(57)【要約】【課題】電池パックの異常（例えば、熱暴走）が発生した場合でも、電圧検出線を安全な状態に保持することができる電池パックを提供する。【解決手段】ケース１３内に収容される複数の電池セル３０を備える電池パック１０であって、電池セル３０をケース１３に固定する金属製のホルダ４０を備え、ホルダ４０付近には、各電池セル３０にそれぞれ接続される電圧検出線５０が設けられており、ホルダ４０と電圧検出線５０との間には、電池セル３０の熱暴走に伴う発熱により膨張する熱膨張材７０が配置されている構成とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に収容される複数の電池セルを備える電池パックであって、
前記電池セルをケースに固定する金属製のホルダを備え、前記ホルダ付近には、各電池セルにそれぞれ接続される電圧検出線が設けられており、前記ホルダと前記電圧検出線との間には、前記電池セルの熱暴走に伴う発熱により膨張する熱膨張材が配置されている
ことを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックであって、
前記電圧検出線の前記電池セルとの接続部は、前記熱膨張材が膨張した際に接続が維持されるように弛緩状態となっている
ことを特徴とする電池パック。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池パックであって、
前記電圧検出線の前記電池セルとは反対側は、前記ケースによって覆われており、
前記電圧検出線と前記ケースとの間には、空間部が形成されている
ことを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項３に記載の電池パックであって、
前記空間部の距離は、少なくとも熱膨張後の前記熱膨張材の厚さ以上である
ことを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両等に搭載される電池パックに関し、特に、電池セルの熱暴走（熱連鎖）時の安全性をより高めることができる電池パックの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機（モータ）を動力源として備える電気自動車やハイブリッド車等の電動車両には、電動機に電力を供給するための電池パックが搭載されている。電池パックは、複数の電池セルと、これら複数の電池セルを収容するケースとを備えており、各電池セルはケース内で電気的に接続されている。
【０００３】
各電池セルの構造は様々あるが、例えば、正極板、負極板及びセパレータを含む発電要素を電解液と共に容器内に収容し、この容器を蓋部材によって密閉するようにしたものがある。このような電池セルにおいては、例えば、容器内に金属ごみ等の異物が混入していると、この異物によって内部短絡（ショート）が発生してしまう虞がある。
【０００４】
内部短絡が生じると、容器内の温度が上昇すると共にガスが発生し、容器内の圧力が上昇してしまうことがある。このため電池セルには、一般的に、容器内の圧力が所定値まで上昇すると開弁する安全弁が設けられ、圧力上昇による破裂を抑制している。
【０００５】
また、複数の電池セルが容器内に密封されている電池パックにおいては、内部短絡に伴い安全弁が開弁すると、その電池セルの熱の影響を受けて、隣接する正常な電池セルでも内圧が上昇して安全弁が開弁してしまうといった状況（いわゆる熱暴走、熱連鎖）に陥る虞がある。
【０００６】
ところで、複数の電池セルを備える電池パックの構造は様々提案されているが、例えば、複数の電池セルを所定数毎に金属製のホルダで保持してケースに固定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−２７８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電池パックには、このような金属製のホルダ上に電圧検出線が設けられているものがある。このような構造において熱暴走が生じると、電池セルの熱がホルダを介して電圧検出線に伝わり電圧検出線の被覆が剥がれ、短絡等の二次的な被害が発生してしまう虞がある。