WO2024053278A1 - 電池パック - Google Patents

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battery
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Panasonic Energy Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a battery pack.
  • a plurality of secondary battery cells 701 are installed in an exterior case 710 as shown in the cross-sectional view of FIG. 14 so that the secondary batteries can be replaced.
  • a stored battery pack is used.
  • Electrical devices powered by battery packs include various devices such as electric carts and power tools.
  • a discharge path 734 is defined in the exterior case 710 so that when gas is discharged from the exterior case 710 from any of the secondary battery cells, the gas can be safely discharged to the outside of the battery pack.
  • the discharge path 734 was formed by a wall 735.
  • the outer case 710 may be heated and melted by the accumulated combustion gas, and the combustion gas may leak out from the outer case 710.
  • One object of the present disclosure is to provide a battery pack that can smoothly discharge high-temperature, high-pressure gas to the outside even if high-temperature, high-pressure gas should be discharged from a secondary battery cell inside the battery pack. .
  • a battery pack according to one aspect of the present invention is a battery pack including a plurality of secondary battery cells and an exterior case that houses the plurality of secondary battery cells, wherein the exterior case has a portion of its surface.
  • a gas exhaust hole is opened in the outer case, and the exterior case has a gas exhaust hole in the exterior case that guides the gas to the gas exhaust hole when gas is released from any of the plurality of secondary battery cells.
  • a discharge guide defining a guide path is provided, and the discharge guide includes an inclined wall inclined from a position opposite to the direction in which the gas is discharged.
  • the gas when high-temperature, high-pressure gas is discharged from any of the secondary battery cells, the gas collides with a part of the discharge guide, creating a vortex and stagnation. , can be avoided by using sloped walls to increase safety.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a battery pack according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the battery pack of FIG. 1 taken along line II-II. 2 is a cross-sectional view taken along line III-III of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 1 with a label removed.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the outer case of the battery pack shown in FIG. 1;
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the battery pack shown in FIG. 5 with the exterior case disassembled, as seen diagonally from below. 6 is an exploded perspective view of the battery module of FIG. 5.
  • FIG. FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the battery pack of FIG. 1 taken along line II-II. 2 is a cross-sectional view taken along line III-III of the battery pack of FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of the battery pack of FIG. 1 with
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a route for discharging high-pressure gas from the exterior case in the battery pack of FIG. 2;
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the upper case of FIG. 6;
  • 10 is an exploded perspective view showing a state in which the gas cooling plate is removed from the upper case of FIG. 9.
  • FIG. FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the battery pack of FIG. 1 taken along line XI-XI.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the battery pack shown in FIG. 2;
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view of the upper case of FIG. 10;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a battery pack according to a comparative example.
  • 15 is an enlarged view of main parts of the battery pack of FIG. 14.
  • Embodiments of the present invention may be specified by the following configurations and features.
  • the inclined wall when the gas is discharged from any of the plurality of secondary battery cells, the inclined wall is arranged in a direction in which the gas is discharged. It has been extended into a crossing position.
  • the inclined wall is integrally provided on the inner surface of the outer case.
  • the gas guide path includes a pressure reduction structure that reduces the pressure of the high-pressure gas.
  • the pressure reduction structure is installed in front of the gas exhaust hole inside the outer case.
  • the inclined wall is formed at a stepped portion of the gas guide path formed by the pressure reduction structure.
  • the outer case is formed to have an outer shape that is extended in one direction.
  • the inclined wall is inclined along an extension direction of the outer case.
  • the inclined wall is formed in a plurality of strips along the extending direction of the outer case.
  • the inclined walls are formed in a staggered manner along the extension direction of the outer case.
  • a battery pack according to another embodiment of the present invention further includes a battery holder that holds the plurality of secondary battery cells in any of the above embodiments.
  • the gas guide path is formed in a region where one surface of the battery holder and an inner surface of the outer case face each other. .
  • the outer case is made of resin.
  • the inclined wall includes a curved surface.
  • each element constituting the present invention may be configured so that a plurality of elements are made of the same member so that one member serves as a plurality of elements, or conversely, the function of one member may be performed by a plurality of members. It can also be accomplished by sharing.
  • the battery pack of the present invention can be used as a power source for movable objects such as electric carts, electric scooters, and assisted bicycles, as a power source for portable electric devices such as radios, electric cleaners, and power tools, or as a power source for stationary electric devices. It can be used for power storage, as a backup power source for servers, as a power source for homes, offices, and factories, and as a driving power source for vehicles such as hybrid cars and electric cars.
  • a battery pack used as a driving power source for an electric cart will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the battery pack 100 according to Embodiment 1
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the battery pack 100 in FIG. 1 taken along the line II-II
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the battery pack 100 in FIG. 1 with the label 40 removed
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the battery pack 100 in FIG. 1 with the exterior case 10 disassembled
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the exterior case 10 of the battery pack 100 shown in FIG. 5 viewed diagonally from below
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the battery module 2 shown in FIG. 5.
  • a battery pack 100 shown in these figures includes an exterior case 10, a battery module 2, and a circuit board 3. (Exterior case 10)
  • the exterior case 10 houses the battery module 2 and the circuit board 3. As shown in FIGS. 1 and 4, this exterior case 10 has a box-shaped appearance.
  • the exterior case 10 is divided into two parts, an upper case 11 and a lower case 12, as shown in FIGS. 2 to 3 and 5 to 6, for example.
  • the exterior case 10 is preferably made of a material with excellent insulation properties, such as resin such as polycarbonate or PC-ABS alloy, but may also be made of a metal material such as aluminum or its alloy. Further, inside the exterior case 10, as shown in FIGS. 2 to 3, 5 to 6, etc., an internal space is provided to accommodate the battery module 2 and the circuit board 3. (Battery module 2)
  • the battery module 2 is also called a core pack, and is composed of a plurality of battery blocks 20.
  • the battery module 2 is composed of a first battery block 20A and a second battery block 20B.
  • the first battery block 20A and the second battery block 20B each include a plurality of secondary battery cells 1.
  • the plurality of secondary battery cells 1 are connected in series or in parallel via lead plates.
  • the number of series connections and the number of parallel connections can be arbitrarily set according to required specifications.
  • the first battery block 20A and the second battery block 20B use the same number of secondary battery cells 1. Further, it is preferable that the number of series connections and the number of parallel connections be the same between the first battery block 20A and the second battery block 20B.
  • each battery block 20 uses a total of 90 secondary battery cells 1 arranged in a row of 9 and 10, but the configuration is not limited to this.
  • Each battery block 20 includes a plurality of secondary battery cells 1.
  • the battery block 20 includes a battery holder that houses the secondary battery cells 1.
  • the battery holder is provided with a plurality of storage tubes that individually store the secondary battery cells 1.
  • Such a battery holder can be made of resin such as polycarbonate, which has excellent insulation properties.
  • each battery block 20 is configured with 90 secondary battery cells 1, but the number of secondary battery cells configuring each battery block is not limited to this, and may be any number. be able to. Further, the number of secondary battery cells may be changed in some battery blocks.
