JP5619154B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本発明は、複数の素電池をケースに収納した電池パックに関するものである。

複数の電池をケースに収容して、所定の電圧及び容量を出力できるようにした電池パックは、種々の機器、車両等の電源及び家庭用電源として広く使用されている。中でも、汎用的な電池を並列・直列接続して、所定の電圧及び容量を出力するようにモジュール化し、この電池モジュールを種々組み合わせることによって、多種多様な用途に対応可能とする技術が採用され始めている。このモジュール化技術は、電池モジュールに収容する電池を高性能化することによって、電池モジュール自身の小型・軽量化が図られるため、電池パックを組み立てる際の作業性が向上するとともに、車両等の限られた空間へ搭載する際の自由度が向上するなど、様々なメリットも有する。

一方、電池モジュールに収容する電池の高性能化に伴い、電池自身の安全性確保に加え、複数の電池が集合した電池モジュールにおける安全性確保も重要になってくる。特に、電池内での内部短絡等による発熱で電池内にガスが発生し、安全弁が作動して高温ガスが電池外に放出された場合、周辺の電池が高温ガスに曝されると、正常な電池にまで影響を与え、連鎖的な劣化を引き起こすおそれがある。

このような問題に対して、特許文献１には、複数の電池を収容しているケースを、区画壁によって、電池を収容する電池室と、電池から放出される高温ガスを排気する排出室とに区画するとともに、電池の安全弁の開口部を排気室に連通させた構成の排気機構を備えた電源装置が記載されている。排気機構をこのように構成することによって、電池の安全弁から放出される高温ガスを、電池室に流入させることなく排気室に流入させて、ケースの排出口からケース外に排出させることができる。これにより、周辺の電池が、異常電池から放出された高温ガスに曝させるのを防止できるため、正常な電池に与える影響を低減させることができる。

特開２００７−２７０１１号公報 特開２０１０−１２６０１５号公報

特許文献１に記載された排気機構は、排気室を密閉構造にすることによって、電池の開口部から排出室に流入したガスが、再び電池室に流入するのを防止できるため、正常な電池の連鎖的な劣化を防止できる点では優れている。

けれども特許文献１に記載された技術には、ガスが排気される際のガスの処理についてはなんら記載されていない。例えば車載用電池パックは座席の下に設置されることが多く、ガスがそのまま車室内に放出されると乗員が危険な状態になる可能性もある。また仮定用電源として家の外壁脇に設置される場合も、放出されるガスがたまたま電源の横を通りかかった人に吹きかかる可能性がある。

さらに重要なことは、電池に水が接触すると短絡するおそれがあり、そのため電池パックの内部に水が入ることを防止する必要があるが、水が入ることを防止するためには電池パックを密閉する必要があり、これは上述のガスを速やかに排出する機能とはトレードオフの関係にある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外部からの水の侵入を確実に防止するとともに電池からガスが発生したら安全に外部にガスを放出する電池パックを提供することにある。

本発明に係る第１の電池パックは、リチウムイオン二次電池である複数の素電池と、前記複数の素電池を収納するケースと、前記ケースに取り付けられ、前記素電池から発生するガスを外部へ放出するガス排出ダクトとを備え、前記ガス排出ダクトは、出口又は排出経路の途中に防水部材からなる蓋部が配置されて、該蓋部によって密閉されており、前記蓋部を開封して前記ガス排出ダクトを開通させる開通部材を更に備えており、前記開通部材は、前記素電池から発生する前記ガスによって蓋部を開封して前記ガス排出ダクトを開通させるように作動する構成を備えている。

蓋部を開封してガス排出ダクトを開通させるというのは、蓋部に貫通孔を形成する、又は蓋部を移動・形状変更させることによって密閉状態を解消させる等、蓋部に何らかの作用を与えて電池パック内部と外部とを連通させるようにすることを意味している。また、開通部材がガスによって作動するというのは、ガスの温度や圧力、流れなどによって開通部材にガス排出ダクトを開通させる作用を発現させることを意味している。

本発明に係る第２の電池パックは、リチウムイオン二次電池である複数の素電池と、前記複数の素電池を収納するケースと、前記ケースに取り付けられ、前記素電池から発生するガスを外部へ放出するガス排出ダクトとを備え、前記ガス排出ダクトは、出口又は排出経路の途中に防水部材からなる蓋部が配置されて、当該蓋部によって密閉されており、前記蓋部は、前記素電池から発生する前記ガスによって開口する構成を備えている。

蓋部が素電池から発生するガスによって開口するというのは、蓋部がガスの圧力により破断されたり吹き飛ばされたりする、又はガスの熱により溶融して孔が開く、ということである。

