(57)【要約】【課題】  局所的な破損を含む筐体壁の破損や、筐体内への異物の貫入による破損を検出することができる電池筐体、および安全性の高い組電池を提供する。【解決手段】  電池１００、または複数の電池１００を電気的に接続してなる組電池７０を内部に収納する電池筐体１０であって、筐体壁の内部に、離間させて電気的に絶縁された状態で配された一対の導電板２１、２２と、導電板２１、２２間が電気的に導通したときに、これを検出する導通検出手段３０と、導通検出手段３０の導通検出に基づいて、筐体壁の破損を検出する破損検出手段４０と、を備える。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池、または複数の電池を電気的に接続してなる組電池を内部に収納する電池筐体において、
筐体壁の内部に、離間させて電気的に絶縁された状態で配された一対の導電板と、
該導電板間が電気的に導通したときに、これを検出する導通検出手段と、
該導通検出手段の導通検出に基づいて、前記筐体壁の破損を検出する破損検出手段と、を備えることを特徴とする電池筐体。
【請求項２】
前記導通検出手段は、前記導電板間に電位差を付与する直流電源と、前記導電板間が電気的に導通することにより形成された閉回路に流れる電流を検出する電流検出手段と、からなることを特徴とする請求項１に記載の電池筐体。
【請求項３】
電池、または複数の電池を電気的に接続してなる組電池を内部に収納する電池筐体において、
筐体壁に内蔵された導電線と、
該導電線の断線状態を検出する断線検出手段と、
該断線検出手段の断線検出に基づいて、前記筐体壁の破損を検出する破損検出手段と、を備えることを特徴とする電池筐体。
【請求項４】
前記断線検出手段は、前記導電線を有する閉回路に一定の電流を流す電源と、該閉回路に流れる電流を監視する電流監視手段と、からなることを特徴とする請求項３に記載の電池筐体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池筐体内に、電気的に直列または並列に接続された複数の電池を収納してなることを特徴とする組電池。
【請求項６】
前記破損検出手段により前記筐体壁の破損が検出された場合に、電池間の電気的接続の少なくとも一部を遮断して給電を停止する給電停止手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の組電池。
【請求項７】
前記破損検出手段により前記筐体壁の破損が検出された場合に、前記筐体壁の破損を報知する破損報知手段を備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池または組電池を収納する電池筐体、および該筐体内に複数の電池を収納するとともに電気的に接続してなる組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池などの扁平型電池はラミネートフィルム等の外装材で覆われており、脆弱であるため、通常、金属やプラスチック製の筐体内に収納して用いられる。近年、電気自動車やハイブリッド自動車等の車載用の動力源として、複数の電池を電気的に直列または並列に接続して高出力および高容量を図った組電池が用いられ、この組電池も筐体内に収納されている。
【０００３】
また、特許文献１には、過充電による膨張やその他の理由による電池筐体（ケース）の変形を検知して電池の安全性を確保するため、電池筐体の壁面にストレインゲージを設け、ストレインゲージの抵抗値に基づいて電池筐体の小さな機械的変形をケースの変形を検出可能とした電池筐体が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−５９４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記ストレインゲージを備えた電池筐体では、筐体の変形を伴わない局所的な破損や、筐体内への異物の貫入による破損を検出できなかった。
【０００５】
本発明は、局所的な破損を含む筐体壁の破損や、筐体内への異物の貫入による破損を検出することができる電池筐体、および安全性の高い組電池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】
上記目的を達成するための第１の発明に係る電池筐体は、電池、または複数の電池を電気的に接続してなる組電池を内部に収納する電池筐体において、筐体壁の内部に、離間させて電気的に絶縁された状態で配された一対の導電板と、該導電板間が電気的に導通したときに、これを検出する導通検出手段と、該導通検出手段の導通検出に基づいて、前記筐体壁の破損を検出する破損検出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明に係る電池筐体は、電池、または複数の電池を電気的に接続してなる組電池を内部に収納する電池筐体において、筐体壁に内蔵された導電線と、該導電線の断線状態を検出する断線検出手段と、該断線検出手段の断線検出に基づいて、前記筐体壁の破損を検出する破損検出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のような構成の電池筐体によれば、導電性の異物が筐体壁に貫入したり、筐体壁に負荷が加わって導電板を屈曲させて導電板同士が接触したりすると、導通検出手段が導電板間の導通を検出し、この導通検出に基づいて、破損検出手段が筐体壁の破損を検出するので、筐体内への異物の貫入や筐体壁の破損を検出することができる。