  • the one or more secondary battery cells 1 may have a cylindrical or prismatic external shape. In the examples shown in FIGS. 2 to 3 and 7, cylindrical secondary battery cells 1 are used in a staggered arrangement in a vertical position. Note that the number and arrangement of the secondary battery cells 1 are not limited to this example, and any number and arrangement can be adopted as appropriate.
  • Each secondary battery cell 1 has positive and negative electrodes, respectively. The positive and negative electrodes are preferably provided on one end surface of the secondary battery cell 1.
  • any known secondary battery such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydride battery, a nickel cadmium battery, etc. can be used as appropriate. (safety valve)
  • the outer can of the secondary battery cell 1 is provided with a safety valve.
  • the safety valve opens in response to an increase in the internal pressure of the outer can, and releases the gas inside the outer can to the outside. (Gas exhaust hole 13)
  • the exterior case 10 has a gas discharge hole 13 for discharging high-pressure gas to the outside when the safety valve of the secondary battery cell 1 is opened and high-pressure gas is discharged, as shown in FIGS. 2 to 5. is formed in part.
  • the gas exhaust hole 13 is formed in the label pasting area 13a where the label 40 is pasted, and the gas exhaust hole 13 is closed by pasting the label 40. Further, when high-temperature, high-pressure gas is injected from the gas exhaust hole 13, the label 10 that was blocking the gas exhaust hole 13 is broken by the pressure and heat of the gas, and the gas exhaust hole 13 is opened.
  • the gas exhaust holes 13 are provided unevenly on one side of the top surface 14 of the exterior case 10. Furthermore, the gas discharge hole 13 is not limited to the top surface 14 of the exterior case 10, but may be provided on the bottom surface 15, side surface 16, or the like. Further, the gas exhaust holes 13 may be opened at a plurality of locations.
  • the gas discharge hole 13 is designed according to the volume of the outer case 10, the battery capacity of the secondary battery cell 1, etc., and has a width of, for example, 12 mm. In the example shown in FIG. 4, the gas discharge hole 13 has a shape in which a circle is divided into four cross sections. This has the effect of preventing the central portion from being dented or damaged by external force when a thin label is pasted. (Label 40)
  • the label 40 is adhered to the periphery of the gas exhaust hole 13 of the outer case 10 and is attached to the label attachment area 13a of the outer case 10.
  • the label pasting area 13a is formed in a stepped portion that is one step lower than other areas of the exterior case 10 so as to be substantially flush with the surface of the label 20.
  • the label 40 has information printed in advance on the specifications of the battery pack 100, such as the model number, manufacturer's name, battery capacity, and ratings.
  • the label 40 is made of a resin such as polycarbonate or polypropylene, or is made of a paper base material impregnated or coated with a resin. Further, the thickness of the label 40 is, for example, 0.5 mm.
  • the label 40 has a rectangular outer shape. In the example shown in FIG.
  • the outer shape of the label 40 is a horizontally long rectangle with chamfered corners, but it is not limited to this shape, and may be a vertically long shape, a square shape, a polygonal shape such as an octagonal shape, or the like. (Double-sided tape 30)
  • the back side of the label 40 has an adhesive surface at least partially.
  • double-sided tape 30 is attached around the label 40 to attach the adhesive surface to the label 40.
  • the double-sided tape 30 is a member for fixing the label 40 in a position that closes the gas exhaust hole 13.
  • an adhesive or the like may be used to adhere the label 40.
  • a second label 42 is attached to an area on the upper surface of the exterior case 10 that is lined up with the label 40. Further, the upper case 11 is provided with a second label pasting area 13b on which a second label 42 is pasted. A checkerboard-shaped slit is formed in the second label pasting area 13b to prevent air bubbles from entering when the second label 42 is pasted. (Circuit board 3)
  • Each first battery block 20A and second battery block 20B is connected to the circuit board 3 via a lead plate.
  • the circuit board 3 is equipped with a charging/discharging circuit that charges and discharges the secondary battery cell 1, a protection circuit that monitors the voltage and temperature of the secondary battery cell 1, and cuts off the current in the event of an abnormality.
  • the circuit board 3 is made of a glass epoxy board or the like. (Spacer 30)
  • a spacer 30 is interposed between the first battery block 20A and the second battery block 20B.
  • the spacer 30 is made of a material with excellent insulation properties, for example, a resin such as polycarbonate or PC-ABS alloy. (Partition plate 32)
  • the spacer 30 includes a partition plate 32 that partitions a first space 31A facing the first battery block 20A and a second space 31B facing the second battery block 20B.
  • the partition plate 32 is preferably formed so that the height of the first space 31A and the height of the second space 31B are approximately equal. This partition plate 32 is preferably formed integrally with the spacer 30. (Gas guide route 34)
  • the exterior case 10 defines a gas guide path 34 inside thereof.
  • the gas guide path 34 guides the gas to the gas discharge hole 13 in the event that gas is released from any of the secondary battery cells 1 .
  • the gas guide path 34 includes a first space 31A and a second space 31B formed between the first battery block 20A and the second battery block 20B, and the bottom surface of the second battery block 20B. and the inner surface of the bottom surface 15 of the lower case 12, and the third space 31C formed between the top surface of the first battery block 20A and the circuit board 3 disposed on the inner surface of the top surface 14 of the upper case 11.
  • the outer case 10 includes a fourth space 31D, each of which extends across the interior along the longitudinal direction of the outer case 10.
  • first space 31A, second space 31B, third space 31C, and fourth space 31D are located on one side of the width direction of the exterior case 10 (the upper and lower sides of the left side surface 16 in FIG. 8). direction) and communicates with a fifth space 31E extending in the direction.
  • the fifth space 31E communicates with a sixth space 31F formed on the inner surface of the top surface 14 of the exterior case 10.
  • the sixth space 31F extends along the longitudinal direction on the back side of the upper case 11 to the gas discharge hole 13.
  • the gas when high-temperature, high-pressure gas is discharged from any of the secondary battery cells 1, the gas is discharged from the secondary battery cell 1 according to its discharge position, that is, the position of the safety valve provided in the secondary battery cell.
  • the gas is discharged into one of the first space 31A, the second space 31B, the third space 31C, and the fourth space 31D, and is guided through the fifth space 31E to the sixth space 31F, and finally from the gas discharge hole 13 to the outer case 10. It is discharged to the outside.
  • the fifth space 31E is provided on the left side of the inner surface of the outer case in FIG. 8, but the present disclosure is not limited to this structure, and a gas guide path may also be formed separately on the right side of the inner surface of the outer case. You may.
  • each secondary battery cell 1 constituting the first battery block 20A and each end face of the secondary battery cell 1 constituting the second battery block 20B are arranged in a posture facing each other with the spacer 30 interposed therebetween. It is desirable that Further, a safety valve is provided on one of the end faces of the secondary battery cells 1 of the first battery block 20A and the end faces of the secondary battery cells 1 of the second battery block 20B, which are in opposing positions with the spacer 30 interposed therebetween. It is desirable to be present. For example, it is desirable that one of the opposing end faces of the secondary battery cells of the first battery block 20A and the end faces of the secondary battery cells of the second battery block 20B be a positive electrode and the other be a negative electrode.
  • a safety valve is provided on either the positive electrode or the negative electrode, so by placing the safety valve only on either side of the surface where the electrodes face each other, situations where high temperature and high pressure gas is ejected from both end surfaces can be eliminated. and ensure safety.
