特許 7612405 電池パック構造

(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】

(24)【登録日】2024-12-27

(45)【発行日】2025-01-14

(54)【発明の名称】電池パック構造

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/204 20210101AFI20250106BHJP

   H01M 50/222 20210101ALI20250106BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20250106BHJP

【ＦＩ】

H01M50/204 401H

H01M50/222

H01M50/342 101

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020207758

(22)【出願日】2020-12-15

(65)【公開番号】P2022094716

(43)【公開日】2022-06-27

【審査請求日】2023-08-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】茂田 佑樹

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１０２２５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２１２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１８７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０６６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２３３４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／３０－５０／３９２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスを放出するガス放出部をそれぞれ有する１以上の電池セルと、
前記１以上の電池セルを収容する筐体と、
を備え、
前記筐体のうち少なくとも前記ガス放出部と対向する対向壁部は、
前記筐体のうち前記１以上の電池セルを取り囲む壁部の少なくとも一部と、
前記対向壁部を補強する繊維強化樹脂層と、
前記対向壁部の最も前記ガス放出部側の層に配設され、前記ガス放出部から放出されたガスの熱を吸収して膨張する熱膨張部と、を含み、
前記繊維強化樹脂層は、前記壁部と前記熱膨張部との間に配設されている電池パック構造。

【請求項2】

ガスを放出するガス放出部をそれぞれ有する１以上の電池セルと、
前記１以上の電池セルを収容する筐体と、
を備え、
前記筐体のうち少なくとも前記ガス放出部と対向する対向壁部は、
前記筐体のうち前記１以上の電池セルを取り囲む壁部の少なくとも一部と、
前記対向壁部を補強する繊維強化樹脂層と、
前記対向壁部の最も前記ガス放出部側の層に配設され、前記ガス放出部から放出されたガスの熱を吸収して膨張する熱膨張部と、を含み、
前記繊維強化樹脂層は、前記壁部を挟んで前記熱膨張部とは反対側の面に配設されている電池パック構造。

【請求項3】

前記熱膨張部は前記繊維強化樹脂層に積層される樹脂層に含まれる膨張黒鉛であることを特徴とする、請求項１に記載の電池パック構造。

【請求項4】

前記熱膨張部は、前記壁部に配設された樹脂層に含まれる膨張黒鉛であることを特徴とする、請求項２に記載の電池パック構造。

【請求項5】

前記繊維強化樹脂層に含まれる強化繊維は、前記繊維強化樹脂層の長手方向に向けて配向された連続繊維を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電池パック構造。

【請求項6】

前記繊維強化樹脂層に含まれる強化繊維は、炭素繊維からなる強化繊維であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池パック構造。

【請求項7】

前記繊維強化樹脂層は、前記筐体の前記壁部の一端部から他端部にかけて連続して延在することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池パック構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池パック構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１は、電池と、電池を収納する筐体と、熱が加えられることに応じて、電池と筐体との間の内部間隙を減少させることが可能な熱膨張部と、を有する電池パックを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】ＷＯ２００８－１５２８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電池パック内の電池セルが高温のガスを放出した場合に、当該ガスの熱が電池パックの筐体に伝達され、筐体の温度が上昇する可能性が有った。さらに、当該ガスが放出されたことにより筐体内部の圧力が上昇し、筐体が内部から圧力を入力され、変形する惧れがある。

【0005】

本発明の目的は、電池セルが高温のガスを放出した際の、筐体の温度の上昇、及び変形を抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様にかかる電池パック構造では、筐体のうち少なくともガス放出部と対向する対向壁部は、筐体のうち１以上の電池セルを取り囲む壁部の少なくとも一部と、対向壁部を補強する繊維強化樹脂層と、対向壁部の最もガス放出部側の層に配設され、ガス放出部から放出されたガスの熱を吸収して膨張する熱膨張部と、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電池セルが高温のガスを放出した際の、筐体の温度の上昇、及び変形を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る電池パックを左前上方から見た斜視図である。

