WO2022158506A1

WO2022158506A1 - 電池パック

Info

Publication number: WO2022158506A1
Application number: PCT/JP2022/001890
Authority: WO
Inventors: 学多田; 倫伸大野; 勇貴高辻; 隆介辻口
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2022-07-28
Also published as: CN116802899A; EP4283756A1; US20240072349A1; JPWO2022158506A1

Abstract

製造コストを低減しながら熱暴走の誘発を防止する。　電池パックは、円筒型で充放電できる複数の電池セルを互いに平行姿勢で間に耐熱壁（３）を配置して外装ケースに収納している。耐熱壁（３）は、電池セル表面との対向面に、電池セルの長手方向に伸びる長さ（Ｌ）と円周方向に伸びる横幅（Ｗ）の空気層を形成する断熱凹部（４）を有している。

Description

電池パック

　本発明は、複数の電池セルを外装ケースに収納している電池パックに関する。

　電気機器の電源として、複数の電池セルを外装ケースに収納した電池パックが使用される。この電池パックは、複数の電池セルを直列や並列に接続して、容量を大きくしている。特に近年は電池パックの高容量化が求められる一方で、電池セル一本あたりの高容量化が進められ、また電池パックの内部で、電池セル同士を隙間なく接近して配置する構成が採用されている。

　一方で電池セルは、内部ショートや過充電等、種々の原因で熱暴走を起こす可能性を皆無にするのが極めて難しい。複数の電池セルを接近して配置する電池パックにおいて、いずれかの電池セルが異常発熱して熱暴走すると、高温で大きな熱エネルギーの排出ガスを噴出する虞がある。熱暴走した電池セルから噴出された排出ガスが、隣接する電池セルを加熱して熱暴走を誘発すると、さらに大きな熱エネルギーの排出ガスが排出されて安全性を低下させる原因となる。この弊害を防止するために、電池パックは、仮にいずれかの電池セルが熱暴走しても、この熱暴走が隣の電池セルの熱暴走を誘発させない構造が要求される。

　以上の弊害を防止するために、隣接する電池セルの間にマイカプレートを配置する電池パックが開発されている。（特許文献１及び２参照）

特開２０１２－３３４６４号公報国際公開第２０１９／１５０７７２号

　特許文献１及び２に記載される電池パックは、円筒型電池の表面に密着して、表面に沿って湾曲するマイカプレートを配置している。特許文献１に記載される電池パックは、隣接する各々の円筒型電池の表面に湾曲するマイカプレートを配置して、さらにマイカプレートの間にはプラスチック製の耐熱壁を配置して熱暴走の誘発を防止している。また、特許文献２に記載される電池パックは、隣接する各々の円筒型電池の表面に湾曲するマイカプレートを配置して、対向するマイカプレートの間には、さらに別の平板状のマイカプレートを配置して熱暴走の誘発を防止している。これらの電池パックは、隣接する円筒型電池の間に２層のマイカプレートに加えて、２枚のマイカプレートの間にプラスチックやマイカの耐熱壁を設けているので、構造が複雑で製造コストが高くなる欠点がある。

　本発明は、以上の欠点を解消することを目的に開発されたもので、本発明の目的の一つは、製造コストを低減しながら熱暴走の誘発を防止できる電池パックを提供することにある。

　本発明のある態様に係る電池パックは、円筒型で充放電できる複数の電池セルを互いに平行姿勢で間に耐熱壁を配置して外装ケースに収納している。耐熱壁は、電池セル表面との対向面に、電池セルの長手方向に伸びる長さ（Ｌ）と円周方向に伸びる横幅（Ｗ）の空気層を形成する断熱凹部を有している。

　本発明にかかる電池パックによれば、平行姿勢で配置される電池セルの間に、電池セル表面との対向面に空気層を形成する断熱凹部を有する耐熱壁を配置しているので、隣接する電池セルへの熱伝導を抑制して熱暴走の誘発を有効に防止できる特長がある。とくに、以上の電池パックによれば、平行姿勢で配置される電池セルの間に耐熱壁を配置する簡単な構造として、製造コストを低減しながら熱暴走の誘発を有効に防止できる。

本発明の一実施形態に係る電池パックの斜視図である。図１に示す電池パックのＩＩ－ＩＩ線断面図である。図１に示す電池パックの分解斜視図である。図１に示す電池パックを底面から見た分解斜視図である。図２に示す電池パックの拡大断面図である。図４に示す電池のコアパックの底面図である。電池セルの側面からの排炎を耐熱壁の断熱凹部で外部に排出する状態を示す概略斜視図である。電池セルの側面からの排炎を耐熱壁の内側溝で外部に排出する状態を示す概略斜視図である。耐熱壁の分解斜視図である。

　本発明の一実施態様にかかる電池パックは、円筒型で充放電できる複数の電池セルを互いに平行姿勢で間に耐熱壁を配置して外装ケースに収納してなる電池パックであって、耐熱壁が電池セル表面との対向面に、電池セルの長手方向に伸びる長さ（Ｌ）と円周方向に伸びる横幅（Ｗ）の空気層を形成する断熱凹部を有する。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、断熱凹部が、電池セルの両端まで伸びる長さ（Ｌ）であって、電池セルの両端で開口している。

