(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに安全弁を設けた単電池を並べて接続し、並んだ安全弁を覆うフードによって排気ダクトを設け、並べられた最も外側の各単電池にそれぞれエンドプレートを重ね、該２枚のエンドプレートが複数の単電池を挟んで固定する電池モジュールであって、
前記少なくともいずれか一方のエンドプレートが、該エンドプレートで単電池を挟み込む方向と同一方向に前記フードを嵌め込み可能な導通口であって、前記排気ダクトに連通する導通口と該導通口に連通する排気口とを備えていることを特徴とする電池モジュール。
【請求項２】
前記安全弁がケースの両端面に形成されることで、前記排気ダクトが２本形成され、一方のエンドプレートが、一方の排気ダクトと導通口で連通し、かつ、他方 の排気ダクトを塞ぎ、他方のエンドプレートが、他方の排気ダクトと導通口で連通し、かつ、一方の排気ダクトを塞いでいることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項３】
前記エンドプレートは、前記単電池に重ねられる内側板と該内側板と間隔を空けて配置される外側板と、両側板の外周を囲む帯板とによって閉鎖空間を設け、か つ、該閉鎖空間に入口となる導通口と出口となる排気口とが設けられ、該導通口と排気口とが対向しないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池モジュール。
【請求項４】
前記内側板と外側板との間には、前記導通口から排気口への流路を蛇行させる仕切板が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電池モジュール。
【請求項５】
前記閉鎖空間内に１個又は複数個の難燃化剤が入れられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電池モジュール。
【請求項６】
電池モジュールが並べて接続された組電池であって、
請求項１ないし５のいずれかに記載の電池モジュールに備えられたエンドプレートが少なくともいずれか一方の最も外側の単電池に重ねられていることを特徴とする組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッドカーなどで使用される電池モジュール及び電池モジュールを並べて接続した組電池に関し、詳しくは、並べて接続された単電池を結束するためのエンドプレートや単電池から排出されるガスを排出する排気ダクトなどを備えている電池モジュール及び組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーなどで使用されるバッテリーは、単電池を並べて直列に接続した電池モジュールや、電池モジュールを並べて直列に接続した組電池によって高電圧化が図られ、また、放熱性や安全性を考慮した設計とされている。
【０００３】
そして、単電池の一例であるリチウムイオン電池は、シート状の正極板とシート状のセパレータとシート状の負極板とを重ね合わせ、渦巻状に巻回した発電要素と、必要量の電解液をケース内に収納した構成となっている。
【０００４】
また、単電池は、安全性を確保するため、ケースに安全弁を設けている。すなわち、単電池は、故障その他の異常時にケース内の電解液がガス化すると、安全弁が開弁することで、このガスをケース外に放出し、ケースが破裂しないようにされている。
【０００５】
なお、単電池は、ケースが上面を開口した容器状のケース本体と、ケース本体の開口部分を塞ぐ蓋板とを備え、蓋板から正極端子と負極端子が突出したものとされている。このような単電池は、複数個並べられ、隣り合っている単電池の正極端子と負極端子とを接続、すなわち直列に接続することで、大出力化した電池モジュールとして、さらに、電池モジュールを直列に接続した組電池として使用される。
【０００６】
そして、安全弁から排出されたガスを所期の方向にスムーズに排気するための排気ダクトを備えたバッテリシステムについての発明が特許文献１に記載されている。
【０００７】
このバッテリシステムは、単電池（特許文献１では「電池セル」）の端子面に安全弁の排出口が設けられ、この単電池を複数並べて接続した電池ブロックを両端面から一対のエンドプレートが挟着して固定し、電子部品を固定した回路基板が電池ブロックの端子平面と対向するように配置され、安全弁の排気口に連結する排気ダクト（特許文献１では「ガス排出ダクト」）が電池ブロックの端子平面と回路基板との間に配置されている。
