(57)【要約】【課題】ダクトを保持する構造を簡単化するとともに、ダクトの変形を防止すること。【解決手段】複数の電池１を配列して直列接続してなる直方体状の電池集合体２と、この電池集合体に取り付けられ、隣り合う電池の電極間を接続するバスバー９を保持する樹脂性のバスバーモジュール１１と、各電池の電極が突出する面６に形成されるガス抜き用の孔と、これらの孔を覆いながら電池の配列方向に延在させて電池集合体に取り付けられる樹脂製のダクト３とを備え、ダクトとバスバーモジュールに、ダクトをバスバーモジュールに係止するロック機構２３を設けること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池を配列して直列接続してなる直方体状の電池集合体と、この電池集合体に取り付けられ、隣り合う前記電池の電極間を接続するバスバーを保持する樹脂性のバスバーモジュールと、前記各電池の前記電極が突出する面に形成されるガス抜き用の孔と、これらの孔を覆いながら電池の配列方向に延在させて前記電池集合体に取り付けられる樹脂製のダクトとを備え、
前記ダクトと前記バスバーモジュールには、前記ダクトを前記バスバーモジュールに係止するロック機構が設けられる電池集合体のダクト保持構造。
【請求項２】
前記ロック機構は、前記ダクトと前記バスバーモジュールの互いに対向する側面のうち一方の側面から突出する係止部と、他方の側面から突出する係止受部とを備え、前記係止部が前記係止受部の挿入口に挿入されて係止されることを特徴とする電池集合体のダクト保持構造。
【請求項３】
前記ロック機構は、前記電池の配列方向に複数設けられることを特徴とする請求項２に記載の電池集合体のダクト保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池集合体のダクト保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直方体状の複数の電池を配列し、隣り合う電池の正極と負極をバスバーによって直列接続して構成される電池集合体が記載されている。この電池集合体を構成する電池には、電池内部で発生するガスを抜くためのガス抜き孔（以下、適宜、孔と略す。）が設けられている。この孔は、例えば、電池の側面を開口させて形成され、薄い金属膜等で塞がれている。これにより、電池内部で発生したガスは、電池内部の圧力が所定値以上に高くなると、金属膜を破断して孔から噴出するようになっている。
【０００３】
この種の電池は、通常、正極と負極の少なくとも一方が設けられる電極面にガス抜き孔が設けられている。例えば正極と負極の両方が設けられる電極面には、両電極間の中央付近にガス抜き孔が設けられている。このような電池を配列して形成される電池集合体には、各孔から噴出するガスを誘導して排出する樹脂製のダクトが取り付けられている。このダクトは、それぞれの孔を覆って電池の配列方向に延在させて設けられ、各弁から噴出されたガスが流れる流路を電池集合体の電極面との間に形成する。
【０００４】
ところで、各電池の孔から噴出するガスは比較的高温であるため、ダクトが高温のガスに曝されて変形することがある。図３は、電池集合体５０の電極面５１に取り付けられたダクト５２を示す断面図であり、電池集合体５０は、電極面５１付近のみを示し、他の部分を省略している。図３（ａ）に示すように、孔５３から噴出されたガス５４は、ダクト５２内を矢印の方向に流れて外部に排出される。一方、図３（ｂ）に示すように、ダクト５２はガス５４によって加熱されると、長手方向の中央付近が矢印の方向（電極面から離間する方向）に変形して反り上がる。この場合、ダクト５２と電極面５１との間に隙間５５が発生し、この隙間５５からガス５４が外部に漏れ出すおそれがある。
【０００５】
この点、特許文献１では、複数の電池（電池集合体）をケース内に収容して固定するとともに、樹脂性のカバー部材をダクトの上から被せて、ダクトを電極面に押し付けた状態で、カバー部材をケースに保持することが記載されている。これによれば、電池集合体の電極面とカバー部材との間にダクトを保持することができるため、ダクトの変形を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１１３８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１においては、カバー部材をケースに保持する構造として、カバー部材の両端部から突出する爪部をケースの外周縁に形成される収容部に嵌合させて係止するようになっている。しかし、このような構造では、カバー部材を電池集合体の電極面の幅方向に亘って形成することになるため、電池集合体に組み付ける部品の大型化と複雑化を招くとともに、カバー部材のケースへの組付性が悪くなるという問題がある。また、カバー部材が大きくなると変形しやすくなるため、ダクトの変形を防ぐことができなくなるおそれがある。
【０００８】
