(57)【要約】【課題】簡便な構成でバッテリスタックの振動を抑制する。【解決手段】  バッテリセル４０を積層したバッテリスタック２０と、バッテリスタック２０を横に並べて収容するケーシング１０とを有するバッテリパック１００であって、各バッテリセル４０は、内圧上昇時にガスを放出する圧力開放弁を上面に有し、バッテリスタック２０は、バッテリセル４０を圧力開放弁が一列に並ぶように積層したものであり、各バッテリスタック２０の上部には、放出ガスを外部に導く排煙ダクト７０が設けられ、排煙ダクト７０の一方端には、複数の排煙ダクト７０が一体化された集合ダクト７４が設けられ、排煙ダクト７０の他方端には隣接する排煙ダクト７０を互いに固定する固定バー７６が設けられている。【選択図】図１
2018077936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバッテリセルを積層したバッテリスタックと、
複数の前記バッテリスタックを横に並べて収容するケーシングと、を有するバッテリパックであって、
前記各バッテリセルは、内圧上昇時にガスを放出する圧力開放弁を上面に有し、
前記バッテリスタックは、
複数の前記バッテリセルを前記圧力開放弁が一列に並ぶように積層したものであり、
各バッテリスタックの上部には、放出ガスを外部に導く排煙ダクトが設けられ、
前記排煙ダクトの一方端には、複数の排煙ダクトが一体化された集合ダクトが設けられ、
前記排煙ダクトの他方端には、隣接する前記排煙ダクトを互いに固定する固定バーが設けられていること、
を特徴とするバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリパック、特に複数のバッテリスタックがケーシング内に並列配置されたバッテリパックの振動を抑制する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等のバッテリセルを積層したバッテリスタックをケーシングの中に隣り合わせて収容し、バッテリセルの内圧が規定圧力を超えた際にバッテリセルから排出されたガスを外部に排出するダクトを各バッテリスタックの上部に取り付けたバッテリパックが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６７６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたように、複数のバッテリスタックを隣り合わせてケーシング中に収納したバッテリパックを車両に搭載した場合、車両の振動によってバッテリスタックが振動し、隣接するバッテリスタックが接触してしまう場合がある。また、スタックの振動を抑制するために別途剛性を高める部材を配置すると構造の複雑化を招くこととなる。
【０００５】
そこで、本発明は、簡便な構成でバッテリスタックの振動を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のバッテリパックは、複数のバッテリセルを積層したバッテリスタックと、複数の前記バッテリスタックを横に並べて収容するケーシングと、を有するバッテリパックであって、前記各バッテリセルは、内圧上昇時にガスを放出する圧力開放弁を上面に有し、前記バッテリスタックは、複数の前記バッテリセルを前記圧力開放弁が一列に並ぶように積層したものであり、各バッテリスタックの上部には、放出ガスを外部に導く排煙ダクトが設けられ、前記排煙ダクトの一方端には、複数の排煙ダクトが一体化された集合ダクトが設けられ、前記排煙ダクトの他方端には、隣接する前記排煙ダクトを互いに固定する固定バーが設けられていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、簡便な構成でバッテリスタックの振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態におけるバッテリパックのケーシングに収容された２つのバッテリスタックと排煙ダクトと、固定バーとを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態におけるバッテリスタックの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態におけるバッテリスタックの長手方向の断面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるバッテリスタックの上面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるバッテリスタックの幅方向の断面図である。
【図６】本発明の実施形態における排煙カバーの斜視図である。
【図７】図６に示す排煙カバーと固定バーとを下方向から見た斜視図である。
【図８】図７に示す排煙カバーのバッテリスタックへの取り付け部の拡大断面図である。
