WO2024127601A1 - 電池パック - Google Patents

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short
circuit
battery
battery pack
battery modules
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直樹 太田
真規 末永
崇実 斉藤
スザン ドゥンガナ
祐樹 八戸
Original Assignee
日産自動車株式会社
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery pack equipped with multiple battery modules, and in particular to a battery pack equipped with a function to suppress short-circuit current when submerged in water.
  • Patent Document 1 Conventionally, an example of a battery pack as described above is described in Patent Document 1.
  • the battery pack described in Patent Document 1 has a structure in which multiple battery cells connected in series are housed in a case.
  • the battery pack has a structure in which the height of the busbars is changed in a stepped manner, or the height of the battery cells is changed in a stepped manner.
  • the battery pack discharges short-circuits in stages, starting from the busbar or battery cell in the lowest position, as the water level rises. This reduces the voltage applied to the water that has entered the battery pack, mitigating the short-circuit event.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional situation, and aims to provide a battery pack that can ensure the function of suppressing short circuit current when flooded while suppressing increases in overall volume, mass, and cost.
  • the battery pack of the present invention comprises a plurality of battery modules each having a structure in which a plurality of cells are connected in series, and each battery module has its own short-circuit electrode that forms a short circuit by electrolytic reaction with water.
  • the battery pack is characterized in that the short-circuit electrodes of the battery modules are arranged at different heights.
  • the battery pack of the present invention can gradually short-circuit and discharge each battery module as the water level rises when flooded, simply by arranging short-circuit electrodes of different heights on each battery module. This allows the battery pack to ensure the function of suppressing short-circuit current when flooded, while suppressing increases in overall volume, mass, and cost.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of a battery pack, showing a central plan view and four side views of the top, bottom, left and right sides of the central plan view;
  • FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which the water level in the case has risen to h1.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which the water level in the case has risen to h2.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the state in which the water level in the case has risen to h3.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram showing the state in which the water level in the case has risen to h4.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the arrangement of short-circuit electrodes on the left side and a state in which the vehicle is tilted forward and backward on the right side.
  • 13 is an explanatory diagram showing a short-circuit electrode in a second embodiment of the battery pack.
  • the battery pack P shown in Fig. 1 includes a plurality of battery modules M1 to M4, each having a structure in which a plurality of cells C are connected in series.
  • the number of cells C and the battery modules M1 to M4 are not particularly limited, but the battery pack P in the illustrated example includes a case K shown by an imaginary line in the figure, and contains four battery modules M1 to M4 (first to fourth).
  • Each of the battery modules M1 to M4 includes eight cells C.
  • Each of the battery modules M1 to M4 may also have a structure in which the cells C are contained in a housing (not shown).
  • the cells C in each of the battery modules M1 to M4 are connected to each other by a cell bus bar Bc arranged at the top.
  • a cell bus bar Bc arranged at the top.
  • the left-side cells C of the first battery module M1 on the lower left and the second battery module M2 on the upper left are connected to each other by a first bus bar B1 arranged at the top.
  • the central cells C of the second battery module M2 on the upper left and the third battery module M3 on the upper right are connected to each other by a second bus bar B2 also arranged at the top.
  • the third battery module M3 on the upper right side and the fourth battery module M4 on the lower right side have their right-side cells C connected to each other by the third bus bar B3, which is also arranged at the top.
  • the cells C and the battery modules M1 to M4 are connected in series in a clockwise direction from the first battery module M1 to the fourth battery module M4.
  • the battery pack P has first to fifth short-circuit electrodes T1 to T5, each of which undergoes an electrolytic reaction with water to form a short circuit.
  • the short-circuit electrodes T1 to T5 of the battery modules M1 to M4 are arranged at different water level heights h1 to h4.
  • the short-circuit electrodes T1 to T5 are rod-shaped electrodes that hang down from the bus bars Bc, B1 to B3, and their lower ends are spaced apart from the inner bottom surface G of the case K.
  • the heights h1 to h4 of the short-circuit electrodes T1 to T5 are the distances from their lower ends to the inner bottom surface G of the case K.
  • the fifth short-circuit electrode T5 in this embodiment utilizes the cell bus bar Bc in the fourth battery module M4. Therefore, the height h4 of the fifth short-circuit electrode T5 is the distance from the cell bus bar Bc to the inner bottom surface G of the case K.
