JP7417725B2 - 電池パック及び輸送機器 - Google Patents

Description

本開示は、電池技術分野に関し、特に電池パック及び輸送機器に関する。

近年、充電可能な電池パックは、車両に動力を提供することに広く応用されている。電池パック内の複数の電池セルは、直列、並列又は混合接続の方式で接続されて大きな容量又は電力を実現する。

現在の電池パックにおける電池セルが位置する空間は、外部から隔離され、電池セルが熱暴走する場合、噴出された火星及び熱空気は、いずれも電池セルが位置するビン内で拡散し、電池セルが位置するビン空間が限られているため、電池セルが熱暴走した後に噴出された火星及び熱空気は、ビン内の温度を迅速に向上させ、特に熱暴走した電池セルに近い位置では、温度は電池セルの熱暴走したトリガ温度を超えることが多い。同時に、熱暴走した電池セルから噴出された火星は、周囲の電池セルに飛散する可能性があり、周辺電池セルを連続的に熱暴走させやすく、連鎖反応が発生し、非常に大きな安全上の問題が存在する。

本開示の実施例の一つの態様は、電池パックを提供し、それは、
筐体組立体と、
筐体組立体内に設けられ、内部に収容キャビティを有する拘束組立体と、
収容キャビティ内に設けられた電池モジュールと、を備え、
拘束組立体と筐体組立体との間に第１の排気通路を有し、拘束組立体に連通孔が設けられ、連通孔は、収容キャビティと第１の排気通路とを連通する。

いくつかの実施例において、筐体組立体の内部に複数本の固定梁が設けられ、拘束組立体は、隣接する二つの固定梁に固定され、拘束組立体、筐体組立体及び固定梁の三者の間は、第１の排気通路を囲んで形成する。

いくつかの実施例において、電池モジュールは、複数の電池セルを含み、各電池セルにいずれも第１の防爆弁が設けられ、
拘束組立体と電池モジュールとの間に第２の排気通路を有し、各第１の防爆弁はいずれも第２の排気通路に面し、連通孔は、第２の排気通路と第１の排気通路とを連通する。

いくつかの実施例において、電池パックは、拘束組立体と電池モジュールとの間に設けられ、且つ各電池セルの第１の防爆弁を覆う防火部材をさらに備え、防火部材と電池モジュールとの間に第２の排気通路を形成する。

いくつかの実施例において、拘束組立体に複数の連通孔が設けられ、各連通孔は、各第１の防爆弁と一対一に対応して設けられる。

いくつかの実施例において、拘束組立体の外壁面と筐体組立体の内壁面との間に第１の間隙を有し、拘束組立体の外壁面と筐体組立体の内壁面とは、高さ方向に沿って互いに対向し、第１の間隙は、第１の排気通路を形成する。

いくつかの実施例において、電池モジュールは、複数の電池セルを含み、各電池セルの第１の面は、拘束組立体の頂壁又は底壁に対向し、第１の面は、電池セルの最大側面であり、各電池セルの第２の面にいずれも第１の防爆弁が設けられ、第２の面は、第１の面に垂直であり、
連通孔は、拘束組立体の頂壁又は底壁に設けられる。

いくつかの実施例において、各電池セルの第２の面は、拘束組立体の側壁に向かって設けられ、且つ対応する側の拘束組立体の側壁の内面との間に第２の隙間が設けられ、第２の隙間は、第２の排気通路を形成し、連通孔は、拘束組立体における第２の隙間に対応する位置に設けられ、且つ第２の排気通路と第１の排気通路を連通する。

いくつかの実施例において、電池パックは、さらに第１の部分と二つの第２の部分を含む防火部材を備え、
第１の部分は、拘束組立体の側壁の内面に当接し、且つ対応する側の各電池セルの第２の面との間に第２の隙間を形成し、
二つの第２の部分は、それぞれ第１の部分の高さ方向に沿った両端に接続され、且つ第２の面に向かって第２の面に当接するまで延伸して、第２の部分の連通孔に対応する位置に回避孔が設けられ、
第１の防爆弁は、二つの第２の部分の間に位置する。

いくつかの実施例において、筐体組立体は、高さ方向において互いに係合する筐体及び蓋体を備え、筐体内に複数本の固定梁が設けられ、
拘束組立体は、高さ方向において互いに係合して収容キャビティを形成する第１の拘束部材及び第２の拘束部材を備え、
ここで、連通孔は、第１の拘束部材に設けられ、筐体と第１の拘束部材との間に高さ方向に沿って第１の隙間を有し、第１の隙間は、第１の排気通路を形成する。

いくつかの実施例において、第１の拘束部材は、第１の位置制限部及び二つの第１の取付部を備え、第１の位置制限部は、電池モジュールの筐体に近い部分を覆い、二つの第１の取付部は、それぞれ第１の位置制限部の複数本の固定梁の配列方向に沿った両側に接続され、
第２の拘束部材は、第２の位置制限部及び二つの第２の取付部を備え、第２の位置制限部は、電池モジュールの蓋体に近い部分を覆い、二つの第２の取付部は、それぞれ第２の位置制限部の複数本の固定梁の配列方向に沿った両側に接続され、
ここで、第１の位置制限部と第２の位置制限部との間に収容キャビティが形成され、電池モジュールと同じ側に位置する第２の取付部と第１の取付部とは、高さ方向において重畳して設けられ、且つ同一の固定梁に固定される。