【０００９】
また、筐体壁に亀裂、割れなどの局所的な破損が生じると、断線検出手段が筐体壁に内蔵された導電線の断線状態を検出し、この断線検出に基づいて、破損検出手段が筐体壁の破損を検出するので、筐体壁の局所的な破損を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る電池筐体および組電池の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
図１は、電池筐体の外観の一例を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の電池筐体の構造を模式的に示す平面図である。図３は、図１のＡ部の断面構造を概念的に示す概略図である。
【００１２】
本発明に係る電池筐体は、電池、または複数の電池を電気的に接続してなる組電池を内部に収納する箱体状の外装ケースであり、図１は電池筐体１０として複数の単電池を収納するモジュールケースを例示している。このモジュールケース１０は、開口部が形成された箱形状をなす第１ケース１１と、開口部を閉じる蓋体をなす第２ケース１２と、を含んでいる。第１ケース１１および第２ケース１２は、本実施形態では合成樹脂により成形されており、第２ケース１２は不図示の係合爪等によって第１ケース１１の開口部を覆うように装着されている。
【００１３】
また、第１ケース１１の周壁１１ａの一部（一方の短辺側壁）には、正負の出力端子をモジュールケース１０の外部に導出するための切欠き部１１ｂ、１１ｃが形成されており、これらの切欠き部１１ｂ、１１ｃの間には、電圧検出コネクタの差込口を装着するための切欠き部１１ｄが形成されている。さらに、モジュールケース１０の上下壁の四隅には、第１ケース１１および第２ケース１２にボルトを挿通するためのボルト孔１３が形成されている。
【００１４】
図２および図３に示すように、電池筐体１０の内部には、一対の導電板２１、２２が互いに離間されて電気的に絶縁された状態で配されている。具体的には、上記第１ケース１１および上記第２ケース１２を形成する際には、導電板２１、２２を絶縁性のスペーサで所定の距離離間されるようにして配置し、その状態で合成樹脂を流し込み、導電板２１、２２を第１ケース１１および第２ケース１２内に封止する。
【００１５】
導電板２１、２２は、上記第１ケース１１の周壁１１ａと上面壁１１ｅおよび上記第２ケース１２の平面部分の全面をカバーしうる寸法を有する長方形状の金属箔であって、たとえば、銅箔などの導電性の良い箔材を用いることが好ましい。
【００１６】
これらの導電板２１、２２には、該導電板２１、２２間が電気的に導通したときに、これを検出する導通検出手段３０が備えられている。本実施形態では、導通検出手段３０は、導電板２１、２２間に電位差を付与する直流電源３１と、導電板２１、２２間が電気的に導通することにより形成された閉回路３２に流れる電流を検出する電流検出手段３３と、から構成されている。直流電源３１は、導電板２１のタブ部２１ａと導電板２２のタブ部２２ａにそれぞれ接続されている。電流検出手段３３には、たとえば、周知の電流計回路を採用することができ、上記閉回路３２に流れる電流を検出することにより、導電板２１、２２間が導通していることを検出する。
【００１７】
導通検出手段３０には、図３に示すように、その導通検出に基づいて、筐体壁（本実施形態では、第１ケース１１の周壁１１ａ、上面壁１１ｅおよび第２ケース１２の平面部分）の破損を検出する破損検出手段４０が備えられている。破損検出手段４０としては、たとえば、マイクロコンピューター等の少なくともＣＰＵおよびＲＯＭを備えた制御装置を採用する。この破損検出手段４０には、後述するように、組電池の内部構成要素として給電停止手段５０が備えられるとともに、外部構成要素として破損報知手段６０が備えられている。
【００１８】
次に、本実施形態の電池筐体１０内に単電池群を収納して形成される組電池について説明する。図４は、第１の実施形態における組電池の構造を示す模式図である。図５は、組電池の分解斜視図である。図６は、扁平型電池の一例の斜視図である。
【００１９】
図５に例示した組電池７０は、電池筐体（モジュールケース）１０内に電気的に接続された複数枚の扁平型の単電池１００を積層収納した電池モジュールである。この電池モジュール７０は、より容量の大きな組電池を組み立てる際の単位ユニットをなすが、電気的に接続された複数の単電池を備える点において組電池の一種である。
【００２０】
セルユニット８０は、複数の扁平型電池１００を積層するとともに各扁平型電池１００を直列に接続してなるセルユニット本体８１と、セルユニット本体８１の前面および背面に着脱自在に取り付けられる絶縁カバー９１、９２と、を含んでいる。セルユニット本体８１は、複数のスペーサ１１０によって各電極タブ１００ｔが挟持され、また、正負の出力端子１１５、１１６が接続されている。
【００２１】
