(57)【要約】【課題】破断箇所を必要とせずに筐体内の圧力を開放することが可能な電池パックを提供する。【解決手段】電池パック１は、開口２０ａが設けられた本体部２０と本体部２０の開口２０ａを塞ぐ蓋部３０とを有する筐体Ｈと、筐体Ｈ内に収容された電池モジュール１０と、を備える。蓋部３０は、本体部２０に固定された固定部３１と、固定部３１に接続された固定部３１に対して屈曲可能な縁部３２と、固定部３１及び縁部３２との間に設けられた凹部３３（脆弱部）と、を含む。平面視において、縁部３２の少なくとも一部は開口２０ａと重なる。縁部３２は、筐体Ｈ内の圧力上昇により凹部３３を基点として固定部３１に対して屈曲可能である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が設けられた本体部と前記本体部の前記開口を塞ぐ蓋部とを有する筐体と、
前記筐体内に収容された電池モジュールと、
を備え、
前記蓋部は、前記本体部に固定された固定部と、前記固定部に接続された縁部と、前記固定部及び前記縁部の間に設けられた脆弱部と、を含み、
平面視において、前記縁部の少なくとも一部は前記開口と重なり、
前記縁部は、前記筐体内の圧力上昇により前記脆弱部を基点として前記固定部に対して屈曲可能である、電池パック。
【請求項２】
前記脆弱部は、凹部である、請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記凹部は、連続して延びる溝状である、請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
前記蓋部は板状であり、
前記凹部の深さは、前記蓋部の厚みの５０％以下である、請求項２又は３に記載の電池パック。
【請求項５】
前記筐体は、前記本体部に前記蓋部を固定する締結部材を更に有し、
前記締結部材は、前記固定部に配置され、前記縁部に配置されていない、請求項１〜４の何れか一項に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数のバッテリと、これら複数のバッテリが収容されるバッテリケースとを備えた電池パックが記載されている。この電池パックのバッテリケースには、バッテリケースの内部圧力が上昇した際に外部にガスを排出する圧力解放部が設けられている。圧力解放部は、開口部と、開口部を封止する封止板を有しており、封止板の一部が破断して開口することにより、バッテリケース内のガスが排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９８５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の電池パックでは、バッテリケース（筐体）内のガスを排出するために必ず封止板に破断箇所が必要となる。この破断箇所の位置を制御することは困難である。
【０００５】
本発明の一側面は、破断箇所を必要とせずに筐体内の圧力を開放することが可能な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】
【０００６】
本発明の一側面に係る電池パックは、開口が設けられた本体部及び本体部の開口を塞ぐ蓋部を有する筐体と、筐体内に収容された電池モジュールと、を備え、蓋部は、本体部に固定された固定部と、固定部に連続し、固定部に対して屈曲可能な縁部と、固定部及び縁部との間に設けられた脆弱部と、を含み、平面視において、縁部の少なくとも一部は開口と重なり、縁部は、筐体内の圧力上昇により脆弱部を基点として固定部に対して屈曲可能である。
【０００７】
この電池パックの蓋部は、固定部と縁部との間に設けられた脆弱部を有している。脆弱部は他の部分に比べて機械的強度が低いので、筐体内の圧力上昇により脆弱部に応力が集中し、縁部は脆弱部を基点として固定部に対して屈曲する。その結果、縁部が本体部から離れ、開口から筐体内の圧力を解放可能となる。したがって、破断箇所を必要とせずに筐体内の圧力を開放することが可能である。
【０００８】
前記脆弱部は、凹部であってもよい。この構成によれば、蓋部の厚みに製造誤差等に起因するばらつきがある場合でも、凹部の深さを調整することによって脆弱部の厚みが一定となるように調整することが可能である。
【０００９】
前記凹部は、連続して延びる溝状であってもよい。この構成によれば、縁部がより確実に脆弱部を基点として屈曲する。
【００１０】
前記蓋部は板状であり、前記凹部の深さは、前記蓋部の厚みの５０％以下であってもよい。この構成によれば、蓋部の強度を保つことができる。
