蓄電装置及び車両
【課題】ガスの発生を正確に検知して、かつ、収容容器の内圧上昇を抑制できる蓄電装置を提供する。
【解決手段】組電池１２と、組電池１２を収容する電池収容ケース１３と、電池収容ケース１３の内部を満たし、組電池１２と熱交換を行う冷却液２３と、電池収容ケース１３の内圧値に関する情報を取得する圧力センサ４１と、電池収容ケース１３の内部に設けられるカプセル３１とを有し、組電池１２からガスが発生するガス発生状態において、カプセル３１は、電池収容ケース１３の内圧値が少なくとも圧力センサ４１の検知圧力値に達するまで電池収容ケース１３の内圧上昇を許容するように収縮せず、前記内圧値が前記検出圧力値を超えた所定圧力値に上昇すると破壊される。カプセル３１の内部には、カプセル３１が破壊された際に、電池収容ケース１３の内圧によって圧縮される弾性体３２が格納されている。
【解決手段】組電池１２と、組電池１２を収容する電池収容ケース１３と、電池収容ケース１３の内部を満たし、組電池１２と熱交換を行う冷却液２３と、電池収容ケース１３の内圧値に関する情報を取得する圧力センサ４１と、電池収容ケース１３の内部に設けられるカプセル３１とを有し、組電池１２からガスが発生するガス発生状態において、カプセル３１は、電池収容ケース１３の内圧値が少なくとも圧力センサ４１の検知圧力値に達するまで電池収容ケース１３の内圧上昇を許容するように収縮せず、前記内圧値が前記検出圧力値を超えた所定圧力値に上昇すると破壊される。カプセル３１の内部には、カプセル３１が破壊された際に、電池収容ケース１３の内圧によって圧縮される弾性体３２が格納されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電部及び蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体を収容容器に収容した蓄電装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱密度が高い蓄電部を油とともに収容容器に収容した蓄電装置が知られている（特許文献１参照）。この蓄電装置では、蓄電部から発生したガスを収容容器の外部に放出させる構造を有している。
【０００３】
また、電池の冷却構造ではないが、シリンダの油室内に弾性樹脂材料からなるガスボール（以下、弾性部材という）を浮遊状態で収容し、弾性部材の内部にはガスを封入し、油室内の圧力に応じて弾性部材を拡縮させるように構成した油圧緩衝器が知られている（特許文献２参照）
【０００４】
また、収容容器の内部に内圧を検出するための圧力センサを設けることができる。圧力センサは、収容容器の内圧が所定圧力になると、コントローラに信号を出力し、コントローラは、蓄電部の電流を遮断する。
【特許文献１】特開昭６３−９８９５３号公報
【特許文献２】特開平６―２２１３６１号公報
【特許文献３】特開平７−７１６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蓄電部からガスが発生すると、弾性部材が収縮して収容容器の内圧上昇が抑制される。そのため、圧力センサが作動せず、ガスの発生を検知できなくなるおそれがある。
【０００６】
その一方で、蓄電部から放出されるガスの放出量が多い場合には、収容容器の内圧上昇を速やかに抑制する必要がある。
【０００７】
そこで、本願発明は、ガスの発生を正確に検知して、かつ、収容容器の内圧上昇を抑制できる蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、（１）蓄電部と、前記蓄電部を収容する収容容器と、前記収容容器の内部を満たし、前記蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記収容容器の内圧値に関する情報を取得する検出素子と、前記収容容器の内部に設けられ、前記熱交換媒体に対して隔離された空間を有する格納部とを有し、前記蓄電部からガスが発生するガス発生状態において、前記格納部は、前記収容容器の内圧値が少なくとも前記検出素子の検知圧力値に達するまで前記収容容器の内圧上昇を許容し、前記内圧値が前記検出圧力値を超えた所定圧力値に上昇すると破壊され、前記格納部の空間には、前記格納部が破壊された際に、前記収容容器の内圧によって圧縮される圧縮体が格納されていることを特徴とする。
【０００９】
（１）の構成によれば、検出素子の検知圧力値に達するまで収容容器の内圧上昇が許容されるため、蓄電部からのガスの発生を正確に検知することができる。また、格納部が破壊されると圧縮体が圧縮されるため、圧力上昇を緩和することができる。
【００１０】
（２）（１）の構成において、前記格納部をカプセル形状に形成することができる。カプセルを別体で形成し、収容容器に投入するのみでよいため、簡単な方法で（１）の蓄電装置を得ることができる。
【００１１】
（３）（１）の構成において、前記格納部を前記収容容器の内面に沿って形成することができる。これにより、格納部及び収容容器をユニット化することができる。
【００１２】
（４）（１）の構成において、前記蓄電部は、蓄電素子を支持する支持部材を有し、前記格納部を、前記支持部材に形成することができる。これにより、格納部及び支持部材をユニット化できる。さらに、支持部材の内部のデッドスペースを有効に活用することもできる。
【００１３】
（５）（１）〜（４）の構成において、前記蓄電部は、コントローラに接続されており、前記コントローラは、前記収容容器の内圧値が前記検知圧力値に達すると、前記蓄電部の電流を遮断する。これにより、蓄電部からのガスの発生に応じて、蓄電部の電流を遮断することができる。
【００１４】
（６）（５）の構成において、前記収容容器には、前記蓄電部から発生したガスを外部に排出するための排出管が接続されており、前記排出管には、作動圧力値に達すると前記排出管からのガスの排出を許容する弁が設けられており、前記作動圧力値は、前記検知圧力値よりも高いことを特徴とする。これにより、蓄電部からのガスの放出が少ない場合には、蓄電部の電流を遮断することができる。さらに、蓄電部からのガスの放出が多い場合には、蓄電部の電流を遮断することに加えて、圧縮体の圧縮作用及び排出管からのガス排出作用により、圧力上昇を緩和することができる。
【００１５】
（７）（１）〜（６）の構成において、前記格納部の空間には、さらに、前記蓄電部から流出する電解液を中和する中和剤、冷却剤及び消炎剤のうち少なくとも一つを格納することができる。これにより、蓄電部から流出した電解液を中和したり、蓄電部を冷却することができる。
【００１６】
（８）（１）〜（７）の構成において、前記蓄電部は、複数の蓄電素子を接続した蓄電モジュールとすることができる。つまり、本願発明は、発熱量の高い蓄電部にも適用することができる。
【００１７】
（９）（１）〜（８）の構成において、前記格納部は、前記検知圧力値に達するまで収縮しない。ここで、「収縮しない」とは、「ガスが発生した際に格納部が収縮して、収容容器の内圧が圧力センサの検知圧力値に満たなくなる」場合を排除する主旨であり、格納部が僅かに収縮して、僅かに圧力上昇が緩和されるような場合は、本発明の範囲である。
【００１８】
（１０）（１）〜（９）の構成において、前記格納部の外壁の少なくとも一部をガラスで構成することができる。これにより、蓄電部からガスが放出された際に、収容容器の内圧が圧力センサの検知圧力値に達するまで、収容容器の内圧上昇を確実に許容することができる。
【００１９】
（１１）（１）〜（１０）の構成において、前記格納部の空間に格納される前記圧縮体として、空気を用いることができる。これにより、コストを削減できる。
【００２０】
