特開 2025-155708 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】P2025155708

(43)【公開日】2025-10-14

(54)【発明の名称】電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6556 20140101AFI20251002BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20251002BHJP

   H01M 10/6568 20140101ALI20251002BHJP

   H01M 10/643 20140101ALI20251002BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20251002BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20251002BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20251002BHJP

   H01M 50/35 20210101ALI20251002BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20251002BHJP

   H01M 50/213 20210101ALI20251002BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20251002BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6556

H01M10/613

H01M10/6568

H01M10/643

H01M50/503

H01M50/204 401H

H01M50/342 101

H01M50/35 101

H01M50/209

H01M50/213

H01M50/291

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024196518

(22)【出願日】2024-11-11

(31)【優先権主張番号】202420646977.X

(32)【優先日】2024-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】PCT/CN2024/114809

(32)【優先日】2024-08-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】518405050

【氏名又は名称】恵州億緯▲リ▼能股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＥＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ３８， Ｈｕｉｆｅｎｇ ７ｔｈ Ｒｏａｄ， Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ Ｈｕｉｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１６００６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】趙 宇航

(72)【発明者】

【氏名】黄 敏志

(72)【発明者】

【氏名】王 圓圓

(72)【発明者】

【氏名】黄 廉勝

【テーマコード（参考）】

5H012

5H031

5H040

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H012AA01

5H012BB02

5H031AA09

5H031KK08

5H040AA28

5H040AS07

5H040AT01

5H040AY04

5H040AY08

5H040NN03

5H043AA09

5H043BA19

5H043CA03

5H043FA04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ハイレートで充電時の発熱の問題を低減する電池パックを提供する。
【解決手段】電池パックは、一方の側が開放した収容室１１を有するハウジング１と、ハウジングの開放側に覆設され、収容室１１を密閉させる蓋体２と、収容室内に設けられ、その電極が蓋体に面するセル群３と、収容室内でのセル群の安定性が向上させる固定層５と、セル群と蓋体との間に設けられ、蓋体との間に圧力リリーフスペースが予め残っているバスバー４と、を含む。収容室内には、絶縁冷却油が注入されており、セル群の電極及びバスバーが絶縁冷却油内に浸漬されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池パックであって、
一方の側が開放した収容室（１１）を有するハウジング（１）と、
前記ハウジング（１）の開放側に覆設され、前記収容室（１１）を密閉させる蓋体（２）と、
前記収容室（１１）内に設けられ、その電極が前記蓋体に面するセル群（３）と、
前記セル群（３）と前記蓋体（２）との間に設けられ、前記蓋体（２）との間に圧力リリーフスペース（６）が予め残っているバスバー（４）と、を含み、
前記収容室（１１）内に絶縁冷却油が注入されており、前記セル群（３）の電極及び前記バスバー（４）は、前記絶縁冷却油中に浸漬されている、電池パック。

【請求項2】

前記セル群（３）の少なくとも一方の側と前記ハウジング（１）との間に固定層（５）が設けられ、それにより、前記セル群（３）は前記収容室（１１）内に固定され、前記バスバー（４）は、前記固定層（５）を避けて前記セル群（３）の電極に接続される、請求項１に記載の電池パック。

【請求項3】

前記セル群（３）は、若干のセル（３１）を含み、前記セル（３１）の蓋体（２）に面する側のカバープレートにセル正極（３２）、セル負極（３３）、及びセル防爆弁（３４）が設けられ、前記セル負極（３３）と前記セル正極（３２）との間に高さ差が存在し、前記セル防爆弁（３４）は、前記圧力リリーフスペース（６）に面する、請求項２に記載の電池パック。

【請求項4】

前記セル防爆弁（３４）は、少なくとも２つ設けられ、前記セル負極（３３）は、少なくとも２つの負極接続領域（３３１）を含み、前記セル防爆弁（３４）及び前記負極接続領域（３３１）は、前記セル正極（３２）に周方向に千鳥状に分布している、請求項３に記載の電池パック。

【請求項5】

前記バスバー（４）は、
セル群（３）の一端にある若干のセル（３１）のセル正極（３２）に接続される正極集電シート（４１）と、
セル群（３）の他端にある若干のセル（３１）のセル負極（３３）に接続される負極集電シート（４２）と、
セル群（３）の一端から他端までの若干のセル（３１）のセル正極（３２）を前記セル負極（３３）に連通させるための、複数設けられる接続集電シート（４３）と、を含む、請求項１に記載の電池パック。

【請求項6】

前記接続集電シート（４３）は、セル正極（３２）に接続するための正極接続部（４３１）と、セル負極（３３）に接続するための負極接続部（４３２）と、を含み、前記正極接続部（４３１）と前記負極接続部（４３２）との間に段差部（４３３）が設けられる、請求項５に記載の電池パック。

