(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続して構成された複数本の電池モジュールと、
複数本の電池モジュールを、電気的に接続された状態で、相互に水平であって立体的に保持するように直方体状に構成されたホルダーと、
該ホルダーの底板上に配置され単電池に対向する領域のほぼ全面を覆う吸水部材と、
を具備することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記吸水部材は、吸水性高分子シートである請求項１に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を動力源の少なくとも一部として使用するＨＥＶ、ＰＥＶ、ＦＣＥＶなどの電気自動車に好適に用いられる電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＨＥＶ、ＰＥＶ、ＦＣＥＶなどの電気自動車は、その電動機を駆動するために高圧電池を搭載している。この高圧電池は、高電圧を得るために、通常、多数個の単電池を直列に接続して構成されている。具体的には、数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続することにより、電池モジュールを構成する。さらに、複数本の電池モジュールをホルダー内に立体的に並列配置することにより、電池パックを構成する。電池パックにおける複数本の電池モジュールは、電気的に直列接続される。
【０００３】
このようにして構成された従来の電池パックの概略構造を図２に示す。
【０００４】
図２に示すように、電池パックは、複数本の電池モジュール４０と、電池モジュール４０を並列状態で立体的に保持するホルダー５０とを備えている。各電池モジュール４０は、数個の単電池４１を電気的かつ機械的に直列接続されると共に、その各端部に端子部が設けられている。ホルダー５０は、上下方向に相互に適当な間隔をあけて配置された底板５１および天板５２と、底板５１および天板５２の各端部同士をそれぞれ連結する一対のエンドプレート５３とを有しており、直方体状に構成されている。
【０００５】
複数本の電池モジュール４０は、ホルダー５０の各エンドプレート５３間に、隣接する電池モジュール４０同士の近接した端子部同士の極性が反対になるように、相互に反転した状態で、機械的に支持されており、しかも、各エンドプレート５３内に埋め込まれたバスバーにより、近接した端子部同士が電気的に直列に接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電池モジュール４０を構成する各単電池４１には、各単電池４１の内圧の上昇による電池モジュール４０の損傷等を防止するために、安全弁が設けられており、各単電池４１の内圧が過度に上昇すると、各単電池４１に設けられた安全弁からは水素ガスが吐出されるようになっている。この場合、安全弁から吐出される水素ガスとともに、単電池４１内の電解液が安全弁から漏出するおそれがある。
【０００７】
単電池４１から漏出した電解液は、ホルダー５０から排出されずに、底板５１上に溜まる。このような状態で、ホルダー５０が傾斜した状態になると、図３に示すように、底板５１上に溜まった電解液６０が、ホルダー５０内の傾斜した下側部分に集中的に溜まり、最下段に配置された電池モジュール４０の下側に位置する端部が、電解液６０内に浸漬するおそれがある。
【０００８】
電池パックにおいては、ホルダー５０の各エンドプレート５３間に並列状態で保持された電池モジュール４０を電気的に直列接続するため、隣接する電池モジュール４０における極性が反転した端子部同士が、各エンドプレート５３に設けられたバスバーによって、電気的に接続されている。このため、最下段に配置された電池モジュール４０の一方の端部が、電解液６０に浸漬した状態になると、その電解液６０によって、バスバー同士、あるいは、電池モジュール４０同士が短絡するおそれがある。
【０００９】
このような短絡は、電池モジュール４０の端部が電解液６０に浸漬するという物理的な原因によるものであるために、回路上の対策によって防止すことができない。
【００１０】
特開平８−２９８１０３号公報には、素電池が収容された外装ケース本体の開口部に、吸水性樹脂を含むプラスチックフィルムを張架した状態で、その開口部を蓋体によって閉鎖する構成が開示されている。このような構成では、素電池から漏出した電解液が外装ケースから漏出することを防止することはできるものの、外装ケース内に電解液が溜まることを確実に防止することができない。外装ケース内の電解液は、プラスチックフイルムに含まれた吸水性樹脂によって吸収されるものの、プラスチックフィルムに含まれる程度の吸水性樹脂の量では、外装ケース内に溜まる電解液を十分に吸水することができない。
