JP7301269B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は防水構造の電池パックに関する。

防水構造の電池パックは、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、ハイブリッド電気自動車、電気自動車などの電源として、さらには家庭や店舗などでの蓄電用等の用途に使用されて外部からの水の浸入を阻止して安全に使用できる特徴がある。電池パックは、複数の電池に回路基板などを接続している電池のコアパックを包装袋に入れて外装ケースに内蔵して防水構造を実現できる（特許文献１参照）。

電池のコアパックを包装袋に収納して外装ケースに収納している電池パックは、電池のコアパック全体を収納するために、防水構造の大きな包装袋によって部品コストが高くなることに加えて、電池のコアパックを外装ケース内の定位置に固定できず、さらに、包装袋に入れた電池のコアパックを外装ケース内の所定の位置に配置するのに手間がかかって組み立てコストも高くなる欠点がある。

以上の欠点は、外装ケースを密閉構造として解消できる。ただ、密閉構造の外装ケースは、温度変化で内部の空気圧が変動するので温度変化などによる内圧の変動を防止する構造を必要とする。この構造は、外装ケースに通気窓を開口して、この通気窓を通気性防水シートで閉塞して解消できる（特許文献２参照）。通気性防水シートは空気を通過させて水を通過させないので、防水構造としながら、空気を通過させて内圧の変動を防止できる。

ＷＯ２０１４／１８４９９３号 特開２００９－１５８４４４号公報

電池パックの通気窓を通気性防水シートで閉塞する電池パックは、防水構造を保持しながら内圧の変動を防止できるが、通気性防水シートが破損しやすい欠点がある。それは、通気性防水シートが、空気を自由に通過させる特性が要求されることから、厚くて破損し難い構造とするのが難しいからである。

本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、本発明の目的の一は、防水構造を実現しながら通気性防水シートの破損を有効に防止できる電池パックを提供することにある。また、本発明の他の目的は、内蔵する電池から排出される高温の噴出ガスをスムーズにケース外に排出できる電池パックを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の電池パックは、ガス排出穴３を通気性防水シート４で閉塞してなる外装ケース１内に電池のコアパック２を収納してなる電池パックであって、通気性防水シート４を被覆する意匠シート５を外装ケース２に固定しており、さらに、外装ケース２が、意匠シート５を固定してなる接着面６にガス溝７を有し、ガス溝７が、通気性防水シート４の排出側に連通されている。

以上の電池パックは、ガス排出穴を通気性防水シートで閉塞して外装ケースを通気性のある防水構造としながら、空気を透過させる通気性防水シートの破損を有効に阻止でき、しかも、通気性防水シートを保護しながら、異常な状態で電池の排出弁から噴出される高温の噴出ガスをスムーズに外部に排気できる特徴がある。それは、以上の電池パックが、通気性防水シートを被覆するように意匠シートを設けて、意匠シートと接着面との間にはガス溝を設けて、このガス溝を通気性防水シートの排出側に連結しているからである。この構造の電池パックは、温度変化などで外装ケースの内圧がゆっくりと変化する状態では、通気性防水シートに空気を通過させ、さらに通気性防水シートを通過する空気をガス溝で拡散して外部に排気し、また、電池の異常な状態となって、排出弁から瞬時的に排出される噴出ガスが通気性防水シートを破損する状態にあっては、破損した通気性防水シートを通過するガスをガス溝で意匠シートの内面に拡散し、拡散された排出ガスが意匠シートを内面から広い面積で加圧して、意匠シートを破損し、あるいは剥離して外部に速やかに排出する。

また、本発明の電池パックは、外装ケース１が、ガス排出穴３の外周縁の外側に、通気性防水シート４を付着してなる第１の接着面６Ａを有し、さらに第１の接着面６Ａの外周縁の外側には、意匠シート５を付着する第２の接着面６Ｂを有し、第２の接着面６Ｂにはガス溝７を設けて、第２の接着面６Ｂの内側に第１の接着面６Ａを配置して、第２の接着面に付着してなる意匠シート５を第１の接着面６Ａに付着してなる通気性防水シート４よりも大面積として、通気性防水シート４の全面を被覆することができる。

以上の電池パックは、大きな意匠シートで通気性防水シートの全面をカバーして破損を確実に阻止できる特徴がある。また、異常な電池から噴出される噴出ガスをガス溝でより広い面積に拡散して外部に排出できる。