本発明に係る第３の電池パックは、リチウムイオン二次電池である複数の素電池と、前記複数の素電池を収納するケースとを備え、前記ケースには、前記素電池から発生するガスを外部へ放出するガス排出孔が設けられており、前記ガス放出孔は、防水部材からなる蓋部によって密封されており、前記蓋部は、前記素電池から発生する前記ガスによって開口する構成を備えている。

前記蓋部は少なくとも一部が防水透湿性部材からなっていてもよい
防水透湿性部材とは、液体としての水は通過させないが気体としての水（水蒸気）は通過させる部材であり、ガス排出ダクトの途中に蓋部として用いられると、電池パックの外部から内部へ侵入しようとする水はシャットアウトするが、電池パック内部の水蒸気は外部へと放出される部材であって、例えばＧＯＲＥ-ＴＥＸ（登録商標）、エントラント（登録商標）、ＤＲＹ−ＴＥＣ（登録商標）等を挙げることができる。

上記の構成により、電池パック内に外部から水が入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池からガスが発生したら確実に外部に排出することができる。そしてガス排出ダクトを設けることによりガスの出口を安全な位置に設定することができる。

実施形態における電池モジュールに使用する素電池の構成を模式的に示した断面図である。 実施形態における電池ブロックの構成を模式的に示した断面図である。 実施形態における電池パックの構成を示した図である。 実施形態１のガス排出ダクトの出口近傍の模式的な縦断面図である。 （ａ）は実施形態１の変形例１に係るガス排出ダクトの出口近傍の模式的な縦断面図であり、（ｂ）は蓋部が開いた状態の図である。 （ａ）は実施形態１の変形例２に係るガス排出ダクトの出口近傍の模式的な縦断面図であり、（ｂ）は蓋部が開いた状態の図であり、（ｃ）〜（ｆ）はまた別の例を示す図である。 実施形態１の変形例３に係るガス排出ダクトの出口近傍の模式的な縦断面図である。 実施形態２のガス排出ダクトのみの模式的な縦断面図である。 実施形態２の変形例１に係るガス排出ダクトの出口近傍の模式的な縦断面図である。 実施形態３における電池モジュールを模式的に示した図である。 ある実施形態における電池パックの構成を示した模式的な一部断面図である。 ある実施形態における別の電池パックの構成を示した模式的な一部断面図である。 実施形態２の変形例２に係るガス排出ダクトの模式的な図である。 実施形態３の変形例における電池パックを模式的に示した図である。 （ａ）は蓋部の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のXVB−XVB線断面図である。

本発明の実施形態を説明する前に、まず、本発明を想到するに至った経緯を説明する。

一般的に、パック構造の内部から排気をするために排気経路を確保する場合は、確実に且つ容易に排気が行えるように外部と内部とが確実に連通している排気経路を作成するものである。しかしながら、大容量の電池パックを自動車等の車両に搭載した場合、車両が冠水路等を走行した際、電池パック内に水等が侵入するおそれがある。そのため、通常は、複数の電池モジュールを収容するケースを密閉状態にして、電池パックに防水機能を持たせている。従って排気経路も防水のために、密閉状態にする必要がある。

上述のように電池パックでは、普段は防水のために密閉状態としておき、電池パック内でガスが発生したときには速やかに電池パック外にガスを排出するという対立する２つの機能を備えている必要があり、このようなことは大容量の電池パックを屋外にて使用するようになってはじめて現れてきた課題である。本発明はこのような課題を解決するために本願発明者らによりなされたものである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。また、複数の素電池の集合体の最小単位を電池ブロックとし、電池ブロックを複数組み合わせて筐体に収めた所定の電圧及び容量を持つ単位を電池モジュールとし、電気機器や電動装置の電源として所定の数の電池モジュールを組み合わせたものを電池パックと言うこととする。このような構成とすることにより、規格化された電池モジュールを組み合わせることにより、様々な電気機器や電動装置の電源に対応できるとともに、電池モジュール、電池パックを低コストで簡単に作製することが可能となる。

（実施形態１）
＜素電池＞
図１は、実施形態１における電池ブロックに使用する電池１００の構成を模式的に示した断面図である。なお、本実施形態の電池ブロックに使用する電池は、ノート型パソコン等の携帯用電子機器の電源として単体でも使用できる電池であってもよい（以下、電池ブロックに使用する電池を、「素電池」と呼ぶ）。この場合、高性能の汎用電池を、電池ブロックの素電池として使用することができるため、電池ブロックの高性能化、低コスト化をより容易に図ることができる。

