(57)【要約】【課題】二次電池セルの荷重を効果的に支持して位置ずれ現象を防止し、バッテリ・モジュールから発生するガスを外部に効果的に排出することが可能な、バッテリ・パック、車両、およびバッテリ・パック製造方法を提供する。【解決手段】二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールと、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールとを備え、第１バッテリ・モジュールが第２バッテリ・モジュール上に配され、第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、第１バッテリ・モジュールと第２バッテリ・モジュールとの間に配され、第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、第１バッテリ・モジュールの二次電池を支持し、第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触するバッテリ・パックが提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールと、
二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールと、
を備え、
前記第１バッテリ・モジュールが前記第２バッテリ・モジュール上に配され、
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第１バッテリ・モジュールと前記第２バッテリ・モジュールとの間に配され、
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池を支持し、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触することを特徴とする、バッテリ・パック。
【請求項２】
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートと、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートは、互いに連結されてダクトを形成することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項３】
前記第２バッテリ・モジュールの前記二次電池には、それぞれベントが形成され、
前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートは、前記第２バッテリ・モジュールの前記二次電池のベントに対応して密封されることを特徴とする、請求項２に記載のバッテリ・パック。
【請求項４】
前記第１バッテリ・モジュールおよび前記第２バッテリ・モジュールと垂直に積層されるように連結された第３バッテリ・モジュールをさらに備え、
前記ダクトそれぞれは、
垂直方向に隣接したバッテリ・モジュール間に配され、
前記第１プレートと前記第２プレートとの結合によって形成され、
前記いずれか１つのバッテリ・モジュールの前記二次電池のベントに対応して開口部が形成されることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ・パック。
【請求項５】
ガスを外部に排出できるように、前記ダクトそれぞれと連結された排出口をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載のバッテリ・パック。
【請求項６】
前記排出口は、前記ダクトそれぞれに対応するそれぞれの出口を備えることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリ・パック。
【請求項７】
前記排出口は、前記ダクトそれぞれからのガスを受容することができる密封体を備えることを特徴とする、請求項５に記載のバッテリ・パック。
【請求項８】
前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートの開口部を、前記第２バッテリ・モジュールの前記二次電池の前記ベントに密封するために、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと、前記第２バッテリ・モジュールの前記二次電池との間に配される第１密封部材を備えることを特徴とする、請求項３に記載のバッテリ・パック。
【請求項９】
前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池は、それぞれベントを備え、
前記第１バッテリ・モジュールの第１プレートの開口部を、前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池のベントに密封するために、前記第１バッテリ・モジュールの第１プレートと、前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池との間に第２シーリング部材が介在され、
前記バッテリ・パックは、前記第１バッテリ・モジュールの第１上部プレートを密封するためにカバーをさらに備え、
前記カバーと前記第１上部プレートは、少なくとも前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池から放出されうるガスのダクトを形成することを特徴とする、請求項８に記載のバッテリ・パック。
【請求項１０】
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上部と折曲部とを備えるチャネル状であり、
前記上部は、前記第１バッテリ・モジュールの二次電池と接触し、