  • the positions of the first to fifth short-circuit electrodes T1 to T5 are indicated by black circles in the plan view in the center of Figure 1.
  • the first short-circuit electrode T1 is provided on the cell bus bar Bc that protrudes from the cell C on the right side of the first battery module M1.
  • the second short-circuit electrode T2 is provided on the first bus bar B1 that connects the first and second battery modules M1, M2.
  • the third short-circuit electrode T3 is provided on the second bus bar B2 that connects the second and third battery modules M2, M3.
  • the fourth short-circuit electrode T4 is provided on the third bus bar B3 that connects the third and fourth battery modules M3, M4.
  • the fifth short-circuit electrode T5 utilizes the cell bus bar Bc that protrudes from the cell C on the left side of the fourth battery module M4.
  • the first to fourth short-circuit electrodes T1 to T4 can be formed from the same material as the bus bars Bc, B1 to B3, and their rod-like shape includes long shapes such as lines and strips.
  • the first to fifth short-circuit electrodes T1 to T5 have heights h1 to h4 that increase in the order of connection of the first to fourth battery modules M1 to M4.
  • the height h1 of the first and second short-circuit electrodes T1, T2 is the smallest
  • the height h2 of the third short-circuit electrode T3 is greater
  • the height h3 of the fourth short-circuit electrode T4 is even greater
  • the height h4 of the fifth short-circuit electrode T5 is the greatest (h1 ⁇ h2 ⁇ h3 ⁇ h4).
  • the battery pack P may also be configured such that an insulating material or the like is provided between the first to fourth battery modules M1 to M4 and the inner surface of the case K.
  • the wall of the case K may have a double structure with an outer metal layer and an inner insulating layer.
  • the height h1 of the first and second short-circuiting electrodes T1, T2, which are the minimum heights of the respective short-circuiting electrodes T1 to T5 may be set appropriately. In short, there should be an appropriate gap between the lower ends of the first and second short-circuiting electrodes T1, T2 and the inner bottom surface G of the case K.
  • the heights h1 to h4 of the short-circuit electrodes T1 to T5 and the height difference between adjacent electrodes can be determined based on the condensation water generation conditions within the case K, the wettability of each component, the waterproofness of the case K, the water penetration speed and the amount of water penetration per unit time, etc.
  • the voltage of the first battery module M1 is 1/4 of the total voltage, and if we assume that the resistance of ion conduction through the water W is constant, the current flowing through this short circuit will also be 1/4.
  • the short circuit when the water level reaches h1 is clearly a milder event than if the entire module were to short circuit.
  • the short-circuit discharge of the first battery module M1 is not complete, the remaining voltage of the first battery module M1 will be applied to the short circuit, resulting in short-circuit discharge at a maximum of half the total voltage and current.
  • the time for short-circuit discharge with the voltage of the first and second battery modules M1, M2 is shortened accordingly. Therefore, when the water level reaches h2, regardless of whether the short-circuit discharge of the first battery module M1 is complete or not, the short-circuit event will be clearly milder than if the entire battery module was short-circuited.
  • the short-circuit discharge of at least one of the first and second battery modules M1, M2 is not complete, the short-circuit discharge will occur at a maximum of 3/4 of the total voltage and current, but as with the discharge process described above, the discharge time will be shorter and the short-circuit event will be clearly milder than when the entire battery module is short-circuited.
  • the fifth short-circuit electrode (cell bus bar Bc) T5 of the battery pack P comes into contact with the water W, forming a short circuit as shown by the dotted line in the fourth battery module M4, and the fourth battery module M4 is short-circuited and discharged.
  • the battery pack P discharges in a short time, as in the discharging process described above, even if the short-circuit discharge of the other battery modules M1 to M3 has not yet been completely completed, and this is a milder short-circuit event than when the entire battery pack is short-circuited.
  • the battery pack P described above uses rod-shaped short-circuit electrodes T1 to T4, but since there is almost no movement of charge before the battery is submerged, no electromagnetic waves are generated. Even if a current flows and an electric field is generated when the battery is submerged, this is direct current, so the electric field is not separated and is limited to the generation of an electric field around the electrodes, and therefore the electrodes T1 to T4 do not become a noise source.