また、本発明の電池パックは、第２の接着面６Ｂに複数列のガス溝７を設けることができる。さらに、本発明の電池パックは、ガス溝７を格子状に配置することができる。

さらに、本発明の電池パックは、外装ケース１の表面に大凹部１１を設けて、大凹部１１の底部を第２の接着面６Ｂとし、さらに第２の接着面６Ａに小凹部１２を設けて、小凹部１２の底面を第１の接着面６Ａとすることができる。

さらに、本発明の電池パックは、大凹部１１を意匠シート５の厚さよりも深くし、意匠シート５の表面が外装ケース１の表面から突出しない状態で、第２の接着面６Ｂに付着することができる。

さらに、本発明の電池パックは、小凹部１２を通気性防水シート４の厚さよりも深くし、通気性防水シート４と意匠シート５との間に空気層９を設けて、この空気層９をガス溝７に連通することができる。

この電池パックは、通気性防水シートと意匠シートとの間に空気層を設けているので、通気性防水シートを通過した空気を空気層で拡散してガス溝に案内し、また破損した通気性防水シートを透過する噴出ガスを空気層で拡散してガス溝に案内するので、噴出ガスで意匠シートを速やかに破損し、あるいは剥離してより速やかに外部に排出できる特徴がある。

本発明の一実施形態にかかる電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックの分解斜視図である。 図１に示す電池パックの端部の拡大分解斜視図である。 図１に示す電池パックの端部の分解断面斜視図である。 図１に示す電池パックの端部の拡大断面斜視図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明の電池パックを特定するものではない。

本発明の電池パックは、主として電動の乗り物に装着されて、駆動用のモータに電力を供給する。本発明は、たとえば、アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等の電源として使用される。ただし、本発明は電池パックの用途を特定するものではなく、電動工具等の屋外で使用される種々の電気機器用の電源として使用することもできる。

図１の斜視図と図２の分解斜視図に示す電池パック１００は、外装ケース１に電池のコアパック２を内蔵している。外装ケース１は、外部からの水の浸入を阻止する防水構造であって、空気は自由に出入りさせて内圧の変動を防止する。防水構造を実現するために、外装ケース１は、筒状の本体ケース１Ａの両端開口部に、パッキン１４を介して水密構造にサブケース１Ｂ、１Ｃを固定している。防水構造を保持しながら、空気を自由に出入りさせるために、外装ケース１の一方のサブケース１Ｂは、ガス排出穴３を設けて、ガス排出穴３を通気性防水シート４で閉塞している。

通気性防水シート４は、水を通過させることなく空気を通過させる無数の微細な空隙のあるシートである。通気性防水シート４は、外装ケース１の内圧が外圧よりも高くなって内外に圧力差が発生すると、その圧力差で内部の空気を外部に排気し、反対に内圧が外圧よりも低くなって内外に圧力差が発生すると、その圧力差で外部の空気を内部に流入させて内圧の変動を防止する。空気は温度上昇に比例して膨張するので、防水構造を実現するために外装ケース１を密閉構造にすると、温度が上昇すると内圧が上昇し、温度が低下すると内圧が低下する。

図３の拡大分解斜視図に示す外装ケース１は、ガス排出穴３を通気性防水シート４で閉塞して、温度変化による内圧の変動を防止する。通気性防水シート４は、空気を通過させる薄いシートで、破損しやすく、破損すると防水機能が失われる。図３の外装ケース１は、通気性防水シート４の破損を防止するために、通気性防水シート４の表面を意匠シート５で被覆している。意匠シート５は、通気性と通水性のない、通気性防水シート４よりも破断強度に優れた強靭なシートである。意匠シート５はプラスチックシートや金属シート、あるいはこれ等の積層シートである。意匠シート５は、表面に模様や文字を印刷している。さらに、意匠シート５は、通気性防水シート４よりも大面積なシートで、外周縁を通気性防水シート４の外周縁よりも外側に配置して、通気性防水シート４の全面をカバーして保護している。

図４及び図５の断面斜視図は、通気性防水シート４と意匠シート５の接着部分を示している。この外装ケース１のサブケース１Ｂにガス排出穴３を設けて、このガス排出穴３を閉塞するように、通気性防水シート４を付着している。外装ケース１の一部であるサブケース１Ｂは、ガス排出穴３の外周縁の外側に、通気性防水シート４を付着する第１の接着面６Ａを設けている。

