(57)【要約】【課題】蓄電セルから高温ガスが噴出したとしても、高温ガスの発生を抑制することができると共に、収容ケース内の内圧の上昇を抑制することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、蓄電セルを含む蓄電モジュールと、蓄電モジュールを収容する収容ケース１０と、収容ケース１０に設けられ、収容ケース１０内の内圧を調整する内圧調整器１２と、を備え、内圧調整器１２は、中空状の筐体４０と、筐体４０内の内部空間を第１空間５０と第２空間５１とに区画する隔壁部４１とを含み、第１空間５０は、収容ケース１０の内部空間と連通しており、第２空間５１は、収容ケース１０の外部空間と連通しており、隔壁部４１は、収容ケース１０内の内圧によって、筐体４０内を移動する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電セルを含む蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールを収容する収容ケースと、
前記収容ケースに設けられ、前記収容ケース内の内圧を調整する内圧調整器と、
を備え、
前記内圧調整器は、中空状の筐体と、前記筐体内の内部空間を第１空間と第２空間とに区画する隔壁部とを含み、
前記第１空間は、前記収容ケースの内部空間と連通しており、
前記第２空間は、前記収容ケースの外部空間と連通しており、
前記隔壁部は、前記収容ケース内の内圧によって、前記筐体内を移動する、蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置は、収容ケースと、収容ケース内に設けられた複数の蓄電セルとを含む。蓄電装置は、たとえば、車両に搭載されると共に、車両のフロアパネルの下面などのように車外に設けられることがある。
【０００３】
車外に蓄電装置が搭載される場合には、収容ケース内に異物が入り込むことを抑制するために、収容ケースは密封されている。
【０００４】
このような蓄電装置において、蓄電セル内で内部短絡などが生じると、蓄電セル内が高温となり、蓄電セル内でガスが発生する。蓄電セル内の内圧が上昇すると共に温度が上昇すると、蓄電セル内で発熱反応が促進され、さらに、蓄電セル内の内圧が上昇すると共に、ガスが発生する。その結果、当該蓄電セルから高温ガスが噴出する。
【０００５】
特開２００８-１１７７５６号公報に記載された蓄電装置においては、収容ケースに圧力作動弁が設けられており、高温ガスが蓄電セルから噴出して、収容ケース内の内圧が上昇すると、圧力作動弁が開弁する。そして、収容ケース内の高温ガスを外部に排気する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８-１１７７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２００８-１１７７５６号公報に記載された蓄電装置においては、蓄電セルから高温ガスが噴出した後、圧力作動弁が開弁する。圧力作動弁が開弁すると、収容ケースの外部から新鮮な空気が入り込む。高温ガスが噴出している蓄電セルに新鮮な空気が供給されると、高温ガスと空気とが反応して、さらに、高温ガスが大量に発生するおそれがある。そこで、圧力動作弁を除いて、収容ケースを密封することが考えられるが、蓄電セルから高温ガスが噴出したときに、収容ケース内の内圧が非常に高くなるおそれがある。
【０００８】
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、蓄電セルから高温ガスが噴出したとしても、高温ガスの発生を抑制することができると共に、収容ケース内の内圧の上昇を抑制することができる蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る蓄電装置は、蓄電セルを含む蓄電モジュールと、蓄電モジュールを収容する収容ケースと、収容ケースに設けられ、収容ケース内の内圧を調整する内圧調整器と、を備え、内圧調整器は、中空状の筐体と、筐体内の内部空間を第１空間と第２空間とに区画する隔壁部とを含み、第１空間は、収容ケースの内部空間と連通しており、第２空間は、収容ケースの外部空間と連通しており、隔壁部は、収容ケース内の内圧によって、筐体内を移動する。
【００１０】
