特開 2024-35347 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】P2024035347

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/367 20210101AFI20240307BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/317 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20240307BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H01M50/367

H01M50/35 201

H01M50/317 201

H01M50/271 B

H01M50/204

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022139757

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社ＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(74)【代理人】

【識別番号】100127236

【弁理士】

【氏名又は名称】天城 聡

(72)【発明者】

【氏名】高木 源太郎

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 心一

【テーマコード（参考）】

5H012

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H012BB08

5H012CC10

5H040AA28

5H040AS04

5H040AY04

5H040AY10

(57)【要約】

【課題】収容体から排出されるガスの温度を抑制する。
【解決手段】電池パック１０は、電池モジュール１００が収容される収容空間２５０と、収容空間２５０から発生したガスを通過させる中央内部空間２６０と、収容空間２５０と中央内部空間２６０とを互いに連通する複数の大型連通孔２７０Ｌ及び複数の小型連通孔２７０Ｓと、中央内部空間２６０からガスを外部空間に排出する圧力開放弁２８０と、を備えている。圧力開放弁２８０と各大型連通孔２７０Ｌとの間の中央内部空間２６０の長さは、圧力開放弁２８０と各小型連通孔２７０Ｓとの間の中央内部空間２６０の長さより長くなっている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池モジュールと、
前記電池モジュールが収容される収容空間と、前記収容空間から発生したガスを通過させる内部空間と、前記収容空間と前記内部空間とを互いに連通する複数の連通孔と、を画定する収容体と、
前記内部空間から前記ガスを外部空間に排出するガス排出部と、
を備え、
前記ガス排出部と、少なくとも１つの連通孔と、の間の前記内部空間の長さが、前記ガス排出部と、前記少なくとも１つの連通孔より小さい他の少なくとも１つの連通孔と、の間の前記内部空間の長さより長い、電池パック。

【請求項2】

前記収容体が、前記内部空間の周囲の少なくとも一部分に位置する他の内部空間を画定している、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記収容体の所定部分同士を互いに締結する締結具をさらに備え、
前記締結具の少なくとも一部分が前記他の内部空間に入り込んでいる、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】

近年、自動車等の様々な用途に用いられる電池パックが開発されている。電池パックは、少なくとも１つの電池モジュール及び当該少なくとも１つのモジュールが収容される収容体を備えている。

【0003】

特許文献１には、電池パックの一例について記載されている。この電池パックにおいて、収容体は、電池モジュールから発生したガスを通過させるガス通路を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０２２－５１５６７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば特許文献１に記載されているように、電池モジュールから発生したガスが収容体から排出されることがある。このガスは、比較的高温になることがある。高温ガスが収容体から単に排出されると、収容体の周囲の人や部材への影響を抑制することが難しいことがある。

【0006】

本発明の目的の一例は、収容体から排出されるガスの温度を抑制することにある。本発明の他の目的は、本明細書の記載から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、以下のとおりである。
［１］
電池モジュールと、
前記電池モジュールが収容される収容空間と、前記収容空間から発生したガスを通過させる内部空間と、前記収容空間と前記内部空間とを互いに連通する複数の連通孔と、を画定する収容体と、
前記内部空間から前記ガスを外部空間に排出するガス排出部と、
を備え、
前記ガス排出部と、少なくとも１つの連通孔と、の間の前記内部空間の長さが、前記ガス排出部と、前記少なくとも１つの連通孔より小さい他の少なくとも１つの連通孔と、の間の前記内部空間の長さより長い、電池パック。
［２］
前記収容体が、前記内部空間の周囲の少なくとも一部分に位置する他の内部空間を画定している、［１］に記載の電池パック。
［３］
前記収容体の所定部分同士を互いに締結する締結具をさらに備え、
前記締結具の少なくとも一部分が前記他の内部空間に入り込んでいる、［２］に記載の電池パック。

【発明の効果】

【0008】

本発明の上記態様によれば、収容体から排出されるガスの温度を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る電池パックの斜視図である。