【００１１】
電気自動車に搭載される高圧の電池パックでは、例えば、６．５Ａｈの性能では、１セル当り１２ｃｃの電解液が収容された７２個のセルが設けられているために、全体の１／３の電解液が漏出すると、２８８ｃｃにもなり、プラスチックフイルムに含まれた吸水性樹脂によっては、十分に吸水することができない。また、各セルから、０．０１ｃｃ／Ａｈの少ない流量で電解液が漏出した場合にも、全体では、４．６８ｃｃの電解液が漏出することになり、この場合でも、プラスチックフイルムに含まれた吸水性樹脂の量では、十分に吸水することができないおそれがある。
【００１２】
その結果、外装ケース内の素電池が電解液に浸漬することを確実に防止することができず、従って、短絡の発生等を防止することはできないという問題がある。
【００１３】
特開平１０−７４４９７号公報には、電池ケース内に装填された電池の＋電極と、電池ケースの壁面との間に、吸水性パッドを設ける構成が開示されている。このような構成でも、電池から漏出した電解液が、電池ケースから漏出することを防止することはできるものの、電池ケース内に電解液が溜まることを確実に防止することができない。特に、電気自動車に搭載される高圧の電池パックの場合には、吸水パッドによっては、電池ケース内に溜まる電解液を十分に吸水することができない。その結果、電池ケース内の素電池が電解液に浸漬することを確実に防止することができず、従って、短絡の発生等を防止することはできないという問題がある。
【００１４】
また、このように、電池を支持する電池ケースと電池との間に吸水パッドをそれぞれ設ける構成では、構造が複雑であるために容易に製造することができず、また、電池ケースによる電池の支持強度が低下するという問題もあり、特に車載用の電池パックとしては、好ましいものではない。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、その目的は、単電池内の電解液が漏出しても、電池モジュール同士が短絡することを確実に防止することができる安全性に優れた電池パックを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池パックは、複数個の単電池を電気的かつ機械的に直列接続して構成された複数本の電池モジュールと、複数本の電池モジュールを、電気的に接続された状態で、相互に水平であって立体的に保持するように直方体状に構成されたホルダーと、該ホルダーの底板上に配置され単電池に対向する領域のほぼ全面を覆う吸水部材と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
前記吸水部材は、吸水性高分子シートである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の電池パックの実施形態の一例を示す縦断側面図である。本実施形態の電池パックは、例えば、ＨＥＶ等の電気自動車に高圧電源として搭載される。この電池パックは、複数本の電池モジュール１０と、各電池モジュール１０を相互に水平な状態で立体的に保持する樹脂製のホルダー２０と、このホルダー２０内に各電池モジュール１０と共に収容された吸水部材３０とを備えている。
【００２０】
各電池モジュール１０は、電気的かつ機械的に直列接続されてロッド状に構成された複数の単電池１１と、直列接続されたロッド状の電池モジュール１０の正極側の端部に取り付けられたナット構造の端子部１２と、電池モジュール１０の反対側の負極側の端部に取り付けられたナット構造の端子部１３とを備えている。各単電池１１は、内圧が過度に上昇した場合に、水素ガスを吐出する安全弁をそれぞれ有している。
【００２１】
電池モジュール１０における隣接する一対の単電池１１同士は、接続リング１４によって、電気的かつ機械的に直列接続されている。電池モジュール１０の各端部に位置する端子部１２および１３も、同様の接続リング１４によって、各端部にそれぞれ位置する単電池１１の各端部に、電気的かつ機械的にそれぞれ接続されている。
【００２２】
ホルダー２０は、それぞれが樹脂によって構成されて上下方向に適当な間隔をあけて配置された底板２１および天板２２と、同じく樹脂によって構成されて底板２１および天板２２の各端部同士を連結する一対のエンドプレート２３とによって、直方体形状に構成されている。各エンドプレート２３間には、複数本の電池モジュール１０が、隣接する一対の電池モジュールにおける相互に近接した端部における極性同士が、相互に反対になるように、長手方向を相互に反転された状態で支持されている。
【００２３】
