JP2019091522A - 電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】電池セルから噴出される高温のガスや発火時の火炎等の噴出体による異常を速やかに検出する。【解決手段】電池パックは、外装缶１１の開口部を封口板１２で閉塞してなる複数の電池セル１と、複数の電池セル１を互いに平行な姿勢で保持するホルダーケース２と、ホルダーケース２の上下面に配置された一対のバスバープレート４と、ホルダーケース２の上下の外側に配置されて、バスバープレート４を被覆するカバー部材５と、ホルダーケース２とカバー部材５との間に配置された温度検出部６とを備えている。カバー部材５とホルダーケース２との間には、電池セル１の異常時において、電池セル１の端面から噴出される噴出体を流入させる排出スペース７を形成している。排出スペース７は、周囲が閉塞されると共に、周囲の一部の領域を外部に連通させて、噴出物を通過させる開口部３５を設けており、この開口部３５に接近して温度検出部６を配置している。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の電池セルをホルダーケースの定位置に収納してなる電池パックに関し、とくに、電池パックに収納される電池セルの温度異常を検出する電池パックに関する。

近年、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用した発電が注目されている。これ等の発電方法は、石油や石炭等の限りある化石燃料をエネルギーとして使用する発電方法に比べて、資源が枯渇しない再生可能エネルギーを使用する地球環境に優しいクリーンな発電方法として、さらなる導入、普及が期待されている。ただ、この種の発電では、発電量が昼夜の時間帯や天候等に作用されるという問題点がある。このため、安定した電力供給を実現するために、発電された電力を蓄電する設備の需要が高まってきている。また、再生可能エネルギーによる発電に限らず、火力発電や原子力発電等の発電においても、２４時間タービンを回して発電を継続する場合、深夜に発電された電力を、使用量が多くなる昼間に供給できるように蓄電する設備が求められている。

このような蓄電装置として、繰り返し使用できるリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の電池セルを多直列多並列に接続してなる電池パックを備える装置が採用されている。中でもリチウムイオン二次電池は、軽量でありながら、起電力が高く、高エネルギー密度であるため、近年では多用されている。電池パックは、多数の電池セルを直列に接続して出力電圧を高くでき、また並列に接続して出力電流を大きくできる。特に近年の大容量化の要求から、収納する電池セルの数が多くなる傾向にある。しかしながら、電池セルは大電流で充放電すると発熱するため、放熱性を確保することも重要となる。

とくに、電池セルは、異常が発生してさらに過熱されると、内部から高温のガスが噴出し、あるいは燃焼する火炎となって噴出されることがある。このような場合、複数の電池セルを接続している電池パックにおいては、一部の電池セルに異常が生じていても、他の電池セルが正常に機能することで、電池パックとして使用できる状態となることがある。このような場合、異常が生じた電池セルから隣接する電池セルに類焼が広がって、電池パック内での燃焼や発煙等がさらに拡大して危険な状態となることがある。このため、一部の電池に異常が生じたことを速やかに検出して保護する必要がある。

特開２０１３−１６５０１３号公報 特開２０１４−１３５２４７号公報

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的の一は、電池セルから噴出される高温のガスや発火時の火炎等の噴出体による異常を速やかに検出できる電池パックを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記の目的を達成するために、本発明の第１の形態に係る電池パックによれば、筒状で有底の外装缶１１の開口部を封口板１２で閉塞してなる複数の電池セル１と、複数の電池セル１を互いに平行な姿勢とし、かつ各電池セル１の両端に設けられた電極端子１３を同一面に配置する姿勢で保持するホルダーケース２と、ホルダーケース２の上下面に配置されて、電池セル１の電極端子１３が接続される一対のバスバープレート４と、ホルダーケース２の上下の外側に配置されて、バスバープレート４を被覆するカバー部材５と、ホルダーケース２とカバー部材５との間に配置されて、周囲温度を検出する温度検出部６とを備えている。カバー部材５とホルダーケース２との間には、電池セル１の異常時において、電池セル１の端面から噴出される噴出体を流入させる排出スペース７を形成している。排出スペース７は、周囲が閉塞されると共に、周囲の一部の領域を外部に連通させて、噴出物を通過させる開口部３５を設けており、この開口部３５に接近して温度検出部６を配置している。

上記構成により、ホルダーケースに収納される電池セルに異常が発生した際に、電池セルの端面から噴出される噴出体を確実に温度検出部に通過させて温度異常を検出できる。それは、この電池パックが、ホルダーケースとカバー部材の間に電池セルからの噴出体を流入させる排出スペースを備えており、この排出スペースは、閉塞された周囲の一部を外部に連通して開口部を設けると共に、この開口部に温度検出部を配置しているからである。

本発明の第２の形態に係る電池パックによれば、ホルダーケース２が、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙに分割されており、第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙは、電池セル１の端面が内側に配置される端面プレート部２２と、端面プレート部２２の周囲に沿って形成された周壁２３とを備えることができる。第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙは、端面プレート部２２の外側面にバスバープレート４を配置する収納凹部２５を形成すると共に、収納凹部２５をカバー部材５で閉塞して排出スペース７を形成することができる。

上記構成によると、第１ケース及び第２ケースを、電池セルの端面が内側に配置される端面プレート部とこの端面プレート部の周囲に沿って形成された周壁とで構成し、端面プレート部の外側面に形成されたバスバープレートを配置する収納凹部をカバー部材で閉塞することで排出スペースを簡単に形成することができる。この構造は、バスバープレートを配置する収納凹部を排出スペースに兼用し、また、バスバープレートを被覆するカバー部材を排出スペースを形成する部材に兼用するので、排出スペースを省スペースに配置しながら製造コストを低減できる。