本願発明の蓄電装置は、別の観点として、(１２)蓄電部と、前記蓄電部を収容する収容容器と、前記収容容器の内部を満たし、前記蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記収容容器の内部に設けられ、前記熱交換媒体に対して隔離された空間を有する格納部とを有し、前記蓄電部からガスが発生するガス発生状態において、前記格納部は、収縮することなく破壊され、前記格納部の空間には、前記格納部が破壊された際に、前記収容容器の内圧によって圧縮される圧縮体が格納されていることを特徴とする。圧縮体が圧縮されることにより、収容容器の内圧上昇を抑制できる。（１２）の蓄電装置の基本構成として実施例１を用いることができる。ただし、圧力センサを省略することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、蓄電部からガスが発生したことを正確に検知することができる。また、圧縮体が圧縮することにより収容容器の内圧上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸を示している。同図において、蓄電装置１は、組電池（蓄電部、蓄電モジュール）１２、組電池１２及び冷却液（液状の熱交換媒体）２３を収容する電池収容ケース（収容容器）１３を含む。電池収容ケース１３は、ケース本体１３ａ及び上蓋１３ｂからなる。本実施例の蓄電装置１は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車の駆動用または補助電源として用いることができる。
【００２４】
ケース本体１３ａは、上側が開口しており、ケース本体１３ａの上端面に対して上蓋１３ｂが固定されている。固定手段には、不図示のボルトを用いることができる。電池収容ケース１３には、熱伝導率が高く、耐圧性が高い金属を用いることができる。例えば、鉄を用いることができる。電池収容ケース１３の外面には、図示しない複数の放熱フィンを形成することができる。放熱フィンを複数設けることにより、電池収容ケース１３の放熱面積を増やすことができる。
【００２５】
電池収容ケース１３は、図示しない座席の下方に位置するフロアパネル２に固定することができる。ただし、後部座席とトランクルームとの間に形成された空間に配置することもできる。上蓋１３ｂには、組電池１２から発生したガスを排出するためのガス排出口１１３ｂが形成されている。ガス排出口１１３ｂは、Ｚ軸方向視において、上蓋１３ｂの略中央に位置する。上蓋１３ｂの内面（冷却液２３に接する側の面）は、Ｘ−Ｙ面に沿って延びている。ただし、上蓋１３ｂの内面を、ガス排出口１１３ｂに近づくにしたがって、上側に傾斜させた傾斜面とすることもできる。この場合、組電池１２から放出されたガスが前記傾斜面に沿って進むため、ガスの排出を速めることができる。
【００２６】
ガス排出口１１３ｂには、ガス排出パイプ１５が接続されている。ガス排出パイプ１５には、樹脂や金属を用いることができる。ガス排出パイプ１５は、車室外位置となる領域（例えば、車両のクウォータトリム）に向かって延びている。ガス排出パイプ１５及びガス排出口１１３ｂの接続部分には、ガスリリーフ弁２１が設けられている。
【００２７】
ガスリリーフ弁２１は、電池収容ケース１３の内圧が所定値（作動圧力値）に達すると作動して、電池収容ケース１３からガス排出パイプ１５へのガスの移動を許容する。なお、ガスリリーフ弁２１が非作動状態である場合には、電池収容ケース１３からガス排出パイプ１５への冷却液２３の移動が禁止される。なお、ガスリリーフ弁２１の作動圧力値は、例えば２気圧に設定することができる。
【００２８】
電池収容ケース１３の内部は、冷却液２３で満たされている。冷却液２３は、非圧縮性流体であり、比熱、熱伝導性と沸点が高く、電池収容ケース１３、組電池１２を腐食させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体が望ましい。例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。また、フッ素系不活性液体以外の液体（例えば、シリコンオイル）を用いることもできる。
【００２９】
組電池１２は、複数の円筒型電池１２２を電気的に接続することにより構成されており、個数が増えるにしたがって発熱量が多くなる。このため、組電池１２を空気で冷却する方法では、冷却不足となり、電池劣化が進行するおそれがある。そこで、本実施例では、組電池１２を冷却する冷却媒体として、空気よりも冷却性能に優れた液体を使用している。
【００３０】
上蓋１３ｂの内面には、ガス排出口１１３ｂと異なる位置に圧力センサ（検出素子）４１が取り付けられている。圧力センサ４１は、信号線４８を介して監視ユニット４２に接続されている。圧力センサ４１は、電池収容ケース１３の内圧が所定値（検知圧力値）に上昇すると監視ユニット４２に電気信号を出力する。監視ユニット４２において、組電池１２のＳＯＣ（state of charge）を監視する監視部としての機能を兼用させることもできる。
【００３１】
監視ユニット４２は、信号線４９を介してコントローラ４３に接続されている。コントローラ４３は、監視ユニット４２から出力される信号に基づき、組電池１２の電流を遮断する。監視ユニット４２及びコントローラ４３は、電池収容ケース１３に隣接して配置されるジャンクションボックス４４に収容することができる。なお、コントローラ４３の内部に監視ユニット４２を設けることもできる。
【００３２】
なお、圧力センサから電池収容ケース１３の内圧値が、常時、監視ユニット４２に出力される構成にしてもよい。この場合、監視ユニット４２は、モニタした電池収容ケース１３の内圧が所定値（検知圧力値）に達すると、コントローラ４３に信号を出力する。つまり、「検知圧力値」とは、組電池１２の電流を遮断する指示信号を出力するときの電池収容ケース１３の内圧値を示している。圧力センサ４１による検知圧力値は、例えば、１.５気圧に設定することができる。
【００３３】
次に、組電池１２の構成を説明する。組電池１２は、複数の円筒型電池１２２を含む。各円筒型電池１２２は、Ｙ軸方向に延びている。これらの円筒型電池１２２は、向き合って配置される一対の電池フォルダ（支持部材）１２３に支持されている。各円筒型電池１２２の両端部には、突状の端子電極１３１、１３２が設けられている。端子電極１３１、１３２の外面には、ネジ溝１３１ａ、１３２ａが形成されている。
【００３４】
端子電極１３１、１３２は、電池フォルダ１２３から突出している。円筒型電池１２２は、バスバー１２４を介して直列に接続されている。バスバー１２４は、平板状に形成されている。バスバー１２４には、端子電極１３１、１３２を貫通させるための図示しない開口部が形成されている。端子電極１３１、１３２のネジ溝１３１ａ、１３２ａに対して、締結ナット１２５を締結することにより、バスバー１２４は固定される。
【００３５】
図２を参照しながら、円筒型電池１２２の構成を詳細に説明する。図２は、円筒型電池１２２をＹ−Ｚ面で切断した断面図である。単電池ケース１３４の内部には、発電要素１３５が巻かれた状態で収納されている。
【００３６】
この発電要素１３５は、正電極体１３５ｂと、負電極体１３５ｃと、正電極体１３５ｂ及び負電極体１３５ｃの間に配置されたセパレータ１３５ａとで構成される。ここで、正電極体１３５ｂは、集電体と、集電体の表面に形成された正極層とで構成されている。正極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。正極層とは、正極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００３７】
また、負電極体１３５ｃは、集電体と、集電体の表面に形成された負極層とで構成されている。負極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。負極層とは、負極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００３８】
なお、集電体の一方の面に正極層を形成し、集電体の他方の面に負極層を形成した電極（いわゆるバイポーラ電極）を用いることもできる。また、本実施例では、電解液を用いているが、粒子で形成された固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、高分子固体電解質や無機固体電解質がある。