【図９】図８に示すＡ−Ａ断面である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態のバッテリパック１００について説明する。図１に示すように、バッテリパック１００は、複数のバッテリセル４０を積層したバッテリスタック２０と、２つのバッテリスタック２０を横に並べて収容するケーシング１０とを有している。各バッテリスタック２０の上側には、それぞれ排煙カバー７１を含む排煙ダクト７０が取り付けられ、排煙ダクト７０のガス排出端７５側には、２つの排煙ダクト７０を一体化する集合ダクト７４が設けられ、排煙ダクト７０の排出端７５と反対側端には、隣接する各排煙ダクト７０を互いに固定する固定バー７６が設けられている。図１中の、「前側」、「後側」、「上側」、「下側」、「左側」、「右側」は、バッテリパック１００が図示しない車両に搭載された場合の車両の前後、上下、左右を示す。図２から図９においても同様である。図１に示すように、車両に搭載された場合、排煙ダクト７０のガス排出端７５は車両の左側となる。また、バッテリスタック２０は、左右方向に長い四角い棒状である。ケーシング１０の底板１１は、前側のバッテリスタック２０が搭載される部分が後側のバッテリスタック２０が搭載される部分よりも高くなっており、その間が折板部１２となっている。
【００１０】
バッテリセル４０は、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池のような充放電可能な二次電池で、正極活物質を表面に塗布した正極シートと、負極活物質を表面に塗布した負極シートとを電解質膜を介して重ね合わせて巻回した発電体である巻回体を四角い金属製のケースの中に収容し、ケース内に電解液を充填した二次電池である。このようなバッテリセル４０は、過充電や内部短絡等の要因により、内部でガスが発生し、ケース内部の圧力が所定の圧力以上になってしまう場合がある。このため、このような二次電池では、ケースの内圧が所定の圧力を超えて上昇した場合に開放してケース内部からガスを外部に排出する圧力開放弁４１が設けられている。図２に示すように、圧力開放弁４１は、バッテリセル４０の上側の面に設けられている。圧力開放弁４１は、例えば、金属製のケースの上面に設けられ、周縁の板厚が他の部分よりも薄くなっており、所定圧力を超える圧力がかかると、円形の周縁部が破断して開放穴となるラプチュアディスクのようなものであってもよい。
【００１１】
図２から図４に示すように、バッテリスタック２０は、バッテリセル４０と、バッテリセル４０に挟みこまれてバッテリセル４０と共に積層される絶縁部材である中間プレート５０と、バッテリスタック２０の積層方向の両端に取り付けられるエンドプレート３０と、バッテリセル４０と中間プレート５０とエンドプレート３０とを積層方向に締め付けるバンド６１とで構成されている。
【００１２】
図２に示すように、中間プレート５０は、樹脂等の絶縁材料で構成されたプレート本体５１と、プレート本体５１の上側に突出した２つの突起である上部バンドカバー５２と、プレート本体５１の下側に突出した２つの下部バンドカバー５４とを備えている。プレート本体５１は、左右方向の両側の面にバッテリセル４０が嵌り込む凹部５５を備えている。凹部５５の底面には、上下方向に延びる複数の凸部５６が配置されている。
【００１３】
上部バンドカバー５２は、樹脂等の絶縁材料で、プレート本体５１と一体に成形された四角い筒状で、開口５２ａの中をバンド６１が貫通する。図３、図４に示すように、上部バンドカバー５２の左右方向の長さは、バッテリセル４０の左右方向の厚さと、プレート本体５１の底板の厚さと、対向するプレート本体５１の各底面の凸部５６の高さの合計高さとなっている。このため、２つの中間プレート５０でバッテリセル４０を両側から挟みこむと、バッテリセル４０の左右方向の面は、プレート本体５１の凸部５６の上面に密着し、バッテリセル４０の周囲は、中間プレート５０の凹部５５の内面に嵌り込み、隣接する上部バンドカバー５２の左右方向の端面５２ｂは互いに密着する。そして、図４、図５に示すように、２つの上部バンドカバー５２のバッテリスタック２０の中心側の面は、それぞれ連続して積層方向である左右方向に延びる２つの壁５７を形成する。同様に、下部バンドカバー５４の積層方向である左右方向の端面５４ｂも互いに密着し、図５に示すように、２つの下部バンドカバー５４のバッテリスタック２０の中心側の面は、それぞれ連続して積層方向である左右方向に延びる２つの壁５９を形成する。
【００１４】
図４に示すように、中間プレート５０のプレート本体５１の左右方向の各端面５１ａの間の長さは、上部バンドカバー５２、下部バンドカバー５４の左右方向の長さよりも短くなっている。このため、図４に示すように、隣接する上部バンドカバー５２の各端面５２ｂが左右方向に密着するように積層すると、隣接するプレート本体５１の左右方向の端面５１ａの間には隙間ができる。２つの中間プレート５０でバッテリセル４０を挟み込むと、この隙間に、バッテリセル４０の上面に配置されている圧力開放弁４１が位置する。
【００１５】