  • the battery pack P described above simply has short-circuit electrodes T1-T5 of different heights h1-h4 arranged on the individual battery modules M1-M4, so there is no need to change the height of the case K.
  • each battery module M1-M4 will be short-circuited in stages as the water level rises, resulting in a clearly milder short-circuit event than if the entire battery module were to short-circuit all at once.
  • the battery pack P can ensure the function of suppressing short-circuit current when submerged in water while suppressing increases in overall volume, mass, and cost. Moreover, the battery pack P can freely adjust the timing of the stepwise discharge short circuit simply by selecting the length of the short-circuit electrodes T1 to T4.
  • the height of each of the short-circuit electrodes T1 to T5 in the first to fourth battery modules M1 to M4 connected in series is increased in sequence in the order of connection, so that gradual short-circuit discharge can be performed more reliably and safely.
  • the height differences between the short-circuit electrodes of the battery modules arranged in the front and rear are all equal, so that step-by-step short-circuit discharge can be performed regularly.
  • the above battery pack P can be used as a power source for a vehicle.
  • the first to fifth short-circuit electrodes T1 to T5 are arranged on a straight line or within a band-shaped area along the left-right direction of the vehicle (the direction of the arrow R).
  • the first to fifth short-circuit electrodes T1 to T5 are arranged within a band-shaped area A.
  • the direction of arrow F is the front of the vehicle, and the height relationship of the gradually differing short-circuit electrodes T1 and T2 to T5 is h1 ⁇ h2 ⁇ h3 ⁇ h4.
  • the upward direction in each figure is the front of the vehicle.
  • the fourth short-circuit electrode T4 overlaps the second short-circuit electrode T2 behind it on the page, so a horizontal reference line is added at the position of the fourth short-circuit electrode T2 to indicate the height h3.
  • the battery pack P can perform step-by-step short-circuit discharge of the first through fourth battery modules M1 through M4 in the event of flooding, even if the vehicle is tilted forwards or backwards on a slope, etc., ensuring the function of suppressing short-circuit current in the event of flooding.
  • the above-mentioned battery pack P can be configured such that the first, third and fifth short-circuit electrodes T1, T3, T5 are arranged on a straight line connecting the second short-circuit electrode T2 and the fourth short-circuit electrode T4, for example, by devising the shapes of the cell bus bars Bc of the first and fourth battery modules M1, M4 and the second bus bar B2.
  • the above-mentioned battery pack P is capable of short-circuit discharge while ensuring good electrical conductivity by configuring the short-circuit electrodes T1 to T4 to be made of the same material as the bus bars Bc, B1 to B3 that connect the cells C together and the battery modules M1 to M4 together.
  • the above-mentioned battery pack P has a very simple structure, in particular the short-circuit electrodes T1 to T4 which are rod-shaped electrodes hanging down from the busbar, and their lower ends are spaced apart from the inner bottom surface G of the case K.
  • each battery module M1 to M4 can be short-circuited and discharged in stages, resulting in a mild short-circuit event.
  • Second Embodiment 7 is a diagram illustrating short-circuit electrodes T1 to T4 in a second embodiment of a battery pack P according to the present invention. Note that the same components as those in the first embodiment are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • the short-circuit electrodes T1 to T4 are rod-shaped electrodes that hang down from the busbar B and are covered with an insulating protective member 1.
  • Each protective member 1 has an opening 2 that exposes the short-circuit electrodes T1 to T4 to the outside, at a position equivalent to heights h1 to h4 that take into account the water level when submerged.
  • the protective member 1 in the illustrated example has multiple openings 2 at predetermined intervals along the length of the short-circuit electrodes T1 to T4, and the openings 2 are formed in the range from the top end of each short-circuit electrode T1 to T4 to its respective height h1 to h4.
  • the battery pack P equipped with short-circuit electrodes T1 to T4 having the above-mentioned protective member 1 comes into contact with water in sequence, starting with the short-circuit electrode T1 having the minimum height h1, as the water level rises during flooding, causing multiple battery modules (M1 to M4) to be short-circuit discharged in stages, resulting in a gentle short-circuit event.
  • the battery pack P has the protective member 1, it is possible to improve the shock resistance and vibration resistance of the short-circuiting electrodes T1 to T4 and prevent accidental short-circuiting under normal conditions. Furthermore, common parts of the same length can be used for the short-circuiting electrodes T1 to T4, and by changing the height of the opening 2, the timing of each short-circuit discharge can be freely set.
