(57)【要約】【課題】車両衝突時に、内蔵する各セルをより確実に絶縁状態とすることができる、電池パック内の安全装置を提供する。【解決手段】正極集電端子１２ａと負極集電端子１２ｂを有し電池パック内に隙間をあけて複数配設されたセル１１と、所定のセル１１の正極集電端子１２ａと、所定のセル１１に隣り合うセル１１の負極集電端子１２ｂとを連結するバスバー１３と、上記隙間のうちバスバー１３とセル１１の中央の間の範囲に介装される支点部材（スペーサ１４）とを備えることで、車両衝突時に、内蔵する各セルをより確実に絶縁状態とすることができる、電池パック内の安全装置を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電端子と負極集電端子を有し電池パック内に隙間をあけて複数配設されたセルと、
所定の前記セルの前記正極集電端子と、前記所定のセルに隣り合う前記セルの負極集電端子とを連結するバスバーと、
前記隙間のうち前記バスバーと前記セルの中央の間の範囲に介装される支点部材とを備える
ことを特徴とする電池パック内の安全装置。
【請求項２】
前記支点部材は、前記範囲の中で、前記セル内部に配設されるエレメントにオーバーラップして前記隙間に介装されることを特徴とする請求項１に記載の電池パック内の安全装置。
【請求項３】
前記バスバーの、一端部には切欠部が配設され、他端部には切欠部又は穴が配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック内の安全装置。
【請求項４】
前記エレメントに接続された電線と、
前記電線と接しており前記バスバーと契合した部分を有する端子部とを具備し、
前記バスバーが外れた場合に前記電線と前記端子部が離れることで絶縁することを特徴とする請求項２に記載の電池パック内の安全装置。
【請求項５】
前記セルは、少なくとも前記正極集電端子を配置した平面の角部が面取りされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電池パック内の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池パック内の安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用の電池パック内のセルは、車両が衝突した場合を考慮し、安全性を確保する必要がある。
【０００３】
図７は、従来の車載用の電池パック内の概略図を表したものであり、（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、それぞれ表している。図８は、従来のバスバーの概略図であり、（ａ）は通常のバスバーを、（ｂ）はくびれが配設されたバスバーを、それぞれ表している。
【０００４】
図７（ａ）に示すように、従来の電池パック内のモジュール内部は、セル５１及びバスバー５３を、それぞれ複数備えている。
【０００５】
セル５１は、電池パック内に内蔵されている。また、各セル５１の両端部には集電端子５２がそれぞれ配設される。そして、バスバー５３は、図８（ａ）に表すように、両端部に穴６２を有し、当該穴６２が集電端子５２に取り付けられることで、各集電端子５２間をそれぞれ接続している。なお、隣り合うセル１１の間には、それぞれ隙間が存在する。
【０００６】
従来の電池パックでは、車両衝突時に、例えば図７（ａ）中の矢印の方向より衝撃が加わると、図７（ｂ）に示すように、バスバー５３が集電端子５２に接触した状態のまま、上記スペースを埋めるように各セル１１が移動することで、バスバー５３同士が接触し、短絡する可能性があり、安全性を確保する上で問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４‐２６５８４０号公報
【特許文献２】特開２００２‐１４１１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の問題の対策として、各セル５１同士を絶縁状態とすることが挙げられる。例えば、図８（ｂ）に表すように、バスバー５３の中央にくびれ６３を配設し、衝突時にバスバー５３を切断する方法がある。しかしながら、当該方法を用いると、くびれ６３部分は断面積が小さく、平常時に電気抵抗が増大して発熱する危険性がある。
【０００９】
上記特許文献１には、バッテリ間の電気的接続において、長手方向に直交する方向に指向された切欠部を有するバスバーを用いることで、衝突時にバッテリの集電端子からバスバーを引き抜きやすくし、絶縁状態とする技術が開示されている。しかしながら、当該技術は、各バッテリが、上記切欠部の指向方向に相対移動することを前提とした技術であり、各バッテリが当該相対移動をしない場合には、バスバーを引き抜くことができない。
