JP2010015951A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの収容室を備えた構成において、これらの収容室が並ぶ方向において小型化することができる蓄電装置を提供する。
【解決手段】 蓄電素子（２１）との間で熱交換を行う液状の熱交換媒体とともに、蓄電モジュール（２０）を収容する第１の収容室（Ｒ１）と、重力方向と直交する方向において、第１の収容室と隣り合って配置された第２の収容室（Ｒ２）と、を有している。第１及び第２の収容室のうち一方の収容室は、この収容室の上面に向かって開いた形状の凹部と、この凹部の開口を塞ぐ蓋部材とで構成されているとともに、他方の収容室は、この収容室の底面に向かって開いた形状の凹部と、この凹部の開口を塞ぐ蓋部材とで構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数の蓄電素子を含む蓄電モジュールを収容する蓄電装置に関するものである。

二次電池を備えた電池パックでは、二次電池を収容するための収容室と、この収容室とは異なる収容室を有するケースが用いられていることがある。ここで、上述した２つのケースは、互いに仕切られている。
実開昭５５−１６８９６９号公報（第２図） 特開２００１−１３５２８７号公報 国際公開第９８／３２１８６号パンフレット

しかしながら、２つの収容室を備えたケースにおいて、これらの収容室を、金型を用いて形成する場合には、ケースが大型化してしまうことがある。具体的には、隣り合う収容室の壁面に抜き勾配が発生してしまい、２つの収容室が並ぶ方向において、ケースが大型化してしまう。

そこで、本発明の目的は、２つの収容室を備えた構成において、これらの収容室が並ぶ方向において小型化することができる蓄電装置を提供することにある。

本発明である蓄電装置は、複数の蓄電素子を含む蓄電モジュールと、蓄電素子との間で熱交換を行う液状の熱交換媒体とともに、蓄電モジュールを収容する第１の収容室と、重力方向と直交する方向において、第１の収容室と隣り合って配置された第２の収容室と、を有する。そして、第１及び第２の収容室のうち一方の収容室は、この収容室の上面に向かって開いた形状の凹部と、この凹部の開口を塞ぐ蓋部材とで構成されているとともに、他方の収容室は、この収容室の底面に向かって開いた形状の凹部と、この凹部の開口を塞ぐ蓋部材とで構成されている。

ここで、第１及び第２の収容室の間に、閉じ状態から開き状態に変化して少なくとも蓄電素子から発生したガスを第２の収容室に移動させる弁を設けることができる。また、第１の収容室は、蓄電モジュール及び熱交換媒体を収容する第１の領域と、第２の収容室の上方に位置し、熱交換媒体を収容する第２の領域とで構成することができる。この構成において、第２の収容室のうち第１の収容室の上面と対向する領域に、弁を設けることができる。また、弁に対して上方に向かって延び、熱交換媒体及びガスが第２の収容室に移動する通路を形成するガイド部を設けることができる。これにより、第１の収容室から第２の収容室に移動する熱交換媒体の量を低減させることができる。

第１の収容室のうち、内壁面及び外壁面のうち少なくとも一方において、凹凸部を形成しておくことができる。これにより、第１の収容室における強度を向上させたり、第１の収容室を介した熱伝達を促進させたりすることができる。

第２の収容室のうち蓄電装置の外面に位置する部分を、樹脂で形成することができる。これにより、例えば、蓄電装置の外部から過度の熱が加わった場合において、第２の収容室のうち、樹脂で形成された部分を溶かすことができる。そして、第２の収容室に移動したガスを、樹脂が溶けた部分から外部に逃がすことができる。また、第２の収容室に弁を設けておくことにより、第２の収容室に移動したガスを蓄電装置の外部に逃がすことができる。ここで、上記弁は、蓄電装置の温度が所定値以上となったときに、閉じ状態から開き状態に変化するものであればよい。具体的には、温度変化に応じて弁が閉じ状態から開き状態に変化するようにすることができる。また、蓄電装置の温度が所定値以上となったことを判別するようにし、弁に対して駆動信号を出力して閉じ状態から開き状態に変化させることができる。

第１及び第２の収容室の間において、蓄電モジュールと、第２の収容室に収容された機器とを電気的に接続するためのコネクタを配置することができる。これにより、第２の収容室を用いて、蓄電モジュールと電気的に接続される機器を配置することができ、第２の収容室を有効利用することができる。

ここで、コネクタを、第１又は第２の収容室に固定する構成において、ガスの発生によって第１の収容室の内圧が上昇することに応じて、コネクタの固定を解除するようにすることができる。これにより、コネクタが配置された部分を用いて、第１の収容室内で発生したガスを第２の収容室に移動させることができる。また、コネクタを樹脂で形成しておけば、蓄電装置の外部から過度の熱が加わった際に、この熱によってコネクタを溶かすことができる。これにより、コネクタが配置された部分を用いて、第１の収容室内で発生したガスを第２の収容室に移動させることができる。

蓄電モジュールにおいて、蓄電素子の状態を監視するための監視ユニットを設けておくことができる。これにより、監視ユニットは第１の収容室内に配置されることになる。ここで、監視ユニットには、複数の蓄電素子に応じた数の配線が接続されるため、監視ユニットを第１の収容室内に配置しておくことで、第１の収容室の外部に対して監視ユニットから引き出される配線数を低減することができる。

本発明では、第１及び第２の収容室の一部を構成する凹部を、互いに異なる方向に向かって開いた形状としている。これにより、金型を用いて、第１及び第２の収容室における凹部を成形する際に、これらの凹部における抜き勾配の面を略平行に位置させることができ、第１及び第２の収容室の間隔を狭めることができる。したがって、重力方向と直交する方向において、蓄電装置を小型化することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池パック（蓄電装置）の構成について、図面を用いながら説明する。