いくつかの実施例において、第１の位置制限部の全体は、第１の取付部に対して筐体底面に近い方向に向かって突出しており、及び／又は、
第２位置制限部の全体は、第２取付部に対して蓋体の頂面に向かう方向に突出している。

いくつかの実施例において、電池パックは、さらに、
筐体組立体に設けられ、且つ第１の排気通路と連通する第２の防爆弁を備える。

本開示の実施例の他の態様は、上記実施例の電池パックを備える輸送機器を提供し、電池パックは、電気エネルギーを提供するために用いられる。

本開示の実施例の電池パックでは、筐体組立体内に拘束組立体が設けられ、拘束組立体の内部に電池モジュールを収容するための収容キャビティを有する。電池モジュールが拘束組立体内に設けられるため、電池モジュールに熱暴走が発生した場合、噴出された火星及び熱空気等の流体は、収容キャビティ内から連通孔を直接的に介して第１の排気通路に入り、流体を排出しやすく、流体が他の拘束組立体内に入って正常な電池モジュールに対し影響を与えることを防止することができ、これにより電池パックの作業の安全性を向上させる。

ここで説明された図面は、本開示のさらなる理解を提供するために用いられ、本願の一部を構成し、本開示の例示的な実施例及びその説明は、本開示を解釈するために用いられ、本開示を不当に限定するものではない。図面において、
本開示の電池パックのいくつかの実施例の分解概略図である。 図１に示す電池パックが電池モジュール及び拘束組立体を全体として筐体内から取り出す状態概略図である。 図１に示す電池パックが蓋体を開けた状態の概略図である。 図１に示す電池パックのｘｚ平面内での断面図である。 図１に示す電池パックのｙｚ平面における断面図である。 図１に示す電池パックにおける第１の拘束部材の構造概略図である。 図１に示す電池パックにおける防火部材の構造概略図である。 電池パックにおける電池セルのいくつかの実施例の分解概略図である。 電池セルが巻回式電極組立体を採用してｘｚ平面に沿う断面図である。 電池セルが積層式電極組立体を用いてｘｚ平面に沿う断面図である。

１ 筐体組立体
１１ 筐体
１１１ 第１のフランジ
１２ 固定梁
１２１ 第３の取付孔
１２２ 肉抜き溝
１３ 蓋体
１３１ 第２のフランジ
２ 電池モジュール
２Ａ 電池セル組立体
２０ 電池セル
２１ ケース
２２ 電極組立体
２２１ 第１の電極シート
２２２ 第２の電極シート
２２３ セパレータ
２２４ 扁平面
２３ アダプタシート
２４ 蓋板組立体
２４１ 蓋板
２４２ 第１の電極端子
２４３ 第２の電極端子
２５ 第１の防爆弁
２６ 端板
Ｓ１ 第１の面
Ｓ２ 第２の面
Ｓ３ 第３の面
３ 拘束組立体
３１ 第１の拘束部材
３１１ 第１の位置制限部
３１２ 第１の取付部
３１３ 第１の取付孔
３２ 第２の拘束部材
３２１ 第２の位置制限部
３２２ 第２の取付部
３２３ 第２の取付孔
３３ 連通孔
４ 防火部材
４１ 回避孔
４２ 第１の部分
４３ 第２の部分
５ 締結具
６ 収容キャビティ
７ 第１の排気通路
８ 第２の排気通路
９ 第２の防爆弁
１０ 断熱層

以下、本開示を詳細に説明する。以下の段落において、実施例の異なる点をより詳細に限定する。このように限定された各態様は、任意の他の一つの態様又は複数の態様と組み合わせることができ、組み合わせることができないことを明記しない限り、任意の他の一つ又は複数の態様と組み合わせることができる。特に、好ましい又は有利であると考えられる任意の特徴は、好ましい又は有利であると考えられる他の一つ又は複数の特徴と組み合わせることができる。

本開示において現れた「第１」、 「第２」などの用語は、単に説明を容易にするためのものであり、同じ名称を有する異なる構成要素を区別し、且つ前後又は主従関係を示すものではない。

また、素子が他の素子上に位置すると呼ばれる場合、該素子は、前記他の素子に直接的に位置してもよく、又は前記他の素子に間接的に位置してもよく、且つそれらの間に一つ以上の中間素子が挿入される。また、素子が他の素子に接続されると呼ばれる場合、該素子は、前記他の素子に直接的に接続されてもよく、又は前記他の素子に間接的に接続され、且つそれらの間に一つ以上の中間素子が挿入されてもよい。以下では、同様の参照符号は、同様の部材を示す。

本開示における「複数」は、二つ以上（二つを含む）を指し、同様に、「複数組」は、二組以上（二組を含む）を指し、「複数本」は、二本以上（二本を含む）を指す。

以下の実施例において各方位を明確に説明するために、例えば図１における座標系は、電池パックの各方向を定義し、ｘ方向は電池パックの長さ方向（以下では長さ方向と略称する）を示す。ｙ方向は電池パックの幅方向（以下では幅方向と略称する）を示す。ｚ方向はｘ及びｙ方向で形成された平面と垂直であり、電池パックの高さ方向（以下では高さ方向と略称する）を示す。このような方位の定義に基づいて、「上」、
「下」、 「頂」、 「底」は、いずれも高さ方向を基準にしたものである。

本開示の実施例は、電池パックの作業の安全性を向上させることができる電池パック及び輸送機器を提供する。

図１～図１０は、本開示の電池パックのいくつかの実施例の構造概略図であり、該電池パックは、例えば、車両又は船舶等を含む輸送機器に用いられ、これにより設備の動作に対し電気エネルギーを提供する。該電池パックは、筐体組立体１、拘束組立体３及び電池モジュール２を含むことができる。