前記折曲部は、第２バッテリ・モジュール側に前記上部から延び、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１１】
前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートは、前記折曲部と密封されることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリ・パック。
【請求項１２】
前記第１バッテリ・モジュールの前記折曲部を、前記第２バッテリ・モジュールの前記第１プレートに密封するために、前記第１バッテリ・モジュールの前記折曲部と、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートとの間に配された第２密封部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載のバッテリ・パック。
【請求項１３】
前記第１バッテリ・モジュールの端部に配された第１バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、
前記第１バッテリ・モジュールの端部に相応する前記第２バッテリ・モジュールの端部に、第２バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、
前記第１バッテリ・モジュール・エンドプレートと前記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートとの間のクランピング力によって、前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートに対して圧縮されることを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１４】
前記第１バッテリ・モジュールの他端に配される他の第１バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、
前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池の第１面に沿って配される第１側面プレート、および前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池の第２面に沿って配される第２側面プレートをさらに備え、
前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池を側面を支持するために、前記第１側面プレートおよび前記第２側面プレートは、前記第１バッテリ・モジュール・エンドプレートの側面に連結されることを特徴とする、請求項１３に記載のバッテリ・パック。  
【請求項１５】
前記第１側面プレートと前記第２側面プレートとは、前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池の側面を加圧することを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリ・パック。
【請求項１６】
前記第１バッテリ・モジュールの端部に配された第１バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、
前記第１バッテリ・モジュールの端部に相応する前記第２バッテリ・モジュールの端部に、第２バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、
前記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートの上部両端は、延びて前記上部両端間に溝が形成され、
前記溝は、前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートと、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートとを受容することを特徴とする、請求項１に記載のバッテリ・パック。
【請求項１７】
前記上部両端の高さは、前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートの折曲部の高さと、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートの厚みとの和より高くないことを特徴とする、請求項１６に記載のバッテリ・パック。
【請求項１８】
積層された二次電池を備える第１バッテリ・モジュールと、
上部にベントを備えて積層された二次電池を備え、前記第１バッテリ・モジュールと隣接して配された第２バッテリ・モジュールと、
を備え、
前記第１バッテリ・モジュールおよび前記第２バッテリ・モジュールは、同じ方向に延長し、前記第１バッテリ・モジュールと前記第２バッテリ・モジュールとの間にダクトが形成され、
前記ダクトは、
前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池を支持し、
前記第２バッテリ・モジュールの前記二次電池のベントに対応する開口部が形成されることを特徴とする、バッテリ・パック。
【請求項１９】
駆動力を提供する駆動源と、
前記駆動源に電力を提供するように構成されたバッテリ・パックと、
を備え、
前記バッテリ・パックは、
二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールと、
二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールと、
を備え、
前記第１バッテリ・モジュールが前記第２バッテリ・モジュール上に配され、
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第１バッテリ・モジュールと、前記第２バッテリ・モジュールとの間に配され、