　以上の電池パックは、電池セルから空気層に排出される高温の排出ガスを、断熱凹部を介して電池セル表面から外部に流出して、排出ガスによる熱障害を防止できる。電池セルと耐熱壁との間の空気層に停滞する高温の排出ガスは、耐熱壁を熱損傷する原因となり、耐熱壁の損傷は熱暴走誘発の原因となるからである。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、断熱凹部が、電池セルの外周面が互いに最接近する接近部を含む横幅（Ｗ）である。

　以上の電池パックは、円筒状である電池セルの外周面の接近部の両側に空気層を設けることができるので、電池セルの接近部やその両側から噴出する排出ガスを空気層に流入して熱暴走の誘発を防止できる。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、断熱凹部を設けてなる中央部で積層してなる２枚の耐熱板で耐熱壁を構成している。

　以上の電池パックは、２枚の耐熱板を積層して耐熱壁を形成するので、断面形状を理想的な形状とする複雑な断面形状の耐熱壁を能率よく多量生産できる。それは、各々の耐熱板を種々の形状に成形し、積層して複雑な断面形状の耐熱壁を実現できるからである。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、耐熱壁が、断熱凹部の両側に沿って、開口部を電池セル表面に配置してなる外側溝を設けている。

　以上の電池パックは、耐熱壁の中央部に断熱凹部を設けて、その両側に外側溝を設けているので、耐熱壁の中央部には断熱凹部による空気層を、その両側には外側溝による空気層を設けて、電池セルとの対向面に３列の空気層を設けることができる。この構造は、３列の空気層でもって、円筒状に湾曲する電池セル表面に、横幅の広い空気層を設けて、電池セルから噴出される排出ガスを広い領域で空気層に流入して、熱暴走の誘発を防止できる。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、耐熱板が、両側縁部を電池セルの表面に向かって曲げ加工してなる折曲片を有し、折曲片と電池セル表面との間に外側溝を設けている。

　以上の電池パックは、耐熱板の両側縁部を曲げ加工して形成してなる折曲片でもって、電池セル表面に２列の外側溝を設けることができるので、簡単な形状としながら、電池セル表面であって、断熱凹部の両側に２列の外側溝を設けることができる。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、耐熱壁が、積層された耐熱板の両側部の間であって、両側に設けてなる外側溝の間に、外装ケースの内面で開口部を閉塞してなる内側溝を有している。

　以上の電池パックは、円筒状に湾曲する電池セルを平行姿勢に配置してできる谷間に、内側溝を設けて、この内側溝も空気層として隣接する電池セル間を断熱できる。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、耐熱板が、電池セルの長手方向に伸びる第１の曲げ部と、第２の曲げ部と、第３の曲げ部とを有し、第１の曲げ部と第２の曲げ部と第３の曲げ部を、中央部から両側に向かって各々２列に配列している。耐熱板は、中央部に２列に配置してなる第１の曲げ部の間を中央平面部としてなり、第１の曲げ部と第２の曲げ部の間は、中央平面部の両側縁から電池セルの表面に向かって伸びる立ち上がり部を形成してなり、第２の曲げ部と第３の曲げ部との間は両側平面部を形成してなり、第３の曲げ部と耐熱板の側縁との間は折曲片を形成してなり、中央平面部と立ち上がり部とで断熱凹部を形成し、両側平面部と立ち上がり部とで内側溝を形成し、両側平面部と折曲片とで外側溝を形成している。

　以上の電池セルは、２枚の耐熱板を曲げ加工して積層することで、理想的な耐熱壁を制作できる。とくに、以上の電池パックは、２枚の耐熱板を積層して、両面の中央部には断熱凹部を、断熱凹部の両側には外側溝を、さらに耐熱壁両面の外側溝の間には内側溝を形成して、断熱凹部と外側溝と内側溝を空気層として、隣接する電池セルを断熱できる。このため、耐熱壁を熱暴走の誘発阻止に理想的な形状としながら、２枚の耐熱板を積層することで、製造コストを低減して能率よく多量生産できる特長がある。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、耐熱板を無機質板としている。

　この電池パックは、耐熱壁を優れた耐熱特性として、電池セルから噴出される排出ガスによる耐熱板の熱損傷を有効に阻止できる。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、無機質板が曲げ加工されてなるマイカプレートで、マイカプレートを中央部で積層状態で接合している。

　以上の電池パックは、耐熱板を曲げ加工してなるマイカプレートとするので、耐熱壁を優れた耐熱特性としながら、マイカプレートを曲げ加工して積層することで、耐熱壁を理想的な形状としながら能率よく多量生産できる特長がある。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、耐熱壁が、第１の曲げ部と第２の曲げ部と第３の曲げ部とで曲げ加工されてなる２枚のマイカプレートからなり、２枚のマイカプレートを中央平面部で積層状態で接合している。