拘束組立体３は、筐体組立体１内に設けられ、拘束組立体３の内部に収容キャビティ６が形成され、拘束組立体３と筐体組立体１との間に第１の排気通路７を有し、拘束組立体３に連通孔３３が設けられ、連通孔３３は収容キャビティ６と第１の排気通路７とを連通する。

電池モジュール２は、収容キャビティ６内に設けられ、電池パックに複数の電池モジュール２が設けられ、対応して複数の拘束組立体３が設けられ、各電池モジュール２はそれぞれ各拘束組立体３の収容キャビティ６内に対応して設けられ、各収容キャビティ６内に電池モジュール２が設けられる。例えば、収容キャビティ６の寸法は、対応する電池モジュール２の全体の外形寸法に適合する。電池モジュール２は複数の電池セル２０を含み、例えば、電池モジュール２に高さ方向に沿って一層の電池セル２０を設置し、又は複数層の電池セル２０を重ねて設置することができる。

該実施例は、電池モジュール２を拘束組立体３内に設置し、且つ拘束組立体３は、電池モジュール２を連通孔３３以外の領域で密封し、各拘束組立体３は互いに独立する。電池モジュール２が熱暴走する場合、流体を噴出し、例えば、流体は熱空気及び熱空気に介在する火星及び霧状の電解液等を含み、流体は、収容キャビティ６内から連通孔３３を直接的に通過して第１の排気通路７に入ることができるため、流体を排出しやすく、流体が他の拘束組立体３内に入って性能が正常である電池モジュール２に影響し連鎖反応が発生することを防止することができ、これにより電池パックの作業の安全性を向上させる。

図１に示すように、筐体組立体１の内部に複数本の固定梁１２が設けられ、各固定梁１２は、筐体組立体１に長さ方向（ｘ方向）又は幅方向（ｙ方向）に沿って間隔を隔てて設けられ、拘束組立体３は、隣接する二つの固定梁１２に固定され、拘束組立体３、筐体組立体１及び固定梁１２の三者の間は第１の排気通路７を囲んで形成する。これにより、第１の排気通路７は、直接的に筐体組立体１、拘束組立体３及び固定梁１２の三者で囲まれるので、別の構造部材を追加する必要がなく、構造を簡略化し、加工難度を低減することができる。

筐体組立体１は、高さ方向に互いに係合された筐体１１及び蓋体１３を備え、蓋体１３が筐体１１の開口端を閉塞し、ここでの閉塞とは、筐体１１と蓋体１３が密封接続されていることを指し、外部液体、水蒸気が電池パック内に入ることを防止し、電池パックの安全性能を向上させることができる。

筐体１１は、蓋体１３の底部に位置し、各固定梁１２は、筐体１１に固定されてもよい。例えば、固定梁１２は、筐体１１の内底面又は側壁に固定されてもよい。固定梁１２の具体的な構造について、中実、又は中空構造を採用することができ、例えば固定梁１２の内部に肉抜き溝１２２が設けられる。固定梁１２の断面は、矩形、台形又はＣ形などであってもよく、その上面は平面に設けられてもよく、これにより拘束組立体３を固定梁１２の上面に固定し、好ましくは、拘束組立体３は固定梁１２の側面に固定されてもよい。

図１及び図８に示すように、各電池セル２０にいずれも、電池セル２０の内外差圧が第１の所定の圧力値を超えた場合にオンにすることにより、電池セル２０内のガスを排出するために用いられる第１の防爆弁２５が設けられる。図５に示すように、拘束組立体３と内部の電池モジュール２との間に第２の排気通路８が形成され、各第１の防爆弁２５はいずれも第２の排気通路８に面し、連通孔３３は、第２の排気通路８と第１の排気通路７とを連通する。

いくつかの実施例において、第２の排気通路８の体積は、第１の排気通路７の体積よりも小さく、第２の排気通路８内の圧力は第１の排気通路７内の圧力よりも大きく、このようにして電池セル２０から第１の防爆弁２５を介して放出された流体を第２の排気通路８から第１の排気通路７にスムーズに入り、流体が所定の排出経路に応じて電池パックの外部に迅速に導かれることを保証し、他の電池モジュール２が熱暴走するリスクを低減させ、電池パックの作業の安全性をさらに向上させる。

図１及び図５に示すように、本開示の電池パックは、さらに、拘束組立体３と電池モジュール２との間に設けられ、且つ各電池セル２０の第１の防爆弁２５を覆う防火部材４を含むことができ、防火部材４と電池モジュール２との間に第２の排気通路８を形成する。例えば、防火部材４は防火材料で製造されてもよく、例えばマイカ板などであってもよく、又は金属構造部材の外に防火コーティングをコーティングしてもよい。

防火部材４を設置することにより、電池セル２０が熱暴走して第１の防爆弁２５を介して熱空気及び火星等の流体を放出する時に、流体が拘束組立体３に直接的に衝突することを防止し、拘束組立体３は一般的に薄板を曲げて形成されるため、流体の温度が高い又は速度が大きい時、拘束組立体３が変形するか又は拘束組立体３を突き破ることを引き起こしやすく、これにより流体が連通孔３３を介して第１の排気通路７に安全に入り、電池パック構造の安全性及び作業の信頼性を向上させる。

