(57)【要約】【課題】複数の単電池をケース内に収容する電池モジュールにおいて、単電池から漏出した電解液がケース内に溜まることで生じる液絡（ショート）を抑制する。【解決手段】複数の単電池１２の下方に設けられる第２のバスバー（１６，７２）とケース部材１８の底板部材５０とは離間され、単電池１２に形成された排出弁２７の開放時に単電池１２から漏出される電解液５６が溜まる漏液スペース５４が形成される。ケース部材１８の側面下方には、漏液スペース５４まで貫通され当該漏液スペース５４に溜まった電解液５６を外部に排出する排出口６０が形成される。排出口６０の最下面６４は、第２のバスバー（１６，７２）の最下面６５よりも低位置に形成され、これにより、漏液スペース５４の液面レベルは第２のバスバー（１６，７２）の最下面６５より低位置に維持される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立設状態で配列された複数の単電池と、
前記複数の単電池の上方に設けられ前記複数の単電池の上端電極端子同士を接続する第１のバスバーと、
前記複数の単電池の下方に設けられ前記複数の単電池の下端電極端子同士を接続する第２のバスバーと、
前記複数の単電池ならびに前記第１及び第２のバスバーを収容するケース部材と、
を備えた、車両用電池モジュールであって、
前記第２のバスバーと前記ケース部材の底板部材とは離間され、前記単電池に形成された排出弁の開放時に前記単電池から漏出される電解液が溜まる漏液スペースが形成され、
前記ケース部材の側面下方には、前記漏液スペースまで貫通され当該漏液スペースに溜まった電解液を外部に排出する排出口が形成され、
前記排出口の最下面は、前記第２のバスバーの最下面よりも低位置に形成され、前記漏液スペースの液面レベルが前記第２のバスバーの最下面より低位置に維持されることを特徴とする、車両用電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動源となる回転電機に電力を供給する、車両用電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される電池モジュールは、複数の単電池（電池セル）が接続された組電池を備え、これをケース内に収容している。単電池はリチウムイオン電池等の二次電池から構成される。単電池が過充電や過放電状態になるとガスが発生して内圧が増加し、破裂のおそれがあることから、これを回避するために単電池にはガス排出弁が設けられている。
【０００３】
電池モジュールのケース内には単電池から排出されたガスを受けてこれを外部に排出させる排気室が設けられる。例えば特許文献１に開示された電池モジュールは、正極が鉛直方向上側となるように円筒型の単電池を複数本立設させ、これらとその上に被せる上蓋との間に空間を形成して、これを排気室としている。単電池には正極側にガス排出弁が設けられており、ガス排出弁の開放に伴って排気室に単電池内のガスが排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７０６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガス排出弁の開放に伴い、単電池からガスだけでなく電解液が漏出する場合がある。漏出した電解液はケースの底に溜まり、その液面レベルが上昇すると単電池や接続部材であるバスバーに触れて（バスバーが電解液に漬かり）、液絡（ショート）が発生するおそれがある。そこで、本発明は単電池から漏出した電解液による液絡の発生を抑制可能な車両用電池モジュール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】
本発明に係る車両用電池モジュールは、立設状態で配列された複数の単電池と、前記複数の単電池の上方に設けられ前記複数の単電池の上端電極端子同士を接続する第１のバスバーと、前記複数の単電池の下方に設けられ前記複数の単電池の下端電極端子同士を接続する第２のバスバーと、前記複数の単電池ならびに前記第１及び第２のバスバーを収容するケース部材と、を備える。前記第２のバスバーと前記ケース部材の底板部材とは離間され、前記単電池に形成された排出弁の開放時に前記単電池から漏出される電解液が溜まる漏液スペースが形成される。前記ケース部材の側面下方には、前記漏液スペースまで貫通され当該漏液スペースに溜まった電解液を外部に排出する排出口が形成される。前記排出口の最下面は、前記第２のバスバーの最下面よりも低位置に形成され、前記漏液スペースの液面レベルが前記第２のバスバーの最下面より低位置に維持される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、単電池から漏出した電解液による液絡の発生を抑制可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る車両用電池モジュールの要部構成を例示する分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図のうち、要部のみを示したものである。
