KR101954043B1 - 배터리 팩의 압력 개방 기구 - Google Patents

배터리 팩의 압력 개방 기구 Download PDF

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Abstract

배터리 팩(1)의 압력 개방 기구(11)는 원형 개구부(12)와 간극 조정판(13)으로 구성된다. 간극 조정판(13)은 개구부(12)를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 있는 한 쌍의 고정구(14)에 의해 벽(5A)에 국부적으로 고정된다. 셀의 내부 단락 등에 의해 가스가 발생하면, 배터리 팩(1)이 팽창하도록 탄성 변형되고, 한 쌍의 고정구(14)와 직교하는 방향에서는, 개구부(12) 주위의 벽(5A)의 만곡 변형에 수반하여, 간극(ΔL)이 발생한다. 팩 케이스(2) 내부의 고압 가스는, 간극(ΔL)을 통해 외부로 배출된다.

Description

배터리 팩의 압력 개방 기구
본 발명은 복수의 배터리를 팩 케이스 내에 수용한 배터리 팩의 압력 개방 기구, 특히 전기 자동차의 동력원이 되는 비교적 대용량의 배터리 팩의 압력 개방 기구에 관한 것이다.
예를 들어 전기 자동차에 사용되는 배터리 팩은, 빗물이나 진애 등의 내부로의 진입을 방지하기 위해, 팩 케이스가 실질적으로 밀폐된 상태로 구성된다. 즉, 충방전이나 온도 변화 등에 수반되는 팩 케이스 내의 압력 변화를 피하기 위해, 비교적 소량의 공기의 출입을 허용하는 소위 호흡 구멍 등을 통해 팩 케이스 내외가 약간 연통되어 있기는 하지만, 기본적으로는 팩 케이스가 밀폐된 상태로 되어 있다.
한편, 배터리의 내부 단락 등에 의해 배터리 팩 내부에서 다량의 가스가 급격하게 발생한 경우에는, 배터리 팩의 내부 압력을 빠르게 방출하는 것이 필요하다. 특허문헌 1이나 특허문헌 2에는, 배터리 팩의 일부에 개구부를 형성하고, 이 개구부를 덮는 덮개 부재가 가스 발생 시에 제거되도록 한, 일종의 압력 개방 밸브가 개시되어 있다. 특허문헌 1에는, 직사각형 개구부를 덮는 덮개 부재가, 배터리 팩 내의 압력에 의해 파단 내지 변형 혹은 날려 버려짐으로써, 개구부가 개방되는 구성이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 덮개 부재를 저융점 재료로 형성하고, 배터리 팩에서 발생한 가스의 열로 용융함으로써, 개구부가 개방되는 구성이 개시되어 있다.
이와 같이 종래의 압력 개방 밸브형 구성은, 개구부를 덮는 덮개 부재를 배터리 팩 자체에 비해 약한 구성으로 해 둠으로써, 배터리 팩 내부에서 가스가 급격하게 발생하였을 때, 덮개 부재의 파단이나 영구적인 변형 혹은 용융 제거 등에 의해 개구부가 개방되는 구성이며, 배터리 팩 내부의 가스가 대략 배출되어 배터리 팩 내부의 압력이 저하된 후에도, 개구부가 개방 상태인 채로 된다. 따라서, 배터리 팩 내부의 압력 저하 후에, 외부의 공기 즉 산소가 배터리 팩 내부에 용이하게 유입되어, 배터리 팩 내부에서 가스의 급격한 산화 반응이 발생할 우려가 있다. 또한, 특허문헌 2의 제3 실시예는, 리드 밸브형 역류 방지 밸브를 구비한 구성을 개시하고 있지만, 이 역류 방지 밸브는, 고온 가스의 흐름을 저융점 재료로 이루어지는 덮개 부재로 안내하기 위한 것이며, 가스 발생 시에는 덮개 부재 자체가 용융된다는 점에서, 역시 개구부가 개방된 채의 상태로 된다.