　以上の電池パックは、曲げ加工されたマイカプレートを中央部で積層して、耐熱壁を形成するので、円筒状の電池セルが最接近する領域では、耐熱特性に優れた２枚のマイカプレートが２層に積層されてより優れた耐熱特性を実現する。さらに、中央部の両側には曲げ加工されたマイカプレートで外側溝を形成するので、耐熱壁は、隣接する電池セルの対向面に、耐熱特性の特に優れた断熱凹部による空気層と、外側溝による空気層とからなる３列の空気層を配置できる。３列の空気層は、電池セルの対向面に広い面積に配置されて、電池セルから噴出される排出ガスを有効に空気層に案内して、熱暴走の誘発をより効果的に防止する。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、断熱凹部の横幅（Ｗ）を電池セルの外径の１５％以上としている。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、断熱凹部の横幅（Ｗ）を電池セルの外径の６０％以下としている。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、断熱凹部における、耐熱壁と電池セル表面との最小隙間（ｄ）が５ｍｍ以下である電池パック。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、電池セルの温度を検出する温度センサを備え、温度センサを耐熱壁と電池セル表面との間に配置している。

　以上の電池パックは、温度センサを電池セル表面に熱結合状態で配置して、電池セルの温度を高い精度で速やかに検出できる特長がある。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、電池セルの温度を検出する温度センサを備え、温度センサを外側溝に配置している。

　以上の電池パックは、耐熱壁に設けた外側溝に温度センサを配置するので、温度センサを簡単に理想的な位置に配置しながら、温度センサがより高い精度で電池セルの温度を検出できる特長がある。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、電池セルの端面電極に接続されて、電池セルの電圧を検出する電圧検出ラインを備えており、電圧検出ラインを外側溝に配置している。

　以上の電池パックは、耐熱壁に設けた外側溝に電圧検出ラインを配置するので、電圧検出ラインを定位置に省スペースに配置しながら、電池セルの電圧を検出できる特長がある。

　本発明の他の実施態様にかかる電池パックは、外装ケースが、平行姿勢で配置された複数の電池セルの表面と同一平面に配置される表面プレート部を備えており、表面プレート部が、内面側に突出する位置決めリブを備え、位置決めリブを内側溝に案内して耐熱壁を外装ケースの定位置に位置決めしている。

　以上の電池パックは、外装ケースの表面プレート部に設けた位置決めリブを耐熱壁の内側溝に案内することで、耐熱壁を外装ケースの定位置に位置決めしながら配置できる特長がある。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

（実施の形態１）
　本発明の一実施形態にかかる電池パックを図１ないし図６に示す。図１は電池パック１００の斜視図を、図２は図１の電池パック１００のＩＩ－ＩＩ線における断面図を、図３は図１の電池パック１００の分解斜視図を、図４は図１の電池パック１００を底面側から見た分解斜視図を、図５は図２の電池パック１００の拡大断面図を、図６は電池ブロック９と回路基板を連結した電池のコアパック１０の底面図を、それぞれ示している。

　電池パック１００は、内部に充放電できる複数の電池セル１を収納しており、これを直列や並列に接続して容量を稼ぎ、充放電可能としている。この電池パック１００を駆動対象の外部機器と接続して、電池セル１を放電させることにより電力を供給する。ここでは、電池パック１００を接続する外部機器をノート型パソコンとする例を示しているが、本発明の電池パックは接続する外部機器をノート型パソコンに限定せず、他の電子機器や電気機器、例えば携帯電話や携帯型ＤＶＤプレーヤ、携帯型カーナビ、携帯音楽プレーヤ、あるいは電動工具やアシスト自転車等とすることもできる。また電池パックは、外部機器に直接、着脱式に装着して使用する形態の他、外部機器の内部に収納したり埋め込んだり、あるいはケーブル等を介して接続する形態としてもよい。

　図１ないし図５に示す電池パック１００は、円筒型で充放電できる複数の電池セル１と、複数の電池セル１を収納してなる外装ケース２と、互いに隣接する電池セル１の間に配置してなる耐熱壁３とを備えている。この電池パック１００は、複数の電池セル１を互いに平行姿勢として、間に耐熱壁３を配置して外装ケース２に収納している。耐熱壁３は、電池セル１表面との対向面に、電池セル１の長手方向に伸びる長さ（Ｌ）と円周方向に伸びる横幅（Ｗ）の空気層を形成する断熱凹部４を有している。電池パック１００は、電池セル１の間に配置される耐熱壁３によって、隣接する電池セル１への熱暴走の誘発を防止する構造としている。

（外装ケース２）
　電池パック１００は、図１に示すように平面視を略四角形状とする箱形に形成している。箱形の本体は外装ケース２で構成されている。外装ケース２は、図３と図４に示すように下ケース２Ａと上ケース２Ｂに二分割されている。外装ケース２は、電池パック１００で電力を供給する駆動対象の電気機器（ここではノート型パソコン）と接続するためのコネクタ１４を備えている。また、外装ケース２は、電池パック１００を電気機器と接続するための接続機構や、装着した状態で維持するためのロック機構を設けてもよい。外装ケース２は、絶縁性と断熱性に優れた材質、例えば、ポリカーボネート等の樹脂製とする。

