JP2010061989A - Storage battery device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状の熱交換媒体を蓄電素子とともにケース内に収容した蓄電装置に関するものである。 The present invention relates to a power storage device in which a liquid heat exchange medium is housed in a case together with a power storage element.
図９に、従来の電池パック１００の構成を示す。図９において、パックケース１０２の内部には、組電池１０１と、組電池１０１を冷却するための冷却液１０４とが収容されている。また、パックケース１０２の内部には、気体で構成された層（気体層）１０５が設けられている。
FIG. 9 shows a configuration of a
組電池１０１を構成する単電池は、充放電によって発熱することがある。この場合において、組電池１０１で発生した熱は、冷却液１０４を介してパックケース１０２に伝達され、電池パック１００の外部に放出される。これにより、組電池１０１の温度上昇を抑制することができ、温度上昇によって組電池１０１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。
図９に示す構成では、電池パック１００に振動が加わると、冷却液１０４の液面に波が発生することになる。この波は、パックケース１０２の内壁面に衝突したり、他の波と衝突したりすることにより、音を発生する。ここで、例えば、電池パック１００を車両の室内に搭載した場合には、上述した音によって乗員が違和感を受けるおそれがある。
In the configuration shown in FIG. 9, when vibration is applied to the
一方、組電池１０１を過充電すると、組電池１０１を構成する単電池からガスが発生するおそれがある。そこで、ガスの発生を検出するために、パックケース１０２の内部に圧力センサを配置しておくことがある。すなわち、パックケース１０２を密閉状態としておき、ガスの発生に伴って上昇するパックケース１０２内の圧力（内圧）を、圧力センサで検出するようにしている。
On the other hand, if the assembled
ここで、図９に示す電池パック１００の構成では、パックケース１０２の内部に気体層１０５が設けられているため、パックケース１０２の内圧がガスの発生に応じた分だけ上昇しないおそれがある。すなわち、パックケース１０２内の気体層１０５が、組電池１０１から発生したガスによる圧力上昇を吸収してしまい、パックケース１０２の内圧が上昇しにくいことがある。
Here, in the configuration of the
パックケース１０２の内圧が上昇しにくい状態では、組電池１０１からガスが発生したとしても、圧力センサを用いてガスの発生を検出しにくくなってしまう。
In a state in which the internal pressure of the
そこで、本発明の主な目的は、液状の熱交換媒体を用いた蓄電装置において、熱交換媒体の移動（流れ）に伴う音の発生を抑制することができる蓄電装置を提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a power storage device using a liquid heat exchange medium, which can suppress the generation of sound accompanying the movement (flow) of the heat exchange medium.
本発明である蓄電装置は、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ための液状の熱交換媒体と、蓄電モジュールを収容し、内部が熱交換媒体で満たされたケースと、ケースに接続され、ケース内の圧力を調節するための調節機構と、を有する。そして、調節機構は、熱交換媒体を収容し、容積を変更可能な収容部と、収容部およびケースの間における熱交換媒体の移動を許容する開口部と、を有する。 A power storage device according to the present invention includes a power storage module including a power storage element, a liquid heat exchange medium for performing heat exchange between the power storage element, and the power storage module, and the inside is filled with the heat exchange medium A case and an adjusting mechanism connected to the case for adjusting the pressure in the case; The adjusting mechanism includes a housing part that houses the heat exchange medium and whose volume can be changed, and an opening that allows movement of the heat exchange medium between the housing part and the case.
ここで、ケース内の圧力状態に応じて、熱交換媒体の移動を制限するように、開口部の大きさを設定することができる。例えば、蓄電素子からガスが発生した場合のように、ケース内の圧力が急激に変化した場合（所定値以上の変化量で圧力が変化した場合）には、開口部によって熱交換媒体の移動を制限させることができる。また、環境変化によってケース内の圧力が徐々に変化する場合には、開口部において熱交換媒体の移動を許容させることができる。 Here, according to the pressure state in a case, the magnitude | size of an opening part can be set so that the movement of a heat exchange medium may be restrict | limited. For example, when the pressure in the case changes abruptly, such as when gas is generated from the storage element (when the pressure changes by a change amount greater than or equal to a predetermined value), the heat exchange medium is moved by the opening. Can be restricted. In addition, when the pressure in the case gradually changes due to environmental changes, the movement of the heat exchange medium can be allowed in the opening.