以下は図１に示す電池パックを例にして、上記各部材が採用可能な具体的な構造を具体的に説明する。

電池モジュール２における各電池セル２０は、少なくとも一つの電池セル組立体２Ａを形成し、各電池セル組立体２Ａの間の電気的接続方式は必要に応じて直列接続、並列接続又は直列接続と並列接続の両方となるように設けられ、電池セル組立体２Ａの固定梁１２の延伸方向に沿った端部に端板２６が設けられる。

水平面内において、隣接する二つの電池セル組立体２Ａは、電極端子が互いに対向する取り付け方式を採用することができ、隣接する電池セル組立体２Ａの電極端子の間に安全距離を確保する必要がある。又は、隣接する二つの電池セル組立体２Ａは、電極端子が互いに離れる取り付け方式を採用することができ、取付空間を節約することができ、且つ隣接する二つの電池セル組立体２Ａの間に冷却板を設置して冷却を実現し、一つの冷却板により隣接する二つの電池セル組立体２Ａを同時に冷却することができる。

電池セル組立体２Ａは、電池パックの長手方向又は幅方向に並設された複数の電池セル２０を備える。図５に示すように、電池セル２０は、第１の面Ｓ１、第２の面Ｓ２及び第３の面Ｓ３を含み、ここで、第１の面Ｓ１は、電池セル２０の最大側面である。第２の面Ｓ２は第１の面Ｓ１に垂直であり、第２の面Ｓ２に第１の防爆弁２５、第１の電極端子２４２及び第２の電極端子２４３が設けられる。第３の面Ｓ３は第２の面Ｓ２に対向して設けられる。

各電池セル２０の第１の面Ｓ１は、拘束組立体３の頂壁又は底壁に対向し、このような配置方式は、平置きとも呼ばれ、電池パック内部の空間利用率を向上させることができる。電池セル組立体２Ａの高さ方向における高さが低いため、平置きの配置方式を採用して電池パックの全体の高さを低減させることができ、電池パックの取付空間がより低い車両に適する。また、各電池セル２０の平置きの配置方式に対して、電極組立体２２の正負電極シートが電池パックの高さ方向に沿って積み重ねられ、電池セル２０の膨張力を高さ方向に沿って伝達することができ、これにより拘束組立体３により電極組立体２２に発生された膨張力を抑制することができる。拘束組立体３が膨張力の作用で変形しても、第１の排気通路７は拘束組立体３に対し膨張空間を提供することができる。

又は、各電池セル２０の第２の面Ｓ２を拘束組立体３の頂壁に対向させてもよい。

図１において、同一の電池セル組立体２Ａにおける各電池セル２０は、長さ方向（ｘ方向）に沿って並設される。幅方向（ｘ方向）において２列の電池セル組立体２Ａが設けられ、実際の応用において、３列以上の数を設置してもよい。高さ方向（ｚ方向）において、一層又は多層電池セル組立体２Ａを設置してもよく、各層の電池セル組立体２Ａは、高さ方向に沿って重畳して設置することができる。

熱暴走が発生した電池セル２０が熱量を隣接する電池セル２０に伝達することを回避するために、電池パックは、断熱層１０を含み、断熱層１０は、隣接する二つの電池セル２０の間に設けられ、例えば、高さ方向での隣接する二層の電池セル２０の間に断熱層１０が設けられ、又は水平面内で隣接する電池セル２０の間にも断熱層１０が設けられる。断熱層１０は、断熱接着剤であってもよく、断熱作用を果たすと同時に各電池セル２０を互いに固定することができる。

これを基礎として、図６に示すように、拘束組立体３に複数の連通孔３３が設けられ、各連通孔３３は、単層の各第１の防爆弁２５と一対一に対応して設けられる。二組の電池セル組立体２Ａにおける電池セル２０の第２の面Ｓ２が互いに離れる方向に配置された実施例に対して、拘束組立体３は、複数本の固定梁１２の配列方向の両側領域に沿っていずれも１列の連通孔３３が設けられ、各列の連通孔３３は、固定梁１２の延伸方向に沿って間隔を隔てて設けられた複数の連通孔３３を含み、且つそれぞれ電池セル組立体２Ａにおける単層電池セル２０の第１の防爆弁２５と一対一に対応して設けられる。例えば、連通孔３３は、円形、楕円形、多角形又は他の不規則な形状等であってもよい。

このような構造は、電池モジュール２におけるいずれかの電池セル２０を熱暴走させる時に、いずれも放出された流体を最も短い経路で対応する位置の連通孔３３により第１の排気通路７に入り、且つ複数の連通孔３３により同時に排出することができるため、流体排出時間を減少させ、該電池モジュール２における他の電池セル２０、又は他の電池モジュール２が熱暴走するリスクを低減することができる。

図４及び図５に示すように、拘束組立体３の外壁面と筐体組立体１の内壁面との間に第１の隙間Ｌ１を有し、拘束組立体３の外壁面と筐体組立体１の内壁面は、高さ方向に沿って互いに対向し、第１の隙間Ｌ１は、第１の排気通路７を形成する。

このような構造は、拘束組立体３と筐体組立体１との間の空間をいずれもより広い面積の第１の排気通路７とし、電池モジュール２が熱暴走した時、第１の排気通路７内の気圧がより低く、熱暴走時に放出された流体をよりスムーズに排出することができ、収容キャビティ６内に多くの流体が溜まることを防止し、収容キャビティ６内の気圧及び温度を迅速に減少させ、電池パックの安全性を向上させることができる。

