(57)【要約】【課題】異常に伴う発熱を遮断して隣接する電池セルの類焼を防止できるバッテリー装置を提供すること。【解決手段】扁平状の電池セル５０を複数積層して形成された組電池４２と、この組電池４２を収納する外装ケース４１とを備え、組電池４２と外装ケース４１との隙間４３に熱伝導性を有する樹脂材４４を充填したバッテリー装置４０において、組電池４２は、電池セル５０、５０間にそれぞれ樹脂材４４よりも熱伝導性の低いスペーサ５１を備え、これらスペーサ５１を外装ケース４１の内幅いっぱいに延在させて、当該外装ケース４１内を電池セル５０ごとに区分けした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平状の電池セルを複数積層して形成された組電池と、この組電池を収納する外装ケースとを備え、前記組電池と前記外装ケースとの間に熱伝導性を有する樹脂材を充填したバッテリー装置において、
前記組電池は、前記電池セル間にそれぞれ前記樹脂材よりも熱伝導性の低いスペーサを備え、これらスペーサを前記外装ケースの内幅いっぱいに延在させて、当該外装ケース内を電池セルごとに区分けしたことを特徴とするバッテリー装置。
【請求項２】
前記外装ケースの内面には、前記スペーサが挿し込まれて支持されるガイドレールが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー装置。
【請求項３】
前記スペーサは、難燃性の材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー装置。
【請求項４】
前記スペーサは、クロロプレンゴムで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバッテリー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池セルを積層した組電池を外装ケース内に収納したバッテリー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機を駆動源とした電動車両には、電動機駆動用の高電圧のバッテリー装置が搭載されている。この種のバッテリー装置では、複数の電池セルを積層して形成された組電池と、この組電池を収納する外装ケースとを備え、組電池と外装ケースとの間に熱伝導性を有する樹脂材を充填し、各電池セルから発生した熱を樹脂材に吸収させて当該電池セルを冷却するものが知られている（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２００８−２５１４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した組電池では、各電池セル間にそれぞれ熱伝導性が低い（断熱性を有する）スペーサを配置することにより、ある電池セルに内部短絡のような異常が発生した場合、この異常に伴う発熱を遮断し、隣接された電池セルの類焼を防止することができる。しかし、このスペーサと樹脂材とを組み合わせた構成では、異常が発生した電池セルの発熱量が樹脂材を介して隣接された電池セルに伝達され、当該電池セルの類焼を生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、異常に伴う発熱を遮断して隣接する電池セルの類焼を防止できるバッテリー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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、扁平状の電池セルを複数積層して形成された組電池と、この組電池を収納する外装ケースとを備え、前記組電池と前記外装ケースとの間に熱伝導性を有する樹脂材を充填したバッテリー装置において、前記組電池は、前記電池セル間にそれぞれ前記樹脂材よりも熱伝導性の低いスペーサを備え、これらスペーサを前記外装ケースの内幅いっぱいに延在させて、当該外装ケース内を電池セルごとに区分けしたことを特徴とする。
【０００７】