　外装ケース２の内部には、図２ないし図５に示すように、複数の電池セル１と、電池セル１の間に配置された耐熱壁３と、回路基板８を収納している。図に示す電池パック１００は、複数の電池セル１を互いに平行姿勢として、間に耐熱壁３を配置した状態で、電池セル１の両端の端面電極にリード板１１を接続して電池ブロック９とすると共に、電池ブロック９のリード板１１を回路基板８に接続して、回路基板８が接続された電池のコアパック１０として外装ケース２に収納している。

（電池セル１）
　電池セル１は、リチウムイオン二次電池である。ただ、電池セル１は、リチウムイオン二次電池以外の非水系電解液二次電池とすることができ、また電池セル１は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの充放電可能な二次電池、特に使用状態で高温に発熱する電池を使用できる。電池セル１は、外装缶を円筒状とする円筒型電池を用いている。

　複数の電池セル１は、図６に示すように、互いに平行姿勢に配置して電池ブロック９としている。図の電池ブロック９は、６本の円筒型の電池セル１を６列に並べて配置している。この電池ブロック９は、２本の電池セル１を同方向に並べて端面をリード板１１で接続して並列接続される電池組１Ｘとすると共に、３組の電池組１Ｘを交互に逆向きに並べて互いの端面をリード板１１で接続して隣接する電池組１Ｘ同士を直列に接続して、６本の電池セル１を２並列３直列に接続している。図の電池ブロック９は、６本の電池セル１を２並列３直列に接続しているが、電池セル１の本数や接続形態は自由に変更することができる。

　複数の電池セル１は、リード板１１で電気的に直列や並列に接続される。リード板１１は導電性に優れた金属板を折曲して構成される。リード板１１は、電池セル１の端面電極に溶接して接続される。また電池ブロック９の正負の出力は、出力リード部１１ａ、１１ｂを介して回路基板８に接続される。回路基板８は、充放電回路や保護回路を実装している。また回路基板８は、各電池セル１の電圧を把握するために、リード板１１に設けた中間電位測定用の接続リード部１１ｃ、１１ｄを直接に、あるいは電圧検出ライン１２を介して接続すると共に、各電池セル１の温度を検出するための温度センサ１３を接続している。温度センサ１３には、サーミスタなどが利用される。図の回路基板８は、基板上にコネクタ１４を直接接続しており、このコネクタ１４を外装ケース２の開口窓２ｂから外部に表出させて外部機器に接続できるようにしている。

（耐熱壁３）
　耐熱壁３は、電池セル１同士の間に配置されて、隣接する電池セル１間の熱伝導を抑制すると共に、熱暴走した電池セル１の側面から噴出される排出ガスが隣接する電池セル１に悪影響を及ぼすのを防止する。円筒型の電池セル１においては、熱暴走した際に、端面に設けたガス弁からの噴出のみでなく、電池セル１の側面から開裂して排出ガスが噴出されることがある。複数の電池セル１を互いに平行姿勢で配置する構造の電池パックにおいては、電池セル１の熱暴走時に側面の開裂により噴出される排出ガスによる熱暴走の誘発を防止することは重要である。本発明の電池パックにおいては、隣接する電池セル１の間に独特の形状の耐熱壁３を配置することでこれらの弊害を解消する。

　耐熱壁３は、絶縁性と耐熱性に優れた材質で構成される。耐熱壁３は、好ましくは、無機質材、例えばマイカで構成する。マイカは難燃性、不燃性が高く、絶縁性にも優れ、比較的安価であり、耐熱性と絶縁性を要する部材として好適である。耐熱性に優れた耐熱壁３は、電池セル１から噴射される高温の排出ガスや炎によっても燃焼や溶融することなく、排出ガスや炎が耐熱壁を通り抜けて隣接する電池セル１に到達するのを防止できる。さらに、耐熱壁３は、隣接する電池セル１への熱伝導を抑制するために、電池セル１表面との対向面となる中央部の両面に、電池セル１の長手方向に伸びる長さ（Ｌ）と円周方向に伸びる横幅（Ｗ）の空気層を形成する断熱凹部４を設けている。電池セル１の間に配置される耐熱壁３は、隣接する電池セル１同士の間に断熱凹部４で２層の空気層を形成することで、隣接する電池セル１間の熱伝導を抑制する。