本実施形態の素電池１００は、例えば、図１に示すような、円筒形のリチウムイオン二次電池を採用することができる。このリチウムイオン二次電池は、通常の構成をなすもので、内部短絡等の発生により電池内の圧力が上昇したとき、ガスを電池外に放出する安全機構を備えている。以下、図１を参照しながら、素電池１００の具体的な構成を説明する。

図１に示すように、正極２と負極１とがセパレータ３を介して捲回された電極群４が、非水電解液とともに、電池ケース７に収容されている。電極群４の上下には、絶縁板９、１０が配され、正極２は、正極リード５を介してフィルタ１２に接合され、負極１は、負極リード６を介して負極端子を兼ねる電池ケース７の底部に接合されている。

フィルタ１２は、インナーキャップ１３に接続され、インナーキャップ１３の突起部は、金属製の弁板１４に接合されている。さらに、弁板１４は、正極端子を兼ねる端子板８に接続されている。そして、端子板８、弁板１４、インナーキャップ１３、及びフィルタ１２が一体となって、ガスケット１１を介して、電池ケース７の開口部を封口している。

素電池１００に内部短絡等が発生して、素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１４が端子板８に向かって膨れ、インナーキャップ１３と弁体１４との接合がはずれると、電流経路が遮断される。さらに素電池１００内の圧力が上昇すると、弁体１４が破断する。これによって、素電池１００内に発生したガスは、フィルタ１２の貫通孔１２ａ、インナーキャップ１３の貫通孔１３ａ、弁体１４の裂け目、そして、端子板８の開放部８ａを介して、外部へ排出される。

なお、素電池１００内に発生したガスを外部に排出する安全機構は、図１に示した構造に限定されず、他の構造のものであってもよい。

＜電池モジュール＞
図２は、本実施形態における電池モジュール２００の構成を模式的に示した断面図である。本実施形態においては、電池モジュール２００は、電池ブロックを１個又は複数並べたものである。また一つの電池ブロック中の素電池１００同士は互いに並列に接続されている。

図２に示されているのは、複数の素電池１００が配列されて並列に接続されている一つの電池ブロック部分の模式的な断面（素電池の断面はハッチングを付けずに見やすくしている）であり、電池モジュール２００内の電池ブロックは複数の素電池１００が容器２０内に収容されている構成を有している。なお、各素電池１００は、容器２０内に収納された冷却ブロック２４に形成された円筒形の貫通孔に挿入されている。また、素電池１００は、図１に示したように、素電池１００内に発生したガスを電池外に排出する開放部８ａを備えている。

容器２０は、複数の素電池１００の一端側（本実施形態では、正極端子８側）に配設された平板（板状部材）３０によって、複数の素電池１００を収容する収容部３１と、素電池１００の開放部８ａから排出されるガスを容器２０外に排気する排気経路部３２とに区画されている。そして、素電池１００の開放部８ａは、平板３０に形成された開口部３０ａを介して排気経路部３２に連通している。

排気経路部３２は、平板３０と容器２０の外装板２１との間で形成されている。素電池１００の開放部８ａから排出されるガスは、平板３０に形成された開口部３０ａを介して排気経路部３２に排出された後、容器２０に設けられた排出口２２より、容器２０外に排出される。

なお、平板３０は、素電池１００の一端部（本実施形態では、正極端子８側の端部）に密着して配設されるため、収容部３１は、平板３０により密閉状態になっている。そのため、素電池１００の開放部８ａから平板３０の開口部３０ａを介して排気経路部３２に排出されたガスが収容部３１に入ってしまうことはない。

＜電池パック＞
図３は、本実施形態に係る電池パック３００を、ケース４０の上蓋を取り外して上から見た状態を模式的に示したものである。電池パック３００は複数の電池モジュール２００，２００，…（ここでは６つ）をケース４０に収納しており、ガス排出ダクト４２が取り付けられている。

電池パック３００においては、各電池モジュール２００，２００，…の排気経路部３２がそれぞれ排出口２２を経由してガス排出ダクト４２に連結されており、いずれかの素電池１００から発生するガスは、排気経路部３２から排出口２２及びガス排出ダクト４２を通って電池パック３００の外部に排出される。

ガス排出ダクト４２の出口４４は、ガスが排出されても安全である位置に配置される。例えば電池パック３００が電気自動車に搭載された場合は、乗務員室と外板との間に配置されたり、車体の下に配置されて地面に出口４４が向くように設置されたりする。このように配置されることにより、乗務員や車の近くにいる人が安全であるとともに車内の可燃物へガスが当たることを避けることができる。なお、電池パック３００を使用する機器や装置など或いは電池パック３００の設置場所によってガス排出ダクト４２の出口４４の設置位置は異なってくる。

