(57)【要約】【課題】本発明は、電池セル間の熱の伝達を遮断することのできる組電池構造を提供する。【解決手段】電池セル(11)の通常の劣化時において、隣り合う電池セル(11)との間に、冷却空気の流動可能とする第１の間隙を有し、また、電池セル(11)の異常により電池セル(11)が膨張するような場合であっても、隣り合う異常でない電池セル(11)と断熱部材(16)との間に第２の間隙を有するように、電池セル(11)及び断熱部材(16)を設ける。また、一対の長側板(13b)を接続する断熱部材(16)の長側板(13b)の幅方向の取付位置を電池セル(11)の異常による温度上昇に伴う内部圧力上昇における電池セル(11)の膨張時に電池セル(11)の片側の膨張量が最大となる位置に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池が並べて構成される組電池構造において、
前記複数の電池は、各々の隣り合う前記電池が第１の間隙を有するように配設され、
前記第１の間隙には、少なくとも一方の前記電池と第２の間隙を有するように断熱部材が配設されることを特徴とする組電池構造。
【請求項２】
前記電池は、上面視が矩形の略直方体で形成される電池セルであって、
複数の前記電池セルは、各々の前記電池セルの前記矩形の長辺が隣り合うように配設され、
前記断熱部材は、前記各々の電池セルの隣り合う面の少なくとも中央部に配設されることを特徴とする、請求項１に記載の組電池構造。
【請求項３】
前記複数の電池セルは、上下に分割可能な筐体内に配設され、
前記断熱部材は、前記筐体の対向する側面を接続するように設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の組電池構造。
【請求項４】
前記電池は、複数の電池セルで構成され、上面視が矩形の略直方体で形成される電池モジュールであって、
複数の前記電池モジュールは、各々の前記電池モジュールの長辺が隣り合うように配設され、
前記断熱部材は、少なくとも前記電池モジュールが隣り合う面の中央部に配設されることを特徴とする、請求項１に記載の組電池構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組電池の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、駆動源として電動機を有する車両では、電動機に電力を供給する複数の電池モジュールからなる電池パックが備えられている。そして、このような電池モジュールは、複数の電池セルで構成されている。
電池セルは、異常が発生すると発熱し、例えば電池セルがリチウムイオン電池である場合には電池セル内部の電解質が気化し、膨張することにより電池セル内部の圧力が上昇して電池セルが膨張することが知られている。
【０００３】
そして、電池セルが膨張すると、膨張した電池セルと隣接する電池セルとが接触し、膨張した電池セルの熱が隣接する電池セルに伝達されることになり、隣接する電池セルへの熱の伝達は、隣接する電池セルを加熱し、延いては、隣接する電池セルの熱暴走に繋がある。
このようなことから、特許文献１では、電池セルと電池セルとの間に、断熱部材を配設し、電池セル間の熱の伝達を遮断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６２８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の集合電池では、電池セルと電池セルとの間に、それぞれの電池セルと当接するようにポリプロピレン、或いはポリウレタン等の合成樹脂からなる断熱部材を配設している。
しかしながら、このように電池セルと電池セルとの間に、それぞれの電池セルと当接するように断熱部材を配設すると、電池セルの異常による電池セルの膨張の他に、電池セルの充放電等による電池セルの温度上昇や、電池セルの劣化等の通常使用による電池セルが膨張するような場合であっても、断熱部材が電池セルの膨張を妨げるために、断熱部材或いは電池セルに荷重が加わり、断熱部材或いは電池セルを損傷させる虞があり好ましいことではない。
【０００６】
また、電池に密着するように断熱材を入れると、冷却風（冷却材）を通す隙間が無くなり、使用時や充電時などの冷却が必要な際に十分に冷却することができず、電池の温度が上昇して電池の劣化などの性能低下を促進してしまう。
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電池セル間の熱の伝達を遮断することのできる組電池構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１の組電池構造では、複数の電池が並べて構成される組電池構造において、前記複数の電池は、各々の隣り合う前記電池が第１の間隙を有するように配設され、前記第１の間隙には、少なくとも一方の前記電池と第２の間隙を有するように断熱部材が配設されることを特徴とする。