  • a gas cooling structure can be added in the middle of the gas guide path 34 to cool the high temperature gas.
  • a first cooling plate 51, a second cooling plate 52, and an insulating plate 53 are fixed to the inner surface of the upper case 11 as a gas cooling structure.
  • the first cooling plate 51 and the second cooling plate 52 are made of a material with excellent thermal conductivity and heat resistance, for example, metal such as aluminum.
  • the insulating plate 53 is made of a material with excellent insulation and heat resistance, such as a sheet material such as mica or Nomex (registered trademark).
  • the second cooling plate 52 and the insulating plate 53 are overlapped and adhered to each other to provide insulation between the circuit board 3 and the circuit board 3 provided at a distance from the lower surface of the insulating plate 53.
  • the second cooling plate 52 and the first cooling plate 51 are spaced apart from each other, and a gas guide path 34 for guiding high-temperature gas is constructed between them.
  • a spacer may be provided to separate the first cooling plate 51 and the second cooling plate 52.
  • a nut may be interposed when the first cooling plate 51 and the second cooling plate 52 are screwed together.
  • a cushioning material 54 is interposed to separate the second cooling plate 52 from the inner surface of the upper case 11.
  • the cushion material 54 is formed in an annular shape along the contour of the second cooling plate 52.
  • Such cushioning material 54 can be made of urethane, rubber, silicone, or the like.
  • a cushion guide wall 17 for holding the cushion material 54 is formed on the inner surface of the top surface 14 of the upper case 11.
  • the cushion guide wall 17 is integrally formed on the inner surface of the upper case 11.
  • the cushion guide wall 17 can be made of resin such as polycarbonate or PC-ABS alloy.
  • the first cooling plate 51 is formed in a size that overlaps a part of the second cooling plate 52. In other words, the first cooling plate 51 is formed smaller than the second cooling plate 52. This is because a labyrinth structure, which will be described later, is provided adjacent to the first cooling plate 51.
  • the first cooling plate 51 may be formed to have the same size as the second cooling plate 52.
  • the labyrinth structure may be omitted, or the labyrinth structure may be provided on the surface of the first cooling plate. (Pressure reduction structure)
  • a pressure reduction structure for reducing the pressure of high-pressure gas may be added in the middle of the gas guide path 34.
  • the pressure reduction structure and the gas cooling structure may be integrated.
  • an opening area 53a is provided in a part of the insulating plate 53, and a hole area in which a large number of holes are opened in the second cooling plate 52 at positions corresponding to the opening area 53a of the insulating plate 53. 52a is provided.
  • a punched metal in which hole regions 52a are formed by punching can be used for the second cooling plate 52. As shown in the sectional view of FIG.
  • the pressure reduction structure of this structure allows the high temperature and high pressure gas guided to the sixth space 31F to be exposed through the opening area 53a of the insulating plate 53 through the hole in the second cooling plate 52. It is made to pass through the area 52a. The pressure of the high pressure gas is reduced due to the resistance when passing through the hole region 52a. In addition, by passing through the hole area 52a of the second metal cooling plate 52, heat is also removed and the temperature is lowered. In this manner, the hole area 52a of the second cooling plate 52 functions as a pressure reduction structure and also functions as a gas cooling structure. (Labyrinth structure)
  • a labyrinth structure that inhibits the advance of high-pressure gas may be added.
  • an inhibition wall 60 is formed adjacent to the first cooling plate 51 as a labyrinth structure.
  • the obstruction wall 60 is provided in a posture intersecting the longitudinal direction of the exterior case 10, which is the traveling direction of high-pressure gas. It is preferable that a plurality of inhibiting walls 60 are provided in multiple stages.
  • the obstruction wall 60 does not completely block the gas in the traveling direction, but by providing a passage area 64 that is partially open, the obstruction wall 60 guides the gas to the passage area 64 and ultimately allows the gas to pass through the passage area 64. This realizes guidance to the discharge hole 13.
  • the passage areas 64 are arranged in a discontinuous manner, such as in a staggered pattern, instead of making them continuous in the longitudinal direction, the progress of the gas is obstructed each time, the momentum of the gas is gradually reduced, and the pressure is lowered. It can be guided to the discharge hole 13.
  • the inhibiting walls 60 are provided in multiple stages as described above, it is preferable to form them in a staggered manner along the extension direction of the exterior case 10.
  • the first inhibiting wall 61 is arranged at the center of the sixth space 31F in the width direction with respect to the gas that has been guided to the sixth space 31F and passed through the first cooling plate 51,
  • the left and right sides of the first obstruction wall 61 are defined as passage areas 64.
  • the high-pressure gas is branched left and right at the first inhibiting wall 61 .
  • the second blocking walls 62 in the second stage that follow are arranged at both ends of the sixth space 31F in the width direction, and have a passage area 64 in the center.
  • the high-pressure gas that has been once branched to the left and right is concentrated again in the center, and passes through the passage area 64 in a state where the high-pressure gases collide with each other to reduce the pressure.
  • the third inhibition wall 63 of the third stage is again arranged at the center in the width direction of the sixth space 31F, with the left and right serving as passage areas 64.
  • the high-pressure gas is again branched left and right, passed through, and its pressure is further reduced.
  • the inhibiting walls 60 in multiple stages alternately in the longitudinal direction of the exterior case 10, which is the main direction of gas movement, the gas is bent left and right and proceeds in a meandering manner, thereby reducing the pressure.
  • the gas is then discharged from the exterior case 10 through the gas discharge hole 13 while significantly reducing the amount of gas. (Discharge guide 6)
  • a portion of such gas guide path 34 is defined by the discharge guide 6.
  • the discharge guide 6 that defines the sixth space 31F in the gas guide path 34 is fixed to the inner surface of the upper case 11.
  • the discharge guide 6 is integrally formed on the inner surface of the upper case 11.
  • the discharge guide 6 is not limited to this configuration, and may be configured as a separate member from the upper case, for example. Further, the ejection guide may be provided on another member such as the upper surface of the circuit board. (Slope wall 18)
  • the discharge guide 6 includes an inclined wall 18 that is inclined from a position opposite to the gas discharge direction.
  • an inclined wall 18 is formed on the inner surface of the upper case 11 in front of the cushion guide wall 17.
  • the discharge guide 6 is provided with a stepped portion 19 as a pressure reducing structure formed on the inner surface of the top surface 14 of the upper case 11 of the outer case 10, and this stepped portion 19 is provided with an inclined wall 18. You can also capture it.
  • a wall is provided between the top surface of the battery module 702 and the inner surface of the top surface 714 of the upper case 711 in order to define the discharge path 734.
  • This wall is made of resin, like the exterior case 710.
  • a case will be considered in which one of the secondary battery cells 701 opens the safety valve due to thermal runaway or the like, and high-temperature, high-pressure gas is spouted into the exterior case 710.
  • High-temperature, high-pressure gas When high-temperature, high-pressure gas is guided along the exhaust path 734 inside the exterior case 710, if the high-temperature, high-pressure gas collides with the wall with force, the gas may generate a vortex VX and remain at high temperature.
  • the inventor of the present application has discovered this.