【図３】本実施形態に係る車両用電池モジュールの別例を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る車両用電池モジュールの別例を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１に本実施形態に係る車両用電池モジュール１０の分解斜視図を示す。なお、図１に示す図は要部構成を示すものであって、一部の部材については図示を省略している。また、図１〜図４において、Ｘ軸及びＹ軸はともに水平軸であり、これらは水平面上で互いに直交する。またＺ軸は鉛直軸である。
【００１０】
電池モジュール１０は略直方体形状であって、図１〜図４では長手方向をＸ軸、短手方向をＹ軸に取る。また高さ方向（鉛直方向）はＺ軸で示される。電池モジュール１０は、電気自動車やハイブリッド自動車など、回転電機を駆動源とする車両の直流電源としてこれらの車両に搭載される。
【００１１】
電池モジュール１０は、複数の単電池１２、正極バスバー１４（第１のバスバー）、負極バスバー１６（第２のバスバー）、及びこれらを収容するケース部材１８を含んで構成される。ケース部材１８は、電池ホルダ２０、保持ケース２２、上カバー２４及び下カバー２６を含んで構成される。
【００１２】
単電池１２は例えばリチウムイオン二次電池であり、例えば汎用品である１８６５０型の円柱電池である。単電池１２には、図２に示すように負極端子３６に排出弁２７が設けられている。排出弁２７は、例えば単電池１２の正極シート２８、負極シート３０、及び両者の間に挟まれるセパレータ３２等を収容するケース３４の負極端子３６の一部に形成された肉薄部であってよい。
【００１３】
単電池１２は立設状態で複数本配列されている。図１、図２に示す例では正極端子３８が鉛直上側となるように立設される。したがって図１、図２に示す例では、正極端子３８が上端電極端子となり、負極端子３６が下端電極端子となる。
【００１４】
正極バスバー１４（第１のバスバー）は単電池１２の鉛直上方に設けられ、単電池１２の正極端子３８同士を接続する。正極バスバー１４は複数の導体部材に分割され（バスバーセグメント）、図１では一つの正極バスバー１４当たり４つのバスバーセグメント１４Ａ〜１４Ｄに分割されている。それぞれのバスバーセグメント１４Ａ〜１４Ｄの間は絶縁されている。例えば正極バスバー１４は、バスバーセグメント１４Ａ〜１４Ｄを樹脂部材でモールド成形することで構成される。
【００１５】
負極バスバー１６（第２のバスバー）は、単電池１２の下方に設けられ、単電池１２の負極端子３６同士を接続する。負極バスバー１６は、正極バスバー１４と対応するようにして複数のバスバーセグメントに分割される。図１の例では負極バスバー１６は４つのバスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄに分割されている。正極バスバー１４と同様に、負極バスバー１６はそれぞれのバスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄの間が絶縁されている。例えば負極バスバー１６は、バスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄを樹脂部材３７でモールド成形することで構成される。
【００１６】
各バスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれは、正極バスバー１４のバスバーセグメント１４Ａ〜１４Ｄのそれぞれと対の関係となっており、例えば正極側のバスバーセグメント１４Ａに正極端子が接続された全ての単電池１２は、その負極端子が負極側のバスバーセグメント１６Ａに接続される。したがって、正極バスバー１４と負極バスバー１６とによって複数の単電池１２は４つのグループに分けられる。つまり、複数の単電池１２は、バスバーセグメント１４Ａ及び１６Ａ、１４Ｂ及び１６Ｂ、１４Ｃ及び１６Ｃ、ならびに１４Ｄ及び１６Ｄの間にそれぞれ挟まれて並列接続された４つのグループに分けられる。
【００１７】
さらに正極側のバスバーセグメント１４Ａ〜１４Ｄと、長手方向（Ｘ軸方向）に隣接する負極側のバスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄとを接続する（例えば負極側バスバーセグメント１６Ａと正極側バスバーセグメント１４Ｂを接続する）側方バスバー（図示せず）によって、各グループが直列接続される。