また、請求項２の組電池構造では、請求項１において、前記電池は、上面視が矩形の略直方体で形成される電池セルであって、複数の前記電池セルは、各々の前記電池セルの前記矩形の長辺が隣り合うように配設され、前記断熱部材は、前記各々の電池セルの隣り合う面の少なくとも中央部に配設されることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の組電池構造では、請求項１または２において、前記複数の電池セルは、上下に分割可能な筐体内に配設され、前記断熱部材は、前記筐体の対向する側面を接続するように設けられることを特徴とする。
また、請求項４の組電池構造では、請求項１において、前記電池は、複数の電池セルで構成され、上面視が矩形の略直方体で形成される電池モジュールであって、複数の前記電池モジュールは、各々の前記電池モジュールの長辺が隣り合うように配設され、前記断熱部材は、少なくとも前記電池モジュールが隣り合う面の中央部に配設されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、複数の電池を各々の隣り合う電池との間に第１の間隙を有するように配設し、当該第１の間隙に少なくとも一方の電池と第２の間隙を有するように断熱部材を配設しているので、例えば、電池の異常等により電池の温度が上昇し、電池が膨張するような場合であっても、電池と電池との間に断熱部材を設けているので、電池同士が接触することなく、異常に温度が上昇した電池より隣接する電池への熱の伝達を遮断することができる。
【００１０】
また、各々の電池の間に間隙を設けているので、電池間に冷却空気の流動を可能とし、電池の冷却効率を向上させると共に、電池の通常使用により電池が膨張しても、断熱部材により電池の膨張を阻害することがないので膨張による電池の損傷を防止することができる。
また、請求項２の発明によれば、上面視が矩形の略直方体で形成される電池セルは、温度が上昇すると上面視で矩形の長辺側の側面の中央部が突出するように膨張するので、各々の電池セルの隣り合う面の少なくとも中央部に断熱部材を配設することにより、確実に電池セル同士の接触を防止することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明によれば、断熱部材を筐体の対向する側面を接続するように設けることで、組電池の組立を容易にしつつ、確実に電池同士の接触を防止することができる。
また、請求項４の発明によれば、複数の電池セルで構成され、上面視が矩形の略直方体で形成される電池モジュールは、電池セルの温度が上昇し、電池セルに備わる安全弁が開弁すると電池モジュール内に電池セルからガスが噴出され、上面視で矩形の長辺側の側面の中央部が突出するように膨張するので、各々の電池モジュールの隣り合う面の少なくとも中央部に断熱部材を配設することにより、電池モジュール同士の接触を防止することができ、温度の上昇した電池セルを有する電池モジュールから隣接する電池モジュールへの熱の伝達を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュールの概略構成を示す上面視図である。
【図２】本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュールの一部の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図１のＡ部の拡大図である。
【図４】電池モジュールを搭載した電池パックの概略構成を示す上面視図である。
【図５】電池セルの膨張時の状態を示す模式図である。
【図６】電池モジュールの外観をモジュールケースカバーを開けた状態で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュールの概略構成を示す上面視図である。図２は、本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュールの概略構成を示す斜視図である。図３は、図１のＡ部の拡大図である。また、図４は、電池モジュールを搭載した電池パックの概略構成を示す上面視図である。そして、図５は、電池セルの膨張時の状態を示す模式図である。また、図６は、電池モジュールの外観をモジュールケースカバー１２ａを開けた状態で示す斜視図である。なお、図１は、モジュールケース１２のモジュールケースカバー１２ａを省略して示している。また、図２は、電池モジュールの一部を拡大した斜視図であり、モジュールケースの一部を省略して示している。なお、図４の白抜き矢印は、電池パック内を流れる冷却空気の流れ方向を示す。また、図５の左図は、電池セルの膨張前の状態を、右図は、電池セルの膨張後の状態を示している。また、図５の膨張後の左図は、電池セルの異常により膨張している状態を、図５の膨張後の右図は、電池セルの通常の劣化により膨張している状態を示している。更に図５の二点鎖線は、膨張前の電池セルの状態を示している。