本発明の課題は、ダクトを保持する構造を簡単化するとともに、ダクトの変形を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、複数の電池を配列して直列接続してなる直方体状の電池集合体と、この電池集合体に取り付けられ、隣り合う電池の電極間を接続するバスバーを保持する樹脂性のバスバーモジュールと、各電池の電極が突出する面に形成されるガス抜き用の孔と、これらの孔を覆いながら、電池の配列方向に延在させて電池集合体に取り付けられる樹脂製のダクトとを備え、ダクトとバスバーモジュールには、ダクトをバスバーモジュールに係止するロック機構が設けられることを特徴とする。
【００１０】
このように、電池集合体に取り付けられるバスバーモジュールにダクトを係止させることで、ダクトを保持するための新たな部材を設ける必要がなくなるから、ダクトを保持する構造が簡単になる。また、ダクトとバスバーモジュールにそれぞれロック機構を設けることで、ダクトをバスバーモジュールに直接係止させることができるから、ダクトの保持力を高め、ダクトの変形を防ぐことができる。
【００１１】
具体的には、ロック機構は、ダクトとバスバーモジュールの互いに対向する側面のうち一方の側面から突出する係止部と、他方の側面から突出する係止受部とを備え、係止部が係止受部の挿入口に挿入されて係止されるものとする。
【００１２】
このようにすれば、ダクトとバスバーモジュールの隙間にロック機構を設けることができるから、空間の利用率を高め、電池集合体の大型化を防ぐとともに、ダクトの組付性を高めることができる。
【００１３】
また、ロック機構は、電池の配列方向に複数設けられるものとする。このようにすれば、ダクトの変形をより確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構造でダクトを電池集合体に取り付けるとともに、ダクトの変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電池集合体のダクト保持構造を示す斜視図である。
【図２】図１のロック機構を拡大して示す斜視図である。
【図３】従来のダクト保持構造においてダクトが変形する様子を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用してなる電池集合体のダクトの保持構造の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明が適用される電池集合体は、例えば、電動モータの駆動力によって走行する電気自動車や、エンジンと電動モータとの双方の駆動力で走行するハイブリッド車等に搭載され、電動モータに電力を供給する電源装置に適用されるものであるが、この例に限られるものではなく、他の移動体の電源装置等に適用することもできる。
【００１７】
図１は、複数の電池１から構成される電池集合体２にダクト３が保持される構成を示す斜視図である。図１において、電池集合体２は、ダクト３が取り付けられる面の近傍のみを表している。図２は、図１のダクト３の保持構造を拡大して示す斜視図である。なお、図１，２において、電池１が配列される方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する電池１の幅方向をＹ方向とし、各電池１から電極が突出する方向をＺ方向としている。
【００１８】
電池集合体２は、直方体状に形成される複数の電池１を配列した状態で、絶縁性のケース５に収容されて構成される。この電池集合体２は、全体として直方体状に形成される。各電池１は、一つの電極面６から正極の電極柱である正極柱７と負極の電極柱である負極柱８がそれぞれ上方（Ｚ方向）に突出している。各電池１の電極面６は、図１に示すように、電池集合体２の上面（以下、セル上面という。）の一部となっている。電池集合体２は、複数の電池１の正極柱７と負極柱８を交互に配置し、隣り合う電池１の正極柱７と負極柱８をそれぞれバスバー９で接続することによって直列に接続される。各電池１の正極柱７と負極柱８には、ナット１０を螺合させるためのねじ溝が形成されている。なお、電池集合体２は、本実施形態のようにケース５に電池１を収容する場合に限られるものではなく、例えば、互いに重ね合わせた複数の電池１を周知の固定部材によって一体的に拘束させたものであってもよい。
【００１９】
各電池の電極面６には、正極柱７と負極柱８の間の中央部に図示しないガス抜き孔（放圧弁ともいう。図３のガス抜き孔５３と同じ）が設けられている。このガス抜き孔は、例えば、電池の電極面６を開口させ、この開口部分を薄い金属膜等で塞いで形成される。これにより、電池１の内部でガスが発生し、電池内の圧力が所定値以上に高くなると、金属膜を破断してガス抜き孔からガスが噴き出すようになっている。
【００２０】