【００３９】
ここで、円筒型電池１２２がニッケル−水素電池である場合には、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、単電池１がリチウムイオン電池である場合には、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。
【００４０】
発電要素１３５の電池長手方向（Ｙ方向）の両端には、円板状の集電板１３６が溶接されている。集電板１３６には、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔を用いることができる。集電板１３６は、導電線１３７を介して、保持板１３９に電気的及び機械的に接続されている。保持板１３９は、端子電極１３１、１３２を保持している。保持板１３９には、端子電極１３１、１３２の取り付け位置とは異なる位置に破壊式の弁１３９ａが形成されている。この破壊式の弁１３９ａは、保持板１３９に対してパンチ加工を施すことにより形成されている。
【００４１】
円筒型電池１２２が過充電、過放電などされると、発電要素１３５に含まれる電解液が電気分解してガスが発生し、単電池ケース１３４の内圧が上昇する。単電池ケース１３４の内圧が所定値（例えば、２気圧）以上になると、破壊式の弁１３９ａが破壊され、円筒型電池１２２の外部にガスが放出される。これにより、単電池ケース１３４の内圧上昇を抑制できる。
【００４２】
円筒型電池１２２の代わりにキャパシタ（蓄電部）を用いることもできる。キャパシタは、活性炭と電解液との界面に発生する電気二重層を動作原理とした電気二重層キャパシタのことである。固体として活性炭、液体として電解液（希硫酸水溶液）を用いて、これを接触させるとその界面にプラス、マイナスの電極が極めて短い間隔を隔てて相対的に分布する。イオン性溶液中に一対の電極を浸して電気分解が起こらない程度に電圧を負荷させると、それぞれの電極の表面にイオンが吸着され、プラスとマイナスの電気が蓄えられる（充電）。外部に電気を放出すると、正負のイオンが電極から離れて中和状態に戻る。また、円筒型電池１２２の代わりに角型電池を用いることもできる。
【００４３】
次に、図１を参照しながら、電池収容ケース１３の内部に設けられるカプセル（格納部）３１の構成を詳細に説明する。カプセル３１は、球形であり、内部に格納領域部３１ａを有している。カプセル３１を球形に形成することにより、耐圧性能を維持しつつカプセル３１の厚みをより薄くすることができる。カプセル３１には、少なくとも圧力センサ４１の検知圧力値に達するまで圧力上昇を許容するような収縮しにくい材料を用いることができる。具体的には、ガラスを用いることができる。
【００４４】
ここで、カプセル３１を弾性部材（例えば、ゴム）で構成したと仮定する。この場合、組電池１２からガスが発生すると、カプセル３１が弾性変形して、電池収容ケース１３の内圧上昇が緩和される。そのため、圧力センサ４１の検知圧力値に達する前に電池収容ケース１３の内圧上昇が停止するおそれがある。その結果、組電池１２からガスが放出されているにもかかわらず、組電池１２の電流を遮断できなくなる。
【００４５】
これに対して、本実施例では、圧力センサ４１の検知圧力値に達するまで内圧上昇を許容するような収縮しにくい材料でカプセル３１を構成している。したがって、圧力センサ４１からの出力信号に基づき、組電池１２のガス放出現象を確実に検知することができる。
【００４６】
カプセル３１は、電池収容ケース１３の内圧が所定圧力値に達すると破壊される。ここで、「所定圧力値」は、圧力センサ４１の検知圧力値よりも高く、かつ、電池収容ケース１３の限界耐圧値よりも低く設定しなければならない。例えば、２気圧に設定することができる。
【００４７】
次に、電池収容ケース１３の内部を冷却液２３で満たすことによる効果について説明する。図４は、本発明の比較例であり、図１に対応している。なお、実施例１と同一の機能を有する部分には、同一符号を付している。比較例では、冷却液２３の液面を低く設定して、上蓋１３ｂ及び冷却液２３の間に空気層９１を設けている。
【００４８】
比較例の構成において、電池異常により組電池１２からガスが発生すると、空気層９１が圧縮され、電池収容ケース１３の内圧上昇が緩和される。そのため、圧力センサ４１の検知圧力値に達する前に電池収容ケース１３の内圧上昇が停止する。したがって、組電池１２からガスが放出されているにもかかわらず、組電池１２の電流を遮断できなくなるおそれがある。
【００４９】
これに対して、本発明では、図１に図示するように、電池収容ケース１３の内部を冷却液２３で満たしているため、組電池１２からガスが放出すると、ガス放出量に応じて電池収容ケース１３の内圧が上昇する（ガスの放出量が少ない場合に限る）。そのため、圧力センサ４１からの出力信号に基づき、組電池１２のガス放出現象を確実に検知することができる。
【００５０】
さらに、比較例では、電池収容ケース１３に収納される冷却液２３の液量をより正確に測定しなければならないため、作業効率が低下するおそれがある。これに対して、本発明では、電池収容ケース１３の内部を冷却液２３で満たせばよいため、厳密な液量測定を省略することができる。
【００５１】
カプセル３１は、球形以外の形状に形成することもできる。例えば、立方体形状、円錐形状、円柱形状に形成することもできる。カプセル３１は、電池収容器ケース１３の内部において冷却液２３に浮いている。ただし、カプセル３１を、電池収容ケース１３の内面、組電池１２に固定することもできる。
【００５２】
カプセル３１の格納領域部３１ａには、弾性体（圧縮体）３２が格納されている。弾性体３２には、ゴムを用いることができる。弾性体３２の代わりに圧縮性のある気体（例えば、空気）を用いることもできる。空気を用いることにより、コストを削減することができる。
【００５３】
電池異常の際に、カプセル３１が破損すると、弾性体３２は収縮する。これにより、電池収容ケース１３の内圧上昇を抑制できる。なお、カプセル３１の破壊圧と、リリーフバルブ２１の作動圧を同じ値に設定した場合には、弾性体３２の収縮動作及びガス排出管１５からのガス排出動作が同時に行われ、より効果的に電池収容ケース１３の内圧上昇を抑制できる。
【００５４】
図５に図示するように、カプセル３１の格納領域部３１ａには、さらに、電解液の中和剤３３を格納することができる。図５は、カプセル３１の内部構造を示す断面図である。電池異常時に、カプセル３１が破壊されると、中和剤３３が冷却液２３の中に流出する。この中和剤３３により、組電池１２からガスとともに流出した電解液を中和することができる。
【００５５】
中和剤３３の代わりに冷却剤３４を用いることもできる。電池異常時に、カプセル３１が破壊されると、冷却剤３４が冷却液２３の中に流出する。この冷却剤３４により、組電池１２の温度上昇を抑制することができる。中和剤３３の代わりに消炎剤３５を用いることもできる。これらの中和剤３３、冷却剤３４及び消炎剤３５を組み合わせてカプセル３１に格納することもできる。
【００５６】
次に、図３を参照しながら、電池異常時の蓄電装置１の動作について説明する。図３は、蓄電装置１をＹ−Ｚ面で切断した断面図であり、図１に対応している。図３Ａはガスの発生が少ない場合を模式的に示しており、図３Ｂはガスの発生が多い場合を模式的に示している。
【００５７】
組電池１２が過充電等されると、円筒型電池１２２の電解液が電気分解してガスが発生する。このガスにより、単電池ケース１３４の内圧が所定値を超えると、破壊式の弁１３９ａが破壊される。破壊式の弁１３９ａが破壊されると、冷却液２３の中にガスが放出され、電池収容ケース１３の内圧が上昇する。
【００５８】
