JP7031391B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

従来から電池セルから排出される排気ガスを外部に排気する排気通路が形成された蓄電装置について各種提案されている。

特開２０１７－２１２０６５号公報に記載された蓄電装置は、複数の円筒電池と、電池ホルダと、正極バスバと、負極バスバと、排煙カバーとを含む。

円筒電池は、上端に形成された正極と、下端に形成された負極とを含む。電池ホルダは、板状に形成されており、電池ホルダには、複数の収容孔が形成されている。各収容孔には、円筒電池が挿入されている。各円筒電池は、電池ホルダの上面から上方に突出するように配置されている。

正極バスバは円筒電池の上端側に配置されている。負極バスバは、電池ホルダの下面側に配置されている。負極バスバには、複数の貫通開口が形成されており、各貫通開口には、接続片が配置されている。各接続片の一端は円筒電池の負極に接続されており、他端は負極バスバに接続されている。

排煙カバーは、負極バスバの下面側に配置されている。そして、負極バスバの下面と排煙カバーの上面との間には、各円筒電池から排気される排煙が流れる排煙通路が形成されている。そして、各接続片は排煙通路内に配置されている。排煙カバーには、複数の柱状部が形成されており、負極バスバを下方から支持している。

特開２０１７－２１２０６５号公報

上記の蓄電装置において、円筒電池から排煙が排気される際に、蓄電装置内を冷却するために、排煙通路内に冷却ガスや窒素などの不活性ガスを供給するガス発生器を配置することが考えられる。ガス発生器の固定方法としては、たとえば、排煙カバーに接着させたり、負極バスバに接着させることが考えられる。

しかし、蓄電装置に加えられる振動や外力によって、ガス発生器が排煙カバーや負極バスバから外れる場合がある。固定が解除されたガス発生器が排煙通路内を動きまわり、所定位置から離れると、排煙時にガス発生器が良好に作動しないおそれがある。

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、排気通路内に固定されたガス発生器の固定状態が解除されることで生じる各種の弊害が生じることが抑制された蓄電装置を提供することである。

本開示に係る蓄電装置は、第１電極および第２電極を含む蓄電セルと、第１電極に接続された接続部材を含み、第１電極側に配置されたバスバと、バスバとの間に、蓄電セルからの排気ガスが流れる排気通路を形成するカバーと、排気通路内に固定され、内部温度が所定温度以上になるとガスを排気通路内に供給するガス発生器と、ガス発生器の周囲に配置され、固定が解除されたガス発生器の移動する範囲を移動許容範囲に規制する規制部材とを備える。

上記の蓄電装置によれば、ガス発生器の固定状態が解除されたとしても、規制部材によってガス発生器の移動範囲を規制することができる。

本開示に係る蓄電装置によれば、排気通路内に固定されたガス発生器の固定状態が解除されることで生じる各種の弊害が生じることを抑制することができる。

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を示す側断面図である。 負極バスバモジュール６と、ガス発生器１０，１１との配置関係を示す底面図である。 ガス発生器１１を示す平面図である。 図４におけるＶ－Ｖ線における断面図である。 ガス発生器１１およびその周囲の構成を示す斜視図である。 ガス発生器１１の移動許容範囲Ｒ１を模式的に示す平面図である。 ガス発生器１０およびその周囲の構成を示す斜視図である。 ガス発生器１０の移動許容範囲Ｒ２を模式的に示す平面図である。

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。

図１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、ホルダ２と、複数の円筒電池３と、樹脂カバー４と、正極バスバモジュール５と、負極バスバモジュール６と、接続バスバモジュール７と、排煙カバー８と、ガス発生器１０，１１とを備える。

ホルダ２は、金属材料によって形成されており、ホルダ２は、略平板状の直方体形状に形成されている。ホルダ２は、上面１２と、下面１３と、側面１４，１５と、端面１６，１７とを含む。

ホルダ２には排気通路１８，１９および複数の貫通孔２２が形成されている。排気通路１８の排気口２０ａは、端面１６に形成されており、排気通路１９の排気口２１ａは端面１７に形成されている。なお、排気通路１８，１９の構成の詳細については、後述する。

