JP6686788B2 - バッテリパック - Google Patents

Description

本発明は、バッテリパックに関する。

従来から、筐体の内部にバッテリを収納したバッテリパックが公知である（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、バッテリパックケースを、バッテリパックロアフレームとバッテリパックアッパーカバーによって構成し、バッテリパックロアフレームにバッテリモジュールを配置した車載用バッテリパックの圧力開放構造が記載されている。この車載用バッテリパックの圧力開放構造では、バッテリパックロアフレームに対しバッテリパックアッパーカバーを、それぞれの外周縁部に沿って全周にわたって連続するシール部材を介して接合固定する。バッテリパックアッパーカバーに、少なくとも高さ方向に高低差を持つ段差変形部を設け、全周にわたって連続するシール部材のうち、段差変形部に対応する領域に、他の接合部よりも接合強度が低い接合脆弱部を設定した。

この車載用バッテリパックの圧力開放構造では、バッテリパックアッパーカバーの段差変形部に内圧が集中すると、バッテリパックアッパーカバーの変形を促し、カバー変形に伴い接合脆弱部が剥離してケース室と外気を連通させる開口が形成される。このため、ケース室の内圧がガスの発生により高まったとき、接合脆弱部の離間開口により内部ガスを外部へ排出することができる。

国際公開第２０１４／０４１９７０号

発生したガスが筐体の内部から放出される際には、バッテリの一部等の固体が気体と共に筐体の内部から放出される可能性がある。比較的熱容量が小さい気体のみが筐体の内部から放出された場合は、ガスの温度は放出後に短時間で低下し得るため、バッテリパックの周囲の機器等に影響を及ぼす可能性は極めて低い。その一方で、比較的熱容量が大きい固体が気体と共に筐体の内部から放出された場合には、ガスの温度が放出後に低下し難いため、バッテリパックの周囲の機器等に影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本発明は、内圧が上昇して筐体の接合脆弱部における接合が解除された場合に、比較的熱容量が大きい固体が筐体の内部から放出されることを抑止することができるバッテリパックを提供することを目的とする。

本発明に係るバッテリパックは、筐体と、筐体の内部の収納空間に収納されたバッテリと、筐体の接合部における他の部位よりも接合強度が低い接合脆弱部と、収納空間と接合脆弱部との間に配設された板状部材と、を備える。板状部材は、板状部材の板厚方向に貫通形成された貫通部を有する。

本発明に係るバッテリパックによれば、内圧が上昇して筐体の接合脆弱部における接合が解除された場合に、比較的熱容量が大きい固体が筐体の内部から放出されることを抑止することができる。

本発明の実施形態に係るバッテリパックの分解斜視図である。 ロアフレームの平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図であり、開口形成前の状態を示す。 図２のＡ−Ａ線断面図であり、開口形成後の状態を示す。 図２のＢ線矢視図である。 貫通部の一例を示す、図５に対応する図である。 貫通部の一例を示す、図５に対応する図である。 貫通部の一例を示す、図５に対応する図である。 貫通部の一例を示す、図５に対応する図である。 貫通部の一例を示す、図５に対応する図である。 本発明の他の実施形態を示す、図３に対応する断面図である。 本発明の他の実施形態を示す、図４に対応する断面図である。 本発明の他の実施形態を示す、図３に対応する断面図である。 図１３のＣ部拡大図である。 本発明の他の実施形態を示す、図４に対応する断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

本実施形態に係るバッテリパックは、例えば、車両に駆動用電源として搭載されるものである。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係るバッテリパック１０は、筐体１１と、バッテリ１２と、温調風ユニット１３と、サービスディスコネクトスイッチ１４と、ジャンクションボックス１５と、バッテリコントローラ１６と、を備える。なお、図１中において、矢印ＦＲは車両前側を示し、矢印ＵＰは車両上方を示し、矢印Ｒは車幅方向右側を示し、矢印Ｌは車幅方向左側を示す。