開口部によって熱交換媒体の移動を制限させる場合には、ケース内に圧力センサを配置することによって、ケース内の圧力変化を検出することができる。具体的には、蓄電素子からガスが発生するような場合において、圧力センサを用いてガスの発生を検出することができる。 When the movement of the heat exchange medium is restricted by the opening, a pressure change in the case can be detected by arranging a pressure sensor in the case. Specifically, when gas is generated from the power storage element, the generation of gas can be detected using a pressure sensor.
また、ケースのうち、蓄電モジュールの上端部よりも下方に位置する領域に、調節機構を接続することができる。ここで、蓄電モジュールの上端部よりも上方の領域に調節機構を接続した場合には、蓄電素子から発生したガスが調節機構の収容部に移動してしまい、ケース内の圧力を上昇させることができなくなってしまうおそれがある。この場合には、圧力センサによってガスの発生を検出できなくなってしまうおそれがある。そこで、本発明のように調節機構をケースに接続することで、ケース内の圧力をガスの発生に伴って上昇させることができ、圧力センサを用いてガスの発生を検出することができる。 In addition, the adjustment mechanism can be connected to a region of the case that is located below the upper end of the power storage module. Here, when the adjustment mechanism is connected to a region above the upper end portion of the power storage module, the gas generated from the power storage element moves to the accommodation portion of the adjustment mechanism, thereby increasing the pressure in the case. You might not be able to do it. In this case, there is a possibility that the generation of gas cannot be detected by the pressure sensor. Therefore, by connecting the adjustment mechanism to the case as in the present invention, the pressure in the case can be increased with the generation of gas, and the generation of gas can be detected using a pressure sensor.
一方、蓄電素子から排出されたガスを蓄電装置の外部に排出させる排出機構をケースに接続することができる。これにより、排出機構を介して、蓄電素子から発生したガスを蓄電装置の外部に排出させることができる。 On the other hand, a discharge mechanism that discharges the gas discharged from the power storage element to the outside of the power storage device can be connected to the case. Thereby, the gas generated from the power storage element can be discharged to the outside of the power storage device via the discharge mechanism.
ここで、収容部としては、凹凸領域を変形させて容積を変化させることができる。例えば、収容部に蛇腹部を設けておき、この蛇腹部の形状を変化（変形）させることができる。また、伸縮可能な材料によって、収容部を形成することができる。 Here, as the accommodating portion, the volume can be changed by deforming the uneven region. For example, a bellows portion can be provided in the housing portion, and the shape of the bellows portion can be changed (deformed). Further, the accommodating portion can be formed of a material that can be expanded and contracted.
さらに、上記開口部を複数設けておくことができる。これにより、複数の開口部のうち、一部の開口部が異物によって詰まってしまっても、他の開口部を用いて熱交換媒体を移動させることができる。ここで、複数の開口部で構成された多孔質体を、収容部内に配置することもできる。 Furthermore, a plurality of the openings can be provided. Thereby, even if some of the openings are clogged with foreign matter, the heat exchange medium can be moved using the other openings. Here, the porous body comprised by the some opening part can also be arrange | positioned in an accommodating part.
本発明によれば、ケースの内部を液状の熱交換媒体で満たしているため、熱交換媒体の流動に伴う音の発生を抑制することができる。 According to the present invention, since the inside of the case is filled with the liquid heat exchange medium, it is possible to suppress the generation of sound accompanying the flow of the heat exchange medium.
しかも、熱交換媒体で満たされたケースに調節機構を接続して、ケース内の圧力を調節するようにしている。これにより、例えば、熱交換媒体が膨張してケース内の圧力が上昇してしまう場合であっても、調節機構によって熱交換媒体の膨張を吸収することができ、ケース内の圧力が上昇してしまうのを抑制することができる。したがって、ケースに対して、圧力上昇に伴う負荷がかかるのを抑制することができる。 In addition, an adjustment mechanism is connected to the case filled with the heat exchange medium so as to adjust the pressure in the case. Thereby, for example, even when the heat exchange medium expands and the pressure in the case increases, the adjustment mechanism can absorb the expansion of the heat exchange medium, and the pressure in the case increases. Can be suppressed. Therefore, it can suppress that the load accompanying a pressure rise is applied with respect to a case.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
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１を用いて説明する。ここで、図１は、本実施例の電池パックの構成を示す分解斜視図である。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸であり、Ｚ軸は重力方向を示す軸である。他の図面においても同様である。 A configuration of a battery pack (power storage device) that is Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the battery pack of the present embodiment. In FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis are axes that are orthogonal to each other, and the Z axis is an axis that indicates the direction of gravity. The same applies to other drawings.
