特許 6266917 自動車用バッテリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6266917

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】自動車用バッテリ

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/12 20060101AFI20180115BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/12 Z

   H01M2/10 A

   H01M2/10 S

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-163412(P2013-163412)

(22)【出願日】2013年8月6日

(65)【公開番号】特開2014-38842(P2014-38842A)

(43)【公開日】2014年2月27日

【審査請求日】2016年5月16日

(31)【優先権主張番号】10 2012 015 816.5

(32)【優先日】2012年8月10日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】510238096

【氏名又は名称】ドクター エンジニール ハー ツェー エフ ポルシェ アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｄｒ． Ｉｎｇ． ｈ．ｃ． Ｆ． Ｐｏｒｓｃｈｅ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(73)【特許権者】

【識別番号】513199442

【氏名又は名称】ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100098914

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 伸行

(72)【発明者】

【氏名】トーマス フリッツ

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー クラウスマン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ヴィッフラー

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ゲラルド プフリューガー

【審査官】 渡部 朋也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７１７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０３１６１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１０５０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１３８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１２

Ｈ０１Ｍ ２／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのバッテリモジュール（１０）を有する自動車用バッテリであって、前記各バッテリモジュール（１０）が、接続電極（１３）とガス抜き用の所定の破断部（１４）とを備える複数のバッテリセル（１１）を有し、前記各バッテリモジュール（１０）が、前記それぞれのバッテリモジュール（１０）の全ての前記バッテリセル（１１）に共通のバッテリモジュール制御装置（１９）を有する、自動車用バッテリにおいて、前記バッテリセル（１１）の前記ガス抜き用の所定の破断部（１４）が、前記各バッテリモジュール（１０）の一側面側で、前記バッテリセルの前記接続電極（１３）に対して内側にオフセットして凹部（１５）を形成し、前記凹部（１５）に、前記それぞれのバッテリモジュール（１０）の全ての前記バッテリセル（１１）に沿って延在する案内要素（１６）が位置決めされ、前記案内要素が、前記案内要素（１６）の一部分でガス抜きチャネル（１７）を画成し、前記案内要素（１６）のその他の一部分で前記バッテリモジュール制御装置（１９）用の収容スペース（１８）を画成し、
前記案内要素（１６）が、断面が管状であるか、又は底壁（２１）と側縁部（２２）とを有する本体（２０）を有する断面がＵ字型であり、
前記底壁（２１）に切欠部（２３）が設けられ、前記底壁（２１）の前記バッテリセル（１１）に面する側の反対側に又は前記側縁部に異形材（２４）が装着されて前記ガス抜きチャネル（１７）を形成し、前記それぞれのバッテリモジュール（１０）の１つ以上のバッテリセル（１１）に破損が起こった場合、前記バッテリセル（１１）から前記ガス抜き用の所定の破断部（１４）を通って漏れるガスを、前記底壁（２１）にある前記切欠部（２３）を通じて前記ガス抜きチャネル（１７）に送り込むことができる、
ことを特徴とする、自動車用バッテリ。

【請求項2】

前記ガス抜きチャネル（１７）及び前記収容スペース（１８）が、前記それぞれのバッテリモジュール（１０）の全ての前記バッテリセル（１１）の上にわたり延在することを特徴とする、請求項１に記載の自動車用バッテリ。

【請求項3】

前記各バッテリモジュール（１０）の前記バッテリセル（１１）が、前記バッテリセル（１１）の前記接続電極（１３）が平行な電極列に沿って配置され、且つそれらの電極列間に、前記バッテリセル（１１）の前記ガス抜き用の所定の破断部（１４）が、前記電極列と平行に延在する所定の破断部列に沿って配置されるようにして、スタックの形態で縦並び又は横並びに配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の自動車用バッテリ。

【請求項4】

前記バッテリモジュール制御装置（１９）が前記収容スペース（１８）に配置され、前記収容スペース（１８）の境界が、前記バッテリモジュール制御装置（１９）の上縁が前記バッテリセル（１１）の上縁と整列するようにして、前記異形材（２４）と前記本体（２０）の前記側縁部（２２）とにより画定されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用バッテリ。

【請求項5】

前記自動車用バッテリが、ハイブリッド車両又は電気車両のメインバッテリの形態であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車用バッテリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前段に記載の自動車用バッテリに関する。