게다가, 특허문헌 1, 2의 구성에서는, 배터리 팩의 일부 즉 개구부를 덮는 덮개 부재가, 국부적으로 강도가 낮은 부위가 되므로, 날아오는 돌 등에 대한 대책이 필요해지는 등 다른 문제가 새롭게 발생하기 쉽다.
일본 특허 공개 제2014-41841호 공보 일본 특허 공개 제2014-107178호 공보
본 발명에 관한 배터리 팩의 압력 개방 기구는, 실질적으로 밀폐된 팩 케이스 내에 복수의 배터리가 수용되어 이루어지는 배터리 팩에 있어서,
상기 팩 케이스의 내부 공간과 외부 공간을 연통하도록 상기 팩 케이스의 벽에 개구 형성된 개구부와,
이 개구부를 덮도록 상기 팩 케이스의 벽의 외측면 혹은 내측면을 따라서 배치되며, 또한, 상기 개구부를 사이에 두고 서로 대향하는 2개소의 고정부에 있어서 상기 벽에 국부적으로 고정된 판형 부재를 구비하여 구성되어 있다.
본 발명의 압력 개방 기구는, 기본적으로, 가스 발생 시의 팩 케이스 내부의 압력 상승에 의한 팩 케이스 자체의 탄성 변형을 이용하여, 개구부를 통한 압력의 개방이 달성된다. 즉, 가스 발생에 수반하여 팩 케이스 내부의 압력이 상승하면, 팩 케이스가 팽창하려고 하기 때문에, 개구부 주위의 팩 케이스의 벽이 만곡 변형된다. 이에 비해, 개구부에 겹쳐져 있는 판형 부재는, 개구부를 사이에 두는 2개소에서 국부적으로 벽에 고정되어 있기 때문에, 팩 케이스에 추종한 변형은 발생하지 않는다. 결과로서, 팩 케이스의 벽과 판형 부재 사이에, 팩 케이스의 변형량 즉 팩 케이스의 내부 압력에 따른 크기의 간극이 발생하고, 이 간극을 통해 개구부를 통한 압력의 개방(바꾸어 말하면 가스의 배출)이 이루어진다.
팩 케이스 내의 가스가 대략 배출되어 팩 케이스 내부의 압력이 저하되면, 팽창되어 있던 팩 케이스는 다시 초기의 형상으로 되돌아가려고 하여, 개구부 주위의 팩 케이스의 벽의 만곡 변형이 작아진다. 그 때문에, 팩 케이스의 벽과 판형 부재 사이의 간극이 다시 작아져, 팩 케이스 내부와 외부를 연통하는 통로 면적이 축소된다. 이상적으로는, 팩 케이스의 탄성 변형의 범위 내에서 압력의 개방이 이루어지고, 압력 저하에 수반하여, 개구부 주위의 벽의 변형은 0으로 복귀되어, 개구부와 판형 부재의 관계는 초기 상태로 복귀된다.
따라서, 팩 케이스 내부의 가스가 대략 배출된 후에, 팩 케이스는 다시 실질적으로 밀폐된 상태로 복귀되고, 내부가 아주 약간의 정압 상태로 유지되어, 외부로부터의 공기 즉 산소의 유입이 억제된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 팩 케이스의 개구부에 판형 부재를 겹쳐서 배치한 매우 간단한 구성으로, 개구부의 실질적인 통로 면적을 팩 케이스 내부의 압력에 따른 형태로 얻을 수 있어, 가스 발생 시의 내부 압력의 신속한 개방과 그 후의 산소의 유입의 억제를 달성할 수 있다. 게다가, 개구부를 덮는 판형 부재는 압력에 의한 파단 등의 기능이 불필요하므로, 날아오는 돌 등에 대해 팩 케이스의 다른 부분과 마찬가지의 강도를 유지하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 관한 압력 개방 기구를 구비한 일 실시예의 배터리 팩의 외관 사시도.
도 2는 팩 케이스 어퍼를 떼어내어 배터리 팩 내부의 구성을 도시한 사시도.
도 3은 압력 개방 기구의 제1 실시예를 도시하는 팩 케이스 어퍼의 주요부의 평면도.