【００１１】
前記筐体は、前記本体部に前記蓋部を固定する締結部材を更に有し、前記締結部材は、前記固定部に配置され、前記縁部に配置されていなくてもよい。この構成によれば、縁部が締結部材によって本体部に固定されないので、縁部が固定部に対して屈曲しやすい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一側面によれば、破断箇所を必要とせずに筐体内の圧力を開放することが可能な電池パックが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パックを概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示される電池パックに収容された電池モジュールを示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１に示される蓋部を概略的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIIIb-IIIb線に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は縁部が屈曲する前の電池パックを概略的に示す斜視図であり、（ｂ）は縁部が屈曲した状態の電池パックを概略的に示す斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）脆弱部の変形例を概略的に示される断面図である。
【図６】（ａ）は、図３に示される蓋部の変形例を概略的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のVIb-VIb線に沿った断面図である。
【図７】図３に示される蓋部の変形例を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。また、以下の図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸からなる直交座標系を示す場合がある。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る電池パックを概略的に示す斜視図である。図１に示される電池パック１は、例えば、電気自動車又はフォークリフト等の車両のバッテリーとして使用される。図１に示されるように、電池パック１は、筐体Ｈと、筐体Ｈに収容された複数の電池モジュール１０とを備えている。筐体Ｈには、１つの電池モジュール１０が収容されていてもよい。筐体Ｈは、開口２０ａが設けられた本体部２０と開口２０ａを塞ぐ蓋部３０とを有している。
【００１６】
それぞれの電池モジュール１０は、図２に示されるように、一方向に配列された複数の電池セル１１を有する。図２は、図１に示す電池パックに収容された電池モジュールを示す斜視図である。図２に示されるように、それぞれの電池セル１１は、枠体をなす電池ホルダ１２によって保持されている。電池セル１１は、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であり、ケース内に電極組立体（不図示）を収容している。電池セル１１はリチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、ニッケル水素二次電池であってもよい。
【００１７】
電池セル１１は、極性の異なる端子が隣り合うように配列されており、バスバー１３によって電池セル１１同士が直列となるように電気的に接続されている。電池セル１１の配列方向における両端部には、電池セル１１を配列方向に拘束可能な一対のエンドプレート１４が設けられている。各エンドプレート１４には、電池モジュール１０を筐体Ｈの本体部２０又は蓋部３０に固定するためのブラケット１５が設けられている。電池モジュール１０は、例えば、ボルト等の締結部材により、ブラケット１５を介して本体部２０又は蓋部３０に固定される。エンドプレート１４及びブラケット１５は一体に設けられていてもよい。
【００１８】
次に、再び図１を参照して、筐体Ｈについて説明する。筐体Ｈは、本体部２０と蓋部３０とを有しており、全体として直方体状を呈している。本体部２０と蓋部３０とは、例えばボルトＢ等の締結部材によって互いに固定される。本体部２０は、矩形状の底板２１と、底板２１の４辺から連続して延びる複数の側壁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとを有しており、底板２１の反対側に開口２０ａが形成されている。側壁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、それぞれ矩形の板状部材である。本体部２０は、例えば、底板２１の縁に側壁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを溶接することによって形成される。本体部２０は、例えば鉄等の金属材料によって形成されている。
