特開 2024-167788 電池パック

(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】P2024167788

(43)【公開日】2024-12-04

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20241127BHJP

   H01M 50/284 20210101ALI20241127BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20241127BHJP

   H01M 50/231 20210101ALI20241127BHJP

   H01M 50/227 20210101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401F

H01M50/284

H01M50/224

H01M50/231

H01M50/227

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084112

(22)【出願日】2023-05-22

(71)【出願人】

【識別番号】523083182

【氏名又は名称】萩原 幸弘

(71)【出願人】

【識別番号】522260676

【氏名又は名称】富岳高度産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100181733

【弁理士】

【氏名又は名称】淺田 信二

(72)【発明者】

【氏名】萩原 幸弘

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA37

5H040AS07

5H040AT02

5H040AT06

5H040AY05

5H040DD08

(57)【要約】

【課題】耐燃性に優れた電池パックを提供する。
【解決手段】電池パック１００は、蓄電セル１と、蓄電セル１に接続され、蓄電セル１から出力される電気エネルギーを蓄積するキャパシタ２と、キャパシタ２に接続され、キャパシタ２からの出力電圧を所定の電圧に変化するＤＣ－ＤＣコンバータ３と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３を制御するコントロールユニット４と、蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４を収容する外殻構造体１０と、を備え、外殻構造体１０は、収容空間を有し、収容空間に蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が収容される金属製の外殻本体１０と、外殻本体１０に設けられ、外殻本体１０の内側面を覆って外殻本体１０と蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４との間を隔てる耐火布１２、１３と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電セルと、
前記蓄電セルに接続され、前記蓄電セルから出力される電気エネルギーを蓄積するキャパシタと、
前記キャパシタに接続され、前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変化するＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータを制御するコントロールユニットと、
前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットを収容する外殻構造体と、を備え、
前記外殻構造体は、
収容空間を有し、前記収容空間に前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットが収容される金属製の外殻本体と、
前記外殻本体に設けられ、前記外殻本体の内側面を覆って前記外殻本体と前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットとの間を隔てる耐火布と、を有する、
電池パック。

【請求項2】

蓄電セルと、
前記蓄電セルに接続され、前記蓄電セルから出力される電気エネルギーを蓄積するキャパシタと、
前記キャパシタに接続され、前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変化するＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ－ＤＣコンバータを制御するコントロールユニットと、
前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットを収容する外殻構造体と、を備え、
前記外殻構造体は、
収容空間を有し、前記収容空間に前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットが収容される耐火樹脂製の外殻本体と、
前記外殻本体に設けられ、前記外殻本体の内側面を覆って前記外殻本体と前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットとの間を隔てる耐火布と、を有する、
電池パック。

【請求項3】

前記外殻構造体は、前記外殻本体に設けられ、前記外殻本体の外側面を覆う金属製の被覆材を更に有する、
請求項２に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

単電池を収容する外殻構造体を備える電池パックが知られている（特許文献１）。特許文献１に開示された電池パックでは、外殻構造体は、電池パックの上部又は天井部の外殻を構成するカバーと、電池パックの下部又は底部の外殻を構成するベースと、を備えている。カバーは、樹脂製であり、ベースは、アルミニウム－ダイカストで形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－９８０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

単電池は、発火する可能性があることが知られている。特許文献１に開示された電池パックでは、単電池が発火したときに外殻構造体が炎に直接さらされる。当該外殻構造体は、樹脂やアルミニウム－ダイカストで形成されているため、単電池の発火時に外殻構造体に熱が伝わる又は外殻構造が溶融し、外殻構造の外部に炎が燃え移るおそれがある。

【0005】

本発明は、耐燃性に優れた電池パックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、蓄電セルと、前記蓄電セルに接続され、前記蓄電セルから出力される電気エネルギーを蓄積するキャパシタと、前記キャパシタに接続され、前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変化するＤＣ－ＤＣコンバータと、ＤＣ－ＤＣコンバータを制御するコントロールユニットと、前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットを収容する外殻構造体と、を備え、前記外殻構造体は、収容空間を有し、前記収容空間に前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットが収容される金属製の外殻本体と、前記外殻本体に設けられ、前記外殻本体の内側面を覆って前記外殻本体と前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットとを隔てる耐火布と、を有する。