도 4는 도 3의 A-A선을 따른 주요부의 단면도.
도 5는 내부의 압력에 의해 팩 케이스가 팽창되었을 때의 도 3의 A-A선을 따른 주요부의 단면 설명도이며, (a) 내부 압력이 높을 때, 및 (b) 내부 압력이 비교적 낮을 때의 상태를 대비하여 도시한 도면.
도 6은 압력 개방 기구의 제2 실시예를 도시하는 팩 케이스 어퍼의 주요부의 평면도.
도 7은 도 6의 B-B선을 따른 주요부의 단면도.
도 8은 내부의 압력에 의해 팩 케이스가 팽창되었을 때의 도 6의 B-B선을 따른 주요부의 단면 설명도이며, (a) 내부 압력이 높을 때, 및 (b) 내부 압력이 비교적 낮을 때의 상태를 대비하여 도시한 도면.
도 9는 압력 개방 기구의 제3 실시예를 도시하는 팩 케이스 어퍼의 주요부의 평면도.
도 10은 도 9의 C-C선을 따른 주요부의 단면도.
도 11은 내부의 압력에 의해 팩 케이스가 팽창되었을 때의 도 9의 C-C선을 따른 주요부의 단면 설명도이며, (a) 내부 압력이 높을 때, 및 (b) 내부 압력이 비교적 낮을 때의 상태를 대비하여 도시한 도면.
도 12는 압력 개방 기구의 제4 실시예를 도시하는 팩 케이스 어퍼의 주요부의 평면도.
도 13은 도 12의 D-D선을 따른 주요부의 단면도.
도 14는 내부의 압력에 의해 팩 케이스가 팽창되었을 때의 도 12의 D-D선을 따른 주요부의 단면 설명도이며, (a) 내부 압력이 높을 때, 및 (b) 내부 압력이 비교적 낮을 때의 상태를 대비하여 도시한 도면.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명을 예를 들어 전기 자동차용 배터리 팩(1)에 적용한 일 실시예를 도시하는 사시도이다. 이 배터리 팩(1)은, 대략 직사각형 상자 형상을 이루는 팩 케이스(2) 내에 다수의 배터리(3)(도 2 참조)를 수용한 것이며, 팩 케이스(2)는 하측 부분을 구성하는 트레이 형상의 팩 케이스 로어(4)와, 상측 부분을 구성하는 팩 케이스 어퍼(5)로 구성되어 있다. 팩 케이스 로어(4) 및 팩 케이스 어퍼(5)는, 각각 적당한 판 두께의 강판을 프레스 성형함으로써 트레이 형상으로 형성되어 있고, 주연부에 있어서 서로 접합되며, 또한 도시하지 않은 볼트 등에 의해 서로 결합되어 있다. 양자의 접합면은 액체 가스킷 등의 적절한 시일재에 의해 시일되어 있고, 이에 의해, 팩 케이스(2) 내는, 외부로부터의 빗물이나 진애 등의 침입을 방지하도록, 실질적으로 밀폐된 상태로 되어 있다. 또한, 충방전이나 온도 변화 등에 수반되는 팩 케이스(2) 내의 압력 변화를 피하기 위해, 예를 들어 도시하지 않은 호흡 구멍 등을 통해 비교적 소량의 공기 출입은 허용되고 있다.
도 2는 팩 케이스 어퍼(5)를 떼어낸 상태에서 배터리 팩(1)의 내부의 구성을 도시하고 있다. 이 실시예에 있어서는, 각각의 배터리(3)는 외장체로서 라미네이트 필름으로 시일된 평탄한 형상의 리튬 이온 셀을, 복수개(예를 들어 4개) 겹쳐서 상자 형상의 금속 케이스 내에 수용한 배터리 모듈로서 구성되어 있다. 평평한 직육면체 형상을 이루는 복수개의 배터리(3)는 팩 케이스(2)의 긴 변 방향(도면 중의 Y 방향)의 일단부에 있어서는, 소위 세로 배치로 복수개 나란히 배치되어 있고, 팩 케이스(2)의 잔부의 영역에 있어서는, 소위 가로 쌓기 형식으로 나란히 배치되어 있다. 팩 케이스(2)의 긴 변 방향의 타단부에는, 냉각 팬(6)이나 정션 박스(7) 등이 배치되어 있다.