本発明の第３の形態に係る電池パックによれば、複数の電池セル１を同じ向きに並べてホルダーケース２に収納すると共に、第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙには、端面プレート部２２を貫通する接続孔２４を開口して、接続孔２４から電池セル１の電極端子１３を露出させて、電極端子１３をバスバープレート４に接続して複数の電池セル１を並列に接続することができる。

上記構成により、複数の電池セルを同じ向きに並べてホルダーケースに収納し、第１ケース及び第２ケースの端面プレート部に開口された接続孔から電池セルの電極端子を露出させ、この電極端子をバスバープレートに接続することで複数の電池セルを簡単に並列接続できる。

さらに、第４の形態に係る電池パックによれば、ホルダーケース２を熱硬化性樹脂で成形することができる。上記構成により、ホルダーケースを熱硬化性樹脂で成形することで、優れた耐熱性と耐薬品性を実現できる。

本発明の第５の形態に係る電池パックによれば、電池セル１の封口板１２を設けた端部と対向する排出スペース７に開口部３５を形成することができる。上記構成により、電池セルの異常時において、高温のガスや火炎等の噴出体が排出されやすい封口板側の端部と対向する排出スペースに開口部を形成するので、電池セルの異常を効率よく検出できる。

本発明の第６の形態に係る電池パックによれば、温度検出部６を温度ヒューズとして、一端をバスバープレート４に接続すると共に、他端をリード線７６を介して外部に接続することができる。上記構成によると、電池セルのいずれかに異常が生じて高温のガスや火炎等が排出されると温度ヒューズが溶断されてリード線による電池電圧の検出ができなくなるので、電池電圧の検出の可否により、電池セルの異常を検出できる。

本発明の一実施の形態にかかる電池パックの斜視図である。 図１に示す電池パックのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す電池パックのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図１に示す電池パックの分解斜視図である。 図４に示す電池パックを下側から見た分解斜視図である。 図４に示す電池パックのホルダーケースの分解斜視図である。 ホルダーケースの他の一例を示す分解斜視図である。 第１のバスバープレートの一部拡大分解斜視図である。 第２のバスバープレートの一部拡大分解斜視図である。 バスバープレートと電池セルの接続工程を示す要部拡大断面図である。 複数の電池パックを接続してなるバッテリパックの内部構造を示す概略平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一若しくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

本発明の電池パックは、載置型の蓄電用設備の電源として利用でき、例えば発電所や発電施設用、工場用、公共施設用の蓄電装置として、太陽光発電や風力発電で充電し、あるいは深夜電力で充電して、必要時に放電する蓄電装置に適用できる。このような用途においては、複数の電池パックを連結して、これらを直列及び／又は並列に接続して出力を大きくして蓄電装置を構成できる。蓄電装置は、複数の電池パックを数珠繋ぎに接続して、終端にコントローラを接続して、各電池パックの充放電を制御することができる。ただし、本発明の電池パックは、このような蓄電用設備の電源に限らず、日中の太陽光を充電して夜間に放電する街路灯用の電源や、停電時に駆動する信号機やコンピュータサーバ用のバックアップ電源、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置等にも利用可能であることはいうまでもない。

図１〜図６に、本発明の一実施形態に係る電池パックを示している。これらの図において、図１は電池パックの斜視図、図２は図１の電池パックのＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１の電池パックのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図４は図１の電池パックの分解斜視図、図５は図４の電池パックを下側から見た分解斜視図、図６はホルダーケースの分解斜視図をそれぞれ示している。

これ等の図に示す電池パック１０は、筒状で有底の外装缶１１の開口部を封口板１２で閉塞してなる複数の電池セル１と、複数の電池セル１１を互いに平行な姿勢とし、かつ各電池セル１の両端に設けられた電極端子１３を同一面に配置する姿勢で保持するホルダーケース２と、ホルダーケース２の上下面に配置されて、電池セル１の電極端子１３が接続される一対のバスバープレート４と、ホルダーケース２の上下の外側に配置されて、バスバープレート４を被覆するカバー部材５と、ホルダーケース２とカバー部材５との間に配置されて、周囲温度を検出する温度検出部６とを備えている。電池パック１０は、カバー部材５とホルダーケース２との間に、電池セル１の異常時において、電池セル１の端面から噴出される噴出体を流入させる排出スペース７を形成している。排出スペース７は、周囲が閉塞されると共に、周囲の一部の領域を外部に連通させて、噴出物を通過させる開口部３５を設けており、この開口部３５に接近して温度検出部６を配置している。

（電池セル１）
電池セル１は、充放電できるリチウムイオン二次電池である。ただ、電池セルは、リチウムイオン二次電池に限定されず、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等の充放電できる電池であってもよい。さらに、本実施例の電池パックでは、円筒形電池が使用されているが、これに限定されず、角形電池や扁平形電池とすることもできる。

電池セル１は、図６の一部拡大図に示すように、筒状で有底の外装缶１１に電極体（図示せず）を収納すると共に、電解液を充填して外装缶１１の開口部を封口板１２で閉塞している。電池セル１は、両端面である外装缶１１の底面と、この外装缶１１の開口部に絶縁状態で閉塞された封口板１２とを正負の電極端子１３としている。

図６に示す電池セル１は、外装缶１１を鉄または鉄合金として強度を高くすると共に、封口板１２には凸部電極を設けることなく、中央凹となる円板形状に形成された金属板を使用している。このような封口板１２として、アルミニウム又はアルミニウム合金が使用できる。この構造の電池セル１は、鉄製の外装缶１１に対してアルミニウム製の封口板１２の強度を低くすることができる。このため、過充電や内部短絡等により、内圧が異常に高くなる等の問題が生じた際には、アルミニウム製の封口板１２を優先的に開放させて、内部のガス等を速やかに外部に排出して安全性を保証することができる。