【００１４】
図１及び２に示すように、本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュール１０は、複数（本実施例では８個）の電池セル１１と樹脂製のモジュールケース（筐体）１２と、図示しない電池セル１１を監視するセルモニタリングユニットとで構成されている。
電池セル１１は、リチウムイオン電池等の二次電池である。そして、電池セル１１は、上面視が矩形の略直方体で形成される。即ち、電池セル１１は、上面視で一対の短辺１１ａと一対の長辺１１ｂとを有している。そして、電池セル１１の上面には、正或いは負の電極１１ｃと電池セル１１内の圧力が上昇した場合に内圧を開放する安全弁１１ｄが設けられている。
【００１５】
モジュールケース１２は、図６に示すように、モジュールケースカバー１２ａとモジュールケースロア１３とで構成されている。即ち、モジュールケース１２は、上下に分割可能に形成されている。そして、モジュールケース１２は、内部に複数の電池セル１１を内包可能な空間を有して形成されている。
モジュールケースロア１３は、下方が閉塞し、上方が開放し、そして、内部に電池セル１１を内包する空間を有する上面視が矩形の略直方体で形成されている。即ち、モジュールケースロア１３は、モジュールケースロア１３の側壁を形成する一対の短側板１３ａ及び短側板１３ａより幅の広い一対の長側板１３ｂと、モジュールケースロア１３の下面を形成する底板１３ｃとを有している。そして、モジュールケースロア１３の短側板１３ａの幅方向の長さは、電池セル１１の長辺１１ｂの長さよりも長く設定されている。また、モジュールケースロア１３の長側板１３ｂの幅方向の長さは、複数（本実施例では８個）の電池セル１１を電池セル１１の上面視で電池セル１１の長辺１１ｂが隣り合って配設可能な長さに設定されている。
【００１６】
そして、モジュールケースロア１３には、一対の長側板１３ｂを接続するように、モジュールケースロア１３の長手方向におけるそれぞれの電池セル１１を位置決めする固定部材１４及び固定部材１５と、電池セル１１の膨張時に隣り合う電池セル１１への熱の伝達を抑制する断熱部材（本発明の断熱部材に相当）１６とが設けられている。
なお、図３に示すように、固定部材１４と固定部材１５は、底板１３ｃ上に設けられている。そして、モジュールケースロア１３の上面視における固定部材１４と固定部材１５との間隔Ｄ１は、電池セル１１の短辺１１ａを収納可能なように電池セル１１の短辺１１ａの長さよりも広く、そして、電池セル１１の位置決めが可能な幅に設定されている。また、隣り合う電池セル１１のそれぞれを位置決めする固定部材１４と固定部材１５の間隔Ｄ２は、隣り合う電池セル１１の間の間隙が間隔Ｄ３（第１の間隙）となるように設定されている。なお、間隔Ｄ３は、電池セル１１の通常の劣化時において、隣り合う電池セル１１の間に、冷却空気の流動を可能とする間隙を有するように設定されている。本実施例での間隔Ｄ３は、電池セル１１の安全弁１１ｄの開弁時の片側の膨張量と断熱部材１６の厚みと電池セル１１の通常劣化時の片側の膨張量に基づいて設定されている。詳しくは、間隔Ｄ３は、電池セル１１の安全弁１１ｄの開弁時の片側の膨張量と断熱部材１６の厚みと電池セル１１の通常劣化時の片側の膨張量との和である。
【００１７】
断熱部材１６は、セラミック材の平板で形成されている。断熱部材１６のセラミック材には、高温となると膨張するバーミキュライトが含まれている。そして、断熱部材１６は、通常時には平板状態で電池セル１１間を流動する冷却空気の流動の阻害を防止する。また、断熱部材１６は、電池セル１１の異常による発熱時には、断熱部材１６が膨張して、隣り合う電池セル１１への接触を防止する。そして、断熱部材１６の長側板１３ｂの幅方向の取付位置は、図１から３に示すように、電池セル１１の通常劣化時であっても、断熱部材１６と電池セル１１との間に間隙を有するように設定されている。即ち、断熱部材１６と電池セル１１との間の間隔Ｄ４（第２の間隙）は、電池セル１１の通常劣化時であっても、断熱部材１６と電池セル１１との間に冷却空気の流動が可能な幅に設定されている。そして、断熱部材１６の長側板１３ｂの高さ方向の取付位置は、図１から３に示すように、電池セル１１の異常における温度上昇時の内部圧力上昇における電池セル１１の膨張時に電池セル１１の片側の膨張量が最大となる位置に設定されている。断熱部材１６を一対の長側板１３ｂの上述の位置に配設することで、電池セル１１の上面視における長辺１１ｂ側の側面の膨張量が最大となる位置であって、電池セル１１の上面視における短辺１１ａ側より電池セル１１を見たときの長辺１１ｂ側の側面の膨張量が最大となる位置に断熱部材１６を配設することができる。即ち、断熱部材１６は、電池セル１１の上面視における長辺１１ｂの中央部に位置するように配設されている。