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池を支持し、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触することを特徴とする、車両。
【請求項２０】
二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールを提供するステップと、
二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールを、前記第１バッテリ・モジュールが前記第２バッテリ・モジュール上に配置するステップと、
を含み、
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第１バッテリ・モジュールと、前記第２バッテリ・モジュールとの間に配され、
前記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、前記第１バッテリ・モジュールの前記二次電池を支持し、前記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触することを特徴とする、バッテリ・パックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ・パックに関し、さらに詳細には、バッテリ・パックの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン車両の増加と共に、車両排出ガスには、燃焼による窒素酸化物、不完全燃焼による一酸化炭素または炭化水素などの有害成分が多量含まれており、深刻な環境問題となっている。また、化石燃料（fossil  fuel）の枯渇に係わる予想によって、次世代エネルギー源の開発と、それによる電気自動車の開発は、重要な関心事となっている。電気自動車の商用化において、電気自動車の走行距離は、バッテリの性能によって決定される。一般的にバッテリは、十分な走行距離を保証できる電気エネルギーを供給し難い。もし自動車が揮発油、軽油またはガスのようなエネルギー源を使用する場合には、ガソリンスタンドやガス充填所で迅速な燃料の再充填が可能である。しかし電気自動車の場合、仮に電気充電所が設けられた場合であっても充電するのに時間が長くかかり、このことは、商用化の障害の一つとなっている。これにより、電気自動車に係わる他の技術に比べて、バッテリの性能向上は、重要な問題として認識されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、二次電池セルの荷重を効果的に支持して位置ずれ現象を防止し、バッテリ・モジュールから発生するガスを外部に効果的に排出することが可能な、新規かつ改良されたバッテリ・パック、車両、およびバッテリ・パック製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールと、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールとを備え、上記第１バッテリ・モジュールが上記第２バッテリ・モジュール上に配され、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第１バッテリ・モジュールと上記第２バッテリ・モジュールとの間に配され、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池を支持し、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触するバッテリ・パックが提供される。
【０００５】
また、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートと、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートは、互いに連結されてダクトを形成してもよい。
【０００６】
また、上記第２バッテリ・モジュールの上記二次電池には、それぞれベントが形成され、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートは、上記第２バッテリ・モジュールの上記二次電池のベントに対応して密封されてもよい。
【０００７】
また、上記第１バッテリ・モジュールおよび上記第２バッテリ・モジュールと垂直に積層されるように連結された第３バッテリ・モジュールをさらに備え、上記ダクトそれぞれは、垂直方向に隣接したバッテリ・モジュール間に配され、上記第１プレートと上記第２プレートとの結合によって形成され、上記いずれか１つのバッテリ・モジュールの上記二次電池のベントに対応して開口部が形成されてもよい。
【０００８】
また、ガスを外部に排出できるように、上記ダクトそれぞれと連結された排出口をさらに備えてもよい。
【０００９】
また、上記排出口は、上記ダクトそれぞれに対応するそれぞれの出口を備えてもよい。
【００１０】
また、上記排出口は、上記ダクトそれぞれからのガスを受容することができる密封体を備えてもよい。
【００１１】
また、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートの開口部を、上記第２バッテリ・モジュールの上記二次電池の上記ベントに密封するために、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと、上記第２バッテリ・モジュールの上記二次電池との間に配される第１密封部材を備えてもよい。
【００１２】