　さらに、この断熱凹部４は、電池セル１の側面の開裂から噴射される高温の排出ガスや炎などを、特定方向に流動させるための排出経路としても機能する。仮に電池セル１の異常で排炎が生じた場合、その炎の流れる方向は予測困難であり、その流れる先に他の電池セル１があると、類焼や延焼によって熱暴走が伝搬していく虞がある。そこで、意図的に排出経路を設けることで、仮に排炎が発生しても意図しない電池セル１の暴走を抑制して、炎の流れをコントロールすることが可能となる。すなわち、耐熱壁３によって電池パック１００内に排出経路を設けることで、万一排炎が発生しても、排炎を所定の方向に流動させる構成とすることができる。図７に示す断熱凹部４は、電池セル１の両端まで伸びる長さ（Ｌ）としており、電池セル１の両端で開口している。このように、断熱凹部４を電池セル１の両端まで伸びる長さ（Ｌ）として、両端を開口することで、図５の矢印Ａで示すように電池セル１の側面から断熱凹部４の空気層に排出される高温の排出ガスや炎を、図７の矢印で示すように断熱凹部４を介して電池セル１表面から外部に流出させて排出ガスや炎の流れをコントロールし、熱暴走の誘発を有効に防止できる。

　図５に示す断熱凹部４は、断面視において一対の電池セル１の外周面が互いに最接近する接近部１ａを含むように横幅（Ｗ）を特定している。この耐熱壁３は、互いに隣接する電池セル１同士の間に配置された状態で、外周面が最も接近する接近部１ａを確実に断熱凹部４に案内して、隣接する電池セル１同士が最短距離で熱伝導するのが防止される。さらに、断熱凹部４の横幅（Ｗ）を電池セル１の接近部１ａを含む幅とすることで、接近部１ａの両側にも空気層を設けることができ、電池セル１の接近部１ａやその両側部において開裂が生じた際に、噴出される排出ガスや炎を確実に断熱凹部４に流入させてその排出方向を規制できる。

　断熱凹部４の横幅（Ｗ）は、電池セル１の外径（Ｄ）の１５％以上であって、好ましくは２０％以上、さらに好ましくは２５％以上とすることができる。また、断熱凹部４の横幅（Ｗ）は、電池セル１の外径（Ｄ）の６０％以下であって、好ましくは５０％以下、さらに好ましくは４０％以下とすることができる。

（耐熱板３０）
　図５の耐熱壁３は、図９に示すように、２枚の耐熱板３０を積層して形成している。２枚の耐熱板３０は、中央部で互いに接合して両側面に断熱凹部４を設けている。耐熱板３０は、異常発熱した電池セル１の温度で変形しないプレートで、好ましくはマイカプレート等の無機質板が使用される。無機質板には、マイカプレートに代わって、無機粉末を板状に焼結し、あるいは成形したもの、あるいは板状の無機質材や、無機繊維を板状に成形したものも使用できる。

　２枚の耐熱板３０で形成される耐熱壁３は、図５に示すように、断熱凹部４の両側に沿って、開口部を電池セル１表面に配置してなる外側溝５を備えている。図に示す耐熱板３０は、両側縁部を電池セル１の表面に向かって曲げ加工して、折曲片３７を設けており、この折曲片３７と電池セル１表面との間に外側溝５を設けている。この耐熱壁３は、耐熱板３０の両側縁部を曲げ加工して折曲片３７を形成することで、断熱凹部４の両側において、電池セル１表面に２列の外側溝５を設けることができる。この耐熱壁３は、中央部に断熱凹部４を設けて、その両側に外側溝５を設けるので、耐熱壁３の中央部には断熱凹部４による空気層を、その両側には外側溝５による空気層を設けて、電池セル１との対向面に３列の空気層を設けることができる。この構造は、３列の空気層でもって、円筒状に湾曲する電池セル１表面に、横幅の広い空気層を設けて、電池セル１から噴出される高温の排出ガスや炎を広い領域で空気層に流入して、熱暴走の誘発を防止できる。

　また、耐熱壁３は、耐熱板３０の両側縁に折曲片３７を設けることで、図５に示すように、耐熱壁３の上下の両端を広い面積で外装ケース２の内面に接近させ、あるいは接触させることができる。この構造によると、熱暴走した電池セル１から噴射される高温の排出ガスや炎が、隣接する電池セル１に向かって流動する際の沿面距離を大きくできる。このため、電池セル１から噴射される高温の排出ガスや炎が耐熱壁３と外装ケース２との間を通過して隣接する電池セル１に到達するのを有効に防止できる。

　さらに、耐熱壁３は、図５と図６に示すように、外側溝５を、温度センサ１３を配置する収納スペースとして利用している。この構造によると、外側溝５に配置された温度センサ１３が浮き上がって電池セル１表面から離れるのを有効に防止できる。このため、従来のように、熱伝導性を有する接着剤等を介して温度センサを電池セル表面に熱結合状態で固定することなく、温度センサ１３を折曲片３７の先端側から外側溝５に案内して、簡単に定位置に配置しながら正確に温度検出できる。外側溝５に案内された温度センサ１３は、図５及び図６の鎖線で示すように、温度センサ１３が収納された領域において、隣接する電池セル１に跨がって固定テープ１５を貼付することで定位置に保持される。さらに耐熱壁３の外側溝５は、図６に示すように、電圧検出ライン１２を配置する収納スペースとすることもできる。ここで、耐熱壁３は、折曲片３７を長くすることで沿面距離を大きくできるが、折曲片３７が長すぎると、耐熱板３０の曲げ加工が難しくなると共に、折曲片３７の先端と電池セル１表面との間の隙間が狭くなり、温度センサ１３や電圧検出ライン１２等をスムーズに挿入できなくなる。したがって、耐熱壁３は、これらのことを考慮して、折曲片３７の先端縁と電池セル１表面との間に１ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上の隙間が形成されるように、折曲片３７の長さを特定する。