【図2】実施形態に係る電池パックからアッパケースが取り外された状態の平面図である。

【図3】実施形態に係る電池パックの一部分の平面図である。

【図4】図３において矢印Ａから見たサイドフレームの内側面図である。

【図5】図３において矢印Ｂから見たサイドフレームの内側面図である。

【図6】図３の線Ｃ－Ｃに沿う電池パックの一部の断面図である。

【図7】図３の線Ｄ－Ｄに沿う電池パックの一部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0011】

図１は、実施形態に係る電池パック１０の斜視図である。図２は、実施形態に係る電池パック１０からアッパケース２２０が取り外された状態の平面図である。

【0012】

実施形態において、電池パック１０は、自動車に搭載されている。具体的には、電池パック１０は、自動車の前輪及び後輪の間に搭載されている。以下、特に断りがない限り、電池パック１０が自動車に搭載されているものとして説明する。ただし、電池パック１０は、自動車以外の用途にも適用可能である。

【0013】

各図には、説明のため、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が示されている。Ｘ方向は、電池パック１０の前後方向を示している。Ｙ方向は、Ｘ方向に直交している。Ｙ方向は、電池パック１０の左右方向を示している。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に直交している。Ｚ方向は、電池パック１０の上下方向を示している。Ｘ方向を指し示す矢印、Ｙ方向を指し示す及びＺ方向を指し示す矢印は、それぞれ、電池パック１０の前方向、左方向及び上方向を示している。図２において、Ｚ方向を示す黒点付き白丸は、Ｚ方向を指し示す矢印が紙面の奥から手前に向けて延びていることを示している。ただし、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向と、電池パック１０の前後方向、左右方向及び上下方向と、の関係はこの例に限定されない。

【0014】

実施形態において、電池パック１０の前後方向、左右方向及び上下方向は、電池パック１０が搭載される自動車によって決定されている。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、それぞれ、自動車の前後方向、左右方向及び上下方向を示している。Ｘ方向を指し示す矢印、Ｙ方向を指し示す矢印及びＺ方向を指し示す矢印は、それぞれ、自動車の前方向、左方向及び上方向を示している。ただし、電池パック１０の前後方向、左右方向及び上下方向と、自動車の前後方向、左右方向及び上下方向と、の関係はこの例に限定されない。

【0015】

以下、必要に応じて、Ｚ方向に垂直な方向を水平方向という。

【0016】

電池パック１０は、４つの電池モジュール１００及び収容体２００を備えている。４つの電池モジュール１００は、Ｘ方向に並ぶ左側の一対の電池モジュール１００と、Ｘ方向に並ぶ右側の一対の電池モジュール１００と、を含んでいる。収容体２００は、ロアケース２１０及びアッパケース２２０を有している。ロアケース２１０は、概して、例えば、トレイ又は本体部とも称されることがある。ロアケース２１０は、ロアプレート２１２及びサイドフレーム２１４を含んでいる。アッパケース２２０は、概して、例えば、カバー又は蓋部とも称されることがある。

【0017】

各電池モジュール１００は、水平方向に積層された複数の電池セルを有している。例えば、各電池モジュール１００では、並列に接続された複数の電池セルを含む電池セル群が複数直列に接続されている。或いは、単一の電池セルが複数直列に接続されていてもよい。

【0018】

サイドフレーム２１４の前方には、一対のターミナル１１０が設けられている。一対のターミナル１１０は、Ｙ方向に略平行に並んでいる。各ターミナル１１０の前端部は、サイドフレーム２１４の前面から前方に向けて突出している。電気的な経路において、一対のターミナル１１０の間において、４つの電池モジュール１００は直列に接続されている。

【0019】

ロアケース２１０及びアッパケース２２０は、シール材２３０を介して互いに取り付けられている。ロアケース２１０、アッパケース２２０及びシール材２３０は、収容空間２５０を形成している。収容空間２５０には、４つの電池モジュール１００が収容されている。

【0020】

ロアプレート２１２は、収容空間２５０の底部を画定している。サイドフレーム２１４は、収容空間２５０の側方部を画定している。具体的には、Ｚ方向から見て、サイドフレーム２１４は、ロアプレート２１２の最外周に沿って設けられている。アッパケース２２０は、収容空間２５０の頂部を画定している。

【0021】

シール材２３０は、例えば、ゴム等の弾性材である。Ｚ方向から見て、シール材２３０は、サイドフレーム２１４の全周に亘って設けられている。これによって、Ｚ方向から見て、シール材２３０は、収容空間２５０を囲んでいる。したがって、シール材２３０によって収容空間２５０を収容体２００の外部の空間から封止することができる。