図３Ａに図示するように、組電池１２から放出されるガスの放出量が少ない場合には、カプセル３１は収縮しない。また、電池収容ケース１３の内部は、空気層が設けられないように冷却液２３で満たされている。したがって、ガス放出量に応じて電池収容ケース１３の内圧値は高くなる。電池収容ケース１３の内圧値が圧力センサ４１の検知圧力値に達すると、圧力センサ４１から監視ユニット４２に検出信号が出力され、コントローラ４３が組電池１２の電流を遮断する。
【００５９】
組電池１２の電流を遮断した後に、さらに電池収容ケース１３の内圧が上昇する場合には、つまり、図３Ｂに図示するように、組電池１２から放出されるガスの放出量が多い場合には、下記の動作が行われる。
【００６０】
電池収容ケース１３の内圧が所定値（例えば、２気圧）に達すると、カプセル３１が破壊されるのと同時に、ガスリリーフ弁２１が作動する。カプセル３１が破壊されると、弾性体３２が収縮して、電池収容ケース１３の内圧上昇を抑制することができる。なお、図３Ｂでは、破壊されたカプセル３１を省略している。ガスリリーフ弁２１が作動すると、電池収容ケース１３の内部のガスが、ガス排出管１５から排出される。弾性体３２の収縮動作及びガス排出管１５からのガス排出動作により、電池収容ケース１３の内圧上昇を効果的に抑制できる。
【実施例２】
【００６１】
図６を参照しながら、実施例２の蓄電装置について説明する。図６は、蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、図１に対応している。実施例１と同一の構成要素には、同一符号を付している。電池収容ケース１３の内部には、ケース本体１３ａの内面に沿ってＸ軸方向に延びる格納部材３６が設けられている。格納部材３６の内部には、Ｘ軸方向視において矩形の格納領域部３６ａが形成されている。格納部材３６は、実施例１のカプセル３１と同じ材料で構成することができる。
【００６２】
格納部材３６の格納領域部３６ａには、弾性体３７が格納されている。弾性体３７には、実施例１の弾性体３２と同じ材料を用いることができる。格納領域部３６ａには、さらに、実施例１と同様に、中和剤３３、冷却剤３４及び消炎剤３５を格納することもできる。
【００６３】
組電池１２から発生するガスの放出量が少ない場合には、格納部材３６は収縮しない。
組電池１２から発生するガスの放出量が多い場合には、格納部材３６が破壊され、弾性体３７が収縮する。上述の構成によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、格納部材３６及びケース本体１３ａをユニット化できるため、蓄電装置１００の組み立て作業を容易化できる。なお、格納部材３６を上蓋１３ｂの内面に沿って配置することもできる。
【実施例３】
【００６５】
図７を参照しながら、実施例３の蓄電装置について説明する。図７は、蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、図１に対応している。実施例１と同一の構成要素には、同一符号を付している。電池フォルダ１２３には、Ｚ軸方向に延びる穴部１２３ａが形成されている。穴部１２３ａには、弾性体３９が収容されている。弾性体３９には、実施例１の弾性体３２と同じ材料を用いることができる。
【００６６】
穴部１２３ａは、板材３８によりシールされている。すなわち、穴部１２３ａのＺ軸方向の開口部分を板材３８で覆うことにより、穴部１２３ａに冷却液２３が流入するのを阻止している。板材３８及び穴部１２３ａにより、特許請求の範囲に記載の格納部が構成される。
【００６７】
組電池１２から発生するガスの放出量が少ない場合には、板材３８は穴部１２３ａの内部側に変形しない。組電池１２から発生するガスの放出量が多い場合には、板材３８が破壊され、弾性体３９が収縮する。上述の構成によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
また、電池フォルダ１２３の内部のデッドスペースを有効に活用することができる。さらに、前記格納部及び電池フォルダ１２３をユニット化できるため、蓄電装置の組み立て作業を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図２】円筒型電池をＹ―Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図３Ａ】蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である（ガス放出量が少ない場合を図示している）。
【図３Ｂ】蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である（ガス放出量が多い場合を図示している）。
【図４】比較例の蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図５】カプセルの断面図である。
【図６】実施例２の蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図７】実施例３の蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ １００ ２００ 蓄電装置
２ フロアパネル
１２ 組電池
１２２ 円筒型電池
１２３ 電池フォルダ
３１ カプセル
３２ ３７ ３９ 弾性体
４１ 圧力センサ
４３ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電部及び蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体を収容容器に収容した蓄電装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱密度が高い蓄電部を油とともに収容容器に収容した蓄電装置が知られている（特許文献１参照）。この蓄電装置では、蓄電部から発生したガスを収容容器の外部に放出させる構造を有している。
【０００３】
また、電池の冷却構造ではないが、シリンダの油室内に弾性樹脂材料からなるガスボール（以下、弾性部材という）を浮遊状態で収容し、弾性部材の内部にはガスを封入し、油室内の圧力に応じて弾性部材を拡縮させるように構成した油圧緩衝器が知られている（特許文献２参照）
【０００４】
また、収容容器の内部に内圧を検出するための圧力センサを設けることができる。圧力センサは、収容容器の内圧が所定圧力になると、コントローラに信号を出力し、コントローラは、蓄電部の電流を遮断する。
【特許文献１】特開昭６３−９８９５３号公報
【特許文献２】特開平６―２２１３６１号公報
【特許文献３】特開平７−７１６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蓄電部からガスが発生すると、弾性部材が収縮して収容容器の内圧上昇が抑制される。そのため、圧力センサが作動せず、ガスの発生を検知できなくなるおそれがある。
【０００６】
その一方で、蓄電部から放出されるガスの放出量が多い場合には、収容容器の内圧上昇を速やかに抑制する必要がある。
【０００７】
そこで、本願発明は、ガスの発生を正確に検知して、かつ、収容容器の内圧上昇を抑制できる蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の蓄電装置は、（１）蓄電部と、前記蓄電部を収容する収容容器と、前記収容容器の内部を満たし、前記蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記収容容器の内圧値に関する情報を取得する検出素子と、前記収容容器の内部に設けられ、前記熱交換媒体に対して隔離された空間を有する格納部とを有し、前記蓄電部からガスが発生するガス発生状態において、前記格納部は、前記収容容器の内圧値が少なくとも前記検出素子の検知圧力値に達するまで前記収容容器の内圧上昇を許容し、前記内圧値が前記検出圧力値を超えた所定圧力値に上昇すると破壊され、前記格納部の空間には、前記格納部が破壊された際に、前記収容容器の内圧によって圧縮される圧縮体が格納されていることを特徴とする。
【０００９】