【０００８】
排気ダクトは、エンドプレートに固定され、筒状に形成された端部がエンドプレートから突出し、この端部に排気用ダクトなどが連結され、安全弁の排気口から排気されたガスが排気ダクト及び排気用ダクトから速やかに外部に排出される。また、排気ダクトには、止めネジでエンドプレートに固定するための連結片が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−８０１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載されたバッテリシステムは、排気ダクトに連結片を設け、止めネジによって排気ダクトをエンドプレートに固定しているため、組立てが面倒なものになっている。また、特許文献１に記載されたバッテリシステムは、安全弁の排気口から排出されたガスが排気ダクトから勢いよく排気され、周囲に悪影響を及ぼすことがある。
【００１１】
そこで、本発明は、主として、排気ダクトとエンドプレートとを効率的に接続することができ、副次的に、排気用ダクトから排出されるガスの勢いを低減することができるようにした電池モジュール及び電池モジュールを並べて接続した組電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電池モジュールは、ケースに安全弁を設けた単電池を並べて接続し、並んだ安全弁を覆うフードによって排気ダクトを設け、並べられた最も外側の各単電池にそれぞれエンドプレートを重ね、該２枚のエンドプレートが複数の単電池を挟んで固定する電池モジュールであって、前記少なくともいずれか一方のエンドプレートが、該エンドプレートで単電池を挟み込む方向と同一方向に前記フードを嵌め込み可能な導通口であって、前記排気ダクトに連通する導通口と該導通口に連通する排気口とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
この電池モジュールによれば、エンドプレートが排気ダクトに連通する導通口とこの導通口に連通する排気口とを備えていることにより、並べて接続された単電池を挟んで固定するエンドプレートが排気ダクト内のガスを所期の方向に排出する機能を有する多機能なものとすることができる。
【００１４】
また、前記本発明に係る電池モジュールにおいて、前記安全弁がケースの両端面に形成されることで、前記排気ダクトが２本形成され、一方のエンドプレートが、一方の排気ダクトと導通口で連通し、かつ、他方の排気ダクトを塞ぎ、他方のエンドプレートが、他方の排気ダクトと導通口で連通し、かつ、一方の排気ダクトを塞いでいてもよい。
【００１５】
この電池モジュールによれば、一方の排気ダクトの一端が一方のエンドプレートの導通口と連通し、一方の排気ダクトの他端が他方のエンドプレートに塞がれ、他方の排気ダクトの一端（一方の排気ダクトの他端と同じ側）が他方のエンドプレートの導通口と連通し、他方の排気ダクトの他端（一方の排気ダクトの一端と同じ側）が一方のエンドプレートに塞がれることにより、一方の排気ダクト内のガスと、他方の排気ダクト内のガスとは反対方向に排出される。
【００１６】
また、前記本発明に係る電池モジュールにおいて、前記エンドプレートは、前記単電池に重ねられる内側板と該内側板と間隔を空けて配置される外側板と、両側板の外周を囲む帯板とによって閉鎖空間を設け、かつ、該閉鎖空間に入口となる導通口と出口となる排気口とが設けられ、該導通口と排気口とが対向しないように配置されていることが好ましい。
【００１７】
この電池モジュールによれば、排気ダクト内のガスがエンドプレートの導通口内に流入すると、外側板に当たり、内側板と外側板と帯板とによって囲まれた閉鎖空間内を流れ、排気口から排出されるため、排気ダクトから導入口に流入したガスの勢いを低減することができる。
【００１８】
また、前記本発明に係る電池モジュールにおいて、前記内側板と外側板との間には、前記導通口から排気口への流路を蛇行させる仕切板が設けられていることが好ましい。
【００１９】
この電池モジュールによれば、エンドプレートに設けられた仕切板が流路を蛇行させることにより、導通口から排気口までの距離が長くなり、排気口から排出されるガスの勢いをより低減することができる。さらに、仕切板は、リブとして作用し、エンドプレートを補強することができる。
【００２０】
また、前記本発明に係る電池モジュールにおいて、前記閉鎖空間内に１個又は複数個の難燃化剤が入れられていてもよい。
【００２１】