【0022】

電池モジュールの数及び配置は、実施形態に係る例に限定されない。例えば、電池モジュール１００の数は２つのみ、３つのみ又は５つ以上であってもよい。

【0023】

図３は、実施形態に係る電池パック１０の一部分の平面図である。図４は、図３において矢印Ａから見たサイドフレーム２１４の内側面図である。図５は、図３において矢印Ｂから見たサイドフレーム２１４の内側面図である。図６は、図３の線Ｃ－Ｃに沿う電池パック１０の一部の断面図である。図７は、図３の線Ｄ－Ｄに沿う電池パック１０の一部の断面図である。図３、図６及び図７では、説明の簡易のため、収容空間２５０に収容された電池モジュール１００が図示されていない。

【0024】

図６及び図７を参照して、ロアプレート２１２及びサイドフレーム２１４の締結構造と、ロアプレート２１２及びアッパケース２２０の締結構造と、について説明する。

【0025】

図６に示すように、ロアプレート２１２の外周部と、サイドフレーム２１４の下部と、はロアボルト２４２によって互いに締結されている。例えば、ロアボルト２４２は、サイドフレーム２１４に設けられたナットに締結されている。実施形態では、Ｚ方向から見て、サイドフレーム２１４の全周に亘って複数のロアボルト２４２が設けられている。ただし、サイドフレーム２１４の全周に設けられるロアボルト２４２の数は１つのみであってもよい。ロアプレート２１２及びサイドフレーム２１４を互いに締結する締結具は、ロアボルト２４２に限定されない。当該締結具としては、ボルトだけでなく、ねじも例示される。

【0026】

図６に示すように、サイドフレーム２１４の上部と、アッパケース２２０の外周部と、はシール材２３０を介してアッパボルト２４４によって互いに締結されている。図６に示す例において、アッパボルト２４４は、Ｚ方向に略平行にシール材２３０を貫通している。例えば、アッパボルト２４４は、サイドフレーム２１４に設けられたナットに締結されている。実施形態では、Ｚ方向から見て、サイドフレーム２１４の全周に亘って複数のアッパボルト２４４が設けられている。ただし、サイドフレーム２１４の全周に設けられるアッパボルト２４４の数は１つのみであってもよい。サイドフレーム２１４及びアッパケース２２０を互いに締結する締結具は、アッパボルト２４４に限定されない。当該締結具としては、ボルトだけでなく、ねじも例示される。

【0027】

図３～図７を参照して、サイドフレーム２１４について説明する。サイドフレーム２１４は、中央内部空間２６０、ロア内部空間２６２、アッパ内部空間２６４、複数の大型連通孔２７０Ｌ及び複数の小型連通孔２７０Ｓを画定している。図３及び図７に示すように、サイドフレーム２１４の外側面には、複数の圧力開放弁２８０が設けられている。

【0028】

図６及び図７に示すように、中央内部空間２６０は、サイドフレーム２１４のＺ方向の略中央に位置している。Ｚ方向から見て、中央内部空間２６０は、サイドフレーム２１４の全周の少なくとも一部分に亘って延在している。実施形態において、Ｚ方向から見て、中央内部空間２６０は、サイドフレーム２１４の矢印Ａによって示される領域と、サイドフレーム２１４の矢印Ｂによって示される領域と、の間で連続的に延在している。実施形態において、Ｚ方向から見て、中央内部空間２６０は、サイドフレーム２１４の矢印Ａによって示される領域と、サイドフレーム２１４の矢印Ｂによって示される領域と、の間を除いては、部分的に途切れていてもよい。

【0029】

収容空間２５０及び中央内部空間２６０は、複数の大型連通孔２７０Ｌ及び複数の小型連通孔２７０Ｓを介して互いに連通している。中央内部空間２６０は、収容空間２５０から発生したガスを通過させている。例えば、電池モジュール１００の充放電等の所定の条件において、電池モジュール１００からは高温ガスが発生する可能性がある。中央内部空間２６０は、例えば、収容空間２５０から発生した当該高温ガスを通過させている。ただし、中央内部空間２６０が通過させるガスの例は、当該高温ガスに限定されない。