貫通孔２２は、上面１２から下面１３に達するように形成されている。各貫通孔２２には、円筒電池３が挿入される。貫通孔２２の内表面には、図示しない接着剤が設けられており、各円筒電池３は貫通孔２２内で固定されている。

円筒電池３は、円筒電池３の上端部が、ホルダ２の上面１２から突出するように配置されている。円筒電池３は、正極２５および負極２６を含む。正極２５は、円筒電池３の上端部に形成されており、負極２６は円筒電池３の下端部に形成されている。

樹脂カバー４は、略直方体形状に形成されており、樹脂カバー４には下方に向けて開口する開口部が形成されている。そして、樹脂カバー４は、複数の円筒電池３を上方から覆うように設けられている。樹脂カバー４は、天板部と、周壁部２７とを含む。この図１においては、樹脂カバー４の天板部に正極バスバモジュール５が配置されているため、図示されていない。周壁部２７は、ホルダ２の上面１２に配置されている。

正極バスバモジュール５は、樹脂カバー４の天板部に固定されている。正極バスバモジュール５は、複数の正極バスバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを含む。各正極バスバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの間には、空隙３１が形成されている。

各正極バスバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄには複数の開口部３２が形成されている。なお、各開口部３２には、円筒電池３の正極２５と、各正極バスバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄとを接続する接続配線が形成されている。

負極バスバモジュール６は、複数の負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅと、モールド樹脂３４と、複数の接続片３９とを含む。各負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅは、モールド樹脂３４によって互いに一体的に固定されている。

負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅは、本体部３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅと、接合片３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅとを含む。接合片３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅは本体部３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅの側辺から下方に向けて延びるように形成されている。

各負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅには、複数の貫通孔３８が形成されている。接続片（接続部材）３９の一端は、円筒電池３の負極２６に接続されており、接続片３９の他端は、各負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅに接続されている。

負極バスバモジュール６は、ホルダ２の一端側から他端側に向けて延びるように形成されている。負極バスバモジュール６の一端には、排気口４１が形成されてり、他端には、排気口４０が形成されている。排気口４０，４１は、負極バスバモジュール６の上面から下面に貫通するように形成されている。

接続バスバモジュール７は、接続バスバ４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅを含む。各接続バスバ４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄの上端部は、各正極バスバ３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに接続されている。接続バスバ４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの下端部は、負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅの各接合片３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅに接合されてる。

これにより、たとえば、正極バスバ３０Ａおよび負極バスバ３５Ｂの間で並列接続された複数の円筒電池３と、正極バスバ３０Ｂおよび負極バスバ３５Ｃの間で並列接続された複数の円筒電池３とが接続バスバ４２Ｂによって直列に接続される。そして、接続バスバ４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅによって、各正極バスバ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄおよび各負極バスバ３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅの間で並列接続された複数の円筒電池３が互いに直列に接続されている。

排煙カバー８は、負極バスバモジュール６の下面側に配置されている。排煙カバー８および負極バスバモジュール６の間には、排気通路が形成されている。

ガス発生器１０は、排煙カバー８の上面において、排気口４０の下方に位置する部分に接着されている。ガス発生器１０の下面には、図示されていない接着剤が塗布されており、この接着剤によって、ガス発生器１０が排煙カバー８に固定されている。

ガス発生器１１は、排煙カバー８の上面において、排気口４１の下方に位置する部分に接着されている。ガス発生器１１の下面には、図示されていない接着剤が塗布されており、この接着剤によって、ガス発生器１１が排煙カバー８に固定されている。

図２は、蓄電装置１を示す側断面図である。排煙カバー８と、負極バスバモジュール６との間には、排気通路４３が形成されている。

ホルダ２に形成された排気通路１８は、ホルダ２の下面１３に形成された流入口２０ｂと、負極バスバモジュール６の排気口４０とを通して、排気通路４３に連通している。

ホルダ２に形成された排気通路１９は、ホルダ２の下面１３に形成された流入口２１ｂと、負極バスバモジュール６の排気口４１とを通して、排気通路４３に連通している。

排気通路１８の排気口２０ａには排気ダクト４５が接続されており、排気通路１９の排気口２１ａには排気ダクト４６が接続されている。

なお、ホルダ２および負極バスバモジュール６は、流入口２０ｂおよび排気口４０が互いに連通すると共に、流入口２１ｂおよび排気口４０が互いに連通するように配置されている。