ホルダー２０の各エンドプレート２３には、各電池モジュール１０の各端子部１２および１３が嵌合する開口部２４がそれぞれ設けられている。また、隣接する一対の電池モジュール１０の端子部１２および１３同士を相互に接続するバスバー２５が、各エンドプレート２３に、モールド成形によって埋め込まれた状態で配置されている。各バスバー２５のそれぞれの端部は、隣接する電池モジュール１０の端子部１２および１３が嵌合するように各エンドプレート２３に設けられた開口部２４内にそれぞれ位置しており、各バスバー２５のそれぞれの端部は、相互に反転して配置された一対の電池モジュール１０における相互に近接して配置されたナット構造の端子部１２および１３に対して、それぞれ、ボルト２６によって、電気的かつ機械的に接続されている。
【００２４】
このように、バスバー２５によって、ホルダー２０内の全ての電池モジュール１０が、電気的に直列接続されている。また、各電池モジュール１０のそれぞれの端部の各端子部１２および１３が、各エンドプレート２３に対して、機械的に固定されている。
【００２５】
ホルダー２０の底面２１上には、吸水性高分子シートによって構成された吸水部材３０が設けられている。この吸水性高分子シートによって構成された吸水部材３０は、その底板２１の上面にほぼ全面にわたって敷き詰められており、最下段の電池モジュール１０とホルダー２０の底板２１との間に形成された間隙内に位置している。吸水性高分子シートによって形成された吸水部材３０は、電池モジュール１０を構成する各単電池１１から漏出する電解液を吸収でき、しかも、電池パック上下方向の厚さを増大させることなく、最下段の電池モジュール１０とホルダー２０の底板２１との間の間隙内の通風性を阻害しないように、適当な厚さになっている。
【００２６】
このような構成の電池パックでは、ホルダー２０内の各電池モジュール１０を構成する単電池１１の過熱等により、その内圧が上昇すると、安全弁が作動し、安全弁から水素ガスが吐出する。この場合、水素ガスとともに、単電池１１内の電解液が安全弁を通って漏出すると、単電池１１から漏出した電解液は、ホルダー２０の底板２１上に落下する。底板２１上には、吸水性高分子シートによって構成された吸水部材３０が敷き詰められているために、底板２１上に落下した電解液は、その吸水部材３０によって吸収されて固定される。
【００２７】
このため、単電池１１内の電解液が漏出した後に、電池パックが傾斜状態になっても、底板２１上を電解液が流動するおそれがなく、従って、電池パックが大きく傾いても、最下段に配置された電池モジュール１０の端子部１２および１３が電解液に浸漬するおそれがない。
【００２８】
その結果、電解液による隣接するバスバー同士が短絡するおそれがなく、また、漏出した電解液がホルダー２０の外部に流出するおそれもない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の電池パックは、このように、相互に電気的に接続された複数本の電池モジュールを、相互に水平な状態で立体的に保持する直方体状のホルダーの底板上に吸水部材を配置しているために、単電池から電解液が漏出しても、漏出した電解液が吸水部材によって吸水される。従って、ホルダーが傾斜した状態になっても、電池モジュールの端部が電解液に浸漬するおそれがなく、電池モジュール同士の好ましくない短絡が確実に防止される。
【００３０】
また、吸水部材は、ホルダー内の底面上の空間を利用して配置されているために、その空間内に収容される体積であればよい。このために、吸水部材による電解液の吸水量を多くすることができる。
【００３１】
従って、電気自動車に搭載される高圧の電池パックのように、多量の電解液が使用される場合にも、電池モジュールから漏洩した電解液を、吸水部材によって確実に吸水することができる。特に、吸水部材が高分子シートであれば、さらに吸水性が向上するために、車載用の電池パックには好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池パックの実施形態の一例を示す縦断側面図である。
【図２】従来の電池パックの概略構成図である。
【図３】単電池から電解液が漏出した状態で、電池パックが傾斜したときの状況を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０  電池モジュール
１１  単電池
１２、１３  端子部
１４  接続リング
２０  ホルダー
２１  底板
２２  天板
２３  エンドプレート
２５  バスバー
３０  吸水部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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