(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と、内部に前記電池を収納する電池ケースと、前記電池ケースに形成されたガス排出口とを有する電池パックと、
通常時は前記ガス排出口を閉塞し、前記電池ケースの内部の圧力が所定圧力以上になったときに前記ガス排出口を開放するガス排出機構と、
所定方向に沿って延在して前記ガス排出口を介して前記電池ケースの内部と連通するガス排出空間を内部に備えるガス排出部材と、
前記電池ケースの内部から前記ガス排出口を通って前記ガス排出空間内へと排出されたガスを前記ガス排出空間内で旋回させるガス旋回付与機構と、
前記ガス排出空間内に酸化抑制剤を供給する供給機構と、を備え、
前記ガス旋回付与機構は、前記ガス排出口と前記ガス排出空間との間に延在するガス排出口接続空間を内部に備えるガス排出口接続部材を有し、
前記ガス排出空間は、前記ガス排出口接続空間の延在方向に対して角度を持って延在し、一方端部にガス排出用の開口部を有する筒状の空間であり、
前記ガス排出口接続空間は、前記ガス排出空間の重心から外れた位置で前記ガス排出空間と連通され、
前記供給機構は、前記ガス排出空間における前記開口部が形成された前記一方端部とは反対側の他方端部に配置される
ことを特徴とする電池パックシステム。
【請求項２】
前記ガス旋回付与機構は、前記ガス排出空間内に配設され、前記ガス排出口接続空間の延在方向に対して角度を持った面を備えるガス偏向部材を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パックシステム。
【請求項３】
前記電池パックは、車両のフロア下に配置され、
前記ガス排出部材は、車両前後方向に延在するサイドメンバ及びサイドシル等の車体骨格部材から構成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電池パックシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電池ケースの内部に電池を収納した電池パックを備える電池パックシステムが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、安全弁を備える複数の電池をケースに収納する電源装置が記載されている。この電源装置は、複数の電池を収納する電池室と、この電池室に収納される電池の安全弁の開口部から排出されるガスを排気する排気室とにケース内を区画する区画壁と、を備える。この区画壁は、ガスを電池室に流入させることなく排気室に流入させて、排気室からケース外へ排出するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のような電池パックシステムにおいては、電池に異常が生じてガスが発生し、電池ケースの内部から外部に排出されたガスが電池ケースの外部の酸素と反応（酸化反応）して高温のガスとなることにより、電池ケースの周囲の装置に悪影響を与える可能性がある。このため、電池ケースの内部から外部に排出されたガスに、酸化反応を抑制するための酸化抑制剤を供給して、ガスと酸化抑制剤とを混合させることにより、電池ケースの外部におけるガスの酸化反応を抑制することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、電池ケースの内部から外部に排出されたガスに酸化抑制剤を単に供給しても、ガスと酸化抑制剤とが十分に混合されず、電池ケースの外部におけるガスの酸化反応を十分に抑制することができない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、電池ケースの内部から外部に排出されたガスに酸化抑制剤を供給する際に、ガスと酸化抑制剤とを十分に混合して、電池ケースの外部におけるガスの酸化反応を十分に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電池パックシステムは、電池ケースの内部に電池を収納した電池パックを備える。電池パックシステムは、所定方向に沿って延在して電池ケースの内部と連通するガス排出空間を内部に備えるガス排出部材と、電池ケースの内部からガス排出空間内へと排出されたガスをガス排出空間内で旋回させるガス旋回付与機構と、を備える。