円筒電池３の底面４７は、負極バスバモジュール６の貫通孔３８を通して、排気通路４３に露出している。底面４７には脆弱部４８が形成されており、この脆弱部４８も排気通路４３に露出している。なお、脆弱部４８は円筒電池３のケースの底面４７に形成された切欠部である。

負極バスバモジュール６の接続片３９は、底面４７に形成された負極２６に接続されており、接続片３９は排気通路４３内に配置されている。

図３は、負極バスバモジュール６と、ガス発生器１０，１１との配置関係を示す底面図である。具体的には、ガス発生器１０，１１よりも下方から負極バスバモジュール６およびガス発生器１０，１１を見上げた状態を示す。

負極バスバモジュール６は、配線領域６７と、隣接領域６８，６９を含む。配線領域６７は、負極バスバモジュール６の長手方向の中央に位置しており、配線領域６７は負極バスバモジュール６の大部分を占める。

配線領域６７は、接続片３９が配置されている領域であり、配線領域６７には、貫通孔３８が形成されている。

隣接領域６８は負極バスバモジュール６の一端側に位置しており、隣接領域６９は負極バスバモジュール６の他端側に位置している。隣接領域６８は、排気口４１が位置している領域であり、排気口４１の直下にガス発生器１１が配置されている。隣接領域６９は、排気口４０が位置している領域であり、排気口４０の直下には、ガス発生器１０が配置されている。

そして、図２および図３に示すように、負極バスバモジュール６は、負極バスバモジュール６の下面から下方に突出する規制部材７０および規制部材７１を含む。

規制部材７０，７１は、ガス発生器１１，１０が配線領域６７側に移動して、ガス発生器１１，１０が接続片３９と接触することを抑制する。なお、規制部材７０，７１の具体的な構成については、後述する。

図４は、ガス発生器１１を示す平面図であり、図５は、図４におけるＶ－Ｖ線における断面図である。

図４および図５において、ガス発生器１１は、ケース５５と、フィルム５６と、ガス剤５７とを含む。

ケース５５は、上方に向けて開口する開口部５８が形成されており、開口部５８はフィルム５６によって閉塞されており、ガス剤５７はケース５５およびフィルム５６によって密封されている。

ケース５５は、樹脂層６０と、バリア層６１と、樹脂層６２とを含む。バリア層６１は、樹脂層６０および樹脂層６２の間に形成されている。バリア層６１におけるガス剤５７の浸透速度は、樹脂層６０，６２におけるガス剤５７の浸透速度よりも小さい。

ケース５５は、底部６３と、周壁部６４と、鍔部６５とを含む。底部６３は、接着剤などによって排煙カバー８の上面に接着されている。周壁部６４は、底部６３から立ち上がるように形成されている。鍔部６５は、周壁部６４の上端部から外方向に張り出すように形成されている。

図４に示すように、鍔部６５は、外方に突出するように形成された突出部６６を含む。
フィルム５６は、たとえば、樹脂などによって形成されている。たとえば、ＧＬＡＤプレス＆シール（ＧＬＡＤ社製）を採用することができる。なお、フィルム５６は、鍔部６５に接着されており、開口部５８を閉塞している。

ガス剤５７は、たとえば、Ｎｏｖｅｃ１２３０（ノベック：登録商標）などのハロゲン化物消火薬剤などである。ガス剤５７は、高い撥水性と絶縁性を備えている。なお、ガス剤５７の沸点は、５０度程度であるため、通常の状態においては、ガス剤５７は液体状である。なお、ガス発生器１０は、ガス発生器１１と同様に構成されている。

図６は、ガス発生器１１およびその周囲の構成を示す斜視図である。なお、図６においては上方から視た状態における斜視図である。

負極バスバモジュール６の下面において、排気口４１の周囲に位置する部分には、規制部材７０が形成されている。規制部材７０は、ガス発生器１１に対して、配線領域６７側に隣り合う位置に形成されている。

規制部材７０は、排気口４１の開口縁部またはその近傍に配置された複数の突起部７２，７３，７４，７５を含む。

突起部７３，７４，７５は、ガス発生器１１に対して配線領域６７側に隣り合う位置に形成されている。突起部７２は、ガス発生器１１に対して負極バスバモジュール６の短手方向に隣り合う位置に設けられている。