（１）の構成によれば、検出素子の検知圧力値に達するまで収容容器の内圧上昇が許容されるため、蓄電部からのガスの発生を正確に検知することができる。また、格納部が破壊されると圧縮体が圧縮されるため、圧力上昇を緩和することができる。
【００１０】
（２）（１）の構成において、前記格納部をカプセル形状に形成することができる。カプセルを別体で形成し、収容容器に投入するのみでよいため、簡単な方法で（１）の蓄電装置を得ることができる。
【００１１】
（３）（１）の構成において、前記格納部を前記収容容器の内面に沿って形成することができる。これにより、格納部及び収容容器をユニット化することができる。
【００１２】
（４）（１）の構成において、前記蓄電部は、蓄電素子を支持する支持部材を有し、前記格納部を、前記支持部材に形成することができる。これにより、格納部及び支持部材をユニット化できる。さらに、支持部材の内部のデッドスペースを有効に活用することもできる。
【００１３】
（５）（１）〜（４）の構成において、前記蓄電部は、コントローラに接続されており、前記コントローラは、前記収容容器の内圧値が前記検知圧力値に達すると、前記蓄電部の電流を遮断する。これにより、蓄電部からのガスの発生に応じて、蓄電部の電流を遮断することができる。
【００１４】
（６）（５）の構成において、前記収容容器には、前記蓄電部から発生したガスを外部に排出するための排出管が接続されており、前記排出管には、作動圧力値に達すると前記排出管からのガスの排出を許容する弁が設けられており、前記作動圧力値は、前記検知圧力値よりも高いことを特徴とする。これにより、蓄電部からのガスの放出が少ない場合には、蓄電部の電流を遮断することができる。さらに、蓄電部からのガスの放出が多い場合には、蓄電部の電流を遮断することに加えて、圧縮体の圧縮作用及び排出管からのガス排出作用により、圧力上昇を緩和することができる。
【００１５】
（７）（１）〜（６）の構成において、前記格納部の空間には、さらに、前記蓄電部から流出する電解液を中和する中和剤、冷却剤及び消炎剤のうち少なくとも一つを格納することができる。これにより、蓄電部から流出した電解液を中和したり、蓄電部を冷却することができる。
【００１６】
（８）（１）〜（７）の構成において、前記蓄電部は、複数の蓄電素子を接続した蓄電モジュールとすることができる。つまり、本願発明は、発熱量の高い蓄電部にも適用することができる。
【００１７】
（９）（１）〜（８）の構成において、前記格納部は、前記検知圧力値に達するまで収縮しない。ここで、「収縮しない」とは、「ガスが発生した際に格納部が収縮して、収容容器の内圧が圧力センサの検知圧力値に満たなくなる」場合を排除する主旨であり、格納部が僅かに収縮して、僅かに圧力上昇が緩和されるような場合は、本発明の範囲である。
【００１８】
（１０）（１）〜（９）の構成において、前記格納部の外壁の少なくとも一部をガラスで構成することができる。これにより、蓄電部からガスが放出された際に、収容容器の内圧が圧力センサの検知圧力値に達するまで、収容容器の内圧上昇を確実に許容することができる。
【００１９】
（１１）（１）〜（１０）の構成において、前記格納部の空間に格納される前記圧縮体として、空気を用いることができる。これにより、コストを削減できる。
【００２０】
本願発明の蓄電装置は、別の観点として、(１２)蓄電部と、前記蓄電部を収容する収容容器と、前記収容容器の内部を満たし、前記蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記収容容器の内部に設けられ、前記熱交換媒体に対して隔離された空間を有する格納部とを有し、前記蓄電部からガスが発生するガス発生状態において、前記格納部は、収縮することなく破壊され、前記格納部の空間には、前記格納部が破壊された際に、前記収容容器の内圧によって圧縮される圧縮体が格納されていることを特徴とする。圧縮体が圧縮されることにより、収容容器の内圧上昇を抑制できる。（１２）の蓄電装置の基本構成として実施例１を用いることができる。ただし、圧力センサを省略することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、蓄電部からガスが発生したことを正確に検知することができる。また、圧縮体が圧縮することにより収容容器の内圧上昇を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交する三軸を示している。同図において、蓄電装置１は、組電池（蓄電部、蓄電モジュール）１２、組電池１２及び冷却液（液状の熱交換媒体）２３を収容する電池収容ケース（収容容器）１３を含む。電池収容ケース１３は、ケース本体１３ａ及び上蓋１３ｂからなる。本実施例の蓄電装置１は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車の駆動用または補助電源として用いることができる。
【００２４】
ケース本体１３ａは、上側が開口しており、ケース本体１３ａの上端面に対して上蓋１３ｂが固定されている。固定手段には、不図示のボルトを用いることができる。電池収容ケース１３には、熱伝導率が高く、耐圧性が高い金属を用いることができる。例えば、鉄を用いることができる。電池収容ケース１３の外面には、図示しない複数の放熱フィンを形成することができる。放熱フィンを複数設けることにより、電池収容ケース１３の放熱面積を増やすことができる。
【００２５】
電池収容ケース１３は、図示しない座席の下方に位置するフロアパネル２に固定することができる。ただし、後部座席とトランクルームとの間に形成された空間に配置することもできる。上蓋１３ｂには、組電池１２から発生したガスを排出するためのガス排出口１１３ｂが形成されている。ガス排出口１１３ｂは、Ｚ軸方向視において、上蓋１３ｂの略中央に位置する。上蓋１３ｂの内面（冷却液２３に接する側の面）は、Ｘ−Ｙ面に沿って延びている。ただし、上蓋１３ｂの内面を、ガス排出口１１３ｂに近づくにしたがって、上側に傾斜させた傾斜面とすることもできる。この場合、組電池１２から放出されたガスが前記傾斜面に沿って進むため、ガスの排出を速めることができる。
【００２６】
ガス排出口１１３ｂには、ガス排出パイプ１５が接続されている。ガス排出パイプ１５には、樹脂や金属を用いることができる。ガス排出パイプ１５は、車室外位置となる領域（例えば、車両のクウォータトリム）に向かって延びている。ガス排出パイプ１５及びガス排出口１１３ｂの接続部分には、ガスリリーフ弁２１が設けられている。
【００２７】
ガスリリーフ弁２１は、電池収容ケース１３の内圧が所定値（作動圧力値）に達すると作動して、電池収容ケース１３からガス排出パイプ１５へのガスの移動を許容する。なお、ガスリリーフ弁２１が非作動状態である場合には、電池収容ケース１３からガス排出パイプ１５への冷却液２３の移動が禁止される。なお、ガスリリーフ弁２１の作動圧力値は、例えば２気圧に設定することができる。
【００２８】
電池収容ケース１３の内部は、冷却液２３で満たされている。冷却液２３は、非圧縮性流体であり、比熱、熱伝導性と沸点が高く、電池収容ケース１３、組電池１２を腐食させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体が望ましい。例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。また、フッ素系不活性液体以外の液体（例えば、シリコンオイル）を用いることもできる。
【００２９】
組電池１２は、複数の円筒型電池１２２を電気的に接続することにより構成されており、個数が増えるにしたがって発熱量が多くなる。このため、組電池１２を空気で冷却する方法では、冷却不足となり、電池劣化が進行するおそれがある。そこで、本実施例では、組電池１２を冷却する冷却媒体として、空気よりも冷却性能に優れた液体を使用している。
【００３０】