電池パックシステムは、ガス排出空間内のガスに酸化抑制剤を供給する供給機構をさらに備え、供給機構による酸化抑制剤の供給方向は、ガスの旋回方向に対して角度を持った方向である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電池パックシステムによれば、電池ケースの内部から外部に排出されたガスに酸化抑制剤を供給する際に、ガスと酸化抑制剤とを十分に混合して、電池ケースの外部におけるガスの酸化反応を十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電池パックシステムが搭載される車両の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電池パックシステムの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電池パックシステムの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電池パックシステムの概略的な平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６Ａ】ガス排出部材の断面図である。
【図６Ｂ】変形例に係るガス排出部材の断面図である。
【図６Ｃ】変形例に係るガス排出部材の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る電池パックシステムの平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る電池パックシステムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１２】
図１に示すように、電池パックシステム１０Ａは、電動車両１内に設置され、電動車両１に走行のためのエネルギーを供給する。具体的には、電池パックシステム１０Ａは、電動車両１のフロア（フロアパネル）２下に配置される。電動車両１には、電動パワートレインのみを搭載した車両だけではなく、内燃機関及び電動パワートレインの両方を搭載したハイブリッド車両を含むものとする。なお、図１中において、符号３は電動車両１の操縦者席を示し、符号４は電動車両１のタイヤを示す。
【００１３】
図２から図５に示すように、本実施形態に係る電池パックシステム１０Ａは、電池パック１１と、ガス排出機構１２と、ガス排出部材１３と、ガス旋回付与機構１４と、供給機構（酸化抑制剤供給機構）１５と、を備える。なお、図２及び図３中において、矢印ＦＲは車両前側を示し、矢印ＵＰは車両上方を示し、矢印Ｒは車幅方向右側を示し、矢印Ｌは車幅方向左側を示す。
【００１４】
電池パック１１は、電池１６と、内部に電池１６を収納する電池ケース１７と、電池ケース１７に形成されたガス排出口１８とを有する。
【００１５】
電池ケース１７は、ロワーケース１９とアッパーケース２０とにより構成される。ロワーケース１９及びアッパーケース２０の両者を組み合わせて接合することにより電池ケース１７の内部に閉空間（電池収納空間２１）が形成され、この閉空間内に、複数の電池１６が配置される。
【００１６】
ロワーケース１９は、図示しない車体骨格部材に対して固定される。ロワーケース１９は、箱形の上部が開口した有底箱状に形成されている。具体的には、ロワーケース１９は、底面部１９ａと、底面部１９ａの外周縁から車両上方に延びる側面部１９ｂとを有する。
【００１７】
アッパーケース２０は、ロワーケース１９に複数箇所にて接合される。アッパーケース２０は、箱形の下部が開口した有蓋箱状に形成されている。具体的には、アッパーケース２０は、蓋面部２０ａと、蓋面部２０ａの外周縁から車両下方に延びる側面部２０ｂと、側面部２０ｂに連なる外周縁部２０ｃとを有する。アッパーケース２０の側面部２０ｂに、電池ケース１７の内部と外部とを連通するガス排出口１８が形成されている。なお、ガス排出口１８は、ロワーケース１９に形成されていてもよい。
【００１８】
これらのロワーケース１９及びアッパーケース２０は、例えば、鉄等の金属材料により形成される。
【００１９】
電池１６は、電池モジュールとも称されるものであり、ロワーケース１９に搭載され、第一電池モジュール２２と第二電池モジュール２３と第三電池モジュール２４との三分割モジュールによって構成される。第一電池モジュール２２、第二電池モジュール２３及び第三電池モジュール２４は、二次電池（リチウムイオン電池等）による複数の電池セルを積層して固縛した集合体構造である。
【００２０】
第一電池モジュール２２は、電池収納空間２１の車両後側領域に搭載される。第一電池モジュール２２は、厚さが薄い直方体形状の電池セルを構成単位とし、複数の電池セルを厚さ方向に積層して固縛したものである。第一電池モジュール２２は、電池セルの積層方向を車幅方向と一致させて搭載する縦積み状態とされている。