ガス排出ダクト４２のガスの排出経路の出口４４には、図４に示すように防水部材からなる蓋部５１が設置されている。蓋部５１はシート状の部材であって、出口４４を平らな状態で塞いでいる。そしてシートの周縁部はガス排出ダクト４２の出口４４外周近辺を覆うように配置されて、その部分をリング状の押さえ部材４５が押さえ込むことで蓋部５１がガス排出ダクト４２に固定されている。この蓋部５１によってガス排出ダクト４２は、外部から電池パック３００内部へ水が侵入してくることを防止されている。また、蓋部５１をＧＯＲＥ-ＴＥＸのような防水透湿性部材からなるシート部材とすると、電池パック３００内の結露を防止できる。

ガス排出ダクト４２内の出口４４近辺には、開通部材６１が設置されている。開通部材６１は円錐形状であって、頂点を蓋部５１に向け、中心軸が蓋部５１の出口４４を塞ぐ平らな部分と略直交するように支持部６２によって支持されている。

素電池１００の一つが異常状態になって内部からガスが発生すると、そのガスは音速に近い速さで素電池１００から排出されていく。そのガスがガス排出ダクト４２を通ってその出口４４に達すると、ガスの圧力を開通部材６１の円錐形内面が受けてその力で支持部６２が破断し、開通部材６１が蓋部５１に衝突する。衝突は開通部材６１の頂点側から生じるので、尖った頂点が蓋部５１を突き破り、その破断部分からガスが外部に排出される。なお、支持部６２は、地震や走行時の車の振動程度では破断・変形をしない強度を備えている。

素電池１００から発生するガスは高温であり、且つ電池パック３００内の排気経路３２の容量に比べて大量に発生するため、速やかに電池パック３００外部にガスを排出することが好ましい。本実施形態ではガスが蓋部５１に到達したらすぐに蓋部５１に孔が開けられるので、速やかにガスが外部に排出される。

このように、蓋部５１をガス排出ダクト４２の出口４４を密閉するように設けて、開通部材６１も設けることにより、外部から水が排出ダクト４２及び電池パック３００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。さらにガス排出ダクト４２の出口４４の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。なお、ガス排出ダクト４２の出口４４の設置場所は、電池パック３００を使用する機器や設置場所によって変わってくる。ガスが排出された素電池１００は、電池モジュール２００ごと交換する必要があり、その際にガス排出ダクト４２も一緒に交換して、蓋部５１と開通部材６１とを新しくする。

−変形例１−
図５に本実施形態の変形例１に係る蓋部５２および開通部材を示す。蓋部５２と開通部材以外は上述の通りである。変形例１においては、蓋部５２がガス排出ダクト４２の出口４４を塞いで密閉している。蓋部５２は上記の蓋部５１と同じ防水性素材からできている。蓋部５２の素材は防水透湿性部材であってもよい。

変形例１では蓋部５２の一端が第１固定部材６３によってガス排出ダクト４２に固定されており、蓋部５２の別の端部が第２固定部材６４によってガス排出ダクト４２に固定されている。地震や走行時の車の振動程度では、第１及び第２固定部材６３，６４は蓋部５２を強固に固定したままである。しかし、素電池１００から発生したガスの圧力が蓋部５２にかかると、その力で第２固定部材６４が変形して蓋部５２がガス排出ダクト４２から外部方向へ移動可能になる。そして第１固定部材６３によって固定された部分が支点となり、蓋部５２がガスの圧力によって外側に扉が開くように移動してガスを外部に排出させる。

本変形例においては、第１及び第２固定部材６３，６４が開通部材である。

本変形例においても、外部から水が排出ダクト４２及び電池パック３００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。さらにガス排出ダクト４２の出口４４の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。

蓋部５２は、樹脂や金属などからなるリング状外枠にＧＯＲＥ-ＴＥＸのような防水透湿性部材からなるシート部材を貼り付けて、中央部を透湿性の部材としてもよい。第２固定部材６４が蓋部５２を固定する構造は、係合構造であってもよいし、嵌合構造でもよいし、接着固定構造でもよい。第２固定部材６４が変形して蓋部５２が移動可能になる以外にも、係合構造が外れることにより蓋部５２が移動可能になったり、その他の固定構造が破壊されることにより蓋部５２が移動可能になってもよい。

−変形例２−
図６に本実施形態の変形例２に係る蓋部５２および開通部材を示す。蓋部５２と開通部材以外は上述の通りである。変形例２においては、蓋部５２がガス排出ダクト４２の出口４４を塞いで密閉している。蓋部５２は防水性素材からできている。蓋部５２の素材は防水透湿性部材であってもよい。