上蓋１３ｂの内面には、ガス排出口１１３ｂと異なる位置に圧力センサ（検出素子）４１が取り付けられている。圧力センサ４１は、信号線４８を介して監視ユニット４２に接続されている。圧力センサ４１は、電池収容ケース１３の内圧が所定値（検知圧力値）に上昇すると監視ユニット４２に電気信号を出力する。監視ユニット４２において、組電池１２のＳＯＣ（state of charge）を監視する監視部としての機能を兼用させることもできる。
【００３１】
監視ユニット４２は、信号線４９を介してコントローラ４３に接続されている。コントローラ４３は、監視ユニット４２から出力される信号に基づき、組電池１２の電流を遮断する。監視ユニット４２及びコントローラ４３は、電池収容ケース１３に隣接して配置されるジャンクションボックス４４に収容することができる。なお、コントローラ４３の内部に監視ユニット４２を設けることもできる。
【００３２】
なお、圧力センサから電池収容ケース１３の内圧値が、常時、監視ユニット４２に出力される構成にしてもよい。この場合、監視ユニット４２は、モニタした電池収容ケース１３の内圧が所定値（検知圧力値）に達すると、コントローラ４３に信号を出力する。つまり、「検知圧力値」とは、組電池１２の電流を遮断する指示信号を出力するときの電池収容ケース１３の内圧値を示している。圧力センサ４１による検知圧力値は、例えば、１.５気圧に設定することができる。
【００３３】
次に、組電池１２の構成を説明する。組電池１２は、複数の円筒型電池１２２を含む。各円筒型電池１２２は、Ｙ軸方向に延びている。これらの円筒型電池１２２は、向き合って配置される一対の電池フォルダ（支持部材）１２３に支持されている。各円筒型電池１２２の両端部には、突状の端子電極１３１、１３２が設けられている。端子電極１３１、１３２の外面には、ネジ溝１３１ａ、１３２ａが形成されている。
【００３４】
端子電極１３１、１３２は、電池フォルダ１２３から突出している。円筒型電池１２２は、バスバー１２４を介して直列に接続されている。バスバー１２４は、平板状に形成されている。バスバー１２４には、端子電極１３１、１３２を貫通させるための図示しない開口部が形成されている。端子電極１３１、１３２のネジ溝１３１ａ、１３２ａに対して、締結ナット１２５を締結することにより、バスバー１２４は固定される。
【００３５】
図２を参照しながら、円筒型電池１２２の構成を詳細に説明する。図２は、円筒型電池１２２をＹ−Ｚ面で切断した断面図である。単電池ケース１３４の内部には、発電要素１３５が巻かれた状態で収納されている。
【００３６】
この発電要素１３５は、正電極体１３５ｂと、負電極体１３５ｃと、正電極体１３５ｂ及び負電極体１３５ｃの間に配置されたセパレータ１３５ａとで構成される。ここで、正電極体１３５ｂは、集電体と、集電体の表面に形成された正極層とで構成されている。正極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。正極層とは、正極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００３７】
また、負電極体１３５ｃは、集電体と、集電体の表面に形成された負極層とで構成されている。負極層は、集電体の片面又は両面に形成することができる。負極層とは、負極に応じた活物質や導電剤等を含む層である。
【００３８】
なお、集電体の一方の面に正極層を形成し、集電体の他方の面に負極層を形成した電極（いわゆるバイポーラ電極）を用いることもできる。また、本実施例では、電解液を用いているが、粒子で形成された固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、高分子固体電解質や無機固体電解質がある。
【００３９】
ここで、円筒型電池１２２がニッケル−水素電池である場合には、正極層の活物質として、ニッケル酸化物を用い、負極層の活物質として、ＭｍＮｉ（５−ｘ−ｙ−ｚ）ＡｌｘＭｎｙＣｏｚ（Ｍｍ：ミッシュメタル）等の水素吸蔵合金を用いることができる。また、単電池１がリチウムイオン電池である場合には、正極層の活物質として、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い、負極層の活物質として、カーボンを用いることができる。また、導電剤として、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、カーボンナノチューブを用いることができる。
【００４０】
発電要素１３５の電池長手方向（Ｙ方向）の両端には、円板状の集電板１３６が溶接されている。集電板１３６には、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔を用いることができる。集電板１３６は、導電線１３７を介して、保持板１３９に電気的及び機械的に接続されている。保持板１３９は、端子電極１３１、１３２を保持している。保持板１３９には、端子電極１３１、１３２の取り付け位置とは異なる位置に破壊式の弁１３９ａが形成されている。この破壊式の弁１３９ａは、保持板１３９に対してパンチ加工を施すことにより形成されている。
【００４１】
円筒型電池１２２が過充電、過放電などされると、発電要素１３５に含まれる電解液が電気分解してガスが発生し、単電池ケース１３４の内圧が上昇する。単電池ケース１３４の内圧が所定値（例えば、２気圧）以上になると、破壊式の弁１３９ａが破壊され、円筒型電池１２２の外部にガスが放出される。これにより、単電池ケース１３４の内圧上昇を抑制できる。
【００４２】
円筒型電池１２２の代わりにキャパシタ（蓄電部）を用いることもできる。キャパシタは、活性炭と電解液との界面に発生する電気二重層を動作原理とした電気二重層キャパシタのことである。固体として活性炭、液体として電解液（希硫酸水溶液）を用いて、これを接触させるとその界面にプラス、マイナスの電極が極めて短い間隔を隔てて相対的に分布する。イオン性溶液中に一対の電極を浸して電気分解が起こらない程度に電圧を負荷させると、それぞれの電極の表面にイオンが吸着され、プラスとマイナスの電気が蓄えられる（充電）。外部に電気を放出すると、正負のイオンが電極から離れて中和状態に戻る。また、円筒型電池１２２の代わりに角型電池を用いることもできる。
【００４３】
次に、図１を参照しながら、電池収容ケース１３の内部に設けられるカプセル（格納部）３１の構成を詳細に説明する。カプセル３１は、球形であり、内部に格納領域部３１ａを有している。カプセル３１を球形に形成することにより、耐圧性能を維持しつつカプセル３１の厚みをより薄くすることができる。カプセル３１には、少なくとも圧力センサ４１の検知圧力値に達するまで圧力上昇を許容するような収縮しにくい材料を用いることができる。具体的には、ガラスを用いることができる。
【００４４】
ここで、カプセル３１を弾性部材（例えば、ゴム）で構成したと仮定する。この場合、組電池１２からガスが発生すると、カプセル３１が弾性変形して、電池収容ケース１３の内圧上昇が緩和される。そのため、圧力センサ４１の検知圧力値に達する前に電池収容ケース１３の内圧上昇が停止するおそれがある。その結果、組電池１２からガスが放出されているにもかかわらず、組電池１２の電流を遮断できなくなる。
【００４５】
これに対して、本実施例では、圧力センサ４１の検知圧力値に達するまで内圧上昇を許容するような収縮しにくい材料でカプセル３１を構成している。したがって、圧力センサ４１からの出力信号に基づき、組電池１２のガス放出現象を確実に検知することができる。
【００４６】
カプセル３１は、電池収容ケース１３の内圧が所定圧力値に達すると破壊される。ここで、「所定圧力値」は、圧力センサ４１の検知圧力値よりも高く、かつ、電池収容ケース１３の限界耐圧値よりも低く設定しなければならない。例えば、２気圧に設定することができる。
【００４７】
次に、電池収容ケース１３の内部を冷却液２３で満たすことによる効果について説明する。図４は、本発明の比較例であり、図１に対応している。なお、実施例１と同一の機能を有する部分には、同一符号を付している。比較例では、冷却液２３の液面を低く設定して、上蓋１３ｂ及び冷却液２３の間に空気層９１を設けている。