【００２１】
第二電池モジュール２３及び第三電池モジュール２４は、電池収納空間２１の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて搭載される。第二電池モジュール２３及び第三電池モジュール２４は、第一電池モジュール２２と同様に、厚さが薄い直方体形状の電池セルを構成単位とし、複数の電池セルを厚さ方向に積層して固縛したものである。第二電池モジュール２３及び第三電池モジュール２４は、電池セルの積層方向を車両上下方向と一致させて搭載する平積み状態とされている。
【００２２】
ガス排出機構１２は、通常時はガス排出口１８を閉塞し、電池ケース１７の内部の圧力が所定圧力以上になったときにガス排出口１８を開放するものである。ガス排出機構１２としては、例えば、圧力開放弁、ラプチャーディスク（破裂板）等を用いることができる。
【００２３】
ガス排出部材１３は、ガス排出空間２５を内部に備える。ガス排出空間２５は、所定方向に沿って延在し、ガス排出口１８及び後述するガス排出口接続空間２６を介して電池ケース１７の内部と連通する。ガス排出空間２５は、ガス排出口接続空間２６の延在方向に対して角度を持って延在し、一方端部２５ａにガス排出用の開口部２７を有する筒状の空間である。
【００２４】
ガス排出部材１３は、例えば、車両前後方向に延在するサイドメンバ及びサイドシル等の車体骨格部材を利用することが可能である。本実施形態では、ガス排出部材１３は、サイドシルから構成され、このサイドシルの内部空間にガス排出空間２５が形成される（図６Ａ参照）。なお、図６Ｂに示すように、ガス排出部材１３の内部に、曲面を持つ内部壁２８が配設されてもよい。さらに、図６Ｃに示すように、角筒状のガス排出部材１３に代えて、円筒状のガス排出部材２９が配設されてもよい。
【００２５】
ガス排出部材１３は、電池ケース１７のロワーケース１９及びアッパーケース２０と同様に、例えば、鉄等の金属材料により形成される。
【００２６】
ガス旋回付与機構１４は、電池ケース１７の内部からガス排出口１８を通ってガス排出空間２５内へと排出されたガスをガス排出空間２５内で旋回させる。
【００２７】
ガス旋回付与機構１４は、ガス排出口接続部材３０を有する。ガス排出口接続部材３０は、ガス排出口接続空間２６を内部に備える。ガス排出口接続空間２６は、ガス排出口１８とガス排出空間２５との間に延在し、一方端部がガス排出口１８と連通し、他方端部がガス排出空間２５と連通する筒状の空間である。ガス排出口接続空間２６は、車両前方側に配置されて、ガス排出空間２５の車両前方側端部（他方端部２５ｂ）と連通している。ガス排出口接続空間２６は、ガス排出部材１３の内部のガス排出空間２５に対して偏心して連通している。すなわち、ガス排出口接続空間２６は、ガス排出空間２５の重心（図心）Ｇから外れた位置でガス排出空間２５と連通している（図６Ａ参照）。
【００２８】
ガス排出口接続部材３０は、電池ケース１７のロワーケース１９及びアッパーケース２０と同様に、例えば、鉄等の金属材料により形成される。
【００２９】
ガス旋回付与機構１４は、ガス偏向部材３１をさらに有する。ガス偏向部材３１は、ガス排出空間２５内に配設され、ガス排出口接続空間２６の延在方向に対して角度を持った面（平面又は曲面）を備える。ガス偏向部材３１は、ガス排出空間２５における開口部２７が形成された一方端部２５ａとは反対側の他方端部２５ｂに配設される。
【００３０】
ガス偏向部材３１は、電池ケース１７のロワーケース１９及びアッパーケース２０と同様に、例えば、鉄等の金属材料により形成される。
【００３１】
供給機構１５は、ガス排出空間２５内に酸化抑制剤を供給する。酸化抑制剤としては、例えば、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性気体を用いることができる。また、酸化抑制剤として、水等の不燃性揮発液体、ハロゲンを含有するハロゲン化炭化水素（炭化水素系ハロゲン化合物）、及び、有機カルボン酸カリウム、酢酸カリウム、塩素酸カリウム等を含有するエアロゾル組成物を用いることもできる。
【００３２】