【００１８】
図２に、図１のＡ−Ａ断面図を例示する。負極バスバー１６は、単電池１２の負極端子３６に接続される接点４０を備える。図２に示されるように、接点４０は、単電池１２の排出弁２７を避けるようにして負極端子３６に接続される。
【００１９】
加えて、負極バスバー１６には、単電池１２の排出弁２７の鉛直下方に対応する箇所に開口４６が形成されている。開口４６と排出弁２７の中心は鉛直方向（Ｚ軸方向に）略一致していてよく、また開口４６の径Ｒ１は排出弁２７（肉薄部）の径Ｒ２より大であってよい。排出弁２７を避けるように接点４０を設け、また排出弁２７の下方を開口４６とすることで、排出弁２７の開放時に単電池１２から電解液が漏出しても負極バスバー１６にこれが掛かることが抑制される。
【００２０】
また、図１に示されているように、負極バスバー１６の長手方向（Ｘ軸）両端には切り欠き４５が形成されている。後述するようにこの切り欠き４５に電池ホルダ２０の側壁６２が挿通される。
【００２１】
ケース部材１８は複数の単電池１２、正極バスバー１４及び負極バスバー１６を収容する。ケース部材１８は、電池ホルダ２０、保持ケース２２、上カバー２４及び下カバー２６を備える。
【００２２】
保持ケース２２は鉛直下方が開口しており、その下端が電池ホルダ２０の上面に当接した状態で、電池ホルダ２０に固定される。保持ケース２２により、電池ホルダ２０に保持された複数の単電池１２の側方（水平方向）および鉛直上方が囲われる。
【００２３】
保持ケース２２は、その上面に開口４８が設けられている。開口４８は電池ホルダ２０の収容孔５８に対応する位置に設けられており、保持ケース２２を電池ホルダ２０及び単電池１２に被せると、開口４８から単電池１２の正極端子３８が露出する。この露出した正極端子３８と正極バスバー１４とが接続される。さらに正極バスバー１４の鉛直上方に上カバー２４が被せられる。
【００２４】
下カバー２６はトレイ（盆）形状であって、底板部材５０及びその周りを囲む側壁部材５１を含んで構成される。側壁部材５１の上端を電池ホルダ２０の下面に当接した状態で、下カバー２６が電池ホルダ２０に固定される。下カバー２６により、負極バスバー１６の側方及び鉛直下方が覆われる。なお、側壁部材５１の長手方向両端にはＺ方向に窪む凹部５３が形成されており、ここに電池ホルダ２０の側壁６２が入り込む。
【００２５】
図２に示すように、下カバー２６の底板部材５０と負極バスバー１６とは離間されており、これにより空間が形成される。この空間は単電池１２の排出弁２７開放時に単電池１２から漏出される電解液５６が溜まる漏液スペース５４となる。漏液スペース５４はまた、単電池１２の排出弁２７の開放時に単電池１２から排出されるガスを受ける排出スペースの役割も兼ねる。
【００２６】
下カバー２６の底板部材５０には、鉛直上方に延びる障壁５２を設けてもよい。障壁５２は底板部材５０の短手方向（Ｙ軸方向）に延び、電解液５６やガスの長手方向への（排出口６０への）移動を妨げる。排出弁２７の開放時、単電池１２から排出されるガスや電解液５６は高温であり、そのまま排出されると電池モジュール１０近傍の樹脂部材が破損するおそれがある。そこで障壁５２を設けることでガスや電解液５６の移動速度を低減させ、圧力や温度の低下を図っている。障壁５２は例えば後述する負極バスバー１６の最下面６５より低位置となるように高さが定められる。なお、下カバー２６の底板部材５０に、障壁５２の他にも隆起部分（補強リブ等）がある場合には、その隆起部分の高さについても、負極バスバー１６の最下面６５より低位置となるように定められる。
【００２７】
図１に戻り、電池ホルダ２０は略板形状であり、その板厚方向に貫通する収容孔５８が板平面上に複数配置されている。各収容孔５８は、単電池１２の円柱形状と嵌まり合う円筒形状であり、この円筒内に単電池１２の下部が挿入されることで、単電池１２が電池ホルダ２０に保持される。単電池１２の下端（負極端子３６）は下方に露出する。
【００２８】
また、電池ホルダ２０の長手方向両端には、鉛直下方に延出する側壁６２が形成されている。この側壁６２に、漏液スペース５４まで貫通する排出口６０が形成される。図２に示すように、排出口６０は漏液スペース５４に溜まった電解液５６やガスを外部に排出するために形成されている。
【００２９】
排出口６０の最下面６４は、負極バスバー１６の最下面６５より低位置に形成される。言い換えると、漏液スペース５４の底面から排出口６０の最下面６４までの高さｈ１が、漏液スペース５４の底面から負極バスバー１６の最下面６５までの高さｈ２未満となるように排出口６０が構成される。このような構成を備えることで、図２に示すように、漏液スペース５４に電解液５６が溜まっても、液面レベルが負極バスバー１６の最下面６５に到達する前に排出口６０から電解液５６が排出される。すなわち、電池モジュール１０を水平面上に静置したときに、漏液スペース５４の電解液５６の液面レベルは負極バスバー１６の最下面６５より低位置に維持される。その結果、電解液５６による負極バスバー１６や単電池１２同士の液絡が抑制される。