　さらに、耐熱壁３は、積層された耐熱板３０の両側部の間であって、両側に設けてなる外側溝５の間に内側溝６を設けている。図５に示す耐熱壁３は、円筒型に湾曲する電池セル１を平行姿勢に配置してできる谷間に内側溝６を設けている。この内側溝６は、図２に示すように、電池のコアパック１０が外装ケース２に収納された状態では、外装ケース２の内面で開口部が閉塞されており、内側溝６と外装ケース２との間の空間を空気層として隣接する電池セル１間を断熱できる。とくに、隣接する電池セル１の谷間の領域において、各電池セル１の表面に形成される外側溝５による空気層と、左右の外側溝５の間に形成される内側溝６による空気層とからなる３列の空気層を設けることで、優れた断熱構造とすることができる。

　さらに、この内側溝６も、電池セル１の側面の開裂から噴射される高温の排出ガスや炎などを、特定方向に流動させるための排出経路として機能する。この位置に配置される内側溝６は、図５の矢印Ａや矢印Ｂで示すように電池セル１の側面に開裂が生じて高温の排出ガスや炎が噴出される際に、図５の矢印Ｃで示すように隣接する電池セル１に向かって流動しようとする高温の排出ガスや炎が、仮に手前側の折曲片３７を通過したとしても、反対側の折曲片３７を通過することなく、図８の矢印で示すように、この内側溝６を排出経路として外部に排出する。すなわち、電池セル１の側面から噴射されて手前側の折曲片３７を通過した排出ガスや炎は、内側溝６を介して特定方向に流動されることで、排出ガスや炎の流れがコントロールされて、隣接する電池セル１への熱暴走の誘発が有効に防止される。

　以上の耐熱壁３は、図５と図９に示すように、無機質板である耐熱板３０を所定の形状に曲げ加工すると共に、２枚の耐熱板３０を中央部分で積層して接合することで所定の断面形状に形成している。２枚の耐熱板３０を積層して耐熱壁３を形成する構造は、各耐熱板３０を種々の形状に成形し理想的な形状とする複雑な断面形状の耐熱壁３を能率よく多量生産できる。とくに、同じ形状の耐熱板３０を互いに積層して接合することで、横断面形状を上下左右対称とする耐熱壁３を能率よく多量生産でき製造コストを低減できる。ここで、無機質板の種類によっては、無機材料を樹脂やバインダー等と共に型枠等で加熱・圧縮成形して所定の形状に成形する場合もあるが、本明細書においては、このような成形についても、曲げ加工に含むものとする。

　図５と図９に示す耐熱壁３を構成する各耐熱板３０は、電池セル１の長手方向に伸びる第１の曲げ部３１と第２の曲げ部３２と第３の曲げ部３３とを有しており、第１の曲げ部３１と第２の曲げ部３２と第３の曲げ部３３を、中央部から両側に向かって各々２列に配列している。さらに、耐熱板３０は、中央部に２列に配置してなる第１の曲げ部３１の間を中央平面部３４とし、第１の曲げ部３１と第２の曲げ部３２の間には、中央平面部３４の両側縁から電池セル１の表面に向かって伸びる立ち上がり部３５を形成し、第２の曲げ部３２と第３の曲げ部３３との間には両側平面部３６を形成し、第３の曲げ部３３と耐熱板３０の側縁との間には折曲片３７を形成している。図の耐熱板３０は、中央平面部３４と両側の立ち上がり部３５とで断熱凹部４を形成し、両側平面部３６と立ち上がり部３５とで内側溝６を形成し、両側平面部３６と折曲片３７とで外側溝５を形成している。

　中央平面部３４と両側の立ち上がり部３５とで形成される断熱凹部４は、中央平面部３４と電池セル１との間に空気層を形成している。断熱凹部４は、ここに配置される電池セル１表面と中央平面部３４との間に空気層が形成されるようにその横幅（Ｗ）と深さが決定される。断熱凹部４は、電池セル１表面と中央平面部３４との最小隙間（ｄ）が５ｍｍ以下となるように形成される。さらに、断熱凹部４は、好ましくは、電池セル１表面の接近部と中央平面部３４とが離間して隙間が生じるように形成される。断熱凹部４は、電池セル１表面の接近部と中央平面部３４との間に、０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上の最小隙間（ｄ）が形成されるように横幅（Ｗ）と深さとを決定する。断熱凹部４の開口部は、ここに配置される電池セル１の表面で閉塞される。図５に示す耐熱板３０は、第２の曲げ部３２において広い面積で電池セル１の表面と接触できるように、第２の曲げ部３２の電池セル１側を面取りして、電池セル１との接触部を傾斜面としている。また、図５に示す第１の曲げ部３１は、中央平面部３４の両端において耐熱板３０を鈍角に折曲して立ち上がり部３５を設けている。ただ、第１の曲げ部は、耐熱板３０を直角や鋭角に折曲することもできる。