【図2】図１に示した電池パックの構造を表す分解斜視図である。

【図3】実施形態に係る電池パック構造における、電池セルを左前上方から見た斜視図である。

【図4】第１実施形態に係る電池パック構造における、壁部、繊維強化樹脂層、及び熱膨張部の配設関係を示す、図２のＡ－Ａ線に沿った模式的部分断面図である。

【図5】第１実施形態に係る電池パック構造の作用を説明するための図であり、図４に示した断面の、電池セルのガス放出部からガスが放出された後の状態を示す模式的部分断面図である。

【図6】第１実施形態の変形例に係る電池パック構造における、壁部、繊維強化樹脂層、及び熱膨張部の配設関係を示す、図４に相当する模式的部分断面図である。

【図7】第２実施形態に係る電池パック構造における、壁部、繊維強化樹脂層、及び熱膨張部の配設関係を示す、図４に相当する模式的部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、実施形態にかかる電池パック構造について説明する。なお、各図中のＦＲ，ＲＲは、車両前後方向前方、後方をそれぞれ示し、ＬＨ，ＲＨは、車幅方向左方、右方を、ＵＰ，ＤＮは、車両上下方向上方、下方をそれぞれ示す。なお、以下の説明では、車両前後方向前方、後方、車両上下方向上方、下方、車両左右方向左方、右方を、それぞれ単に「車両前方」「車両後方」「車両上方」「車両下方」「車両左方」「車両右方」と称する。なお、同一の機能を有する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0010】

実施形態にかかる電池パック１は、例えば図示しない電動モータにより駆動する電気自動車（ＥＶ）である車両の車両駆動用バッテリに用いられる。

【0011】

実施形態に係る電池パック構造は、図１乃至２に示すように、筐体１０、電池セル２２、及び筐体１０における対向壁部１５を備える。

【0012】

筐体１０は内部に電池モジュール２０を収納する、方形箱形の中空部材であり、電池パック１の外装をなす。筐体１０は、全体として車両上下方向の寸法が車両前後方向又は車両左右方向の寸法に比べて小さい扁平形状を有する。筐体１０は電池パック１の外装を構成する壁部１０ａを備え、また、電池モジュール２０は１以上の電池セル２２を含む。よって、筐体１０は１以上の電池セル２２を収容する。図示した例では、筐体１０の壁部１０ａは、電池モジュール２０の車両上方、車両下方、及び車両左方、車両右方において電池モジュール２０を取り囲む。換言すれば、筐体１０は１以上の電池セル２２を取り囲む壁部１０ａを有する。なお、筐体１０の形状は、電池パック１の形状、寸法、又は車両における配設方法等に応じて、適宜設定することができる。

【0013】

図２に示すように、筐体１０は、アッパーケーシング１１、及びロアーケーシング１２を含む。アッパーケーシング１１とロアーケーシング１２とは、その周縁部において図示しないボルト等の締結具を介して締結される。なお、アッパーケーシング１１とロアーケーシング１２との接触部には、ゴム材料等で構成されたシール部材が介在してもよい。

【0014】

ロアーケーシング１２は、車両上方が開口した有底箱形の部材であり、平面視で略矩形の形状を備える。ロアーケーシング１２の底部には電池モジュール２０が配設される。図示した例では、ロアーケーシング１２の車両前方側の領域では電池モジュール２０が車幅方向に２列、車両前後方向に４列、計８つ配設されている。また、ロアーケーシング１２の車両後方側の領域では電池モジュール２０が上下２段に積まれており、２段積みの電池モジュール２０が、車幅方向に２列、車両前後方向に２列、計８つ配設されている。

【0015】

また、複数の電池モジュール２０を配設する場合には、電池モジュール２０同士を離間させるように、ロアーケーシング１２の底部を区分する仕切り部５０を適宜設けてもよい。このようにすることで、筐体１０の内部における電池モジュール２０の位置が固定されるため、電池パック１に外力が加わった際の電池モジュール２０の移動が規制され、電池モジュール２０同士の接触を抑制することができる。なお、図示した例では、車両左方に配設された電池モジュール２０と、車両右方に配設された電池モジュール２０との間に、電池モジュール同士を電気的に接続するバスバ等の配線部材（図示せず）が配置されている。