図１及び図６に示すように、連通孔３３は、拘束組立体３の頂壁又は底壁に設けられ、且つ第１の排気通路７と高さ方向で同じ側に位置する。このように電池モジュール２が熱暴走した時に放出された流体は、第２の排気通路８から連通孔３３を経過した後、第１の排気通路７に直接的に入ることができ、別の案内経路を経由する必要がなく、流体排出効率を向上させることができる。また、流体が第１の排気通路７に直接的に入った後、第１の排気通路７の体積が大きいため、流体圧力を瞬間的に低減させ、温度もそれに伴って低減し、電池パック内の圧力及び温度が持続的に上昇することを防止し、作業安全性を向上させることができる。

いくつかの実施例において、連通孔３３は、拘束組立体３の底壁に設けられ、拘束組立体３の底部の外壁面と筐体組立体１の底部の内壁面との間の第１の隙間Ｌ１は、第１の排気通路７を形成する。電池パックが車両に取り付けられる時、電池モジュール２が熱暴走した場合、温度の高い気流を電池パックの底部領域に集中させて排出し、車体内の人員及び物品に影響を与えることを防止し、車体内の安全性を向上させる。

図５に示すように、各電池セル２０の第２の面Ｓ２は、拘束組立体３の側壁に向かって設けられ、且つ対応する側の拘束組立体３の側壁の内面との間に第２の隙間Ｌ２が設けられ、第２の隙間Ｌ２は、第２の排気通路８を形成し、連通孔３３は拘束組立体３における第２の隙間Ｌ２に対応する位置に設けられ、且つ第２の排気通路８と第１の排気通路７とを連通する。

第２の隙間Ｌ２を設置することにより、第１の電極端子２４２、第２の電極端子２４３及び第１の電極端子２４２と第２の電極端子２４３とを接続するバスバーに空間を確保することができ、さらに第１の防爆弁２５と拘束組立体３の側壁との間に空間を確保することができ、電池セル２０が熱暴走した時に第１の防爆弁２５により流体を放出した後、第２の排気通路８に拡散し、且つ複数の連通孔３３により第１の排気通路７に迅速に流す。また、第２の排気通路８の体積が第１の排気通路７よりも小さいため、第２の排気通路８内の圧力が第１の排気通路７よりも高くなり、流体を予め設定された経路に応じてスムーズに排出することができる。

図４に示すように、防火部材４は、固定梁１２の延伸方向と一致し、防火部材４は、第１の部分４２及び二つの第２の部分４３を含み、第１の部分４２は、拘束組立体３の側壁の内面に当接し、且つ対応する側の各電池セル２０の第２の面Ｓ２との間に第２の隙間Ｌ２が形成され、二つの第２の部分４３は、それぞれ第１の部分４２の高さ方向における両端に接続され、且つ第２の面Ｓ２に向かって第２の面Ｓ２に当接するまで延伸して、第２の部分４３の連通孔３３に対応する位置に回避孔４１が設けられる。ここで、第１の防爆弁２５は二つの第２の部分４３の間に位置する。さらに、二つの第２の部分４３はそれぞれ拘束組立体３の頂壁と底壁に当接することができる。

図７に示すように、回避孔４１は、底部の第２の部分４３に設けられてもよく、図６に示すように、連通孔３３は矩形溝であり、それに応じて、回避孔４１は矩形孔であってもよく、且つ第２の部分４３の第１の部分４２から離れる側辺に開放され、これにより、第２の部分４３に固定梁１２の延伸方向に沿って複数の回避孔４１が間隔を隔てて設けられ、このような構造は、加工しやすく、且つ流体の排出に影響を与えることなく防火部材４の構造安定性を増加させることができる。

防火部材４全体は、第１の防爆弁２５を囲む空間を形成し、且つ各電池セル２０の第２の面Ｓ２との間に第２の排気通路８を形成し、これにより、電池セル２０が熱暴走して第１の防爆弁２５により熱空気及び火星等の流体を放出する時に、流体が拘束組立体３に直接的に衝突することを防止することができる。防火部材４を拘束組立体３に当接させることにより、防火部材４を確実に位置決めし、揺れが発生することを防止することができる。

図５に示すように、拘束組立体３は、第１の拘束部材３１及び第２の拘束部材３２を備え、第１の拘束部材３１と第２の拘束部材３２が高さ方向において互いに係合して収容キャビティ６を形成し、第１の拘束部材３１が電池モジュール２の高さ方向に沿って筐体１１に向かって移動する自由度を制限するために用いられ、第２の拘束部材３２が電池モジュール２の高さ方向に沿って蓋体１３に向かって移動する自由度を制限するために用いられる。ここで、連通孔３３は第１の拘束部材３１に設けられ、筐体１１と第１の拘束部材３１との間に高さ方向に沿って第１の隙間Ｌ１を有し、第１の隙間Ｌ１は第１の排気通路７を形成する。

該実施例は、連通孔３３を底部の第１の拘束部材３１に設置し、且つ第１の拘束部材３１と筐体１１との間の第１の隙間Ｌ１により第１の排気通路７を形成することで、電池パックを車両に取り付ける時、電池モジュール２が熱暴走した場合、温度の高い気流を電池パックの底部領域に集中させて排出し、車体内の人員及び物品に影響を与えることを防止し、車体内の安全性を向上させる。