供給機構１５は、酸化抑制剤を保持する保持部（酸化抑制剤保持部）３２を有する。保持部３２は、例えば、酸化抑制剤を覆って保持するラッピング材３３を有しており、このラッピング材３３の内部に酸化抑制剤が収容される。また、ラッピング材３３の内部の酸化抑制剤は、熱による化学反応により膨張する性質を有しており、ガス排出空間２５内の温度が所定温度以上になったときに熱膨張によりラッピング材３３を破って開口させるように構成される。このような保持部３２が、ガス排出空間２５の他方端部２５ｂに配置される。このため、供給機構１５は、ガス排出空間２５の他方端部２５ｂから一方端部２５ａ（開口部２７）に向けて酸化抑制剤を供給することになる。換言すれば、供給機構１５による酸化抑制剤の供給方向は、ガス排出空間２５の延在方向と直交する方向に対して角度を持った方向である。さらに換言すれば、供給機構１５による酸化抑制剤の供給方向は、ガス排出空間２５の延在方向と平行な方向である。
【００３３】
次に、電池パックシステム１０Ａにおけるガス排出について説明する。なお、図４中に、電池ケース１７の内部から排出されるガスの流れを矢印で示す。
【００３４】
何らかの異常時にガスが電池ケース１７の内部で発生して内圧が上昇した際には、ガスが電池ケース１７の内部からガス排出口１８及びガス排出口接続空間２６を通ってガス排出空間２５内へと排出される。ガス排出空間２５内へと排出されたガスは、ガス旋回付与機構１４によって旋回する流れが付与される。
【００３５】
ガス排出空間２５内で旋回するガスは、ガス排出空間２５の延在方向を旋回軸とした旋回する流れを維持した状態で、ガス排出空間２５の車両前方側端部（他方端部２５ｂ）から車両後方側端部（一方端部２５ａ）に向けて流れる。そして、ガス排出空間２５内のガスは、ガス排出空間２５の車両後方側端部（一方端部２５ａ）に形成された開口部２７から大気（電池パックシステム１０Ａの外部）に放出される。
【００３６】
ガス排出空間２５内におけるガスが旋回する流れを妨げないようにするために、酸化抑制剤は、ガス排出空間２５の車両前方側端部（他方端部２５ｂ）から車両後方側端部（一方端部２５ａ）に向けて供給される。ガスの旋回の効果および酸化抑制剤の供給方向の効果により、ガスと酸化抑制剤との混合が促進される。詳述すると、ガスの旋回方向（ガスの旋回軸に直交する方向）から酸化抑制剤を供給した場合、ガスと酸化抑制剤とが分離した状態で旋回する可能性がある。しかし、ガスの旋回方向に対して角度を持った方向から酸化抑制剤が供給されることにより、ガスと酸化抑制剤との混合が促進される。本実施形態においては、酸化抑制剤をガスの旋回方向に略直交（ガスの旋回軸に並行）する方向から供給することにより、ガスと酸化抑制剤との混合を促進している。このため、ガスが酸化抑制剤と十分に混合された状態でガス排出空間２５の開口部２７から大気に放出される。ガス排出空間２５内においてガスが酸化抑制剤と十分に混合されることにより、大気に放出されたガスと大気中の酸素との酸化反応が阻害され、大気に放出されたガスが高温になることを抑制することができる。
【００３７】
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
【００３８】
（１）電池パックシステム１０Ａは、電池１６と、内部に電池１６を収納する電池ケース１７と、電池ケース１７に形成されたガス排出口１８とを有する電池パック１１を備える。電池パックシステム１０Ａは、通常時はガス排出口１８を閉塞し、電池ケース１７の内部の圧力が所定圧力以上になったときにガス排出口１８を開放するガス排出機構１２を備える。電池パックシステム１０Ａは、所定方向に沿って延在してガス排出口１８を介して電池ケース１７の内部と連通するガス排出空間２５を内部に備えるガス排出部材１３を備える。電池パックシステム１０Ａは、電池ケース１７の内部からガス排出口１８を通ってガス排出空間２５内へと排出されたガスをガス排出空間２５内で旋回させるガス旋回付与機構１４と、ガス排出空間２５内に酸化抑制剤を供給する供給機構１５と、を備える。供給機構１５による酸化抑制剤の供給方向は、ガスの旋回方向に対して角度を持った方向である。なお、本実施形態においては、供給機構１５による酸化抑制剤の供給方向は、ガス排出空間２５の延在方向と直交する方向に対して角度を持った方向である。
【００３９】
電池ケース１７の内部から排出されたガスがガス排出空間２５内を旋回しながら流れ、ガス排出空間２５内に供給された酸化抑制剤も同様にガス排出空間２５内を旋回しながら流れることになる。ここで、酸化抑制剤は、ガスの旋回方向に対して角度を持った方向からガス排出空間２５内へ供給される。このため、ガスと酸化抑制剤との混合を促進することができ、ガスと酸化抑制剤とを効率的に混合することが可能である。
【００４０】