도 2로 명백해지는 바와 같이, 배터리(3)를 세로 배치로 한 영역에서는, 배터리(3)를 가로 쌓기 형식으로 배열한 영역에 비해, 상하 방향(도면 중의 Z 방향)의 치수가 큰 것으로 된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 팩 케이스 어퍼(5)의 천장면은, 이와 같은 배터리(3)의 배치의 요철에 대응한 형상으로 구성되어 있고, 즉, 긴 변 방향의 일단부의 높은 천장부(5H)와 잔부의 낮은 천장부(5L)를 구비하고 있다.
본 발명의 압력 개방 기구(11)는 팩 케이스(2)의 임의의 위치에 설치할 수 있지만, 일 실시예에 있어서는, 내부 압력이 상승하였을 때 팩 케이스(2)의 전후 방향(도면 중의 Y 방향)을 따라서 만곡 변형이 비교적 크게 나타나는 높은 천장부(5H)에, 후술하는 바와 같은 압력 개방 기구(11)가 배치되어 있다. 또한, 팩 케이스 어퍼(5)에는, 팩 케이스 로어(4)보다도 판 두께가 얇은 강판이 사용되고 있고, 따라서, 내부 압력이 상승하였을 때, 팩 케이스 어퍼(5)가 팩 케이스 로어(4)보다도 상대적으로 크게 변형된다.
도 3 및 도 4는 압력 개방 기구(11)의 제1 실시예를 도시하고 있다. 이 압력 개방 기구(11)는 높은 천장부(5H)에 있어서 팩 케이스 어퍼(5)의 벽(5A)에 개구 형성된 원형 개구부(12)와, 이 개구부(12)를 덮도록, 팩 케이스 어퍼(5)의 벽(5A)의 외측면을 따라서 배치된 판형 부재 즉 간극 조정판(13)으로 구성되어 있다. 상기 개구부(12)는 배터리 팩(1)의 용량 등에 따른 적절한 크기로 설정되지만, 일 실시예에서는, 수㎝ 정도의 직경을 갖고 있다. 또한, 본 실시예의 압력 개방 기구(11)에 있어서는, 개구부(12)의 개구 면적 자체가 아니라, 개구부(12)의 주연(개구 모서리)의 길이의 장단에 의해 최종적인 통로 면적이 좌우된다.
간극 조정판(13)은, 예를 들어 적절한 판 두께의 강판으로 이루어지고, 코너부를 둥글게 한 대략 정사각형의 평탄한 판형을 이루고 있다. 간극 조정판(13)은 팩 케이스(2) 내부의 압력에 의해 변형되지 않는 것이 바람직하고, 예를 들어 팩 케이스 어퍼(5)의 재료의 판 두께보다도 두꺼운 강판이 사용되고 있다. 간극 조정판(13)은 도시한 예에서는 대략 정사각형으로 형성되어 있지만, 원형, 육각형, 팔각형, 직사각형 등 임의의 형상으로 할 수 있다. 그리고, 간극 조정판(13)은 그 중심이 개구부(12)의 중심과 일치하도록 하여 개구부(12)의 외측면에 겹쳐져 있고, 또한, 개구부(12)를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 고정구(14)에 의해 벽(5A)에 설치되어 있다. 고정구(14)로서는, 예를 들어 볼트, 리벳 등을 사용할 수 있고, 혹은 고정구(14) 대신에 용접 등에 의해 고정하도록 해도 된다. 따라서, 개구부(12)를 덮는 간극 조정판(13)은 개구부(12)의 전체 둘레 360° 중에서, 개구부(12)를 사이에 두고 대향하는 2개소에서만 국부적으로 고정되어 있다. 또한, 도시한 예에서는, 180° 이격된 한 쌍의 고정부의 각각이 단일의 고정구(14)(볼트, 리벳 등)로 구성되어 있지만, 본 발명은 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 하나의 고정부에 대하여 2개의 볼트를 사용한 구성 등도 가능하다.
