特開 2022-189503 蓄電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189503

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/291 20210101AFI20221215BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20221215BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20221215BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20221215BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20221215BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

H01M50/291

H01M50/209

H01M10/613

H01M50/204 401H

H01M10/647

H01M50/293

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098115

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉本 遵吉

(72)【発明者】

【氏名】後藤 雄太郎

【テーマコード（参考）】

5H031

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H031AA09

5H031KK02

5H040AA28

5H040AS04

5H040AT02

5H040AT03

5H040AY03

5H040CC23

(57)【要約】

【課題】大型化を回避しつつ、発熱した蓄電セルからの熱伝導の影響を受ける蓄電セルの個数を限定可能な蓄電モジュールを提供すること。
【解決手段】電池パック１は、一方向に沿って並ぶように配置された複数の蓄電セル１００と、前記複数の蓄電セルを収容するケース２００と、互いに隣接する一対の蓄電セル間を仕切る複数の仕切部材３００と、を備える。前記複数の仕切部材の各仕切部材３００は、当該仕切部材に接する蓄電セル１００を当該仕切部材３００から離間する方向に付勢する付勢部３２０を有する。各前記仕切部材３００は、所定温度で溶融する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に沿って並ぶように配置された複数の蓄電セルと、
前記複数の蓄電セルを収容するケースと、
互いに隣接する一対の蓄電セル間を仕切る複数の仕切部材と、を備え、
前記複数の仕切部材の各仕切部材は、当該仕切部材に接する蓄電セルを当該仕切部材から離間する方向に付勢する付勢部を有し、
各前記仕切部材は、所定温度で溶融する、蓄電モジュール。

【請求項2】

各前記仕切部材は、前記ケースに固定されており、互いに隣接する一対の蓄電セル間を仕切る仕切壁をさらに有し、
前記付勢部は、前記一方向に弾性変形可能な弾性材料からなり、前記一方向に圧縮された状態で前記仕切壁と前記蓄電セルとの間に配置されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項3】

各前記仕切部材は、前記一方向おける前記仕切壁の表面に設けられており、前記ケースに固定されたリブをさらに有する、請求項２に記載の蓄電モジュール。

【請求項4】

前記ケースは、
前記複数の蓄電セルの下方に配置された底壁と、
前記一方向及び上下方向の双方と直交する方向における前記複数の蓄電セルの両側に配置された一対の側壁と、を有し、
前記リブは、
前記付勢部と前記底壁との間に配置された下方リブと、
前記付勢部と前記側壁との間に配置された側方リブと、を有する、請求項３に記載の蓄電モジュール。

【請求項5】

前記一方向に前記蓄電セルを挟む位置に配置された一対の前記リブ間距離は、前記一方向における各前記蓄電セルの寸法に等しい、請求項３又は４に記載の蓄電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、国際公開第２０２０／１３７０６２号には、複数の電池セルと、互いに隣接する電池セル間に配置されたセパレータと、を備える電源装置が開示されている。セパレータは、断熱シートと、断熱シートよりも高い形状安定性を有する成形部材と、を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／１３７０６２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

国際公開第２０２０／１３７０６２号に記載される電源装置では、セル間の断熱性を確保するためには、断熱シートの厚みを増大させることが必要となる。断熱シートの厚みが増大することにより、装置全体が大型化する。

【0005】

本開示の目的は、大型化を回避しつつ、発熱した蓄電セルからの熱伝導の影響を受ける蓄電セルの個数を限定可能な蓄電モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った蓄電モジュールは、一方向に沿って並ぶように配置された複数の蓄電セルと、前記複数の蓄電セルを収容するケースと、互いに隣接する一対の蓄電セル間を仕切る複数の仕切部材と、を備え、前記複数の仕切部材の各仕切部材は、当該仕切部材に接する蓄電セルを当該仕切部材から離間する方向に付勢する付勢部を有し、各前記仕切部材は、所定温度で溶融する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、大型化を回避しつつ、発熱した蓄電セルからの熱伝導の影響を受ける蓄電セルの個数を限定可能な蓄電モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態の蓄電モジュールの一部を概略的に示す平面図である。

【図2】図１におけるＩＩ－ＩＩ線での断面図である。

【図3】特定の蓄電セルが高温になった状態を概略的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態の蓄電モジュールの一部を概略的に示す平面図である。この蓄電モジュール１は、例えば、車両に搭載される。

【0011】

図１に示されるように、本実施形態の蓄電モジュール１は、複数の蓄電セル１００と、ケース２００と、複数の仕切部材３００と、を備えている。

【0012】

複数の蓄電セル１００は、一方向（図１における左右方向）に並ぶように配置されている。複数の蓄電セル１００は、５以上の蓄電セル１００を含んでいる。各蓄電セル１００は、直方体形状に形成されている。各蓄電セル１００は、扁平に形成されている。

【0013】

ケース２００は、複数の蓄電セル１００を収容している。ケース２００は、樹脂又は金属によって形成されている。図２に示されるように、ケース２００は、ケース本体２０１と、蓋部２５０と、を有している。なお、図１では、蓋部２５０の図示は省略されている。

