JP6724497B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、電池パックに関する。

従来、筐体内に電池モジュールが収容された電池パックが知られている。かかる電池パックでは、電池モジュールを構成する電池セルに異常が生じた場合に、電池セルからガスが放出されることがある。ガスの放出によって筐体の内圧が過剰に上昇すると、筐体が破損してしまうおそれがある。

このような問題に対し、例えば特許文献１には、筐体の蓋部に変形領域を設けることによって安全弁を構成した電池パックが開示されている。この従来の電池パックでは、筐体の内圧が上昇した場合に蓋部の変形領域が外側に向かって変形し、筐体の内部空間が開放されることで内圧が低下するようになっている。

特開２０１５−０２８９０７号公報

上述のような電池パックでは、筐体の内部空間に気密性を持たせるため、筐体を構成する部材同士の接合部分にシール材が配置される場合がある。安全弁の構成と組み合わせる場合、接着タイプのシール材を用いると変形領域が機能しにくくなるため、Ｏリングや発泡シールのような可撓性を利用したシール材、或いは硬化型の液状シール材を用いることが好適である。

これらのシール材の中でも、配置時に始端及び終端を持つものを配置する場合、シール性を確実なものとするためにシール材の配置端同士をオーバラップさせることが一般的である。しかしながら、上述した安全弁の作動は、筐体の内圧、筐体の材質、及びシール材の反力によって決まる。シール材のオーバラップ部分では、シール材の他の部分と比べて幅や厚さが異なるため、安全弁の作動条件にずれが生じ、想定した閾値とは異なる圧力で安全弁が作動してしまうことが考えられる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることが可能な電池パックを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池パックは、筐体の内部空間に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、筐体は、内部空間に繋がる開口部が設けられた本体部と、開口部を塞ぐようにシール材を介して本体部に固定されたカバー部材と、を備え、カバー部材は、本体部に対して固定されている固定領域と、本体部に対して非固定である非固定領域と、を有し、シール材は、少なくとも一部がオーバラップするように開口部周りに配置され、当該オーバラップ部分が固定領域に位置している。

この電池パックでは、本体部に対する固定領域と非固定領域とがカバー部材に設けられている。筐体の内圧が上昇した場合、カバー部材の非固定領域が筐体の外方に変形し、筐体の内部空間が開放されることで内圧が低下する。非固定領域が電池パックの安全弁として機能することで、筐体の破損などが抑制される。また、この電池パックでは、開口部周りに配置されるシール材にオーバラップ部分が設けられ、シール材による内部空間の気密性が十分に確保される。オーバラップ部分が固定領域に位置することで、オーバラップ部分が安全弁の作動条件に影響してしまうことが回避され、筐体の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることができる。

また、オーバラップ部分は、固定領域の中央に位置していてもよい。オーバラップ部分が固定領域の中央に位置することで、オーバラップ部分が安全弁の作動条件に影響してしまうことが一層確実に回避される。したがって、筐体の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることができる。

本発明によれば、筐体の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることができる。

電池パックの一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示した電池パックの平面図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 安全弁の作動の様子を示す断面図である。 シール材のオーバラップ部の変形例を示す図である。 シール材のオーバラップ部の他の変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、電池パックの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、電池パックの一実施形態を示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示した電池パックの平面図であり、図３は、図２におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。

図１〜図３に示す電池パック１は、筐体２内に複数の電池モジュール３を収容して構成されている。電池モジュール３は、例えば複数の電池セルが配列された配列体と、配列体に対して電池セルの配列方向に拘束荷重を付加する拘束部材とを含んで構成されている。電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池等の非水電界質二次電池である。

筐体２は、例えば金属により直方体箱状に形成されている。筐体２を形成する材料は、例えば鉄などの金属材料である。電池パック１がフォークリフトに搭載される場合、筐体２の外側面にウエイト部材を設けることにより、フォークリフトのカウンタウエイトとしての機能が付加される場合もある。

筐体２は、本体部４と、カバー部材５とによって構成され、電池モジュール３を収容する内部空間Ｓ（図３参照）を有している。本体部４は、長方形板状の底壁６と、底壁６の長手方向の縁部において垂直に立設する一対の長方形板状の側壁７，７と、底壁６の幅方向の縁部において垂直に立設する一対の長方形板状の側壁８，８とを有している。