상기 고정구(14)에 의한 고정의 방향으로서는, 한 쌍의 고정구(14)를 연결하는 직선 L(도 3 참조)이, 팩 케이스(2)의 폭 방향(도 1의 X 방향)을 따른 것으로 되는 것이 바람직하다. 즉, 간극 조정판(13)이 설치되는 부위의 벽(5A)의 굽힘 강성으로서는, 한 쌍의 고정구(14)를 연결하는 방향(도 1의 X 방향)을 따른 벽(5A)의 굽힘 강성과 비교하여, 이것과 직교하는 방향(도 1의 Y 방향)을 따른 벽(5A)의 굽힘 강성이 상대적으로 낮은 것으로 되어 있다.
상기와 같이 구성된 제1 실시예의 압력 개방 기구(11)에 있어서는, 통상의 사용 시에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 간극 조정판(13)이 개구부(12)의 개구 모서리에 근접하고 있어, 개구부(12)가 실질적으로 폐색되어 있다. 따라서, 개구부(12)를 통한 이물의 침입이 방지된다. 특히, 간극 조정판(13)은 강성이 높은 판형 부재 예를 들어 강판으로 구성되어 있으므로, 국부적으로 약한 부위로 되는 일이 없어, 날아오는 돌 등에 의한 손상의 우려가 없다.
한편, 도 5의 (a), (b)는 셀의 내부 단락 등에 의해 가스가 발생하여, 팩 케이스(2) 내의 압력이 상승하였을 때의 상태를 도시하고 있다. 팩 케이스(2) 내의 압력이 상승하면, 대기압과의 압력차에 기초하여 팩 케이스(2)의 각 부가 내측으로부터 힘을 받아, 단면 대략 직사각형 팩 케이스(2)가 외측으로 팽창하려고 하여 만곡 변형된다. 이때, 개구부(12)의 360° 중에서, 한 쌍의 고정구(14)에 의해 벽(5A)과 간극 조정판(13)이 접합되어 있는 방향(도 3의 선 L을 따른 방향)에서는, 벽(5A)과 간극 조정판(13)이 이격되는 일은 없지만, 이것과 직교하는 방향(도 3의 A-A선을 따른 방향)에서는, 개구부(12) 주위의 벽(5A)의 만곡 변형에 수반하여, 도시한 바와 같이, 간극 조정판(13)이 개구부(12)의 개구 모서리로부터 이격되어, 간극 ΔL이 발생한다.
따라서, 팩 케이스(2) 내부의 고압 가스가, 도면 중에 화살표로 나타내는 바와 같이, 개구부(12)로부터 간극 ΔL을 통해 외부로 배출된다. 여기서, 상기 구성에서는, 팩 케이스(2) 자체가 넓은 면적에서 압력차를 받으므로, 비교적 낮은 압력차로 벽(5A)의 변형이 발생하여, 가스의 배출을 응답성 좋게 개시하는 것이 가능하다.
또한, 도 5의 단면을 따른 방향의 굽힘 강성으로서, 간극 조정판(13)의 굽힘 강성쪽이 상기 벽(5A)의 굽힘 강성보다도 높은 것이 바람직하지만, 이 실시예에서는, 벽(5A)이 간극 조정판(13)으로부터 이격되는 방향으로 변형되므로, 간극 조정판(13)의 굽힘 강성이 벽(5A)의 굽힘 강성보다도 높지 않아도, 특별히 문제는 없다.
상기 간극 ΔL은, 도 5의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 벽(5A)의 만곡 변형의 정도 즉 팩 케이스(2) 내부의 압력(엄밀하게는 외부의 대기압과의 압력차)에 따라서, 그 크기가 변화된다. 내부의 압력이 매우 높을 때는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 간극 ΔL이 크게 발생하고, 내부의 압력이 상대적으로 낮으면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 간극 ΔL은 상대적으로 작아진다.