第１の接着面６Ａは、図３～図５に示すように、通気性防水シート４を密着して付着する平面状であって、ガス排出穴３の外形よりも十分に大きく、中央部に開口しているガス排出穴３の外側に沿って配置される。第１の接着面６Ａは四角形で、中央部には四角形のガス排出穴３を設けている。第１の接着面６Ａに付着される通気性防水シート４は、中央部に開口しているガス排出穴３を閉塞する。通気性防水シート４は、接着又は溶着などの方法で隙間なく第１の接着面６Ａに付着されて、ガス排出穴３を閉塞する。

外装ケース１のサブケース１Ｂは、第１の接着面６Ａの外側に沿って第２の接着面６Ｂを設けている。図の第２の接着面６Ｂは四角形で、その外形は、第１の接着面６Ａの外形よりも大きく、第２の接着面６Ｂの中央部に第１の接着面６Ａが配置される。第２の接着面６Ｂは四角形で、その中央部に四角形の第１の接着面６Ａを設けて、第１の接着面６Ａの全周に沿って第２の接着面６Ｂを配置する。第２の接着面６Ｂは、意匠シート５が付着されて、第１の接着面６Ａに接着している通気性防水シート４をカバーして保護する。意匠シート５は接着又は溶着等の方法で第２の接着面６Ｂに付着される。

意匠シート５は、第２の接着面６Ｂに付着されて、通気性防水シート４の破損を保護しながら空気を通過させる。第２の接着面６Ｂに意匠シート５を付着して空気を通過させるために、第２の接着面６Ｂにガス溝７を設けている。ガス溝７は、意匠シート５の裏面に空気の通路を設けて、通気性防水シート４を通過する空気をここに通過させる。図３と図４のサブケース１Ｂは、碁盤格子状に複数列のガス溝７を設けている。この形状のガス溝７は、意匠シート５の裏面にスムーズに空気を通過させて外部に排出する。意匠シート５は、図５に示すように、第２の接着面６Ｂに付着された状態で、その外周縁とサブケース１Ｂとの間に空気を通過させる通過隙間８を設けている。ガス溝７を通過した空気は、図５の矢印で示すように、空気の通過隙間８から外部に排気され、また、外部の空気が通過隙間８とガス溝７を通過して内部に流入される。

図３～図５に示す外装ケース１は、サブケース１Ｂの表面側に大凹部１１を設けて、大凹部１１の底面を前記第２の接着面６Ｂとして、ここに意匠シート５を付着している。第２の接着面６Ｂは、底面の中央部に小凹部１２を設けて、小凹部１２の底面を第１の接着面６Ａとして、ここに通気性防水シート４を付着している。第１の接着面６Ａの中央部にはガス排出穴３を開口して、第１の接着面６Ａに付着している通気性防水シート４でガス排出穴３を閉塞する。第２の接着面６Ｂに付着される意匠シート５は、通気性防水シート４との間に空気層９を設けている。この空気層９は、通気性防水シート４を透過した空気を拡散してガス溝７に案内し、また、内蔵される電池１０から瞬時的にガスが排出される状態にあっては、排出ガスが通気性防水シート４を破損して空気層９で拡散して意匠シート５の内面を広い面積で加圧する。意匠シート５を内面の広い面積で加圧する排出ガスは、意匠シート５を剥離し、あるいは破損して瞬時的に外部に排気する。

図３～図５に示すように、外装ケース１のサブケース１Ｂに大凹部１１を設けて底面を第２の接着面６Ｂとし、第２の接着面６Ｂに小凹部１２を設けてその底面を第１の接着面６Ａとする構造は、大凹部１１の深さを意匠シート５の厚さよりも深くして、第２の接着面６Ｂに付着する意匠シート５を外装ケース１の表面から突出させず、小凹部１２の深さを通気性防水シート４の厚さよりも深くして、通気性防水シート４を第２の接着面６Ｂから突出しない状態として、通気性防水シート４と意匠シート５との間に空気層９を設けることができる。