この構成において、前記外装ケースの内面には、前記スペーサが挿し込まれて支持されるガイドレールが形成されても良い。また、前記スペーサは難燃性の材料で形成されていても良い。また、前記スペーサは、クロロプレンゴムで形成されていても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、組電池は、前記電池セル間にそれぞれ前記樹脂材よりも熱伝導性の低いスペーサを備え、これらスペーサを前記外装ケースの内幅いっぱいに延在させて、当該外装ケース内を電池セルごとに区分けしたため、万一、ある電池セルに内部異常が生じたとしても、この異常に伴う発熱は、外装ケースの内幅いっぱいに延在したスペーサによって遮断されることにより、当該熱が樹脂材を介して隣接する電池セルに伝達されることが防止され、ひいては、当該電池セルの類焼を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態にかかるバッテリー装置を搭載した電動車両の一例を示す右側面図である。
【図２】バッテリー装置の外観斜視図である。
【図３】組電池の外観斜視図である。
【図４】バッテリー装置を正面側から見た概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態にかかるバッテリー装置４０を搭載した電動車両１の一例を示す右側面図である。電動車両１は、図１に示すように、前輪２、及び後輪３を備えた自動二輪車である。電動車両１は、メインフレーム４、及びスイングアーム５が主たる骨組みとして構成されている。
【００１２】
メインフレーム４は、前端部が上方に向かって屈曲しており、その前端部で前輪２及びハンドル６を操舵可能に支持している。メインフレーム４の後端側であって、電動車両１の前後方向の略中央部には、使用者が腰を掛けるシート７と、バッテリー収容部８とが備えられている。バッテリー収容部８は、シート７の下方に設けられ、内部にバッテリー装置４０が収容されている。シート７は、バッテリー収容部８の蓋の役目も果たし、バッテリー収容部８に対して開閉可能にして取り付けられている。メインフレーム４のシート７の後方であって、後輪３の上方の箇所には、荷物台９が備えられている。
【００１３】
スイングアーム５は、メインフレーム４後部の、シート７及びバッテリー収容部８の箇所の下方から後方に向かって延びている。後輪３は、図１に示すように、スイングアーム５の後端に支持されている。なお、スイングアーム５は、後輪３の左側のみに設けられ、片持ち状態で後輪３を支持している。また、後輪３は、駆動輪であり、スイングアーム５との間にモータ駆動装置２０を備えている。スイングアーム５は、その後端がモータ駆動装置２０の前端部に接続され、モータ駆動装置２０を介して後輪３を支持する支持部材である。モータ駆動装置２０の左側には、サスペンションケース１０が備えられている。サスペンションケース１０から上方の荷物台９に向かって、後輪３のサスペンションユニット１１が延びている。
【００１４】
次に、バッテリー装置４０について説明する。
【００１５】
図２は、バッテリー装置４０の外観斜視図であり、図３は、バッテリー装置４０を構成する組電池の外観斜視図である。なお、図２では、外装ケースの前面パネルを開放した状態を示す。
【００１６】
バッテリー装置４０は、図２に示すように、外装ケース４１と、この外装ケース４１内に収納される組電池４２とを備え、これら外装ケース４１と組電池４２との隙間４３には、熱硬化性を有する樹脂材４４が充填（ポッティング）されている。
【００１７】
外装ケース４１は、組電池４２を水や塵挨から保護するものであり、前面側に開口４１Ａが形成された角箱状のケース本体４５と、この開口４１Ａに配置される前面パネル（図示略）とを備える。この前面パネルを取り外すと、開口４１Ａを通じて組電池４２が露出する。本実施形態では、ケース本体４５の内側の高さは、組電池４２の高さと略同一に形成され、組電池４２の底面及び天面がケース本体４５の底板４５Ａ及び天板４５Ｂの内面にそれぞれ接触している。また、ケース本体４５の内幅は、組電池４２の横幅よりも広く形成され、この組電池４２とケース本体４５の各側板４５Ｃ，４５Ｄとの隙間４３に上記樹脂材４４が充填されている。この樹脂材４４は、組電池４２と外装ケース４１とを熱的に連結するものであり、熱伝導性の高いものが望ましい。この構成では、組電池４２から発生した熱は、ケース本体４５と直接接触している底板４５Ａ及び天板４５Ｂから放出されるとともに、樹脂材４４を介して各側板４５Ｃ，４５Ｄから放出される。