【００４８】
比較例の構成において、電池異常により組電池１２からガスが発生すると、空気層９１が圧縮され、電池収容ケース１３の内圧上昇が緩和される。そのため、圧力センサ４１の検知圧力値に達する前に電池収容ケース１３の内圧上昇が停止する。したがって、組電池１２からガスが放出されているにもかかわらず、組電池１２の電流を遮断できなくなるおそれがある。
【００４９】
これに対して、本発明では、図１に図示するように、電池収容ケース１３の内部を冷却液２３で満たしているため、組電池１２からガスが放出すると、ガス放出量に応じて電池収容ケース１３の内圧が上昇する（ガスの放出量が少ない場合に限る）。そのため、圧力センサ４１からの出力信号に基づき、組電池１２のガス放出現象を確実に検知することができる。
【００５０】
さらに、比較例では、電池収容ケース１３に収納される冷却液２３の液量をより正確に測定しなければならないため、作業効率が低下するおそれがある。これに対して、本発明では、電池収容ケース１３の内部を冷却液２３で満たせばよいため、厳密な液量測定を省略することができる。
【００５１】
カプセル３１は、球形以外の形状に形成することもできる。例えば、立方体形状、円錐形状、円柱形状に形成することもできる。カプセル３１は、電池収容器ケース１３の内部において冷却液２３に浮いている。ただし、カプセル３１を、電池収容ケース１３の内面、組電池１２に固定することもできる。
【００５２】
カプセル３１の格納領域部３１ａには、弾性体（圧縮体）３２が格納されている。弾性体３２には、ゴムを用いることができる。弾性体３２の代わりに圧縮性のある気体（例えば、空気）を用いることもできる。空気を用いることにより、コストを削減することができる。
【００５３】
電池異常の際に、カプセル３１が破損すると、弾性体３２は収縮する。これにより、電池収容ケース１３の内圧上昇を抑制できる。なお、カプセル３１の破壊圧と、リリーフバルブ２１の作動圧を同じ値に設定した場合には、弾性体３２の収縮動作及びガス排出管１５からのガス排出動作が同時に行われ、より効果的に電池収容ケース１３の内圧上昇を抑制できる。
【００５４】
図５に図示するように、カプセル３１の格納領域部３１ａには、さらに、電解液の中和剤３３を格納することができる。図５は、カプセル３１の内部構造を示す断面図である。電池異常時に、カプセル３１が破壊されると、中和剤３３が冷却液２３の中に流出する。この中和剤３３により、組電池１２からガスとともに流出した電解液を中和することができる。
【００５５】
中和剤３３の代わりに冷却剤３４を用いることもできる。電池異常時に、カプセル３１が破壊されると、冷却剤３４が冷却液２３の中に流出する。この冷却剤３４により、組電池１２の温度上昇を抑制することができる。中和剤３３の代わりに消炎剤３５を用いることもできる。これらの中和剤３３、冷却剤３４及び消炎剤３５を組み合わせてカプセル３１に格納することもできる。
【００５６】
次に、図３を参照しながら、電池異常時の蓄電装置１の動作について説明する。図３は、蓄電装置１をＹ−Ｚ面で切断した断面図であり、図１に対応している。図３Ａはガスの発生が少ない場合を模式的に示しており、図３Ｂはガスの発生が多い場合を模式的に示している。
【００５７】
組電池１２が過充電等されると、円筒型電池１２２の電解液が電気分解してガスが発生する。このガスにより、単電池ケース１３４の内圧が所定値を超えると、破壊式の弁１３９ａが破壊される。破壊式の弁１３９ａが破壊されると、冷却液２３の中にガスが放出され、電池収容ケース１３の内圧が上昇する。
【００５８】
図３Ａに図示するように、組電池１２から放出されるガスの放出量が少ない場合には、カプセル３１は収縮しない。また、電池収容ケース１３の内部は、空気層が設けられないように冷却液２３で満たされている。したがって、ガス放出量に応じて電池収容ケース１３の内圧値は高くなる。電池収容ケース１３の内圧値が圧力センサ４１の検知圧力値に達すると、圧力センサ４１から監視ユニット４２に検出信号が出力され、コントローラ４３が組電池１２の電流を遮断する。
【００５９】
組電池１２の電流を遮断した後に、さらに電池収容ケース１３の内圧が上昇する場合には、つまり、図３Ｂに図示するように、組電池１２から放出されるガスの放出量が多い場合には、下記の動作が行われる。
【００６０】
電池収容ケース１３の内圧が所定値（例えば、２気圧）に達すると、カプセル３１が破壊されるのと同時に、ガスリリーフ弁２１が作動する。カプセル３１が破壊されると、弾性体３２が収縮して、電池収容ケース１３の内圧上昇を抑制することができる。なお、図３Ｂでは、破壊されたカプセル３１を省略している。ガスリリーフ弁２１が作動すると、電池収容ケース１３の内部のガスが、ガス排出管１５から排出される。弾性体３２の収縮動作及びガス排出管１５からのガス排出動作により、電池収容ケース１３の内圧上昇を効果的に抑制できる。
【実施例２】
【００６１】
図６を参照しながら、実施例２の蓄電装置について説明する。図６は、蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、図１に対応している。実施例１と同一の構成要素には、同一符号を付している。電池収容ケース１３の内部には、ケース本体１３ａの内面に沿ってＸ軸方向に延びる格納部材３６が設けられている。格納部材３６の内部には、Ｘ軸方向視において矩形の格納領域部３６ａが形成されている。格納部材３６は、実施例１のカプセル３１と同じ材料で構成することができる。
【００６２】
格納部材３６の格納領域部３６ａには、弾性体３７が格納されている。弾性体３７には、実施例１の弾性体３２と同じ材料を用いることができる。格納領域部３６ａには、さらに、実施例１と同様に、中和剤３３、冷却剤３４及び消炎剤３５を格納することもできる。
【００６３】
組電池１２から発生するガスの放出量が少ない場合には、格納部材３６は収縮しない。
組電池１２から発生するガスの放出量が多い場合には、格納部材３６が破壊され、弾性体３７が収縮する。上述の構成によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、格納部材３６及びケース本体１３ａをユニット化できるため、蓄電装置１００の組み立て作業を容易化できる。なお、格納部材３６を上蓋１３ｂの内面に沿って配置することもできる。
【実施例３】
【００６５】
図７を参照しながら、実施例３の蓄電装置について説明する。図７は、蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図であり、図１に対応している。実施例１と同一の構成要素には、同一符号を付している。電池フォルダ１２３には、Ｚ軸方向に延びる穴部１２３ａが形成されている。穴部１２３ａには、弾性体３９が収容されている。弾性体３９には、実施例１の弾性体３２と同じ材料を用いることができる。
【００６６】
穴部１２３ａは、板材３８によりシールされている。すなわち、穴部１２３ａのＺ軸方向の開口部分を板材３８で覆うことにより、穴部１２３ａに冷却液２３が流入するのを阻止している。板材３８及び穴部１２３ａにより、特許請求の範囲に記載の格納部が構成される。
【００６７】
組電池１２から発生するガスの放出量が少ない場合には、板材３８は穴部１２３ａの内部側に変形しない。組電池１２から発生するガスの放出量が多い場合には、板材３８が破壊され、弾性体３９が収縮する。上述の構成によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６８】
また、電池フォルダ１２３の内部のデッドスペースを有効に活用することができる。さらに、前記格納部及び電池フォルダ１２３をユニット化できるため、蓄電装置の組み立て作業を容易化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図２】円筒型電池をＹ―Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図３Ａ】蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である（ガス放出量が少ない場合を図示している）。