図２、図３に示すように、エンドプレート３０は、樹脂等の絶縁材料で構成された絶縁部材であるプレート本体３１と、プレート本体３１の上側に突出した２つの突起である上部バンドカバー３２と、プレート本体３１の下側に突出した２つの下部バンドカバー３４とを備えている。また、上部バンドカバー５２の間には樹脂製の閉塞板３３が設けられている。閉塞板３３の右側端面は平面であるが、左側の端面は、図８に示すように、格子型のリブが設けられている。
【００１６】
図３に示すように、プレート本体３１のバッテリセル４０が嵌め込まれる左側の面には、中間プレート５０と同様の凹部５５と凸部５６とが形成されている。一方、プレート本体３１の右側の面は、平面であり、図４に示すように、その上に金属製のバンド締結板３５が固定されている。図２に示すように、バンド締結板３５は、プレート本体３１の右側の平面に取り付けられる平板部３５ａと、平板部３５ａから下方向に突出した脚部３５ｂと、平板部３５ａから積層方向である右方向に突出した２つのＵ字型のリブ部３６とで構成されている。脚部３５ｂの先端は、折り曲げられてケーシング１０の底板１１に固定される固定部３７となっており、固定部３７には底板１１に固定されたボルト１３が通る穴３８が設けられている。
【００１７】
図２から図４に示すように、上部バンドカバー３２がプレート本体３１の左側端面から左側に突出する長さは、中間プレート５０の上部バンドカバー５２がプレート本体５１の左側端面から左側に突出する長さと同様で、図３に示すように、右端のエンドプレート３０とバッテリセル４０と中間プレート５０とを積層すると、右端のエンドプレート３０の上部バンドカバー３２の左側の端面３２ｂと、中間プレート５０の上部バンドカバー５２の右側の端面５２ｂとは密着し、右端のエンドプレート３０のプレート本体３１の左端面３１ａと中間プレート５０のプレート本体５１の右側の端面５１ａとの間には、隙間があき、その隙間にバッテリセル４０の圧力開放弁４１が位置する。
【００１８】
図４に示すように、金属製のバンド６１は、密着して積層された上部バンドカバー５２の開口５２ａの中を貫通しており、その右側の端部はエンドプレート３０のリブ部３６のＵ字型の先端を少し超える位置まで延びている。また、エンドプレート３０の２つのリブ部３６の対向する立面３６ａはそれぞれバンド６１の一方の面と略同一面となっている。また、図３に示すように、２つのリブ部３６の対向する立面３６ａにはそれぞれ帯板３９が溶接されている。帯板３９は、上部バンドカバー５２の開口５２ａの中を貫通するバンド６１と下部バンドカバー５４の開口５４ａの中を貫通するバンド６１との上下方向の間隔よりも長く、上端と下端には、各バンド６１の右端端に設けられた穴６２と対向する位置に穴３９ａが設けられている。
【００１９】
図２、図３に示すように、エンドプレート３０の凹部５５に左側からバッテリセル４０を嵌め込み、バッテリセル４０の左側に中間プレート５０の右側の凹部５５を嵌め込み、中間プレート５０の左側の凹部５５に次のバッテリセル４０の左側を嵌め込んでいく。そして、バッテリセル４０と中間プレート５０とを交互に積層し、最後に図示しない左端のエンドプレート３０を積層する。積層が終了すると、上部バンドカバー３２、５２は内部に開口３２ａ，５２ａを有する連続体となり、下部バンドカバー３４、５４は内部に開口３４ａ，５４ａを有する連続体となる。そして、この開口３２ａ、５２ａおよび３４ａ、５４ａにそれぞれバンド６１を通し、左右の各エンドプレート３０のリブ部３６に取り付けられた帯板３９の各穴３９ａと、各バンド６１の左右端に設けられた各穴６２とを合わせるように積層体を積層方向に圧縮し、各穴３９ａと各穴６２にボルト６３を貫通させて反対側からナット６３ａでボルト６３を固定する。これにより、エンドプレート３０と、バッテリセル４０と、中間プレート５０とは棒状に積層された一体のバッテリスタック２０として組み立てられる。
【００２０】
図３に示すように、一体に組み立てられたバッテリスタック２０のエンドプレート３０の脚部３５ｂの固定部３７に設けられた穴３８をケーシング１０の底板１１に固定されたボルト１３に通し、固定部３７の上側からナット１３ａを締め付けてバッテリスタック２０をケーシング１０に固定する。
【００２１】
図５に示すように、連続体となった２つの上部バンドカバー５２のそれぞれの上側には、スポンジ８０が取り付けられ、連続体となった２つの上部バンドカバー５２の対向する壁５７の間の空間５８は、樹脂製の排煙カバー７１で覆われている。排煙カバー７１は、スポンジ８０の上に取り付けられるフランジ７３と、盛り上がってガスの流路を構成する盛り上がり部７２とで構成されている。図５に示すように、連続体となった２つの上部バンドカバー５２の対向する壁５７と、中間プレート５０のプレート本体５１の上面と、排煙カバー７１とは、バッテリセル４０の圧力開放弁４１から放出したガスを外部に排出する排煙ダクト７０を構成する。なお、連続体となった２つの下部バンドカバー５４の対向する壁５９の間の空間６０は、ケーシング１０の底板１１で覆われている。この空間６０は、バッテリセル４０を冷却する冷却空気をバッテリセル４０と図２に示す凹部５５との間に導入する冷却空気流路を構成する。