具体的には、図５に示すように、第１の拘束部材３１は、第１の位置制限部３１１と二つの第１の取付部３１２とを備え、第１の位置制限部３１１は、電池モジュール２の筐体１１に近い部分を覆い、二つの第１の取付部３１２は、それぞれ第１の位置制限部３１１の複数本の固定梁１２の配列方向に沿った両側に接続される。第１位置制限部３１１は、全体が第１取付部３１２に対して筐体１１の底面に近い方向に突出している。

第２の拘束部材３２は、第２の位置制限部３２１及び二つの第２の取付部３２２を備え、第２の位置制限部３２１が電池モジュール２の蓋体１３に近い部分を覆い、二つの第２の取付部３２２がそれぞれ第２の位置制限部３２１の複数本の固定梁１２の配列方向に沿った両側に接続される。

ここで、第１の位置制限部３１１と第２の位置制限部３２１との間に収容キャビティ６が形成され、電池モジュール２と同じ側に位置する第２の取付部３２２と第１の取付部３１２は高さ方向において重ねて設けられ、且つ一組の締結具５により同一の固定梁１２に固定される。第２位置制限部３２１は、全体が第２取付部３２２に対して蓋体１３の頂面に向かう方向に突出している。

図１に示すように、第１の取付部３１２に固定梁１２の延伸方向に沿って複数の第１の取付孔３１３が間隔を隔てて設けられ、第２の取付部３２２に固定梁１２の延伸方向に沿って複数の第２の取付孔３２３が間隔を隔てて設けられ、固定梁１２に自体の延伸方向に沿って複数の第３の取付孔１２１が間隔を隔てて設けられる。締結具５は、頂部から順に第２の取付孔３２３、第１の取付孔３１３及び第３の取付孔１２１を穿設して、第１の拘束部材３１及び第２の拘束部材３２を固定梁１２に固定する。

図３に示すように、電池パックは、さらに第２の防爆弁９を備え、該第２の防爆弁９は、筐体組立体１に設けられ、且つ第１の排気通路７と連通し、筐体組立体１の内外差圧が第２の所定の圧力値を超える場合にオンにして、内部流体を排出するために用いられる。具体的には、第２の防爆弁９は、蓋体１３の固定梁１２の一端に位置する側壁に設けることができる。

図３を参照すると、蓋体１３と筐体１１との固定を実現するために、筐体１１の開口端の周囲に第１のフランジ１１１が設けられ、蓋体１３の四周に第２のフランジ１３１が設けられ、第１のフランジ１１１と第２のフランジ１３１との間は接着又は締結具により接続されて固定される。

上記実施例の電池パックは、複数の第２の拘束部材３２によりそれぞれ異なる電池モジュール２を被覆し、且つ対応する固定梁１２に固定され、第２の拘束部材３２と筐体１１との間の固定点を増加させることに相当し、これにより各固定点の間のスパンを減少させ、第２の拘束部材３２の変形抵抗能力を向上させることができる。電池セル２０が膨張する場合、第２の拘束部材３２が変形しにくく、さらに電池モジュール２に安定した押付力を提供し、電池パックの高さ方向の寸法の増大を防止し、且つ第２の拘束部材３２の変形により蓋体１３を押圧しにくく、電池パックの耐用年数を向上させることができる。

図４に示すように、筐体組立体１の頂壁の内面と拘束組立体３の頂壁の外面との間に第３の間隙Ｌ３を有し、すなわち蓋体１３の内面と第２の拘束部材３２の外面との間に第３の間隙Ｌ３を有する。第１の隙間Ｌ１及び第３の隙間Ｌ３を設置することにより、電池セル２０が膨張することにより拘束組立体３が変形しても、筐体組立体１が変形することを防止することができる。

以下、図４及び図５を参照して本開示の電池パックが熱暴走した時の流体排出形態を説明する。図５に示すように、電池モジュール２に熱暴走した電池セル２０が発生する場合、電池セル２０内は第１の防爆弁２５により熱空気及び火星等の流体を放出し、且つ第２の排気通路８内に入り流通し、且つ流動過程において第１の位置制限部３１１における複数の連通孔３３により第１の排気通路７に入り、図４に示すとおり、流体は第１の排気通路７内を流れ且つ拘束組立体３と筐体組立体１の側面の空間から上向きに流れ、これにより第２の防爆弁９により電池パック外に排出される。このような電池パックは、火星が他の性能が正常な電池モジュール２に飛散することを防止することができ、同時に熱空気が他の電池モジュール２を焼き付けることを防止し、熱拡散後に複数の電池モジュール２が熱暴走するリスクを低減することができる。

次に、上記各実施例における電池セル２０の具体的な構成について、図８乃至図１０を用いて説明する。

図８に示す分解概略図に示すように、各電池セル２０は、いずれもケース２１及びケース２１内に設けられた電極組立体２２を備え、ケース２１は六面体形状又は他の形状を有し、且つ開口を有することができる。電極組立体２２は、ケース２１内に収容されている。ケース２１の開口には、蓋板組立体２４が覆われている。蓋板組立体２４は、蓋板２４１及び蓋板に設けられた二つの電極端子を含み、二つの電極端子は、それぞれ第１の電極端子２４２及び第２の電極端子２４３である。ここで、第１の電極端子２４２は、正電極端子であり、第２の電極端子２４３は、負電極端子であってもよい。他の実施例において、第１の電極端子２４２は負電極端子であり、第２の電極端子２４３は正電極端子であってもよい。蓋板組立体２４と電極組立体２２との間にアダプタシート２３が設けられ、電極組立体２２のタブは、アダプタシート２３により蓋板２４１における電極端子と電気的に接続される。本実施例において、アダプタシート２３は、二つあり、即ちそれぞれ正極アダプタシート及び負極アダプタシートである。