【図３Ｂ】蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である（ガス放出量が多い場合を図示している）。
【図４】比較例の蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図５】カプセルの断面図である。
【図６】実施例２の蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【図７】実施例３の蓄電装置をＹ−Ｚ面で切断したときの断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ １００ ２００ 蓄電装置
２ フロアパネル
１２ 組電池
１２２ 円筒型電池
１２３ 電池フォルダ
３１ カプセル
３２ ３７ ３９ 弾性体
４１ 圧力センサ
４３ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電部と、
前記蓄電部を収容する収容容器と、
前記収容容器の内部を満たし、前記蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、
前記収容容器の内圧値に関する情報を取得する検出素子と、
前記収容容器の内部に設けられ、前記熱交換媒体に対して隔離された空間を有する格納部とを有し、
前記蓄電部からガスが発生するガス発生状態において、前記格納部は、前記収容容器の内圧値が少なくとも前記検出素子の検知圧力値に達するまで前記収容容器の内圧上昇を許容し、前記内圧値が前記検出圧力値を超えた所定圧力値に上昇すると破壊され、
前記格納部の空間には、前記格納部が破壊された際に、前記収容容器の内圧によって圧縮される圧縮体が格納されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記格納部は、カプセル形状であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記格納部は、前記収容容器の内面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電部は、蓄電素子を支持する支持部材を有し、
前記格納部は、前記支持部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電部は、コントローラに接続されており、
前記コントローラは、前記収容容器の前記内圧値が前記検知圧力値に達すると、前記蓄電部の電流を遮断することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記収容容器には、前記蓄電部から発生したガスを外部に排出するための排出管が接続されており、
前記排出管には、作動圧力値に達すると前記排出管からのガスの排出を許容する弁が設けられており、前記作動圧力値は、前記検知圧力値よりも高いことを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記格納部の空間には、さらに、前記蓄電部から流出する電解液を中和する中和剤、冷却剤及び消炎剤のうち少なくとも一つが格納されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記蓄電部は、複数の蓄電素子を接続した蓄電モジュールであることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記格納部は、前記収容容器の前記内圧値が前記検知圧力値に達するまで収縮しないことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記格納部は、ガラスからなる外壁を有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項１１】
前記格納部の空間に格納される前記圧縮体は、空気であることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
【請求項１】
蓄電部と、
前記蓄電部を収容する収容容器と、
前記収容容器の内部を満たし、前記蓄電部と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、
前記収容容器の内圧値に関する情報を取得する検出素子と、
前記収容容器の内部に設けられ、前記熱交換媒体に対して隔離された空間を有する格納部とを有し、
前記蓄電部からガスが発生するガス発生状態において、前記格納部は、前記収容容器の内圧値が少なくとも前記検出素子の検知圧力値に達するまで前記収容容器の内圧上昇を許容し、前記内圧値が前記検出圧力値を超えた所定圧力値に上昇すると破壊され、
前記格納部の空間には、前記格納部が破壊された際に、前記収容容器の内圧によって圧縮される圧縮体が格納されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記格納部は、カプセル形状であることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記格納部は、前記収容容器の内面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電部は、蓄電素子を支持する支持部材を有し、
前記格納部は、前記支持部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電部は、コントローラに接続されており、
前記コントローラは、前記収容容器の前記内圧値が前記検知圧力値に達すると、前記蓄電部の電流を遮断することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記収容容器には、前記蓄電部から発生したガスを外部に排出するための排出管が接続されており、
前記排出管には、作動圧力値に達すると前記排出管からのガスの排出を許容する弁が設けられており、前記作動圧力値は、前記検知圧力値よりも高いことを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記格納部の空間には、さらに、前記蓄電部から流出する電解液を中和する中和剤、冷却剤及び消炎剤のうち少なくとも一つが格納されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記蓄電部は、複数の蓄電素子を接続した蓄電モジュールであることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項９】
前記格納部は、前記収容容器の前記内圧値が前記検知圧力値に達するまで収縮しないことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項１０】
前記格納部は、ガラスからなる外壁を有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項１１】
前記格納部の空間に格納される前記圧縮体は、空気であることを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２８９６６８（Ｐ２００９−２８９６６８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４２８１６（Ｐ２００８−１４２８１６）
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月３０日（２００８．５．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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