ただ、電池セルは、図７に示すように、封口板１２に凸部電極１４を設けた構造とすることもできる。この電池セル７１は、封口板１２や凸部電極１４に安全弁（図示せず）を設けて、電池セル７１の内圧が上昇すると、安全弁を開弁して内部のガスを外部に排気することができる。

（ホルダーケース２）
図２、図３、及び図６に示すホルダーケース２は、複数の電池セル１を互いに平行な姿勢で収納している。複数の電池セル１は、同じ向きとなるように配置されている。すなわち、図においては、外装缶１１の底側の端部が下方となり、封口板１２で閉塞された端部側が上方となる姿勢で配置されている。ホルダーケース２は、各電池セル１の両端に設けられた電極端子１３を同一面に配置する姿勢で定位置に保持している。

ホルダーケース２は、図６に示すように、電池セル１の長手方向であって、厚さ方向の中間において、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙに二分割されている。第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙは、それぞれ円筒状の電池セル１の端部を個別に挿入して保持するための保持部２１を内側に設けている。第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙは、電池セル１の端部を挿入する複数の保持部２１を内側面に設けた端面プレート部２２と、端面プレート部２２の周囲に沿って形成された周壁２３とを備えている。第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙは、全体の外形を略矩形状として、周壁２３の対向する開口縁を互いに連結している。

（保持部２１）
保持部２１は、電池セル１の端部を挿入して保持できる形状に形成されている。図に示す保持部２１は、電池セル１の外周面に沿う形状であって、好ましくは電池セル１の外周面に接近ないし接触して、電池セル１の外周面との間を隙間なくできる形状の凹部として端面プレート部２２の内側に複数設けている。複数の保持部２１は、ここに挿入される電池セル１を端面プレート部２２に対して略垂直姿勢で保持できるように形成されている。ここでは、電池セル１は円筒形二次電池を使用しているため、円筒形の電池セル１を収納できるように、ホルダーケース２は、内部を円柱状とする保持部２１を形成している。これ等の保持部２１は、図６の分解斜視図に示すように、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙとを電池セル１の両側から挟み込むように接合することで、複数の電池セル１をホルダーケース２の内部の定位置に収納可能としている。ただ、保持部は、電池セルの外形に沿う形状の内形を有する筒部とし、この筒部を複数並べることもできる。

複数の保持部２１は、第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙの内側にそれぞれ所定の配列で設けられている。ホルダーケース２に形成される保持部２１の数は、収納する電池セル１の本数によって決定される。本実施例においては、ホルダーケース２は、第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙにそれぞれ７６個の保持部２１を設けている。図６に示すホルダーケース２の保持部２１は、第１面２Ａから第３面２Ｃに向かって９列に並べて形成されると共に、各列においては、第２面２Ｂから第４面２Ｄに向かって８〜９個を等間隔で直線状に並べて、全体で７６個の保持部２１を設けている。また、多列にわたって形成される保持部２１は、隣接する列間では、ひとつの列内で隣り合う電池セル１の間に隣の列の電池セル１が位置するように、すなわち千鳥配列の状態で電池セル１を配置できるようにしている。ここで、図６に示すホルダーケース２は、７６個の保持部２１に電池セル１を収納している。

凹部形状に形成された保持部２１の深さは、電池セル１の長さの５〜３０％、好ましくは１０〜２５％、さらに好ましくは、１５〜２５％とする。さらに、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙとで、電池セル１を両側から挟み込むように接合することで、２つの保持部２１で電池セル１の両端部分を収納して保持すると共に、電池セル１の中間部分をホルダーケース２の内部に表出させて、ホルダーケース２の内部に、電池セルの中間部分を表出させる中空部２０を形成している。これにより、電池セル１の中間部分が隣接する各電池セルの間が離間できるため、電池セルの冷却効果を向上させることができる。

さらに、第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙは、保持部２１の底面を貫通する接続孔２４を端面プレート部２２に開口している。この端面プレート部２２は、内側に設けた保持部２１に電池セル１の端部を挿入する状態で、外側面に開口された接続孔２４から電極端子１３を露出させている。さらに、接続孔２４は、図２と図３に示すように、保持部２１に挿入される電池セル１の外装缶１１の外形よりも小さくして、電池セル１の通過を阻止する構造としている。これにより、保持部２１に挿入される電池セル１の端部を端面プレート部２２に貫通させることなく接続孔２４の定位置で停止できるようにしている。端面プレート部２２の接続孔２４から露出される電池セル１の電極端子１３は、詳細には後述するが、端面プレート部２２の外側に配置されるバスバープレート４に接続される。

図４〜図６に示す第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙは、端面プレート部２２の外側面に、バスバープレート４を配置する収納凹部２５を形成している。図に示す第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙは、端面プレート部２２の周囲に設けた周壁２３を端面プレート部２２の外側にも突出させており、この突出部と端面プレート部２２とで形成される凹部を収納凹部２５としてバスバープレート４の収納スペースとしている。図に示すホルダーケース２は、収納凹部２５にバスバープレート４を配置すると共に、この収納凹部２５の外側をカバー部材５で閉塞している。カバー部材５は、閉塞プレート部５１の周囲に沿って側壁部５２を備えており、この側壁部５２をホルダーケース２の外側に突出する周壁２３に連結してカバー部材５の周囲を閉塞している。

さらに、ホルダーケース２は、図示しないが、側面である周壁２３に通気口を開口することもできる。これによりホルダーケース２の内外において換気がなされて、ホルダーケース２に収納される電池セル１の放熱特性をさらに向上できる。