また、本実施形態では、本体部４は、底壁の長手方向の中央部分において側壁８，８を繋ぐように側壁７，７と略平行に立設された内壁９を有している。この内壁９により、本体部４は、内壁９で仕切られた２つの略長方形状の内部空間Ｓ，Ｓを有している。側壁７の先端部分、側壁８の先端部分、及び内壁９の先端部分は、内部空間Ｓに繋がる断面矩形の開口部１０を画成している。

内壁９の一面及び他面は、図２及び図３に示すように、電池モジュール３が固定される壁面となっている。本実施形態では、内壁９の一面及び他面にそれぞれ一体ずつの電池モジュール３が固定されている。内壁９に対する電池モジュール３の固定には、一対のブラケット１１，１１が用いられている。各電池モジュール３において、ブラケット１１，１１は、電池セルの配列体の配列端にそれぞれ固定されている。ブラケット１１，１１が内壁９にボルト締結されることにより、電池モジュール３の一面側が内壁９に対して固定されている。

なお、本体部４において、底壁６及び内壁９は、例えば側壁７及び側壁８よりも肉厚に形成されていてもよい。この場合、電池モジュール３を固定した筐体の安定性を高めることができる。

カバー部材５は、本体部４の底壁６と略同一の平面形状を有する板状部材によって構成されている。カバー部材５は、図１に示すように、複数のボルト１２を用いた締結により、開口部１０，１０を塞ぐように本体部４に固定されている。カバー部材５の固定により、開口部１０，１０が閉じられ、電池モジュール３を収容する内部空間Ｓ，Ｓが密封されている。

次に、上述した本体部４とカバー部材５との固定構造について更に詳細に説明する。

本体部４とカバー部材５とを固定するにあたり、図１に示すように、本体部４における内壁９の先端面９ａには、ボルト１２が螺合する複数のネジ孔１３が設けられている。本実施形態では、内壁９の幅方向に沿って２行×４列のネジ孔１３が設けられている。また、カバー部材５には、ネジ孔１３の位置に対応して２行×４列の貫通孔１４が設けられている。ボルト１２は、カバー部材５側から貫通孔１４に挿通され、ネジ孔１３に螺合されている。

このようなボルト締結構造により、図２及び図３に示すように、カバー部材５の平面視において、内壁９の先端面９ａに対向する領域５ａ、及び側壁８の先端面８ａにおける内壁９の先端面９ａとの交差部分に対向する領域５ｂが、本体部４に対して固定されている固定領域Ｒ１となっている。固定領域Ｒ１において、領域５ｂは、領域５ａを挟むように一方の側壁８側と他方の側壁８側とに位置している。また、カバー部材５の平面視において、固定領域Ｒ１を除いた領域が、本体部４に対して非固定である非固定領域Ｒ２となっている。

また、本体部４とカバー部材５との固定には、内部空間Ｓの気密性・水密性を確保するためのシール材１５が用いられている。シール材１５は、可撓性を利用したシール材であり、配置時に始端及び終端を有する発泡シール材である。シール材１５は、本体部４とカバー部材５とをボルト１２で締結する際の締結力によって厚さ方向に所定量だけ圧縮されることによってシール性を発揮するようになっている。

シール材１５は、図１及び図２に示すように、開口部１０，１０周りに配置されている。より具体的には、シール材１５は、側壁７の先端面７ａ及び側壁８の先端面８ａにおいて、開口部１０，１０側の縁に直線状に配置されている。シール材１５の一方の端部１５ａ及び他方の端部１５ｂは、シール材１５の幅方向に所定の長さでオーバラップしている。

このシール材１５のオーバラップ部分Ｗは、図２に示すように、固定領域Ｒ１に位置している。より具体的には、オーバラップ部分Ｗは、固定領域Ｒ１のうち、側壁８の先端面８ａにおける内壁９の先端面９ａとの交差部分に対向する領域５ｂの一方に位置している。また、オーバラップ部分Ｗの位置は、内壁９の厚さ方向の中心位置と略一致しており、固定領域Ｒ１の中央に位置している。

以上のような構成を有する電池パック１では、異常発生時に電池セルから発生するガス等に起因して筐体２の内圧が上昇した場合に、図４に示すように、カバー部材５の非固定領域Ｒ２が筐体２の外方に変形し、筐体２の内部空間Ｓが開放されることで内圧が低下する。非固定領域Ｒ２が電池パック１の安全弁として機能することで、筐体２の破損などが抑制される。また、この電池パック１では、開口部１０周りに配置されるシール材１５にオーバラップ部分Ｗが設けられている。オーバラップ部分Ｗを設けることで、シール材１５が切れ目なく開口部１０周りに配置されるので、シール材１５による内部空間Ｓの気密性が十分に確保される。