【００１０】
また、上記特許文献２には、端部に三角形の突起群が並ぶ切刃を設けたバスバーを用いることで、衝突時にバスバーを切り離しやすくする技術が開示されている。しかしながら、当該技術は、作業者によりバスバーを切り離すためのものであり、衝突時にバスバーを切断することは困難である。
【００１１】
よって、本発明では、車両衝突時に、内蔵する各セルをより確実に絶縁状態とすることができる、電池パック内の安全装置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】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明に係る電池パック内の安全装置は、
正極集電端子と負極集電端子を有し電池パック内に隙間をあけて複数配設されたセルと、
所定の前記セルの前記正極集電端子と、前記所定のセルに隣り合う前記セルの負極集電端子とを連結するバスバーと、
前記隙間のうち前記バスバーと前記セルの中央の間の範囲に介装される支点部材とを備える
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係る電池パック内の安全装置は、
上記第１の発明に係る電池パック内の安全装置において、
前記支点部材は、前記範囲の中で、前記セル内部に配設されるエレメントにオーバーラップして前記隙間に介装されることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係る電池パック内の安全装置は、
上記第１又は２の発明に係る電池パック内の安全装置において、
前記バスバーの、一端部には切欠部が配設され、他端部には切欠部又は穴が配設されることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第４の発明に係る電池パック内の安全装置は、
上記第２の発明に係る電池パック内の安全装置において、
前記エレメントに接続された電線と、
前記電線と接しており前記バスバーと契合した部分を有する端子部とを具備し、
前記バスバーが外れた場合に前記電線と前記端子部が離れることで絶縁することを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第５の発明に係る電池パック内の安全装置は、
上記第１から４のいずれか１つの発明に係る電池パック内の安全装置において、
前記セルは、少なくとも前記正極集電端子を配置した平面の角部が面取りされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１〜４の発明に係る電池パック内の安全装置によれば、車両衝突時に、内蔵する各セルをより確実に絶縁状態とすることができる。
【００１８】
上記第５の発明に係る電池パック内の安全装置によれば、車両衝突時に、各セルの変形を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置の概略図である。（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、（ｃ）は（ａ）におけるＡ‐Ａ矢視図を、それぞれ表している。
【図２】本発明の実施例１におけるスペーサの配設位置を説明する概略図である。（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、それぞれを表している。
【図３】本発明の実施例１におけるバスバーの概略図である。（ａ）は両端部に切欠部が配設されるバスバーを、（ｂ）は一端部に切欠部が配設され、他端部に穴が配設されるバスバーを、それぞれ表している。
【図４】本発明の実施例１におけるバスバー端部周辺の拡大図である。（ａ）はバスバーが集電端子に締結された状態を、（ｂ）はバスバーが集電端子から引き抜かれた状態を、それぞれ表している。
【図５】本発明の実施例１における集電端子の拡大断面図である。（ａ）はバスバーが締結される前の状態を、（ｂ）はバスバーが締結された状態を、（ｃ）はバスバーが引き抜かれた状態を、それぞれ表している。
【図６】本発明の実施例２におけるセルの形状を説明する概略図である。（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、それぞれ表している。
【図７】従来の電池パック内の概略図である。（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、それぞれ表している。