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電池パックの異常（例えば、熱暴走）が発生した場合でも、電圧検出線を安全な状態に保持することができる電池パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、ケース内に収容される複数の電池セルを備える電池パックであって、前記電池セルをケースに固定する金属製のホルダを備え、前記ホルダ付近には、各電池セルにそれぞれ接続される電圧検出線が設けられており、前記ホルダと前記電圧検出線との間には、前記電池セルの熱暴走に伴う発熱により膨張する熱膨張材が配置されていることを特徴とする電池パックにある。
【００１１】
ここで、前記電圧検出線の前記電池セルとの接続部は、前記熱膨張材が膨張した際に接続が維持されるように弛緩状態となっていることが好ましい。
【００１２】
また前記電圧検出線の前記電池セルとは反対側は、前記ケースによって覆われており、前記電圧検出線と前記ケースとの間には、空間部が形成されていることが好ましい。さらに、前記空間部の距離は、少なくとも熱膨張後の前記熱膨張材の厚さ以上であることが好ましい。
【００１３】
また前記電圧検出線の前記電池セルとの接続部は、前記熱膨張材が膨張した際に切断されるように緊張状態となっていてもよい。この場合、前記熱膨張材には、前記電池セルに接続される各電圧検出線が個別に挿入される複数の挿入孔が形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
かかる本発明の電池パックによれば、電池パックの異常（例えば、熱暴走）が発生した場合でも、電圧検出線を安全な状態に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電池パックの使用態様の一例を示す図である。
【図２】電池パックの概略構成を示す斜視図である。
【図３】電池パックが備える電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図４】電池モジュールを構成する電池セルの外観を示す図である。
【図５】本発明に係る電池パックにおける電圧検出線及び熱膨張シートを説明する図であり、電池ケース内の構造を模式的に示す図である。
【図６】本発明に係る電池パックにおける電圧検出線及び熱膨張シートの他の例を説明する図であり、電池ケース内の構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る電池パックは、例えば、電動車両に搭載され、電池セルに設けられた安全弁が開弁して熱暴走が発生した場合でも、電圧検出線を安全な状態に保持することができる構造に特徴を有するものである。
【００１７】
図１に示す車両１は、例えば、電気自動車やハイブリッド車両等の電動車両であり、図示しないモータ（電動機）に電力を供給するための電池パック１０が搭載されている。
【００１８】
電池パック１０は、図２に示すように、パックトレイ１１及びパックカバー１２とで構成される電池ケース１３と、この電池ケース１３内に収容される電池モジュール２０と、を備えている。
【００１９】
電池ケース１３内には、図２及び図３に示すように、電池モジュール２０が複数収容されており、各電池モジュール２０は、近接して並設された複数の電池セル（二次電池）３０を備えている。このように電池ケース１３内には、複数の電池セル３０が収容されている。これら複数の電池セル３０は、図示は省略するがバスバー等によって直列に接続されている。なお各電池モジュール２０が備える電池セル３０の数は、特に限定されるものではない。
【００２０】
ここで、複数の電池セル３０を備える各電池モジュール２０は、金属製のホルダ４０によって、パックトレイ１１に固定されている。本実施形態では、ホルダ４０は、電池モジュール２０を構成する各電池セル３０の上部を覆って設けられるアッパホルダ４１を備え、このアッパホルダ４１がボルト等によってパックトレイ１１に固定されている。
【００２１】
電池モジュール２０を構成する各電池セル３０は、例えば、リチウムイオン電池等の密閉型の二次電池であり、図４に示すように、容器３１と、容器３１を封止する蓋部材３２と、を備えている。容器３１の内部には、正極板、負極板及びセパレータを含む電極体（発電要素）が電解液と共に収容されている。また電極体は、公知の構造であるため、ここでの説明は省略する。