【００１９】
本体部２０と蓋部３０との間には、シール部材４０が配置されている。シール部材４０は、例えば、矩形の環状を呈している。シール部材４０は、例えば接着剤等によって、本体部２０の側壁２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの蓋部３０に対向する端部に固定される。シール部材４０は弾性を有する材料から形成されており、蓋部３０に押圧されることによって本体部２０と蓋部３０との間を密閉する。シール部材４０は、例えば、発泡ゴム等の樹脂材料から形成されている。
【００２０】
次に、図３を参照して蓋部３０について詳細に説明する。図３（ａ）は、図１に示された蓋部を概略的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb-IIIb線に沿った断面を示す図である。
【００２１】
図３（ａ）に示されるように、蓋部３０は、本体部２０に固定される固定部３１と、固定部３１に接続された縁部３２と、固定部３１と縁部３２との間に設けられた凹部３３とを含む。凹部３３は脆弱部の一例である。蓋部３０は、例えば板状である。固定部３１は、Ｙ軸方向における蓋部３０の中央部に位置している。本実施形態において、蓋部３０は２つの縁部３２を有しており、各縁部３２は、Ｙ軸方向における固定部３１の両端側にそれぞれ位置している。ぞれぞれの縁部３２は、平面視（ＸＹ平面）においてその少なくとも一部が開口２０ａと重なるように設けられている。すなわち、それぞれの縁部３２は、開口２０ａを正面から見たときに、その少なくとも一部が開口２０ａと重なるように設けられている。各縁部３２は、蓋部３０の角部を含んでいる。固定部３１と各縁部３２との間には、凹部３３が設けられている。蓋部３０は、１つの縁部３２を有してもよいし、３つ以上の縁部３２を有してもよい。固定部３１には、本体部２０に蓋部３０を固定するためのボルトＢが配置されており、縁部３２にはボルトＢが配置されていない。ボルトＢは締結部材の一例である。なお、固定部３１と縁部３２との境界の位置、すなわち、凹部３３の位置は本実施形態に限定されず、平面視において縁部３２の一部が開口２０ａと重なる範囲内において、任意に変更可能である。
【００２２】
凹部３３は、Ｘ軸方向における蓋部３０の一端から他端へ連続して延びる溝状を呈している。より具体的には、凹部３３は、開口２０ａを横切るように直線状に延びている。また、図３（ｂ）に示されるように、ＹＺ平面における凹部３３の断面形状は略Ｖ字状である。凹部３３の深さｔは、蓋部３０の厚み（Ｚ軸方向における寸法）３０ｔの５０％以下（半分以下）である。凹部３３の深さｔは、蓋部３０の厚み（Ｚ軸方向における寸法）３０ｔの１０％以上かつ半分以下であってもよい。蓋部３０の厚み３０ｔは、例えば、３ｍｍ以上９ｍｍ以下、６ｍｍ以上８ｍｍ以下とすることができる。凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔは、蓋部３０の厚み３０ｔから凹部の深さｔを引いた値である。凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔは、例えば、０．５ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。例えば、蓋部３０の厚み３０ｔが８ｍｍの場合、凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔは４ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、蓋部３０の厚み３０ｔが３ｍｍの場合、凹部３３における蓋部３０の厚み２ｍｍである。このように凹部３３を設けることにより、凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔは蓋部３０の厚み３０ｔの半分以上となるので、蓋部３０の強度を保つことができる。凹部３３は、例えば、Ｖ字状の凸部を有する金型を用いて蓋部を加圧することによって形成することができる。凹部３３は、蓋部を切削することによって形成されてもよく、Ｖ字状の凸部を有する鋳型を用いて蓋部を鋳造することにより最初から形成されていてもよい。