図８に示すように、ケース２１内に二つの電極組立体２２が設けられ、二つの電極組立体２２は電池セル２０の高さ方向（ｚ方向）に沿って積み重ねられ、そのうち、電池セル２０の高さ方向は電池パックの高さ方向と一致する。当然のことながら、他の実施例において、ケース２１内に一つの電極組立体２２が設けられてもよく、又はケース２１内に三つ以上の電極組立体２２が設けられてもよい。複数の電極組立体２２は、電池セル２０の高さ方向（ｚ方向）に積層されている。

図９及び図１０に示すように、電極組立体２２は、第１の電極シート２２１、第２の電極シート２２２及び前記第１の電極シート２２１と前記第２の電極シート２２２との間に設けられたセパレータ２２３を含む。ここで、第１の電極シート２２１は正極シートであってもよく、第２の電極シート２２２は負極シートであってもよい。他の実施例において、第１の電極シート２２１は負極シートであってもよく、第２の電極シート２２２は正極シートであってもよい。ここで、セパレータ２２３は第１の電極シート２２１と第２の電極シート２２２との間に介在する絶縁体である。正極シートの活物質は正極シートの塗布領域に塗布されてもよく、負極シートの活物質は負極シートの塗布領域に塗布されてもよい。正極シートの塗布領域から延伸した部分は正極タブとする。負極シートの塗布領域から延伸した部分は負極タブとする。正極タブは正極アダプタシートを介して蓋板組立体２４における正電極端子に接続され、同様に、負極タブは負極アダプタシートを介して蓋板組立体２４における負電極端子に接続される。

図９に示すように、電極組立体２２は、巻回式構造である。ここで、第１の電極シート２２１、セパレータ２２３及び第２の電極シート２２２はいずれも帯状構造であり、第１の電極シート２２１、セパレータ２２３及び第２の電極シート２２２を順に積層し且つ二回以上巻回して電極組立体２２を形成し、且つ電極組立体２２は扁平状を呈する。電極組立体２２の製造時に、電極組立体２２は扁平状に直接的に巻回されてもよく、先に中空の円筒状構造に巻回され、巻回された後に扁平状に平坦化されてもよい。図９は電極組立体２２の外形輪郭概略図であり、電極組立体２２の外面は二つの扁平面２２４を含み、二つの扁平面２２４は電池セル２０の高さ方向（ｚ方向）に沿って対向して設けられる。ここで、電極組立体２２は略六面体構造であり、扁平面２２４は巻回軸線に略平行で且つ面積が最も大きい外面である。扁平面２２４は相対的に平らな表面であってもよく、純粋な平面である必要はない。

図１０に示すように、電極組立体２２は、積層式構造であり、即ち電極組立体２２は複数の第１の電極シート２２１及び複数の第２の電極シート２２２を含み、セパレータ２２３は第１の電極シート２２１と第２の電極シート２２２との間に設けられる。第１の電極シート２２１と第２の電極シート２２２とは、電池セル２０の高さ方向（ｚ方向）に沿って積層して設けられている。

電極組立体２２は、充放電過程において電極シートの厚さ方向に沿って膨張することがある。各電極シートの膨張量が重畳されており、高さ方向において累積した膨張量が他の方向よりも大きい。本開示の実施例では、拘束組立体３と筐体１１との固定点を増加させることにより、電池セル２０の膨張量が最大の方向を拘束することができ、電池パックが変形することを防止し、電池パックの耐用年数を向上させることができる。

以上は、本開示の提供する電池パック及び輸送機器を詳細に説明した。本明細書において具体的な実施例を応用して本開示の原理及び実施形態を説明し、以上の実施例の説明は、本開示の方法及びその核心思想を理解することを助けるためのものである。当業者にとって、本開示の原理から逸脱しない前提で、本開示に対して複数の改良及び修飾を行うことができ、これらの改良及び修飾も本開示の特許請求の範囲内に含まれることに留意されたい。

Claims (12)