  • High-temperature, high-pressure gas can ignite combustible materials and cause flames, and when the exterior case 710 is locally melted by the accumulated combustion gas, it is ruptured, and the combustion gas leaks to the outside of the exterior case 710. , there is a possibility of fire leakage.
  • the inventors of the present application found a structure that makes it difficult for gas to stagnate, that is, a structure that makes it difficult for gas vortices to occur while guiding the gas to a desired route, and has developed a battery pack according to the present embodiment. It was accomplished. Specifically, it has been found that vortices are more likely to occur when the wall is perpendicular to the direction of gas travel. Therefore, in the discharge guide 6 that defines the gas guide path 34, in areas where thinning is likely to occur or in areas close to the surface of the exterior case 10, walls are not provided at right angles to the gas traveling direction. It has been found that by forming the inclined wall 18 that is inclined along the traveling direction, it is possible to reduce the risk of vortex generation without impeding the progress of the gas, and to suppress leakage of fire due to local heating and melting.
  • the gas guide path 34 When constructing the gas guide path 34 within the exterior case 10, it is desirable to suppress the pressure and temperature of the gas to some extent at the stage of discharging the gas to the outside of the exterior case 10. Therefore, it is desirable to allow the gas ejected from the safety valve inside the exterior case 10 to travel a certain distance inside the exterior case 10 and reduce its momentum during that time. Therefore, when the outer case 10 has a long outer shape in one direction, it is preferable to construct the gas guide path 34 along the longitudinal direction of the outer case 10 to increase the travel distance of the gas. Therefore, since the gas guiding direction is along the extending direction of the outer case 10, it is preferable that the inclined wall 18 be inclined along the extending direction of the outer case 10.
  • the inclined wall 18 is not limited to one location, but may be formed in a plurality of strips along the extending direction of the exterior case 10.
  • the inclined wall 18 is provided on the discharge guide 6 which is extended in a posture intersecting the gas discharge direction in plan view. If gas collides with intersecting walls, there is a high possibility that a vortex will be generated, so by providing the inclined wall 18 on such a surface, the risk of gas retention can be reduced.
  • an inclined wall may be provided in front of the first inhibiting wall 61, the second inhibiting wall 62, and the third inhibiting wall 63 of the labyrinth structure described above.
  • the risk of vortex generation is also reduced, so in the area near the gas exhaust hole 13, even if the wall crosses the gas exhaust direction, It is not necessary to provide a sloped wall.
  • the inclined wall 18 does not necessarily have to be flat, and may include a curved surface.
  • the slanted wall 18 also includes a state in which the slanted surface is curved.
  • the battery pack is attached to an electrical device to be driven, and power is supplied to the electrical device.
  • the battery pack can be replaced and the electrical device can be used continuously.
  • the present invention is not limited to a replaceable battery pack that mainly houses secondary battery cells, but can also be applied to an embodiment in which secondary battery cells are housed within the casing of an electrical device.