【0014】

図１及び図２に示されるように、ケース本体２０１は、上方に開口する形状を有している。ケース本体２０１は、底壁２１０と、一対の側壁２２０と、を有している。

【0015】

底壁２１０は、各蓄電セル１００の下方に配置されている。底壁２１０は、各蓄電セル１００を支持している。

【0016】

一対の側壁２２０は、一方向及び上下方向の双方と直交する直交方向（図１における上下方向）における複数の蓄電セル１００の両側に配置されている。図２に示されるように、各側壁２２０は、直交方向（図２における左右方向）における底壁２１０の縁部から起立する形状を有している。

【0017】

蓋部２５０は、ケース本体２０１の開口を閉塞している。蓋部２５０は、一対の側壁２２０の上端部に接続されている。

【0018】

各仕切部材３００は、互いに隣接する一対の蓄電セル１００間を仕切っている。複数の仕切部材３００は、４以上の仕切部材３００を含んでいる。各仕切部材３００は、熱可塑性樹脂からなる。各仕切部材３００は、所定温度で溶融する。所定温度は、過充電等に起因して蓄電セル１００が発熱したときの温度に設定される。各仕切部材３００は、仕切壁３１０と、付勢部３２０と、リブ３３０と、を有している。

【0019】

仕切壁３１０は、互いに隣接する一対の蓄電セル１００間を仕切っている。仕切壁３１０は、ケース２００に固定されている。より詳細には、仕切壁３１０の下端部は、底壁２１０に固定されており、仕切壁３１０の側端部は、側壁２２０に固定されている。仕切壁３１０は、平板状に形成されている。

【0020】

付勢部３２０は、当該付勢部３２０を含む仕切部材３００に接する蓄電セル１００を当該仕切部材３００から離間する方向に付勢している。付勢部３２０は、一方向おける仕切壁３１０の表面に取り付けられている。付勢部３２０は、一方向に弾性変形可能な弾性材料からなる。付勢部３２０は、少なくとも前記所定温度で溶融する材料であれば、仕切壁３１０を形成する材料とは異なる材料（例えば、前記所定温度よりも少し低い温度で溶融する材料）で形成されてもよい。付勢部３２０は、一方向に圧縮された状態で仕切壁３１０と蓄電セル１００との間に配置されている。図２に示されるように、付勢部３２０は、矩形状に形成されている。

【0021】

リブ３３０は、仕切壁３１０に設けられている。より詳細には、リブ３３０は、仕切壁３１０のうち一方向に蓄電セル１００と対向する表面の縁部に固定されている。リブ３３０は、ケース２００の内面に固定されている。図１に示されるように、一方向に蓄電セル１００を挟む位置に配置された一対のリブ３３０間距離は、一方向における各蓄電セル１００の寸法に等しい。このため、各蓄電セル１００の一対の仕切部材３００間への挿入時に蓄電セル１００がリブ３３０によって有効にガイドされる。リブ３３０は、仕切壁３１０を形成する材料と同じ材料で形成されてもよい。

【0022】

図２に示されるように、リブ３３０は、下方リブ３３１と、側方リブ３３２と、上方リブ３３３と、を有している。

【0023】

下方リブ３３１は、付勢部３２０と底壁２１０との間に配置されている。下方リブ３３１は、仕切壁３１０及び底壁２１０に固定されている。下方リブ３３１は、直交方向に延びる形状を有している。

【0024】

側方リブ３３２は、付勢部３２０と側壁２２０との間に配置されている。側方リブ３３２は、仕切壁３１０及び側壁２２０に固定されている。側方リブ３３２は、上下方向に延びる形状を有している。図１及び図２に示されるように、直交方向に互いに対向する一対の側方リブ３３２間の長さは、直交方向における蓄電セル１００の長さよりも小さい。

【0025】

上方リブ３３３は、付勢部３２０と蓋部２５０との間に位置されている。上方リブ３３３は、仕切壁３１０及び蓋部２５０に固定されている。上方リブ３３３は、直交方向に延びる形状を有している。

【0026】

次に、図３を参照しながら、以上に説明した蓄電モジュール１において、複数の蓄電セル１００のうちの特定の蓄電セル１００（以下、「トリガーセル１０１」と表記する。）が発熱した場合について説明する。

【0027】

過充電等に起因してトリガーセル１０１が所定温度まで発熱すると、トリガーセル１０１に接している一対の仕切部材３００（仕切壁３１０、付勢部３２０及びリブ３３０）が溶融する。これにより、一方向におけるトリガーセル１０１の両側に空間が形成される。

【0028】

そうすると、複数の蓄電セル１００のうちトリガーセル１０１に隣接する蓄電セル１００（以下、「隣接セル１０２」と表記する。）は、図３において矢印で示されるように、当該隣接セル１０２に接する付勢部３２０によってトリガーセル１０１に近づく方向に付勢される。なお、このとき付勢部３２０に作用する反力は、ケース２００に固定された仕切壁３１０及びリブ３３０によって受けられる。