本実施例の電池パック１は、車両（不図示）に搭載される。具体的には、電池パック１は、車両のフロアパネルに固定されたり、サイドメンバやクロスメンバといったフレームに固定されたりする。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１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１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１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。 The battery pack 1 of the present embodiment is mounted on a vehicle (not shown). Specifically, the battery pack 1 is fixed to a vehicle floor panel or fixed to a frame such as a side member or a cross member. Such vehicles include hybrid vehicles and electric vehicles. In addition to the battery pack 1, the hybrid vehicle is a vehicle provided with other power sources such as an internal combustion engine and a fuel cell that output energy used for traveling of the vehicle. The electric vehicle is a vehicle that travels using only the output of the battery pack 1. The battery pack 1 according to the present embodiment outputs energy used for running the vehicle by discharging, or charges kinetic energy generated during braking of the vehicle as regenerative power. It is also possible to perform charging by receiving power supply from the outside of the vehicle.
本実施例の電池パック１は、電池モジュール（蓄電モジュール）１０と、パックケース２０とを有している。パックケース２０は、電池モジュール１０を収容するための空間を形成する収容部材２１と、収容部材２１の開口部２１ａを覆う蓋部材２２とを有している。蓋部材２２は、収容部材２１にネジ等の締結部材によって固定されたり、溶接によって固定されたりする。これにより、パックケース２０の内部は、密閉状態となる。
The battery pack 1 of this embodiment includes a battery module (storage module) 10 and a
また、収容部材２１及び蓋部材２２は、熱伝導性や耐食性等に優れた材料、例えば、後述する熱交換媒体４の熱伝導率と同等又はこれよりも高い熱伝導率を有する材料で形成することができる。具体的には、収容部材２１及び蓋部材２２を、アルミニウムや鉄等といった金属で形成することができる。
The
ここで、パックケース２０の内部には、電池モジュール１０の他に、電池モジュール１０との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体４が収容されている。すなわち、パックケース２０の内部に形成されたスペースは、熱交換媒体４によって満たされている。言い換えれば、熱交換媒体４が、パックケース２０におけるすべての内壁面に接触している。なお、パックケース２０内への熱交換媒体４の充填状態によっては、熱交換媒体４が、パックケース２０の内壁面（特に、上面）のうち一部の領域に接触していない場合もある。
Here, in addition to the
熱交換媒体４は、後述するように、電池モジュール１０（単電池１１）の温度を調節するために用いられる。熱交換媒体４は、絶縁性を有する液体であり、例えば、油や、フッ素系不活性液体を用いることができる。油としては、例えば、シリコンオイルを用いることができる。また、フッ素系不活性液体としては、例えば、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。
As will be described later, the
なお、電池モジュール１０の表面に絶縁処理を施しておけば、熱交換媒体４として、絶縁性を有する液体を用いなくてもよい。例えば、電池モジュール１０の表面に、絶縁性を有する層を形成しておくことができ、この場合には、水といった、絶縁性に優れていない熱交換媒体４を用いることができる。
In addition, if the surface of the
ここで、電池モジュール１０（後述する単電池１１）は充放電によって発熱するが、単電池１１に熱交換媒体４を接触させることにより、単電池１１及び熱交換媒体４の間で熱交換が行われ、単電池１１の熱が熱交換媒体４に伝達される。熱を持った熱交換媒体４は、パックケース２０の内部で流動して、パックケース２０に熱を伝達することができる。そして、パックケース２０に伝達された熱は、大気中に放出される。これにより、電池モジュール１０（単電池１１）の放熱（冷却）を行うことができる。
Here, the battery module 10 (
また、単電池１１が過度に冷却された場合には、パックケース２０を温めれば、パックケース２０に伝達された熱が、熱交換媒体４を介して単電池１１に伝達され、単電池１１の温度低下を抑制することができる。このように、パックケース２０内に熱交換媒体４を収容しておくことにより、単電池１１及びパックケース２０の間における熱伝達を促進させることができる。また、パックケース２０内に、熱交換媒体４を強制的に流動させるためのファンを設けておけば、熱交換媒体４を介した熱伝達を効率良く行うことができる。
When the
次に、電池モジュール１０の構成について説明する。
Next, the configuration of the
電池モジュール１０は、複数の単電池１１が電気的に直列に接続されたものである。複数の単電池１１は、パックケース２０の内部において、並列に配置されている。単電池１１としては、具体的には、蓄電素子としての二次電池を用いている。なお、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（コンデンサ）を用いることもできる。
The