【背景技術】

【0002】

例えばハイブリッド車両又は電気車両のエネルギー貯蔵機構又はメインバッテリとして使用されているとおり、慣例的に知られる自動車用バッテリは、典型的には複数のバッテリモジュールを有し、各バッテリモジュールは、接続電極とガス抜き用の所定の破断部とを備える複数のバッテリセルを有する。バッテリセルの接続電極は、バッテリセルをバッテリモジュールに電気的に接続し、且つバッテリモジュールを自動車用バッテリに電気的に接続するために用いられる。ガス抜き用の所定の破断部は、前記バッテリセルに不良又は破損が起こった場合にバッテリセルからガスを抜くために用いられる。

【0003】

また、慣例的に、自動車用バッテリの各バッテリモジュールが、バッテリセルの充放電を制御又は調整するための前記バッテリモジュールの全てのバッテリセルに共通のバッテリモジュール制御装置を有することも知られている。

【0004】

これまで、この種のメインバッテリ又は自動車用バッテリをコンパクトな設計で提供することは困難であった。これは、ガス抜き用の所定の破断部と相互作用するガス抜きチャネル、及びバッテリモジュールのバッテリモジュール制御装置のいずれもが、画定された設置スペースを必要とするためである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このことから進めると、本発明の目的は、新規の自動車用バッテリを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１に記載の自動車用バッテリにより達成される。

【0007】

本発明の意味の範囲内において、バッテリセルのガス抜き用の所定の破断部は、各バッテリモジュールの一側面側で、前記バッテリセルの接続電極に対して内側にオフセットして凹部を形成し、ここで凹部には、それぞれのバッテリモジュールの全てのバッテリセルに沿って延在する案内要素が位置決めされ、前記案内要素が、ガス抜きチャネルとバッテリモジュール制御装置用の収容スペースとを画成する。

【0008】

本発明は、初めて、自動車用バッテリであって、それぞれのバッテリモジュールにあるバッテリセルの接続電極に対してガス抜き用の所定の破断部を内側にオフセットさせることにより形成された凹部に案内要素が位置決めされ、前記案内要素が、一方でそれぞれのバッテリモジュールの全てのバッテリセル用のガス抜きチャネルを画成し、他方でそれぞれのバッテリモジュールの全てのバッテリセルのバッテリモジュール制御装置用の収容スペースを画成する自動車用バッテリを提案する。

【0009】

結果として、自動車用バッテリのバッテリモジュールについての特にコンパクトな設計、従って自動車用バッテリのコンパクトな設計を提供することができる。

【0010】

案内要素により画成されるガス抜きチャネルと、案内要素により画成される収容スペースとは、好ましくはそれぞれのバッテリモジュールの全てのバッテリセルの上にわたり延在する。自動車用バッテリは、ガス抜きチャネル及び収容スペースがそれぞれのバッテリモジュールの全てのバッテリセルの上にわたり延在する場合、特にコンパクトな、従って設置スペースを節約する形で設計することができる。

【0011】

本発明の一つの有利な発展形態によれば、各バッテリモジュールのバッテリセルは、バッテリセルの接続電極が平行な電極列に沿って配置され、且つそれらの電極列間に、バッテリセルのガス抜き用の所定の破断部が、電極列と平行に延在する所定の破断部列に沿って配置されるようにして、スタックの形態で縦並び又は横並びに配置される。バッテリモジュールのバッテリセルのこの配置は、自動車用バッテリのコンパクトな設計を確保するのに好ましい。

【0012】

本発明のさらなる有利な発展形態によれば、案内要素は、断面が管状の本体又は断面がＵ字型の本体であって、底壁と側縁部とを有する本体を有する。底壁には切欠部が設けられ、底壁のバッテリセルから遠ざかる側に又は側縁部に異形材が装着されてガス抜きチャネルを形成し、ここでそれぞれのバッテリモジュールの１つ以上のバッテリセルに破損が起こった場合、バッテリセルからガス抜き用の所定の破断部を通って漏れるガスを、底壁にある切欠部を通じて、底壁と異形材とにより画成されるガス抜きチャネルに送り込むことができる。案内要素をこのように構成することは、簡単であり、且つガス抜きチャネルとバッテリモジュール制御装置の収容スペースとが最適化された設置スペースで提供される点で有利である。