（成形樹脂）
このような第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙは、それぞれ金型を使用した射出成形により形成される。ホルダーケース２は、絶縁性に優れた部材、好適には樹脂で構成される。このような樹脂として、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂や、不飽和フェノール樹脂や不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂が使用できる。なお、熱硬化性樹脂の場合、圧縮成形や射出圧縮成形により形成される。

ホルダーケースを熱可塑性樹脂で成形する構造は、金型を使用した射出成形を簡単にできると共に、安価である熱可塑性樹脂を使用することで製造コストを低減できる。ただ、ホルダーケースは、電池セルの異常時に高温に加熱される虞があるので、使用する電池セルの容量や本数、使用環境、要求される耐熱性能に応じて、熱可塑性樹脂で製造することができる。

これに対して、ホルダーケース２を熱硬化性樹脂で成形する構造は、金型を使用した成形時において、溶融樹脂を金型に注入する時間が長くなると共に、注入後において加熱して硬化させる工程を要するため、短時間で効率よく多量生産できない問題点と、高価である熱硬化性樹脂を使用することで製造コストが高騰する問題点があった。しかしながら、以上の電池パックでは、ホルダーケース２を構成する第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙの間に位置決スペーサー３を介在させることにより複数の電池セル１を定位置に配置するので、第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙに形成される保持部２１を浅くしても、電池セルの両端部を両側から挟み込みながら保持部２１で保持することが可能となる。すなわち、電池セル１の端部を挿入する保持部２１を浅く形成することで、金型を簡単な構造としつつ、使用する樹脂の量を低減して、製造時間を短縮しながら製造コストを低減でき、多量生産することが可能となる。また、熱硬化性樹脂製のホルダーケースは、優れた耐熱性を有するので、前述のように、電池セルに以上が生じた際に発火や発煙により高温に加熱されることがあっても、溶融されることなく隣接する電池セルへの類焼が有効に防止される。また、熱硬化性樹脂は耐薬品性にも優れているため、電池セルから排出される電解液等による弊害も防止できる。以上のような観点から、ここでは、ホルダーケースを製造する樹脂として、好ましくは熱硬化性樹脂を使用する。

（位置決スペーサー）
位置決スペーサー３は、第１ケース２Ｘの保持部２１と第２ケース２Ｙの保持部２１との間に配置されて、複数の電池セル１の中間部を保持して、これ等の電池セル１の位置を特定する。図６に示す位置決スペーサー３は、電池セル１を貫通させて、電池セル１の中間部を保持する挿通孔３Ａを複数開口してなる多孔プレートとしている。位置決スペーサー３に開口される挿通孔３Ａは、上下に配置される第１ケース２Ｘ及び第２ケース２Ｙの保持部２１と対向する位置に設けられている。さらに、挿通孔３Ａは、電池セル１の外周面に接触する内形としており、電池セル１の中間部を定位置に保持できるようにしている。この位置決スペーサー３は、挿通孔３Ａに挿入される電池セル１の中間部を保持することで、電池セル１をホルダーケース２内の定位置に位置決めできるようにしている。

以上の電池パック１０は、複数の電池セル１を位置決スペーサー３で位置決めしながら、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙとで電池セル１の両端部を両側から挟み込むように保持することで、多数の電池セル１を位置決めしながら簡単に対向する保持部２１に挿入することができる。例えば、第１ケース２Ｘの開口部に位置決スペーサー３を配置した状態で、位置決スペーサー３の挿通孔３Ａに電池セル１を挿通し、挿入側の端部を第１ケース２Ｘの保持部２１に挿入することで、電池セル１を位置決めしながら第１ケース２Ｘに配置できる。この状態で、第１ケース２Ｘに配置された多数の電池セル１は、下端が第１ケース２Ｘの保持部２１に挿入されると共に、中間部が位置決スペーサー３の挿通孔３Ａで位置決めされるので、上側の端部が前後左右に移動することなく、第２ケース２Ｙの保持部２１に挿入されにくくなる自体を解消できる。すなわち、第１ケース２Ｘに配置された多数の電池セル１は、中間部が位置決スペーサー３によって定位置に保持されることで、上側の端部の位置が位置決めされて、第２ケース２Ｙを上から被せる状態で確実に電池セル１の上側端部を第２ケース２Ｙの保持部２１に挿入できる。この構造は、実質的には、電池セル１の約半分の長さを収納する電池収納部と同じ状態で電池セルを位置決めしながら保持できる。したがって、反対側の端部を速やかに対向する保持部に挿入して、電池セル１の両端部を両側から挟み込むように保持できる。これにより、組立時の作業能率を向上できる。

位置決スペーサー３は、その厚さを薄くすることで電池セル１を挿通しやすくできると共に、電池セル１の中間部を保持する状態で、ホルダーケース２内に表出する領域を広くすることができる。したがって、位置決スペーサーの厚さは、好ましくは、電池セルの全長の１０％以下とすることができる。このような位置決スペーサー３は、樹脂製とし、あるいは金属製とすることもできる。

以上の位置決スペーサー３は、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙの対向する周壁２３で挟着されてホルダーケース２の中間に配置されている。図に示すホルダーケース２は、下ケースである第１ケース２Ｘの周壁２３の開口縁に沿って位置決めスペーサー３を配置している。このホルダーケース２は、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙの対向する周壁２３で位置決スペーサー３を挟着して定位置に固定する。ただ、段差凹部は、第２ケースに設けることもできる。また、位置決スペーサーは、接着して、あるいはネジ止めや係止構造によりホルダーケースに固定することもできる。