【００１８】
樹脂材４４を充填する場合には、外装ケース４１内に組電池４２を収納した状態で、外装ケース４１の開口４１Ａが上方に向くように配置し、硬化する前の樹脂材４４を隙間４３に充填する。そして、樹脂材４４を加熱することにより当該樹脂材４４を硬化させる。
【００１９】
組電池４２は、図３に示すように、鉛直方向に積層された複数（本実施形態では７つ）の電池セル５０と、これら電池セル５０，５０間にそれぞれ配置されるスペーサ５１と、当該積層された電池セル５０の上下端に配置される樹脂性のエンドプレート５２，５２と、これらエンドプレート５２，５２間に架け渡されて当該電池セル５０を一体化する複数の締結バンド５３とを備える。
【００２０】
また、図示は省略したが、組電池４２は、外装ケース４１の上端部に制御回路を備え、この制御回路によって各電池セル５０の電圧、電流、温度などが測定され、電池容量、及び、必要充放電量等が決定され、充放電等の制御が行われる。
【００２１】
電池セル５０は、その幅よりも薄い扁平状の角型電池であり、図示は省略したが、有底筒状に形成された外装缶である角形ケース５５の開口部分から巻き電極を挿入し、電解液を注入した後、封口板で開口部分を閉塞して、レーザー溶接等により封止して形成されている。角形ケース５５は、熱伝導性に優れた金属で構成される。封口板には、安全弁が設けられ、電池セル５０が異常な状態で充放電されると安全弁が開弁して、電解液が排出されるように構成されている。
【００２２】
また、電池セル５０は、角形ケース５５の一側面５５Ａに正極タブ５０Ａ及び負極タブ５０Ｂがお互いに離間して設けられている。これら正極タブ５０Ａ及び負極タブ５０Ｂは、角形ケース５５の左右対称となる位置に設けられ、電池セル５０を交互に裏返して積層したときに、正極タブ５０Ａと負極タブ５０Ｂとが上下に重なり合い、金属製のバスバー５４を用いて複数の電池セル５０を容易に直列に接続することができる。
【００２３】
この電池セル５０は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池が利用できる。特に、リチウムイオン電池は、単位体積当たりの出力が高く、小型化、高出力化に適しているため、好適に用いることができる。
【００２４】
エンドプレート５２は、電池セル５０と略同一の大きさに形成された板材であり、各電池セル５０を狭持して一体化するため、ある程度の剛性を有する厚みに形成される。また、エンドプレート５２は、電池セル５０で発生した熱を外装ケース４１に伝達する機能を有するため、熱伝導率が高い材料で形成されることが望ましい。
【００２５】
スペーサ５１は、電池セル５０，５０間に配置され、当該電池セル５０に比べて極めて薄いシート状に形成されたものであり、充放電時に、一の電池セル５０から発せられた熱が隣接する電池セル５０に伝達されることを抑制する。このため、スペーサ５１は、樹脂材４４よりも熱伝導性が低い（もしくは断熱性を有する）材料で形成されることが望ましく、本実施形態では、クロロプレンゴムが用いられている。このクロロプレンゴムは、耐熱性、難燃性に優れた材料であるため、例えば、ある電池セル５０に内部短絡等の異常が生じたとしても、この異常に伴う発熱が隣接する電池セル５０に伝達されることが防止され、当該電池セル５０の類焼を防止できる。
【００２６】
一方、外装ケース４１と組電池４２との隙間４３に樹脂材４４を充填した構成では、異常が発生した電池セル５０の発熱量が樹脂材４４を介して隣接された電池セル５０に伝達され、当該電池セル５０の類焼を生じるおそれがある。
【００２７】
これを防止するために、本構成では、スペーサ５１は、電池セル５０よりも大きく形成され、図３に示すように、電池セル５０の側面から突出する突出部５１Ａ，５１Ａを一体に備える。具体的には、スペーサ５１は、図４に示すように、外装ケース４１の内幅いっぱいに延在するよう形成され、当該外装ケース４１内を電池セル５０ごとに区分けしている。これにより、外装ケース４１と組電池４２との隙間４３では、この隙間４３に延出するスペーサ５１の突出部５１Ａが樹脂材４４を区分けしている。
【００２８】
このため、万一、ある電池セルに内部異常が生じたとしても、この異常に伴う発熱は、外装ケース４１の内幅いっぱいに延在したスペーサ５１によって遮断されることにより、当該熱が樹脂材４４を介して隣接する電池セル５０に伝達されることが防止され、ひいては、当該電池セル５０の類焼を防止できる。