【0013】

本発明の好ましい発展形態は、従属請求項及び以下の説明に見出すことができる。本発明の例示的実施形態を、図面を参照してさらに詳細に説明するが、それらに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る自動車用バッテリのバッテリモジュールの斜視図を示す。

【図2】図１のバッテリモジュールの側面図を示す。

【図3】バッテリモジュールを図２に対して９０°回転して見たときの詳細図を示す。

【図4】バッテリモジュールの詳細図に沿った断面を示す。

【図5】図４に対して９０°回転して見た図４の詳細図を示す。

【図6】自動車用バッテリの斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、ハイブリッド車両又は電気車両においてメインバッテリ又は電気エネルギー貯蔵機構として用いられる自動車用バッテリに関する。この自動車用バッテリは、モータモードで動作するとき電気機械を十分に放電することができ、発電機モードで動作するとき前記電気機械を十分に充電することができる。

【0016】

自動車用バッテリは、好ましくは複数のバッテリモジュール１０を有する。図１〜図３は、この種のバッテリモジュール１０の様々な図を示す。バッテリモジュール１０は、スタックの形態で縦並び又は横並びに配置される複数のバッテリセル１１を有し、ここでバッテリモジュール１０のモジュール壁１２は、この種のバッテリセル１１のスタックの側壁と平行に位置決め又は形成され、従ってバッテリモジュール１０の側壁では、前記モジュール壁がバッテリセル１１、従ってバッテリモジュール１０の境界を画定する。

【0017】

バッテリモジュール１０の各バッテリセル１１は、接続電極１３と、ガス抜き用の所定の破断部１４とを有する。接続電極１３は、個々のバッテリセル１１をバッテリモジュール１０に電気的に接続し、且つバッテリモジュール１０を自動車用バッテリに電気的に接続するために用いられる。

【0018】

ガス抜き用の所定の破断部１４は、好ましくはそれぞれのバッテリセル１１の壁にある開口部のフィルム状又はフォイル状又はシート状の覆いにより形成されるもので、バッテリセル１１が機能しているときは閉鎖されているが、バッテリセル１１に不良又は破損が起こると前記バッテリセル内の過圧によって開放され、その結果、バッテリモジュール１０のそれぞれのバッテリセル１１のガスが、それぞれの開放したガス抜き用の所定の破断部１４から抜けることができるようになる。ガス抜き用の所定の破断部１４は、図４及び図５に示される。

【0019】

各バッテリモジュール１０のバッテリセル１１は、好ましくは、それぞれのバッテリモジュール１０のバッテリセル１１の接続電極１３が２列の平行な電極列に沿って配置され、且つそれらの電極列間に、それぞれのバッテリモジュール１０のバッテリセル１１のガス抜き用の所定の破断部１４が、電極列と平行に延在する所定の破断部列に沿って配置されるようにして、スタックの形態で縦並び又は横並びに配置される。

【0020】

それぞれのバッテリモジュール１０のバッテリセル１１の接続電極１３及びガス抜き用の所定の破断部１４は、それぞれのバッテリモジュール１０のバッテリセル１１の一つの側面、特に上側面に形成又は配置され、ここでバッテリセル１１のガス抜き用の所定の破断部１４は、前記バッテリセルの接続電極１３に対して内側にオフセットして凹部１５を形成している。

【0021】

それぞれのバッテリモジュール１０の全てのバッテリセル１１に沿って延在する案内要素１６が凹部１５に位置決めされ、前記案内要素は、一方でガス抜きチャネル１７を画成し、他方でそれぞれのバッテリモジュール１０のバッテリモジュール制御装置１９用の収容スペース１８を画成する。

【0022】

従って案内要素１６は２つの機能、具体的には、第一に、ガス抜き用の所定の破断部１４と連通するガス抜きチャネル１７を提供することにより破損時にガス抜きをする機能、第二に、バッテリモジュール制御装置１９を収容スペース１８に収容する機能を、特にコンパクトな設計を確保しながら提供する。

【0023】

ガス抜きチャネル１７及び収容スペース１８は、その過程で、それぞれのバッテリモジュール１０の全てのバッテリセル１１の上にわたり延在する。

【0024】

一方でガス抜きチャネル１７を画成し、他方で収容スペース１８を画成する案内要素１６は、断面が管状であるか、又は断面がＵ字型である本体２０を有し、この本体２０は、底壁２１と側縁部２２とを有する。