【００３０】
なお、本実施形態に係る電池モジュール１０は車両に搭載されており、車両駆動時に電解液５６の液面が変動するおそれがある。これに鑑み、漏液スペース５４の底面から排出口６０の最下面６４までの高さｈ１と、漏液スペース５４の底面から負極バスバー１６の最下面６５までの高さｈ２との差にマージンを持たせてもよい。例えばｈ２−ｈ１を、障壁５２の高さ以上とする。
【００３１】
上述したように本実施形態では、負極バスバー１６が複数のバスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄから構成されている。電解液５６の液面レベルが上昇して負極バスバー１６が電解液に漬かると、本来絶縁されているバスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄ同士が液絡により導通するおそれがある。本実施形態では漏液スペース５４の電解液５６の液面レベルは負極バスバー１６の最下面６５より低位置に維持される構造を採っているため、バスバーセグメント１６Ａ〜１６Ｄ間の液絡が回避される。
【００３２】
＜排出口の別例＞
上述の実施形態では、電池ホルダ２０の側壁６２に排出口６０を設けていたが、この形態に限らない。要するに、ケース部材１８の側面下方に排出口６０が形成されればよいので、電池ホルダ２０に代えて他部材に排出口６０を設けてもよい。図３には、下カバー２６の側壁部材５１に排出口６０を形成させた例が示されている。このとき、排出口６０手前に障壁５２を形成して、漏液スペース５４内に電解液５６をある程度溜めておけるようにしてもよい。また、単電池１２から排出された高温のガスや電解液５６が排出口６０に流れる過程で障壁５２により圧力損失が生じて流速が落ちる。単電池１２から排出口６０に排出されるまでの時間を稼ぐことで、排出口６０から排出されるときのガスや電解液の温度を下げることが可能となる。障壁５２は負極バスバー１６の最下面６５よりも低位置となるように高さが定められる。
【００３３】
＜電池モジュールの別例＞
図１、図２の実施形態では、複数の単電池１２のすべてに対して正極端子３８が上端電極端子となるように立設させていたが、この形態に限らない。例えば図４に示す実施形態では、上部バスバー７０（第１のバスバー）及び下部バスバー７２（第２のバスバー）のバスバーセグメント７０Ａ〜７０Ｄ及び７２Ａ〜７２Ｄが、それぞれ正極用と負極用とに交互に切り替わる。例えば上部バスバー７０ではバスバーセグメント７０Ａ、７０Ｃが負極用セグメントとなり、バスバーセグメント７０Ｂ、７０Ｄが正極用セグメントとなる。また下部バスバー７２ではバスバーセグメント７２Ａ、７２Ｃが正極用セグメントとなり、バスバーセグメント７２Ｂ、７２Ｄが負極用セグメントとなる。
【００３４】
この様な場合に、複数の単電池１２をバスバーセグメント７０Ａ〜７０Ｄ及び７２Ａ〜７２Ｄに応じて４つのグループに分け、電池モジュール１０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿ってグループごとに負極端子３６と正極端子３８とを交互に反転させるように単電池１２を立設させてもよい。このような場合、単電池の上端端子電極は、バスバーセグメント７０Ａ、７０Ｃに対応するグループでは負極端子３６となり、バスバーセグメント７０Ｂ、７０Ｄに対応するグループでは正極端子３８となる。
【００３５】
図１の負極バスバー１６と同様に、下部バスバー７２の長手方向（Ｘ軸）両端には、電池ホルダ２０の側壁６２を通すための切り欠き４５が形成されている。側壁６２の排出口６０の最下面は下部バスバー７２の最下面より低位置に形成されており、漏液スペース５４に溜まった電解液５６の液面レベルは下部バスバー７２の最下面より低位置に維持される。
【符号の説明】
【００３６】
１０  電池モジュール、１２  単電池、１４  正極バスバー、１６  負極バスバー、１８  ケース部材、２０  電池ホルダ、２２  保持ケース、２４  上カバー、２６  下カバー、２７  排出弁、３６  負極端子、３８  正極端子、５０  下カバーの底板部材、５４  漏液スペース、５６  電解液、６０  排出口、６４  排出口の最下面、６５  負極バスバーの最下面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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