【図８】従来のバスバーの概略図である。（ａ）は通常のバスバーを、（ｂ）はくびれが配設されたバスバーを、それぞれ表している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る電池パック内の安全装置は、車両衝突時に、衝撃を受けたセルが移動することを利用し、バスバーによる各セル間の接続を切断するものである。
【００２１】
以下、本発明に係る電池パック内の安全装置を実施例にて図面を用いて説明する。
【００２２】
［実施例１］
本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置について、まず、図１，２を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置の概略図であり、（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、（ｃ）は（ａ）におけるＡ‐Ａ矢視図を、それぞれ表している。図２は、本発明の実施例１におけるスペーサの配設位置を説明する概略図であり、（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、それぞれを表している。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置は、セル１１、バスバー１３及びスペーサ１４を、それぞれ複数備える。
【００２４】
セル１１は、電池パック内に隙間をあけて複数配設され、各セル１１は正極集電端子１２ａと負極集電端子１２ｂを有している。そして、バスバー１３は、所定のセル１１の正極集電端子１２ａと、所定のセル１１に隣り合うセル１１の負極集電端子１２ｂとを連結しており、セル１１同士を電気的に接続している。図１（ａ）では、バスバー１３が、それぞれの正極集電端子１２ａと負極集電端子１２ｂの間に、互い違いに配設される様子を表している。なお、隣り合うセル１１の間には、それぞれ隙間が存在する。
【００２５】
スペーサ１４は、バスバー１３とセル１１の中央との間の範囲の上記隙間に介装される支点部材である。
【００２６】
上述の「セル１１の中央」とは、図１（ａ）に示すように、各セル１１の正極集電端子１２ａと負極集電端子１２ｂとの中間位置に設けられた、仮想の第１中央平面１００を指している。すなわち、仮想の第１中央平面１００とバスバー１３との間の第１範囲１０１の、隣り合うセル１１の隙間に、スペーサ１４が介装されるようにする。なお、スペーサ１４は硬質のものであればよく、材質は特に限定しない。
【００２７】
このような構成とすることで、車両衝突時に、図１（ａ）中の矢印の方向より衝撃が加わると、各セル１１が、スペーサ１４を支点として破線矢印のように回転する。そして、図１（ｂ）に示すように、バスバー１３が負極集電端子１２ｂ（正極集電端子１２ａ）から抜ける、あるいは、セル１１の回転力によりバスバー１３が切断されることになり、より確実に絶縁状態とすることができる。
【００２８】
また、上述の「セル１１の中央」は、図１（ｃ）に示すように、各セル１１において、正極集電端子１２ａと負極集電端子１２ｂとが配設される面と、当該面と相対する面との中間位置に設けられた、仮想の第２中央平面１０２を指すものとしてもよい。すなわち、仮想の第２中央平面１０２とバスバー１３との間の第２範囲１０３の、隣り合うセル１１の隙間に、スペーサ１４が介装されるものとしてもよい。なお、当該図中では、スペーサ１４がセル１１の奥に位置していることを表すため、スペーサ１４を破線矩形で示してある。
【００２９】
このような構成とすることで、車両衝突時には、各セル１１がスペーサ１４を支点として回転する（回転方向は上述の図１（ａ）の破線矢印とは異なる）。そして、図１（ｂ）に示すように、バスバー１３が負極集電端子１２ｂ（正極集電端子１２ａ）から抜ける、あるいは、セル１１の回転力によりバスバー１３が切断されることになり、より確実に絶縁状態とすることができる。
【００３０】
図２（ａ）（ｂ）は、各セル１１の内部が見えるように表され、バスバー１３は省略されている。当該図中に示すように、セル１１は、通常、内部にエレメント１５を備える。
【００３１】
エレメント１５は、電極板が積層又は巻回された構造体である。エレメント１５は、同じくセル１１に備わる集電端子１２ａ，１２ｂと比べて、一般的に強度が高く、圧縮に強い。したがって、車両衝突時に、支点となり大きな荷重が加わるスペーサ１４は、第１範囲１０１（又は第２範囲１０３（図１（ｃ）参照））の中で、特にセル１１内部にエレメント１５が配設される位置にオーバーラップして、隣り合うセル１１の間の隙間に介装されることが好ましい。図２（ａ）（ｂ）では、さらに、エレメント１５の端部に限定した位置に介装された状態を表している。また、スペーサ１４は、セル１１内部に配設されるエレメント１５と隣り合うセル１１の並び方向にオーバーラップして、隙間に介装されることが好ましい。