以上のようにして、内部に複数の電池セル１が収納されるホルダーケース２は、図６に示すように、第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙの対向位置に設けた連結ボス２９に連結ネジ３９がねじ込まれて第１ケース２Ｘと第２ケース２Ｙが固定される。図に示す第１ケース２Ｘは、端面プレート部２２と周壁２３に連結ボス２９を一体的に成形して設けている。ただ、第１ケースと第２ケースは、連結ボルトとナットを介して互いに連結することもできる。

（ホルダーケースの他の例）
さらに、ホルダーケースは、図７に示す構造とすることもできる。この図に示すホルダーケース７２は、電池セル７１の長手方向であって、厚さ方向の中間において、第１ケース７２Ｘと第２ケース７２Ｙに二分割されており、第１ケース７２Ｘと第２ケース７２Ｙの間には、複数の電池セル７１を挿入して定位置に保持する電池ホルダ７０が配置されている。図７に示す第１ケース７２Ｘと第２ケース７２Ｙも、電池セル７１の端面である接続端子１３が内側に配置される端面プレート部２２と、この端面プレート部２２の周囲に沿って形成された周壁２３とを備えている。この第１ケース７２Ｘと第２ケース７２Ｙも、全体の外形を略矩形状としており、周壁２３の対向する開口縁が互いに連結される。

図７に示す電池ホルダ７０は、電池セル７１が挿入される複数の保持筒７３を連結してなる形状で、この保持筒７３の内部に電池セル７１を挿入して、複数の電池セル７１をホルダーケース７２内の定位置に配置するようにしている。図に示す電池ホルダ７０は、複数の分割ユニット７０Ａに分割されており、これ等の分割ユニット７０Ａを個別にホルダーケース７２内の定位置に固定できるようにしている。この電池ホルダ７０も前述の保持部２１と同様の配列として複数の電池セル７２を収納できる構造としている。このような電池ホルダは、アルミニウム等の金属製とすることができ、あるいは樹脂製とすることもできる。金属製の電池ホルダは、熱伝導を高くして効果的に放熱できる。樹脂製の電池ホルダは、軽量にして安価にできる。

（バスバープレート４）
さらに、図２〜図５の電池パック１０は、ホルダーケース２の上下の外側に、ホルダーケース２に収納される複数の電池セル１の両端の電極端子１３を接続するバスバープレート４を備えている。バスバープレート４は、端面プレート部２２の外側をカバーする平板状の金属板であって、端面プレート部２２の接続孔２４から表出する複数の電池セル１の電極端子１３を接続するために複数の貫通孔４０を開口している。これ等の貫通孔４０は、端面プレート部２２に開口された接続孔２４と対向する位置に開口されている。

バスバープレート４は、ホルダーケース２に収納される複数の電池セル１の電極端子１３に電気接続される。図に示す電池パック１０は、ホルダーケース２の下ケースである第１ケース２Ｘの下面側であって、端面プレート部２２の外側に配置される第１のバスバープレート４Ｘと、上ケースである第２ケース２Ｙの上面側であって、端面プレート部２２の外側に配置される第２のバスバープレート４Ｙとを備えている。これ等のバスバープレート４は、端面プレート部２２の全体を被覆する形状と大きさを有しており、ホルダーケース２に収納される全ての電池セル１の電極端子１３を接続できる大きさとしている。バスバープレート４は、これを貫通する止ネジ（図示せず）を介してホルダーケース２に固定される。この構造は、バスバープレート４をホルダーケース２の定位置に確実に固定できる。

バスバープレート４は、図８〜図１０に示すように、リード板４５を介して電池セル１に接続される。図８と図９に示すリード板４５は、薄い金属板であって、バスバープレート４の貫通孔４０と対向する位置に連結孔４５Ａを開口すると共に、この連結孔４５Ａに位置して接続片４６、４７を備えている。接続片４６、４７は、リード板４５に一体的に連結して形成されている。リード板４５は、接続片４６、４７がバスバープレート４に開口された貫通孔４０に位置するようにバスバープレート４に固定されている。図８と図９に示すバスバープレート４は、１枚のリード板４５で構成されている。

バスバープレート４は、リード板４５の接続片４６、４７が電池セル１の電極端子１３に溶着されて、電池セル１に接続される。したがって、接続片４６、４７は、接続孔２４から表出する接続端子１３と対向する位置に配置されている。接続片４６、４７は、図１０に示すように、溶接ロッド６０が押圧される状態で、接続端子１３に溶着される形状と大きさに形成されている。さらに、図８に示すリード板４５は、連結孔４５Ａの開口縁と接続片４６との間に溶断部４８を形成している。図に示す溶断部４８は、細長い線状であってクランク状に形成されており、過電流が流れる状態で溶断されて、電池セル１の電極端子１３をリード板４５から確実に遮断できる構造としている。

リード板４５が固定されたバスバープレート４は、図１０に示すように、端面プレート部２２の外側面に積層される状態で配置され、リード板４５の接続片４７が端面プレート部２２の接続孔２４に配置される。接続孔２４に配置された接続片４７は、電池セル１の電極端子１３に溶着される。溶接時において、溶接ロッド６０は、図１０に示すように、リード板４５の接続片４７を端面プレート部２２の接続孔２４から表出する電極端子１３に押圧して溶着する。溶接ロッド６０は、バスバープレート４の貫通孔４０を通過して接続片４７を電池セル１の電極端子１３に押圧する状態で溶着する。以上のようにして、ホルダーケース２に収納された複数の電池セル１の両端の電極端子１３が、第１のバスバープレート４Ｘと第２のバスバープレート４Ｙとに接続されることで複数の電池セル１が並列に接続される。