変形例２では蓋部５２の一端がガス排出ダクト４２に固定されており、蓋部５２の別の端部が固定部材６８によってガス排出ダクト４２に固定されている。固定部材６８はある温度以上になると形状が変化する形状記憶合金、或いはバイメタルからなっている。

地震や走行時の車の振動程度では、固定部材６８は蓋部５２を強固に固定したままである。しかし、素電池１００から発生したガスが蓋部５２に到達すると、その熱により固定部材６８が変形して蓋部５２がガス排出ダクト４２から外部方向へ開くように移動してガスを外部に排出させる。一定以上の温度となることにより、固定部材６８は蓋部５２との係合状態を解消する。

本変形例においては、固定部材６８が開通部材である。また、図６（ｃ）〜図（ｆ）に示されているように、ある温度以上になると形状が変化する形状記憶合金、あるいはバイメタルによって蓋部５２を作成してもよい。素電池１００から発生したガスが蓋部５２に到達すると、その熱により蓋部５２がガス排出ダクト４２から外部方向へ開くように変形してガスを外部に排出させる。

本変形例においても、外部から水が排出ダクト４２及び電池パック３００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。さらにガス排出ダクト４２の出口４４の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。

蓋部５２は、樹脂や金属などからなるリング状外枠にＧＯＲＥ-ＴＥＸのような防水透湿性部材からなるシート部材を貼り付けて、中央部を透湿性の部材としてもよい。

−変形例３−
図７に本実施形態の変形例３に係る蓋部５１および開通部材６５を示す。開通部材６５以外は上述の実施形態１の通りである。変形例３は、蓋部５１がガス排出ダクト４２の出口４４を塞いで密閉している。蓋部５１は防水性素材から作成されている。蓋部５１の素材は防水透湿性部材であってもよい。

変形例３では、棒の先に尖った先端を有するおもりを付けた振り子が開通部材６５となっている。棒の一端はガス排出ダクト４２の内壁に固定されており、地震や走行時の車の振動程度では固定されたままである。しかし素電池１００から発生したガスの圧力が開通部材６５にかかると、棒の固定状態が解かれて振り子が振れて、おもりの尖った先端が蓋部５１を突き破り、ガスが外部に排出される。

本変形例においても、外部から水が排出ダクト４２及び電池パック３００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。さらにガス排出ダクト４２の出口４４の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。

−変形例４−
図１１に本実施形態の変形例４に係る電池パック３０１を示す。図３とは異なり、図１１は電池パック３０１を横から見て、ケース４０を破断させた一部断面図である。本変形例では、各電池モジュール２００，２００，…の排出口が、電池パック３０１内に設けられた内部ダクト７０に連結・連通しており、内部ダクト７０の出口は、電池パック３０１のガス排出ダクト４２に繋がっている。ガス排出ダクト４２の出口４４ａは、ＧＯＲＥ-ＴＥＸのような防水透湿性部材からなるシート部材を用いた蓋部により密閉されており、この蓋部を開通させる開通部材が存している。この蓋部および開通部材は、上述の本実施形態及び各変形例のいずれかのものを適用することができる。

本変形例においても、外部から水が排出ダクト４２及び電池パック３０１内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。

−変形例５−
図１２に本実施形態の変形例５に係る電池パック３０２を示す。図３とは異なり、図１２は電池パック３０２を横から見て、ケース４０を破断させた一部断面図である。本変形例では、各電池モジュール２００，２００，…の排出口から短いモジュール用排出ダクト２４２が突き出している。モジュール用排出ダクト２４２の出口２４４は、電池パック３０２内に存しており、ＧＯＲＥ-ＴＥＸのような防水透湿性部材からなるシート部材を用いた蓋部により密閉されている。この蓋部は上記のような開通部材により開通させられてもよいし、開通部材なしでガスの圧力・温度により蓋部を開通させてもよい。電池パック３０２のガス排出ダクト４２の出口４４ａも、ＧＯＲＥ-ＴＥＸのような防水透湿性部材からなるシート部材を用いた蓋部により密閉されており、この蓋部を開通させる開通部材が存している。さらに上記の蓋部および開通部材は、上述の本実施形態及び各変形例のいずれかのものを適用することができる。なお、モジュール用排出ダクト２４２の出口２４４に蓋部を設けないで出口２４４を開口させたままであっても構わない。

本変形例においても、外部から水が排出ダクト４２及び電池パック３０２及び電池モジュール２００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る電池パックを図１〜３、８を基に説明する。

＜素電池＞
図１は、実施形態２における電池モジュールに使用する素電池１００の構成を模式的に示した断面図である。なお、この素電池１００は実施形態１の素電池１００と同じであるので、構造等の説明は上述の通りである。