電池集合体２のセル上面には、２つのバスバーモジュール１１ａ，１１ｂがその長手方向を電池１の配列方向に向けて取り付けられている。各バスバーモジュール１１ａ，１１ｂは、全体として平面状をなして形成され、ダクト３を挟むようにダクト３の両側にそれぞれ設けられている。これらのバスバーモジュール１１ａ，１１ｂは、少なくとも、複数のバスバー９と、電池集合体２の総正極の電極柱である総正極柱１２又は総負極の電極柱である総負極柱１３と接続されるバスバー９ａをそれぞれ樹脂プレート１４に保持して構成される。
【００２１】
バスバー９は、金属製の板材であり、隣り合う電池１の正極柱７と負極柱８がそれぞれ挿通される図示しない一対の挿入孔が設けられている。バスバー９ａは、金属製の板材であり、総正極柱１２又は総負極柱１３が挿入される図示しない挿入孔が設けられている。
【００２２】
図１に示すように、樹脂プレート１４は、複数のバスバー９をそれぞれ収容する複数の第１収容部１５と、バスバー９ａを収容する第２収容部１６を備える。各収容部は、電池集合体２の各電極柱の配列に合わせて配列され、隣り合う収容部は、図示しないヒンジを介して互いに連結されている。各収容部は、それぞれ樹脂プレート１４の底壁から枠状に立ち上がる略矩形の周壁１７に囲まれて形成される。周壁１７に囲まれる底壁にはそれぞれ電極柱が挿通される電極通し孔が設けられている。第１収容部１５に収容されたバスバー９及び第２収容部１６に収容されたバスバー９ａは、各収容部の周壁から突出する爪部１８に係止されて各収容部内に保持される。第１収容部１５に保持されたバスバー９の挿入孔には、電極通し孔に挿通された正極柱７と負極柱８がそれぞれ挿通され、この挿入孔から突出する正極柱７と負極柱８にはナット１０が締め込まれる。これにより、一対の電極柱７，８がバスバー９によって電気的に接続される。一方、第２収容部１６に保持されたバスバー９ａの挿入孔には、底壁の電極通し孔に挿通された総正極柱１２又は総負極柱１３が挿通され、この挿入孔から突出する総正極柱１２又は総負極柱１３にはナット１０が締め込まれる。このように、各バスバーモジュール１１ａ，１１ｂは、各電極柱にナット１０が締め込まれることで、電池集合体２のセル上面に取り付けられ、保持される。
【００２３】
樹脂プレート１４には、図示しない多数の電線が配索される電線配索路１９が形成されている。この電線配索路１９は、各収容部１５，１６の配列方向（Ｘ方向）に沿って直線状に設けられ、各収容部１５，１６の周壁１７の一部と底壁を挟んで起立する板状の壁部２０との間に形成される。図１に示すように、２つのバスバーモジュール１１ａ，１１ｂは、この電線配索路１９の壁部２０をダクト３と対向させて設けられる。なお、電線配索路１９に配索される電線は、例えば各電池の電圧を検出するために、各バスバー９と接続される電圧検出線等がある。
【００２４】
ダクト３は、絶縁性の樹脂材料で形成される。このダクト３は、横断面が略Ｕ字状又はコの字状に形成される本体部２１と、この本体部２１の両端側に連なって形成される平板状のフランジ部２２を備えて形成され、電池集合体２の長手方向の両端に亘って設けられる。フランジ部２２は、電池集合体２の長手方向に亘って電池集合体２のセル上面と接触して設けられる。ダクト３は、本体部２１がすべてのガス抜き孔と対向するように配置、つまり、本体部２１がすべてのガス抜き孔を覆うようにして配置され、本体部２１とセル上面との間には、ガス抜き孔から噴き出したガスが通流する角柱状の空間が形成される。
【００２５】
次に、本実施形態の特徴構成について説明する。図２に示すように、ダクト３と各バスバーモジュール１１ａ，１１ｂとの間には、ダクト３を各バスバーモジュール１１ａ，１１ｂに係止するロック機構２３が設けられている。このロック機構２３は、各バスバーモジュール１１ａ，１１ｂの係止部２４と、ダクト３の係止受部２５を備えて構成される。
【００２６】
係止部２４は、各バスバーモジュール１１の電線配索路１９のダクト３と対向する壁部２０から突出する片持ちの板状部材である。この係止部２４は、壁部２０から略垂直に突出する基部（図示せず）と、この基部の先端から上方（Ｚ方向）に延在する挿入部２６を備えており、全体としてＬ字状に形成されている。挿入部２６には、厚み方向（Ｙ方向）に貫通する開口（図示せず）が、挿入部２６の先端面（上端面）から所定の距離だけ離れた位置に設けられている。
【００２７】
係止受部２５は、ダクト３の本体部２１の壁部２０と対向する側面から突出して形成され、高さ方向（Ｚ方向）に貫通する挿入口２７が設けられる。挿入口２７は、高さ方向と直交する断面が略矩形であり、係止部２４（挿入部２６）が挿入可能に形成される。この挿入口２７には、ダクト３（フランジ部２２）を電池集合体２のセル面と当接させたときに、挿入部２６の開口と係合することで挿入部２６を係止する係止突起が設けられる。
【００２８】
このようにして構成されるロック機構２３は、ダクト３の長手方向に沿って、ダクト３とバスバーモジュール１１ａ，１１ｂとの間に所定の間隔をあけて複数設けられる。
【００２９】