この電池モジュールによれば、閉鎖空間内に１個又は複数個の難燃化剤が入れられることにより、閉鎖空間内を流れるガスが難燃化され、排気口から排出されるガスの有害性を低減することができる。
【００２２】
また、本発明に係る組電池は、電池モジュールが並べて接続された組電池であって、前記本発明に係るいずれかに記載の電池モジュールに備えられたエンドプレートが少なくともいずれか一方の最も外側の単電池に重ねられていることを特徴としている。
【００２３】
この組電池によれば、電池モジュールを多機能化したエンドプレートによって挟んで固定することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、導通口と排気口とを備えたエンドプレートが並べられた最も外側の単電池を挟み、導通口と排気ダクトとが連通する電池モジュール又は組電池が提供されることにより、エンドプレートを多機能化したものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る電池モジュールの第１の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る電池モジュールの第２の実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係る電池モジュールの第２の実施形態を示す組立斜視図である。
【図４】本発明に係る電池モジュールの第３の実施形態を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１の実施形態〕
本発明に係る電池モジュールの第１の実施形態について図１を参照しながら説明する。電池モジュールは、複数の単電池１０，…を並べて接続したものであり、両側の単電池１０がエンドプレート２０によって挟まれている。
【００２７】
そして、単電池１０は、シート状の正極板、セパレータ、負極板を重ね合わせて扁平な渦巻状に巻回した発電要素（図示せず）をケース１１内に収納したもので、ケース１１は、上面を開口した箱型のケース本体１２の開口部を蓋板（図示せず）によって塞ぎ、蓋板１３から正極端子１４や負極端子１５が突出している。ケース本体１２は、長方形状の底板部（図示せず）の周縁に狭い間隔で対向する一対の側板部１２ａと、広い間隔で対向する一対の端板部１２ｂとを立設した有底筒状とされ、一方の端板部１２ｂに安全弁１６が設けられている。
【００２８】
そして、単電池１０と単電池１０は、側板部１２ａ同士が向き合うように並べられ、隣り合っている単電池１０の正極端子１４と負極端子１５とがバスバー１７によって接続されることで、大出力化が図られている。また、電池モジュールは、隣り合っている単電池１０の側板部１２ａと側板部１２ａとの間に冷却風が流れる隙間１８を設けたものとされている。また、並べられたすべての単電池１０，…の両端子１４，１５を避けるように各蓋板がカバー１９によって覆われている。
【００２９】
そして、複数の単電池１０，…が並べられることで、安全弁１６，…も直線状に並び、この安全弁１６がフード３１によって覆われることで、排気ダクト３０が設けられている。したがって、保持部３２と保持部３２との間に安全弁１６が位置する。また、このフード３１の両側縁を保持する一対の保持部３２が単電池１０，…の端板部１２ｂに跨って固定されている。
【００３０】
例えば、フード３１は、断面コ字形や図示しない円弧状などのＵ字溝状に形成されるが、両側縁を外向きに折曲したものとし、また、一対の保持部３２は、対向面に向き合う溝を形成したものとし、フード３１の両側縁を一対の保持部３２の溝に嵌め込むようにすることで、フード３１を一対の保持部３２に装着する作業性を良好にすることができる。ただし、図示しないが、フード３１は、断面コ字形のＵ字溝のような形状とし、各保持部３２は、外向きの溝を形成し、フード３１の各側縁を各保持部３２の各溝に嵌め込むようにしてもよいし、あるいは、フード３１をネジによって一対の保持部３２に固定してもよい。
【００３１】
そして、電池モジュールは、両端の単電池１０の露出している各側板部１２ａにエンドプレート２０が重ねられ（１枚のエンドプレート２０のみ図示）、両エンドプレート２０に複数のロッド（図示せず）が架け渡され、両エンドプレート２０の間隔が狭くなるように締め付けられることで、並べて接続された単電池１０，…を固定したものとなる。
【００３２】