1. 筐体組立体（１）と、
   前記筐体組立体（１）内に設けられ、内部に収容キャビティ（６）を有する拘束組立体（３）と、
   前記収容キャビティ（６）内に設けられた電池モジュール（２）と、
   を備え、
   前記拘束組立体（３）と筐体組立体（１）との間に第１の排気通路（７）を有し、前記拘束組立体（３）に連通孔（３３）が設けられ、前記連通孔（３３）は、前記収容キャビティ（６）と前記第１の排気通路（７）とを連通し、
   前記筐体組立体（１）の内部に複数本の固定梁（１２）が設けられ、前記拘束組立体（３）は、隣接する二つの前記固定梁（１２）に固定され、前記拘束組立体（３）と、筐体組立体（１）と前記固定梁（１２）との三者の間は第１の排気通路（７）を囲んで形成し、
   前記電池モジュール（２）は、複数の電池セル（２０）を含み、各前記電池セル（２０）にいずれも第１の防爆弁（２５）が設けられ、
   前記拘束組立体（３）と前記電池モジュール（２）との間に第２の排気通路（８）を有し、各前記第１の防爆弁（２５）は、いずれも前記第２の排気通路（８）に面し、前記連通孔（３３）は、前記第２の排気通路（８）と前記第１の排気通路（７）とを連通する電池パック。
2. 前記拘束組立体（３）と前記電池モジュール（２）との間に設けられ、且つ各前記電池セル（２０）の前記第１の防爆弁（２５）を覆う防火部材（４）をさらに備え、
   前記防火部材（４）と前記電池モジュール（２）との間に前記第２の排気通路（８）が形成される請求項１に記載の電池パック。
3. 前記拘束組立体（３）に複数の前記連通孔（３３）が設けられ、各前記連通孔（３３）は、各前記第１の防爆弁（２５）と一対一に対応して設けられる請求項１に記載の電池パック。
4. 前記拘束組立体（３）の外壁面と前記筐体組立体（１）の内壁面との間に第１の隙間（Ｌ１）を有し、前記拘束組立体（３）の前記外壁面と前記筐体組立体（１）の前記内壁面とは、高さ方向に沿って互いに対向し、前記第１の隙間（Ｌ１）は、前記第１の排気通路（７）を形成する請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記電池モジュール（２）は、複数の電池セル（２０）を含み、各前記電池セル（２０）の第１の面（Ｓ１）は、前記拘束組立体（３）の頂壁又は底壁に対向し、前記第１の面（Ｓ１）は、前記電池セル（２０）の最大側面であり、各前記電池セル（２０）の第２の面（Ｓ２）にいずれも第１の防爆弁（２５）が設けられ、前記第２の面（Ｓ２）は、前記第１の面（Ｓ１）に垂直であり、前記連通孔（３３）は、前記拘束組立体（３）の前記頂壁又は前記底壁に設けられる請求項４に記載の電池パック。
6. 各前記電池セル（２０）の前記第２の面（Ｓ２）は、前記拘束組立体（３）の側壁に向かって設けられ、且つ対応する側の前記拘束組立体（３）の側壁の内面との間に第２の隙間（Ｌ２）が設けられ、前記第２の隙間（Ｌ２）は、第２の排気通路（８）を形成し、前記連通孔（３３）は、前記拘束組立体（３）における前記第２の隙間（Ｌ２）に対応する位置に設けられ、且つ前記第２の排気通路（８）と前記第１の排気通路（７）とを連通する請求項５に記載の電池パック。
7. 第１の部分（４２）と二つの第２の部分（４３）とを含む防火部材（４）をさらに備え、
   前記第１の部分（４２）は、前記拘束組立体（３）の側壁の内面に当接し、且つ対応する側の各前記電池セル（２０）の前記第２の面（Ｓ２）との間に前記第２の隙間（Ｌ２）を形成し、
   前記二つの第２の部分（４３）は、それぞれ前記第１の部分（４２）の高さ方向に沿った両端に接続され、且つ前記第２の面（Ｓ２）に向かって前記第２の面（Ｓ２）に当接するまで延伸し、前記第２の部分（４３）の前記連通孔（３３）に対応する位置に回避孔（４１）が設けられ、
   前記第１の防爆弁（２５）は、二つの前記第２の部分（４３）の間に位置する請求項６に記載の電池パック。
8. 前記筐体組立体（１）は、高さ方向において互いに係合する筐体（１１）及び蓋体（１３）を備え、
   前記筐体（１１）内に複数本の固定梁（１２）が設けられ、
   前記拘束組立体（３）は、高さ方向において互いに係合して前記収容キャビティ（６）を形成する第１の拘束部材（３１）及び第２の拘束部材（３２）を備え、
   前記連通孔（３３）は、前記第１の拘束部材（３１）に設けられ、前記筐体（１１）と前記第１の拘束部材（３１）との間に高さ方向に沿って第１の隙間（Ｌ１）を有し、前記第１の隙間（Ｌ１）は、前記第１の排気通路（７）を形成する請求項１に記載の電池パック。
9. 前記第１の拘束部材（３１）は、第１の位置制限部（３１１）及び二つの第１の取付部（３１２）を含み、
   前記第１の位置制限部（３１１）は、前記電池モジュール（２）の前記筐体（１１）に近い部分を覆い、二つの前記第１の取付部（３１２）は、それぞれ前記第１の位置制限部（３１１）の前記複数本の固定梁（１２）の配列方向に沿った両側に接続され、
   前記第２の拘束部材（３２）は、第２の位置制限部（３２１）及び二つの第２の取付部（３２２）を含み、
   前記第２の位置制限部（３２１）は、前記電池モジュール（２）の前記蓋体（１３）に近い部分を覆い、二つの前記第２の取付部（３２２）は、それぞれ前記第２の位置制限部（３２１）の前記複数本の固定梁（１２）の配列方向に沿った両側に接続され、
   前記第１の位置制限部（３１１）と前記第２の位置制限部（３２１）との間に前記収容キャビティ（６）が形成され、前記電池モジュール（２）と同じ側に位置する前記第２の取付部（３２２）と前記第１の取付部（３１２）とは、高さ方向において重畳して設けられ且つ同一の前記固定梁（１２）に固定される請求項８に記載の電池パック。
10. 前記第１の位置制限部（３１１）の全体は、前記第１の取付部（３１２）に対して前記筐体（１１）の底面に近い方向に向かって突出しており、及び／又は
    前記第２の位置制限部（３２１）の全体は、前記第２の取付部（３２２）に対して前記蓋体（１３）の頂面に向かう方向に突出している請求項９に記載の電池パック。
11. 前記筐体組立体（１）に設けられ、且つ前記第１の排気通路（７）と連通する第２の防爆弁（９）をさらに備える請求項１～３のいずれか一項に記載の電池パック。
12. 電気エネルギーを提供するための請求項１～１１のいずれか一項に記載の電池パックを備える輸送機器。

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