【００１８】
そして、図１から３に示すように、電池モジュール１０は、モジュールケースロア１３内に複数の電池セル１１が等間隔であって、電池セル１１の長辺１１ｂが隣り合うように、そして、隣り合う電池セル１１間に断熱部材１６が配設されるように形成されている。
図４に示すように、このように構成された本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュール１０は、電池パックケース２１内に複数配設されて電池パック２０を形成する。
【００１９】
電池パック２０の電池パックケース２１は、電池パック２０の上面視で略六角形に形成され、一方の角部に冷却空気導入口２２が形成され、一方の角部の対向する角部に冷却空気排出口２３が設けられている。そして、冷却空気は、当該冷却空気導入口２２から当該冷却空気排出口２３に向かって流動する。また、電池パック２０は、電池パック２０の上面視で各々の電池モジュール１０が間隙を有して、電池モジュール１０の長手方向が電池パック２０内に導入される冷却空気の流れ方向と平行となるように配設されている。
【００２０】
このように構成された本発明に係る組電池構造が適用された電池モジュール１０では、電池セル１１の通常の劣化時において、隣り合う電池セル１１の間に、冷却空気の流動を可能とする間隙を有するように、また、電池セル１１の異常により電池セル１１が膨張するような場合であっても、隣り合う異常でない電池セル１１と断熱部材１６との間に間隙を有するように、それぞれの電池セル１１及び断熱部材１６を設けているので、隣り合う電池セル１１の間、及び電池セル１１と断熱部材１６との間に冷却空気の流動を可能とすることで、電池セル１１の冷却効率を向上させると共に、通常使用により電池セル１１が膨張しても、断熱部材１６にて、電池セル１１の膨張を阻害することがないので膨張による電池セル１１の損傷を防止することができる。
【００２１】
また、断熱部材１６をそれぞれの隣り合う電池セル１１の間に設けているので、電池セル１１の異常等に伴い電池セル１１が膨張しても、異常の発生した電池セル１１と、異常の発生した電池セル１１に隣り合う電池セル１１とが接触することなく、異常が発生し温度が上昇した電池セル１１より隣り合う電池セル１１への熱の伝達を確実に遮断することができる。
【００２２】
また、断熱部材１６を一対の長側板１３ｂを接続するように設けることで、電池モジュール１０の組立を容易にしつつ、確実に電池セル１１同士の接触を防止することができる。
以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は本実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
本実施例では、断熱部材１６を隣り合う電池セル１１の間に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、電池パック２０（本発明の組電池に相当）において、断熱部材１６を隣り合う電池モジュール（本発明の電池に相当）１０の間に設けるようにしてもよく、これにより電池セル１１の温度が上昇し、電池セル１１に備わる安全弁が開弁して、電池モジュール１０長辺側の面の中央部が突出するように膨張しても、隣り合う電池モジュール１０との接触を防止することができ、温度の上昇した電池セル１１を有する電池モジュールから隣り合う電池モジュール１０への熱の伝達を遮断することができる。
【００２４】
また、断熱部材１６を一対の長側板１３ｂを接続するように設けているが、これに限定されるわけではなく、モジュールケースロア１３の底板１３ｃより上方に向かって設けるようにしてもよい。即ち、断熱部材１６は、電池セル１１の膨張時に最大の膨張量となる位置に配設されるように設ければよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０     電池モジュール（組電池）
１１     電池セル
１２     モジュールケース（筐体）
１３     モジュールケースロア
１６   断熱部材
２０   電池パック
【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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