  • a battery pack is sufficient if a secondary battery cell is housed in a case, and includes a battery pack that has a driving secondary battery cell built into the casing of an electrical device itself. That is, the present invention is not limited to replaceable battery packs, but can also be applied to electrical equipment incorporating secondary battery cells.
  • the battery pack according to the present invention can be suitably used as a driving power source for moving objects such as electric carts and electric scooters. It can also be used as a power source for radio equipment, or as a power source for portable electric devices such as electric cleaners and power tools.
  • Gas guide path 40 Label 51 ... First cooling plate 52 ... Second cooling plate: 52a ... Hole region 53 ... Insulation plate; 53a ... Opening region 54 ... Cushion material 60 ... Obstruction wall 61 ... First inhibition wall 62 ... Second inhibition wall 63 ... Third obstruction wall 64... Passage area 701... Secondary battery cell 702... Battery module 710... Exterior case 711... Upper case 714... Top surface of upper case 734... Ejection route 735... Wall VX... Vortex

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Abstract

電池パックの内部で二次電池セルから万一、高温高圧のガスが排出されても、これをスムーズに外部に排出できるようにする。電池パック１００は、複数の二次電池セル１と、複数の二次電池セル１を収納する外装ケース１０とを備える。外装ケース１０は、その表面の一部にガス排出穴１３を開口しており、外装ケース１０は、その内部において、複数の二次電池セル１のいずれかからガスが放出された際に、当該ガスをガス排出穴１３に案内するガス案内経路３４を規定する排出ガイド６を備えており、排出ガイド６は、当該ガスの排出方向に対して対向する姿勢から傾斜された傾斜壁１８を含んでいる。

Description

電池パック
　本開示は、電池パックに関する。
　リチウムイオン二次電池等の充電可能な二次電池を用いた電気機器において、二次電池を交換できるように、図１４の断面図に示すように二次電池セル７０１を外装ケース７１０に複数本収納した電池パックが用いられている。電池パックで駆動される電気機器は、電動カートや電動工具など、様々な機器が挙げられる。
　一方で二次電池セルは、何らかの異常によって発熱することがある。この際には、二次電池セルの外装缶の内部が高圧となるので、外装缶に設けられた安全弁を開弁して、高温、高圧のガスを外装缶から排出するように構成されている。従来の電池パックでは、いずれかの二次電池セルからガスが外装ケース７１０の排出された場合に、これを安全に電池パックの外部に排出させるように、外装ケース７１０内に排出経路７３４を規定していた。排出経路７３４は、壁７３５で形成されていた。
　しかしながら、高温高圧のガスが排出経路７３４で案内される過程で壁７３５に衝突すると、図１５に示すように、燃焼ガスの排出経路７３４中に渦ＶＸが生じて燃焼ガスの滞留が生じる可能性があることを、本願発明者は見出した。この結果、滞留した燃焼ガスで外装ケース７１０が加熱されて溶融され、燃焼ガスが外装ケース７１０から漏れ出す可能性があった。
特開２０１３－０８４５５８号公報
　本開示の目的の一は、電池パックの内部で二次電池セルから万一、高温高圧のガスが排出されても、これをスムーズに外部に排出できるようにした電池パックを提供することにある。
　本発明の一の形態に係る電池パックは、複数の二次電池セルと、前記複数の二次電池セルを収納する外装ケースとを備える電池パックであって、前記外装ケースは、その表面の一部にガス排気穴を開口しており、前記外装ケースは、その内部において、前記複数の二次電池セルのいずれかからガスが放出された際に、当該ガスを前記ガス排気穴に案内するガス案内経路を規定する排出ガイドを備えており、前記排出ガイドは、当該ガスの排出方向に対して対向する姿勢から傾斜された傾斜壁を含んでいる。
　本発明の一形態に係る電池パックによれば、二次電池セルの何れかから高温高圧のガスが放出された際に、ガスが排出ガイドの一部に衝突して渦を生じ滞留する事態を、傾斜壁でもって回避し、安全性を高めることができる。
実施形態１に係る電池パックを示す斜視図である。 図１の電池パックのＩＩ－ＩＩ線における縦断面図である。 図１の電池パックのＩＩＩ－ＩＩＩ線における横断面図である。 図１の電池パックのラベルを外した分解斜視図である。 図１の電池パックの外装ケースを分解した分解斜視図である。 図５の電池パックの外装ケースを分解した状態を斜め下方から見た分解斜視図である。 図５の電池モジュールの分解斜視図である。 図２の電池パックで高圧ガスを外装ケースから排出する経路を示す断面図である。 図６の上ケースの分解斜視図である。 図９の上ケースからガス冷却プレートを外した状態を示す分解斜視図である。 図１の電池パックのＸＩ－ＸＩ線における水平断面図である。 図２の電池パックの要部拡大断面図である。 図１０の上ケースの拡大斜視図である。 比較例に係る電池パックを示す断面図である。 図１４の電池パックの要部拡大図である。
　本発明の形態は、以下の構成や特徴によって特定されてもよい。
　本発明の他の形態に係る電池パックは、上記形態において、前記傾斜壁が、平面視において、前記複数の二次電池セルのいずれかからガスが放出された際に、当該ガスの排出方向に対して交差する姿勢に延長されている。
　また、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記外装ケースの内面に、前記傾斜壁を一体に設けている。
　さらに、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記ガス案内経路は、高圧のガスの圧力を低減させる圧力低減構造を備える。前記圧力低減構造は、前記外装ケースの内部の前記ガス排気穴の手前に設置される。前記傾斜壁は、前記圧力低減構造により形成される前記ガス案内経路の段差部に形成される。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記外装ケースが一方向に延長された外形に形成されている。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記傾斜壁は、前記外装ケースの延長方向に沿って傾斜されている。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記傾斜壁が、前記外装ケースの延長方向に沿って複数条に形成されている。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記傾斜壁が、前記外装ケースの延長方向に沿って千鳥状に形成されている。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、さらに、前記複数の二次電池セルを保持する電池ホルダを備えている。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記電池ホルダの一面と、前記外装ケースの内面とが対向する領域に、前記ガス案内経路が形成されている。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記外装ケースは、樹脂製である。
　さらにまた、本発明の他の形態に係る電池パックは、上記いずれかの形態において、前記傾斜壁は、湾曲面を含んでいる。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