팩 케이스(2)의 변형은, 기본적으로 탄성 변형의 범위 내에서 이루어진다. 바꾸어 말하면, 탄성 변형의 범위 내에서 충분한 간극 ΔL이 발생하여, 고온 가스의 배출이 이루어진다. 따라서, 팩 케이스(2) 내의 가스가 대략 배출되어 압력이 저하되면, 팩 케이스(2)의 벽(5A)은 초기 형상으로 복귀하려고 하여, 도 4와 같이 간극 조정판(13)이 개구부(12)에 근접한 상태로 되돌아간다. 간극 조정판(13)이 개구부(12)를 실질적으로 폐색하였을 때, 팩 케이스(2) 내부는 아주 약간의 정압 상태에 있으므로, 개구부(12)가 폐색됨으로써, 팩 케이스(2) 내부는 그대로 아주 약간의 정압 상태로 유지된다. 그 때문에, 개구부(12)를 통한 외부로부터의 공기 즉 산소의 유입이 억제된다.
또한, 도 4에는, 초기 상태로서 간극 조정판(13)이 벽(5A)의 내측에 접한 형태로 도시되어 있지만, 양자간에, 예를 들어 1 내지 3㎜ 정도의 적당한 초기 간극을 부여하도록 해도 된다. 이 초기 간극의 크기는, 도 5의 (a)와 같이 팩 케이스(2)의 벽(5A)이 만곡 변형되었을 때 필요한 가스의 유량(환언하면 개구 면적)과, 도 4와 같이 팩 케이스(2)가 초기 상태로 복귀하였을 때 허용할 수 있는 가스(여기서는 대기)의 유량을 감안하여 설정된다. 이와 같이 적당한 초기 간극을 부여함으로써, 개구부(12)를 상대적으로 소형화하는 것이 가능해진다.
다음에, 도 6 내지 도 8에 기초하여, 압력 개방 기구(11)의 제2 실시예를 설명한다. 이 제2 실시예에서는, 팩 케이스(2)에 형성된 개구부(12)의 내측면을 따라서 간극 조정판(13)이 배치되어 있다. 이 간극 조정판(13)은 제1 실시예와 기본적으로 마찬가지의 구성이며, 예를 들어 적당한 판 두께의 강판으로 이루어지고, 코너부를 둥글게 한 대략 정사각형의 평탄한 판형을 이루고 있다. 그리고, 간극 조정판(13)은 그 중심이 개구부(12)의 중심과 일치하도록 하여 개구부(12)의 내측면에 겹쳐져 있고, 또한, 개구부(12)를 사이에 두고 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 고정구(14)에 의해 벽(5A)에 설치되어 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 벽(5A)의 내측면과 간극 조정판(13) 사이에 적절한 초기 간극을 부여하도록 해도 된다.
여기서, 이 제2 실시예에 있어서는, 간극 조정판(13)의 팩 케이스(2)에 대한 고정의 방향이, 전술한 제1 실시예와 90° 상이한 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 한 쌍의 고정구(14)를 연결하는 도 6의 B-B선의 방향이, 팩 케이스(2)의 긴 변 방향(도 1의 Y 방향)을 따른 설치 자세로 되는 것이 바람직하다. 따라서, 간극 조정판(13)이 설치되는 부위의 벽(5A)의 굽힘 강성으로서는, 한 쌍의 고정구(14)를 연결하는 방향(도 1의 Y 방향)을 따른 벽(5A)의 굽힘 강성쪽이, 이것과 직교하는 방향(도 1의 X 방향)을 따른 벽(5A)의 굽힘 강성보다도 상대적으로 낮은 것으로 되어 있다.
또한, 간극 조정판(13)의 굽힘 강성은, 팩 케이스(2)의 벽(5A)의 굽힘 강성보다도 높다. 특히, 2개소의 고정구(14)를 연결하는 B-B선을 따른 굽힘 강성으로서, 간극 조정판(13)의 굽힘 강성이 벽(5A)의 굽힘 강성보다도 높은 것으로 되어 있다.