このエンドプレート２０には、前記排気ダクト３０に連通する導通口２１と、この導通口２１に連通する排気口２２とが備えられている。すなわち、エンドプレート２０が単電池１０の側板部１２ａに重ねられると、導通口２１と排気ダクト３０とが連続する。なお、例えば、排気ダクト３０の外径と導通口２１の内径を設定し、かつ、導通口２１が単電池１０の端板部１２ｂと重なる側を開口することで、排気ダクト３０が導通口２１内に嵌め込まれるようになり、排気ダクト３０と導通口２１とを接続する作業性を良好にするとともに、排気ダクト３０内のガスがこの接続部分で漏洩しにくく、導通口２１内に流れるようにすることができる。
【００３３】
また、排気ダクト３０が図示したような角筒状であると、導通口２１も角筒形とされ、スムーズに両者を接続することができるようにされている。したがって、排気ダクト３０の形態にあわせて、導通口２１及び排気口２２は円筒形その他の筒形とされる。
【００３４】
また、導通口２１及び排気口２２は、両方のエンドプレート２０に備えてもよいし、一方のエンドプレート２０にのみ備え、他方のエンドプレート２０に備えないことにより、排気口２２の他端を塞いだ状態としてもよい。
【００３５】
いずれにしても、エンドプレート２０が導通口２１及び排気口２２を備えていることにより、並べて接続された複数の単電池１０，…を固定するため、最も外側の単電池１０の側板部１２ａにエンドプレート２０を重ねることにより、単電池１０を固定するとともに、排気ダクト３０のとエンドプレート２０の導通口２１及び排気口２２とを連続させることができる。
【００３６】
したがって、この電池モジュールは、ある単電池１０が異常な状態となり、ケース１１内でガスが発生すると、安全弁１６が開弁し、ガスはケース１１内から排気ダクト３０内に排気され、エンドプレート２０の導通口２１及び排気口２２から所期の方向に排出される。
【００３７】
〔第２の実施形態〕
本発明に係る電池モジュールの第２の実施形態について図２及び図３を参照しながら説明する。第２の実施形態における電池モジュールは、エンドプレート２０が内側板２３と外側板２４とを間隔を空けて配置し、内側板２３と外側板２４を囲む帯板２５によって閉鎖空間２６を設けたものであることを特徴としている。そして、外側板２４の一端（図面では右端）に排気ダクト３０と連通する導通口２１が設けられ、外側板２４の他端（図面では左端）に排気口２２が設けられている。また、内側板２３は、並べられた最も外側の単電池１０の側板部１２ａに重ねられる。
【００３８】
そして、内側板２３と外側板２４との間には、導通口２１から排気口２２への流路を蛇行させる仕切板２７が設けられている。この仕切板２７は、図示したように内側板２３に設けられ、あるいは図示しないが、外側板２４に設けられ、あるいは内側板２３と外側板２４の両方に設けられるが、いずれにしても、リブのように作用し、内側板２３及び外側板２４を補強する。
【００３９】
そして、帯板２５は、内側板２３の外周縁から外側板２４に向かうように設けられた周壁部２５ａと、外側板２４の外周縁から内側板２３に向かうように設けられた周壁部２５ｂとを組み合わせ、一方の周壁部２５ａ，２５ｂが他方の周壁部２５ｂ，２５ａに嵌め込むようにされている。ただし、帯板２５は、内側板２３又は外側板２４のいずれかにのみ設けた周壁部２５ａによって構成してもよい。また、内側板２３に設けられた周壁部２５ａには、内側板２３の一端（図面では右端）において、導通口２１と閉鎖空間２６とを連通させる不連続部が設けられている。
【００４０】
また、図示したエンドプレート２０は、外側板２４の一端部（図面では右端部）に導通口２１を設け、外側板２４の他端部（図面では左端部）に排気口２２を設けているため、流路が導通口２１から二方向に分岐し、迷路のようになって排気口２２で合流するように仕切板２７を設けている。なお、図示しないが、導通口２１が外側板２４の一端部（図面では右端部）に設けられ、排気口２２が外側板２４の中心に設けられてもよく、この場合は、流路が渦巻状になるように仕切板２７を設けてもよい。
【００４１】
また、いずれにしても、流路内には、１個又は複数の難燃化剤（図示せず）が入れられる。
【００４２】
そして、図３に示すように、並べて接続された単電池１０，…の最も外側の側板部１２ａにこのようなエンドプレート２０が重ね合わされる（図面では手前側の単電池１０に重ねられるエンドプレート２０のみ示すが、実際は奥側の単電池１０にもエンドプレートが重ねられる。）。すると、排気ダクト３０とエンドプレート２０の導通口２１とが連通する。また、両エンドプレート２０に複数のロッド（図示せず）が架け渡され、両エンドプレート２０の間隔が狭くなるように締め付けられることで、単電池１０，…を並べて接続した電池モジュールとなる。