上記の蓄電装置によれば、たとえば、蓄電セルから高温ガスが噴出して収容ケース内の内圧が上昇すると、第１空間の容積が大きくなるように隔壁部が移動する。第１空間の容積が大きくなると、収容ケース内の内圧が上昇することを抑制することができる。さらに、外部と連通する第２空間と、収容ケースの内部空間と連通する第１空間とは、隔壁部によって区画されており、蓄電装置の外部の空気が第１空間および収容ケース内に入り込むことが抑制されている。そのため、内圧調整器が、駆動することで外部の空気が収容ケース内に入り込むことが抑制されている。このため、蓄電セルから噴出した高温ガスと、外部の空気とが反応することが抑制されている。
【発明の効果】
【００１１】
本開示に係る蓄電装置によれば、蓄電セルから高温ガスが噴出したとしても、高温ガスの発生を抑制することができると共に、収容ケース内の内圧の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に係る蓄電装置１が搭載された車両２を模式的に示す模式図である。
【図２】蓄電装置１を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】蓄電装置１を示す断面図である。
【図４】蓄電装置１の底面を示す平面図である。
【図５】蓄電セル１６を模式的に示す斜視図である。
【図６】内圧調整器１２を模式的に示す斜視図である。
【図７】内圧調整器１２およびその周囲の構成を示す断面図である。
【図８】内圧調整器１２の変形例である内圧調整器１２Ａを示す断面図である。
【図９】弾性部材５２を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１から図９を用いて、本実施の形態に係る蓄電装置について説明する。図１から図９  に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る蓄電装置１が搭載された車両２を模式的に示す模式図である。車両２は、フロアパネル３と、前輪４と、後輪５とを含む。フロアパネル３は、車両２の底面を形成する金属製の板部材である。蓄電装置１は、フロアパネル３の下面に設けられている。
【００１５】
図２は、蓄電装置１を模式的に示す分解斜視図である。蓄電装置１は、収容ケース１０と、複数の蓄電モジュール１１と、内圧調整器１２とを含む。収容ケース１０内には、窒素などの不活性ガスが充填されている。
【００１６】
収容ケース１０は、ロアーケース１３と、アッパーケース１４と、シール部材１５とを含む。ロアーケース１３およびアッパーケース１４は、図示されていないボルトなどによって互いに連結されている。
【００１７】
ロアーケース１３は、上方に向けて開口するように形成されている。ロアーケース１３は、底板２０と、周壁２１と、つば部２２とを含む。周壁２１は、底板２０の外周縁部から上方に向けて延びるように形成されており、底板２０の外周縁部に沿って環状に形成されている。
【００１８】
つば部２２は、周壁２１の上辺に接続されており、周壁２１の上辺から水平方向に張り出すように形成されている。つば部２２も、周壁２１も環状に形成されている。つば部２２には、間隔をあけて複数のボルト孔が形成されている。
【００１９】
アッパーケース１４は、下方に向けて開口するように形成されている。アッパーケース１４は、天板２３と、周壁２４と、つば部２５とを含む。周壁２４は、側壁２６，２７と、後壁２８とを含む。側壁２６および側壁２７は、幅方向Ｗに配列しており、後壁２８はアッパーケース１４の後面に配置されている。
【００２０】
つば部２５は、アッパーケース１４の開口縁部から水平方向に張り出すように形成されている。つば部２５は、環状に形成されている。なお、つば部２５には、間隔をあけて複数のボルト孔が形成されている。
【００２１】
ここで、図示されていないボルトは、つば部２２に形成されたボルト孔およびつば部２５に形成されたボルト孔に挿入されており、当該ボルトと、図示されていないナットとによって、ロアーケース１３およびアッパーケース１４が互いに連結されている。
【００２２】
シール部材１５は、環状に形成されており、シール部材１５は、つば部２２およびつば部２５の間に配置されている。シール部材１５は、たとえば、Ｏリングなどである。そして、ボルトおよびナットがロアーケース１３およびアッパーケース１４を連結することで、シール部材１５は、つば部２２およびつば部２５に密着する。これにより、収容ケース１０の内部は、密封された状態になる。
【００２３】
