３の固定方法は、特に限定されないが、例えば、ボルト及びナット等の締結部材７０によってバッテリカバー５０に固定すればよい。

また封止板６３には、開口部６２に対向する領域に、封止板６３の他の部分よりも破断し易い破断部８０が、開口部６２を跨いで設けられている。上述のように本実施形態では、封止板６３は、一方向における両端部がバッテリカバー５０にそれぞれ固定されている。この場合、破断部８０は、上記一方向とは直交する方向に延設されていることが好ましい。例えば、本実施形態では、破断部８０は、開口部６２の周縁部に対応する部分に、上記一方向とは直交する方向に延設されている。勿論、破断部８０を延設する方向は特に限定されるものではない。また破断部８０を設ける位置も特に限定されず、例えば、開口部６２の中央部であってもよい。

本実施形態に係る破断部８０は、２つのスリット状の貫通孔８１が所定間隔で並設されてなる。この破断部８０の構成は、封止板６３の強度等を考慮して、所定圧力で破断するように適宜調整すればよい。例えば、破断部８０を構成する貫通孔８１の数は特に限定されず、例えば、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。また例えば、破断部８０を貫通孔８１は必ずしも封止板６３を貫通していなくてもよく、封止板６３の厚さ方向の一部が除去された凹部であってもよい。

このように電池パック１０を構成するバッテリカバー５０に圧力開放部６０が設けられていることで、例えば、バッテリ２０の異常等によってガスが発生し、バッテリケース３０内にガスが充満して内部圧力が上昇すると、圧力開放部６０から外部にガスが良好に排出される。詳細には、バッテリケース３０内の圧力が上昇すると、図４（ａ）に示すように、脆弱部６１である、開口部６２に対向する領域の封止板６３、に圧力が掛かる。この圧力によって封止板６３が変形することで、図４（ｂ）に示すように破断部８０が破断して開口部６２が開口する。例えば、２気圧程度の圧力が掛かることで破断部８０が破断して開口部６２が開口する。つまりバッテリカバー５０の一部が所定の面積で開口する。これにより、バッテリケース３０の内部圧力が急激に上昇した場合でも、バッテリケース３０内に充満したガスが開口部６２から外部に良好に排出される。したがって、安全性を高めた車載用電池パック１０を実現することができる。

また圧力開放部６０がバッテリケース３０の上面（バッテリカバー５０の上面）に設けられているため、例えば、バッテリケース３０の側面等に設けるよりも、バッテリケース３０の水密性が高められる。特に、圧力開放部６０は、バッテリケース３０の上面の比較的高い位置に形成されていることが好ましい。これにより、バッテリケース３０の水密性をさらに高めることができる。

詳しく説明すると、電池パック１０は、上述のように電動車両１の底部（フロア下）に設けられている。このため、例えば、雨天時等には電池パック１０が被水してしまう虞がある。そのような場合でも、圧力開放部６０がバッテリケース３０の上面（特に、高い位置）に形成されていることで、圧力開放部６０が被水することを抑制することができる。また仮に被水した場合でも、バッテリカバー５０と封止板６３との微小な隙間、あるいは破断部８０を構成する貫通孔８１からバッテリケース３０内に雨水等が侵入すること、或いはその水圧によって圧力開放部６０が開口することを抑制することができる。

なお開口部６２の大きさは特に限定されないが、バッテリケース３０内のガスを外部に排出するという観点からは、開口部６２は可及的に大きく形成されていることが好ましい。また本実施形態では、開口部６２が矩形状を有するが、開口部６２の形状は特に限定されず、例えば、円形等であってもよい。

また本実施形態では、圧力開放部６０がバッテリカバー５０の上面の一ヶ所に設けられているが、圧力開放部６０の数は特に限定されず、図５に示すように、バッテリカバー５０の複数ヶ所に圧力開放部６０を設けるようにしてもよい。

これにより、バッテリケース３０内の何れの位置のバッテリ２０に異常が発生しても、バッテリケース３０内に溜まったガスを素早く外部に排出することができる。したがって、安全性を高めた車載用電池パックを実現することができる。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る圧力開放部を示す概略図及び断面図であり、図７は、実施形態２に係る圧力開放部の動きを説明する概略図である。

本実施形態は、圧力開放部の構造の変形例であり、その他の構成は実施形態１と同様である。図６に示すように、本実施形態に係る圧力開放部６０Ａは、バッテリカバー５０に形成された開口部６２と、開口部６２を封止する封止板６３Ａとで構成されている。封止板６３Ａは、一方向における一端部が開口部６２の外周部でバッテリカバー５０に、例えば、タッピングスクリュー等の締結部材７０Ａによって固定されている。これに対して封止板６３Ａの他端部は、バッテリカバー５０に対して取り外し可能に保持されている。本実施形態では、封止板６３Ａの他端部は、締結部材７０Ａの外周部に張り出して設けられるフランジ部７１とバッテリカバー５０の表面との間に挟持された状態で保持されている。