【００２３】
図４（ａ）は縁部が屈曲する前の電池パックを概略的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は縁部が屈曲した状態の電池パックを概略的に示す斜視図である。縁部３２は、筐体Ｈ内の圧力上昇により凹部３３を基点として固定部３１に対して屈曲可能である。図２に示されるような電池モジュール１０では、電池セル１１に異常が生じた際に、電池セル１１内に気体（例えば、水素）が発生する場合がある。電池セル１１には、例えば安全弁等の圧力解放機構（不図示）が設けられており、電池セル１１内の圧力が閾値を超えると、電池セル１１内の気体が筐体Ｈ内に放出される。これにより、電池セル１１に異常が生じた際には、筐体Ｈ内の圧力が上昇する。凹部３３は、蓋部３０の他の部分に比べて機械的強度が低いので、筐体Ｈ内の圧力が上昇すると、凹部３３に応力が集中する。筐体Ｈ内の圧力が上昇して閾値を超えると、図４（ｂ）に示されるように、縁部３２は凹部３３を基点として固定部３１に対して屈曲する。この際、凹部３３は破断しない。実際には、縁部３２は僅かに屈曲するだけである場合が多いが、説明の便宜上、図４では誇張して表現している。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態に係る電池パック１の蓋部３０は、固定部３１と縁部３２との間に設けられた凹部３３を有している。凹部３３は他の部分に比べて機械的強度が低いので、筐体Ｈ内の圧力上昇により凹部３３に応力が集中し、縁部３２は凹部３３を基点として固定部３１に対して屈曲する。その結果、縁部３２が本体部２０から離れ、開口２０ａから筐体Ｈ内の圧力を解放可能となる。したがって、破断箇所を必要とせずに筐体Ｈ内の圧力を解放することが可能である。縁部３２は凹部３３を基点として変形するので、凹部３３を設ける位置を調整することにより、屈曲する箇所を所望の位置に制御することが可能である。
【００２５】
電池パック１において、蓋部３０は脆弱部として凹部３３を有する。これにより、蓋部３０の厚み３０ｔに製造誤差等に起因するばらつきがある場合でも、凹部３３の深さｔを調整することによって凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔが一定となるように調整することが可能である。したがって、縁部３２が屈曲する圧力の安定化を図ることができる。蓋部３０の厚み３０ｔの製造誤差等に起因するばらつきは、例えば厚み３０ｔの１０％程度である。凹部３３は、連続して延びる溝状であるので、縁部３２がより確実に凹部３３を基点として屈曲する。
【００２６】
凹部３３の深さｔは、蓋部３０の厚み３０ｔの５０％以下である。これにより、蓋部３０の強度を保つことができる。凹部３３を形成するために深くまで蓋部３０を加工する必要が無いので、凹部３３を容易に形成することができる。
【００２７】
電池パック１において、筐体Ｈは、本体部２０に蓋部３０を固定するボルトＢを更に有し、ボルトＢは、固定部３１に配置され、縁部３２には配置されていない。このように、縁部３２がボルトＢによって本体部２０に固定されないので、縁部３２が固定部３１に対して屈曲しやすい。縁部３２が凹部３３を基点として屈曲することにより、固定部３１に応力がかかることが抑制されるので、ボルトＢにかかる負荷を低減することが可能である。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明に係る電池パックは、上述した電池パック１に限定されない。本発明に係る電池パックは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、上述した電池パック１を任意に変形したものとすることができる。
【００２９】
例えば、凹部３３の形状は上述の実施形態に限定されず、任意に変更可能である。図５は、凹部の変形例を概略的に示す断面図である。上述の実施形態において、凹部３３の深さｔは蓋部３０の厚み３０ｔの半分以下であったが、凹部３３の深さｔは任意に変更可能である。例えば、図５（ａ）に示されるように、凹部３３の深さｔは蓋部３０の厚み３０ｔの半分以上であってもよい。より好ましくは、凹部３３の深さｔは蓋部３０の厚み３０ｔの５０％以上７０％以下であってもよい。この構成によれば、蓋部３０の厚み３０ｔが６ｍｍ以上、さらには９ｍｍ以上と比較的大きい場合であっても、筐体Ｈ内の圧力が閾値を超えた際に、縁部３２が固定部３１に対して屈曲する。