【0016】

アッパーケーシング１１は、平面視で略矩形の形状を備える板状の部材である。アッパーケーシング１１でロアーケーシング１２の車両上方の開口を閉じることにより、筐体１０の内部が密閉される。図示した例では、ロアーケーシング１２に配設された電池モジュール２０の段数に応じて、アッパーケーシング１１の車両後方側の領域は、車両前方側の領域よりも車両上方に向けて突出するように形成されている。このようにすることで、車両後方側により多くの電池モジュール２０を配設するための空間を形成することができる。これにより、電池パック１を全体として薄型化し省スペース化しつつ、より多くの電池容量を確保することができる。

【0017】

アッパーケーシング１１又はロアーケーシング１２は、例えば成形材料を加圧成形することにより成形される。ある実施形態では、成形材料として、ガラス繊維に樹脂を含侵させてシート状に成型したシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）を用いてもよい。例えば、所望の寸法に切断したＳＭＣ成形材料を金型内に複数積層して配置し、加熱・加圧成形することにより、アッパーケーシング１１又はロアーケーシング１２を成形することができる。よって、筐体１０の壁部１０ａはＳＭＣを加圧成形することにより構成されていてもよい。

【0018】

このように、ロアーケーシング１２に電池セル２２を配設し、アッパーケーシング１１で上方から蓋をすることで、電池パック１が構成される。また、このようにして構成された電池パック１は、例えば筐体１０の周縁部を車体底部（図示せず）にボルト等の締結具（図示せず）を介して締結され、車両において固定される。

【0019】

なお、図１乃至２に例示した電池パック１では、筐体１０は内部に複数の電池モジュール２０を収納するが、これに限定されない。電池パック１の寸法、又は電池モジュール２０の寸法、若しくは配設方法等に応じて、電池モジュール２０の数量を設定することができる。よって、電池モジュール２０の数量は１つでもよく、複数でもよい。

【0020】

図３に示すように、電池モジュール２０は、車幅方向の寸法が車両前後方向の寸法よりも短い扁平形状の複数の電池セル２２を、車幅方向に並列配置してモジュール化した部品である。また、複数の電池セル２２の電極タブ（図示せず）は、バスバユニット（図示せず）等の配線部材によって互いに電気的に接続された状態で配列している。さらに、電池セル２２のアノード端子及びカソード端子（いずれも図示せず）は、バスバユニットを介して電池モジュール２０の外周面において外部に臨む。

【0021】

図示した例では、電池モジュール２０は複数の電池セル２２を含むが、１つの電池セル２２を含んでいてもよい。換言すれば、電池モジュール２０は１以上の電池セルを収容すればよい。また、電池モジュール２０は、複数の電池セル２２を一体的に収容する、電池モジュール２０の外装部材をなすモジュールケースを備えていてもよい。

【0022】

電池セル２２は、例えば、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した発電要素を、電解質とともにアルミ缶等の外装部材で封止して構成されている。ある実施形態においては、電池セル２２はリチウムイオン二次電池である。

【0023】

１以上の電池セル２２は、その上面に、車両上方に向けてガスを放出するガス放出部２５をそれぞれ有する。ガス放出部２５は、電池セル２２の内部においてガスが発生した場合に、当該ガスを放出する。ガス放出部２５には、例えば電池セル２２の内圧が所定の圧力を以上になった場合に、開弁して当該ガスを放出する防爆弁や、破断して当該ガスを放出するシール部材を用いることができる。

【0024】

なお、図示した例ではガス放出部２５は平面視で略円形の形状を備えるが、例えば、平面視で略楕円形、略矩形、又は略多角形の形状であってもよい。また、ガス放出部２５の位置は、電池パック１の形状、寸法、又は電池セル２２の配設方法等に応じて、適宜設定することができる。例えば、電池セル２２の下面、又は側面にガス放出部２５が設定されていてもよい。

【0025】

図１乃至２に示すように、筐体１０のうち少なくともガス放出部２５とガス放出方向において対向する領域には、対向壁部１５が設定されている。対向壁部１５は、アッパーケーシング１１（筐体１０）の車両上方の壁部１０ａに複数設けられた、平面視で車幅方向に延在する略矩形の形状を備える領域である。

【0026】

なお、対向壁部１５の位置はガス放出部２５が設定された位置に応じて設定することができる。例えば、ガス放出部２５が電池セル２２の側面に設けられている場合には、対向壁部１５は筐体１０における側方部に設定されてもよい。