【００２２】
図６に示すように、排煙カバー７１は、樹脂製で右側端は盛り上がり部７２がなく、スポンジ８０の上に取り付けられるフランジ７３のみで構成されており、盛り上がり部７２は、右端から左端に向けて延びている。また、図４、図８、図９に示すように、連続体となった２つの上部バンドカバー５２の対向する壁５７の間の空間５８の右側端は、エンドプレート３０に設けられた閉塞板３３によって塞がれており、図８に示すように、閉塞板３３の上には排煙カバー７１の右端のフランジ７３が取り付けられている。このため、排煙ダクト７０は、バッテリスタック２０の右端が閉塞端であり、右端から左端に向かってガスを流す構成となっている。
【００２３】
図６に示すように、ケーシング１０に収容される２つのバッテリスタック２０の上部に取り付けられる各排煙カバー７１の左側は、それぞれ筒状の集合ダクト７４として一体化され、集合ダクト７４の左端はガス排出端７５となっている。また、２つの排煙カバー７１のガス排出端７５と反対側の右側端は固定バー７６によって互いに固定されている。
【００２４】
図７に示すように、排煙カバー７１の下側面のフランジ７３の内側には、フック７７と、ボス７８とが成形されている。また、排煙カバー７１のフランジ７３の右側端の外面には、下方向に延びるプレート７９が形成されている。また、排煙カバー７１のフランジ７３の前側の外面にも下向きに延びるプレート７９ａが形成されている。
【００２５】
図８に示すように、排煙カバー７１をバッテリスタック２０の上側に取り付けると、フランジ７３はスポンジ８０の上面に当たり、フック７７とプレート７９とは閉塞板３３の左側面と右側面とを挟み込んで排煙カバー７１をバッテリスタック２０に対して左右方向に固定する。また、フック７７の先端は、閉塞板３３の左側、つまり、排煙ダクト７０側の内面に形成されたフランジに噛み合って、排煙カバー７１をバッテリスタック２０に対して上下方向に固定する。
【００２６】
図９に示すように、ボス７８とプレート７９ａとは、エンドプレート３０の前側の上部バンドカバー３２を前後方向に挟み込んで排煙ダクト７０の排煙カバー７１をバッテリスタック２０の前後方向に固定する。
【００２７】
以上説明したように、排煙ダクト７０の排煙カバー７１は、ボス７８とプレート７９ａとによってそれぞれのバッテリスタック２０の前後方向に固定されている。このため、各バッテリスタック２０の上に取り付けられている排煙ダクト７０の排煙カバー７１を互いに固定する固定バー７６は、車両の振動により各バッテリスタック２０の上部が前後方向に振動することを抑制することができる。また、固定バー７６は、２つのバッテリスタック２０の上部が近接する振動モードで振動することを抑制することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態のバッテリパック１００は、簡便な構成でバッテリスタック２０の振動を抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態のバッテリパック１００では、排煙ダクト７０の内側に配置されているフック７７によって排煙カバー７１をバッテリスタック２０に対して上下方向に固定しているので、排煙カバー７１の外部に排煙カバー７１をバッテリスタック２０に対して上下方向に固定する固定部材を配置する必要がなく、バッテリスタック２０の体格を小さくできる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ケーシング、１１  底板、１２  折板部、１３、６３  ボルト、１３ａ、６３ａ  ナット、２０  バッテリスタック、３０  エンドプレート、３１  プレート本体、３２  上部バンドカバー、３２ａ、３４ａ、５２ａ、５４ａ  開口、３２b、５１ａ、５２ｂ、５４ｂ  端面、３３  閉塞板、３４  下部バンドカバー、３５  バンド締結板、３５ａ  平板部、３５ｂ  脚部、３６  リブ部、３６ａ  立面、３７  固定部、３８、３９ａ、６２  穴、３９  帯板、４０  バッテリセル、４１  圧力開放弁、５０  中間プレート、５１  プレート本体、５２  上部バンドカバー、５４  下部バンドカバー、５５  凹部、５６  凸部、５７、５９  壁、５８，６０  空間、６１  バンド、７０  排煙ダクト、７１  排煙カバー、７２  盛り上がり部、７３  フランジ、７４  集合ダクト、７５  ガス排出端、７６  固定バー、７７  フック、７８  ボス、７９、７９ａ  プレート、８０  スポンジ、１００  バッテリパック。
【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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【図８】
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【図９】
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