さらに、図４と図５に示すバスバープレート４は、端面プレート部２２の外周縁から周壁２３に沿って折曲された折曲片４１、４３を備えており、折曲片４１、４３の先端部をさらに折曲して外部接続部４２、４４としている。図１〜図５に示す電池パック１０は、外形を矩形状とするホルダーケース２の対向する側面であって、第１面２Ａに折曲片４１を配置し、第３面２Ｃに折曲片４３を配置している。このように一対のバスバープレート４の折曲片４１、４３をホルダーケース２の対向する側面に配置することで、これ等の折曲片４１、４３が互いに干渉するのを阻止している。

第１のバスバープレート４Ｘは、ホルダーケース２の第１面２Ａに沿って折曲片４１を配置している。この折曲片４１は、第１ケース２Ｘの下面側から第１面２Ａに沿って立ち上がるように形成されると共に、先端部を水平方向に折曲して外部接続部４２としている。

第２のバスバープレート４Ｙは、ホルダーケース２の第３面２Ｃに沿って折曲片４３を配置している。この折曲片４３は、第２ケース２Ｙの上面側から第２面２Ｃに沿って垂れ下がるように形成されると共に、先端部を水平方向に折曲して外部接続部４４としている。ホルダーケース２は、第２のバスバープレート４Ｙの折曲片４３が配置される第３面２Ｃに、外部接続部４４を配置する段差面２８を形成している。このように、外部接続部４４を段差面２８配置することで、折曲片４３及び外部接続部４４をホルダーケース２の定位置に配置している。また、段差面２８において、外部接続部４４を確実に外部接続できるようにしている。

（カバー部材）
さらに、電池パック１０は、図１〜図６に示すように、バスバープレート４が固定されたホルダーケース２の上面側及び下面側の外側に位置して、バスバープレート４を被覆するカバー部材５を備えている。図に示すカバー部材５は、バスバープレート４の表面を被覆して絶縁している。カバー部材５は、絶縁性部材とすることが好ましく、好適には樹脂製とする。これにより、絶縁性と軽量化を安価に実現できる。また耐久性と熱伝導性を考慮すれば、アルミニウムなど金属製のカバー部材も利用できる。この場合は、金属製のカバー部材の表面を、ラミネートフィルムやビニールなどの絶縁性部材で被覆し、あるいは絶縁性の塗料を塗布して絶縁することもできる。

カバー部材５は、ホルダーケース２の上下面を被覆する形状と大きさを有している。図に示すカバー部材５は、ホルダーケース２の内形に沿う平板状の閉塞プレート部５１と、この閉塞プレート部５１の周囲に連結してなる側壁部５２とを備えている。側壁部５２は、外周面に係止凸部５４を設けており、この係止凸部５４をホルダーケース２の周壁２３設けた係止部３２に係止してホルダーケース２に固定されるようにしている。図に示す周壁２３は、係止凸部５４を係止する係止部３２として係止穴を開口している。さらに、図２と図３に示すホルダーケース２は、側壁部５２が連結される周壁２３を、外周壁２３ａと内周壁２３ｂとからなる二重壁構造としており、外周壁２３ａと内側壁２３ｂの間に形成される隙間に側壁部５２を挿入して、カバー部材５をホルダーケース２に連結する構造としている。図の周壁２３は、外周壁２３ａに前述の係止穴を開口して係止部３２としている。このように、ホルダーケース２側の連結部分を外周壁２３ａと内側壁２３ｂとの二重壁構造とすることで、カバー部材５をより強固にホルダーケース２に固定することができる。

図２〜図５に示すカバー部材５は、第１ケース２Ｘ側の外側であって下面側をカバーする第１のカバー部材５Ｘと、第２ケース２Ｙ側の外側であって上面側をカバーする第２のカバー部材５Ｙとを備えている。カバー部材５は、第２ケース２Ｙの上面側を第２のカバー部材５Ｙでカバーすることで、第２ケース２Ｙの端部プレート部２２と第２のカバー部材５Ｙとの間に、電池セル１の封口板１２側の端部に対向して形成される排出スペース７を設けている。

第１のカバー部材５Ｘは、第１ケース２Ｘの下面側を閉塞する閉塞プレート部５１と、この閉塞プレート部５１の周囲に連結されて第１ケース２Ｘの４つの側面を閉塞する側壁部５２を備えている。図４と図５の第１のカバー部材５Ｘは、ホルダーケース２の第２面２Ｂ、第３面２Ｃ、及び第４面２Ｄにおいて側壁部５２を周壁２３に連結して閉塞すると共に、第１面２Ａにおいては、第１のバスバープレート４Ｘの折曲片４１の外側面をカバーするカバー側壁部５２Ａを折曲片４１に接近させて閉塞している。図の第１のカバー部材５Ｘは、カバー側壁部５２Ａを高く形成しており、折曲片４１の外側面を広い面積でカバーできるようにしている。このように、折曲片４１をカバー側壁部５２Ａでカバーすることで、折曲片４１を定位置に配置しながら、第１のバスバープレート４Ｘと外部との意図しない接触を回避できるようにしている。

また、第２のカバー部材５Ｙは、第２ケース２Ｙの上面側を閉塞する閉塞プレート部５１と、この閉塞プレート部５１の周囲に連結されて第２ケース２Ｙの４つの側面を閉塞する側壁部５２を備えている。図４と図５の第２のカバー部材５Ｙは、ホルダーケース２の第１面２Ａ、図２面２Ｂ、及び第４面２Ｄにおいて側壁部５２を周壁２３に連結して閉塞すると共に、第３面２Ｃにおいては、第２のバスバープレート４Ｙの折曲片４３側の端縁部を閉塞するリブ状の遮断部５６を閉塞プレート部５１の内面に突出して形成している。さらに、第２のカバー部材５Ｙは、第２のバスバープレート４Ｙの折曲片４３の外側面をカバーするカバー側壁部５２Ｂを折曲片４３に接近させて閉塞している。さらに、図４と図５に示す第２のカバー部材５Ｙは、カバー側壁部５２Ｂの端部であって第２面２Ｂ側の端部を切除して切除部５２Ｃを設けている。この切除部５２Ｃは、ホルダーケース２に設けた突出連結部３６の上面をカバーしている。