本実施例の電池パックは、車両に搭載されている。この車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車がある。ハイブリッド自動車とは、電池パックの他に、車両の走行に用いられるエネルギを出力する、内燃機関や燃料電池といった他の動力源を備えた車である。また、電気自動車は、電池パックの出力だけを用いて走行する車である。本実施例の電池パックは、放電によって車両の走行に用いられるエネルギを出力したり、車両の制動時に発生する運動エネルギを回生電力として充電したりする。なお、車両の外部からの電力供給を受けて充電を行うこともできる。

図１は、本実施例である電池パックの分解斜視図である。また、図２は、本実施例である電池パックの内部における一部の構成を示す上面図である。

電池パック１の外装を構成するパックケース１０は、ロアーケース１１及びアッパーケース１２を有している。アッパーケース１２は、ロアーケース１１に対してボルトといった締結部材１３を用いて固定される。ここで、アッパーケース１２及びロアーケース１１の外縁部には、締結部材１３を締め付けるための複数の開口部１１ａ，１２ａが形成されている。なお、アッパーケース１２をロアーケース１１に固定する方法は、締結部材１３を用いた方法に限るものではなく、いかなる方法であってもよい。例えば、溶接によって、アッパーケース１２及びロアーケース１１を固定することができる。

ロアーケース１１及びアッパーケース１２は、耐久性及び耐食性に優れた材料で形成することが好ましい。この材料として、具体的には、アルミニウムや鉄等の金属を用いることができる。

ロアーケース１１は、締結部材や溶接等によって車両本体（不図示）に固定される。ここで、車両本体としては、例えば、フロアパネル、フロアパン、車両のフレーム（いわゆるサイドメンバやクロスメンバ）がある。また、ロアーケース１１は、電池モジュール（蓄電モジュール）２０を収容するための空間を有している。この空間には、電池モジュール２０とともに、絶縁性を有する液状の熱交換媒体３が収容される。

熱交換媒体３は、電池モジュール２０の表面及び、パックケース１０（ロアーケース１１及びアッパーケース１２）の内壁面に接触するようになっている。すなわち、熱交換媒体３は、パックケース１０における特定の内部空間に概ね隙間無く充填される。熱交換媒体３は、電池モジュール２０を冷やしたり、温めたりするために用いられる。

ここで、充放電等により電池モジュール２０（後述する単電池２１）が発熱すると、電池モジュール２０に接触する熱交換媒体３は、電池モジュール２０との間で熱交換を行うことによって電池モジュール２０の熱を奪う。これにより、電池モジュール２０の温度上昇を抑制することができる。なお、熱を持った熱交換媒体３は、パックケース１０と接触することにより、パックケース１０に熱を伝達する。そして、この熱は、パックケース１０を介して外部に放出されることになる。

一方、電池パック１の外部から熱を与えれば、この熱はパックケース１０を介して熱交換媒体３に伝達された後に、熱交換媒体３を介して電池モジュール２０に伝達される。これにより、電池モジュール２０が過度に冷えてしまうのを抑制することができる。ここで、熱交換媒体３は、液体で構成されているため、気体を用いた場合に比べて熱伝導率が高く、上述した電池モジュール２０の加温や冷却を効率良く行うことができる。

電池モジュール２０を構成する単電池２１は、所定の温度範囲（例えば、１０℃〜６０℃）において所望の出力特性が得られることが知られている。したがって、上述したように、電池モジュール２０を温めたり、冷やしたりすることにより、単電池２１の出力特性が劣化してしまうのを抑制することができる。具体的には、単電池２１の温度が上記温度範囲の下限値よりも低い場合には、単電池２１を温め、単電池２１の温度が上記温度範囲の上限値よりも高い場合には、単電池２１を冷やすようにすればよい。

熱交換媒体３としては、絶縁性の油や不活性液体を用いることができる。絶縁性の油としては、例えば、シリコンオイルが用いられる。また、不活性液体（絶縁性を有する液体）としては、例えば、フッ素系不活性液体である、フロリナート、Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ(hydrofluoroether)、Ｎｏｖｅｃ１２３０（スリーエム社製）を用いることができる。なお、電池モジュール２０の外表面に絶縁膜を形成しておけば、熱交換媒体３として、絶縁性に優れていない液体（例えば、水）を用いることもできる。

次に、電池モジュール２０の構成について、説明する。

電池モジュール２０は、複数の単電池（蓄電素子）２１と、これらの単電池２１を支持するための２つの支持プレート２２とを有している。複数の単電池２１は、支持プレート２２と略平行な面内において、並んで配置されている。単電池２１は、発電要素と、この発電要素を収容する電池ケースとを有している。ここで、発電要素とは、充電や放電に用いられる要素であり、正極板、負極板及び電解質（電解液又は固体電解質）で構成されている。

２つの支持プレート２２は、各単電池２１の両端側を支持している。また、各支持プレート２２の上端面及び下端面には、突起部２２ａが設けられている。支持プレート２２の上端面に設けられた突起部２２ａと、アッパーケース１２との間には、ゴムといった弾性部材２３が配置されている。また、支持プレート２２の下端面に設けられた突起部２２ａと、ロアーケース１１の底面との間には、ゴムといった弾性部材２３が配置されている。そして、弾性部材２３を弾性変形させることにより、パックケース１０の内部において、電池モジュール２０を位置決めすることができる。