また、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池は、それぞれベントを備え、上記第１バッテリ・モジュールの第１プレートの開口部を、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池のベントに密封するために、上記第１バッテリ・モジュールの第１プレートと、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池との間に第２シーリング部材が介在され、上記バッテリ・パックは、上記第１バッテリ・モジュールの第１上部プレートを密封するためにカバーをさらに備え、上記カバーと上記第１上部プレートは、少なくとも上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池から放出されうるガスのダクトを形成してもよい。
【００１３】
また、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上部と折曲部とを備えるチャネル状であり、上記上部は、上記第１バッテリ・モジュールの二次電池と接触し、上記折曲部は、第２バッテリ・モジュール側に上記上部から延び、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触してもよい。
【００１４】
また、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートは、上記折曲部と密封されてもよい。
【００１５】
また、上記第１バッテリ・モジュールの上記折曲部を、上記第２バッテリ・モジュールの上記第１プレートに密封するために、上記第１バッテリ・モジュールの上記折曲部と、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートとの間に配された第２密封部材をさらに備えてもよい。
【００１６】
また、上記第１バッテリ・モジュールの端部に配された第１バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、上記第１バッテリ・モジュールの端部に相応する上記第２バッテリ・モジュールの端部に、第２バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、上記第１バッテリ・モジュール・エンドプレートと上記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートとの間のクランピング力によって、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートに対して圧縮されてもよい。
【００１７】
また、上記第１バッテリ・モジュールの他端に配される他の第１バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池の第１面に沿って配される第１側面プレート、および上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池の第２面に沿って配される第２側面プレートをさらに備え、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池を側面を支持するために、上記第１側面プレートおよび上記第２側面プレートは、上記第１バッテリ・モジュール・エンドプレートの側面に連結されてもよい。
【００１８】
また、上記第１側面プレートと上記第２側面プレートとは、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池の側面を加圧してもよい。
【００１９】
また、上記第１バッテリ・モジュールの端部に配された第１バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、上記第１バッテリ・モジュールの端部に相応する上記第２バッテリ・モジュールの端部に、第２バッテリ・モジュール・エンドプレートをさらに備え、上記第２バッテリ・モジュール・エンドプレートの上部両端は、延びて上記上部両端間に溝が形成され、上記溝は、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートと、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートとを受容してもよい。
【００２０】
また、上記上部両端の高さは、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートの折曲部の高さと、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートの厚みとの和より高くなくてもよい。
【００２１】
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、積層された二次電池を備える第１バッテリ・モジュールと、上部にベントを備えて積層された二次電池を備え、上記第１バッテリ・モジュールと隣接して配された第２バッテリ・モジュールとを備え、上記第１バッテリ・モジュールおよび上記第２バッテリ・モジュールは、同じ方向に延長し、上記第１バッテリ・モジュールと上記第２バッテリ・モジュールとの間にダクトが形成され、上記ダクトは、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池を支持し、上記第２バッテリ・モジュールの上記二次電池のベントに対応する開口部が形成されるバッテリ・パックが提供される。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、駆動力を提供する駆動源と、上記駆動源に電力を提供するように構成されたバッテリ・パックとを備え、上記バッテリ・パックは、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールと、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールとを備え、上記第１バッテリ・モジュールが上記第２バッテリ・モジュール上に配され、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第１バッテリ・モジュールと、上記第２バッテリ・モジュールとの間に配され、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池を支持し、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触する車両が提供される。