  • the configuration of the battery pack according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
  • the number and arrangement of cells and battery modules, the material, shape and arrangement of the short-circuit electrodes, etc. can be selected.
  • the above battery pack can be used for a variety of power sources, but because it can ensure the function of suppressing short circuit current in the event of flooding while suppressing increases in overall volume, mass, and cost, it is extremely suitable for use as a power source for vehicles, where safety is a priority and installation space is limited.

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Abstract

複数のセルＣを直列に接続した構造を有する電池モジュールＭ１～Ｍ４を複数備え、各々の電池モジュールが、水Ｗと電気分解反応を起こして短絡回路を形成する夫々の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５を備え、夫々の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５が、異なる高さｈ１～ｈ４に配置してある電池パックＰとし、全体の体積や質量、及びコストの増大を抑制しつつ、水位の上昇に伴って段階的に短絡放電を行うことにより短絡事象を穏やかにし、浸水時の短絡電流を抑制する機能を確保した。

Description

電池パック
　本発明は、複数の電池モジュールを備えた電池パックに関し、とくに、浸水時の短絡電流を抑制する機能を備えた電池パックに関するものである。
　従来、上記したような電池パックとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の電池パックは、直列に接続した複数の電池セルをケースに収容した構造である。そして、上記の電池パックは、バスバーの高さを階段状に変えた構造、又は、電池セルの高さを階段状に変えた構造にしている。
　上記の電池パックは、ケース内に浸水が生じた際、水位の上昇に伴って、低い位置のバスバー又は電池セルから段階的に短絡放電させる。これにより、上記の電池パックは、侵入した水にかかる電圧を下げて、短絡の事象を穏やかにする。
日本国特開２０２１－１３１９３６号公報
　しかしながら、上記したような従来の電池パックは、バスバーの高さを段階的に変えた構造の場合、バスバーより先に、全電池セルの総電圧と同電位のセル端子が、他のセル端子と同じタイミングで浸水するため、総電圧が侵入した水にかかり、期待した効果が得られない可能性がある。また、上記従来の電池パックは、バスバーの高さや電池セルの高さを段階的に変えた構造であるため、その分ケースの高さも大きくなり、電池パック全体の体積や質量が大きくなると共に、コストも増大するという問題点があった。
　本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、全体の体積や質量、及びコストの増大を抑制しつつ、浸水時の短絡電流を抑制する機能を確保することができる電池パックを提供することを目的としている。
　本発明に係わる電池パックは、複数のセルを直列に接続した構造を有する電池モジュールを複数備え、各々の電池モジュールが、水と電気分解反応を起こして短絡回路を形成する夫々の短絡用電極を備えている。そして、電池パックは、電池モジュールの夫々の短絡用電極が、異なる高さに配置してあることを特徴としている。
　本発明に係わる電池パックは、上記構成を採用したことにより、個々の電池モジュールに異なる高さの短絡用電極を配置するだけで、浸水の際、水位の上昇とともに各電池モジュールを段階的に短絡放電させる。これにより、上記電池パックは、全体の体積や質量、及びコストの増大を抑制しつつ、浸水時の短絡電流を抑制する機能を確保することができる。