筐体１１は、バッテリパックケースとも称されるものであり、ロアフレーム１７とアッパーカバー１８との２部材によって構成される。

ロアフレーム１７は、図示しない車体メンバに対して固定されるケース部材（第一ケース）である。ロアフレーム１７は、箱形の上部が開口した有底箱状に形成されている。具体的には、ロアフレーム１７は、底面部１７ａと、底面部１７ａの外周縁から底面部１７ａに対して角度をもって延びる側面部１７ｂと、側面部１７ｂに連なる外周縁部１７ｃを有する。側面部１７ｂの上端と外周縁部１７ｃの間には、段差部１７ｄが形成されている。

ロアフレーム１７は、バッテリ１２や他のパック構成要素を収納する方形凹部による収納空間１９を有する。ロアフレーム１７のフレーム前端部には、冷媒管コネクタ端子２０とバッテリ側強電コネクタ端子２１とヒータ用コネクタ端子２２と弱電コネクタ端子２３とが取り付けられている。

アッパーカバー１８は、ロアフレーム１７の外周縁部１７ｃに複数箇所にて固定されるケース部材（第二ケース）である。アッパーカバー１８は、箱形の下部が開口した有蓋箱状に形成されている。具体的には、アッパーカバー１８は、蓋面部１８ａと、蓋面部１８ａの外周縁から蓋面部１８ａに対して角度をもって延びる側面部１８ｂと、側面部１８ｂに連なる外周縁部１８ｃとを有する。

ロアフレーム１７の外周縁部１７ｃ及びアッパーカバー１８の外周縁部１８ｃにはそれぞれ、複数のボルト穴２４，２５が形成されている。ロアフレーム１７に形成されたボルト穴２４には、ボルト穴２４の内側位置にスタッドナット（図示せず）が固定される。一方、アッパーカバー１８に形成された複数のボルト穴２５のうち、４隅位置のボルト穴２５には、アースボルト２６がそれぞれ差し込まれ、左右両側の車両前後方向に配列されたボルト穴２５には、図示しない段付きボルトがそれぞれ差し込まれる。アッパーカバー１８は、収納空間１９に収納される各パック構成要素のうち、特にバッテリ１２の凹凸高さ形状に対応する凹凸段差面形状の蓋面部１８ａを有する。

これらのロアフレーム１７及びアッパーカバー１８は、例えば、鉄等の金属材料により形成される。

バッテリ１２は、バッテリモジュールとも称されるものであり、ロアフレーム１７に搭載され、第１バッテリモジュール２７と第２バッテリモジュール２８と第３バッテリモジュール２９との３分割モジュールによって構成される。第１バッテリモジュール２７、第２バッテリモジュール２８及び第３バッテリモジュール２９は、二次電池（リチウムイオン電池等）による複数のバッテリセルを積層した集合体構造である。

第１バッテリモジュール２７は、収納空間１９の車両後側領域に搭載される。第１バッテリモジュール２７は、厚さが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数のバッテリセルを厚さ方向に積層したものである。そして、第１バッテリモジュール２７は、バッテリセルの積層方向を車幅方向と一致させて搭載する縦積み状態とされている。

第２バッテリモジュール２８及び第３バッテリモジュール２９は、収納空間１９の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて搭載される。第２バッテリモジュール２８及び第３バッテリモジュール２９は、第１バッテリモジュール２７と同様に、厚さが薄い直方体形状のバッテリセルを構成単位とし、複数のバッテリセルを厚さ方向に積層したものである。そして、第２バッテリモジュール２８及び第３バッテリモジュール２９は、バッテリセルの積層方向を車両上下方向と一致させて搭載する平積み状態とされている。

ロアフレーム１７の外周縁部１７ｃとアッパーカバー１８の外周縁部１８ｃとを接合して接合部３０を形成することにより、内部に収納空間１９を有する筐体１１が形成される。また、図３に示すように、接合部３０の一部には、接合部３０における他の部位よりも接合強度が低い接合脆弱部３１が形成されている。