【００２９】
また、この構成では、スペーサ５１は、厚みの薄い（例えば、０．５ｍｍ）のシート状に形成され、クロロプレンゴムのように可撓性を有する素材で形成されているため、単純にスペーサ５１の横幅を外装ケース４１の内幅に合わせて形成するだけでは、外装ケース４１内を電池セル５０ごとに区分することは困難となる。
【００３０】
このため、本構成では、外装ケース４１は、ケース本体４５の内面には、スペーサ５１が挿し込まれて支持されるガイドレール５６，５６が形成されている。これらガイドレール５６，５６は、ケース本体４５の奥行方向に略平行に形成されている。これによれば、可撓性を有するスペーサ５１であっても、組み立て時に、このスペーサ５１がそれぞれガイドレール５６，５６に支持されることにより、当該スペーサ５１の撓みや位置ずれを防止し、外装ケース４１内を確実に区分けすることができる。
【００３１】
また、ケース本体４５の内面にガイドレール５６、５６を形成することにより、ケース本体４５（外装ケース４１）と樹脂材４４との接触面積を増加させることができ、樹脂材４４を介して放出される熱量の増加を図ることができる。この場合、ガイドレール５６、５６間の距離Ｌ１を、スペーサ５１の厚みＬ２よりも十分大きくして、このスペーサ５１とガイドレール５６との間に樹脂材４４を充填することが好ましい。
【００３２】
以上、本実施形態によれば、扁平状の電池セル５０を複数積層して形成された組電池４２と、この組電池４２を収納する外装ケース４１とを備え、組電池４２と外装ケース４１との隙間４３に熱伝導性を有する樹脂材４４を充填したバッテリー装置４０において、組電池４２は、電池セル５０、５０間にそれぞれ樹脂材４４よりも熱伝導性の低いスペーサ５１を備え、これらスペーサ５１を外装ケース４１の内幅いっぱいに延在させて、当該外装ケース４１内を電池セル５０ごとに区分けしたため、万一、ある電池セル５０に内部異常が生じたとしても、この異常に伴う発熱は、外装ケース４１の内幅いっぱいに延在したスペーサ５１によって遮断されることにより、当該熱が樹脂材４４を介して隣接する電池セル５０に伝達されることが防止され、ひいては、当該電池セル５０の類焼を防止できる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、外装ケース４１の内面には、スペーサ５１が挿し込まれて支持されるガイドレール５６，５６が形成されているため、組み立て時に、スペーサ５１がそれぞれガイドレール５６，５６に支持されることにより、当該スペーサ５１の撓みや位置ずれを防止し、外装ケース４１内を確実に区分けすることができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、スペーサ５１は、難燃性の材料で形成されているため、電池セル５０が内部異常より高温になったとしても、スペーサ５１に着火することはなく、他の電池セル５０及び組電池４２の類焼が防止される。
【００３５】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態では、ケース本体４５内にガイドレール５６を設けた構成について説明したが、スペーサが変形しない程度の剛性を有するものであれば、ガイドレールを設けることなくケース本体４５内を区分けすることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、電池セル５０を７段に積層した構成について説明したが、これに限るものでないことは明らかである。
【符号の説明】
【００３７】
１  電動車両
８  バッテリー収容部
４０  バッテリー装置
４１  外装ケース
４１Ａ  開口
４２  組電池
４３  空間
４４  樹脂材
４５  ケース本体
５０    電池セル
５１  スペーサ
５１Ａ  突出部
５２  エンドプレート
５３  締結バンド
５４  バスバー
５５  角形ケース
５５Ａ  一側面
５６  ガイドレール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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