【００２３】
また、上記目的を達成するために、本発明の第４の観点によれば、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第１バッテリ・モジュールを提供するステップと、二次電池、第１プレートおよび第２プレートを含む第２バッテリ・モジュールを、上記第１バッテリ・モジュールが上記第２バッテリ・モジュール上に配置するステップとを含み、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第１バッテリ・モジュールと、上記第２バッテリ・モジュールとの間に配され、上記第１バッテリ・モジュールの第２プレートは、上記第１バッテリ・モジュールの上記二次電池を支持し、上記第２バッテリ・モジュールの第１プレートと接触するバッテリ・パックの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、二次電池セルの荷重を効果的に支持して位置ずれ現象を防止し、バッテリ・モジュールから発生するガスを外部に効果的に排出することができる。
【００２５】
より具体的には、本発明によれば、二次電池によるバッテリ・パックは、位置ずれ現象を防ぐだけではなく、ガスを効果的に排出できるダクトを提供する。また、本発明によれば、バッテリ・パックで発生する有毒ガスが乗合い空間に入り込まずに外部に排出され、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る上下に配されたバッテリ・モジュールの概略的斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るバッテリ・モジュールの分解斜視図である。
【図３】図１のバッテリ・モジュールが結合された状態の正面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るバッテリ・モジュールでのガス排出を図示した概略的斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るバッテリ・パックの概略的斜視図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るバッテリ・パックの概略的斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係るバッテリ・パックを装着した電気自動車の概略的概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、本発明の実施形態は、以下の説明に制限されるものではなく、他の変形例を有することができることはいうまでもない。それにもかかわらず、本発明に係る実施形態は、本発明の範囲を当業者に十分に開示している。
【００２８】
図面には、層または一部が、説明を明確にするために誇張されて描かれていることもある。また、層または構成要素が、他の層または物質の「上」に配されたということは、例えば、層または構成要素が、他の層または物質の真上に配される、または、層または構成要素と、他の層または物質との間に、他の物質が配されうると解釈することが可能である。また、層が他の層の「下」に配されるということも、例えば、真下に配される、または一つまたはそれ以上の他の層が配されうると解釈することが可能である。また、２層の「間」に配されるということは、例えば、２層間にのみ配される、２層間にさらに他の１層またはそれ以上の層が配されうると解釈することが可能である。
【００２９】
まず、バッテリ・パックについて説明する。バッテリ・パックは、複数個のバッテリ・モジュールを備えることができる。このとき、バッテリ・モジュールは、例えば、複数個の二次電池を所定方向に配列し、相互間に電気的に連結されて構成されうる。このとき、二次電池は、例えばリチウム二次電池などを使用できる。例えば、バッテリ・モジュールは、１２個の二次電池を備えることができ、バッテリ・パックは、バッテリ・モジュールを４層に積み上げ、全部で８個のバッテリ・モジュールを備えることができる。なお、二次電池またはバッテリ・モジュールの個数はこれに制限されるものではなく、当業者であれば、多様な変形例が可能であることが分かる。
【００３０】
ここで、例えば、１２個のように複数の二次電池を互いに接するように配列し、バッテリ・モジュールを構成する場合には、二次電池の自重によって、バッテリ・モジュールは、二次電池を配列した長手方向の中央部が位置ずれするという問題が発生しうる。また、リチウム二次電池は、既存のＮｉ−Ｃｄ、Ｎｉ−Ｍｈ電池に比べて、使用時間が長く、かつ重さが軽いという長所があるが、同時に爆発の危険がある。リチウム二次電池が、過充電、過放電または他の理由によって爆発することになれば、瞬間的に多量の有毒なガスが発生する。
【００３１】