なお、収容ケース１０が密封されているので、収容ケース１０内に充填された不活性ガスが収容ケース１０の外部に漏れることが抑制されてる。
【００２４】
図３は、蓄電装置１を示す断面図であり、図４は、蓄電装置１の底面を示す平面図である。ロアーケース１３は、複数の補強部材３０を含む。補強部材３０は、底板２０の下面に設けられている。補強部材３０は、前後方向Ｄに間隔をあけて設けられている。各補強部材３０は、幅方向Ｗに延びるように形成されている。このように、複数の補強部材３０が設けられているため、ロアーケース１３の剛性が高められている。
【００２５】
図２に戻って、蓄電装置１は、複数の蓄電モジュール１１を含む。各蓄電モジュール１１は、幅方向Ｗに配列する蓄電セル１６を含む。隣り合う蓄電セル１６同士は、互いに電気的に直列に接続されている。各蓄電セル１６は、たとえば、リチウムイオン電池である。
【００２６】
図５は、蓄電セル１６を模式的に示す斜視図である。蓄電セル１６は、ケース３１と、電極体３２と、図示されていない電解液とを含む。ケース３１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などによって形成されている。電極体３２および電解液は、ケース３１内に収容されている。電極体３２は、正極シートと、セパレータと、負極シートとを含む。
【００２７】
ケース３１の上面には、防爆弁３３が形成されている。防爆弁３３は、ケース３１内の内圧が所定圧以上となると、破断して開弁するように形成されている。
【００２８】
図２および図３に示すように、内圧調整器１２は、後壁２８に設けられている。図６は、内圧調整器１２を模式的に示す斜視図であり、図７は、内圧調整器１２およびその周囲の構成を示す断面図である。
【００２９】
内圧調整器１２は、中空状に形成された筐体４０と、筐体４０内に設けられた隔壁４１とを含む。この図５に示す例においては、筐体４０は、中空の円柱状に形成されており、たとえば、筐体４０は金属などによって形成されている。
【００３０】
筐体４０は、筒部４２と、閉塞板４３とを含む。収容ケース１０側に位置する筒部４２の一端には開口部４８が形成されており、筒部４２の他方端は、閉塞板４３によって閉塞されている。筐体４０の内周面には、ストッパ４９が形成されている。ストッパ４９は、筐体４０の内周面から突出するように形成されている。
【００３１】
閉塞板４３には、貫通孔４４が形成されており、貫通孔４４内に通気膜４５が設けられている。通気膜４５は、たとえば、防水透湿素材であり、ゴアテックス（登録商標）などを採用することができる。
【００３２】
隔壁４１は、本体４６と、シール部材４７とを含む。本体４６は、板状に形成されており、たとえば、金属などから形成されている。シール部材４７は、本体４６の外周面に設けられており、シール部材４７は環状に形成されている。シール部材４７は、樹脂などによって形成されており、たとえば、Ｏリングなどを採用することができる。シール部材４７は、筐体４０の内周面に密着している。
【００３３】
筐体４０の内部空間は、隔壁４１によって、調圧空間（第１空間）５０および調圧空間（第２空間）５１に区画されている。調圧空間５０は、開口部４８を通して、収容ケース１０内の内部空間と連通している。調圧空間５１は、通気膜４５を通して、蓄電装置１の外部空間と連通している。
【００３４】
上記のように構成された蓄電装置１において、たとえば、外部から過大な衝撃力が加えられた際に、複数の蓄電セル１６のうち、いずれかの蓄電セル１６において内部短絡が生じる場合がある。
【００３５】
図５において、蓄電セル１６内で内部短絡が生じると、蓄電セル１６内の温度が上昇すると共にガスが発生し、蓄電セル１６内の温度および内圧が上昇する。蓄電セル１６内の内圧および温度が上昇すると、蓄電セル１６内において発熱反応が促進され、蓄電セル１６内の内圧および温度が急激に高くなる。
【００３６】
そして、蓄電セル１６内の内圧が所定圧以上になると、防爆弁３３が破断する。防爆弁３３が破断すると、蓄電セル１６から可燃性の高温ガスが噴出する。
【００３７】
ここで、収容ケース１０内は、窒素などの不燃性ガスが充満しているため、高温ガスと空気（酸素）とが結合することが抑制されている。
【００３８】
その一方で、蓄電セル１６から高温ガスが噴出すると、収容ケース１０内の内圧が上昇する。収容ケース１０内の内圧が上昇すると、図６および図７において、調圧空間５０内の圧力も上昇して、隔壁４１は閉塞板４３に近づく方向に移動する。この際、調圧空間５１内の空気の一部は、通気膜４５を通して、蓄電装置１の外部に排気される。