絶縁カバー９１、９２は、セルユニット本体８１の前面側および背面側を覆うために用いられる。絶縁カバー９１、９２の中央位置には、電圧検出コネクタ（図示せず）を差し込む差込口９１ａが形成されている。電圧の検出は、電池モジュール７０の充放電管理のために行われる。
【００２２】
正負の出力端子１１５、１１６は、第１ケース１１の周壁１１ａの一部に形成した切り欠き部１１ｂ、１１ｃを通してモジュールケース１０から外部に導出される。絶縁カバー９１、９２の差込口９１ａも、周壁１１ｂの一部に形成した切り欠き部１１ｄを通してモジュールケース１０の外部に露出される。出力端子１１５、１１６の前面には、不図示のボルトがねじ込まれるねじ孔１１５ａ、１１６ａが形成されている。
【００２３】
上述したように、モジュールケース１０の４隅には不図示の通しボルトを挿通するためのボルト孔１３が形成され、各スペーサ１１０の２箇所にボルト孔１１１が形成されている。図５の符号９３は、スペーサ１１０のボルト孔１１１に挿入されるスリーブを示し、符号９４は、セルユニット８０と第２ケース１２との間に設けられる緩衝材を示している。
【００２４】
図６に示すように、扁平型電池１００は、例えば、扁平なリチウムイオン二次電池であり、正極板、負極板およびセパレータを順に積層した積層型の発電要素（図示せず）がラミネートフィルムなどの外装材１００ａによって封止されている。電池１００は、発電要素に一端が電気的に接続されるとともに板状をなす電極タブ１００ｔ（プラス側電極タブ１００ｐおよびマイナス側電極タブ１００ｍの総称）が外装材１００ａから外部に導出されている。タブ１００ｔは、電池１００の長手方向の両側に延びている。積層型の発電要素を備える電池１００にあっては、電極板間の距離を均一に保って電池性能の維持を図るために、発電要素に圧力を掛けて押さえる必要がある。このため、各電池１００は、発電要素が押さえ付けられるようにモジュールケース１０に収納されている。
【００２５】
このように構成される組電池（電池モジュール）７０には、図４に示すように、内部構成要素として給電停止手段５０が備えられている。この給電停止手段５０は、上記破損検出手段４０により筐体壁の破損が検出された場合に、電池１００、１００間の電気的接続の少なくとも一部を遮断して給電を停止する手段であり、本実施形態では電池１００、１００間の電気的接続部１２１に介設されたリレー１２２により構成される。このリレー１２２は破損検出手段４０と電気的に接続されており、破損検出手段４０が筐体壁の破損を検出すると、該破損検出手段４０からリレー１２２にリレーＯＦＦ信号が送信され、リレー１２２が電池１００、１００間の電気的接続部１２１を遮断して給電を停止するようになっている。
【００２６】
また、組電池７０には、外部構成要素として破損報知手段６０が備えられている。この破損報知手段６０は、破損検出手段４０により筐体壁の破損が検出された場合に、筐体壁の破損を報知する手段であり、本実施形態ではアラーム１３１により構成される。このアラーム１３１は破損検出手段４０と電気的に接続されており、破損検出手段４０が筐体壁の破損を検出すると、該破損検出手段４０からアラーム１３１にアラームＯＮ信号が送信され、アラーム１３１が警報を発して筐体壁の破損を報知するようになっている。
【００２７】
以上のような構成の電池筐体１０によれば、導電性の異物が筐体壁に貫入したり、筐体壁に負荷が加わって導電板２１および導電板２２を屈曲させて導電板同士が接触したりすると、導通検出手段３０を構成する電流検出手段３３が上記閉回路３２に流れる電流を検出することにより、導電板２１、２２間の電気的導通を検出し、この導通検出に基づいて、破損検出手段４０が筐体壁の破損を検出するので、筐体内への異物の貫入や筐体壁の破損を検出することができる。
【００２８】
また、本実施形態の組電池によれば、破損検出手段４０が筐体壁の破損を検出すると、給電停止手段１２１が電池１００、１００間の電気的接続部１２１を遮断して給電を停止するとともに、破損報知手段６０が警報を発して筐体壁の破損を報知するので、安全性の高い組電池を実現することができる。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
図７において、（Ａ）は第２の実施形態の電池筐体の構造を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。図８は、第２の実施形態における組電池の構造を示す模式図である。なお、第１の実施形態と同一の構成を有する部材については同一の符号を付して説明する。
【００３０】
第２の実施形態の電池筐体２００は、合成樹脂形成部分については第１の実施形態の電池筐体１０の相当部分と同様の構造に形成されているが、第２の実施形態では、上記導電板２１，２２に代えて、筐体壁に導電線２１０、２２０が内蔵されている点が主に異なっている。
【００３１】
図７に示すように、導電線２１０、２２０は、上記第１ケース１１の周壁１１ａおよび上面壁１１ｅと、上記第２ケース１２の平面部分と、にそれぞれ蛇行するように内蔵されている。たとえば、導電線２１０は第１ケース１１の上面壁１１ｅに前後に蛇行するように内蔵されており、導電線２２０は第２ケース１２の平面部分に左右に蛇行するように内蔵されている。各導電線２１０、２２０において、導電線同士の間隔は電池筐体２００の筐体壁（第１ケース１１の周壁１１ａおよび上面壁１１ｅおよび第２ケース１２の平面部分）に発生する局所的な亀裂や破損に対して十分に小さく設定されている。各導電線２１０、２２０は、導電性を有する金属線であって、たとえば、銅線などの導電性の良い線材を用いることが好ましい。