各単電池２１の両端部には、正極用及び負極用の端子（不図示）がそれぞれ設けられており、各単電池２１の端子は、隣り合う単電池２１の端子に対してバスバー（不図示）を介して電気的及び機械的に接続されている。すなわち、複数の単電池２１は、バスバーを介して電気的に直列に接続されており、高出力（例えば、２００[Ｖ]）が得られるようになっている。なお、電気的に並列に接続された単電池２１が含まれていてもよい。

複数の単電池２１からなる組電池には、正極用のバスバー２４及び負極用のバスバー２５がそれぞれ電気的に接続されている。具体的には、組電池における総プラスの端子（特定の単電池２１の正極端子）には、正極用のバスバー２４が電気的に接続されている。また、組電池における総マイナスの端子（他の特定の単電池２１の負極端子）には、負極用のバスバー２５が電気的に接続されている。バスバー２４，２５は、コネクタ３３に固定されている。

本実施例では、単電池２１として、円筒型の二次電池を用いている。二次電池としては、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池がある。なお、単電池２１の形状は、円筒型に限るものではなく、角型等の他の形状であってもよい。また、本実施例では、二次電池を用いているが、二次電池の代わりに、蓄電素子としての電気二重層キャパシタを用いることもできる。

一方、支持プレート２２のうち、ロアーケース１１の側面と向かい合う面には、電池監視ユニット３０が取り付けられている。電池監視ユニット３０は、単電池２１における温度、電流値、電圧値といった単電池２１の状態を監視するために用いられる。電池監視ユニット３０には、電池監視ユニット３０で得られた情報を外部に取り出すためのケーブル３１が接続されている。ケーブル３１の一端部３１ａは、コネクタ３３に設けられたケーブル３２の一端部３２ａと電気的及び機械的に接続される。

本実施例の電池パック１は、図３に示すように、熱交換媒体３及び電池モジュール２０を収容する収容室（第１の収容室）Ｒ１と、収容室Ｒ１内で発生したガスを電池パック１の外部に排出させる際に、ガス及び熱交換媒体３を分離させるための分離室（第２の収容室）Ｒ２と、を有している。ここで、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。また、分離室Ｒ２は、収容室Ｒ１から漏れた熱交換媒体３を収容するための空間となる。

収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２は、ロアーケース１１の一部である仕切部１１ｂによって仕切られている。また、分離室Ｒ２のうち、底面を除く他の面は、仕切部１１ｂによって構成されている。そして、仕切部１１ｂの一部は、図２に示すように、アッパーケース１２と同一面内に位置している。ここで、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２は、重力方向と直交する面内において隣り合って配置されている。また、収容室Ｒ１の一部は、分離室Ｒ２の上方に位置しており、熱交換媒体３を収容している。

仕切部１１ｂの上面には、円筒形状のガイド部１１ｃが一体的に形成されている。ガイド部１１ｃは、重力方向に延びており、後述するように、収容室Ｒ１内で発生したガスを分離室Ｒ２に導くために設けられている。ガイド部１１ｃの先端は、アッパーケース１２の内壁面から離れた位置にある。ここで、ガイド部１１ｃの内部にも、熱交換媒体３は浸入している。

なお、ガイド部１１ｃの形状は、円筒形状に限るものではない。すなわち、ガイド部１１ｃは、重力方向に延びる通路（流路）を備えた形状であればよく、重力方向と直交する水平面内における断面形状は、いかなる形状であってもよい。また、ガイド部１１ｃは、重力方向に沿って延びていなくてもよく、重力方向に対して傾いていてもよい。

ガイド部１１ｃの一端部には、弁４０が設けられている。図３に示すように、弁４０が閉じ状態にあるときには、ガイド部１１ｃに浸入した熱交換媒体３が分離室Ｒ２に移動するのを阻止している。また、弁４０が開き状態になれば、収容室Ｒ１の熱交換媒体３がガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２に浸入する。

本実施例の電池パック１では、図３に示すように、パックケース１０の上面及び下面を略平坦な面で構成することができる。そして、重力方向における電池パック１の長さ（高さ）は、重力方向における電池モジュール２０の長さと概ね等しくすることができる。これにより、特許文献１に記載の構成と比べて、電池パック１を重力方向で小型化することができる。

次に、分離室Ｒ２内に配置される部材について、図３から図５を用いて説明する。ここで、図４は、本実施例の電池パックの分解斜視図である。また、図５は、本実施例の電池パックを底面から見たときの図であり、分離室内の構成を示す図である。

ロアーケース１１の仕切部１１ｂには、ボルトといった締結部材１３によって底蓋１１ｄが固定される。これにより、分離室Ｒ２は、仕切部１１ｂ及び底蓋１１ｄによって囲まれ、密閉された状態となる。

コネクタ３３に設けられたケーブル３２は、一部の領域が収容室Ｒ１内に位置し、他の領域が分離室Ｒ２内に位置している。そして、分離室Ｒ２内に位置するケーブル３２の他端は、分離室Ｒ２に配置されたジャンクションボックス４１に接続されている。具体的には、ケーブル３２は、ジャンクションボックス４１内に配置された機器（例えば、コネクタ）に電気的に接続されている。

ケーブル３２が接続された機器には、ケーブル３４が電気的に接続されており、ケーブル３４は、ロアーケース１１を貫通して電池パック１の外部に延びている。ここで、図４に示すように、ロアーケース１１のうち、ケーブル３４が貫通する部分には、シール部材３５が配置されており、分離室Ｒ２を密閉状態としている。なお、ジャンクションボックス４１は、締結部材１３によって仕切部１１ｂに固定されている。