温度変化による外装ケース１内の内圧変動は緩やかで、僅かな空気を内外に流動させて内圧変動を阻止できる。しかしながら、電池１０の異常な状態では、外装ケース１の内圧が急激に上昇することがある。電池１０の異常な状態で排出弁（図示せず）が開弁して瞬時的にガスを噴出するからである。電池１０は、異常な内圧上昇による電池ケースの破損を防止するために排出弁（図示せず）を設けている。排出弁は、内圧が設定圧力に上昇すると開弁して内部からガスを噴出して内圧上昇による電池ケースの破裂を防止する。排出弁は、電池１０の異常な状態で開弁して瞬時的に多量の高温ガスを噴出するので、この状態で、外装ケース１の内圧は急激に上昇する。開弁する排出弁から排出されるガスは、瞬時的に勢いよく噴出されて通気性防水シート４を破損する。通気性防水シート４を破損した排出ガスは、さらに意匠シート５を破損あるいは剥離して、外装ケース１から外部に速やかに排出される。通気性防水シート４と意匠シート５は、電池１０の異常な状態で噴出されるガス圧で破損され、あるいは剥離される破断強度や付着強度に設定される。

外装ケース１に内蔵される電池のコアパック２は、複数の電池１０を直列や並列に接続している。電池のコアパック２は、プラスチック製の電池ホルダー２１に複数の電池１０を互いに平行な姿勢で定位置に配置している。電池のコアパック２は、電池１０の保護回路などを実装する回路基板２２を電池ホルダー２１に固定している。コアパック２の電池１０は、充電できるリチウムイオン二次電池であるが、リチウムイオン電池に限定されず、リチウムイオン電池以外の非水系電解液二次電池、ニッケル水素電池等の充電できる電池であってもよい。電池のコアパック２は、防水袋に収納することなく、外装ケース１に固定して定位置に配置される。電池のコアパック２は、外装ケース１のサブケース１Ｃに設けている出力端子（図示せず）に防水構造で接続される。

本発明の電池パックは、防水構造の電源として、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、ハイブリッド電気自動車、電気自動車などに好適に使用され、また、家庭や店舗などの蓄電用等の用途に好適に使用される。

１００…電池パック
１…外装ケース
１Ａ…本体ケース
１Ｂ…サブケース
１Ｃ…サブケース
２…コアパック
３…ガス排出穴
４…通気性防水シート
５…意匠シート
６…接着面
６Ａ…第１の接着面
６Ｂ…第２の接着面
７…ガス溝
８…通過隙間
９…空気層
１０…電池
１１…大凹部
１２…小凹部
１４…パッキン
２１…電池ホルダー
２２…回路基板

Claims (6)

1. ガス排出穴を通気性防水シートで閉塞してなる外装ケース内に電池のコアパックを収納してなる電池パックであって、
   前記通気性防水シートを被覆する意匠シートを前記外装ケースに固定しており、
   さらに、前記外装ケースが、前記意匠シートを固定してなる接着面にガス溝を有し、
   前記ガス溝が、前記通気性防水シートの排出側に連通されており、
   前記外装ケースが、前記ガス排出穴の外周縁の外側には、前記通気性防水シートを付着してなる第１の接着面を有し、
   さらに前記第１の接着面の外周縁の外側には、前記意匠シートを付着する第２の接着面を有し、
   前記第２の接着面には前記ガス溝を設けてなり、
   前記第２の接着面の内側に前記第１の接着面が配置されて、前記第２の接着面に付着してなる前記意匠シートは前記第１の接着面に付着してなる前記通気性防水シートよりも大面積で、前記通気性防水シートの全面を被覆してなることを特徴とする電池パック。
2. 請求項１に記載される電池パックであって、
   前記第２の接着面に複数列のガス溝を設けてなることを特徴とする電池パック。
3. 請求項２に記載される電池パックであって、
   前記ガス溝が格子状に配置されてなることを特徴とする電池パック。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載される電池パックであって、
   前記外装ケースの表面に大凹部を設けて、
   前記大凹部の底部を前記第２の接着面としており、さらに、
   前記第２の接着面に小凹部を設けて、
   前記小凹部の底面を前記第１の接着面としてなることを特徴とする電池パック。
5. 請求項４に記載される電池パックであって、
   前記大凹部が、前記意匠シートの厚さよりも深く、
   前記意匠シートの表面が外装ケースの表面から突出しない状態で、前記第２の接着面に付着されてなることを特徴とする電池パック。
6. 請求項４又は５に記載される電池パックであって、
   前記小凹部が、前記通気性防水シートの厚さよりも深く、
   前記通気性防水シートと前記意匠シートとの間に空気層を設けて、前記空気層をガス溝に連通してなることを特徴とする電池パック。

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