【0029】

これにより、複数の蓄電セル１００のうち隣接セル１０２を基準としてトリガーセル１０１の位置する側と反対側に配置された蓄電セル１００（以下、「第２隣接セル１０３」と表記する。）と隣接セル１０２との間の距離Ｄが大きくなる。すなわち、隣接セル１０２と第２隣接セル１０３との間に空気層（断熱層）が形成される。なお、複数の蓄電セル１００が一方向における両側から拘束されている場合においても、第２隣接セル１０３から当該第２隣接セル１０３と隣接セル１０２との間の仕切壁３１０に作用する拘束荷重は、仕切壁３１０及びリブ３３０によって受けられる。このため、第２隣接セル１０３が隣接セル１０２に近づくことが防止される。

【0030】

以上のように、この蓄電モジュール１では、装置全体の大型化を回避しつつ、発熱した蓄電セル１００（トリガーセル１０１）からの熱伝導の影響を受ける蓄電セル１００の個数を限定することが可能となる。

【0031】

なお、以上に説明した上記実施形態では、付勢部３２０が一方向おける仕切壁３１０の表面に取り付けられている例を説明したが、付勢部３２０は、一方向における蓄電セル１００の側面に接着等によって取り付けられてもよい。

【0032】

また、仕切部材３００の溶融後、トリガーセル１０１及び隣接セル１０２間の距離や隣接セル１０２及び第２隣接セル１０３間の距離が変化するため、互いに隣接する一対の蓄電セル１００の外部端子同士を接続するバスバーは、一方向に伸縮可能であることが好ましい。

【0033】

また、仕切部材３００は、ケース２００に固定されていなくてもよい。すなわち、仕切部材３００は、ケース２００に対して一方向に相対移動可能であってもよい。

【0034】

上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0035】

上記実施形態における蓄電モジュールは、一方向に沿って並ぶように配置された複数の蓄電セルと、前記複数の蓄電セルを収容するケースと、互いに隣接する一対の蓄電セル間を仕切る複数の仕切部材と、を備え、前記複数の仕切部材の各仕切部材は、当該仕切部材に接する蓄電セルを当該仕切部材から離間する方向に付勢する付勢部を有し、各前記仕切部材は、所定温度で溶融する。

【0036】

この蓄電モジュールでは、複数の蓄電セルのうちの特定の蓄電セルが過充電等に起因して所定温度まで発熱すると、当該特定の蓄電セルに接している一対の仕切部材が溶融する。これにより、一方向における特定の蓄電セルの両側に空間が形成される。そうすると、複数の蓄電セルのうち前記特定の蓄電セルに隣接する蓄電セルである隣接セルは、当該隣接セルに接する付勢部によって前記特定の蓄電セルに近づく方向に付勢される。これにより、複数の蓄電セルのうち隣接セルを基準として特定の蓄電セルの位置する側と反対側に配置された蓄電セルである第２隣接セルと隣接セルとの間の距離が大きくなる。すなわち、隣接セルと第２隣接セルとの間に空気層（断熱層）が形成される。よって、この蓄電モジュールでは、装置全体の大型化を回避しつつ発熱した蓄電セルからの熱伝導の影響を受ける蓄電セルの個数を限定することが可能となる。

【0037】

また、各前記仕切部材は、前記ケースに固定されており、互いに隣接する一対の蓄電セル間を仕切る仕切壁をさらに有し、前記付勢部は、前記一方向に弾性変形可能な弾性材料からなり、前記一方向に圧縮された状態で前記仕切壁と前記蓄電セルとの間に配置されていることが好ましい。

【0038】

このようにすれば、付勢部が弾性復帰する際に当該付勢部に蓄電セルから作用する反力が仕切壁で受けられるため、蓄電セルがケースに対して有効に相対変位する。

【0039】

この場合において、各前記仕切部材は、前記一方向おける前記仕切壁の表面に設けられており、前記ケースに固定されたリブをさらに有することが好ましい。

【0040】

このようにすれば、仕切壁及びリブによって付勢部に作用する反力がより確実に受けられる。

【0041】

また、前記ケースは、前記複数の蓄電セルの下方に配置された底壁と、前記一方向及び上下方向の双方と直交する方向における前記複数の蓄電セルの両側に配置された一対の側壁と、を有し、前記リブは、前記付勢部と前記底壁との間に配置された下方リブと、前記付勢部と前記側壁との間に配置された側方リブと、を有することが好ましい。

【0042】

また、前記一方向に前記蓄電セルを挟む位置に配置された一対の前記リブ間距離は、前記一方向における各前記蓄電セルの寸法に等しいことが好ましい。

【0043】

このようにすれば、各蓄電セルの一対の仕切部材間への挿入時に蓄電セルがリブによって有効にガイドされる。

【0044】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0045】

１ 蓄電モジュール、１００ 蓄電セル、２００ ケース、２０１ ケース本体、２１０ 底壁、２２０ 側壁、２５０ 蓋部、３００ 仕切部材、３１０ 仕切壁、３２０ 付勢部、３３０ リブ、３３１ 下方リブ、３３２ 側方リブ、３３３ 上方リブ。

【図1】

【図2】

【図3】