【0030】

収容空間２５０から発生したガスは、複数の大型連通孔２７０Ｌ及び複数の小型連通孔２７０Ｓを通じて中央内部空間２６０に入り込む。図３に示す矢印Ｂから見た各小型連通孔２７０Ｓの大きさは、図３に示す矢印Ａから見た各大型連通孔２７０Ｌの大きさより小さくなっている。実施形態では、図４に示すように、矢印Ａから見て、各大型連通孔２７０Ｌは、略四角形形状となっている。図５に示すように、矢印Ｂから見て、各小型連通孔２７０Ｓは、略四角形形状となっている、ただし、各大型連通孔２７０Ｌの形状及び各小型連通孔２７０Ｓの形状は、この例に限定されない。中央内部空間２６０の内部の圧力が収容空間２５０からのガスの発生等の要因によって一定の値を超えると、各圧力開放弁２８０が動作し、当該ガスが各圧力開放弁２８０を介して外部空間に排出される。このようにして、圧力開放弁２８０は、ガス排出部として動作している。なお、中央内部空間２６０を通過するガスを外部空間に排出するガス排出部は、圧力開放弁２８０に限定されない。

【0031】

図６及び図７に示すように、ロア内部空間２６２は、中央内部空間２６０の下方に位置している。実施形態において、ロア内部空間２６２は、中空空間となっている。したがって、ロア内部空間２６２は、中央内部空間２６０を通過するガスを冷却させる冷却構造として機能することができる。このため、中央内部空間２６０を介して圧力開放弁２８０から排出されるガスの温度を抑制することができる。さらに、ロア内部空間２６２が中空空間である場合、ロア内部空間２６２が中実である場合と比較して、サイドフレーム２１４を軽量化することができる。

【0032】

図６に示すように、ロア内部空間２６２には、ロアボルト２４２の先端が入り込んでいる。中央内部空間２６０及びロア内部空間２６２は、サイドフレーム２１４の全周の少なくとも一部分において、ロア隔壁２６６を介して物理的に互いに隔てられている。このため、中央内部空間２６０を通過する高温ガスの影響をロアボルト２４２の先端が受けにくくすることができる。ロア隔壁２６６は、サイドフレーム２１４の全周において部分的に途切れていてもよい。例えば、ロア隔壁２６６は、ロアボルト２４２とＺ方向に重なる領域に設けられ、ロアボルト２４２とＺ方向に重ならない領域の少なくとも一部分には設けられていなくてもよい。

【0033】

ロア内部空間２６２は、液体等の冷媒によって中実であってもよい。この場合においても、ロア内部空間２６２は、中央内部空間２６０を通過するガスを冷却させる冷却構造として機能することができる。なお、当該冷却構造は、ロア内部空間２６２に限定されない。

【0034】

図６及び図７に示すように、アッパ内部空間２６４は、中央内部空間２６０の上方に位置している。実施形態において、アッパ内部空間２６４は、中空空間となっている。したがって、アッパ内部空間２６４は、中央内部空間２６０を通過するガスを冷却させる冷却構造として機能することができる。このため、中央内部空間２６０を介して圧力開放弁２８０から排出されるガスの温度を抑制することができる。ロア内部空間２６２と同様にして、アッパ内部空間２６４は、液体等の冷媒によって中実であってもよい。

【0035】

図６に示すように、アッパ内部空間２６４には、アッパボルト２４４の先端が入り込んでいる。中央内部空間２６０及びアッパ内部空間２６４は、サイドフレーム２１４の全周の少なくとも一部分において、アッパ隔壁２６８を介して物理的に互いに隔てられている。このため、中央内部空間２６０を通過する高温ガスの影響をアッパボルト２４４の先端が受けにくくすることができる。アッパ隔壁２６８は、サイドフレーム２１４の全周において部分的に途切れていてもよい。例えば、アッパ隔壁２６８は、アッパボルト２４４とＺ方向に重なる領域に設けられ、アッパボルト２４４とＺ方向に重ならない領域の少なくとも一部分には設けられていなくてもよい。

【0036】

中央内部空間２６０、ロア内部空間２６２及びアッパ内部空間２６４の断面は、図６及び図７に示す例に限定されない。上述の冷却構造は、中央内部空間２６０の周囲の少なくとも一部分に位置させることができる。例えば、ロア内部空間２６２及びアッパ内部空間２６４の一方は、存在しなくてもよい。また、中央内部空間２６０は、サイドフレーム２１４のＺ方向の略中央から下方又は上方にずれていてもよい。

【0037】

図３～図７に示すように、実施形態では、圧力開放弁２８０と各大型連通孔２７０Ｌとの間の中央内部空間２６０の長さは、圧力開放弁２８０と各小型連通孔２７０Ｓとの間の中央内部空間２６０の長さより長くなっている。電池モジュール１００の充放電等の所定の条件において、電池モジュール１００からは高温ガスとともに微粒子が発生することがある。当該ガス及び当該微粒子は、一緒に中央内部空間２６０を通過する。この場合、ガス及び微粒子が中央内部空間２６０を通過する期間が長いほど、当該微粒子によって当該ガスの温度を低下させることができる。このため、大型連通孔２７０Ｌから中央内部空間２６０に入り込んだガスの温度は、小型連通孔２７０Ｓから中央内部空間２６０に入り込んだガスの温度よりも、上述した微粒子によって低下させやすくなっている。