【0007】

また、本発明は、蓄電セルと、前記蓄電セルに接続され、前記蓄電セルから出力される電気エネルギーを蓄積するキャパシタと、前記キャパシタに接続され、前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変化するＤＣ－ＤＣコンバータと、ＤＣ－ＤＣコンバータを制御するコントロールユニットと、前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットを収容する外殻構造体と、を備え、前記外殻構造体は、収容空間を有し、前記収容空間に前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットが収容される耐火樹脂製の外殻本体と、前記外殻本体に設けられ、前記外殻本体の内側面を覆って前記外殻本体と前記蓄電セル、前記キャパシタ、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ及び前記コントロールユニットとを隔てる耐火布と、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、耐燃性に優れた電池パックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電池パックの断面図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る電池パックの断面図である。

【図3】本発明の第３実施形態に係る電池パックの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る電池パックについて、図面を参照して説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
まず、図１を参照して、第１実施形態に係る電池パック１００について説明する。図１は、電池パック１００の断面図である。電池パック１００は、例えば、車載用リチウムイオン二次電池パックである。

【0012】

図１に示すように、電池パック１００は、蓄電セル１と、蓄電セル１に接続されたキャパシタ２と、キャパシタ２に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ３と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３に接続されたコントロールユニット４と、を備える。蓄電セル１は、ケースに収容された電極体及び電解液を有しており、物質の化学反応によって放出されるエネルギーを電気エネルギーに変換する。蓄電セル１は、モジュール化されていてもよい。キャパシタ２は、蓄電セル１から出力される電気エネルギーを蓄積する。ＤＣ－ＤＣコンバータ３は、キャパシタ２からの出力電圧を所定の電圧に変化する。コントロールユニット４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３を制御する。

【0013】

電池パック１００は、蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４を収容する外殻構造体１０を更に備える。外殻構造体１０は、収容空間を有する金属製の外殻本体１１と、外殻本体１１に設けられる耐火布１２、１３と、を有する。図１では、説明の便宜上、耐火布１２、１３の厚みを誇張して描いている。

【0014】

外殻本体１１は、一対の箱部材１１ａ、１１ｂを含む箱躯体である。箱部材１１ａは、凹状に形成されている。箱部材１１ａと同様に、箱部材１１ｂは、凹状に形成されている。一対の箱部材１１ａ、１１ｂは、厚さ１ｍｍ以上、より好ましくは厚さ１．６ｍｍ以上の金属板から形成される。一対の箱部材１１ａ、１１ｂを形成する金属は、例えば、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金及びチタンなどである。

【0015】

外殻本体１１は、箱部材１１ａの内部空間と箱部材１１ｂの内部空間とが互いに繋がるように一対の箱部材１１ａ、１１ｂが互いに重ね合わせられた状態で使用される。一対の箱部材１１ａ、１１ｂによって、収容空間が形成される。当該収容空間に、蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が収容される。

【0016】

耐火布１２は、箱部材１１ａに取付けられており、箱部材１１ａの内側面を覆って箱部材１１ａと蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。耐火布１３は、箱部材１１ｂに取付けられており、箱部材１１ｂの内側面を覆って箱部材１１ｂと蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。つまり、耐火布１２、１３は、外殻本体１１の内側面を覆って外殻本体１１と蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。耐火布１２、１３は、例えば、ピン、ビス及びネジといった部材を用いて箱部材１１ａ、１１ｂに取付けられる。

【0017】

耐火布１２、１３は、例えば不燃素材からなる布であり、「防火布」とも呼ばれる。耐火布１２、１３としては、ザイロン（登録商標）製防火布、ガラス繊維製防火布、及びシリカ繊維製防火布を使用することができる。これらの防火布は、片方又は両方の表面が耐熱樹脂でコーティングされていてもよい。ザイロン（登録商標）製防火布として、電池パック１００の寸法によっては、東京硝子器械株式会社製の消火用防火布ウィザードＷＬ－９０９０等を使用することができる。不燃素材は、ケイ酸カルシウムでもよい。

【0018】

このように、電池パック１００では、金属製の外殻本体１１の収容空間に蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が収容される。そのため、電池パック１００は、蓄電セル１の爆発に耐えることができる。また、耐火布１２、１３が外殻本体１１の内側面を覆って外殻本体１１と蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。そのため、蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が発火したとしても、外殻本体１１が炎に直接さらされることはない。したがって、外殻本体１１に熱が伝わるのを防いだり外殻本体１１の溶融を防いだりすることができ、電池パック１００の外部に炎が燃え移ることを防止することができる。

【0019】

なお、外殻構造体１０の外周には、蓄電セル１から出力される電力を取出すための不図示の端子が設けられる。当該端子は、不図示の電力経路を通じて蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４に接続される。電力経路は、耐火布１２、１３の少なくとも一方を部分的に貫通する。

【0020】

＜第２実施形態＞
次に、図２を参照して、第２実施形態に係る電池パック２００について説明する。図２は、電池パック２００の断面図である。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。図２においても、説明の便宜上、耐火布１２、１３の厚みを誇張して描いている。