隣り合う突起部７２，７３，７４，７５同士の間隔は、ガス発生器１１が通り抜けできない寸法に設定されている。さらに、突出部６６が、突起部７２および突起部７３の間に挿入されており、ガス発生器１１が回転し難くなっている。このように、規制部材７０によって、ガス発生器１１が移動することができる移動許容範囲が規定されている。

なお、突起部７２，７３，７４，７５の下端部は、排煙カバー８の上面から離れている。これにより、排煙カバー８が振動などしても、排煙カバー８の振動が突起部７２，７３，７４，７５を通して、負極バスバモジュール６に伝達されることが抑制されている。

なお、突起部７２，７３，７４，７５は、ガス発生器１１の鍔部６５よりも下方に突出している。

図７は、ガス発生器１１の移動許容範囲Ｒ１を模式的に示す平面図である。具体的には、負極バスバモジュール６およびガス発生器１１を下方から視たときの平面図である。移動許容範囲Ｒ１は、排気口４１の下方に位置している。そして、移動許容範囲Ｒ１内で、ガス発生器１１が移動したとしても、ガス発生器１１は排気口４１の下方に位置している。さらに、移動許容範囲Ｒ１は、配線領域６７と重なり合っておらず、移動許容範囲Ｒ１は、接続片３９から離れている。

図８は、ガス発生器１０およびその周囲の構成を示す斜視図である。具体的には、下方からガス発生器１０などを視たときの斜視図である。

負極バスバモジュール６の下面において、排気口４０の周囲に位置する部分には、規制部材７１が形成されている。具体的には、規制部材７１は、ガス発生器１０に対して、配線領域６７側に隣り合う位置に形成されている。

規制部材７１は、複数の突起部７６，７７，７８を含み、隣り合う突起部７６，７７，７８同士の間隔は、排煙カバー８から外れたガス発生器１０が通り抜けできないように設定されている。

突起部７６，７７，７８の下端部は、排煙カバー８の上面よりも上方に位置している一方で、突起部７６，７７，７８の下端部はガス発生器１０の鍔部よりも下方に位置している。

このように、規制部材７１によって、ガス発生器１０が移動することができる移動許容範囲が限定されている。

図９は、ガス発生器１０の移動許容範囲Ｒ２を模式的に示す平面図である。具体的には、ガス発生器１０および負極バスバモジュール６を下方から視たときの平面図である。

移動許容範囲Ｒ２は、排気口４０と重なっており、移動許容範囲Ｒ２内をガス発生器１０が移動したとしても、ガス発生器１０は排気口４０の下方に位置している。さらに、移動許容範囲Ｒ２は、配線領域６７から離れており、移動許容範囲Ｒ２は接続片３９から離れている。

図２を参照して、上記のように構成された蓄電装置１において、特定の円筒電池３が過充電などされると、この円筒電池３内でガスが発生して、円筒電池３内の内圧が上昇する。円筒電池３内の内圧が所定以上となると、脆弱部４８が破断して、円筒電池３内のガスが排気通路４３内に排出される。

排気ガスは、排気通路４３、排気通路１９および排気ダクト４６を通って外部に排出されたり、排気通路４３、排気通路１８および排気ダクト４５を通って外部に排出される。

この際、規制部材７０は、図６に示すように、排気ガスが通過可能なように、間隔をあけて配置された突起部７２，７３，７４，７５によって形成されている。このため、排気ガスは、規制部材７０を良好に通り抜けることができる。規制部材７１においても、同様に、排気ガスは規制部材７１を良好に通り抜けることができる。

図２に戻って、たとえば、排気ガスが排気通路４３と、排気通路１８とを通る場合には、ガス発生器１０が排気ガスに曝される。そして、排気ガスが排気通路４３と、排気通路１９とを通る場合には、ガス発生器１０が排気ガスに曝される。

図５において、ガス発生器１１が排気ガスに曝されると、ガス発生器１１の内部温度が上昇する。具体的には、ガス剤５７の温度が上昇する。そして、ガス剤５７の温度が所定温度以上になると、ガス剤５７が蒸発し始めて、ガス発生器１１内の内圧が上昇し、フィルム５６が破断する。