【0038】

実施形態では、比較的多量のガスが収容空間２５０から発生した場合、大型連通孔２７０Ｌ及び小型連通孔２７０Ｓの双方を介してガスを排出することができる。この場合、各大型連通孔２７０Ｌ及び各小型連通孔２７０Ｓの大きさの差に起因して、大型連通孔２７０Ｌから中央内部空間２６０に入り込むガスの量を、小型連通孔２７０Ｓから中央内部空間２６０に入り込むガスの量より多くすることができる。このため、実施形態では、中央内部空間２６０を通過するガスの温度を上述した微粒子によって効率的に低下させることで、圧力開放弁２８０から排出されるガスの温度を抑制することができる。

【0039】

実施形態では、比較的少量のガスが収容空間２５０から発生した場合、大型連通孔２７０Ｌを介してよりも、主に小型連通孔２７０Ｓを介して、ガスを排出することができる。小型連通孔２７０Ｓから圧力開放弁２８０までの中央内部空間２６０の長さは、大型連通孔２７０Ｌから圧力開放弁２８０までの中央内部空間２６０の長さより短くなっている。このため、実施形態では、圧力開放弁２８０の初期動作において、少量のガスを圧力開放弁２８０から効率的に排出することができる。

【0040】

収容空間２５０及び中央内部空間２６０を互いに連通させる連通孔は、大型連通孔２７０Ｌ及び小型連通孔２７０Ｓに限定されない。例えば、複数の連通孔の大きさは、いずれも同じであってもよい。また、図３の矢印Ａによって示される領域と、図３の矢印Ｂによって示される領域と、の一方のみに連通孔が設けられていてもよい。

【0041】

図７を参照して、圧力開放弁２８０について説明する。

【0042】

圧力開放弁２８０は、ロア取付面２８０ａ及びアッパ取付面２８０ｂを有している。ロア取付面２８０ａ及びアッパ取付面２８０ｂは、サイドフレーム２１４の外側面に取り付けられている。

【0043】

圧力開放弁２８０の上部の少なくとも一部分及び側部の少なくとも一部分は、アウタカバー２８２ａによって覆われている。圧力開放弁２８０の下部の少なくとも一部分は、インナカバー２８２ｂによって覆われている。アウタカバー２８２ａの下端及びインナカバー２８２ｂの下端は、排出開口２８２ｃを画定している。排出開口２８２ｃは、圧力開放弁２８０の略下方に向けて開口されている。したがって、圧力開放弁２８０から排出されたガスは、排出開口２８２ｃを介して、圧力開放弁２８０の略下方に向けて排出される。

【0044】

インナカバー２８２ｂは、遮蔽部２８２ｂ１を含んでいる。遮蔽部２８２ｂ１の少なくとも一部分は、ロア取付面２８０ａと排出開口２８２ｃとの間に位置している。電池パック１０が搭載される自動車の洗浄等の所定の条件において、高圧の水が収容体２００の外側から噴射される可能性がある。実施形態では、収容体２００の斜め下から排出開口２８２ｃに向けて高圧の水が噴射されても、遮蔽部２８２ｂ１は、当該水がロア取付面２８０ａの直接噴射されることを防ぐ構造体として機能することができる。

【0045】

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

【符号の説明】

【0046】

１０ 電池パック
１００ 電池モジュール
１１０ ターミナル
２００ 収容体
２１０ ロアケース
２１２ ロアプレート
２１４ サイドフレーム
２２０ アッパケース
２３０ シール材
２４２ ロアボルト
２４４ アッパボルト
２５０ 収容空間
２６０ 中央内部空間
２６２ ロア内部空間
２６４ アッパ内部空間
２６６ ロア隔壁
２６８ アッパ隔壁
２７０Ｌ 大型連通孔
２７０Ｓ 小型連通孔
２８０ 圧力開放弁
２８０ａ ロア取付面
２８０ｂ アッパ取付面
２８２ａ アウタカバー
２８２ｂ インナカバー
２８２ｂ１ 遮蔽部
２８２ｃ 排出開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】