各単電池１１は、両端側において、一対の支持プレート１２によって支持されている。これらの支持プレート１２は、ネジ等の締結部材（不図示）によって、パックケース２０（収容部材２１）に固定されている。なお、本実施例では、２つの支持プレート１２を用いているが、これらの支持プレート１２を一体として構成することもできる。また、支持プレート１２は、例えば、樹脂で形成することができる。
Each
各単電池１１の両端には、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが設けられている。各単電池１１の正極端子１１ａは、隣り合って配置された他の単電池１１の負極端子１１ｂとバスバー１３を介して電気的及び機械的に接続されている。同様に、各単電池１１の負極端子１１ｂは、隣り合って配置された他の単電池１１の正極端子１１ａとバスバー１３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１１を、バスバー１３を介して電気的に直列に接続することにより、電池モジュール１０として所望の出力を得ることができる。
A
複数の単電池１１のうち特定の２つの単電池１１には、正極用及び負極用のケーブル（不図示）がそれぞれ接続されており、これらのケーブルは、パックケース２０を貫通して、パックケース２０の外部に配置された電子機器に接続されている。電子機器としては、電力の供給を受けて動作するものであればよく、例えば、電池モジュール１０の出力（電圧値）を変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータや、車両の走行に用いられるモータに電力を供給するためのインバータが挙げられる。
Two
本実施例では、図１に示すように、いわゆる円筒型の単電池１１を用いているが、これに限るものではない。すなわち、いわゆる角形といった、他の形状の単電池１１を用いることもできる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a so-called
図２に示すように、単電池１１は、発電要素１１ｃと、発電要素１１ｃを収容する電池ケース１１ｄと、を有している。ここで、図２は、単電池１１の一部における内部構造を示す断面図である。なお、図２では、正極端子１１ａの周辺構造を示しているが、負極端子１１ｂの周辺構造についても同様である。
As shown in FIG. 2, the
電池ケース１１ｄ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く、この材料として、具体的には、アルミニウム等の金属を用いることができる。また、電池ケース１１ｄの一端面には、正極端子１１ａが固定されている。ここで、正極端子１１ａ及び電池ケース１１ｄは、シール部材（不図示）を介して接続されており、単電池１１の内部を密閉状態としている。また、正極端子１１ａの一部には、安全弁１１ｅが設けられている。安全弁１１ｅの構成については、後述する。
The
発電要素１１ｃは、正極素子、負極素子及び、電解液を含むセパレータで構成されており、公知の構成を適宜、適用することができる。本実施例では、正極素子、セパレータ及び負極素子を、この順序で積層し、この積層体を巻くことによって、発電要素１１ｃを構成している。そして、発電要素１１ｃの両端部には、正極端子１１ａ及び負極端子１１ｂが電気的及び機械的に接続されている。具体的には、正極端子１１ａは、発電要素１１ｃの正極素子に接続され、負極端子１１ｂは、発電要素１１ｃの負極素子に接続されている。
The
ここで、正極素子としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電板の表面に、活物質を含む正極層を形成したものを用いることができる。負極素子としては、アルミニウム等の金属（合金を含む）で形成された集電板の表面に、活物質を含む負極層を形成したものを用いることができる。より具体的には、ニッケル水素電池では、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、リチウムイオン電池では、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。なお、正極層及び負極層には、活物質の他にも、導電剤等を含めることができる。また、本実施例では、電解液を用いているが、固体電解質を用いることもできる。固体電解質としては、無機固体電解質や有機固体電解質が挙げられる。 Here, as a positive electrode element, what formed the positive electrode layer containing an active material on the surface of the current collecting plate formed with metals (an alloy is included), such as aluminum, can be used. As the negative electrode element, one in which a negative electrode layer containing an active material is formed on the surface of a current collector plate made of a metal (including an alloy) such as aluminum can be used. More specifically, in a nickel metal hydride battery, nickel oxide is used as the active material for the positive electrode layer, and MmNi (5-xyz) Al x Mn y Co z (Mm: A hydrogen storage alloy such as (Misch metal) can be used. In the lithium ion battery, a lithium-transition metal composite oxide can be used as the active material for the positive electrode layer, and carbon can be used as the active material for the negative electrode layer. Note that the positive electrode layer and the negative electrode layer can contain a conductive agent in addition to the active material. In this embodiment, an electrolytic solution is used, but a solid electrolyte can also be used. Examples of the solid electrolyte include inorganic solid electrolytes and organic solid electrolytes.