상기와 같이 구성된 제2 실시예의 압력 개방 기구(11)에 있어서는, 통상의 사용 시에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 간극 조정판(13)이 개구부(12)의 개구 모서리에 근접하고 있어, 개구부(12)가 내측으로부터 실질적으로 폐색되어 있다. 따라서, 개구부(12)를 통한 이물의 침입이 방지된다. 특히, 간극 조정판(13)은 강성이 높은 판형 부재 예를 들어 강판으로 구성되어 있으므로, 국부적으로 약한 부위로 되는 일이 없어, 날아오는 돌 등에 의한 손상의 우려가 없다.
한편, 셀의 내부 단락 등에 의해 가스가 발생하여, 팩 케이스(2) 내의 압력이 상승하면, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 대기압과의 압력차에 기초하여 팩 케이스(2)의 각 부가 내측으로부터 힘을 받아, 단면 대략 직사각형 팩 케이스(2)가 외측으로 팽창하려고 하여 만곡 변형된다. 이때, 개구부(12)의 360° 중에서, 한 쌍의 고정구(14)에 의해 벽(5A)과 간극 조정판(13)이 접합되어 있는 방향(도 6의 B-B선의 방향)에서는, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 고정구(14)를 고정 단으로 한 형태에서 벽(5A)이 외측으로 만곡되기 때문에, 개구부(12)가 간극 조정판(13)으로부터 이격되어, 간극 ΔL이 발생한다. 또한, 한 쌍의 고정구(14)를 연결하는 B-B선과 직교하는 방향에 있어서는, 벽(5A)의 만곡 변형이 도 8의 (a)에 도시한 단면에서의 만곡 변형보다도 작은 것으로 됨과 함께, 고정구(14)를 구비하지 않는 점에서, 벽(5A)으로부터 간극 조정판(13)이 이격된 상태로 된다.
따라서, 팩 케이스(2) 내부의 고압 가스가, 도면 중에 화살표로 나타내는 바와 같이, 간극 ΔL을 통해 개구부(12)로부터 외부로 배출된다. 이 제2 실시예에 있어서도, 팩 케이스(2) 자체가 넓은 면적에서 압력차를 받으므로, 비교적 낮은 압력차로 벽(5A)의 변형이 발생하여, 가스의 배출을 응답성 좋게 개시하는 것이 가능하다.
상기 간극 ΔL은, 도 8의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 역시 벽(5A)의 만곡 변형의 정도 즉 팩 케이스(2) 내부의 압력(엄밀하게는 외부의 대기압과의 압력차)에 따라서, 그 크기가 변화된다. 내부의 압력이 매우 높을 때는, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 간극 ΔL이 크게 발생하고, 내부의 압력이 상대적으로 낮으면, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 간극 ΔL은 상대적으로 작아진다.
제2 실시예에 있어서도, 팩 케이스(2)의 변형은, 기본적으로 탄성 변형의 범위 내에서 이루어지므로, 팩 케이스(2) 내의 가스가 대략 배출되어 압력이 저하되면, 간극 조정판(13)이 다시 개구부(12)를 실질적으로 폐색한다. 이에 의해, 팩 케이스(2) 내부가 매우 약간의 정압 상태로 유지되어, 개구부(12)를 통한 외부로부터의 공기 즉 산소의 유입이 억제된다.
다음에, 도 9 내지 도 11에 기초하여, 압력 개방 기구(11)의 제3 실시예를 설명한다. 이 제3 실시예는, 제1 실시예와 마찬가지의 기본 구성을 갖고, 또한, 개구부(12)의 내측에, 소정의 압력에 의해 파단되는 시트형 혹은 박판형의 파열 부재(21)를 구비하고 있다. 일 실시예에서는, 파열 부재(21)는 원형의 얇은 알루미늄판으로 이루어지고, 반원형으로 2개로 갈라지도록, 직경 방향을 따른 오목 홈(22)을 구비하고 있다. 이 파열 부재(21)는 개구부(12)를 폐색하도록 해당 개구부(12)의 내측에 겹쳐서 배치되며, 주연부가 접착재 등을 통해 벽(5A) 내측면에 접합되어 있다.