【００４３】
この電池モジュールを構成している単電池１０が異常な状態となり、ケース１１内でガスが発生し、安全弁１６が開弁することで、排気ダクト３０内に排気されたガスは、エンドプレート２０の導通口２１に流れる。そして、このガスは、エンドプレート２０の蛇行した流路内を流れることで、減速し、排気口２２から排出される。また、このガスは、流路内に入れられた難燃化剤によって燃焼しにくいガスに変化して、排気口２２から排出される。
【００４４】
〔第３の実施形態〕
本発明に係る電池モジュールの第３の実施形態について図４を参照しながら説明する。この電池モジュールは、単電池１０の両方の端板部１２ｂに安全弁１６（図１参照）が設けられ、２本の排気ダクト３０ａ，３０ｂを設けたものである。ここでは、図面において、手前側の排気ダクト３０ａを第１の排気ダクト３０ａ、奥側の排気ダクト３０ｂを第２の排気ダクト３０ｂという。
【００４５】
そして、図面において、手前側で露出している単電池１０の側面部１２ａ（図１参照）に第１のエンドプレート２０ａが重ねられ、奥側で露出している単電池１０の側面部に第２のエンドプレート２０ｂが重ねられる。両エンドプレート２０ａ，２０ｂとも、基本的に第２の実施形態で説明したエンドプレート２０と同じ構成であるが（第２の実施形態と同一部分は、同一符号を付する。）、第１のエンドプレート２０ａは、第２の排気ダクト３０ｂの一端部（図面では左端部）を塞ぐ蓋部２８を設け、第２のエンドプレート２０ｂは、第１の排気ダクト３０ａの他端部（図面では右端部）を塞ぐ蓋部（図示せず）を設けたものとされている。なお、蓋部２８は、内側板２３に設けてもよいし、外側板２４に設けてもよい。
【００４６】
この電池モジュールは、単電池１０内で発生したガスが第１の排気ダクト３０ａから第１のエンドプレート２０ａの方へ流れ、排気口２２から排出されるが、第２のエンドプレート２０ｂの蓋板によって他端部（図面では右端部）から排出されない。また、第２の排気ダクト３０ｂ内に排気されたガスは、から第２のエンドプレート２０ｂの方へ流れ、排気口２２から排出されるが、第１のエンドプレート２０ａの蓋部２８によって一端部（図面では左端部）から排出されない。したがって、排気ダクト３０ａ，３０ｂごとに一方向のガスの流れがつくられる。
【００４７】
〔その他の実施形態〕
第３の実施形態で説明した第１の排気ダクト３０ａと第２の排気ダクト３０ｂとが備えられている電池モジュールにおいて、一方で露出している単電池１０に重ねられるエンドプレート２０が両端に導通口２１を設け、中心に排気口２２を設けたものとし、他方で露出している単電池１０に重ねられるエンドプレート２０は、両排気ダクト３０ａ，３０ｂを塞ぐようにしてもよい。
【００４８】
また、第１の実施形態のエンドプレート２０に難燃化剤を入れておいてもよいし、逆に、第２及び第３の実施形態のエンドプレート２０に難燃化剤を入れないようにしてもよい。また、第２及び第３の実施形態のエンドプレート２０は、流路が仕切板２７によって蛇行していない閉鎖空間２６を設けただけとしてもよい。
【００４９】
なお、図示しないが、前記いずれの実施形態における電池モジュールも、複数並べて接続されることにより、自動車のバッテリーなどとして使用される組電池なる。ただし、当然ながら、エンドプレート２０は、組電池と組電池との間には介在せず、最も外側の両単電池１０に重ねられる。あるいは、エンドプレート２０は、一方の最も外側の単電池に重ねられ、他方の最も外側の単電池には従来のエンドプレートが重ねられるようにしてもよい。
【００５０】
いずれにしても、エンドプレート２０は、連通する連通口２１と排気口２２とを備え、あるいは、内側板２３と外側板２４と帯板２５とによって閉鎖空間２６を設け、あるいは、仕切板２７によって迷路のような流路を設けたものとされる。
【符号の説明】
【００５１】
１０……単電池
１１……ケース
１６……安全弁
２０……エンドプレート
２０ａ…エンドプレート
２０ｂ…エンドプレート
２１……導通口
２２……排気口
２３……内側板
２４……外側板
２５……帯板
２６……閉鎖空間
２７……仕切板
３０……排気ダクト
３０ａ…排気ダクト
３０ｂ…排気ダクト
【図１】
0005594592.tif 000002
【図２】
0005594592.tif 000003
【図３】
0005594592.tif 000004
【図４】
0005594592.tif 000005