上述した安全弁の作動条件、すなわち、非固定領域Ｒ２が変形を開始する圧力は、筐体２の内圧、筐体２の材質、及び圧縮しているシール材１５の反力によって決まる。シール材１５のオーバラップ部分Ｗでは、シール材１５の他の部分と比べて幅や厚さが異なり、シール材１５の反力が他の部分と異なるおそれがある。このため、オーバラップ部分Ｗが非固定領域Ｒ２に位置していると、安全弁の作動条件にずれが生じ、想定した閾値とは異なる圧力で安全弁が作動してしまうことが考えられる。

これに対し、電池パック１では、シール材１５のオーバラップ部分Ｗが固定領域Ｒ１に位置している。オーバラップ部分Ｗの反力は、非固定領域Ｒ２が変形を開始する圧力に寄与しないため、オーバラップ部分Ｗが安全弁の作動条件に影響してしまうことが回避される。したがって、筐体２の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることができる。

また、電池パック１では、オーバラップ部分Ｗが固定領域Ｒ１の中央に位置している。オーバラップ部分Ｗが固定領域Ｒ１の中央に位置することで、オーバラップ部分Ｗが安全弁の作動条件に影響してしまうことが一層確実に回避される。したがって、筐体２の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、シール材１５のオーバラップ部分Ｗは１箇所に設けられているが、オーバラップ部分Ｗは複数個所に設けられていてもよい。例えば図５に示す例のように、オーバラップ部分Ｗが、固定領域Ｒ１のうち、側壁８の先端面８ａにおける内壁９の先端面９ａとの交差部分に対向する領域５ｂの双方に位置していてもよい。このような構成であっても、オーバラップ部分Ｗが安全弁の作動条件に影響してしまうことが回避される。したがって、筐体２の内圧が想定した閾値に達したときに安全弁を確実に作動させることができる。

また、オーバラップ部分Ｗは、必ずしも固定領域Ｒ１の中央に位置していなくてもよく、内壁９の厚さ方向の中心に対して偏在していてもよい。この場合でも、オーバラップ部分Ｗが固定領域Ｒ１に位置している限り、上述の作用効果が十分に奏される。

シール材１５は、液状シール材の硬化物であってもよい。この場合には、図６に示すように、シール材１５の一方の端部１５ａと他方の端部１５ｂとをシール材１５の厚さ方向に所定の長さでオーバラップさせてオーバラップ部分Ｗを形成してもよい。このような構成においても、シール材１５が切れ目なく開口部１０周りに配置されるので、シール材１５による内部空間Ｓの気密性が十分に確保される。

また、筐体の構成は、図１等に示した筐体２の構成に限られず、シール材を用いて結合することにより内部空間を形成する筐体であれば、種々の変形を適用可能である。

１…電池パック、２…筐体、３…電池モジュール、４…本体部、５…カバー部材、Ｓ…内部空間、１０…開口部、１５…シール材、Ｒ１…固定領域、Ｒ２…非固定領域、Ｗ…オーバラップ部分。

Claims (3)

1. 筐体の内部空間に電池モジュールを収容してなる電池パックであって、
   前記筐体は、
   前記内部空間に繋がる開口部が設けられた本体部と、
   前記開口部を塞ぐようにシール材を介して前記本体部に固定されたカバー部材と、を備え、
   前記カバー部材は、
   前記本体部に対して固定され、前記筐体の内圧上昇時に安全弁として機能しない固定領域と、
   前記本体部に対して非固定であり、前記筐体の内圧上昇時に安全弁として機能する非固定領域と、を有し、
   前記シール材は、始端部及び終端部を有する長尺状をなすと共に、前記始端部と前記終端部とがオーバラップするように前記開口部周りに配置され、当該オーバラップ部分が前記固定領域に位置している電池パック。
2. 前記オーバラップ部分は、前記固定領域の中央に位置している請求項１記載の電池パック。
3. 前記シール材は、発泡シール材又は液状シール材の硬化物であり、前記開口部周りに非接着で配置されている請求項１又は２記載の電池パック。

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