【0021】

電池パック２００では、外殻構造体２１０は、収容空間を有する耐火樹脂製の外殻本体２１１を有する。外殻本体２１１は、一対の箱部材２１１ａ、２１１ｂを含む箱躯体である。箱部材２１１ａは、凹状に形成されている。箱部材２１１ａと同様に、箱部材２１１ｂは、凹状に形成されている。一対の箱部材２１１ａ、２１１ｂを形成する耐火樹脂は、例えば、樹脂と耐火性添加剤を含む樹脂組成物である。

【0022】

樹脂組成物に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエラストマー樹脂が挙げられる。

【0023】

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ノボラック樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイソブチレン等の合成樹脂が挙げられる。

【0024】

熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等の合成樹脂が挙げられ、熱硬化性樹脂のなかでは、エポキシ樹脂が好ましい。

【0025】

エラストマー樹脂としては、アクリロニトリルブタジエンゴム(ＮＢＲ)、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン－プロピレンゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン－ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン－ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体、水素添加スチレン－イソプレンブロック共重合体、水素添加スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体等が挙げられる。

【0026】

本発明においては、上記の樹脂のうち１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

【0027】

外殻本体２１１は、箱部材２１１ａの内部空間と箱部材２１１ｂの内部空間とが互いに繋がるように一対の箱部材２１１ａ、２１１ｂが互いに重ね合わせられた状態で使用される。一対の箱部材２１１ａ、２１１ｂによって、収容空間が形成される。当該収容空間に、蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が収容される。

【0028】

耐火布１２は、箱部材２１１ａに取付けられており、箱部材２１１ａの内側面を覆って箱部材２１１ａと蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。耐火布１３は、箱部材２１１ｂに取付けられており、箱部材２１１ｂの内側面を覆って箱部材２１１ｂと蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。つまり、耐火布１２、１３は、外殻本体２１１の内側面を覆って外殻本体２１１と蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。耐火布１２、１３は、例えば、ピン、ビス及びネジといった部材を用いて箱部材２１１ａ、２１１ｂに取付けられる。

【0029】

このように、電池パック２００では、耐火樹脂製の外殻本体２１１の収容空間に蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が収容される。そのため、電池パック２００は、蓄電セル１の爆発に耐えることができる。また、耐火布１２、１３が外殻本体２１１の内側面を覆って外殻本体２１１と蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４とを隔てる。そのため、蓄電セル１、キャパシタ２、ＤＣ－ＤＣコンバータ３及びコントロールユニット４が発火したとしても、外殻本体２１１が炎に直接さらされることはない。したがって、外殻本体２１１に熱が伝わるのを防いだり外殻本体２１１の溶融を防いだりすることができ、電池パック２００の外部に炎が燃え移ることを防止することができる。

【0030】

＜第３実施形態＞
次に、図３を参照して、第３実施形態に係る電池パック３００について説明する。図３は、電池パック３００の断面図である。以下では、第２実施形態と異なる点を主に説明し、第２実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、図中に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。図３においても、説明の便宜上、耐火布１２、１３の厚みを誇張して描いている。

【0031】

図３に示すように、外殻構造体３１０は、外殻本体２１１に設けられる金属製の被覆材３１４、３１５を更に有する。被覆材３１４は、箱部材２１１ａに取付けられており、箱部材２１１ａの外側面を覆う。被覆材３１５は、箱部材２１１ｂに取付けられており、箱部材２１１ｂの外側面を覆う。つまり、被覆材３１４、３１５は、外殻本体２１１の外側面を覆う。被覆材３１４、３１５は、金属板から形成される。被覆材３１４、３１５を形成する金属は、例えば、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金及びチタンなどである。

【0032】

このように、電池パック３００では、金属製の被覆材３１４、３１５は、外殻本体２１１の外側面を覆う。そのため、外殻構造体３１０の強度を高めることができ、蓄電セル１の爆発により確実に耐えることができる。

【0033】

なお、電池パック３００では、外殻構造体３１０が耐火樹脂製の外殻本体２１１を備えているため、金属製の被覆材３１４、３１５の厚みは、電池パック１００における金属製の外殻本体１１の厚みよりも薄くすることができる。

【0034】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0035】

１００、２００、３００・・・電池パック
１・・・蓄電セル
２・・・キャパシタ
３・・・ＤＣ－ＤＣコンバータ
４・・・コントロールユニット
１０、２１０、３１０・・・外殻構造体
１１、２１１・・・外殻本体
１２、１３・・・耐火布
３１４、３１５・・・被覆材

【図1】

【図2】

【図3】