正極端子１１ａに設けられた安全弁１１ｅは、溝部として構成されている。ここで、安全弁１１ｅが形成された部分は、正極端子１１ａにおける他の部分よりも厚さが薄くなっている。安全弁１１ｅを設ける位置は、適宜設定することができる。
The
過充電等によって、発電要素１１ｃからガスが発生すると、単電池１１の内圧が上昇する。そして、単電池１１の内圧が所定値、言い換えれば、安全弁１１ｅの作動圧に到達すると、安全弁１１ｅが閉じ状態から開き状態に変化する。すなわち、安全弁１１ｅが形成された部分は、単電池１１における他の部分よりも強度が低くなっているため、単電池１１の内圧が上昇することによって、安全弁１１ｅが変形することになる。
When gas is generated from the
このように、安全弁１１ｅが開き状態に変化することにより、発電要素１１ｃから発生したガスを、単電池１１の外部に排出させることができる。上述した安全弁１１ｅは、閉じ状態から開き状態に不可逆的に変化する、いわゆる破壊型の弁である。安全弁１１ｅにおける溝部の大きさや深さといった寸法は、安全弁１１ｅを閉じ状態から開き状態に変化させるときの、単電池１１の内圧（設定値）に応じて、適宜設定すればよい。
Thus, the gas generated from the
本実施例では、安全弁１１ｅとして、破壊型の弁を用いているが、復帰型の弁を用いることもできる。復帰型の弁とは、単電池１１の内圧に応じて、開き状態及び閉じ状態の間で変化する弁であり、単電池１１の内圧が所定値以上であるときには、開き状態となり、単電池１１の内圧が所定値よりも低いときには、閉じ状態となる。復帰型の弁の構成としては、例えば、ガスの通過を許容する開口部を単電池１１に設けておき、この開口部を開閉する蓋部材と、蓋部材を開口部に向けて付勢する付勢部材とを用いることができる。
In the present embodiment, a destructive type valve is used as the
安全弁１１ｅを介して単電池１１の外部にガスが排出されると、パックケース２０の内圧が上昇することになる。すなわち、パックケース２０の内部は、密閉状態となっているため、ガスの発生に伴って、パックケース２０の内圧が上昇する。
When the gas is discharged to the outside of the
ここで、図３に示すように、パックケース２０の内壁面には、パックケース２０の内圧変化を検出するための圧力センサ４０が配置されている。圧力センサ４０を設ける位置は、適宜設定することができるが、本実施例のように、パックケース２０の上面に配置することが好ましい。パックケース２０の底面に圧力センサ４０を配置した場合には、圧力センサ４０に対して熱交換媒体４の重量が作用してしまうことが考えられる。そこで、パックケース２０の上面に圧力センサ４０を配置しておけば、圧力センサ４０に対して熱交換媒体４の重量が作用することはなく、ガスの発生に伴うパックケース２０の内圧上昇を精度良く検出することができる。
Here, as shown in FIG. 3, a
圧力センサ４０は、配線を介して、コントローラ（不図示）に接続されている。コントローラは、圧力センサ４０の出力信号に基づいて、パックケース２０の内圧状態を監視することができる。具体的には、コントローラは、圧力センサ４０の出力に基づいて、単電池１１からガスが発生したか否かを判別することができる。すなわち、ガスの発生に伴うパックケース２０の内圧上昇を、圧力センサ４０によって検出することにより、ガスが発生したか否かを判別することができる。
The
ここで、コントローラが、単電池１１からガスが発生したと判別した場合には、電池モジュール１０の充放電を禁止する。具体的には、電池モジュール１０に接続されたリレースイッチをオンからオフに切り替える。これにより、単電池１１から更にガスが発生するのを抑制することができる。
Here, when the controller determines that gas is generated from the
なお、本実施例では、圧力センサ４０によってガスの発生を検出するようにしているが、これに限るものではない。例えば、ガスセンサを用いてガスの発生を検出することもできる。ここで、ガスセンサは、例えば、後述する排出機構４１のダクト４１ａ上に配置することができる。
In the present embodiment, the generation of gas is detected by the
