JP7120174B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本開示は、車両に搭載される電池パックに関する。

従来の電池パックとして、特開２０１９－０５４９７３号公報（特許文献１）には、消火剤を噴出可能な消火容器（消火剤供給部）を備えた電池パックが開示されている。

消火容器は、複数の単電池から排出される発煙ガスを排気するための排気経路内に設けられている。排気経路内を流動する発煙ガスからの熱によって消火容器が破断することで、消火剤が排気経路に噴出される。

特開２０１９－０５４９７３号公報

発煙ガスからの熱によって破断することで消火剤を供給する構成においては、消火剤を供給するタイミングを改善する余地がある。

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、消火剤を供給するタイミングを調整することができる電池パックを提供することにある。

本開示に基づく電池パックは、内部から外部へガスを排気可能に設けられた排気部が各々に形成された複数の単電池と、上記排気部のそれぞれに連通し、上記排気部から排気される上記ガスが流れる排気経路と、上記排気経路内に設けられ、上記ガスからの熱によって破断することにより上記排気経路に消火剤を供給する消火剤供給部と、上記ガスの流動方向において上記消火剤供給部の上流側に位置するように上記排気経路内に設けられ、上記ガスの流れを調整する整流部と、を備える。上記整流部は、上記ガスの流動速度が所定の速度以上の場合に上記ガスが上記消火剤供給部に直接当たらないようにし、上記ガスの流動速度が上記所定の速度より小さい場合に上記ガスが上記消火剤供給部に直接当たるように、上記ガスの流れを調整する。

単電池の温度が上昇して排気部からガスが排気される場合には、早い流動速度でガスが流動する初期段階から、初期段階が安定し緩やかな流動速度でガスが流れる定常状態に移行する。定常状態に移行してから所定の時間経過後に、電池パック内からの発熱が大きくなる。

上記構成によれば、消火剤供給部の上流側に配置された整流部が、ガスの流動速度が所定の速度以上の場合にガスが消火剤供給部に直接当たらないように、ガスの流れを調整する。このため、上記初期段階においては、消火剤供給部がガスからの熱によって破断することを抑制できる。

一方、流動速度が上記所定の速度より小さい場合、すなわち上記定常状態においては、上記整流部は、ガスが消火剤供給部に直接当たるように、ガスの流れを調整する。このため、定常状態に移行してから所定の時間経過するまでに、ガスからの熱によって消火剤供給部を破断させ、消火剤を排気経路内に供給することができる。このように、上記構成における電池パックにおいては、効果的に消火剤を供給できるタイミングを調整することができる。

本開示によれば、消火剤を供給するタイミングを調整することができる電池パックを供給することができる。

実施の形態に係る電池パックの上面図である。 図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った電池パックの断面図である。 図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った電池パックの断面図である。 実施の形態に係る電池パックにおいて、単電池から排出されたガスの流動速度が所定の速度以上となる場合のガスの流れと整流部を示す模式図である。 実施の形態に係る電池パックにおいて、単電池から排出されたガスの流動速度が所定の速度より小さくなる場合のガスの流れと整流部を示す模式図である。

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、実施の形態１に係る電池パックの上面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った電池パックの断面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った電池パックの断面図である。図１から図３を参照して、実施の形態に係る電池パック１００について説明する。

実施の形態に係る電池パック１００は、モータとエンジンとの少なくとも一方の動力を用いて走行可能なハイブリッド車両、または、電気エネルギによって得られた駆動力で走行する電動車両に搭載される。

図１から図３に示すように、電池パック１００は、組電池１、収容ケース２０、排気経路３０、消火剤供給部４０、および整流部５０を備える。

収容ケース２０は、アッパーケース２１およびロアケース２２を含む。アッパーケース２１は、収容ケース２０の上部を構成する。アッパーケース２１には、逆止弁２３が設けられている。逆止弁２３は、後述する排気経路３０の内圧が所定の圧力よりも大きくなった場合に開き、収容ケース外に排気経路３０内の気体を排出するように構成されている。

ロアケース２２は、収容ケース２０の下部を構成する。ロアケース２２には、組電池１が固定される。

組電池１は、排気経路形成部２と、複数の単電池１０と、複数のスペーサ（不図示）を含む。

単電池１０は、外装体１１、排気部１２、正極端子１３および負極端子１４を含む。外装体１１は、内部に電池要素を収容する。外装体１１には、排気部１２が設けられている。排気部１２は、正極端子１３および負極端子１４との間における外装体１１の上面１１ａに設けられている。排気部１２は、単電池１０の発熱に伴って外装体１１内に発生するガスによって外装体１１内の圧力が所定以上となった場合に破断し、外装体１１内から外装体１１外にガスを排気する。当該ガスは、排気経路３０に排気される。