【0027】

また、図示した例では、電池セル２２が車幅方向に向けて並列配置されているため、ガス放出部２５は車幅方向において略線状に並んでいる。そのため、対向壁部１５は、略線状に並んだガス放出部２５を覆うように、壁部１０ａの車両左方端部から車両右方端部にかけて車幅方向に延在している。なお、対向壁部１５は、壁部１０ａの車両前方端部から車両後方端部にかけて車両前後方向に延在してもよい。換言すれば、対向壁部１５は、筐体１０の壁部１０ａの一端部から他端部にかけて連続して延在してもよい。

【0028】

対向壁部１５は、図４、及び図６乃至７に示すように、筐体１０のうち１以上の電池セル２２を取り囲む壁部１０ａの少なくとも一部と、繊維強化樹脂層３０と、熱膨張部４５と、を含む。なお、対向壁部１５は、壁部１０ａ、繊維強化樹脂層３０、及び熱膨張部４５の他、例えば壁部１０ａと繊維強化樹脂層３０とを接合するための接着層や、熱膨張部４５を含む樹脂層４０ａ等を適宜含んでもよい。

【0029】

繊維強化樹脂層３０は、厚さ方向に複数積層した強化繊維層（図示せず）、及び当該強化繊維層に含侵されたマトリックス樹脂４０ｂから構成されるＦＲＰ材を、壁部１０ａに配設することにより形成される。

【0030】

強化繊維層は、強化繊維束を一方向もしくは角度を変えて引き揃え積層しステッチ糸で結束したもの、若しくはステッチ糸を用いずに熱融着により保形したもの、或いは、強化繊維の織物等から構成される。強化繊維には、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維又はアラミド繊維等の連続繊維を用いることができる。マトリックス樹脂４０ｂとしては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができ、ナイロン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）などの熱可塑性樹脂が含まれてもよい。

【0031】

対向壁部１５に繊維強化樹脂層３０が含まれることにより、対向壁部１５が補強される。なお、本実施形態では、繊維強化樹脂層３０は平面視において対向壁部１５と略同一の形状であり、車幅方向に延在する略矩形の形状を有するが、例えば、略楕円形、略矩形、又は略多角形の形状であってもよく、また、対向壁部１５よりも大きくてもよい。

【0032】

繊維強化樹脂層３０に含まれる強化繊維は、繊維強化樹脂層３０の長手方向に向けて配向された連続繊維を含んでもよい。なお、長手方向とは、平面視における繊維強化樹脂層３０の長尺方向のことである。例えば、繊維強化樹脂層３０の平面視における形状が略矩形である場合には長手方向とは長辺方向のことであり、略楕円形である場合には長手方向とは長軸方向のことである。また、強化繊維としては炭素繊維を用いてもよい。例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ系）、ピッチ系、セルロース系等の炭素繊維を、単独で、又は組み合わせて用いてもよい。

【0033】

また、図４、及び図６乃至７に示す例では、繊維強化樹脂層３０は、筐体１０の壁部１０ａの車両左方端部から車両右方端部にかけて、分割されることなく連続して車幅方向に延在している。なお、繊維強化樹脂層３０は、壁部１０ａの車両前方端部から車両後方端部にかけて連続して車両前後方向に延在してもよい。換言すれば、繊維強化樹脂層３０は、筐体１０の壁部１０ａの一端部から他端部にかけて連続して延在してもよい。

【0034】

熱膨張部４５は、ガス放出部２５から放出されたガスの熱を吸収して膨張する性質を備える。また、熱膨張部４５は、電池セル２２のガス放出部２５から放出されたガスを受けるために、対向壁部１５の最もガス放出部２５側の層に配設される。本実施形態では、図１乃至３に例示するように、電池セル２２の上面にガス放出部２５が設けられているため、対向壁部１５は電池セル２２の車両上方に設定されている。そのため、図４、及び図６乃至７に示すように、熱膨張部４５は対向壁部１５における最も車両下方側の層に配設されている。

【0035】

熱膨張部４５には、高い熱膨張性及び難燃性を有する膨張黒鉛を用いることができる。このように、対向壁部１５に熱膨張部４５が含まれることにより、筐体１０の壁部１０ａに耐熱性、又は難燃性が付与される。