（排出スペース７）
さらに、電池パック１０は、図２と図３に示すように、ホルダーケース２の上下面である端面プレート部２２の外側に形成される収納凹部２５を、カバー部材５で閉塞することで、ホルダーケース２とカバー部材５との間に電池セル１の端面から噴出される噴出体を流入させる排出スペース７を形成している。ホルダーケース２とカバー部材５との間に形成される排出スペース７は、バスバープレート４が配置されている。排出スペース７に配置されるバスバープレート４は、端面プレート部２２に積層して配置されており、バスバープレート４とカバー部材５との間に形成される隙間を排出スペース７としている。このような排出スペース７は、その隙間の幅を、数ｍｍ〜数ｃｍとすることができる。

以上の電池パック１０は、電池セル１に異常が発生してさらに過熱されると、内部から高温のガスが噴出し、あるいは燃焼する火炎となって噴出されることがある。このような場合、電池セル１は、外装缶１１の開口部を閉塞してなる封口板１２から高温のガスや火炎等の噴出体が噴出される状態となりやすい。したがって、電池パック１０は、電池セル１の封口板１２が配置される側の第２ケース２Ｙの外部に形成される排出スペース７には、この排出スペース７を外部に連通される開口部３５を設けている。これにより、異常が生じた電池セル１から排出される高温の噴出物を開口部３５から外部に誘導して排出できるようにしている。

図１〜図５に示す電池パックは、電池セル１の封口板１２を設けた端部と対向する排出スペース７であって、ホルダーケース２の上面側に設けた排出スペース７については、側壁部５２を介して周囲を閉塞すると共に、周囲の一部の領域を側壁部５２で閉塞することなく外部に連通させて、電池セル１の異常時に電池セル１の端面から排出される噴出物を通過させる開口部３５を設けている。図に示すホルダーケース２は、側面である第３面２Ｃの隅部（図４では右上部）であって、第２のカバー部材５Ｙに設けた切除部５２Ｃと対向する位置に、水平方向に突出する突出連結部３６を設けており、この突出連結部３６の上面側に形成された側壁を一部除去することで、排出スペース７を外部に連通させる開口部３５を設けている。このホルダーケース２は、第２ケース２Ｙの上面側を第２のカバー部材５Ｙで閉塞する状態で、突出連結部３６の上面側を閉塞プレート部５１の端部で閉塞しており、開口部３５に切除部５２Ｃを配置することにより、開口部３５を介して排出スペース７を外部に連通させている。この開口部３５は、図２に示すように、周囲が閉塞された排出スペース７を外部に連通させる唯一の領域として、異常が生じた電池セル１から排出される噴出物を通過させて外部に排出する。

さらに、電池パック１０は、この開口部３５の近傍に、温度異常を検出する温度検出部６を配置している。電池パック１０は、バスバープレート４の一部であって、ホルダーケース２の特定の部分に対向して温度検出部６を配置している。図に示すホルダーケース２は、突出連結部３６の上面にバスバープレート４の連結片４ａを配置しており、この連結片４ａの上面に温度検出部６を配置している。図に示す温度検出部６は、いずれかの電池セル１に異常が発生して、電池端面から高温の噴出物が排出され、あるいは発火すると、これ等の熱を確実に検出できるように、電池セル１から噴出された噴出物が通過する開口部３５に接近して配置している。

図２に示す電池パック１０は、いずれかの電池セル１（図２においては中央部の電池セル）に異常が生じて高温の噴出物が排出される状態を鎖線で示すと共に、この電池セル１から排出される噴出物が排出スペース７を通過して開口部３５から外部に排出される状態を矢印で示している。この図に示すように、異常が生じた電池セル１から排出される噴出物は排出スペース７内に流入されるが、排出スペース７は周囲を側壁部５２や遮断部５６で閉塞されているので、この閉塞部分から噴出物が外部に排出されることはなく、側壁部５２が切除された切除部５２Ｃに形成された開口部３５から外部に排出される。このため、排出スペース７内に流入される高温の噴出物は、外部に排出される際には確実に開口部３５を通過し、この開口部３５に接近して配置される温度検出部６により温度異常を確実に検出することができる。

なお、図２と図４に示す第２のカバー部材５Ｙは、開口部３５側の端縁部において、閉塞プレート部５１を一段低く成形してなる段差部５５を形成している。このように、第２のカバー部材５Ｙに段差部５５を形成することで、この段差部５５の内面を温度検出部６に接近させて、排出スペース７から排出される噴出物を、図２に示すように温度検出部６に接近するように通過させて、確実に温度検出できる。

（温度検出部６）
このような温度検出部６は、温度上昇を感知して電流を遮断するヒューズやブレーカ等の電流遮断素子、あるいは、周囲温度を検出する温度センサー等が使用できる。ヒューズやブレーカ等である電流遮断素子は、開口部３５から高温のガスが排出されると、高温ガスの熱で溶断され、あるいは可動接点を反転させて電流を遮断する。このような電流遮断素子である温度検出部６は、例えば、電池セルの中間電位を検出するリード線に接続することができる。