　図９に示す耐熱壁３は、第１の曲げ部３１と第２の曲げ部３２と第３の曲げ部３３とで曲げ加工されてなる２枚のマイカプレート３０Ａからなり、２枚のマイカプレート３０Ａを中央平面部３４で積層状態で接合している。中央平面部３４で接合される２枚のマイカプレート３０Ａは、両面に断熱凹部４が形成されており、円筒状の電池セル１が最接近する中央領域では、耐熱特性に優れた２枚のマイカプレート３０Ａが２層に積層されることで、より優れた耐熱特性を実現している。２枚マイカプレート３０Ａは、対向する中央平面部３４を接着剤を介して接合される。このような接着剤として、例えば、エポキシ系の接着剤が使用できる。

（回路基板８）
　回路基板８は、平面視Ｌ字状に折曲してなる形状としており、平面視長方形状の電池ブロック９の２辺に沿って配置されると共に、箱形の外装ケース２の周壁の２辺に沿って配置されている。Ｌ字状の回路基板８は、直角に連結された第１領域８Ａと第２領域８Ｂを備えている。第１領域８Ａは、電池ブロック９の一方の側面であって、円筒型の電池セル１の側面に沿う姿勢で配置されている。第２領域８Ｂは、電池ブロック９の一方の端面であって、複数の円筒型の電池セル１の一方の端面に対向して配置されている。図の回路基板８は、第１領域８Ａに、外部接続用のコネクタ１４を固定しており、第２領域８Ｂには、各電池組１Ｘの電圧を検出するための接続リード部１１ｃと、接続リード部１１ｄに接続された電圧検出ライン１２を接続すると共に、各電池セル１の温度を検出するための温度センサ１３を接続している。さらに、回路基板８は、Ｌ字状の回路基板８の第１領域８Ａの一端に電池ブロック９に接続されたリード板１１の一方の出力リード部１１ａを接続すると共に、Ｌ字状の回路基板８の第２領域８Ｂの一端には、電池ブロック９に接続されたリード板１１の他方の出力リード部１１ｂを接続している。

（位置決めリブ）
　さらに、図２ないし図５に示す外装ケース２は、平行姿勢で配置された複数の電池セル１の表面と同一平面に配置される表面プレート部２ａを備えており、表面プレート部２ａの内面側には、外装ケース２に収納される電池のコアパック１０の耐熱壁３を定位置に位置決めするための位置決めリブ１６を設けている。図３及び図４に示す位置決めリブ１６は、互いに平行な姿勢で形成された一対の平行リブ１６Ａとしている。一対の平行リブ１６Ａは、内側溝６に案内できる間隔としており、一対の平行リブ１６Ａを内側溝６に挿入することで、耐熱壁３を外装ケース２の内面の定位置に位置決めしながら配置できるようにしている。一対の平行リブ１６Ａは、例えば、内側溝６の内面に沿って圧入されるように、その間隔を調整することで、一対の平行リブ１６Ａを内側溝６に嵌入した状態で、耐熱壁３を外装ケース２に対して位置ずれしないように固定できる。ただ、一対の平行リブ１６Ａは、内側溝６の内面にスムーズに挿入できる間隔としてもよい。

　上ケース２Ｂの内面に形成される位置決めリブ１６は、図４に示すように、耐熱壁３とほぼ等しい全長を有しており、耐熱壁３の上部に形成される内側溝６のほぼ全体にわたって挿入される構造としている。このように、内側溝６のほぼ全体にわたって挿入される位置決めリブ１６を介して耐熱壁３を連結する構造は、電池セル１から噴射される高温の排出ガスや炎が、耐熱壁３と外装ケース２との間を通過するのを確実に阻止できる。また、下ケース２Ａの内面に形成される位置決めリブ１６は、図３に示すように、耐熱壁３の一部に連結される全長としている。このように、耐熱壁３に対して部分的に連結する位置決めリブ１６は、電池セル１の表面に貼付される固定テープ１５に影響を与えない位置に設けられる。

　本発明に係る電池パックは、ノート型パソコン、携帯電話、携帯型ＤＶＤプレーヤ、携帯型カーナビ、携帯音楽プレーヤ、電動工具、アシスト自転車等の電池で駆動される機器用の、充放電可能な電池パックとして好適に利用できる。

１００…電池パック
１…電池セル
１ａ…接近部
１Ｘ…電池組
２…外装ケース
２Ａ…下ケース
２Ｂ…上ケース
２ａ…表面プレート部
２ｂ…開口窓
３…耐熱壁
４…断熱凹部
５…外側溝
６…内側溝
８…回路基板
８Ａ…第１領域
８Ｂ…第２領域
９…電池ブロック
１０…コアパック
１１…リード板
１１ａ、１１ｂ…出力リード部
１１ｃ、１１ｄ…接続リード部
１２…電圧検出ライン
１３…温度センサ
１４…コネクタ
１５…固定テープ
１６…位置決めリブ
１６Ａ…平行リブ
３０…耐熱板
３０Ａ…マイカプレート
３１…第１の曲げ部
３２…第２の曲げ部
３３…第３の曲げ部
３４…中央平面部
３５…立ち上がり部
３６…両側平面部
３７…折曲片