【0036】

膨張黒鉛は、例えば、鱗片状黒鉛の粉末を硫酸、又は硝酸等の無機酸で処理し、さらに濃硝酸、塩素酸カリウム等の酸化剤で処理することにより、炭素結晶の層間に硫酸などの反応分子が保持させた層間化合物であり、結晶全体として炭素結晶の層が積層した層状構造をとる。膨張黒鉛の形状は特に限定されるものではなく、粉末状、鱗片状、又は粒子状あってもよい。このようにして得られた膨張黒鉛は、加熱されると結晶層間の反応分子がガス化し、その圧力によって結晶層の積層方向において数十乃至数百倍に膨張し、繊維状の形態となる性質を有する。後述する樹脂層４０ａやマトリックス樹脂４０ｂは、このような熱膨張部４５としての膨張黒鉛を含む。

【0037】

以下、図４、及び図６乃至７を参照し、対向壁部１５における筐体１０の壁部１０ａ、繊維強化樹脂層３０、及び熱膨張部４５の配設構造を説明する。

【0038】

（第１実施形態）
図４に示す対向壁部１５では、車両上方から順に、壁部１０ａ、繊維強化樹脂層３０、及び樹脂層４０ａに含まれる熱膨張部４５が積層して配設されている。換言すれば、繊維強化樹脂層３０は、壁部１０ａと熱膨張部４５との間に配設されている。また、熱膨張部４５としての膨張黒鉛は繊維強化樹脂層３０に積層される樹脂層４０ａに含まれている。

【0039】

繊維強化樹脂層３０は、ＦＲＰ材を、壁部１０ａに配設することにより形成されている。ＦＲＰ材は、シート状、フィルム状、又は板状等の、厚みを有する形状を備える。

【0040】

樹脂層４０ａは、膨張黒鉛、及び当該膨張黒鉛を含む熱可塑性樹脂から構成された熱膨張性樹脂材を、繊維強化樹脂層３０に配設することにより形成される。熱膨張性樹脂材は、例えば、粉末状の膨張黒鉛を添加した溶融状態の熱可塑性樹脂を金型内に注入し、冷却することにより得ることができる。熱膨張性樹脂材は、シート状、フィルム状、又は板状等の、厚みを有する形状を備える。なお、本実施形態では、樹脂層４０ａは平面視において対向壁部１５と略同一の形状であり、車幅方向に延在する略矩形の形状を有するが、例えば、略楕円形、略矩形、又は略多角形の形状であってもよく、また、対向壁部１５よりも大きくてもよい。

【0041】

例示された対向壁部１５は、壁部１０ａを加圧成形する際に、繊維強化樹脂層３０、又は熱膨張部４５を含んだ樹脂層４０ａを一体成形することにより形成されてもよい。例えば、壁部１０ａを成形する際に用いる金型の内部に、熱膨張性樹脂材、ＦＲＰ材の材料となるプリプレグ、及びＳＭＣを積層配置し、加圧成形する。これにより、熱膨張部４５を含む樹脂層４０ａ、繊維強化樹脂層３０、及び壁部１０ａが一体成形された対向壁部１５が形成される。このようにすることで、簡略な製造工程で本実施形態に係る電池パック構造を構成することができる。なお、対向壁部１５は、接着層を介在させることにより、壁部１０ａの下面にＦＲＰ材を接合し、当該ＦＲＰ材の下面に熱膨張性樹脂材を接合して形成されてもよい。

【0042】

（変形例）
なお、図６に例示するように、対向壁部１５は、車両上方から順に、繊維強化樹脂層３０、壁部１０ａ、及び樹脂層４０ａに含まれる熱膨張部４５が積層して配設されていてもよい。換言すれば、繊維強化樹脂層３０は、壁部１０ａを挟んで熱膨張部４５を含む樹脂層４０ａとは反対側の面に配設されてもよい。また、熱膨張部４５としての膨張黒鉛は壁部１０ａに配設された樹脂層４０ａに含まれている。