　本発明の電池パックは、電動カートや電動スクータ、アシスト自転車などの移動体用の駆動用電源として、また無線機や、電動クリーナ、電動工具等の携帯型電気機器の電源として、あるいは据え置き型の蓄電用途でサーバのバックアップ用電源や家庭用、事業所用、工場用の電源装置として、さらにはハイブリッド車や電気自動車等の車両の駆動用電源等に利用できる。以下、本発明の一実施形態として、電動カート用の駆動電源として用いる電池パックについて説明する。
［実施形態１］
　本発明の実施形態１に係る電池パック１００を図１～図７に示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る電池パック１００を示す斜視図、図２は図１の電池パック１００のＩＩ－ＩＩ線における縦断面図、図３は図１の電池パック１００のＩＩＩ－ＩＩＩ線における横断面図、図４は図１の電池パック１００のラベル４０を外した分解斜視図、図５は図１の電池パック１００の外装ケース１０を分解した分解斜視図、図６は図５の電池パック１００の外装ケース１０を分解した状態を斜め下方から見た分解斜視図、図７は図５の電池モジュール２の分解斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す電池パック１００は、外装ケース１０と、電池モジュール２と、回路基板３を備えている。
（外装ケース１０）
　外装ケース１０は、電池モジュール２や回路基板３を収納する。この外装ケース１０は図１や図４に示すように、外観を箱形に形成している。外装ケース１０は、例えば図２～図３、図５～図６に示すように、上ケース１１と下ケース１２に二分割される。この外装ケース１０は、絶縁性に優れた部材、例えばポリカーボネートやＰＣ－ＡＢＳアロイなどの樹脂製とすることが好ましいが、アルミニウムやその合金などの金属製部材により構成しても良い。また外装ケース１０の内部には、図２～図３、図５～図６等に示すように、電池モジュール２や回路基板３を収納する内部空間を設けている。
（電池モジュール２）
　電池モジュール２は、コアパックなどとも呼ばれ、複数の電池ブロック２０で構成される。図２～図３、図５～図７に示す例では、電池モジュール２は第一電池ブロック２０Ａ及び第二電池ブロック２０Ｂで構成される。第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂはそれぞれ、複数の二次電池セル１で構成される。複数の二次電池セル１は、リード板を介して直列や並列に接続される。直列接続数や並列接続数は、要求される仕様に応じて任意に設定できる。好ましくは第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂは、同じ本数の二次電池セル１を使用する。また直列接続数や並列接続数も、第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂで同じとすることが好ましい。図２～図３の例では各電池ブロック２０は、９直１０並の計９０本の二次電池セル１を使用しているが、この構成に限定されるものでない。
　各電池ブロック２０は、複数の二次電池セル１を備える。例えば電池ブロック２０は、二次電池セル１を収納する電池ホルダを備えている。電池ホルダは、二次電池セル１を個別に収納する収納筒を複数設けている。このような電池ホルダは、絶縁性に優れたポリカーボネート等の樹脂製とできる。なお図７の例では、各電池ブロック２０を９０本の二次電池セル１で構成しているが、各電池ブロックを構成する二次電池セルの数はこれに限られず、任意の数とすることができる。また一部の電池ブロックで、二次電池セルの本数を変更してもよい。
　なお図２～図３、図７等の例では、電池ブロック２０を第一電池ブロック２０Ａ、第二電池ブロック２０Ｂを２つで構成する例を説明しているが、本発明は電池ブロックの数を２個に限定するものでなく、３個以上としてもよいことはいうまでもない。
（二次電池セル１）
　一以上の二次電池セル１は、外形が円筒型や角型の二次電池セルを利用できる。図２～図３、図７に示す例では、円筒形の二次電池セル１を縦置きの姿勢で千鳥状に並べて使用している。なお、二次電池セル１の数や配置は、この例に限らず、任意の数や配置を適宜採用できる。各二次電池セル１は、それぞれ正負の電極を有する。正負の電極は、好ましくは二次電池セル１の一方の端面に設けられる。二次電池セル１には、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の、既知の二次電池が適宜利用できる。
（安全弁）
　また二次電池セル１の外装缶には、安全弁を設けている。安全弁は、外装缶の内圧上昇に反応して開弁し、外装缶内部のガスを外部に放出する。
（ガス排出穴１３）
　一方で外装ケース１０は、図２～図５等に示すように二次電池セル１の安全弁が開弁されて高圧ガスが排出された場合に、これを外部に放出するためのガス排出穴１３を一部に形成している。ここでは、ラベル４０を貼付するラベル貼付領域１３ａに、ガス排出穴１３を形成しており、ラベル４０を貼付することでガス排出穴１３を閉塞する。またガス排出穴１３から高温、高圧のガスが噴射される際は、ガス排出穴１３を閉塞していたラベル１０がガスの圧力や熱により破断され、ガス排出穴１３が開口される。
　ガス排出穴１３は、外装ケース１０の天面１４の、片側に偏在して設けられている。またガス排出穴１３は、外装ケース１０の天面１４に限らず、底面１５や側面１６などに設けてもよい。また複数箇所にガス排出穴１３を開口してもよい。ガス排出穴１３は、外装ケース１０の容積や二次電池セル１の電池容量などに応じて設計され、例えば１２ｍｍ幅とする。図４等の例では、ガス排出穴１３は円形を十字に４分割した形状としている。これにより、薄いラベルを貼った場合に外力によって中央部分が凹んだり、破損するのを防ぐ効果が得られる。
（ラベル４０）
　ラベル４０は、外装ケース１０のガス排出穴１３の周縁に接着されて外装ケース１０のラベル貼付領域１３ａに貼付される。ラベル貼付領域１３ａはラベル２０の表面とほぼ面一になるように外装ケース１０の他の領域より１段低い段差部に形成されている。ラベル４０は、電池パック１００の仕様、例えば型番や製造メーカ名、電池容量、定格等の情報を予め印刷している。このラベル４０は、ポリカーボネートやポリプロピレンなどの樹脂製、あるいは紙の基材に樹脂を含侵、あるいはコーティングした部材とする。またラベル４０の厚さは、例えば０．５ｍｍとする。ラベル４０の外形は、矩形状としている。図４等の例では、ラベル４０の外形を、隅部を面取りした横長の長方形状としているが、この形状に限らず、縦長や正方形状、八角形状等の多角形状等としてもよい。
（両面テープ３０）
　またラベル４０を貼付するために、ラベル４０の裏面側には少なくとも部分的に、粘着面を有する。好ましくは図４～図６に示すようにラベル４０の周囲に両面テープ３０を貼付して、ラベル４０に粘着面を貼付している。両面テープ３０は、ラベル４０をガス排出穴１３を閉塞する位置に固定するための部材である。また両面テープ３０に限らず、ラベル４０の接着に接着剤等を用いてもよい。
　また図４等の例では、外装ケース１０上面の、ラベル４０と並んだ領域に第二ラベル４２を貼付している。また上ケース１１には、第二ラベル４２を貼付する第二ラベル貼付領域１３ｂを設けている。第二ラベル貼付領域１３ｂには、碁盤目状のスリットが形成されており、第二ラベル４２の貼付時に気泡が入ることを防止している。
（回路基板３）
　各第一電池ブロック２０Ａや第二電池ブロック２０Ｂは、リード板を介して回路基板３に接続される。回路基板３は、二次電池セル１を充放電する充放電回路や、二次電池セル１の電圧や温度を監視して異常時には電流を遮断する保護回路等を実装している。回路基板３はガラスエポキシ基板などで構成される。
（スペーサ３０）
　図２～図３、図７に示すように、第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂの間には、スペーサ３０が介在される。スペーサ３０は絶縁性に優れた部材、例えばポリカーボネートやＰＣ－ＡＢＳアロイなどの樹脂製とする。
（仕切り板３２）
　スペーサ３０は、第一電池ブロック２０Ａに面する第一空間３１Ａと、第二電池ブロック２０Ｂに面する第二空間３１Ｂとを区画する仕切り板３２を備えている。仕切り板３２は、好ましくは第一空間３１Ａの高さと第二空間３１Ｂの高さをほぼ等しくするように形成される。この仕切り板３２は、スペーサ３０と一体に形成することが好ましい。
（ガス案内経路３４）