【0025】

この場合、側縁部２２は、バッテリセル１１のスタックの長手方向にのみ延在し、従って、図１によれば、バッテリモジュール制御装置１９はスタックの長手方向と平行に収容スペース１８から抜き出し、又は前記収容スペース内に入れることができる。

【0026】

案内要素１６の本体２０の底壁２１に、切欠部２３が設けられる。底壁２１のバッテリセル１１から遠ざかる側に異形材２４が取り付けられ、前記異形材は、底壁２１のバッテリセル１１から遠ざかる当該の側に、底壁２１と一体になってガス抜きチャネル１７を画成する。それぞれのバッテリモジュール１０の１つ以上のバッテリセル１１が破損した場合にガス抜き用の所定の破断部１４が開放され、ガス抜き用の所定の破断部１４を通ってバッテリセル１１からガスが漏れると、ガスは案内要素１６の底壁２１にある切欠部２３を通ってガス抜きチャネル１７に入ることができ、そのガス抜きチャネル１７を通ってバッテリモジュール１０から放出され得る。

【0027】

図４及び図５に、バッテリセル１１から漏れたガスが流れる方向を、矢印２５を用いて示す。

【0028】

異形材はまた、底壁２１のバッテリセル１１から遠ざかる当該の側で、本体２０の側縁部２２と係合されても、又はそれに取り付けられてもよい。

【0029】

図４及び図５を見ると分かるとおり、シーリング要素２６が案内要素１６の本体２０の底壁２１を封止してバッテリセル１１のガス抜き用の所定の破断部１４の領域から隔離し、これにより、前記バッテリセルに不良又は破損が起こった場合に、バッテリセル１１から漏れるガスが全て切欠部２３を通ってガス抜きチャネル１７に流れ込むことが確実となる。

【0030】

バッテリモジュール制御装置１９は、好ましくは収容スペース１８に配置され、収容スペース１８は、異形材２４と本体２０の底壁２１と本体２０の側壁２２とによって、バッテリモジュール制御装置１９の上縁がバッテリセル１１の上縁と整列するようにして画成される。

【0031】

従ってバッテリモジュール制御装置１９は、バッテリセル１１の輪郭、ひいてはバッテリモジュール１０の輪郭に完全に組み込まれ、バッテリセル１１に対して突出せず、その結果として、バッテリモジュール制御装置１９をバッテリモジュール１０、ひいては複数のかかるバッテリモジュール１０を含む自動車用バッテリに、特にスペースを節約するように組み込むことが可能となる。

【0032】

図６は、部分的に開放した自動車用バッテリの斜視図を示す。

【0033】

この自動車用バッテリは、複数のバッテリモジュール１０、具体的にはいずれの場合も４つのバッテリモジュール１０の２つの層が入るハウジング２７を含む。これらの層は、示される例示的実施形態では上下に位置決めされる。各バッテリモジュール１０は、多数の個別的なバッテリセル１１を有する。いずれの場合も複数のバッテリモジュール１０の２つの層はバッテリハウジング２７に収容され、ここでバッテリハウジング２７は、示される例示的実施形態では内部ハウジング２８と外部ハウジング２９とにより形成される。外部ハウジング２９は、適切である場合には省略されてもよく、このときハウジング２７は、内部ハウジング２８のみによって形成される。自動車用バッテリの個々のバッテリモジュール１０はバッテリハウジング２７のハウジング壁、具体的にはバッテリハウジング２７の内部ハウジング２８のハウジング壁に取り付けられ、個々のバッテリモジュール１０が取り付けられるこれらのハウジング壁は好ましくは、自動車用バッテリが搭載された状態にあるとき、自動車の長手方向に対して横断方向に延在する。各々自動車の長手方向に延在するさらなるハウジング壁が、バッテリハウジング２７、具体的には前記バッテリハウジングの内部ハウジング２８を、ハウジング壁と一体になって画成する。

【符号の説明】

【0034】

１０ バッテリモジュール
１１ バッテリセル
１２ モジュール壁
１３ 接続電極
１４ ガス抜き用の所定の破断部
１５ 凹部
１６ 案内要素
１７ ガス抜きチャネル
１８ 収容スペース
１９ バッテリモジュール制御装置
２０ 本体
２１ 底壁
２２ 側縁部
２３ 切欠部
２４ 異形材
２５ 矢印
２６ シーリング要素
２７ バッテリハウジング
２８ 内部ハウジング
２９ 外部ハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】