そこで、以下に示す図１〜図４では、バッテリ・モジュール１の下部プレート３０に剛性を向上させ、同時に二次電池１０の爆発時に発生する多量の有毒ガスが容易に排出されるようにダクトを提供するバッテリ・パックについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る上下に配されたバッテリ・モジュール１の概略的斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るバッテリ・モジュール１の分解斜視図である。図３は、図１のバッテリ・モジュール１が結合された状態の正面図である。図４は、本発明の実施形態に係るバッテリ・モジュール１でのガス排出を図示した概略的斜視図である。
【００３２】
図１〜図４を参照すると、バッテリ・パックは、第１バッテリ・モジュール１と、第２バッテリ・モジュール１００と、第３バッテリ・モジュール２００とを含み、それぞれのバッテリ・モジュール１、１００、２００は、下部プレート３０にダクトを備えることができる。このとき、ダクトは、二次電池１０の爆発などによって発生する有毒ガスが容易に通過する通路になりうる。
【００３３】
バッテリ・パックは、バッテリ・モジュール１、１００、２００を積層して備える。まず、図２を参照すると、第１バッテリ・モジュール１は、複数個の二次電池１０、上部プレート２０、下部プレート３０、側面プレート４０およびエンドプレート５０を備える。このとき、第１バッテリ・モジュール１、第２バッテリ・モジュール１００、および第３バッテリ・モジュール２００の構成要素は、実質的に互いに類似している。
【００３４】
ここで、二次電池１０は、電極組立体（図示せず）、密封体１１および電極端子１２を備える。電極組立体（図示せず）は、正極（図示せず）、セパレータ（図示せず）および負極（図示せず）を備え、巻き取り型または積層型で形成することができる。密封体１１は、内部に電極組立体（図示せず）を収容する。二次電池１０は、密封体１１を貫き、外部と電気的に連結されるために、電極端子１２を有することができる。このとき、密封体１１は、ベント１３を有することができる。ベント１３は、容易に突き通されるように形成されうる。そのため、密封体１１で発生するガスは、密封体１１の範囲内で過剰な圧力が発生した場合には、ベント１３を突き通すことができる。そして、ガスは、突き通されたベント１３を通して外側に放出される。複数個の二次電池１０が互いに向き合い、所定方向に配列されうる。このとき、二次電池１０は、電気的に互いに連結されうる。このとき、二次電池１０は、直列または並列に互いに連結されうる。二次電池１０を直列に連結するために、二次電池１０の電極が、交互に正極と負極とが入れ違うように配列することもできる。このとき、二次電池１０の電極端子１２は、バスバー１４を介して互いに連結されうる。
【００３５】
二次電池１０の電極組立体は、リチウムを含みうる。そして、二次電池１０の電極組立体は、充放電によって、膨脹または収縮しうる。このような電極組立体の膨脹と収縮は、密封体１１に物理力として作用し、これによって密封体１１は、電極組立体の変化に相応する物理的膨脹と収縮とを行う。反復する膨脹と収縮とを介して、密封体１１の変形が固着化されることになり、かような体積の膨脹は、抵抗を増加させ、二次電池１０の効率を落とすことになる。したがって、エンドプレート５０は、所定方向に配列し、相互間に電気的に連結された複数個の二次電池１０の両端に、一対でもって配され、側面プレート４０は、エンドプレート５０の側部に連結され、複数個の二次電池１０が、膨脹と収縮とによって長手方向にさらに延びないように、圧縮固定できる。
【００３６】
上部プレート２０は、複数個の二次電池１０の上部に配され、エンドプレート５０上部に連結される。このとき、上部プレート２０は、二次電池１０のベント１３に対応して、開口部２０ａを形成する。また、上部プレート２０は、Ｕ字型に長手方向の両側に、上部プレート折曲部２０ｂを有することができる。上部プレート折曲部２０ｂの内側には、密封部材２１が備えられる。このとき、密封部材２１は、例えば、ゴムなどを使用できる。また、上部プレート２０の開口部２０ａは、ベント１３からのガス発生時に、ガスが隣接した二次電池１０に影響を与えずに、上部プレート２０の開口部２０ａに流出するように、上部プレート２０とベント１３との間に密封部材２１を備えることができる。このとき、密封部材２１は、例えば、Ｏリング、または複数個の単位バッテリをシーリングする単一シーリング部材などを使用できる。
【００３７】
このとき、エンドプレート５０の上部中央には、上部プレート２０を定着させることができるように溝５０ａが形成される。また、このとき、上部プレート２０の開口部２０ａを、二次電池１０に密着させることができる。例えば、エンドプレート５０の下部面から上部の溝５０ａ底部までの高さｈ３が、二次電池１０の高さｈ４と同じであるか、さら小さく構成し、上部プレート２０をエンドプレート５０に結合するとき、上部プレート２０が、二次電池１０上に空間を発生させずに密着することができる。または、二次電池１０と上部プレート２０との間の密封リングＯが、十分な厚みを有するようにすることができる。上部プレート２０がエンドプレート５０に結合されるとき、上部プレート２０が二次電池１０の上部に圧力を発生させ、間に介在された密封リングＯを圧縮し、上部プレート２０と二次電池１０とを密封させることができる。
【００３８】
下部プレート３０は、複数個の二次電池１０の荷重を支持するように、二次電池１０の下部に配され、エンドプレート５０の下部に連結される。図２を参照すると、二次電池１０の荷重に耐えるために、下部プレート３０は、下部プレート折曲部３０ａを備えることができる。このとき、下部プレート折曲部３０ａは、下部に向かってオープンになった構造を有することができる。また、下部プレートの折曲部３０ａは、下部に配された第２バッテリ・モジュール１００の第２上部プレート１２０に対応して通路を形成し、ガス発生時にガスを排出するダクトの役割を果たす。このとき、下部プレート３０と、その下に配された第２上部プレート１２０は、密封された状態でガスを排出させることもでき、完全な密封ではないにしても、ガス排出を誘導する通路の役割を行うこともできる。二次電池において、ガスが発生する場合は、爆発またはそれに準ずる急激な化学反応を伴うので、発生するガスの量が短時間に爆発的に発生することになる。したがって、バッテリ・パックにガス排出のためのダクトを形成すれば、ガスを容易に排出できるという効果がある。バッテリ・パックは、冷却通路をさらに備えることもできる。冷却通路は、バッテリ・モジュール１、１００、２００を冷却し、ダクトは、冷却通路と分離されて内部に発生したガスを排出させるように構成されもするのである。