【0043】

このような対向壁部１５は、図４に例示した対向壁部１５を形成する場合と同様に、壁部１０ａを加圧成形する際に、繊維強化樹脂層３０、及び熱膨張部４５を含んだ樹脂層４０ａを一体成形することにより形成されてもよい。これにより、簡略な製造工程で本実施形態に係る電池パック構造を構成することができる。なお、対向壁部１５は、壁部１０ａと繊維強化樹脂層３０との間、又は壁部１０ａと樹脂層４０ａとの間に接着層を介在させることにより、形成されてもよい。

【0044】

（第２実施形態）
図７に例示するように、対向壁部１５は、車両上方から順に、壁部１０ａ、及び繊維強化樹脂層３０が配設されていてもよい。また、熱膨張部４５としての膨張黒鉛は、繊維強化樹脂層３０のマトリックス樹脂４０ｂに含まれている。換言すれば、熱膨張部４５は、繊維強化樹脂層３０のマトリックス樹脂４０ｂに含まれる膨張黒鉛である。

【0045】

繊維強化樹脂層３０を構成するＦＲＰ材のマトリックス樹脂４０ｂには、熱膨張部４５としての膨張黒鉛が含まれている。そのようなＦＲＰ材は、粉末状の膨張黒鉛を添加した溶融状態のマトリックス樹脂４０ｂを強化繊維層に含侵させることにより得られたプリプレグを硬化させることにより得られる。

【0046】

例示された対向壁部１５は、壁部１０ａを加圧成形する際に、繊維強化樹脂層３０を一体成形することにより形成されてもよい。具体的には、壁部１０ａを成形する際に用いる金型の内部に、膨張黒鉛を含んだマトリックス樹脂４０ｂを備えるＦＲＰ材の材料であるプリプレグと、ＳＭＣとを積層して配置し、加圧成形する。これにより、壁部１０ａ、及び繊維強化樹脂層３０が一体成形された対向壁部１５が形成される。これにより、簡略な製造工程で本実施形態に係る電池パック構造を構成することができる。なお、対向壁部１５は、接着層を介在させることにより、壁部１０ａの下面に、膨張黒鉛を含んだマトリックス樹脂４０ｂを備えるＦＲＰ材を接合して形成されてもよい。

【0047】

なお、図１乃至２に示した例では、対向壁部１５は平面視で略矩形の形状を有するが、これに限定されない。対向壁部１５は、例えば、平面視において切り欠き部、突出部、曲部、又は開口部等を備えていてもよい。また、図４又は図６に示した例では、繊維強化樹脂層３０と樹脂層４０ａとは断面寸法が略同一であるが、これに限定されない。例えば、繊維強化樹脂層３０の断面寸法は、樹脂層４０ａの断面寸法よりも大きくてもよく、小さくてもよい。

【0048】

以下、電池セル２２のガス放出部２５がガスを放出した後の対向壁部１５の状態について説明する。

【0049】

図４に示す第１実施形態に係る対向壁部１５は、その車両下方に電池セル２２が配設されている。電池セル２２の上面に設けられたガス放出部２５から高温のガスを放出した場合、当該ガスはガス放出部２５の車両上方に位置する対向壁部１５に向けて放出される。対向壁部１５は、対向壁部１５の最もガス放出部２５側の層として樹脂層４０ａを有するため、当該ガスは樹脂層４０ａに当たる。

【0050】

図５は、図４に示す対向壁部１５の、ガス放出部２５からガスが放出された後の状態を示す図である。なお、以下の説明において、熱膨張した後の膨張黒鉛を膨張化黒鉛という。

【0051】

樹脂層４０ａには熱膨張部４５としての膨張黒鉛が含まれているため、樹脂層４０ａにガス放出部２５から放出された高温のガスが当たると、当該ガスの熱により樹脂層４０ａに含まれている膨張黒鉛が加熱される。そして、加熱された膨張黒鉛は樹脂層４０ａの車両下方側表面の複数の個所において繊維状に膨張し、膨張化黒鉛４５ａが形成される。膨張化黒鉛４５ａは、図５に示すように、互いにもつれ合い膨張化黒鉛４５ａ同士の間に多くの空気層４７を形成する。このようにして形成された空気層４７は断熱層として機能する。そのため、ガス放出部２５から放出された高温ガスの熱は断熱され、壁部１０ａ（筐体１０）への当該ガスの熱の伝達が抑制される。よって、筐体１０の温度上昇が抑制される。