　外装ケース１０はその内部に、ガス案内経路３４を規定している。ガス案内経路３４は、二次電池セル１のいずれかから万一ガスが放出された際に、ガスをガス排出穴１３に案内する。図８の断面図に示す例では、ガス案内経路３４は、第一電池ブロック２０Ａと第二電池ブロック２０Ｂの間に形成された第一空間３１Ａと第二空間３１Ｂ、第二電池ブロック２０Ｂの底面と下ケース１２の底面１５内面との間に形成された第三空間３１Ｃ、第一電池ブロック２０Ａの天面と上ケース１１の天面１４内面に配置された回路基板３との間に形成された第四空間３１Ｄを含み、それぞれが外装ケース１０の長手方向に沿って内部を横切るように延長されている。また外装ケース１０の側面１６の内面では、これら第一空間３１Ａ、第二空間３１Ｂ、第三空間３１Ｃ、第四空間３１Ｄが外装ケース１０の短手方向の一面（図８において左側面１６の上下方向）に延長された第五空間３１Ｅに連通されている。さらに第五空間３１Ｅは、外装ケース１０の天面１４の内面側に形成された第六空間３１Ｆに連通される。第六空間３１Ｆは、上ケース１１の裏面側で長手方向に沿って、ガス排出穴１３まで延長されている。この構成により、図８に示すように、いずれかの二次電池セル１から高温高圧のガスが排出された場合、その排出位置、すなわち二次電池セルに設けた安全弁の位置に応じて、第一空間３１Ａ、第二空間３１Ｂ、第三空間３１Ｃ、第四空間３１Ｄのいずれかに排出され、第五空間３１Ｅを通じて第六空間３１Ｆに案内され、最終的にガス排出穴１３から外装ケース１０の外部に排出される。なおこの構造では、図８において外装ケース内面の左側に第五空間３１Ｅを設けた例を説明したが、本開示はこの構造に限られず、外装ケース内面の右側にも別途、ガス案内経路を形成してもよい。
　また第一電池ブロック２０Ａを構成する各二次電池セル１の端面と、第二電池ブロック２０Ｂを構成する二次電池セル１の各端面とが、スペーサ３０を介して互いに対向する姿勢に配置されていることが望ましい。さらにスペーサ３０を介して対向する姿勢にある第一電池ブロック２０Ａの二次電池セル１の端面と、第二電池ブロック２０Ｂの二次電池セル１の端面の、いずれか一方に安全弁が設けられていることが望ましい。例えば対向する第一電池ブロック２０Ａの二次電池セルの端面と、第二電池ブロック２０Ｂの二次電池セルの端面の、いずれか一方が正極で、他方が負極であることが望ましい。一般に安全弁は正極又は負極のいずれか一方に設けられているため、電極が対向する面のいずれか一方にのみ安全弁を配置することで、両方の端面から高温高圧のガスが噴出される事態を排除し、安全性を担保できる。
（ガス冷却構造）
　ガス案内経路３４の途中には、高温のガスを冷却するガス冷却構造を付加することができる。図９～図１０等の例では、ガス冷却構造として、上ケース１１の内面に、第一冷却プレート５１と、第二冷却プレート５２と、絶縁プレート５３を固定している。第一冷却プレート５１や第二冷却プレート５２は、熱伝導性や耐熱性に優れた材質、例えばアルミニウム等の金属製とする。また絶縁プレート５３は、絶縁性と耐熱性に優れた材質、例えばマイカやノーメックス（登録商標）等のシート材で構成する。
　図１２の断面図に示すように、第二冷却プレート５２と絶縁プレート５３は重ねて密着され、絶縁プレート５３の下面に離間して設けられる回路基板３との間で絶縁を図る。一方で第二冷却プレート５２と第一冷却プレート５１との間は離間され、この間に高温のガスを案内するガス案内経路３４を構築する。この構成であれば第一冷却プレート５１と第二冷却プレート５２の間に高温のガスを流すことで、これらの第一冷却プレート５１と第二冷却プレート５２にガスを接触させてガスの熱を奪って降温させることができる。
　第一冷却プレート５１と第二冷却プレート５２の間を離間させるために、スペーサを設けてもよい。例えば第一冷却プレート５１と第二冷却プレート５２を螺合する際に、ナットを介在させてもよい。また図１２等の例では、第二冷却プレート５２を上ケース１１の内面と離間させるために、クッション材５４を介在させている。クッション材５４は、第二冷却プレート５２の輪郭に沿って環状に形成される。このようなクッション材５４は、ウレタン、ゴム、シリコーン等が利用できる。また環状のクッション材５４を上ケース１１の内面の定位置に固定するために、上ケース１１の天面１４内面には、クッション材５４を保持するクッションガイド壁１７を形成している。クッションガイド壁１７は、上ケース１１の内面に一体に形成されている。クッションガイド壁１７を構成する材質は、上ケース１１と同様、ポリカーボネートやＰＣ－ＡＢＳアロイなどの樹脂が利用できる。
　なお図９等の例では、第一冷却プレート５１は第二冷却プレート５２の一部と重なる大きさに形成されている。換言すると、第一冷却プレート５１は第二冷却プレート５２よりも小さく形成される。これは第一冷却プレート５１に隣接して、後述するラビリンス構造を設けているためである。ただ、第一冷却プレート５１を第二冷却プレート５２と同じ大きさに形成してもよいことはいうまでもない。例えばラビリンス構造を省略したり、あるいは第一冷却プレートの表面にラビリンス構造を設けてもよい。
（圧力低減構造）
　さらにガス案内経路３４の途中に、高圧のガスの圧力を低減させる圧力低減構造を付加することもできる。また圧力低減構造とガス冷却構造を統合してもよい。図９、図１１の例では、絶縁プレート５３の一部に開口領域５３ａを設けると共に、第二冷却プレート５２の、絶縁プレート５３の開口領域５３ａと対応する位置に多数の穴を開口した穴領域５２ａを設けている。このような第二冷却プレート５２には、パンチングで穴領域５２ａを形成したパンチングメタルが使用できる。この構造の圧力低減構造は、図１２の断面図に示すように、第六空間３１Ｆに案内された高温高圧のガスを、絶縁プレート５３の開口領域５３ａを通じて露出させた第二冷却プレート５２の穴領域５２ａに通過させる。高圧のガスは、穴領域５２ａを通過する際の抵抗により、その圧力が低下される。加えて金属製の第二冷却プレート５２の穴領域５２ａを通過することで、熱も奪われて降温される。このように第二冷却プレート５２の穴領域５２ａは、圧力低減構造として機能すると共に、ガス冷却構造としても作用する。
（ラビリンス構造）
　加えて、圧力低減構造の一部として、高圧のガスの進行を阻害するラビリンス構造を付加してもよい。図９～図１１の例では、ラビリンス構造として、第一冷却プレート５１に隣接して、阻害壁６０を形成している。阻害壁６０は、高圧のガスの進行方向である外装ケース１０の長手方向に対して、交差する姿勢に設けられる。阻害壁６０は、複数を多段に設けることが好ましい。また阻害壁６０は、ガスの進行方向に対して完全に塞ぐのでなく、一部を開口させた通過領域６４を設けることで、この通過領域６４にガスを案内しながら、最終的にガスをガス排出穴１３まで案内することを実現している。ただし、長手方向に対して通過領域６４を連続させずに、千鳥状など、非連続に配置することで、ガスの進行を都度妨げて、ガスの勢いを徐々に削ぎ、圧力を低下させながらガス排出穴１３に案内することができる。このように阻害壁６０を多段に設ける場合は、外装ケース１０の延長方向に沿って千鳥状に形成することが好ましい。
　図９～図１０の例では、第六空間３１Ｆに案内されて第一冷却プレート５１を通過したガスに対し、第六空間３１Ｆの幅方向に対して中央に第一阻害壁６１を配置し、第一阻害壁６１の左右を通過領域６４としている。この結果、高圧のガスは第一阻害壁６１で左右に分岐される。続く二段目の第二阻害壁６２は、逆に第六空間３１Ｆの幅方向の両端にそれぞれ配置され、中央を通過領域６４としている。この結果、一旦左右に分岐された高圧のガスは、再度、中央に集められ、高圧のガス同士を衝突させて圧力を低下させた状態で、通過領域６４を通過される。さらに三段目の第三阻害壁６３は、再度、第六空間３１Ｆの幅方向の中央に配置されて、左右を通過領域６４としている。この結果、高圧のガスは再度左右に分岐されて通過され、さらに圧力を低下される。このように、ガスの主たる進行方向である外装ケース１０の長手方向に対し、阻害壁６０を交互に多段に配置することで、ガスは左右に折曲されて蛇行しながら進むことになり、圧力を著しく低減させながら進行されて、最終的にガス排出穴１３から外装ケース１０の外部に排出される。
（排出ガイド６）
　このようなガス案内経路３４の一部は、排出ガイド６で規定されている。図９～図１０等の例では、ガス案内経路３４の内、第六空間３１Ｆを規定する排出ガイド６が、上ケース１１の内面に固定されている。この例では、排出ガイド６が上ケース１１の内面に一体に形成されている。ただ排出ガイド６は、この構成に限られず、例えば上ケースと別部材で構成してもよい。また回路基板の上面など、他の部材に排出ガイドを設けてもよい。
（傾斜壁１８）