【００３９】
バッテリ・モジュール１が積層された下部プレート３０の形状について、図３を参照してより詳細に説明する。バッテリ・パックは、複数個のバッテリ・モジュール１、１００、２００を積層して構成できる。このとき、積層できるバッテリ・モジュール１、１００、２００の個数は、制限されるものではない。ただし、説明の便宜を考慮し、図３では、バッテリ・モジュール１、１００、２００を３段に積層した。図３と図４について説明する際には、基準になるバッテリ・モジュール１を基準に、下部に配されるバッテリ・モジュールを、第２バッテリ・モジュール１００と示した。また、バッテリ・モジュール１を基準に、上部に配されるバッテリ・モジュールを、第３バッテリ・モジュール２００と示した。各バッテリ・モジュール１、１００、２００間の位置関係を明確にするために、それぞれ、バッテリ・モジュール１、第２バッテリ・モジュール１００、第３バッテリ・モジュール２００と示したが、各バッテリ・モジュール１、１００、２００の構成要素は、実質的に同一でありうる。
【００４０】
図３を参照して、第１バッテリ・モジュール１の下部プレート３０について説明する。第１バッテリ・モジュール１に配された下部プレート３０は、第２バッテリ・モジュール１００の第２上部プレート１２０に対応する形状を有する。図３および図４を参照すると、第２バッテリ・モジュール１００の第２二次電池１１０において、爆発などによってガスが発生することになった場合には、第２ベント１１３を介してガスが噴出され、噴出されたガスは、第２上部プレート１２０の第２開口部１２０ａを介して流出する。このとき、下部プレート３０と、第２バッテリ・モジュール１００の第２上部プレート１２０は、互いに対応して、ガス流出の通路になるダクトの役割を果たす。第１バッテリ・モジュール１の下部プレート３０と、下に位置した第２バッテリ・モジュール１００の第２上部プレート１２０との間には、第２密封部材１２１が介在されうる。密封部材２１、１２１、２２１は、例えばゴムなどにより構成され、下部プレート３０と第２上部プレート１２０との互いに引き締める力によって密封される。また、バッテリ・モジュール１の端部に配されたエンドプレート５０と、これに対応して配された第２バッテリ・モジュール１００の端部に配された第２エンドプレート１５０とのクランピング力によって、バッテリ・モジュール１の下部プレート３０は、第２上部プレート１２０に対して圧縮されうる。例えば、図３では、各エンドプレート５０，１５０は、下部連結部材５１ａ，５１ｂによって連結されうる。ここで、下部プレート３０と、下に位置した第２上部プレート１２０との結合力を高めるように、第２エンドプレート１５０の形状は、上部両端の延びた部分の高さｈ１が、下部プレート折曲部３０ａの高さｈ２より小さく形成されうる。すなわち、下部プレート折曲部３０ａの高さｈ２が、第２エンドプレート１５０の上部両端の延びた部分１５０ｂの高さｈ１より高い場合、下部連結部材５１ａ，５１ｂの結合力が、中間バッテリ・モジュール１の下部プレート３０と、下に位置した第２上部プレート１２０との間に集中して密封されうる。このとき、第２上部プレート１２０の厚み、および第２密封部材１２１の厚みも、下部プレート３０と第２上部プレート１２０との結合力のために考慮されねばならない。すなわち、第２上部プレート１２０、第２密封部材１２１および下部プレート３０を順序通りに積み上げ、第２エンドプレート１５０上部両端の延びた部分１５０ｂと、エンドプレート５０の下部は、下部連結部材５１ａ，５１ｂによって結合されるので、第２上部プレート１２０の厚み、および第２密封部材１２１の厚みも結合力に影響を及ぼす。これは、第２エンドプレート１５０上部両端の延びた部分１５０ｂの高さｈ１と、下部プレート折曲部３０ａの高さｈ２とが決定されているとき、第２上部プレート１２０および／または第２密封部材１２１の厚みが厚い場合、下部連結部材５１ａ，５１ｂによる下部プレート３０と第２上部プレート１２０との結合力は強化されるということを意味する。
【００４１】
もちろん、バッテリ・モジュール１の上部プレート２０は、上に位置した第３バッテリ・モジュール２００の下部プレート２３０と対応して、バッテリ・モジュール１で発生するガスを排出するためのダクトを形成できる。
【００４２】
図３で、例えば、第３バッテリ・モジュール２００は、積層されたバッテリ・モジュール１、１００、２００のうち最も上に配されている。このとき、第３バッテリ・モジュール２００の上部プレート２２０上には、上部プレート２２０を覆い、ガスのダクトの役割を行えるダクト部材によって覆うことができる。最上位に配された第３上部プレート２２０を覆い、ダクトの役割を行える方法は多様であり、これに制限されるものではない。例えば、第３上部プレート２２０は、カバーＣが覆われ、長手方向に一体型パイプを形成した第３上部プレート２２０でありうる。このとき、カバーＣが覆われた第３上部プレート２２０の高さは、第３バッテリ・モジュール２００の上部両端の延びた部分２５０ｂを超えることなしに、コンパクトに構成できる。
【００４３】
図４を参照すると、重ねて積み上げたバッテリ・モジュール１，１００，２００の上部プレート２０、１２０、２２０と下部プレート３０、１３０、２３０とが、互いに重なり合わさり、ガスが通過できるダクトを形成するところが分かる。すなわち、二次電池１０のベント１３、１１３、２１３から噴出されたガスが、上部プレート２０、１２０、２２０と下部プレート３０、１３０、２３０とが重なり合わさって形成されたダクトに沿って、外部に排出されうる。