従って、電池パックシステム１０Ａによれば、電池ケース１７の内部から外部に排出されたガスに酸化抑制剤を供給する際に、ガスと酸化抑制剤とを十分に混合して、電池ケース１７の外部におけるガスの酸化反応を十分に抑制することができる。
【００４１】
（２）供給機構１５による酸化抑制剤の供給方向は、ガス排出空間２５の延在方向と平行な方向である。
【００４２】
酸化抑制剤の供給方向がガス排出空間２５の延在方向と平行な方向であることにより、酸化抑制剤の供給がガス排出空間２５内におけるガスの流れを妨げないようにすることができ、ガスと酸化抑制剤とを効率的に混合することが可能である。
【００４３】
（３）ガス旋回付与機構１４は、ガス排出口１８とガス排出空間２５との間に延在するガス排出口接続空間２６を内部に備えるガス排出口接続部材３０を有する。ガス旋回付与機構１４は、ガス排出空間２５内に配設され、ガス排出口接続空間２６の延在方向に対して角度を持った面を備えるガス偏向部材３１を有する。ガス排出空間２５は、ガス排出口接続空間２６の延在方向に対して角度を持って延在し、一方端部２５ａにガス排出用の開口部２７を有する筒状の空間である。
【００４４】
このようにガス旋回付与機構１４及びガス排出空間２５を構成することにより、ガス排出空間２５内でのガスの旋回の流れが促進されるので、ガスと酸化抑制剤とを効率的に混合することが可能である。
【００４５】
（４）供給機構１５は、ガス排出空間２５における開口部２７が形成された一方端部２５ａとは反対側の他方端部２５ｂから開口部２７に向けて酸化抑制剤を供給する。
【００４６】
ガス排出空間２５における他方端部２５ｂから一方端部２５ａ（開口部２７）に向けて酸化抑制剤を供給することにより、ガス排出空間２５を最大限に利用することができ、ガスと酸化抑制剤とを効率的に混合することが可能である。
【００４７】
（５）電池パック１１は、電動車両１のフロア２下に配置され、ガス排出部材１３は、車両前後方向に延在するサイドメンバ及びサイドシル等の車体骨格部材から構成される。
【００４８】
電動車両１に必須のサイドメンバ及びサイドシル等の車体骨格部材をガス排出部材１３として利用することにより、電動車両１に新たな部品を配置する必要が無く、製造コストの増加を抑制することが可能である。
【００４９】
［本発明の他の実施形態］
図７から図９に示す電池パックシステム１０Ｂのように、ガス排出空間２５及びガス排出口接続空間２６を電池パック１１のロワーケース１９に形成してもよい。すなわち、ガス排出部材１３及びガス排出口接続部材３０を、ロワーケース１９に一体的に形成してもよい。この場合も、ガス排出口接続空間２６は、ガス排出部材１３の内部のガス排出空間２５に対して偏心して連通している。このようにすることにより、ガス排出口接続空間２６を通ってガス排出空間２５に排出されたガスは、ガス排出空間２５内を旋回しながら流れることになる。
【００５０】
図１０に示す電池パックシステム１０Ｃのように、電池パック１１の内部とガス排出空間２５とが複数のガス排出口接続空間２６（ガス排出口接続部材３０）により連結されていてもよい。この場合も、各ガス排出口接続空間２６は、ガス排出部材１３の内部のガス排出空間２５に対して偏心して連通している。このようにすることにより、各ガス排出口接続空間２６を通ってガス排出空間２５に排出されたガスは、ガス排出空間２５内を旋回しながら流れることになる。
【００５１】
ところで、本発明の電池パックシステムは前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  電動車両（車両）
２  フロア（フロアパネル）
１０  電池パックシステム
１１  電池パック
１２  ガス排出機構
１３  ガス排出部材
１４  ガス旋回付与機構
１５  供給機構（酸化抑制剤供給機構）
１６  電池
１７  電池ケース
１８  ガス排出口
２５  ガス排出空間
２５ａ  一方端部
２５ｂ  他方端部
２６  ガス排出口接続空間
２７  開口部
２９  ガス排出部材
３０  ガス排出口接続部材
３１  ガス偏向部材
【図１】
0006988307.tif 000002
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
0006988307.tif 000008
【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0006988307.tif 000012
【図１０】
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