＜電池モジュール＞
図２は、本実施形態における電池モジュール２００の構成を模式的に示した断面図である。なお、この電池モジュール２００は実施形態１の電池モジュール２００と同じであるので、構造等の説明は上述の通りである。

＜電池パック＞
図３は、本実施形態に係る電池パック３００を、ケース４０の上蓋を取り外して上から見た状態を模式的に示したものである。なお、この電池パック３００は実施形態１の電池パック３００と、蓋部及び開通部材を除いて同じであるので、これら２つを除いた構造等の説明は上述の通りである。

ガス排出ダクトのみを断面としてその内部を観察できるようにした図８に示すように、本実施形態の蓋部５３はガス排出ダクト４２の排出経路の途中であって且つ電池パック３００のケース４０に近い部分に設置されている。この蓋部５３は樹脂よりなる防水透湿性のメンブレン、例えばＧＯＲＥ-ＴＥＸのメンブレンからなっている。蓋部５３はリング状の押さえ部材４８によってガス排出ダクト４２の内部に固定され、ガス排出ダクト４２を密閉している。これにより外部から電池パック３００内部へ水が侵入することを確実に防止できる。また、電池パック３００内の水分が水蒸気となって蓋部５３を通過して電池パック３００の外部に出ていくので、電池パック３００内部の結露を防止できる。

本実施形態の蓋部５３は電池パック３００のケース４０に近い部分に設置されているため、素電池１００との距離が実施形態１の蓋部５１，５２に比べて小さい。従って、素電池１００から発生したガスが比較的高温のまま蓋部５３に衝突する。このガスの温度により蓋部５３の素材が溶融したり素材の強度が下がったりして、溶融したり強度が下がった部分からガスの圧力により蓋部５３の素材が破断してガス排出ダクト４２の排出経路が開通する。こうしてガスは発生した後に速やかに電池パック３００の外部に排出される。

本実施形態においても、外部から水が電池パック３００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。さらにガス排出ダクト４２の出口の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。本実施形態では開通部材が不要であるため、実施形態１に比べて簡単な構造であり低コストにできる。本実施形態はガス排出ダクト４２の途中に水が溜まってしまう場所が無い場合、例えばガス排出ダクト４２が水平、あるいは水平と下向きの組合せで延びている場合に、適用することが好ましい。実施形態１のように出口４４に蓋部を設ける場合は、ガス排出ダクト４２の途中に水が溜まってしまう場所があっても構わない。

−変形例１−
図９に本実施形態の変形例１に係るガス排出ダクト４３および蓋部５４を示す。ガス排出ダクト４３および蓋部５４以外は上述の実施形態２と同じ構造であり、同じ部材を用いている。この変形例は、蓋部５４がガス排出ダクト４３の出口４４’を塞いで密閉している。蓋部５４は上記の蓋部５３と同じ樹脂からなる防水透湿性のメンブレンからできていて、リング状の押さえ部材４５’によりガス排出ダクト４３に固定されている。

本変形例では、ガス排出ダクト４３の内径が出口４４’近辺で小さくなっており、ガスの排出流路が絞られている。従って、素電池１００からガスが発生した場合は、ガス排出ダクト４３の出口４４’のところでガスの流速が大きくなり、蓋部５４に大きな衝撃力がかかり、蓋部５４が破断する。このようにしてガスは外部に速やかに排出される。

本変形例においても、外部から水が排出ダクト４３及び電池パック３００内に入り込むことを確実に防止できるとともに、素電池１００から発生したガスは速やかに外部に排出することができる。さらにガス排出ダクト４３の出口４４’の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。また、開通部材が不要であるので、簡単な構造でかつ安価に製造できる。

−変形例２−
図１３に本実施形態の変形例２に係るガス排出ダクト４３’及び蓋部５４を備えた電池パック３０４を示す。なお、ガス排出ダクト４３’以外は上述の変形例１と同じ構造であり、同じ部材を用いている。

本変形例では、排出ダクト４３’が上下方向において複数回屈曲してジグザグ構造となっている。そして、排出ダクト４３’の中でも、その前後に比べてより下側に位置する水溜部７１，７２が２箇所存している。水溜部７１，７２は、その近辺を含めて最も低い位置に存している。排出ダクト４３’を曲線と見れば、水溜部７１，７２は極小値のところに当たる。

変形例１と同様に本変形例でもガス排出ダクト４３’の内径が出口４４ｂ近辺で小さくなっており、ガスの排出流路が絞られている。従って、ガス排出ダクト４３’の出口４４ｂのところでガスの流速が大きくなり、蓋部５４に大きな衝撃力がかかり、蓋部５４が破断する。このようにしてガスは外部に速やかに排出される。