【００３２】
これらの導電線２１０、２２０はそれぞれ閉回路２１１，２２１を形成しており、各導電線２１０、２２０には、該導電線２１０、２２０の断線状態を検出する断線検出手段２３０、２４０が備えられている。本実施形態では、断線検出手段２３０、２４０は、上記導電線２１０、２２０を有する閉回路２１１、２２１に一定の電流を流す電源２３１、２４１と、該閉回路２１１、２２１に流れる電流を監視する電流監視手段２３２、２４２と、から構成されている。電源２３１、２４１には直流電源を採用している。電流監視手段２３２、２４２には、たとえば、周知の電流計回路を採用することができ、上記閉回路２１１、２２１に流れる電流を監視することにより、導電板２１０、２２０の断線の有無を検出する。
【００３３】
断線検出手段２３０、２４０には、図８に示すように、その断線検出に基づいて、筐体壁の破損を検出する破損検出手段２５０が備えられている。破損検出手段２５０としては、第１の実施形態と同様に、たとえば、マイクロコンピューター等の少なくともＣＰＵおよびＲＯＭを備えた制御装置を採用する。
【００３４】
このように構成された電池筐体２００内に、たとえば、電気的に接続された複数枚の扁平型の単電池１００を積層収納して、第１の実施形態と同様に組電池（電池モジュール）７０を形成するが、上記破損検出手段２５０には、第１の実施形態と同様に、組電池７０の内部構成要素として給電停止手段５０が備えられるとともに、外部構成要素として破損報知手段６０が備えられている。
【００３５】
以上のように構成された第２の実施形態の電池筐体２００によれば、筐体壁に亀裂、割れなどの局所的な破損が生じると、断線検出手段２３０、２４０を構成する電流監視手段２３２、２４２が上記閉回路２１１、２２１に電流が流れなくなったことを検出することにより、導電線２１０、２２０が断線状態にあることを検出し、この断線検出に基づいて、破損検出手段２５０が筐体壁の破損を検出するので、筐体壁の破損が局所的であっても検出することができる。
【００３６】
また、第２の実施形態における組電池によれば、第１の実施形態と同様に、破損検出手段２５０が筐体壁の破損を検出すると、給電停止手段５０（リレー１２１）が電池１００、１００間の電気的接続部１２１を遮断して給電を停止するとともに、破損報知手段６０（アラーム１３１）が警報を発して筐体壁の破損を報知するので、安全性の高い組電池を実現することができるものである。
【００３７】
なお、上記の実施形態では組電池の一種として電池モジュールについて説明したが、これに限られず、電池モジュールを任意の行と列に配置した組電池、およびその電池筐体であっても本発明の適用は可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車における車両駆動用電動機の駆動用電源や、燃料電池車の補助電源などの車両に積載される動力用の組電池およびその電池筐体に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】電池筐体の外観の一例を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の電池筐体の構造を模式的に示す平面図である。
【図３】図１のＡ部の断面構造を概念的に示す概略図である。
【図４】第１の実施形態における組電池の構造を示す模式図である。
【図５】組電池の分解斜視図である。
【図６】扁平型電池の一例の斜視図である。
【図７】（Ａ）は第２の実施形態の電池筐体の構造を模式的に示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図８】第２の実施形態における組電池の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    電池筐体、
２１、２２    導電板、
３０    導通検出手段、
３１    直流電源、
３２    閉回路、
３３    電流検出手段、
４０    破損検出手段、
５０    給電停止手段、
６０    破損報知手段、
７０    組電池、
１００    扁平型電池、
１２１    電気的接続部、
１２２    リレー、
１３１    アラーム、
２００    電池筐体、
２１０、２２０    導電線、
２１１、２２１    閉回路、
２３０、２４０    断線検出手段、
２３１、２４１    電源、
２５０    破損検出手段。
【図１】
2007059279.tif 000003
【図２】
2007059279.tif 000004
【図３】
2007059279.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007059279.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007059279.tif 000009
【図８】
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