電池パックの第１実施形態を説明する図であって、中央の平面図とその上下左右に４面の夫々の側面図を示す説明図である。 ケース内の水位がｈ１に上昇した状態を示す説明図である。 ケース内の水位がｈ２に上昇した状態を示す説明図である。 ケース内の水位がｈ３に上昇した状態を示す説明図である。 ケース内の水位がｈ４に上昇した状態を示す説明図である。 左側に短絡用電極の配置を示し、右側に車両が前後に傾斜した状態を示す説明図である。 電池パックの第２実施形態における短絡用電極を示す説明図である。
＜第１実施形態＞
　図１に示す電池パックＰは、複数のセルＣを直列に接続した構造を有する複数の電池モジュールＭ１～Ｍ４を備えている。セルＣや電池モジュールＭ１～Ｍ４の数はとくに限定されないが、図示例の電池パックＰは、図中で仮想線で示すケースＫに、第１～第４の４個の電池モジュールＭ１～Ｍ４が収容してある。そして、各電池モジュールＭ１～Ｍ４は、夫々８個のセルＣを備えている。なお、各電池モジュールＭ１～Ｍ４は、図示しないハウジングにセルＣを収容した構造にしても良い。
　各電池モジュールＭ１～Ｍ４におけるセルＣ同士は、これらの上部に配置したセル用バスバーＢｃにより接続してある。また、図１の中央に示す平面図において、左下側の第１電池モジュールＭ１と左上側の第２電池モジュールＭ２は、左側のセルＣ同士が、上部に配置した第１バスバーＢ１により接続してある。さらに、左上側の第２電池モジュールＭ２と右上側の第３電池モジュールＭ３は、中央側のセルＣ同士が、同じく上部に配置した第２バスバーＢ２により接続してある。
　さらに、右上側の第３電池モジュールＭ３と右下側の第４電池モジュールＭ４は、で右側のセルＣ同士が、同じく上部に配置した第３バスバーＢ３により接続してある。このようにして、各セルＣ同士及び電池モジュールＭ１～Ｍ４同士は、第１電池モジュールＭ１から時計回りで第４電池モジュールＭ４に至る方向に直列接続してある。
　上記の電池パックＰは、各々の電池モジュールＭ１～Ｍ４が、水と電気分解反応を起こして短絡回路を形成する第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５を備えている。そして、電池パックＰは、電池モジュールＭ１～Ｍ４の夫々の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５が、異なる水位の高さｈ１～ｈ４に配置してある。
　図示例の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５は、とくに第１～第４の短絡用電極Ｔ１～Ｔ４が、バスバーＢｃ，Ｂ１～Ｂ３から垂下する棒状の電極であって、下端部がケースＫの底部内面Ｇから離間している。短絡用電極Ｔ１～Ｔ５の高さｈ１～ｈ４は、その下端部からケースＫの内部底面Ｇに至る距離である。なお、この実施形態における第５短絡用電極Ｔ５は、第４電池モジュールＭ４におけるセル用バスバーＢｃを利用している。したがって、第５短絡用電極Ｔ５の高さｈ４は、セル用バスバーＢｃからケースＫの内部底面Ｇに至る距離である。
　図１中央の平面図に、第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５の位置を黒丸で示す。第１短絡用電極Ｔ１は、第１電池モジュールＭ１の右側のセルＣから突出するセル用バスバーＢｃに設けてある。また、第２短絡用電極Ｔ２は、第１及び第２の電池モジュールＭ１，Ｍ２を接続する第１バスバーＢ１に設けてある。さらに、第３短絡用電極Ｔ３は、第２及び第３の電池モジュールＭ２，Ｍ３を接続する第２バスバーＢ２に設けてある。さらに、第４短絡用電極Ｔ４は、第３及び第４の電池モジュールＭ３，Ｍ４を接続する第３バスバーＢ３に設けてある。そして、第５短絡用電極Ｔ５は、第４電池モジュールＭ４の左側のセルＣから突出するセル用バスバーＢｃを利用している。
　上記の第１～第４の短絡用電極Ｔ１～Ｔ４は、より望ましい実施形態として、バスバーＢｃ，Ｂ１～Ｂ３と同じ材料で形成することができ、その形態である棒状には、線状や帯状などの長尺状のものも含まれる。
　上記の第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５は、第１～第４の電池モジュールＭ１～Ｍ４の接続順で夫々の高さｈ１～ｈ４が順次大きい構成である。この実施形態では、第１及び第２の短絡用電極Ｔ１，Ｔ２の高さｈ１が伴に最小であって、これよりも第３短絡用電極Ｔ３の高さｈ２の方が大きく、第４短絡用電極Ｔ４の高さｈ３がさらに大きく、第５短絡用電極Ｔ５の高さｈ４が最大（ｈ１＜ｈ２＜ｈ３＜ｈ４）である。