【００４４】
図５は、１２個の二次電池１０を所定方向に配列したバッテリ・モジュール１を４層に積み上げ、２列に全部で８つのバッテリ・モジュール１を結合したバッテリ・パック３００を図示している。このとき、それぞれのバッテリ・モジュール１は、下部プレート３０と、その下に位置したバッテリ・モジュール１の上部プレート２０とが互いに対応し、ガスを排出する８つのガス排出用ダクトＤを形成できる。このとき、最上位層に配されたバッテリ・モジュール１の上部プレート２０は、上が覆われた形状を有してダクトＤを形成できる。それぞれのダクトＤは、排出口３２０と連結され、外部にガスを排出できる。バッテリ・パック３００に発生したガスを外部に排出させる方法は、これに制限されるものではない。例えば、図６を参照すると、バッテリ・パック３００に形成されたダクトＤに、別途の排出口３２０を形成せず、バッテリ・パック３００を密封するバッテリ・パック密封体３１０を形成し、バッテリ・パック３００で発生するガスを、バッテリ・パック密封体３１０に連結された排出口３３０を介して排出させることもできる。このように、バッテリ・パック３００それぞれにダクトＤを形成し、外部に排出するだけではなく、バッテリ・パック３００をバッテリ・パック密封体３１０で密封し、この中のガスを外部に排出させることもできる。
【００４５】
図７は、バッテリ・パック３００が電気自動車４００（車両の一例）に適用された例を図示している。このとき、二次電池１０を備えるバッテリ・パック３００が爆発または他の理由によってガスが発生することになった場合には、有毒ガスは、短時間に爆発的に発生する。このとき、発生する有毒ガスが人などが使用する乗合い空間内に流入すれば、人体に有害な影響を及ぼす。したがって、図５に図示されているように、バッテリ・パック３００にダクトＤを形成し、電気自動車の外部に排出させることができる。または、図６に図示されているように、バッテリ・パック３００をバッテリ・パック密封体３１０で密封し、排出口３２０、３３０を介して外部に排出させることもできる。
【００４６】
本発明のさらに他の側面によれば、バッテリ・モジュールを積層して備え、バッテリ・モジュールは、所定方向に配列され、相互間に電気的に連結される複数個の二次電池、複数個の二次電池の両端に配される１対のエンドプレート、複数個の二次電池が長手方向にさらに延びないように圧縮し、一対のエンドプレートの側部に連結される側面プレート、一対のエンドプレートの上部に連結され、二次電池のベントに対応して開口部が形成された上部プレート、および複数個の二次電池の荷重を支持するように、一対のエンドプレートの下部に連結され、下部に配された他のバッテリ・モジュールの上部プレートに対応して形成され、下部に配された他のバッテリ・モジュールの二次電池のベントからガスが発生するとき、ガスを排出するダクトの役割を行う下部プレートを含むバッテリ・パックを提供できる。
【００４７】
ここで、下部プレートと、下部に配された他バッテリ・モジュールの上部プレートとの間に介在されて密封する密封部材をより含むことができる。ここで、下部プレートの開口部と、複数個の二次電池との間に介在されて密封する密封リングをさらに含むことができる。ここで、下部プレートは、入口が下部に向かうように、「コ」字形に形成されうる。ここで、複数個の二次電池は、それぞれ電極端子を備える複数個の二次電池でありうる。エンドプレートは、上部両端が、少なくとも電極端子の高さに対応するように延び、上部両端間には、二次電池の高さに対応して底面を具備した溝が形成されたエンドプレートでありうる。上部プレートは、エンドプレートの溝に載置されて結合される上部プレートでありうる。下部プレートは、下部に配された他バッテリ・モジュールのエンドプレートの溝に対応して形成される下部プレートでありうる。エンドプレートの下端部は、下部に配された他バッテリ・モジュールのエンドプレートの上端部と結合され、下部プレートと、下部に配された他バッテリ・モジュールの上部プレートとの結合を加圧できる。ここで、積層されたバッテリ・モジュールのうち最上位に配されたバッテリ・モジュールの上部プレート上に、ダクトをさらに備えることができる。互いに対応し、ガスを排出するダクトの役割を行う下部プレートと、下部に配された他バッテリ・モジュールの上部プレートとを連結し、外部にガスを排出する排出口をさらに備えることができる。ここで、バッテリ・パックは、ハイブリッド電気自動車に適用されうる。バッテリ・パックは、内部に発生したガスが、ユーザの座席に流入しないように密封して排出できる。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明はバッテリ・パックを利用および製造する産業に利用されうる。
【符号の説明】
【００５０】
１、１００、２００    バッテリ・モジュール
１０    二次電池
１１    密封体
１２    電極端子
１３    ベント
１４    バスバー
２０    上部プレート
２０ａ    開口部
２０ｂ    折曲部
２１    密封部材
３０    下部プレート
３０ａ    下部プレート折曲部
４０    側面プレート
５０    エンドプレート
５０ａ    エンドプレートの溝
５０ｂ    エンドプレートの伸びた部分
５１ａ、５１ｂ    下部連結部材
１２０    第２上部プレート
１２１    第２密封部材
Ｃ    カバー
Ｄ    ダクト
【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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