　排出ガイド６は、ガスの排出方向に対して対向する姿勢から傾斜された傾斜壁１８を含んでいる。図１３の例では、上ケース１１の内面において、クッションガイド壁１７の前面に傾斜壁１８が形成されている。また排出ガイド６には外装ケース１０の上ケース１１の天面１４内面に形成される圧力低減構造として、段差部１９が形成されており、この段差部１９に傾斜壁１８が形成されていると捉えることもできる。このような傾斜壁１８を設けたことで、二次電池セル１から高温高圧のガスが放出された際に、ガスが排出ガイド６の一部に衝突して渦を生じ滞留する事態を、傾斜壁１８でもって回避し、安全性を高めることができる。
　ここで比較のため、図１４～図１５の断面図に示す電池パック７００と対比して説明する。図１４～図１５の電池パック７００は、排出経路７３４を規定するために、電池モジュール７０２の上面と上ケース７１１の天面７１４の内面との間に壁を設けている。この壁は、外装ケース７１０と同じ、樹脂製としている。この電池パック７００において、二次電池セル７０１の一が熱暴走などにより安全弁を開弁して高温高圧のガスが外装ケース７１０内に噴出される事態が生じた場合を考える。高温高圧のガスが外装ケース７１０内を排出経路７３４に沿って案内される過程で、壁に高温高圧のガスが勢いよく衝突すると、ガスが渦ＶＸを生じ、高温のまま滞留する事態が生じ得ることを、本願発明者は見出した。高温高圧のガスは可燃物に引火して炎を生じることがあり、滞留した燃焼ガスで外装ケース７１０が局所的に溶融されると破断され、ここから燃焼ガスが外装ケース７１０の外部に漏れ出し、漏れ火を生じる可能性が考えられる。
　これに対し本願発明者は鋭意研究の結果、ガスの滞留が生じにくい構造、すなわちガスの渦が発生し難い状態としながら、所望の経路に案内できる構造を見出し、本実施形態に係る電池パックを成すに至った。具体的には壁がガスの進行方向に対して垂直であると、渦が発生し易いことを見出した。そこで、ガス案内経路３４を規定する排出ガイド６の内、薄が発生し易い領域や外装ケース１０の表面に近い領域には、ガスの進行方向に対して直角の壁を設けるのでなく、ガスの進行方向に沿って傾斜させた傾斜壁１８を形成することで、ガスの進行を妨げずに渦の発生リスクを低減し、局所的な加熱溶融による漏れ火を抑制できるとの知見を得た。
　例えば外装ケース１０の天面１４の内側に設けられた第六空間３１Ｆでは、図１５のように直角の壁ではガスの衝突時に渦ＶＸが生じ易いことから、図１２の断面図に示すように、排出ガイド６に傾斜壁１８を設けることで、絶縁プレート５３と回路基板３の間の隙間に高温高圧のガスをスムーズに案内することが可能となり、ガスの滞留するリスクを低減している。
　外装ケース１０内でガス案内経路３４を構築する際、ガスの圧力や温度を、ガスを外装ケース１０の外部に排出する段階である程度抑制することが望まれる。したがって、外装ケース１０内で安全弁から噴出されたガスを、外装ケース１０の内部である程度の距離だけ進行させて、その間に勢いを低減させることが望ましい。したがって、外装ケース１０が一方向に長い外形の場合は、外装ケース１０の長手方向に沿ってガス案内経路３４を構築してガスの走行距離を稼ぐことが好ましい。したがって、ガスの案内方向は外装ケース１０の延長方向に沿うことから、傾斜壁１８は外装ケース１０の延長方向に沿って傾斜させることが好ましい。
　また傾斜壁１８は、一箇所に限らず、外装ケース１０の延長方向に沿って複数条に形成してもよい。
　さらに傾斜壁１８は、平面視において、ガスの排出方向に対して交差する姿勢に延長された排出ガイド６に設けることが好ましい。交差する壁にガスが衝突すると渦が発生する可能性が高くなることから、このような面に傾斜壁１８を設けることでガスの滞留リスクを低減できる。
　例えば上述したラビリンス構造の第一阻害壁６１や第二阻害壁６２、第三阻害壁６３の前面に、傾斜壁を設けてもよい。ただ、ガスの勢いや圧力が十分に低減された状態では、渦の発生リスクも低減されるため、ガス排出穴１３に近い領域では、ガスの排出方向に対して交差する壁であっても、必ずしも傾斜壁を設ける必要はない。
　さらに傾斜壁１８は、必ずしも平面状とする必要はなく、湾曲面を含んでいてもよい。本開示において、傾斜壁１８とは、傾斜している面が湾曲している状態も含む。
　以上の例では、電池パックを、駆動対象の電気機器に装着して、電気機器に対して給電する。電池パックの残容量が少なくなった場合や、電池パックが経年劣化した場合には、電池パックを交換して、電気機器を継続使用できる。ただ本発明は、電池パックを主に二次電池セルを収納した交換型のものに限定せず、電気機器の筐体内に二次電池セルを収納した態様にも適用できる。本開示において電池パックとは、ケース内に二次電池セルを収納しておれば足り、電気機器そのものの筐体内に駆動用の二次電池セルを内蔵したものも、電池パックに含む。すなわち、本発明は交換式の電池パックに限定せず、二次電池セルを内蔵した電気機器にも適用できる。
　本発明に係る電池パックは、電動カートや電動スクータなどの移動体用の駆動用電源として好適に利用できる。また、無線機用の電源や、電動クリーナ、電動工具等の携帯型電気機器の電源としても適宜利用できる。
１００、７００…電池パック
１…二次電池セル
１…二次電池セル
２…電池モジュール
３…回路基板
６…排出ガイド
１０…外装ケース
１１…上ケース
１２…下ケース
１３…ガス排出穴；１３ａ…ラベル貼付領域：１３ｂ…第二ラベル貼付領域
１４…天面
１５…底面
１６…側面
１７…クッションガイド壁
１８…傾斜壁
１９…段差部
２０…電池ブロック；２０Ａ…第一電池ブロック；２０Ｂ…第二電池ブロック
３０…スペーサ
３１Ａ…第一空間；３１Ｂ…第二空間；３１Ｃ…第三空間；３１Ｄ…第四空間；３１Ｅ…第五空間；３１Ｆ…第六空間
３２…仕切り板
３４…ガス案内経路
４０…ラベル
５１…第一冷却プレート
５２…第二冷却プレート：５２ａ…穴領域
５３…絶縁プレート；５３ａ…開口領域
５４…クッション材
６０…阻害壁
６１…第一阻害壁
６２…第二阻害壁
６３…第三阻害壁
６４…通過領域
７０１…二次電池セル
７０２…電池モジュール
７１０…外装ケース
７１１…上ケース
７１４…上ケースの天面
７３４…排出経路
７３５…壁
ＶＸ…渦

Claims (10)

  1. 　複数の二次電池セルと、
    　前記複数の二次電池セルを収納する外装ケースと、
    を備える電池パックであって、
    　前記外装ケースは、その表面の一部にガス排気穴を開口しており、
    　前記外装ケースは、その内部において、前記複数の二次電池セルのいずれかからガスが放出された際に、当該ガスを前記ガス排気穴に案内するガス案内経路を規定する排出ガイドを備えており、
    　前記排出ガイドは、当該ガスの排出方向に対して対向する姿勢から傾斜された傾斜壁を含んでなる電池パック。
  2. 　請求項１に記載の電池パックであって、
    　前記傾斜壁が、平面視において、前記複数の二次電池セルのいずれかからガスが放出された際に、当該ガスの排出方向に対して交差する姿勢に延長されてなる電池パック。
  3. 　請求項２に記載の電池パックであって、
    　前記外装ケースの内面に、前記傾斜壁を一体に設けてなる電池パック。
  4. 　請求項１に記載の電池パックであって、
    　前記ガス案内経路は、高圧のガスの圧力を低減させる圧力低減構造を備え、
    　前記圧力低減構造は、前記外装ケースの内部の前記ガス排気穴の手前に設置され、
    　前記傾斜壁は、前記圧力低減構造により形成される前記ガス案内経路の段差部に形成されてなる電池パック。
  5. 　請求項４に記載の電池パックであって、
    　前記外装ケースが一方向に延長された外形に形成されており、
    　前記傾斜壁が、前記外装ケースの延長方向に沿って傾斜されてなる電池パック。
  6. 　請求項５に記載の電池パックであって、
    　前記傾斜壁が、前記外装ケースの延長方向に沿って複数条に形成されてなる電池パック。
  7. 　請求項６に記載の電池パックであって、
    　前記傾斜壁が、前記外装ケースの延長方向に沿って千鳥状に形成されてなる電池パック。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の電池パックであって、さらに、
    　前記複数の二次電池セルを保持する電池ホルダを備えており、
    　前記電池ホルダの一面と、前記外装ケースの内面とが対向する領域に、前記ガス案内経路が形成されてなる電池パック。
  9. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    　前記外装ケースは、樹脂製である電池パック。
  10. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の電池パックであって、
    　前記傾斜壁は、湾曲面を含んでなる電池パック。
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