ダクト３を電池集合体２に取り付けるときは、ダクト３のフランジ部２２を電池集合体２のセル上面に近づけ、バスバーモジュール１１ａ，１１ｂの係止部２４（挿入部２６）をそれぞれ対応するダクト２の係止受部２５の挿入口２７へ挿入する。続いて、ダクト３に下向きの力を作用させると、係止受部２５の挿入口２７に挿入された挿入部２６が、挿入口２７の係止突起に押し付けられて、壁部２０の方向へ弾性変形する。さらに、ダクト３に下向きの力を作用させ、ダクト３のフランジ部２２を電池集合体２のセル上面に押し付けると、係止突起が挿入部２６の開口と係合する。これにより、挿入部２６は、弾性変形から復元される。この挿入部２６の復元によって係止部２４は係止受部２５と係止され、その高さ方向（Ｚ方向）の動きが規制される。その結果、ダクト３は、両方のフランジ部２２が、電池集合体２のセル上面と当接（例えば、密着）する状態で、バスバーモジュール１１ａ，１１ｂによって保持される。すなわち、ダクト３は、バスバーモジュール１１ａ，１１ｂを介して電池集合体２のセル上面に保持される。なお、フランジ部２２を組み付ける方法は、本実施形態のように、電池集合体２に取り付けられた状態のバスバーモジュール１１ａ，１１ｂにフランジ部２２を組み付ける方法に限らず、電池集合体２に取り付ける前のバスバーモジュール１１ａ，１１ｂにフランジ部２２を組み付けておき、これらを一体的に電池集合体２に取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
電池集合体２にダクト３が取り付けられた状態で、ガス抜き孔からガスが噴き出されると、この噴き出されたガスは、ダクト３の本体部２１と電池集合体２のセル上面との間に形成される空間を流れ、出口２８（図１）から排出される。このとき、ダクト３の空間を流れるガスの熱によってダクト３が加熱される。この点、本実施形態では、ロック機構２３を設けることで、ダクト３を電池集合体２のセル上面と当接させた状態で、バスバーモジュール１１ａ，１１ｂによって保持することができる。したがって、図３に示すように、ダクト３が変形してセル上面から浮き上がるのを防ぐことができるため、ダクト３のフランジ部２２とセル上面との間に隙間が生じることがなく、この隙間からガスが漏れ出すのを防ぐことができる。
【００３１】
本実施形態では、ダクト３とバスバーモジュール１１をロック機構２３によって一体化させることで、ダクト３を保持しているから、ダクトを保持するための新たな部材（例えば、特許文献１のカバー部材など）を設ける必要がない。したがって、電池集合体２の構造が簡単になり、電池集合体２の小型化を実現できる。また、本実施形態では、ダクト３とバスバーモジュール１１が互いに対向する側面にロック機構２３を設けているから、例えば、電池集合体２のセル上面に取り付けられた状態のバスバーモジュール１１に対するダクト３の組み付けが容易になる。加えて、ダクト３は、他の部材を介することなく、バスバーモジュール１１に直接取り付けられるため、ダクト３の保持力を高めることができる。したがって、ダクト３の熱による変形を抑制することができるから、ダクト３が電池集合体２のセル上面から浮き上がるのを抑制することができ、ダクト３とセル上面との隙間からガスが漏れ出すのを防ぐことができる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００３３】
例えば、本実施形態では、ダクト３に係止受部２５を設けるとともに、バスバーモジュール１１ａ，１１ｂにそれぞれ係止部２４を設ける例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ダクト３に係止部２４を設け、バスバーモジュール１１ａ，１１ｂにそれぞれ係止受部２５を設けるようにしてもよい。また、ロック機構２３の係止部２４と係止受部２５は、本実施形態の構成に限られるものではなく、要は、ダクト３をバスバーモジュール１１ａ，１１ｂにそれぞれ係止させることによってダクト３を保持する構造であれば、他の構造を採用してもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、ダクト３と２つのバスバーモジュール１１ａ，１１ｂとの間に、それぞれロック機構２３を設ける例を説明したが、２つのバスバーモジュール１１ａ，１１ｂのうち、一方のバスバーモジュール１１とダクト３との間にロック機構２３を設け、他方のバスバーモジュール１１とダクト３との間に他の固定構造を設けることもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１  電池
２  電池集合体
３  ダクト
６  電極面
７  正極柱
８  負極柱
９  バスバー
１１  バスバーモジュール
１７  周壁
１９  電線配索路
２０  壁部
２１  本体部
２３  ロック機構
２４  係止部
２５  係止受部
２７  挿入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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