【請求項7】

前記段差部（４３３）の段差の高さ差が、前記セル正極（３２）とセル負極（３３）との間の高さ差に等しい、請求項６に記載の電池パック。

【請求項8】

前記正極接続部（４３１）の面積が前記セル正極（３２）の面積以下であり、前記負極接続部（４３２）の面積が前記セル負極（３３）の負極接続領域（３３１）の面積以下である、請求項６に記載の電池パック。

【請求項9】

前記固定層（５）では、若干のセル溝（５１）が前記セル群（３）に対応して設けられ、前記セル溝（５１）及び前記セル群（３）内のセル（３１）の数、サイズ及び形状がすべて一致する、請求項２～４の何れか１項に記載の電池パック。

【請求項10】

前記ハウジング（１）には、冷油供給口（１２）及び冷油排出口（１３）が設けられ、前記冷油供給口（１２）及び冷油排出口（１３）は、前記収容室（１１）に連通し、収容室（１１）に絶縁冷却油を注入するか、又は収容室（１１）内から絶縁冷却油を排出するものである、請求項１～８のいずれか１項に記載の電池パック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０２４年０３月２９日に中国特許庁に提出された、出願番号が２０２４２０６４６９７７Ｘの中国特許出願の優先権を主張しており、当該出願のすべての内容は、引用により本願に組み込まれている。
本願は、電池の技術分野に関し、特に電池パックに関する。

【背景技術】

【0002】

新エネルギー自動車技術の急速な進歩と市場の継続的な拡大に伴い、純粋な電気自動車の航続距離と充電レートは、ユーザの関心が高まる中核的な指標となっている。市場の需要を満たすために、パワーバッテリーのエネルギー密度要件は増加し続けており、高ニッケル正極とシリコンカーボン負極が徐々に主流の技術ルートになってきている。ただし、セルのエネルギーが増加するにつれて、動作中に発生する熱も急激に増加する。特にハイレートで充電する条件では、セルの発熱問題が顕著となり、温度管理が非常に困難になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

関連技術における円筒形電池パックの冷却手段、例えば液冷板などによる間接的な液冷技術では、ローレートで充電する場合の発熱の問題をある程度低減できるが、ハイレートで充電する場合では、冷却効率が明らかに不十分であり、セルに熱暴走が発生した場合、セルの防爆弁から炎が発せられ、バスバーが溶断して電池パックから飛び出されやすく、乗員の安全を脅かす。

【課題を解決するための手段】

【0004】

技術的解決手段は以下の通りである
本願は、
電池パックであって、
一方の側が開放した収容室を有するハウジングと、
前記ハウジングの開放側に覆設され、前記収容室を密閉させる蓋体と、
前記収容室内に設けられ、その電極が前記蓋体に面するセル群と、
前記セル群と前記蓋体との間に設けられ、前記蓋体との間に圧力リリーフスペースが予め残っているバスバーと、を含み、
前記収容室内に絶縁冷却油が注入されており、前記セル群の電極及び前記バスバーは、前記絶縁冷却油中に浸漬されている電池パックを提供する。

【発明の効果】

【0005】

有益な効果は以下の通りである。
収容室内に絶縁冷却油を注入し、液体の対流熱伝達原理を利用して、セル群を効率的に冷却する。セルに熱暴走が発生した場合、防爆弁から発せられる炎が圧力リリーフスペースで絶縁冷却油により直接消火され、また、前記圧力リリーフスペースは、バスバーのためのスペースを十分に提供し、それによって、電池パックが機械的衝撃を受けたときに、バスバーに電気的短絡の問題が発生しにくくなる。さらに、絶縁冷却油が存在することにより、バスバーは電池の熱暴走により溶断することもなく、それによって、電池パックの安全性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本願の実施例の構造の斜視模式図である。