接合部３０としては、例えば、ウレタン系接着剤による接着シール部材を用いることが可能である。接合部３０は、ロアフレーム１７の外周縁部１７ｃとアッパーカバー１８の外周縁部１８ｃとの間に、全周にわたって連続して形成されている。

接合脆弱部３１としては、接合部３０の材質に応じた材質の離型剤を用いることが可能である。この接合脆弱部３１は、ロアフレーム１７の外周縁部１７ｃと接合部３０との間に介在していると共に、２つのボルト穴２４で挟まれた領域に形成されている。すなわち、接合脆弱部３１は、ロアフレーム１７とアッパーカバー１８とが離間する方向に大きな力が加わると、接合部３０の一部をロアフレーム１７の外周縁部１７ｃから剥離させる機能を有する（図４参照）。

さらに、収納空間１９と接合脆弱部３１との間には、板状部材３２が配設されている。この板状部材３２は、ロアフレーム１７の開口縁からアッパーカバー１８の開口縁よりも車両上方に延在していると共に、板状部材３２の板厚方向に貫通形成された貫通部３３を有している。すなわち、貫通部３３を有する板状部材３２は、収納空間１９からの気体の排出を許容し、固体の排出を規制する規制部材としての機能を有する。

本実施形態では、板状部材３２をロアフレーム１７の開口縁に配設しているが、これに限定はされず、板状部材３２をアッパーカバー１８の開口縁に配設してもよい。また、本実施形態では、板状部材３２をロアフレーム１７に一体に形成しているが、これに限定はされず、板状部材３２をロアフレーム１７とは別体で形成してもよい。

図５に示すように、貫通部３３は、例えば、所定の径を有する複数の貫通孔３４により形成される。

図６に示すように、貫通部３３は、非真円状の貫通孔３４により形成されていてもよい。

図７及び図８に示すように、貫通部３３の開口面積が板状部材３２の基端部側から先端部側に向かうに従い大きくなるように、複数の貫通孔３４が板状部材３２に形成されていてもよい。この場合、図７に示すように、径の異なる貫通孔３４が板状部材３２に複数形成されていてもよく、図８に示すように、径が同じ貫通孔３４が板状部材３２に複数形成されていてもよい。

図９に示すように、貫通部３３は、複数のスリット３５により形成されていてもよい。

図１０に示すように、貫通部３３の開口面積が板状部材３２の基端部側から先端部側に向かうに従い大きくなるように、複数のスリット３５が板状部材３２に形成されていてもよい。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係るバッテリパック１０は、ロアフレーム１７（第一ケース）とアッパーカバー１８（第二ケース）とを接合することによって構成される筐体１１と、筐体１１の内部の収納空間１９に収納されたバッテリ１２と、を備える。また、バッテリパック１０は、ロアフレーム１７とアッパーカバー１８との接合部３０の一部に形成され、接合部３０における他の部位よりも接合強度が低い接合脆弱部３１と、収納空間１９と接合脆弱部３１との間に配設された板状部材３２と、を備える。板状部材３２は、板状部材３２の板厚方向に貫通形成された貫通部３３を有する。

接合脆弱部３１を接合部３０の一部に形成することにより、何らかの異常時にガスが筐体１１の内部の収納空間１９で発生して内圧が上昇した際には、筐体１１の接合脆弱部３１における接合が解除されて筐体１１に開口３６が形成されることになる（図４参照）。貫通部３３を有する板状部材３２が収納空間１９と接合脆弱部３１との間に配設されていることにより、収納空間１９で発生したガスの排出を許容する一方で、発生したガスに含まれる固体を板状部材３２により捕集することが可能である。

従って、本実施形態に係るバッテリパック１０によれば、内圧が上昇して筐体１１の接合脆弱部３１における接合が解除された場合に、比較的熱容量が大きい固体が筐体１１の内部から放出されることを抑止することができる。