【００３２】
次に、上記バスバー１３の形状について、図３，４を用いて説明する。図３は、本発明の実施例１におけるバスバーの概略図であり、（ａ）は両端部に切欠部が配設されるバスバーを、（ｂ）は一端部に切欠部が配設され、他端部に穴が配設されるバスバーを、それぞれ表している。図４は、本発明の実施例１におけるバスバー端部周辺の概略的拡大図であり、（ａ）はバスバーが集電端子に締結された状態を、（ｂ）はバスバーが集電端子から引き抜かれた状態を、それぞれ表している。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、バスバー１３は、両端部に切欠部２１が配設されるものとし、切欠部２１はバスバー１３の長手方向外向きに指向するものとしてもよい。このような構成とすることで、車両衝突時には、バスバー１３が切断されるのではなく、滑って集電端子１２ａ，１２ｂから引き抜かれるものとすることができる。
【００３４】
あるいは、図３（ｂ）に示すように、バスバー１３は、一端部に切欠部２１が配設され、切欠部２１は、バスバー１３の長手方向外向きに指向するものとし、他端部に穴２２が配設されるものとしてもよい。このような構成とすることで、車両衝突時に、バスバー１３をより容易に引き抜かれるものとすることができ、かつ、抜けた後のバスバー１３の位置を容易に把握することができ、安全性の向上を図ることができる。
【００３５】
また、切欠部２１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、第１切欠部２１ａ及び第２切欠部２１ｂを備えるものとしてもよい。そして、第１切欠部２１ａは、集電端子１２ａ，１２ｂの下記ボルト１６に嵌合自在な形状とし、第２切欠部２１ｂは、第１切欠部２１ａよりも幅広な形状とする。
【００３６】
このような構成とすることで、バスバー１３は、車両衝突時に少し引き抜かれるだけで、図４（ｂ）のように、集電端子１２ａ，１２ｂの下記ボルト１６及び下記ナット１７との電気的接続が容易に切断されるものとすることができる。
【００３７】
次に、集電端子１２ａ，１２ｂについて図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施例１における、集電端子１２ａ，１２ｂの拡大断面図である。（ａ）はバスバーが締結される前の状態を、（ｂ）はバスバーが締結された状態を、（ｃ）はバスバーが引き抜かれた状態を、それぞれ表している。
【００３８】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、集電端子１２ａ，１２ｂは、電線４２及び端子部を具備し、端子部は、ボルト１６及びナット１７で構成される。なお、当該図中には、樹脂で構成される上部絶縁層４１ａと下部絶縁層４１ｂが表されている。
【００３９】
電線４２は、一端部が上記エレメント１５に接続されており（図示略）、他端部が上部絶縁層４１ａの内側に接しており、ボルト１６のネジ部１６ａと離隔して配設されている。
【００４０】
ボルト１６は、ネジ部１６ａ及び頭部１６ｂで構成される。ネジ部１６ａは、上部絶縁層４１ａを貫通して外部に突出した部分を有し、切欠部２１（第１切欠部２１ａ（図４参照））又は穴２２を挿脱自在である。頭部１６ｂは、電線４２と接離自在な位置に配設される。
【００４１】
ナット１７は、ネジ部１６ａの上記外部に突出した部分に螺合し、バスバー１３の切欠部２１（第１切欠部２１ａ）又は穴２２よりも大きな外径を有する。
【００４２】
上述の構成とすることで、集電端子１２ａ，１２ｂは、図５（ｂ）に示すように、平常時には、バスバー１３をネジ部１６ａと嵌合させ、ナット１７によってバスバー１３を締結状態とすることで、ボルト１６が引き上げられ、頭部１６ｂが電線４２と接触し、導通をとることができる。そして、図５（ｃ）に示すように、車両衝突時にバスバー１３が引き抜けると、ボルト１６が落下し、頭部１６ｂが電線４２から離れることとなるため、より確実に絶縁状態とすることができる。
【００４３】
すなわち、集電端子１２ａ，１２ｂは、エレメント１５に接続された電線４２と、電線４２と接しておりバスバー１３と契合した部分を有する端子部とを具備し、バスバー１３が外れた場合に電線４２と端子部が離れることで絶縁するものとなっている。
【００４４】