【００２２】
蓋部材３２には、容器３１内に収容された電極体の正極板又は負極板にそれぞれ接続される正極端子部材３３及び負極端子部材３４が設けられている。蓋部材３２にはさらに、これら正極端子部材３３及び負極端子部材３４間に安全弁３５が設けられている。
【００２３】
安全弁３５は、蓋部材３２の他の部分よりも相対的に脆弱に形成されており、例えば、容器３１内で内部短絡（ショート）が生じた際等に、容器３１の内圧が所定値に達すると開弁するように構成されている。これにより容器３１の内圧が上昇した場合でも、容器３１内のガスが開弁した安全弁３５から外部に噴出する。したがって、内圧の上昇による容器３１の破裂を抑制することができる。
【００２４】
ところで、図５に示すように、電池ケース１３内に収容される各電池セル（バスバー含む）３０の端子間には、各電池セル３０の電圧を検出するための電圧検出線５０がそれぞれ接続されている。この電圧検出線５０は、図示は省略するがバッテリ制御ユニット（ＢＭＳ）に接続されている。バッテリ制御ユニットは、電圧検出線５０を介して各電池セル３０の電圧を検出し、その検出結果等に基づいて、各電池セル３０の充電状態や異常の有無を監視する。
【００２５】
電圧検出線５０は、電池モジュール２０をパックトレイ１１に固定するためのホルダ４０付近に配設されている。例えば、本実施形態では、電圧検出線５０は、ホルダ４０（アッパホルダ４１）上に配設されている。電圧検出線５０は、より詳細には、複数本が束ねられた状態でホルダ４０上に配設される配線部５１と、この配線部５１から延設されて各電池セル３０の端子間にそれぞれ接続される接続部５２とで構成されている。
【００２６】
そして、この電圧検出線５０とホルダ４０（アッパホルダ４１）との間（隙間）には、シート状の熱膨張材（熱膨張シート）７０が設けられている。すなわちホルダ４０上には、電圧検出線５０の接続部５２が延設される部分を除く所定領域に、熱膨張シート７０が設けられ、この熱膨張シート７０上に電圧検出線５０の配線部５１が固定されている。
【００２７】
熱膨張シート７０は、比較的厚さの薄いシート状の熱膨張材であり、電池セル３０が正常な状態では、電圧検出線５０は、ホルダ４０に近接して配置されている（図５（ａ））。一方、電池セル３０に異常が生じて発熱した場合（例えば、熱暴走が生じた場合）、その熱によって熱膨張シート７０が膨張して厚さが増加し、ホルダ４０と電圧検出線５０（配線部５１）との隙間が広げられる（図５（ｂ））。
【００２８】
このように電池セル３０に異常が生じた際に、ホルダ４０と電圧検出線５０との隙間が広げられることで、電池セル３０の熱が、金属製のホルダ４０を介して電圧検出線５０に伝わるのを抑制することができる。したがって、電池セル３０の熱によって電圧検出線５０の被覆が剥がれ、電圧検出線５０同士や、電圧検出線５０とホルダ４０とが接触して短絡するといった二次的被害の発生を抑制することができる。つまり、電池パックの異常（例えば、熱暴走）が発生した場合でも、電圧検出線５０を安全な状態に保持することができる。
【００２９】
ここで、電圧検出線５０の各電池セル３０との接続部５２は、熱膨張シート７０が膨張した際に電池セル３０との接続が維持されるように、例えば、正常時には弛緩状態となっていることが好ましい。すなわち熱膨張シート７０上に固定された電圧検出線５０の配線部５１から延設されて各電池セル３０に接続される接続部５２が、正常時には弛んだ状態となっていることが好ましい。言い換えれば、電圧検出線５０の接続部５２の長さが、熱膨張後の熱膨張シート７０の厚さよりも長くなっていることが好ましい。
【００３０】
これにより、電池セル３０の異常によって熱膨張シート７０が熱膨張した場合でも、二次的被害を抑制しつつ、電圧検出線５０と電池セル３０との接続状態を維持することができる。したがって、電池セル３０の異常が発生した場合でも、バッテリ制御ユニット（ＢＭＳ）による電池セル３０の監視を継続することができる。
【００３１】
また電圧検出線５０の上部（電池セル３０とは反対側）は、パックカバー１２によって覆われているが、電圧検出線５０とパックカバー１２との間には、空間部８０が形成されている。この空間部８０は、極力大きく（高く）形成されていることが好ましく、少なくとも熱膨張後の熱膨張シート７０の厚さ以上の距離（高さ）で形成されていることが望ましい。