　上記の第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５は、より好ましい実施形態として、第１～第４の電池モジュールＭ１～Ｍ４の接続順において、前後に配置した電池モジュール（例えばＭ１とＭ２）の短絡用電極同士の高さの差が、いずれも等しい（ｈ１＝（ｈ２－ｈ１）＝（ｈ３－ｈ２）＝（ｈ４－ｈ３）構成にすることができる。
　また、上記の電池パックＰは、第１～第４の電池モジュールＭ１～Ｍ４とケースＫの内面との間に、絶縁材等を設けた構成にすることができ、例えば、ケースＫの壁部を外側の金属層と内側の絶縁層とを有する二重構造にしても良い。さらに、夫々の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５のうちで最小高さとなる第１及び第２の短絡用電極Ｔ１，Ｔ２の高さｈ１は、適宜設定することができる。要するに、第１及び第２の短絡用電極Ｔ１，Ｔ２の下端部とケースＫの内部底面Ｇとの間に適当な隙間があれば良い。
　当該電池パックＰにおいて、各短絡用電極Ｔ１～Ｔ５の高さｈ１～ｈ４や、隣接する電極同士の高低差は、ケースＫ内における結露水の発生状況、各構成部材の濡れ性、ケースＫの防水性、浸水速度及び単位時間あたりの浸水量等々により決定することができる。とくに、第１及び第２の短絡用電極Ｔ１，Ｔ２とケースＫの内部底面Ｇとの隙間（高さｈ１，ｈ２）は、ケースＫ内で発生した結露水が両電極Ｔ１，Ｔ２付着しないように考慮して設定することが望ましい。
　上記構成を備えた電池パックＰは、ケースＫ内に浸水が発生し、図２に示すように水位がｈ１に達すると、第１及び第２の短絡用電極Ｔ１，Ｔ２の下端が水Ｗに接触することにより、第１電池モジュールＭ１に、図２中に点線で示す短絡回路が形成され、第１電池モジュールＭ１のみが短絡放電される。
　この際、第１電池モジュールＭ１の電圧は、全体の総電圧に比べて１／４であり、水Ｗを介したイオン伝導の抵抗が一定であると仮定すると、この短絡回路に流れる電流も１／４になる。これにより、水位がｈ１に達した時点での短絡は、全体が短絡した場合に比べて、明らかに穏やかな事象となる。
　次に、電池パックＰは、図３に示すように、水位が上昇して高さｈ２に達すると、第３短絡用電極Ｔ３の下端が水Ｗに接触して、第２電池モジュールＭ２に、点線で示す短絡回路が形成され、第２電池モジュールＭ２が短絡放電される。この際、第１電池モジュールＭ１の短絡放電が完了している場合には、第２電池モジュールＭ２も全体の１／４の電圧及び電流で短絡放電することができる。
　その一方で、第１電池モジュールＭ１の短絡放電が完了していない場合には、第１電池モジュールＭ１の残存電圧が短絡回路にかかるため、最大で全体の１／２の電圧及び電流で短絡放電することとなる。但し、水位がｈ１からｈ２に上昇する間に第１電池モジュールＭ１の残存エネルギが減るので、その分だけ第１及び第２の電池モジュールＭ１，Ｍ２の電圧がかかった短絡放電の時間は短くなる。したがって、水位がｈ２に達した時点では、第１電池モジュールＭ１の短絡放電が完了したか否かに関わらず、全体が短絡した場合に比べて、明らかに穏やかな短絡事象となる。
　次に、電池パックＰは、図４に示すように、水位が上昇して高さｈ３に達すると、第４短絡用電極Ｔ４の下端が水Ｗに接触して、第３電池モジュールＭ３に、点線で示す短絡回路が形成され、第３電池モジュールＭ３が短絡放電される。この際、第１及び第２の電池モジュールＭ１，Ｍ２の短絡放電が完了している場合には、第３電池モジュールＭ３も全体の１／４の電圧及び電流で短絡放電することができる。
　その一方で、第１及び第２の電池モジュールＭ１，Ｍ２の少なくとも一方の短絡放電が完了していない場合には、最大で全体の３／４の電圧及び電流で短絡放電することになるが、上述した放電過程と同様に、放電時間が短くなると共に、全体が短絡した場合に比べて、明らかに穏やかな短絡事象となる。
　さらに、電池パックＰは、図５に示すように、上昇した水位が高さｈ４に達すると、第５短絡用電極（セル用バスバーＢｃ）Ｔ５が水Ｗに接触して、第４電池モジュールＭ４に、点線で示す短絡回路が形成され、第４電池モジュールＭ４が短絡放電される。この際、電池パックＰは、他の電池モジュールＭ１～Ｍ３の短絡放電が完全に終了していなくても、上述した放電過程と同様に、短時間で放電が行われ、全体が短絡した場合に比べて穏やかな短絡事象となる。
　なお、上記の電池パックＰでは、棒状の短絡用電極Ｔ１～Ｔ４を採用しているが、浸水前では電荷の移動が殆ど無いので電磁波が発生することがなく、また、浸水時に電流が流れて電界が発生しても、直流であることから、電界が分離されずに電極周辺の電界発生に留まるので、電極Ｔ１～Ｔ４がノイズ発生源になることがない。