【００３０】
上述の実施形態では、ＹＺ平面における凹部３３の断面形状は略Ｖ字状であったが、図５（ｂ）に示されるように、ＹＺ平面における凹部３３の断面形状は弧状であってもよい。また、図５（ｃ）に示されるように、ＹＺ平面における凹部３３の断面形状は、平坦な底部を有するトレンチ状であってもよい。この場合、凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔを容易に調整することができる。
【００３１】
上述の実施形態では、凹部３３は連続して伸びる溝状であったが、凹部３３は直線上に沿うように断続的に複数形成されていてもよい。図６（ａ）は、図３に示される蓋部の変形例を概略的に示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のVIb-VIb線に沿った断面を示す図である。図６（ａ）に示されるように、変形例に係る蓋部３０Ａにおいて、複数の凹部３３は、Ｘ軸方向おける一端から他端へ延びる直線に沿うように、互いに離間して形成されている。平面視におけるそれぞれの凹部３３の形状は、例えば円形状である。図６（ｂ）に示されるように、それぞれの凹部３３の深さｔは蓋部３０Ａの厚み３０ｔの半分以下である。すなわち、それぞれの凹部３３における蓋部３０の厚み３３ｔは、蓋部３０の厚み３０ｔの半分以上である。この場合においても、筐体Ｈ内の圧力上昇により凹部３３に応力が集中するので、複数の凹部３３が形成された直線を基点として縁部３２が固定部３１に対して屈曲する。したがって、破断箇所を必要とせずに筐体Ｈ内の圧力を解放することが可能である。変形例に係る蓋部３０Ａにおいても、凹部３３の形状は特に限定されない。例えば、平面視におけるそれぞれの凹部３３の形状は矩形状であってもよい。それぞれの凹部３３の深さｔは蓋部３０Ａの厚み３０ｔの半分以上であってもよい。
【００３２】
上記の実施形態では、脆弱部は蓋部３０に設けられた凹部３３であったが、脆弱部は蓋部３０の他の部分に比べて機械的強度が低ければよく、凹部３３でなくてもよい。例えば、蓋部３０に部分的に熱処理を行い、局所的に機械的強度を変化させることによって脆弱部を形成してもよい。
【００３３】
次に、図７を参照して蓋部３０の変形例に係る蓋部３０Ｂについて説明する。図７は、図３に示される蓋部の変形例を概略的に示す平面図である。上記の実施形態では、凹部３３は、蓋部３０の対向する一端から他端（例えば、Ｘ軸方向における一端から他端）へ延びていたが、図７に示されるように、凹部３３は、蓋部３０ＢのＸ軸方向における一端からＹ軸方向における一端へ延びていてもよい。より具体的には、蓋部３０Ｂでは、凹部３３は、蓋部３０ＢのＸ軸正側に位置する一端からＹ軸負側に位置する他端へ連続して延びている。これにより、平面視において、縁部３２は三角形状を呈している。このように、凹部３３が延びる方向及び縁部３２の形状は特に限定されず、任意に変更可能である。
【００３４】
蓋部３０ＢのＸ軸正側の２つの角部（一方の角部は縁部３２に相当）にはボルトＢが配置されていない。このように、部品の配置や設計等の関係上、蓋部３０ＢにボルトＢを均等に配置できない場合がある。このような場合、筐体Ｈ内の圧力が上昇すると２つの角部が共に変形するおそれがある。そこで、図７に示されるように、一方の角部（縁部３２）と固定部３１との間にのみ凹部３３を設けることにより、一方の角部（縁部３２）のみを固定部３１に対して屈曲可能にすることができる。換言すれば、蓋部３０Ｂでは、ボルトＢが配置されていない複数の縁部のうち、１つの縁部３２と固定部３１との間に凹部３３が設けられている。これにより、所望の縁部３２のみを固定部３１に対して屈曲可能にすることができ、意図しない蓋部３０Ｂの変形を抑制することが可能である。
【００３５】
ボルトＢは、固定部３１だけでなく、縁部３２に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…電池パック、１０…電池モジュール、２０…本体部、２０ａ…開口、３０，３０Ａ，３０Ｂ…蓋部、３１…固定部、３２…縁部、３３…凹部（脆弱部）、Ｂ…ボルト（締結部材）、Ｈ…筐体。
【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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【図７】
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