【0052】

なお、図６に示す対向壁部１５においては、壁部１０ａの車両下方側表面に、熱膨張部４５としての膨張黒鉛を含んだ樹脂層４０ａが配設されている。

【0053】

このような構成であっても、樹脂層４０ａにガス放出部２５から放出された高温のガスが当たると、図５に示す例と同様に、樹脂層４０ａの車両下方側表面において空気層４７から構成される断熱層が形成される。そのため、ガス放出部２５から放出された高温ガスの熱が断熱され、壁部１０ａ（筐体１０）への当該ガスの熱の伝達が抑制される。よって、筐体１０の温度上昇が抑制される。

【0054】

なお、図７に示す第２実施形態に係る対向壁部１５は、壁部１０ａの車両下方側表面に、熱膨張部４５としての膨張黒鉛が含まれるマトリックス樹脂４０ｂを備えた繊維強化樹脂層３０が配設されている。

【0055】

このような構成では、繊維強化樹脂層３０にガス放出部２５から放出された高温のガスが当たると、マトリックス樹脂４０ｂに含まれる膨張黒鉛が、当該ガスの熱により加熱される。そして、加熱された膨張黒鉛は繊維状に膨張し、繊維強化樹脂層３０の車両下方側表面の複数の個所において、膨張化黒鉛４５ａを形成する。膨張化黒鉛４５ａは、図５に示す例と同様に互いにもつれ合い、膨張化黒鉛４５ａ同士の間に多くの空気層４７を形成する。このようにして形成された空気層４７は断熱層として機能する。そのため、ガス放出部２５から放出された高温ガスの熱が断熱され、壁部１０ａ（筐体１０）への当該ガスの熱の伝達が抑制される。

【0056】

また、図４、及び図６乃至７に示す対向壁部１５は繊維強化樹脂層３０により補強されている。より具体的には、筐体１０のうち、放出された当該ガスが当たることにより、温度が上昇し強度が低下する可能性のある領域は、強化繊維を含む繊維強化樹脂層３０により補強されている。そのため、当該ガスが放出されたことにより筐体１０内部の圧力が上昇しても、壁部１０ａ（筐体１０）の変形が抑制される。

【0057】

以下、本実施形態に係る作用効果について説明する。

【0058】

（１）実施形態に係る電池パック構造は、ガスを放出するガス放出部２５をそれぞれ有する１以上の電池セル２２と、１以上の電池セル２２を収容する筐体１０と、を備える。そして、筐体１０のうち少なくともガス放出部２５と対向する対向壁部１５は、筐体１０のうち１以上の電池セル２２を取り囲む壁部１０ａの少なくとも一部と、対向壁部１５を補強する繊維強化樹脂層３０と、対向壁部１５の最もガス放出部２５側の層に配設され、ガス放出部２５から放出されたガスの熱を吸収して膨張する熱膨張部４５と、を含む。

【0059】

これにより、電池セル２２が高温のガスを放出した場合に、熱膨張部４５が当該ガスの熱を吸収して膨張し、筐体１０内部において断熱層を形成する。そのため、当該ガスの熱が断熱層により断熱され、筐体１０への当該ガスの熱の伝達が抑制される。これにより、当該ガスの熱が筐体に伝達されることによる筐体の温度の上昇を抑制することができる。さらに、筐体１０のうち、放出された当該ガスが当たることにより、温度が上昇し強度が低下する可能性のある領域は、強化繊維を含む繊維強化樹脂層３０により補強されている。そのため、当該ガスが放出されたことにより筐体１０内部の圧力が上昇し、筐体１０が内部から圧力を入力された場合に、繊維強化樹脂層３０により筐体の変形が抑制される。

【0060】

（２）第１実施形態に係る電池パック構造では、繊維強化樹脂層３０は、壁部１０ａと熱膨張部４５との間に配設され、熱膨張部４５は繊維強化樹脂層３０に積層される樹脂層４０ａに含まれる膨張黒鉛である。

【0061】

熱膨張部４５が膨張黒鉛であるため、電池セル２２が放出した高温のガスが樹脂層４０ａに当たると、膨張黒鉛が当該ガスの熱を吸収し、数十倍乃至数百倍の大きさに熱膨張し繊維状の形態となる。そして、熱膨張した膨張黒鉛（膨張化黒鉛４５ａ）が互いに絡まり合い、空気層４７（断熱層）を形成する。そのため、より確実に当該ガスの熱が断熱され、筐体１０への当該ガスの熱の伝達が抑制される。