　このようにして、上記の電池パックＰは、個々の電池モジュールＭ１～Ｍ４に異なる高さｈ１～ｈ４の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５を配置するだけであるから、ケースＫの高さを変える必要もなく、浸水の際には、水位の上昇とともに各電池モジュールＭ１～Ｍ４を段階的に短絡させることとなり、全体が一斉に短絡した場合に比べて、明らかに穏やかな短絡事象を得ることができる。
　これにより、上記の電池パックＰは、全体の体積や質量、及びコストの増大を抑制しつつ、浸水時の短絡電流を抑制する機能を確保することができる。しかも、電池パックＰは、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４の長さを選択するだけで、段階的に行う放電短絡のタイミングを自在に調整することができる。
　また、上記の電池パックＰは、直列に接続した第１～第４の電池モジュールＭ１～Ｍ４において、その接続順で夫々の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５の高さを順次大きくしているので、段階的な短絡放電をより確実に且つ安全に行うことができる。
　さらに、上記の電池パックＰは、第１～第４の電池モジュールＭ１～Ｍ４の接続順において、前後に配置した電池モジュールの短絡用電極同士の高さの差をいずれも等しくしているので、段階的な短絡放電を規則的に行うことができる。
　さらに、上記の電池パックＰは、車両の電源として用いることができ、この場合、図６の左側の平面図に黒丸で示すように、第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５が、車両左右方向（矢印Ｒ方向）に沿う直線上又は帯状範囲内に配置してある。図示例の第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５は、帯状範囲Ａ内に配置してある。
　ここで、電池パックＰは、図６の左側下段に側面を示すように、矢印Ｆ方向が車両の前方向であると共に、段階的に異なる短絡用電極Ｔ１及びＴ２～Ｔ５高さ関係は、ｈ１＜ｈ２＜ｈ３＜ｈ４の関係にある。なお、図１～図５では、各図上方向が車両の前方向である。また、図６では、第２短絡用電極Ｔ２の紙面後方に第４短絡用電極Ｔ４が重なるので、第４短絡用電極Ｔ２の位置に水平な参考線を付して高さｈ３を示している。
　上記の電池パックＰは、図６の右側上段に示す如く車両の前方側（Ｆ側）が上がった状態や、若しくは図６の右側下段に示す如く車両の前方側（Ｆ側）が下がった状態になった場合、第１～第５の短絡用電極Ｔ１～Ｔ５の高さｈ１～ｈ４が若干変化するが、その高さｈ１～ｈ４の高さ関係（ｈ１＜ｈ２＜ｈ３＜ｈ４）は水平状態と同等に維持される。
　これにより、電池パックＰは、坂道等で車両が前後方向に傾斜した状態であっても、浸水時には、第１～第４の電池モジュールＭ１～Ｍ４の段階的な短絡放電を行うことができ、浸水時の短絡電流を抑制する機能を確保することができる。
　なお、上記の電池パックＰは、例えば、第１及び第４の電池モジュールＭ１，Ｍ４のセル用バスバーＢｃ、並びに第２バスバーＢ２の形状等を工夫することにより、第２短絡用電極Ｔ２と第４短絡用電極Ｔ４とを結ぶ直線上に、第１、第３及び第５の短絡用電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５を配置することができる。
　さらに、上記の電池パックＰは、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４が、セルＣ同士及び電池モジュールＭ１～Ｍ４同士を接続するバスバーＢｃ，Ｂ１～Ｂ３と同じ材料から成る構成にすることで、良好な導電性を確保しつつ短絡放電を行うことができる。
　さらに、上記の電池パックＰは、とくに、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４が、バスバーから垂下する棒状の電極であり、その下端部が、ケースＫの内部底面Ｇから離間しているので、極めて簡単な構造でありながら、浸水時には、各電池モジュールＭ１～Ｍ４を段階的に短絡放電させて、穏やかな短絡事象を得ることができる。
＜第２実施形態＞