이와 같이 개구부(12)에 겹쳐서 설치된 파열 부재(21)는, 도 11의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 셀의 내부 단락 등에 의해 가스가 발생하여, 팩 케이스(2) 내의 압력이 상승하였을 때, 소정 압력으로 파단된다. 그리고, 간극 조정판(13)과 개구부(12) 사이에는, 전술한 바와 같이, 팩 케이스(2)의 탄성 변형에 수반하여 간극 ΔL이 발생하므로, 파열 부재(21)의 파단과 동시에 가스의 배출이 개시된다.
가스가 대략 배출되어 팩 케이스(2) 내의 압력이 저하되면, 제1 실시예와 마찬가지로, 간극 조정판(13)에 의해 개구부(12)가 실질적으로 폐색되어, 산소 내지 공기의 유입이 억제된다.
이와 같이 파열 부재(21)를 더 구비한 구성에 있어서는, 팩 케이스(2)가 다소 변형되어 간극 ΔL이 확대되었다고 해도, 파열 부재(21)가 파단되는 설정압에 도달할 때까지는 개구부(12)가 폐쇄된 상태로 유지된다. 따라서, 압력 개방 기구(11)가 개방되는 압력의 설정이 용이하게 또한 고정밀도로 된다. 게다가, 초기 상태에 있어서의 개구부(12)의 시일성이 향상된다. 특히, 전술한 바와 같이 벽(5A)과 간극 조정판(13) 사이에 초기 간극을 부여한 경우에, 이 초기 간극을 통한 빗물이나 진애의 침입을, 파열 부재(21)에 의해 확실하게 방지할 수 있다.
다음에, 도 12 내지 도 14는, 제2 실시예와 마찬가지의 기본 구성의 것에 있어서, 파열 부재(21)를 더 구비한 압력 개방 기구(11)의 제4 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서는, 벽(5A)에 형성된 개구부(12)의 외측면에 파열 부재(21)가 겹쳐져 있다. 그 밖의 파열 부재(21)의 구성 및 그 작용은, 전술한 제3 실시예와 마찬가지이다.

Claims (9)

  1. 실질적으로 밀폐된 팩 케이스 내에 복수의 배터리가 수용되어 이루어지는 배터리 팩에 있어서,
    상기 팩 케이스의 내부 공간과 외부 공간을 연통하도록 상기 팩 케이스의 벽에 개구 형성된 개구부와,
    이 개구부를 덮도록 상기 팩 케이스의 벽의 외측면 혹은 내측면을 따라서 배치되며, 또한, 상기 개구부를 사이에 두고 서로 대향하는 2개소의 한 쌍의 고정구로 이루어지는 고정부에 있어서 상기 벽에 국부적으로 고정된 단일의 판형 부재를 구비하여 이루어지는 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판형 부재는, 상기 벽의 외측면을 따라서 배치되어 있는 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판형 부재는, 상기 벽의 내측면을 따라서 배치되어 있는 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 2개소의 고정부를 연결하는 직선에 직교한 방향을 따른 굽힘 강성으로서, 상기 판형 부재의 굽힘 강성이 상기 벽의 굽힘 강성보다도 높은 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 2개소의 고정부를 연결하는 방향을 따른 굽힘 강성으로서, 상기 판형 부재의 굽힘 강성이 상기 벽의 굽힘 강성보다도 높은 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 2개소의 고정부를 연결하는 방향을 따른 상기 벽의 굽힘 강성과 비교하여, 이것과 직교하는 방향을 따른 상기 벽의 굽힘 강성이 상대적으로 낮은 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 2개소의 고정부를 연결하는 방향을 따른 상기 벽의 굽힘 강성이, 이것과 직교하는 방향을 따른 상기 벽의 굽힘 강성과 비교하여 상대적으로 낮은 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 인접한 상기 판형 부재와 상기 벽 사이에, 소정의 초기 간극이 형성되어 있는 배터리 팩의 압력 개방 기구.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구부를 폐색하도록 해당 개구부에 겹쳐서 배치되며, 소정의 압력에 의해 파단되는 시트형 혹은 박판형의 파열 부재를 더 구비하는 배터리 팩의 압력 개방 기구.
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