一方、コネクタ３３は、仕切部１１ｂを貫通した状態で配置されており、分離室Ｒ２の側から締結部材１３によって仕切部１１ｂに固定されている。ここで、コネクタ３３は、収容室Ｒ１の側から仕切部１１ｂに固定することもできる。また、コネクタ３３のうち分離室Ｒ２内に位置する部分には、バスバー４２の一端に設けられた正極タブ４２ａ及び負極タブ４２ｂが固定されている。バスバー４２は、分離室Ｒ２内に配置されている。

正極タブ４２ａ及び負極タブ４２ｂはそれぞれ、コネクタ３３を介して、収容室Ｒ１内に配置された正極用及び負極用のバスバー２４，２５と電気的に接続される。バスバー４２は、仕切部１１ｂの側面に沿って延びており、他端には、ジャンクションボックス４１と接続される正極タブ４２ｃ及び負極タブ４２ｄを有している。そして、正極タブ４２ｃ及び負極タブ４２ｄは、ジャンクションボックス４１内に配置された機器を介して正極用のバスバー４３ａ及び負極用のバスバー４３ｂに電気的に接続されている。

バスバー４３ａ，４３ｂは、ロアーケース１１を貫通しており、バスバー４３ａ，４３ｂの一部が電池パック１の外部に突出している。電池パック１の外部に突出したバスバー４３ａ，４３ｂには、ケーブル（不図示）が接続されるようになっており、電池モジュール２０における組電池の出力を取り出すことができるようになっている。このケーブルは、例えば、車両の走行用モータを駆動するためのインバータに接続することができる。また、正極タブ４２ｃ及び負極タブ４２ｄと電気的に接続されるジャンクションボックス４１内の機器としては、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータや、リレースイッチがある。

一方、分離室Ｒ２の上部には、排気ダクト４４が接続されており、排気ダクト４４は、ロアーケース１１の外側面から突出している。排気ダクト４４は、後述するように、分離室Ｒ２内に進入したガスを、電池パック１の外部に排出させるために用いられる。排気ダクト４４の端部には、ガスを車両の外部まで導くための他のダクト（不図示）が接続される。なお、他のダクトと排気ダクト４４は、一体的に構成されていてもよい。ここで、本実施例のように、他のダクトと、排気ダクト４４とを別体で構成することにより、電池パック１を車両に搭載しやすくできるとともに、排気ダクト４４に接続されるダクトの配置を容易に行うことができる。

次に、単電池２１から発生したガスを電池パック１の外部に放出させる機構について説明する。

単電池２１の過充電や過放電を行うと、単電池２１の内部に収容された発電要素からガスが発生することがある。ここで、単電池２１のうち、発電要素を収容する電池ケースには、発電要素で発生したガスを単電池２１の外部に放出させるための弁が設けられている。

この弁としては、復帰型の弁を用いたり、破壊型の弁を用いたりすることができる。復帰型の弁とは、単電池２１の内圧及び外圧の大小関係に応じて、開き状態及び閉じ状態の間で切り換わる弁である。また、破壊型の弁とは、単電池２１の内圧が外圧よりも高くなったときに、塑性変形することにより、閉じ状態から開き状態に変化する弁である。この破壊型の弁では、開き状態に変化した場合には、閉じ状態に戻ることができないようになっている。この弁は、単電池２１（電池ケース）のうち、いかなる位置に設けてもよい。

単電池２１からガスが放出されると、このガスは、パックケース１０における収容室Ｒ１に溜まることになる。これにより、収容室Ｒ１における内圧が上昇して、収容室Ｒ１の内圧が分離室Ｒ２の内圧よりも高くなる。

ここで、収容室Ｒ１の内圧が弁４０の作動圧となる所定値に到達すると、弁４０が閉じ状態から開き状態に変化し、ガイド部１１ｃの内部に浸入した熱交換媒体３が分離室Ｒ２に移動することになる。ここで、弁４０としては、上述した単電池２１に設けられる弁と同様に、復帰型の弁を用いたり、破壊型の弁を用いたりすることができる。また、弁４０の作動圧は、適宜設定することができる。具体的には、パックケース１０における収容室Ｒ１の内圧が上昇することによって、パックケース１０が壊れる前に、弁４０を閉じ状態から開き状態に変化させる必要がある。

弁４０が開き状態に変化すると、熱交換媒体３がガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２内に移動するとともに、単電池２１から放出されたガスがガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２内に移動することになる。

ここで、単電池２１から放出されたガスは、重力が作用する方向とは逆方向（上方向）に進むことになる。すなわち、単電池２１からのガスは、アッパーケース１２の側に向かって移動することになる。ただし、単電池２１からのガスの放出量が多い場合には、このガスは、ガイド部１１ｃの内部にも浸入することになり、分離室Ｒ２に移動することになる。

熱交換媒体３及びガスがガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２に移動すると、熱交換媒体３は、重力の作用によって、分離室Ｒ２の底部に溜まることになるが、ガスは、分離室Ｒ２の上部に移動することになる。これにより、分離室Ｒ２において、熱交換媒体３及びガスの分離が行われることになる。そして、分離室Ｒ２の上部には、排気ダクト４４が接続されているため、ガスは、排気ダクト４４を介して分離室Ｒ２の外部に移動することになる。

ここで、排気ダクト４４を設ける位置は、適宜設定することができる。本実施例では、分離室Ｒ２の上部に排気ダクト４４を接続しているが、この位置よりも下方に排気ダクト４４を配置することもできる。この場合において、熱交換媒体３が排気ダクト４４を通って、車両の外部に排出されてしまうのを防止するために、排気ダクト４４を上方に向けて傾かせておくのが好ましい。これにより、重力を利用して、熱交換媒体３とガスを分離させることができる。