Claims

　円筒型で充放電できる複数の電池セルを互いに平行姿勢で間に耐熱壁を配置して外装ケースに収納してなる電池パックであって、
　前記耐熱壁が、前記電池セル表面との対向面に、前記電池セルの長手方向に伸びる長さ（Ｌ）と円周方向に伸びる横幅（Ｗ）の空気層を形成する断熱凹部を有する電池パック。
　請求項１に記載の電池パックであって、
　前記断熱凹部が、前記電池セルの両端まで伸びる長さ（Ｌ）であって、前記電池セルの両端で開口してなる電池パック。
　請求項１又は２に記載の電池パックであって、
　前記断熱凹部が、前記電池セルの外周面が互いに最接近する接近部を含む横幅（Ｗ）である電池パック。
　請求項１ないし３のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記耐熱壁が、前記断熱凹部を設けてなる中央部で積層してなる２枚の耐熱板からなる電池パック。
　請求項４に記載の電池パックであって、
　前記耐熱壁が、前記断熱凹部の両側に沿って、開口部を前記電池セル表面に配置してなる外側溝を備えてなる電池パック。
　請求項５に記載の電池パックであって、
　前記耐熱板が、両側縁部を前記電池セルの表面に向かって曲げ加工されてなる折曲片を有し、前記折曲片と前記電池セル表面との間に前記外側溝を設けてなる電池パック。
　請求項５又は６に記載の電池パックであって、
　前記耐熱壁が、積層された前記耐熱板の両側部の間であって、両側に設けてなる前記外側溝の間に、前記外装ケースの内面で開口部を閉塞してなる内側溝を有する電池パック。
　請求項７に記載の電池パックであって、
　前記耐熱板が、前記電池セルの長手方向に伸びる第１の曲げ部と、第２の曲げ部と、第３の曲げ部とを有し、
　前記第１の曲げ部と、前記第２の曲げ部と、前記第３の曲げ部は、中央部から両側に向かって各々２列に配列されてなり、
　前記耐熱板は、
　　中央部に２列に配置してなる前記第１の曲げ部の間を中央平面部としてなり、
　　前記第１の曲げ部と前記第２の曲げ部の間は、前記中央平面部の両側縁から前記電池セルの表面に向かって伸びる立ち上がり部を形成してなり、
　　前記第２の曲げ部と前記第３の曲げ部との間は両側平面部を形成してなり、
　　前記第３の曲げ部と前記耐熱板の側縁との間は前記折曲片を形成してなり、
　　前記中央平面部と前記立ち上がり部とで前記断熱凹部を形成してなり、
　　前記両側平面部と前記立ち上がり部とで前記内側溝を形成してなり、
　　前記両側平面部と前記折曲片とで前記外側溝を形成してなる電池パック。
　請求項４ないし８のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記耐熱板が無機質板である電池パック。
　請求項９の電池パックであって、
　無機質板が、曲げ加工されてなるマイカプレートで、前記マイカプレートが中央部で積層状態で接合されてなる電池パック。
　請求項８に記載の電池パックであって、
　前記耐熱壁が、前記第１の曲げ部と、前記第２の曲げ部と、前記第３の曲げ部とで曲げ加工されてなる２枚のマイカプレートからなり、
　前記マイカプレートが、前記中央平面部で積層状態で接合されてなる電池パック。
　請求項１ないし１１のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記断熱凹部の横幅（Ｗ）が、前記電池セルの外径の１５％以上である電池パック。
　請求項１ないし１２のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記断熱凹部の横幅（Ｗ）が、前記電池セルの外径の６０％以下である電池パック。
　請求項１ないし１３のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記断熱凹部における、前記耐熱壁と前記電池セル表面との最小隙間（ｄ）が５ｍｍ以下である電池パック。
　請求項１ないし１４のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記電池セルの温度を検出する温度センサを備え、
　前記温度センサが前記耐熱壁と前記電池セル表面との間に配置されてなる電池パック。
　請求項５ないし８、及び１１のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記電池セルの温度を検出する温度センサを備え、
　前記温度センサが、前記外側溝に配置されてなる電池パック。
　請求項５ないし８、及び１１のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記電池セルの端面電極に接続されて前記電池セルの電圧を検出する電圧検出ラインを備え、
　前記電圧検出ラインが、前記外側溝に配置されてなる電池パック。
　請求項７、８、１１のいずれか一に記載の電池パックであって、
　前記外装ケースが、平行姿勢で配置された複数の前記電池セルの表面と同一平面に配置される表面プレート部を備えており、
　前記表面プレート部が、内面側に突出する位置決めリブを備え、前記位置決めリブを前記内側溝に案内して前記耐熱壁を前記外装ケースの定位置に位置決めするようにしてなる電池パック。