（２）貫通部３３は、貫通孔３４又はスリット３５によって形成される。

貫通部３３が貫通孔３４又はスリット３５によって形成されることにより、貫通孔３４やスリット３５を通過することができない固体を筐体１１の内部に留めることができる。

［本発明の他の実施形態］
図１１に示すように、アッパーカバー１８に、板状部材３２の先端部と当接する突起部３７を設けてもよい。この場合、図７及び図８に示すように、貫通部３３の開口面積が板状部材３２の基端部側から先端部側に向かうに従い大きくなるように、複数の貫通孔３４を板状部材３２に形成する。または、図１０に示すように、貫通部３３の開口面積が板状部材３２の基端部側から先端部側に向かうに従い大きくなるように、複数のスリット３５を板状部材３２に形成する。

図１１に示すバッテリパック１０では、収納空間１９の圧力上昇に伴い筐体１１に形成される開口３６が大きくなっても、突起部３７により、板状部材３２の先端部と突起部３７との間が塞がれた状態で維持されることになる（図１２参照）。板状部材３２の貫通部３３以外の流路を経由してガスが筐体１１の外部に排出されることを抑制して、固体の捕集率（ガスに含まれる全固体の重量に対して、板状部材３２により捕集される固体の重量）を増加させることが可能である。

収納空間１９の圧力上昇が比較的小さい場合は、筐体１１に形成される開口３６が小さく、収納空間１９から開口３６に至る流路の途中に位置する貫通部３３の開口面積が比較的小さいので、小さな固体まで板状部材３２により捕集することが可能である。一方、収納空間１９の圧力上昇が比較的大きい場合には、筐体１１に形成される開口３６が大きくなり、収納空間１９から開口３６に至る流路の途中に位置する貫通部３３の開口面積が比較的大きい状態となる。小さな固体は板状部材３２により捕集できなくなる可能性はあるが、ガスの排出量は増加させることが可能である。

また、図１３及び図１４に示すように、板状部材３２の基端部に、板状部材３２の他の部分よりも変形し易い易変形部３８を形成してもよい。

図１３に示すバッテリパック１０では、板状部材３２が収納空間１９の圧力上昇によって易変形部３８を基点に変形して、板状部材３２により、板状部材３２の先端部と突起部３７との間が塞がれることになる（図１５参照）。このようにしても、板状部材３２の貫通部３３以外の流路を経由してガスが筐体１１の外部に排出されることを抑制して、固体の捕集率を増加させることが可能である。

ところで、本発明のバッテリパックは前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

１０ バッテリパック
１１ 筐体
１２ バッテリ
１９ 収納空間
３０ 接合部
３１ 接合脆弱部
３２ 板状部材
３３ 貫通部
３４ 貫通孔
３５ スリット
３７ 突起部
３８ 易変形部

Claims (4)

1. 第一ケースと第二ケースとを接合することによって構成される筐体と、
   前記筐体の内部の収納空間に収納されたバッテリと、
   前記第一ケースと前記第二ケースとの接合部の一部に形成され、前記接合部における他の部位よりも接合強度が低い接合脆弱部と、
   前記収納空間と前記接合脆弱部との間に配設された板状部材と、を備え、
   前記板状部材は、前記板状部材の板厚方向に貫通形成された貫通部を有する
   ことを特徴とするバッテリパック。
2. 前記貫通部は、貫通孔又はスリットによって形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパック。
3. 前記第一ケースは、箱形の上部が開口した有底箱状に形成され、
   前記第二ケースは、箱形の下部が開口した有蓋箱状に形成され、
   前記板状部材は、前記第一ケース及び前記第二ケースの一方の開口縁から他方の開口縁を越えて延在しており、
   前記貫通部の開口面積は、前記板状部材の基端部側から先端部側に向かうに従い大きくなり、
   前記第一ケース及び前記第二ケースの前記他方に、前記板状部材の先端部と当接する突起部が形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリパック。
4. 前記板状部材は、前記板状部材の他の部分よりも変形し易い易変形部を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリパック。

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