また、排気ダクト４４の内部又は分離室Ｒ２の内部に、熱交換媒体３及びガスを分離させるための分離膜を設けることもできる。この分離膜としては、熱交換媒体３の通過を阻止し、ガスの通過を許容するものであれば、いかなる構成であってもよい。

一方、本実施例では、円筒形状のガイド部１１ｃを設けているが、ガイド部１１ｃを設けなくてもよい。すなわち、図３に示す構成において、仕切部１１ｂのうち、アッパーケース１２と対向する上面を平坦な面で構成することもできる。この場合には、仕切部１１ｂの上面における一部の領域に弁４０が設けられることになる。

本実施例では、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２を、重力方向と直交する水平面内において並べて配置しているため、電池パック１を重力方向において小型化することができる。ここで、特許文献１に記載の構成を用いると、電池モジュール２０の上方に、弁やガスを排出させるためのダクトが配置されることになり、電池パック１が重力方向において大型化してしまう。一方、本実施例では、電池パック１の側面からガスを排出させることができる構成となっているため、特許文献１に記載の構成に比べて、電池パック１を重力方向で小型化することができる。

本実施例のように、電池パック１を車両に搭載する場合には、電池パック１を重力方向（言い換えれば、車両の上下方向）で小型化することに意義がある。すなわち、電池パック１を車両に搭載する場合には、車両のフロアパネル等に配置することがあり、電池パック１を重力方向で小型化しておけば、フロアパネル等に配置しても、電池パック１の上方空間を効率良く利用することができる。

具体的には、車両に搭載される座席の下方に形成されるスペースを用いて、電池パック１を配置することができる。また、車両のラゲージルームの下部に電池パック１を配置する場合においても、電池パック１の上方に位置するラゲージルームのスペースを効率良く利用することができる。

一方、本実施例のように、ガイド部１１ｃを設けることにより、ガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２に移動する熱交換媒体３の量を低減することができる。ここで、パックケース１０における収容室Ｒ１にガスが放出されると、アッパーケース１２の内壁面に沿ってガスが溜まるようになる。このとき、収容室Ｒ１の内圧が上昇することによって、弁４０が閉じ状態から開き状態に変化すると、ガイド部１１ｃを介して熱交換媒体３及びガスが分離室Ｒ２内に移動する。

これにより、収容室Ｒ１に収容されている熱交換媒体３の液面が下がることになる。言い換えれば、熱交換媒体３の液面が、アッパーケース１２の内壁面から離れるようになる。ここで、ガイド部１１ｃは重力方向に延びており、ガイド部１１ｃの先端がアッパーケース１２の近傍に位置しているため、熱交換媒体３の液面が下がることにより、ガイド部１１ｃの内部に熱交換媒体３が移動しにくくなる。すなわち、熱交換媒体３が分離室Ｒ２に移動しにくくなる。

特に、熱交換媒体３の液面が、ガイド部１１ｃの先端よりも低い位置となった場合には、ガイド部１１ｃの内部には、単電池２１から発生したガスが主に移動することになる。これにより、分離室Ｒ２には、ガスが主に導かれる。

上述したように、分離室Ｒ２に導かれる熱交換媒体３の量を低減させることにより、分離室Ｒ２を小型化することができる。ここで、ガイド部１１ｃを設けていない場合には、分離室Ｒ２に導かれる熱交換媒体３の量が多くなる。このような場合には、熱交換媒体３が分離室Ｒ２から溢れて、排気ダクト４４を介して車両の外部に漏れてしまうのを防止する必要がある。具体的には、熱交換媒体３の量を十分に収容できるスペースを分離室Ｒ２に設けておく必要がある。

一方、本実施例のように、ガイド部１１ｃを用いることにより、分離室Ｒ２を小型化させることができ、電池パック１を小型化させることができる。しかも、分離室Ｒ２を用いて、収容室Ｒ１内で発生したガスを電池パック１の外部に効率良く排出させることができる。

ここで、ガイド部１１ｃの先端の位置、言い換えれば、重力方向におけるガイド部１１ｃの長さは、適宜設定することができる。すなわち、ガイド部１１ｃの長さを長くするほど、ガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２に導かれる熱交換媒体３の量が少なくなる。また、ガイド部１１ｃの長さを短くするほど、ガイド部１１ｃを介して分離室Ｒ２に導かれる熱交換媒体３の量が多くなる。一方、ガイド部１１ｃの先端と、アッパーケース１２の内壁面との間の距離は、収容室Ｒ１に放出されるガスや、熱交換媒体３がガイド部１１ｃの内部に移動できる距離であることが好ましい。この点を考慮して、ガイド部１１ｃの長さを設定することができる。

一方、ガイド部１１ｃの先端に、ガイド部１１ｃの径方向外側に延びるフランジを設けることができる。このようなフランジを設けることにより、熱交換媒体３の液面がガイド部１１ｃの先端よりも低くなった場合において、電池パック１が揺れても、熱交換媒体３がガイド部１１ｃの内部に浸入するのを阻止することができる。

また、ガイド部１１ｃの先端に、ストレーナを配置することもできる。ストレーナは、ガイド部１１ｃの開口部よりも小さい複数の開口部を備えており、ガス及び熱交換媒体３がガイド部１１ｃに浸入するのを許容し、ガス及び熱交換媒体３を除く異物がガイド部１１ｃに浸入するのを阻止するために用いられる。ストレーナを設けることにより、異物がガイド部１１ｃに浸入するのを阻止し、ガイド部１１ｃの内部が異物で詰まってしまうのを防止することができる。