図１１は、複数の電池パック１０を備えるバッテリパック１００を示している。この図に示すバッテリパック１００は、１０個の電池パック１０を備えており、これ等の電池パック１０を外装ケース８に収納して互いに直列に接続している。さらに、各電池パック１０には、中間電位を検出するためのリード線７６が接続されている。電流遮断素子である温度検出部６は、図４に示すように、バスバープレート４の連結片４ａに接続すると共に、他端をリード線７６を介して電池パック１０の外部に配置されたコントローラ７５に接続している。この場合、電池パック１０に収納される電池セル１のいずれかに異常が生じて高温のガス等が排出されると、電流遮断素子が作動して中間電位を検出する検出ラインが切断されるので、異常が生じた電池セル１が収納された電池パック１０の中間電位をコントローラ７５側で検出できなくなる。これにより、異常が生じた電池セル１を含む電池パック１０を速やかに特定できる。

また、温度センサーである温度検出部は、周囲温度を抵抗値の変化として検出する。この温度検出部は、コントローラで検出される温度センサーから入力される周囲温度が所定の温度を超えると、いずれかの電池セルに異常が生じていることを温度センサーの検出温度から検出できる。

以上の電池パック１０は、図６に示すように、ホルダーケース２に設けた７６個の保持部２１に電池セル１を収納している。すなわち、この電池パック１０は、電池容量を４．６２Ａｈ／セルとする７６本の電池セル１をバスバープレート４を介して並列に接続して、出力電圧が約３Ｖ〜４．１５Ｖの大容量の電池パック１０を構成している。なお、ホルダーケース２に収納される電池セル１の数、配列及び接続に関してはこれに限られるものではなく、必要とされる電圧や出力容量によって変更が可能なことは言うまでもない。

本発明は、複数の電池セルをホルダーケース内に収納してなる電池パックであって、載置型の蓄電用設備の電源として、あるいは種々の電池機器のバックアップ用電源として好適に利用できる。

１００…バッテリパック
１…電池セル
２…ホルダーケース
２Ｘ…第１ケース
２Ｙ…第２ケース
２Ａ…第１面
２Ｂ…第２面
２Ｃ…第３面
２Ｄ…第４面
３…位置決スペーサー
３Ａ…挿通孔
４…バスバープレート
４Ｘ…第１のバスバープレート
４Ｙ…第２のバスバープレート
４ａ…連結片
５…カバー部材
５Ｘ…第１のカバー部材
５Ｙ…第２のカバー部材
６…温度検出部
７…排出スペース
８…外装ケース
１０…電池パック
１１…外装缶
１２…封口板
１３…電極端子
１４…凸部電極
２０…中空部
２１…保持部
２２…端面プレート部
２３…周壁
２３Ａ…段差凹部
２３ａ…外周壁
２３ｂ…内周壁
２４…接続孔
２５…収納凹部
２８…段差面
２９…連結ボス
３２…係止部
３５…開口部
３６…突出連結部
３９…連結ネジ
４０…貫通孔
４１…折曲片
４２…外部接続部
４３…折曲片
４４…外部接続部
４５…リード板
４５Ａ…連結孔
４６…接続片
４７…接続片
４８…溶断部
５１…閉塞プレート部
５２…側壁部
５２Ａ…カバー側壁部
５２Ｂ…カバー側壁部
５２Ｃ…切除部
５４…係止凸部
５５…段差部
５６…遮断部
６０…溶着ロッド
７０…電池ホルダ
７０Ａ…分割ユニット
７１…電池セル
７２…ホルダーケース
７２Ｘ…第１ケース
７２Ｙ…第２ケース
７３…保持筒
７５…コントローラ
７６…リード線

Claims (6)

1. 筒状で有底の外装缶の開口部を封口板で閉塞してなる複数の電池セルと、
   前記複数の電池セルを互いに平行な姿勢とし、かつ各電池セルの両端に設けられた電極端子を同一面に配置する姿勢で保持するホルダーケースと、
   前記ホルダーケースの上下面に配置されて、前記電池セルの電極端子が接続される一対のバスバープレートと、
   前記ホルダーケースの上下の外側に配置されて、前記バスバープレートを被覆するカバー部材と、
   前記ホルダーケースと前記カバー部材との間に配置されて、周囲温度を検出する温度検出部と
   を備えており
   前記カバー部材と前記ホルダーケースとの間に、前記電池セルの異常時において、該電池セルの端面から噴出される噴出体を流入させる排出スペースを形成しており、
   前記排出スペースは、周囲が閉塞されると共に、周囲の一部の領域を外部に連通させて、噴出物を通過させる開口部を設けており、前記開口部に接近して前記温度検出部を配置してなる電池パック。
2. 請求項１に記載される電池パックであって、
   前記ホルダーケースは、第１ケースと第２ケースに分割されており、前記第１ケース及び前記第２ケースは、前記電池セルの端面が内側に配置される端面プレート部と、前記端面プレート部の周囲に沿って形成された周壁とを備えており、
   前記第１ケース及び前記第２ケースは、前記端面プレート部の外側面に前記バスバープレートを配置する収納凹部を形成しており、前記収納凹部を前記カバー部材でカバーして前記排出スペースを形成している電池パック。
3. 請求項２に記載される電池パックであって、
   前記複数の電池セルは、同じ向きに並べて前記ホルダーケースに収納されており、
   前記第１ケース及び前記第２ケースは、前記端面プレート部を貫通する接続孔を開口して、前記接続孔から前記電池セルの電極端子を露出させると共に、前記電極端子を前記バスバープレートに接続して前記複数の電池セルを並列に接続してなる電池パック。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載される電池パックであって、
   前記ホルダーケースが熱硬化性樹脂で成形されてなる電池パック。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載される電池パックであって、
   前記電池セルの封口板を設けた端部と対向する前記排出スペースに前記開口部を形成してなる電池パック。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載される電池パックであって、
   前記温度検出部が温度ヒューズで、一端が前記バスバープレートに接続されると共に、他端がリード線を介して外部に接続されてなる電池パック。

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