複数の単電池１０は、所定の配列方向に並んで配置されている。複数の単電池１０は、正極端子１３と負極端子１４とが交互に配置されるように、一つずつ反転させて配列方向に沿って配置されている。複数の単電池１０は、単電池１０の幅方向の両端側において、互いに隣り合う正極端子１３と負極端子１４とが交互に電気的に接続されることで、直列に接続される。

単電池１０は、たとえば、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池等の二次電池である。単電池１０は、たとえば角型形状を有する。二次電池は、液状の電解質を用いるものであってもよいし、固体状の電解質を用いるものであってもよい。

複数の単電池１０の間の隙間の各々には、スペーサが配置されている。スペーサは、上方に向けて突出する一対の突出部１５を含む。一対の突出部１５は、これらの間に排気部１２が位置するように設けられている。一対の突出部１５は、アッパーケース２１の内表面２１ａに当接するように設けられている。

複数のスペーサの各々が有する一対の突出部１５が、上記複数の単電池１０の配列方向に連続することで上述の排気経路形成部２が形成される。主として、当該排気経路形成部２、外装体１１の上面１１ａ、およびアッパーケース２１の内表面２１ａによって排気経路３０が形成される。

排気経路３０は、複数の単電池１０の各々に形成された排気部１２に連通するように設けられている。排気経路３０には、排気部１２から排気されるガスが流れる。

消火剤供給部４０は、排気経路３０内に設けられている。消火剤供給部４０は、排気経路３０の下流側に配置されている。消火剤供給部４０は、排気部１２から排出されたガスからの熱によって破断することにより、排気経路３０に消火剤を供給する。

消火剤供給部４０は、消火剤と、当該消火剤を収容する消火容器とを含む。消火剤としては、たとえば、二酸化炭素および窒素等の不活性ガスによってパックケース１０内の酸素を希釈するもの、あるいは、ハロゲン化物等の燃焼反応を抑制する作用を有するものが用いられる。また、消火剤として、重炭素塩類、および、りん酸塩類等の粉末状のものが用いられてもよいし、炭酸水素ナトリウムと硝酸アルミニウム等の混合物で、混合物の反応によって生じる不燃性の泡で熱源を覆うものを用いてもよい。

消火容器は、たとえば樹脂部材によって構成されており、加熱されて所定の温度以上となった場合に溶けるように設けられている。消火容器が溶けて破断することにより、消火容器内に収容された消火剤が排気経路３０に供給される。なお、消火容器は、脆弱部を含み、当該脆弱部が熱によって破断する構成であってもよい。

整流部５０は、排気経路３０内に設けられている。整流部５０は、ガスの流動方向において消火剤供給部４０の上流側に配置されている。整流部５０は、後述するようにガスの流れを調整する。

整流部５０は、第１調整部５１、第２調整部５２、第１ヒンジ部５３、および第２ヒンジ部５４を含む。

第１調整部５１は、プレート形状を有する。第１調整部５１は、ガスの流動方向における上流側を向く消火剤供給部４０の正面４０ａを覆うことができるように設けられている。第１調整部５１は、第１ヒンジ部５３によって回動可能に設けられている。第１調整部５１は、第１ヒンジ部５３が有する回動軸回りに回動する。第１ヒンジ部５３は、アッパーケース２１の内表面２１ａに固定されている。

第２調整部５２は、プレート形状を有する。第２調整部５２は、下方を向く消火剤供給部４０の下面４０ｂを覆うことができるように設けられている。第２調整部５２は、第２ヒンジ部５４によって第１調整部５１に接続されている。第２調整部５２は、第２ヒンジ部５４によって回動可能に設けられている。第２調整部５２は、第２ヒンジ部５４が有する回動軸回りに回動する。

排気経路３０内にガスが流動していない状態においては、第１調整部５１および第２調整部５２は、略直線上に傾斜するように第１ヒンジ部５３および第２ヒンジ部５４によって付勢されている。この際、第２調整部５２の先端は、消火剤供給部４０の下面４０ｂよりも上方に位置する。流動方向に沿って見た場合には、第１調整部５１および第２調整部５２が、消火剤供給部４０の正面４０ａの上部側に重なる。

ここで、単電池１０が異常動作により発熱した場合には、上記のように、排気部１２からガスが排出される。当該ガスは、高温である。排気部１２ガスが排出される場合には、早い流動速度でガスが流動する初期段階から、初期段階が安定し緩やかな流動速度でガスが流れる定常状態に移行する。定常状態に移行してから所定の時間経過後に、電池パック内からの発熱が大きくなる。