【図2】本願の実施例の構造の分解模式図である。

【図3】本願の実施例の構造の断面模式図である。

【図4】本願の実施例のセル群及びバスバーを組み立てた構造の模式図である。

【図5】本願の実施例の接続集電シートの構造模式図である。

【図6】本願の実施例のセルの構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本願の実施例１は、図１～図６に示すように、電池パックを開示する。この電池パックは、ハウジング１と、蓋体２と、セル群３と、バスバー４と、を含む。本実施例１では、前記ハウジング１は、一方の側が開放した収容室１１を有する矩形ハウジング１であり、前記蓋体２は、前記ハウジング１の開放側に覆設され、前記収容室１１を密閉させる。前記セル群３は、複数列のセル３１を含み、各列のセル３１は、千鳥状に配列され、それにより、スペースの最大化が図られる。前記セル群３は、前記収容室１１内に配置される。なお、図３に示すように、前記バスバー４と前記蓋体２との間に圧力リリーフスペース６が予め残っており、セル３１の発熱量が大きく、温度が制御されにくいという問題に対して、この電池パックは、収容室１１内に絶縁冷却油を注入し、液体の対流熱伝達原理を利用して、セル群３を効率的に冷却する。また、セル群３の安全な固定に関しては、この電池パックでは、セル群３の少なくとも一方の側とハウジング１との間に固定層５が設けられ、収容室１１内のセル群３の安定性を高める。最後に、絶縁冷却油が存在することにより、バスバー４は電池の熱暴走により溶断することはなく、それによって、電池パックの安全性が大幅に向上する。セル３１に熱暴走が発生した場合、防爆弁から発せられる炎が圧力リリーフスペース６で絶縁冷却油により直接消火され、また、前記圧力リリーフスペース６は、バスバー４のためのスペースを十分に提供し、それによって、電池パックが機械的衝撃を受けたときに、バスバー４に電気的短絡の問題が発生しにくくなる。

【0008】

いくつかの実施形態では、前記セル群３の少なくとも一方の側と前記ハウジング１との間に固定層５が設けられる。いくつかの実施形態では、前記固定層５は、ポッティング接着剤であり、前記セル群３を前記収容室１１内に固定するものである。最も好ましくは、前記ポッティング接着剤の注入量は、固定層５がセル３１の少なくとも三分の一を固定することを可能にする。したがって、前記固定層５では、若干のセル溝５１がセル群３内の各セル３１に対応して形成され、前記セル溝５１及び前記セル群３内のセル３１の数、サイズ及び形状がすべて一致する。接着剤注入手段によって、電池パックの構造全体の安定性が向上し、振動や衝撃を受けたセル３１の変位や損壊が少なくなる。前記バスバー４は、前記固定層５を避けて前記セル群３の電極に接続されなければならない。

【0009】

なお、いくつかの実施形態では、前記固定層５は、穴あきボトムガード、発泡ゴムまたはブラケットなどを含むが、これらに限定されるものではなく、セル群３を固定できるものであればよいが、本実施例では、特に限定されない。同様に、前記ハウジング１は、他の形状の構造としてもよく、セル３１は、角形セルや円筒形セルを含む。

【0010】

組み立てる際には、図２に示すように、ハウジング１の開放部を上にして、セル３１をハウジング１内の収容室１１の底部に均等に配置し、次に、収容室１１に接着剤を注入し、接着剤注入高さについては、セル３１同士を安定的に固定し、揺れにくくすることができればよい。その後、セル群３の天面にバスバー４を取り付け、若干のセル３１の正極と負極を集めて、正極と負極の集合体にする。最後に、前記蓋体２をカバーして、収容室１１の上部を閉鎖し、密閉させた収容室１１内に、熱を循環的に交換する絶縁冷却油を注入する。また、前記セル群３の電極及び前記バスバー４は、前記絶縁冷却油内に浸漬されなければならない。

【0011】

使用に際しては、上記の電池パックを逆様にして自動車内に配置し、前記電池パックの蓋体２、セル３１のセル正極３２及びバスバー４がすべて下方に位置するようにする。このような構成では、乗員の安全をできるだけ確保することができ、蓋体２を下にした電池パックは、電池パックの上方にいるユーザにとって有利である。その原理は以下の通りである。電池パック内のセル３１が動作して発熱すると、絶縁冷却油との熱交換を通じて降温し、機械的衝撃を受けて、電気短絡が発生した場合、高温高圧ガスや炎が防爆弁から噴出されると、絶縁冷却油で冷却されたり消火されたりし、衝撃力が強い場合でも、この衝撃力が逆様にした電池パックの蓋体２から噴出され、すなわち、衝撃力が自動車の下方に向かうため、乗員に影響を与えない。

【0012】

もちろん、本電池パックは、他の分野での給電にも適用でき、したがって、電池パックが長時間使用されない場合、絶縁冷却油が循環的に流れないようにしてもよく、使用時に降温効果を果たせばよく、使用しないときに本電池パックは自然冷却する。

【0013】

本実施例１では、図１～図３に示すように、ハウジング１の収容室１１内への絶縁冷却油の注入と排出を容易にし、絶縁冷却油の交換効率を高めるために、前記ハウジング１の両側のそれぞれには、冷油供給口１２及び冷油排出口１３が設けられ、前記冷油供給口１２及び冷油排出口１３は、前記収容室１１に連通し、収容室１１に絶縁冷却油を注入するか、又は収容室１１内から絶縁冷却油を排出するものである。いくつかの実施形態では、前記冷油供給口１２及び冷油排出口１３は、ハウジング１の蓋体２に近い箇所に設けられる。電池パックが逆様にして使用されるため、蓋体２に近いと、排液に有利である。前記冷油供給口１２及び冷油排出口１３を車体のオイルポンプ、ラジエターやヒータと組み合わせることによって、絶縁冷却油の加熱及び液冷の効果が得られる。なお、いくつかの実施形態では、冷油供給口１２及び冷油排出口１３は蓋体２に設けられてもよいが、電池パックを逆様にすることの邪魔にならないようにする。