以上、本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置について説明したが、換言すれば、本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置は、正極集電端子１２ａと負極集電端子１２ｂを有し電池パック内に隙間をあけて複数配設されたセル１１と、所定のセル１１の正極集電端子１２ａと、所定のセル１１に隣り合うセル１１の負極集電端子１２ｂとを連結するバスバー１３と、上記隙間のうちバスバー１３とセル１１の中央の間の範囲に介装される支点部材（スペーサ１４）とを備えるものである。また、支点部材（スペーサ１４）は、上記範囲の中で、セル１１内部に配設されるエレメント１５にオーバーラップして上記隙間に介装されるものとしてもよい。さらに、バスバー１３の、一端部には切欠部２１が配設され、他端部には切欠部２１又は穴２２が配設されるものとしてもよい。そして、エレメント１５に接続された電線４２と、電線４２と接しておりバスバー１３と契合した部分を有する端子部とを具備し、バスバー１３が外れた場合に電線４２と端子部が離れることで絶縁するようにしてもよい。これによって、本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置では、車両衝突時に、内蔵する各セル１１をより確実に絶縁状態とすることができる。
【００４５】
［実施例２］
本発明の実施例２に係る電池パック内の安全装置は、実施例１における各セルの形状を変更したものである。
【００４６】
本発明の実施例２に係る電池パック内の安全装置について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施例２におけるセルの形状を説明する概略図であり、（ａ）は衝突前の状態を、（ｂ）は衝突後の状態を、それぞれ表している。なお、以下では、実施例１と同一構成についての説明は省略する。
【００４７】
図６（ａ）に示すように、本実施例におけるセル３１は、正極集電端子１２ａ及び負極集電端子１２ｂを配置した平面の角部が面取りされた構成となっている。
【００４８】
車両衝突時に、図６（ａ）の矢印の方向から衝撃が加わると、各セル３１が、スペーサ１４を支点として破線矢印のように回転する。そして、図６（ｂ）に示すように、バスバー１３が負極集電端子１２ｂ（正極集電端子１２ａ）から引き抜かれる（あるいは、図示していないが、セル３１の回転力によりバスバー１３が切断される）ことになり、絶縁状態とすることができる。
【００４９】
その際、隣り合うセル３１における、バスバー１３が配設されていない正極集電端子１２ａ側の上記角部と、バスバー１３が配設されていない負極集電端子１２ｂ側の上記角部とが、接触することも考えられる。しかし、上記角部が面取りされた構成であることで、セル３１の回転ストロークを稼ぐことができ、接触する可能性を低減できる。さらに、面取りされた上記角部同士が接触したとしても、面接触となり、セル３１に加わる力を分散することができる。したがって、セル３１の変形を防ぐことができる。
【００５０】
なお、上述では、セル３１の正極集電端子１２ａ及び負極集電端子１２ｂを配置した平面の角部が面取りされた構成としたが、本実施例はこれに限定するものではなく、少なくとも正極集電端子１２ａを配置した平面の角部が面取りされていればよい。
【００５１】
以上、本発明の実施例２に係る電池パック内の安全装置について説明したが、換言すれば、本発明の実施例２に係る電池パック内の安全装置は、本発明の実施例１に係る電池パック内の安全装置の構成に加えて、セル３１は、少なくとも前記正極集電端子を配置した平面の角部が面取りされているものである。これによって、本発明の実施例２に係る電池パック内の安全装置は、各セル３１の変形を防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、電池パック内の安全装置として好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１１，３１，５１  セル
１２ａ  正極集電端子
１２ｂ  負極集電端子
１３，５３  バスバー
１４  スペーサ
１５  エレメント
１６  ボルト
１６ａ  ネジ部
１６ｂ  頭部
１７  ナット
２１  切欠部
２１ａ  第１切欠部
２１ｂ  第２切欠部
２２，６２  穴
４１ａ  上部絶縁層
４１ｂ  下部絶縁層
４２  電線
５２  集電端子
６３  くびれ
【図１】
2015008097.tif 000003
【図２】
2015008097.tif 000004
【図３】
2015008097.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015008097.tif 000007
【図６】
2015008097.tif 000008
【図７】
2015008097.tif 000009
【図８】
2015008097.tif 000010