　図７は、本発明に係わる電池パックＰの第２実施形態における短絡用電極Ｔ１～Ｔ４を説明する図である。なお、第１実施形態と同様の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　短絡用電極Ｔ１～Ｔ４は、バスバーＢから垂下した棒状を成す電極であって、絶縁性の保護部材１により被覆してある。夫々の保護部材１は、浸水時の水位を考慮した高さｈ１～ｈ４に相当する位置に、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４を外部に露出させる開口部２を有している。図示例の保護部材１は、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４の長手方向に沿って、所定間隔で複数の開口部２を有し、各短絡用電極Ｔ１～Ｔ４の上端から夫々の高さｈ１～ｈ４に至る範囲に開口部２が形成してある。
　上記の保護部材１を有する短絡用電極Ｔ１～Ｔ４を備えた電池パックＰは、第１実施形態と同様に、浸水時の水位の上昇に伴って、最小高さｈ１を有する短絡用電極Ｔ１から順に水に接触し、複数の電池モジュール（Ｍ１～Ｍ４）を段階的に短絡放電させることとなり、穏やかな短絡事象を得ることができる。
　また、上記の電池パックＰは、保護部材１を有することから、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４の耐衝撃性や耐振動性を向上させると共に、平常時の誤短絡を防ぐことができ、さらに、短絡用電極Ｔ１～Ｔ４に同じ長さの共通部品を使用し得ると共に、開口部２の高さを変えることで、夫々の短絡放電のタイミングを自由に設定することができる。
　本発明に係わる電池パックは、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能であり、セルや電池モジュールの数や配置、短絡用電極の材料、形状及び配置等を選択することができる。
　上記の電池パックは、様々な電源に適用可能であるが、全体の体積や質量、及びコストの増大を抑制しつつ、浸水時の短絡電流を抑制する機能を確保し得るので、安全性が重視されるうえに搭載空間が狭く限られている車両の電源への適用に極めて好適である。
　１　保護部材
　２　開口部
　Ｂｃ　セル用バスバー
　Ｂ１～Ｂ３　バスバー（モジュール間のバスバー）
　Ｃ　セル
　Ｇ　ケースの内部底面
　ｈ１～ｈ４　短絡用電極の高さ
　Ｋ　ケース
　Ｐ　電池パック
　Ｍ１～Ｍ４　電池モジュール
　Ｔ１～Ｔ５　短絡用電極

Claims (8)

  1. 　複数のセルを直列に接続した構造を有する電池モジュールを複数備え、
    　各々の前記電池モジュールが、水と電気分解反応を起こして短絡回路を形成する夫々の短絡用電極を備え、
    　前記電池モジュールの夫々の前記短絡用電極が、異なる高さに配置してあることを特徴とする電池パック。
  2. 　複数の前記電池モジュールが、直列に接続してあると共に、その接続順で夫々の前記短絡用電極の高さを順次大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  3. 　複数の前記電池モジュールの接続順において、前後に配置した前記電池モジュールの前記短絡用電極同士の高さの差が、いずれも等しいことを特徴とする請求項２に記載の電池パック。
  4. 　複数の前記電池モジュールを収容するケースを備え、
    　各々の前記短絡用電極の高さが、前記ケースの内部底面からの高さであることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  5. 　車両に搭載される電池パックであって、
    　夫々の前記電池モジュールの前記短絡用電極が、車両左右方向に沿う直線上又は帯状範囲内に配置してあることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  6. 　前記短絡用電極が、前記セル同士及び前記電池モジュール同士を接続するバスバーと同じ材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  7. 　複数の前記電池モジュールを収容するケースと、
    　前記セル同士及び前記モジュール同士を接続するバスバーとを備え、
    　前記バスバーが、前記セル及び前記電池モジュールの上部に配置してあると共に、
    　前記短絡用電極が、前記バスバーから垂下する棒状の電極であり、
    　前記短絡用電極の下端部が、前記ケースの内部底面から離間していることを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
  8. 　前記短絡用電極を夫々被覆する絶縁性の保護部材を備え、
    　夫々の前記保護部材が、前記短絡用電極の高さに相当する位置に、前記短絡用電極を外部に露出させる開口部を有していることを特徴とする請求項７に記載の電池パック。
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