【0014】

より詳しくは、図６に示すように、前記セル群３のセル３１では、蓋体２に面する側のカバープレートに、セル正極３２、セル負極３３、及びセル防爆弁３４が設けられ、これらのうち、セル正極３２及びセル負極３３には、高ニッケル正極及びシリコンカーボン負極が使用され、前記セル正極３２、セル負極３３、及びセル防爆弁３４は、隣接して設けられ、及び／又は、間隔を空けて設けられる。本実施例１では、前記セル防爆弁３４は、２つ設けられ、前記セル負極３３は、２つの負極接続領域３３１を含み、前記セル正極３２は、前記セル３１の蓋体２に面する側の中央部に設けられ、２つの前記負極接続領域３３１及び２つの前記セル防爆弁３４は、前記セル正極３２に周方向に千鳥状に分布しており、前記セル負極３３と前記セル正極３２との間に高さ差が存在し、それによって、前記セル正極３２は前記セル負極３３から凸出する。したがって、前記セル負極３３及び前記セル正極３２は、隣接して設けられ、前記セル防爆弁３４とセル正極３２は、間隔を空けて設けられ、前記セル防爆弁３４は、前記圧力リリーフスペース６に向かっており、前記セル防爆弁３４は、エッジが丸くなった扇状である。

【0015】

図４～図６に示すように、前記バスバー４は、正極集電シート４１と、負極集電シート４２と、接続集電シート４３と、を含み、前記正極集電シート４１は、セル群３の一端にある１列の若干のセル３１のセル正極３２に接続され、前記負極集電シート４２は、セル群３の他端にある１列の若干のセル３１のセル負極３３に接続される。前記接続集電シート４３は、複数設けられ、セル群３の一端から他端までの若干列のセル３１のセル正極３２を隣接する前記セル３１の負極に連通させる。本実施例１では、防爆弁構造に合わせるために、いくつかの実施形態では、前記接続集電シート４３は、セル正極３２に接続するための正極接続部４３１と、セル負極３３に接続するための負極接続部４３２と、を含み、前記正極接続部４３１と前記負極接続部４３２との間に段差部４３３が設けられ、前記段差部４３３は、前記負極接続領域３３１の縁部に設けられ、それによって、正極接続部４３１がそれに隣接するセル３１のセル正極３２に接続するときにこのセル３１のセル負極３３に接触して短絡を引き起こすことを回避する。前記段差部４３３の段差高さ差が、前記セル正極３２とセル負極３３との間の高さ差に等しい。前記正極接続部４３１の面積が、前記セル正極３２の面積以下であり、前記負極接続部４３２の面積が、前記セル負極３３の負極接続領域３３１の面積以下であり、それによって、セル群３の電極を集める効果が得られる。

【0016】

いくつかの実施形態では、前記セル防爆弁３４は、１つ又は２つ以上設けられてもよく、セル３１の圧力を正常にリリースできればよい。前記負極接続領域３３１は、１つ又は２つ以上設けられてもよく、前記バスバー４の構造は、組み立て効果を得るために、負極接続領域３３１の位置の変化、構造の変化及び数の変化に応じて調整してもよいが、本実施例では、特に限定されない。

【0017】

以上の通り、本願による電池パックは、以下の技術的効果を有する。
１．セル群３の少なくとも一方の側とハウジング１との間に固定層５が設けられることによって、収容室１１内でのセル群３の安定性が向上する。固定層５ではセル群３に対応して設けられたセル溝５１により、セル３１がすべてそれに対応する位置に正確に配置され、組み立てや使用中のセル３１の変位やズレが回避される。
２．絶縁冷却油の存在により、放熱効果が高まり、また、バスバー４が電池の熱暴走により溶断するリスクも低減し、電池パックの安全性が大幅に向上する。さらに、セル防爆弁３４の配置や圧力リリーフスペース６の構成によれば、セル３１に熱暴走が発生した場合に、内部の圧力を効果的に分散させて低下させ、セル３１の安全性を向上させることができる。

【符号の説明】

【0018】

１ ハウジング
１１ 収容室
１２ 冷油供給口
１３ 冷油排出口
２ 蓋体
３ セル群
３１ セル
３２ セル正極
３３ セル負極
３３１ 負極接続領域
３４ セル防爆弁
４ バスバー
４１ 正極集電シート
４２ 負極集電シート
４３ 接続集電シート
４３１ 正極接続部
４３２ 負極接続部
４３３ 段差部
５ 固定層
５１ セル溝
６ 圧力リリーフスペース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】