このような圧力開放部６０Ａの構成であっても、バッテリケース３０内にガスが充満して内部圧力が上昇した際に、圧力開放部６０Ａから外部にガスを良好に排出することができる。すなわち、バッテリケース３０内の圧力が上昇すると、図７（ａ）に示すように、その圧力上昇に伴って開口部６２に対向する領域の封止板６３Ａ（脆弱部６１）が変形し、締結部材７０Ａのフランジ部７１とバッテリカバー５０の表面との間に挟持されていた封止板６３Ａの端部が、これらの間から外れて、図７（ｂ）に示すようにバッテリカバー５０に形成されている開口部６２が開口する。これにより、バッテリケース３０の内部圧力が急激に上昇した場合でも、バッテリケース３０内に充満したガスを開口部６２から外部に良好に排出される。

（実施形態３）
図８は実施形態３に係る圧力開放部を示す概略を示す斜視図及び断面図であり、図９は、実施形態３に係る圧力開放部の動きを説明する概略斜視図及び断面図である。

本実施形態は、圧力開放部の構造の変形例であり、その他の構成は実施形態１と同様である。図８に示すように、本実施形態に係る圧力開放部６０Ｂは、バッテリカバー５０に設けられた開口部６２と、この開口部６２を封止する蓋部材（封止部材）９０とで構成されている。蓋部材９０は、弾性材料、例えば、ゴム材料や樹脂材料等からなり、開口部６２の周縁部に対向する部分に爪部９１を備える。すなわち、蓋部材９０の外周部に全周に亘って爪部９１が設けられている。そして、この爪部９１が開口部６２の周縁部に係合することで蓋部材９０がバッテリカバー５０に保持され、この蓋部材９０によって開口部６２が封止されている。

このような圧力開放部６０Ｂの構成であっても、バッテリケース３０内にガスが充満して内部圧力が上昇した際に、圧力開放部６０Ｂから外部にガスを良好に排出することができる。すなわち、バッテリケース３０内の圧力が上昇すると、その圧力上昇に伴って開口部６２に対向する領域の蓋部材９０（脆弱部６１）が変形すると共にその外周部の爪部９１が変形し、図９に示すように、バッテリカバー５０の開口部６２から蓋部材９０が外れて開口部６２が開口する。これにより、バッテリケース３０の内部圧力が急激に上昇した場合でも、バッテリケース３０内に充満したガスを開口部６２から外部に良好に排出される。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、圧力開放部６０の脆弱部６１がバッテリカバー５０とは別部材で構成されている例を説明したが、脆弱部６１はバッテリカバー５０に一体的に設けられていてもよい。例えば、図１０（ａ）に示すように、バッテリカバー５０の所定領域の外周部を囲ってバッテリカバー５０の他の部分よりも肉厚の薄い薄肉部５７を形成し、この薄肉部５７が圧力開放部６０Ｃの脆弱部６１として機能するようにしてもよい。さらに薄肉部５７は、図１０（ｂ）に示すように、バッテリカバー５０の所定領域の全面に設けられていてもよい。このようにバッテリカバー５０に脆弱部６１を一体的に形成した構成では、バッテリケース３０内の圧力が上昇すると、この圧力上昇に伴って脆弱部６１が変形して脆弱部６１に亀裂が生じることで、バッテリカバー５０の所定領域に開口部が形成されることになる。勿論、このような構成としても、圧力開放部６０Ｃからバッテリケース３０内に充満したガスを外部に良好に排出することができる。

このように本発明は、その主旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更を加えることができる。

１０ 車載用電池パック
２０ バッテリ
３０ バッテリケース
４０ バッテリトレイ
５０ バッテリカバー
５１ サービスプラグ用開口部
５２ 冷却風導入口
５３ ゴム製ブーツ
５４ ゴム製ブーツ
５５ バイパス流路部
５６ 冷却ファン収容部
５７ 薄肉部
６０ 圧力開放部
６１ 脆弱部
６２ 開口部
６３ 封止板
７０ 締結部材
７１ フランジ部
８０ 破断部
８１ 貫通孔
９０ 蓋部材
９１ 爪部

Claims (4)

1. 電動車両に搭載されるバッテリが収容されるバッテリケースであって、
   前記バッテリを支持するトレイ部材と、
   前記トレイ部材の上に重ねられて当該トレイ部材に固定されるカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材の上面には、
   所定領域の全面に設けられて前記カバー部材の他の部分よりも剛性が低い脆弱部を有し内部圧力の上昇に伴う前記脆弱部の変形によって前記所定領域が開口する圧力開放部が設けられ、
   前記圧力開放部は、
   前記カバー部材上面の前記所定領域に形成された開口部と、
   前記開口部の外周部の少なくとも一部で前記カバー部材に固定されて前記開口部を封止する封止部材と、を備え、
   前記封止部材の前記開口部に対向する領域には、当該封止部材の他の部分よりも破断し易い破断部が当該開口部を跨いで設けられていることを特徴とするバッテリケース。
2. 前記封止部材は一方向における両端部が前記カバー部材にそれぞれ固定されており、前記破断部が前記一方向とは直交する方向に延設されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリケース。
3. 前記圧力開放部が、前記カバー部材の上面の複数ヶ所に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリケース。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のバッテリケース内に前記バッテリが複数収容されてなることを特徴とする電池パック。

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