一方、本実施例において、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２は、重力方向における互いに異なる位置において、開口部を有している。すなわち、収容室Ｒ１の開口部は、電池パック１の上面に位置しており、アッパーケース１２によって塞がれるようになっている。また、分離室Ｒ２の開口部は、電池パック１の底面に位置しており、底蓋１１ｄによって塞がれるようになっている。

このような構成では、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２を仕切る仕切部１１ｂの厚さを薄くすることができる。以下、図６Ａ及び図６Ｂを用いて、具体的に説明する。

本実施例では、ロアーケース１１が収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２の一部を構成するようになっている。ここで、ロアーケース１１を、金型を用いて成形する場合には、ロアーケース１１に抜き勾配を設ける必要がある。

図６Ａに示すように、２つの空間部Ｅ１，Ｅ２を有する成形品を加工する場合において、同一の方向（図６Ａの上側）から金型を用いて成形すると、抜き勾配によって成形品１００における壁部１０１の厚さがＤ１となる。ここで、壁部１０１は、空間部Ｅ１，Ｅ２の間に位置する部分である。また、成形品１００は、長さＬ１を有している。

一方、図６Ｂに示すように、異なる方向から金型を用いて成形すると、空間部Ｅ１を構成する側面（抜き勾配の面）と、空間部Ｅ２を構成する側面（抜き勾配の面）とが、略平行となる。そして、空間部Ｅ１を構成する凹部は、抜き勾配の側面を有しているため、上方に向かって開いた形状を有している。また、空間部Ｅ２を構成する凹部は、下方に向かって開いた形状を有している。ここでいう開いた形状とは、一端から他端に向かって、開口面積が大きくなる形状をいう。

図６Ｂに示す成形品１０２では、壁部１０３の厚さＤ２を、図６Ａに示す壁部１０１の厚さＤ１よりも薄くすることができる。これに伴い、成形品１０２の長さＬ２を、図６Ａに示す成形品１００の長さＬ１よりも短くすることができる。

本実施例では、上述したように、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２における開口部が、互いに異なる位置となっている。収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２は、図６Ｂに示す成形品１０２における空間部Ｅ１，Ｅ２に相当する。また、本実施例における仕切部１１ｂ、具体的には、仕切部１１ｂのうち重力方向に延びる部分は、図６Ｂに示す壁部１０３に相当する。

このため、金型を用いてロアーケース１１を成形すれば、収容室Ｒ１の一部を構成する抜き勾配の面と、分離室Ｒ２の一部を構成する抜き勾配の面とを、略平行に位置させることができ、仕切部１１ｂの厚さを薄型化することができる。これに伴い、本実施例の電池パック１を、重力方向と直交する方向において、小型化することができる。

ここで、本実施例では、図３に示すように、収容室Ｒ１の一部を、分離室Ｒ２の上方に位置させているが、これに限るものではない。例えば、電池パックを、図７に示す構成とすることもできる。ここで、図７は、電池パックの内部構成を示す概略図であり、図３に相当する図である。なお、図７において、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

図７に示す構成では、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２を、重力方向と直交する方向において並べて配置している。すなわち、本実施例では、図３に示すように、収容室Ｒ１の一部を分離室Ｒ２の上方に位置させているが、図７に示す構成では、収容室Ｒ１の一部を分離室Ｒ２の上方に位置させていない。また、収容室Ｒ１は、上方に向かって開いた形状の凹部を有しており、この凹部における開口部は、アッパーケース１２によって塞がれている。さらに、分離室Ｒ２は、下方に向かって開いた形状の凹部を有しており、この凹部における開口部は、底蓋１１ｄによって塞がれている。

図７に示す構成では、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２の間に位置する仕切部１１ｂに弁４０を設けている。ここで、本実施例では、図３に示すように、仕切部１１ｂのうち、重力方向と直交する水平面内に位置する領域に弁４０を設けているが、図７に示す構成では、重力方向に延びる仕切部１１ｂに対して弁４０を設けている。

図７に示す構成において、収容室Ｒ１内にガスが発生して収容室Ｒ１の内圧が上昇すると、弁４０が閉じ状態から開き状態に変化する。そして、収容室Ｒ１内に存在する熱交換媒体３やガスが、弁４０を介して分離室Ｒ２に移動することになる。そして、熱交換媒体３は、重力の作用を受けて分離室Ｒ２の下方に移動し、ガスは、分離室Ｒ２の上方に移動する。これにより、分離室Ｒ２内において、熱交換媒体３及びガスを分離させることができる。そして、分離室Ｒ２の上方に移動したガスを、排気ダクト４４を介して外部に排出させることができる。

このように図７に示す構成であっても、本実施例と同様の効果を得ることができる。すなわち、電池パック１を重力方向及び、重力方向と直交する方向において小型化することができる。なお、図７に示す構成において、収容室Ｒ１及び分離室Ｒ２の位置関係を逆にすることもできる。また、図７に示す構成では、仕切部１１ｂに弁４０を設けているが、弁４０を設けなくてもよい。この場合であっても、図７に示す構成を用いることにより、重力方向と直交する方向（図７の左右方向）において、電池パック１を小型化することができる。

一方、本実施例の電池パック１において、弁４０が閉じ状態にあるときには、分離室Ｒ２が空気で満たされているため、底蓋１１ｄに強度を持たせなくてもよい。このため、底蓋１１ｄを形成する材料として、金属よりも強度の低い樹脂を用いることができる。これにより、底蓋１１ｄを形成する材料について、コストを低減することができる。