【００３９】
このように、隔壁４１が移動することで、調圧空間５０内の内容積が大きくなる。調圧空間５０は、開口部４８を通して収容ケース１０の内部空間と連通しているため、調圧空間５０の容積が大きくなることで、収容ケース１０内の内圧の上昇を抑制することができる。
【００４０】
このように、収容ケース１０内の内圧が上昇することを抑制することができるため、収容ケース１０に求められる剛性を低く抑えることができる。これにより、たとえば、収容ケース１０の底板２０や周壁２１の板厚を薄くすることができる。また、図３に示す補強部材３０の数を少なく抑えることができる。
【００４１】
蓄電セル１６から高温ガスが噴出したとしても、収容ケース１０内の内圧上昇が抑制されているため、シール部材１５に大きな圧力が加えられることが抑制されており、シール部材１５の損傷が抑制されている。これにより、収容ケース１０の密封性を確保しやすく、収容ケース１０内に充填された不活性ガスが外部に漏れることを抑制することができると共に、蓄電装置１の外部から収容ケース１０内に異物が入り込むことを抑制することができる。
【００４２】
なお、上記のように構成された蓄電装置１において、収容ケース１０内に乾燥剤や吸湿剤を配置しておいてもよい。収容ケース１０内は密封されているので、収容ケース１０内の温度が低下すると、収容ケース１０の内表面に水滴が結露しやすくなるが、収容ケース１０内に乾燥剤などを配置しておくことで、収容ケース１０内に結露が生じることを抑制することができる。
【００４３】
なお、収容ケース１０内を不活性ガスで充満させることは必須の構成ではない。仮に、収容ケース１０内が空気であったとしても、収容ケース１０は密封されているため、収容ケース１０内の酸素量は限られている。その結果、蓄電セル１６から噴出した可燃性の高温ガスと酸素とが反応したとしても、当該反応は直ぐに鎮静化しやすく、収容ケース１０内が過度に高温となることを抑制することができると共に、収容ケース１０内の内圧が上昇することを抑制することができる。
【００４４】
図８は、内圧調整器１２の変形例である内圧調整器１２Ａを示す断面図である。内圧調整器１２Ａは、隔壁４１Ａを含む。隔壁４１Ａの構成以外の構成においては、内圧調整器１２と、内圧調整器１２Ａとは、実質的に同じである。
【００４５】
隔壁４１Ａは、本体４６Ａと、シール部材４７Ａとを含む。本体４６Ａは、樹脂などによって形成されている。シール部材４７Ａは、弾性部材５２，５３とを含む。弾性部材５２，５３は、本体４６Ａの周面に設けられており、環状に延びるように形成されている。図９は、弾性部材５２を模式的に示す斜視図である。この図９に示すように弾性部材５２は、皿ばねのような形状をしており、弾性部材５３も弾性部材５２と同様に形成されている。
【００４６】
このように構成された内圧調整器１２Ａにおいても、弾性部材５２，５３の外周縁部は、筐体４０の内周面に接触しており、調圧空間５０および調圧空間５１の間で気体が流通することが抑制されている。
【００４７】
そして、隔壁４１Ａは、上記の隔壁４１と同様に、収容ケース１０内の内圧が上昇すると、閉塞板４３に向けて移動する。そのため、この内圧調整器１２Ａにおいても、上記の内圧調整器１２と同様に、収容ケース１０内の内圧上昇を抑制することができる。
【００４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
１  蓄電装置、２  車両、３  フロアパネル、４  前輪、５  後輪、１０  収容ケース、１１  蓄電モジュール、１２，１２Ａ  内圧調整器、１３  ロアーケース、１４  アッパーケース、１５，４７，４７Ａ  シール部材、１６  蓄電セル、２０  底板、２１，２４  周壁、２２，２５  つば部、２３  天板、２６，２７  側壁、２８  後壁、３０  補強部材、３１  ケース、３２  電極体、３３  防爆弁、４０  筐体、４１，４１Ａ  隔壁、４２  筒部、４３  閉塞板、４４  貫通孔、４５  通気膜、４６，４６Ａ  本体、４８  開口部、４９  ストッパ、５０，５１  調圧空間、５２，５３  弾性部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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