図４は、実施の形態に係る電池パックにおいて、単電池から排出されたガスの流動速度が所定の速度以上となる場合のガスの流れと整流部を示す模式図である。

図４中矢印ＡＲ１に示すように、早い流動速度でガスが流動する初期段階においては、すなわち、ガスの流動速度が所定の速度以上となる場合には、第１ヒンジ部５３および第２ヒンジ部５４の付勢力に抗して第１調整部５１および第２調整部５２がガスに押圧される。

これにより、第１調整部５１が第１ヒンジ部５３の回動軸回りに回動し、消火剤供給部４０の正面４０ａを覆う。さらに、第２調整部５２が第２ヒンジ部５４の回動軸回りに回動し、消火剤供給部４０の下面４０ｂを下方側から覆う。

このため、ガスは、図４中矢印ＡＲ２に示すように流れ、消火剤供給部４０に直接当たらなくなる。この結果、高温のガスによって消火剤供給部が破断することを抑制できる。

図５は、実施の形態に係る電池パックにおいて、単電池から排出されたガスの流動速度が所定の速度より小さくなる場合のガスの流れと整流部を示す模式図である。

図５中矢印ＡＲ３に示すように、初期段階が安定して緩やかな流動速度でガスが流れる定常状態においては、すなわち、ガスの流動速度が上記所定の速度より小さくなる場合には、ガスが第１調整部５１および第２調整部５２を押圧する力が弱く、第１ヒンジ部５３および第２ヒンジ部５４の付勢力によって、第１調整部５１および第２調整部５２は、略直線上に傾斜した状態となる。

この状態においては、上述のように、第２調整部５２の先端は、消火剤供給部４０の下面４０ｂよりも上方に位置している。このため、消火剤供給部４０において、ガスの流動方向に沿って見た場合に第１調整部５１および第２調整部５２が消火剤供給部４０の正面４０ａと重ならない部分に、直接ガスが当たる。この場合には、高温のガスにより消火容器が破断し、図５中矢印ＡＲ４に示すように、消火剤が供給される。この結果、定常状態に移行してから所定の時間経過して電池パック内からの発熱が相当程度大きくなる前に、消火剤を排気経路３０に供給することができる。これにより、効果的なタイミングで消火剤を供給し、電池パック内からの発熱を抑制することができる。

以上のように、実施の形態に係る電池パック１００は、消化剤供給部４０の上流側に設けられた整流部５０によって、ガスの流動速度が所定の速度以上の場合にガスが消火剤供給部４０に直接当たらないようにし、ガスの流動速度が所定の速度より小さい場合にガスが消火剤供給部４０に直接当たるように、ガスの流れを調整することにより、効果的に消火剤を供給できるタイミングを調整することができる。

なお、上述の場合には、排出部１２の両側に設けられた一対の突出部１５がアッパーケース２１の上面２１ａに当接することにより排気経路３０が形成される場合を例示して説明したが、これに限定されない。たとえば、複数の単電池１０の各々に形成された排気部１２を覆う排気経路形成部材によって排気経路３０が形成されてもよい。

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 組電池、２ 排気経路形成部、１０ 単電池、１１ 外装体、１１ａ 上面、１２ 排気部、１３ 正極端子、１４ 負極端子、１５ 突出部、２０ 収容ケース、２１ アッパーケース、２１ａ 内表面、２２ ロアケース、２３ 逆止弁、３０ 排気経路、４０ 消火剤供給部、４０ａ 正面、４０ｂ 下面、５０ 整流部、５１ 第１調整部、５２ 第２調整部、５３ 第１ヒンジ部、５４ 第２ヒンジ部、１００ 電池パック。

Claims (1)

1. 内部から外部へガスを排気可能に設けられた排気部が各々に形成された複数の単電池と、
   前記排気部のそれぞれに連通し、前記排気部から排気される前記ガスが流れる排気経路と、
   前記排気経路内に設けられ、前記ガスからの熱によって破断することにより前記排気経路に消火剤を供給する消火剤供給部と、
   前記ガスの流動方向において前記消火剤供給部の上流側に位置するように前記排気経路内に設けられ、前記ガスの流れを調整する整流部と、を備え、
   前記整流部は、前記ガスの流動速度が所定の速度以上の場合に前記ガスが前記消火剤供給部に直接当たらないようにし、前記ガスの流動速度が前記所定の速度より小さい場合に前記ガスが前記消火剤供給部に直接当たるように、前記ガスの流れを調整する、電池パック。

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