【００３２】
これにより、電池セル３０に異常が生じた際、熱膨張シート７０の膨張によって、ホルダ４０と電圧検出線５０との隙間を十分に確保することができる。また電池セル３０が正常な状態では、空間部８０によって、電圧検出線５０が電池ケース１３の外部からの熱の影響を受けるのを抑制することができる。
【００３３】
ここで、熱膨張シート（熱膨張材）７０の材質は、電池セル３０の熱により膨張するものであれば特に限定されず、既存のものを採用すればよいが、電池セル３０に熱により正常時の５〜１０倍程度まで膨張するものであることが好ましい。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
例えば、上述の実施形態では、電圧検出線５０の接続部５２は、電池セル３０の異常に伴い熱膨張シート７０が熱膨張した際、電池セル３０との接続が維持されるように構成されていたが、熱膨張シート７０が熱膨張した際に切断されるように構成されていてもよい。
【００３６】
例えば、図６に示すように、電圧検出線５０の接続部５２は、電池セル３０の正常時において、緊張状態（弛みがない状態）となっていてもよい（図６（ａ））。具体的には、電圧検出線５０の接続部５２の長さを、熱膨張前の熱膨張シート７０の厚さと略同程度の長さとする。
【００３７】
このような構成でも、通常時には、電圧検出線５０は、ホルダ４０に近接して配置され（図６（ａ））、電池セル３０に異常が生じると、電池セル３０の熱によって熱膨張シート７０が膨張して厚さが増加し、ホルダ４０と電圧検出線５０との隙間が広げられる（図６（ｂ））。ただし、この構成では、ホルダ４０と電圧検出線５０との隙間が広げられることで、各電圧検出線５０の接続部５２が破断して、電圧検出線５０と各電池セル３０との電気的接続が切断される。
【００３８】
このような構成としても、電圧検出線５０同士、あるいは電圧検出線５０とホルダ４０とが接触して短絡するといった二次的被害の発生を抑制することができる。
【００３９】
またこのように電圧検出線５０の接続部５２を破断させる場合、熱膨張シート７０には、電池セル３０に接続される各電圧検出線５０の接続部５２が個別に挿入される複数の挿入孔７１が形成されていることが好ましい。すなわち各電圧検出線５０の接続部５２は、熱膨張シート７０に形成された別々の挿入孔７１に挿入されていることが好ましい。
【００４０】
これにより、熱膨張シート７０が熱膨張して、各電圧検出線５０の接続部５２が破断した際、電圧検出線５０の先端部が、熱膨張シート７０の挿入孔７１内に収容される。したがって、電圧検出線５０同士、あるいは電圧検出線５０とホルダ４０との接触をより確実に抑制することができる。
【００４１】
また上述の実施形態では、ホルダとして、電池セルの上部を覆うアッパホルダを備える構成を例示したが、ホルダは、電池モジュールを電池ケースできる構成を有しているものであればよい。ホルダは、例えば、電池モジュールの側部や底部側に設けられるものであってもよい。その場合でも、ホルダと、ホルダ付近に設けられた電圧検出線との間に熱膨張シートが配置されていることで、ホルダと電圧検出線との接触を抑制することができる。
【００４２】
また上述の実施形態では、電動車両に搭載される電池パックを一例として本発明を説明したが、本発明は、車両用以外の電池パックにも適用することができるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１  車両（電動車両）
１０  電池パック
１１  パックトレイ
１２  パックカバー
１３  電池ケース
２０  電池モジュール
３０  電池セル
３１  容器
３２  蓋部材
３３  正極端子部材
３４  負極端子部材
３５  安全弁
４０  ホルダ
４１  アッパホルダ
５０  電圧検出線
５１  配線部
５２  接続部
７０  熱膨張シート
７１  挿入孔
８０  空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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