【0062】

（３）第１実施形態の変形例に係る電池パック構造では、繊維強化樹脂層３０は、壁部１０ａを挟んで熱膨張部４５とは反対側の面に配設され、熱膨張部４５は、壁部１０ａに配設された樹脂層４０ａに含まれる膨張黒鉛である。

【0063】

熱膨張部４５が膨張黒鉛であるため、電池セル２２が放出した高温のガスが樹脂層４０ａに当たると、膨張黒鉛が当該ガスの熱を吸収し、数十倍乃至数百倍の大きさに熱膨張し繊維状の膨張化黒鉛４５ａとなる。そして、膨張化黒鉛４５ａが互いに絡まり合い、空気層４７（断熱層）を形成する。そのため、より確実に当該ガスの熱が断熱され、筐体１０への当該ガスの熱の伝達が抑制される。

【0064】

（４）第２実施形態に係る電池パック構造では、熱膨張部４５は、繊維強化樹脂層３０のマトリックス樹脂４０ｂに含まれる膨張黒鉛である。

【0065】

熱膨張部４５が膨張黒鉛であるため、電池セル２２が放出した高温のガスが繊維強化樹脂層３０に当たると、マトリックス樹脂４０ｂに含まれる膨張黒鉛が当該ガスの熱を吸収し、数十倍乃至数百倍の大きさに熱膨張し繊維状の膨張化黒鉛４５ａとなる。そして、膨張化黒鉛４５ａが互いに絡まり合い、空気層４７（断熱層）を形成する。そのため、より確実に当該ガスの熱が断熱され、筐体１０への当該ガスの熱の伝達が抑制される。さらに、膨張黒鉛が、繊維強化樹脂層３０のマトリックス樹脂４０ｂに含まれているため、熱膨張部４５と繊維強化樹脂層３０とを一体的に取り扱うことができる。そのため、筐体１０の壁部１０ａに、熱膨張部４５、及び繊維強化樹脂層３０を簡易に配設することができる。これにより、実施形態に係る電池パック構造を簡易に構成することができる。

【0066】

（５）実施形態に係る電池パック構造では、繊維強化樹脂層３０に含まれる強化繊維は、繊維強化樹脂層３０の長手方向に向けて配向された連続繊維を含む。

【0067】

これにより、繊維強化樹脂層３０は長手方向において、より高い引っ張り強度を備える。そのため、繊維強化樹脂層３０は、筐体１０内部の圧力が上昇したことによる筐体１０の変形をより確実に抑制することができる。

【0068】

（６）実施形態に係る電池パック構造では、繊維強化樹脂層３０に含まれる強化繊維は、炭素繊維からなる強化繊維である。

【0069】

繊維強化樹脂層３０は、炭素繊維からなる強化繊維を含む、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）である。そのため、繊維強化樹脂層３０はより高い引っ張り強度を備える。これにより、繊維強化樹脂層３０は、筐体内部の圧力が上昇したことによる筐体の変形をより確実に抑制することができる。

【0070】

（７）実施形態に係る電池パック構造では、繊維強化樹脂層３０は、筐体１０の壁部１０ａの一端部から他端部にかけて連続して延在する。

【0071】

これにより、繊維強化樹脂層３０は、筐体１０の壁部１０ａの一端部と他端部との間で、より確実に筐体１０を補強することができる。そのため、繊維強化樹脂層３０は、筐体１０内部の圧力が上昇したことによる筐体１０の変形をより確実に抑制することができる。

【0072】

なお、上記実施形態では、電気自動車（ＥＶ）を例にとって説明したが、電池パック１が、ハイブリッド車（ＨＶ）などにも適用できることは勿論である。

【符号の説明】

【0073】

１ 電池パック
１０ 筐体
１０ａ 壁部
１５ 対向壁部
２０ 電池モジュール
２２ 電池セル
２５ ガス放出部
３０ 繊維強化樹脂層
４０ａ 樹脂層
４０ｂ マトリックス樹脂
４５ 熱膨張部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】