また、電池パック１に対して過度の熱が加わると、単電池１１が過度に加熱され、単電池１１から多くのガスが発生することがある。この場合において、底蓋１１ｄを樹脂で形成しておけば、外部からの過度の熱によって底蓋１１ｄを溶かすことができる。これにより、収容室Ｒ１内で発生したガスを、分離室Ｒ２を介して排気ダクト４４から排出させるだけでなく、底蓋１１ｄが配置された部分からも排出させることができる。

ここで、底蓋１１ｄを樹脂で形成せずに、底蓋１１ｄに対して、収容室Ｒ２内に移動したガスを電池パック１の外部に排出させるための弁を設けることもできる。具体的には、電池パック１の温度が所定値以上となったときに、上記弁を閉じ状態から開き状態に変化させることができる。これにより、収容室Ｒ１内で発生したガスを、分離室Ｒ２を介して排気ダクト４４から排出させるだけでなく、底蓋１１ｄに設けられた弁からも排出させることができる。

底蓋１１ｄに設けられる弁は、温度に応じて閉じ状態及び開き状態の間で変化するものであってもよいし、駆動信号の入力によって閉じ状態及び開き状態の間で変化するものであってもよい。温度に応じて閉じ状態及び開き状態の間で変化する弁としては、温度に応じて伸縮可能な弾性部材を用いることができる。また、駆動信号の入力によって閉じ状態及び開き状態の間で変化する弁としては、温度センサによって検出された電池パック１の温度が所定値以上となったことをコントローラが判別し、このコントローラが弁に対して駆動信号を出力することができる。この弁としては、例えば、電磁弁がある。なお、上述した弁は、底蓋１１ｄに設ける必要はなく、分離室Ｒ２を構成する壁面であれば、いかなる位置に設けてもよい。すなわち、分離室Ｒ２内に進入したガスを、電池パック１の外部に排出させることができればよい。

一方、コネクタ３３を樹脂で形成することもできる。コネクタ３３は、仕切部１１ｂを貫通しているため、外部からの過度の熱によってコネクタ３３も溶かすようにすれば、収容室Ｒ１から分離室Ｒ２に対してより多くのガスや熱交換媒体３を移動させることができる。

また、収容室Ｒ１の内圧が上昇しすぎたときに、コネクタ３３が仕切部１１ｂから外れるように構成することもできる。具体的には、弁４０が閉じ状態から開き状態に変化した後においても、収容室Ｒ１における内圧が上昇するような場合には、コネクタ３３を仕切部１１ｂから外れるようにすることができる。

ここで、仕切部１１ｂにコネクタ３３を固定する構造（固定構造）を適宜設定しておけば、収容室Ｒ１の内圧が特定の値に到達したことに応じて、コネクタ３３を仕切部１１ｂから外すことができる。具体的には、コネクタ３３を仕切部１１ｂに固定するための締結部材１３を、収容室Ｒ１における内圧の上昇に応じて弛めるようにすることができる。または、コネクタ３３を仕切部１１ｂに固定するための固定部材を、収容室Ｒ１における内圧の上昇に応じて変形又は切断させて、コネクタ３３を仕切部１１ｂから外すこともできる。

このように構成すれば、コネクタ３３が取り付けられていた部分からも、ガスや熱交換媒体３を分離室Ｒ２に移動させることができる。

一方、本実施例の電池パック１では、分離室Ｒ２内にジャンクションボックス４１を配置しており、ジャンクションボックス４１内の機器と、収容室Ｒ１内の電池モジュール２０とを、コネクタ３３を介して電気的に接続している。コネクタ３３は、仕切部１１ｂを貫通しているため、コネクタ３３及び仕切部１１ｂの隙間をシールすることにより、収容室Ｒ１内の熱交換媒体３が分離室Ｒ２に移動するのを阻止している。

ここで、コネクタ３３及び仕切部１１ｂの隙間におけるシールは、収容室Ｒ１内にガスが発生しない状態において、収容室Ｒ１から分離室Ｒ２に熱交換媒体３が漏れないようにするだけでよい。すなわち、単電池２１からのガスによって収容室Ｒ１の内圧が上昇することによって、コネクタ３３及び仕切部１１ｂの隙間から熱交換媒体３が漏れたとしても、この熱交換媒体３は、分離室Ｒ２に移動するだけであり、電池パック１の外部に漏れることはない。したがって、コネクタ３３及び仕切部１１ｂの隙間におけるシール構造を簡素化することができ、コストダウンを図ることができる。

また、本実施例の電池パック１では、収容室Ｒ１に電池監視ユニット３０を配置している。ここで、電池監視ユニット３０は、単電池２１の状態を監視しているため、電池監視ユニット３０には、単電池２１の数に応じた複数の配線が接続されることになる。

ここで、図８Ａに示すように、電池監視ユニット３０を分離室Ｒ２内に配置した場合には、単電池２１の数に応じた複数の配線２０１をコネクタ３３に設けなければならなくなり、コネクタ３３が大型化してしまう。そして、コネクタ３３が大型化することにより、コネクタ３３及び仕切部１１ｂの隙間におけるシール構造が複雑化したり、電池パック１が大型化したりしてしまうことがある。なお、図８Ａにおいて、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。

一方、本実施例では、収容室Ｒ１内に電池監視ユニット３０を配置しているため、図８Ｂに示すように、単電池２１の数に応じた複数の配線２０１は、収容室Ｒ１内に配置されることになる。そして、電池監視ユニット３０からは、２本のデジタル信号線を含むケーブル３１が引き出されるだけである。これにより、ケーブル３１と接続されるコネクタ３３が大型化するのを抑制することができ、電池パック１の大型化を抑制することもできる。