そして、図２において、ガス発生器１１から気体状のガス剤５７が排気通路４３内に供給される。なお、ガス発生器１０においても、ガス発生器１１と同様に、ガス発生器１０の内部温度が所定温度以上となると、気体状のガス剤が排気通路４３内に供給される。

ガス発生器１１は、接着剤によって排煙カバー８に固定されているが、各種の振動や外力がガス発生器１１に加えられる場合がある。その結果、ガス発生器１１が排煙カバー８から外れる場合がある。

図６において、ガス発生器１１が排煙カバー８から外れたとしても、突起部７３，７４，７５は、ガス発生器１１が配線領域６７側に移動することが抑制されている。具体的には、排煙カバー８から外れたガス発生器１１は、図７に示すように、移動許容範囲Ｒ１内に制限されている。このため、ガス発生器１１が排気口４１および流入口２１ｂの下方に位置する領域から大きくずれることを抑制することができる。このため、ガス発生器１１の固定状態が解除されたとしても、排気ガスが排気通路４３および排気通路１９を通る際に、ガス発生器１１を排気ガスに曝すことができる。

さらに、ガス発生器１１の移動許容範囲Ｒ１は、接続片３９から離れているため、ガス発生器１１が排煙カバー８から外れたとしても、ガス発生器１１が接続片３９と接触することを抑制することができる。これにより、円筒電池３の負極２６と、接続片３９との接続不良が生じたり、接続片３９が損傷・破断することを抑制することができる。

同様に、図９において、ガス発生器１０の固定状態が解除されたとしても、ガス発生器１０は移動許容範囲Ｒ２内に位置しており、ガス発生器１０は排気口４０の下方に位置する。このため、ガス発生器１０の固定状態が解除されたとしても、排気ガスが排気通路４３および排気通路１８を通る際に、ガス発生器１０を排気ガスに曝すことができる。

さらに、ガス発生器１０の移動許容範囲Ｒ２は、接続片３９から離れており、固定状態が解除されたガス発生器１０が接続片３９と接触することが抑制されている。これにより、接続片３９および負極２６の接続状態に悪影響が生じたり、接続片３９が損傷したりすることを抑制することができる。

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。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

１ 蓄電装置、２ ホルダ、３ 円筒電池、４ 樹脂カバー、５ 正極バスバモジュール、６ モジュール、７ 接続バスバモジュール、８ 排煙カバー、１０，１１ ガス発生器、１２ 上面、１３ 下面、１４，１５ 側面、１６，１７ 端面、１８，１９，４３ 排気通路、２０ａ，２１ａ，４０，４１ 排気口、２０ａ１７ 特開、２０ｂ，２１ｂ 流入口、２２，３８ 貫通孔、２５ 正極、２６ 負極、２７，６４ 周壁部、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 正極バスバ、３１ 空隙、３２，５８ 開口部、３４ モールド樹脂、３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅ 負極バスバ、３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３６Ｅ 本体部、３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ，３７Ｅ 接合片、３９ 接続片、４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅ 接続バスバ、４５，４６ 排気ダクト、４７ 底面、４８ 脆弱部、５５ ケース、５６ フィルム、５７ ガス剤、６０，６２ 樹脂層、６１ バリア層、６３ 底部、６５ 鍔部、６６ 突出部、６７ 配線領域、６８，６９ 隣接領域、７０，７１ 規制部材、７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８ 突起部。

Claims (1)

1. 第１電極および第２電極を含む蓄電セルと、
   前記第１電極に接続された接続部材を含み、前記第１電極側に配置されたバスバと、
   前記バスバとの間に、前記蓄電セルからの排気ガスが流れる排気通路を形成するカバーと、
   前記排気通路内に固定され、内部温度が所定温度以上になるとガスを前記排気通路内に供給するガス発生器と、
   前記ガス発生器の周囲に配置され、固定が解除された前記ガス発生器の移動する範囲を移動許容範囲に規制する規制部材と、
   を備え、
   前記バスバは、前記接続部材が設けられた配線領域と、隣接領域とを含み、
   前記配線領域および前記隣接領域は、前記排気通路に位置しており、
   前記移動許容範囲は、前記隣接領域に位置している、蓄電装置。

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