本変形例では、蓋部５４が破断した後に、例えば冠水道路を車が走行した場合に水がガス排出ダクト４３’の出口４４ｂからガス排出ダクト４３’内に流れ込むおそれがある。しかしながら、たとえ水が出口４４ｂからガス排出ダクト４３’内に流れ込んできても、水溜部７１，７２の部分に水が溜まることにより、水が電池パック３０４の内部へと流れ込むことを防止することができる。従って、蓋部５４が破断した後でも外部から電池パック３０４内への水の侵入を防ぐことができる。また、本変形例でも上記変形例１の効果を奏する。

（実施形態３）
実施形態３に係る電池パックは、図１０に示す電池モジュール２００’を用いている。そして、図３に示す通り、ケース４０の中に６つの電池モジュール２００’が収納されている。なお、素電池は図１に示す構造を有している。

本実施形態では、防水性部材からなる蓋部５６が電池モジュール２００’の容器に取り付けられている。つまり、電池モジュール２００’の容器に孔を開け、その孔を蓋部５６により密閉している。従ってガス排出ダクト４２には蓋部が取り付けられていない。電池モジュール２００’に蓋部５６が取り付けられていることで、素電池１００から発生したガスが高温かつ高速で蓋部５６に衝突することになり、開通部材がなくても蓋部５６がガスの熱あるいは圧力で溶融・破断して、ガス排出ダクト４２をガスが通行可能とする。

本実施形態においては、蓋部５６により電池モジュール２００’の内部に外部から水が入り込むことを確実に防止することができる。また、蓋部５６を防水透湿性部材にすれば、電池モジュール２００’内部に結露することを防止できる。開通部材が不要であるので、簡単な構造でかつ安価に製造できる。また、ガス排出ダクト４２の出口４４の設置場所を上述したような所定の場所にすることにより、安全にガスの排出を行うことができる。

−変形例−
図１４に本実施形態の変形例に係る電池パック３０３を示す。本変形例では、図１０に示された電池モジュール２００’と同様の構造が電池パック３０３に適用されている。なお、電池パック３０３内に収容されている電池モジュールは図２に示されているものでもよいし、図１０に示されているものでもよい。

本変形例では、防水性部材からなる蓋部５５が電池パック３０３のケースに取り付けられている。つまり、電池パック３０３のケースに孔を開け、その孔を蓋部５５により密閉している。電池パック３０３に蓋部５５が直接取り付けられていることで、素電池１００から発生したガスが高温かつ高速で蓋部５５に衝突することになり、開通部材がなくても蓋部５５がガスの熱あるいは圧力で溶融・破断して、電池パック３０３からガスを速やかに排出させることができる。

ここで使用される蓋部５５は、図１５に示すように、シート状の防水透湿性部材５７がドーナツ状の支持部材５８により支持された円盤形状の部材である。支持部材５８の外縁から突き出した係合部５９によって電池パック３０３のケースに固定されている。

本変形例においては、蓋部５５により電池パック３０３の内部に外部から水が入り込むことを確実に防止することができ、電池パック３０３内部に結露することを防止できる。開通部材が不要であるので、簡単な構造でかつ安価に製造できる。

（その他の実施形態）
上記の実施形態は例示であり、これらの例によって本発明は限定されない。開通部材の構造、開通機構も特に限定されず、ガスの流出圧力やガス流、熱などによって蓋部を確実に開口できるものであればどのようなものでも構わない。電池モジュールや電池パックの構成も上記の例に限定されず、例えば、電池パックに含まれる電池モジュールの数は６よりも多くても良いし少なくてもよい。電池パック内の電池モジュールの配置も、１列でもよいし、３列以上でもよい。また、２段以上に電池モジュールを積み重ねてもよい。

ガスの圧力や熱などによって発熱して蓋部を破断・溶断させる物質を開通部材として、蓋部近辺或いは蓋部に接触させて設置してもよい。蓋部のガス排出ダクトへの固定方法は、押さえ部材による固定に限られず、接着剤で接着させて固定させたり、その他の固定方法を用いてもよい。

図１１又は１２における電池パックを実施形態２，３及びそれらの変形例において用いてもよい。また、図１５に示す蓋部５５を実施形態１，２及びそれらの変形例に用いてもよい。

実施形態１における蓋部と開通部材とのセットの設置場所は、ガス排出ダクト４２の出口４４付近に限定されず、ガスの排出経路の途中であってもよい。

実施形態２において、蓋部として防水性の素材である融点の低い樹脂フィルム、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムなどを用いてもよい。あるいは、防水透湿性の膜の一部をこのような樹脂フィルムに置き換えて、樹脂フィルム部分から破断または溶断するようにしてもよい。