一方、本実施例において、ロアーケース１１及びアッパーケース１２のうち、収容室Ｒ１を形成する部分に、凹凸面を形成することができる。ここで、図５では、ロアーケース１１の底面に凹凸部１１ｅを形成した構成を示している。本実施例の電池パック１では、上述したように、収容室Ｒ１内で発生したガスを、収容室Ｒ１よりも下方に位置する分離室Ｒ２に移動させるようにしている。このような構成では、収容室Ｒ１を構成する壁面に強度を持たせておく必要がある。

そこで、ロアーケース１１及びアッパーケース１２のうち、少なくとも一方に、凹凸面を形成しておけば、収容室Ｒ１を構成する壁面の強度を向上させることができる。ここで、ロアーケース１１及びアッパーケース１２のうち、一部分に凹凸面を形成して強度を向上させることもできる。例えば、ロアーケース１１及びアッパーケース１２は、外縁部よりも中央部のほうが変形しやすくなっているため、中央部に凹凸面を形成して強度を向上させることができる。

凹凸面は、ロアーケース１１の内壁面及び外壁面のうち少なくとも一方に設けたり、アッパーケース１２の内壁面及び外壁面のうち少なくとも一方に設けたりすることができる。ここで、ロアーケース１１やアッパーケース１２の内壁面を凹凸面とすれば、熱交換媒体３との接触面積を増やすことができる。また、ロアーケース１１やアッパーケース１２の外壁面を凹凸面とすれば、外気との接触面積を増やすことができる。これにより、パックケース１０を介して、電池モジュール２０の冷却や加温を効率良く行うことができる。

本発明の実施例１である電池パックの分解斜視図である。 実施例１である電池パックの内部における一部の構成を示す上面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 実施例１である電池パックの内部構成を示す分解斜視図である。 実施例１である電池パックを底面から見たときの図であって、分離室の内部構成を示す図である。 金型加工によって得られる２つの空間部を備えた成形品を示す図である。 金型加工によって得られる２つの空間部を備えた成形品を示す図である。 実施例１の変形例である電池パックの構成を示す概略図である。 電池監視ユニットを分離室に配置した場合における配線構造を示す図である。 電池監視ユニットを収容室に配置した場合における配線構造を示す図である。

符号の説明

１：電池パック（蓄電装置） １０：パックケース
１１：ロアーケース １１ｂ：仕切部
１１ｃ：ガイド部 １１ｄ：底蓋
１１ｅ：凹凸部 １２：アッパーケース
２０：電池モジュール（蓄電モジュール） ２１：単電池（蓄電素子）
３：熱交換媒体 ３０：電池監視ユニット
３３：コネクタ ４０：弁
Ｒ１：収容室（第１の収容室） Ｒ２：分離室（第２の収容室）

Claims (13)

1. 複数の蓄電素子を含む蓄電モジュールと、
   前記蓄電素子との間で熱交換を行う液状の熱交換媒体とともに、前記蓄電モジュールを収容する第１の収容室と、
   重力方向と直交する方向において、前記第１の収容室と隣り合って配置された第２の収容室と、を有しており、
   前記第１及び第２の収容室のうち一方の収容室は、この収容室の上面に向かって開いた形状の凹部と、この凹部の開口を塞ぐ蓋部材とで構成されているとともに、他方の収容室は、この収容室の底面に向かって開いた形状の凹部と、この凹部の開口を塞ぐ蓋部材とで構成されていることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記第１及び第２の収容室の間に配置され、閉じ状態から開き状態に変化して少なくとも前記蓄電素子から発生したガスを前記第２の収容室に移動させる弁を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第１の収容室は、前記蓄電モジュール及び前記熱交換媒体を収容する第１の領域と、前記第２の収容室の上方に位置し、前記熱交換媒体を収容する第２の領域とを有することを特徴とする請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記弁は、前記第２の収容室のうち前記第１の収容室の上面と対向する領域に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記弁に対して上方に向かって延び、前記熱交換媒体及び前記ガスが前記第２の収容室に移動する通路を形成するガイド部を有することを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。
6. 前記第１の収容室は、内壁面及び外壁面のうち少なくとも一方において、凹凸部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の蓄電装置。
7. 前記第２の収容室のうち前記蓄電装置の外面に位置する部分が、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の蓄電装置。
8. 前記第２の収容室は、前記第１の収容室から移動した前記ガスを前記蓄電装置の外部に排出させる弁を有することを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載の蓄電装置。
9. 前記弁は、前記蓄電装置の温度が所定値以上となったときに、閉じ状態から開き状態に変化することにより、前記第２の収容室から前記蓄電装置の外部に前記ガスを排出させることを特徴とする請求項８に記載の蓄電装置。
10. 前記第１及び第２の収容室の間に配置され、前記蓄電モジュールと、前記第２の収容室に収容された機器とを電気的に接続するためのコネクタを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の蓄電装置。
11. 前記コネクタを、前記第１又は第２の収容室に固定する固定構造を有しており、
    前記固定構造は、前記ガスの発生によって前記第１の収容室の内圧が上昇することに応じて、前記コネクタの固定を解除することを特徴とする請求項１０に記載の蓄電装置。
12. 前記コネクタが樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の蓄電装置。
13. 前記蓄電モジュールは、前記蓄電素子の状態を監視するための監視ユニットを有することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の蓄電装置。
    

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