複数個の電池パックを横に並べる、又は縦に積み上げる、あるいは横に並べるのと縦に積み上げるのとを組み合わせて、全体で一つの電源ユニットとした場合も、各電池パックに外部へ通ずるガス排出ダクトをそれぞれ取り付けておけば、上記の実施形態をそのまま適用できる。あるいは各電池パックに取り付けられたガス排出ダクトを途中で一つにまとめて集合ダクトとして、この集合ダクトに蓋部を設けてもよい。

電池モジュールには、収納された素電池が異常状態となってガスが発生し素電池外に噴出した場合にそのガス発生を検出するセンサー（熱センサー、圧力センサー、ガスセンサー等）を取り付けることがある。ここで、熱センサーはガスの発生を温度により検知している。従って、ガス発生を検出したセンサーからの信号によって開通部材の作動（例えば実施形態１の変形例３の開通部材６５の作動）を行わせてもよい。

また、温度ヒューズを備え、温度ヒューズが切れることにより生じる信号により、開通部材の作動を行わせてもよい。

以上説明したように、本発明に係る電池パックは、外部からの水の侵入を確実に防ぐことができ、種々の機器や装置の電源等として有用である。

４０ ケース
４２、４３、４３’ ガス排出ダクト
４４、４４’、４４ａ、４４ｂ 出口
５１，５２，５３，５４，５５，５６ 蓋部
６１，６５ 開通部材
６３ 第１固定部材
６４ 第２固定部材
６８ 固定部材
７１，７２ 水溜部
１００ 素電池
２００ 電池モジュール
３００，３０１，３０２，３０３，３０４ 電池パック

Claims (8)

1. リチウムイオン二次電池である複数の素電池と、
   前記素電池に隣接し、該素電池から発生するガスを通過させる排気経路部と、
   前記複数の素電池と前記排気経路部とを収納し、開口部を有する容器と、
   前記容器を収納するケースと、
   前記ケースに取り付けられ、前記排気経路部を通過したガスを外部へ放出するガス排出ダクトと
   を備え、
   前記ガス排出ダクトは、出口又は排出経路の途中に防水部材からなる蓋部が配置されて、該蓋部によって密閉されており、
   前記蓋部を開封して前記ガス排出ダクトを開通させる開通部材を更に備えており、
   前記開通部材は、前記素電池から発生する前記ガスによって、前記蓋部を開封して前記ガス排出ダクトを開通させるように作動する、電池パック。
2. リチウムイオン二次電池である複数の素電池と、
   前記素電池に隣接し、該素電池から発生するガスを通過させる排気経路部と、
   前記複数の素電池と前記排気経路部とを収納し、開口部を有する容器と、
   前記容器を収納するケースと、
   前記ケースに取り付けられ、前記排気経路部を通過したガスを外部へ放出するガス排出ダクトと
   を備え、
   前記ガス排出ダクトは、出口又は排出経路の途中に防水部材からなる蓋部が配置されて、該蓋部によって密閉されており、
   前記蓋部は、前記素電池から発生する前記ガスによって開口する、電池パック。
3. リチウムイオン二次電池である複数の素電池と、
   前記素電池に隣接し、該素電池から発生するガスを通過させる排気経路部と、
   前記複数の素電池と前記排気経路部とを収納し、開口部を有する容器と、
   前記容器を収納するケースと
   を備え、
   前記ケースには、前記排気経路部を通過したガスを外部へ放出するガス排出孔が設けられており、
   前記ガス放出孔は、防水部材からなる蓋部によって密封されており、
   前記蓋部は、前記素電池から発生する前記ガスによって開口する、電池パック。
4. 前記蓋部は少なくとも一部が防水透湿性部材からなる、請求項１から３のいずれか一つに記載されている電池パック。
5. 前記開通部材は、前記素電池から発生する前記ガスの熱によって所定温度以上になると形状が変化することにより、前記蓋部を開封して前記ガス排出ダクトを開通させる、請求項１に記載されている電池パック。
6. 前記ガスの発生を検出する熱センサーを更に有し、前記センサーの信号によって前記開通部材を作動させる、請求項１に記載されている電池パック。
7. 前記ガス排出ダクトは上下方向において複数回屈曲しており、排出経路の途中にはガス排出方向における前後の部分よりも下の位置に存する水溜部を有している、請求項１から３のいずれか一つに記載されている電池パック。
8. 前記ケースは、前記容器を収納する収納部と、前記収納部を密閉する上蓋部と、前記収納部と前記上蓋部とを接合させる接合部を備え、
   前記接合部は、前記容器の開口部よりも下方に位置している、請求項３に記載されている電池パック。

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