一方、パックケース２０には、パックケース２０内に発生したガスを外部に排出させるための排出機構４１が設けられている。排出機構４１は、パックケース２０に接続されたダクト４１ａと、パックケース２０のうちダクト４１ａの接続部分に配置された弁４１ｂとを有している。ダクト４１ａは、車両の外部まで延びており、パックケース２０内のガスを車両の外部に排出させることができる。ここで、弁４１ｂが閉じ状態から開き状態に変化すると、パックケース２０内のガスがダクト４１ａに移動することになる。弁４１ｂの構成としては、上述した安全弁１１ｅと同様に、破壊型の弁であってもよいし、復帰型の弁であってもよい。
On the other hand, the
また、パックケース２０には、内圧調節容器（調節機構の収容部）３０が接続されている。内圧調節容器３０は、中空構造を有しており、内圧調節容器３０の内部には、熱交換媒体４が収容されている。ここで、パックケース２０には開口部（調節機構の開口部）２０ａが形成されており、熱交換媒体４は、開口部２０ａを介して、パックケース２０内の領域と内圧調節容器３０内の領域との間で移動可能となっている。開口部２０ａの大きさ（面積）は、内圧調節容器３０のうちパックケース２０との接続部分における断面積（Ｙ−Ｚ断面）よりも小さくなっている。
Further, the
内圧調節容器３０は、凹凸状に形成された蛇腹部３０ａを有しており、蛇腹部３０ａが変形することにより、内圧調節容器３０の容積が変化するようになっている。具体的には、内圧調節容器３０は、図３の左右方向において、延びたり、縮んだりすることができ、図３に示す状態と図４に示す状態との間で変化するようになっている。ここで、図３に示す状態は、内圧調節容器３０が縮んだ状態を示しており、図４に示す状態は、内圧調節容器３０が延びた状態を示している。そして、図４に示す状態における内圧調節容器３０の容積は、図３に示す状態における内圧調節容器３０の容積よりも大きくなっている。
The internal
本実施例の電池パック１では、パックケース２０内に液体としての熱交換媒体４を収容しているため、温度変化によって熱交換媒体４の体積が変化することがある。具体的には、熱交換媒体４の温度が上昇すると、熱交換媒体４が膨張することがある。ここで、パックケース２０の内部空間を熱交換媒体４で満たした構成では、パックケース２０が、膨張した熱交換媒体４から圧力を受けることになる。そして、熱交換媒体４の膨張の程度によっては、パックケース２０が過度の負荷を受けてしまうことがある。
In the battery pack 1 of the present embodiment, since the
ここで、図９に示す従来の電池パック１００のように、パックケース１０２の内部に気体層１０５を設けておけば、熱交換媒体（冷却液）１０４が膨張しても、気体層１０５において熱交換媒体１０４の膨張を吸収することができる。これにより、パックケース１０２が、膨張した熱交換媒体１０４から負荷を受けるのを抑制することができる。
Here, as in the
しかし、パックケース１０２内に気体層１０５を設けておくと、車両が振動等したときに、熱交換媒体１０４がパックケース１０２内で流動することにより、音を発することがある。この音は、車両の乗員に対してノイズとなってしまうことがある。また、気体層１０５を設けておくと、気体層１０５が設けられた領域において、熱伝達の性能が低下してしまう。すなわち、気体層１０５の熱伝導率は、液状の熱交換媒体１０４の熱伝導率よりも低いため、気体層１０５において熱伝達の性能が低下してしまうことがある。
However, if the
本実施例の電池パック１では、パックケース２０の内部空間が熱交換媒体４で満たされているため、熱交換媒体４の流動に伴う音の発生を抑制することができる。しかも、電池モジュール１０の熱をパックケース２０に効率良く伝達したり、パックケース２０の熱を電池モジュール１０に効率良く伝達したりすることができる。
In the battery pack 1 of the present embodiment, since the internal space of the
本実施例の電池パック１において、熱交換媒体４が温度上昇によって膨張するような場合には、パックケース２０内に存在する熱交換媒体４の一部が開口部２０ａを通過して内圧調節容器３０に移動することになる。このとき、蛇腹部３０ａが変形して内圧調節容器３０の容積を増加させることにより、内圧調節容器３０は、パックケース２０からの熱交換媒体４を収容することができる。これにより、熱交換媒体４が膨張しても、パックケース２０に対して過度の負荷がかかるのを抑制することができる。すなわち、内圧調節容器３０が容積を増加させることにより、パックケース２０の内圧及び外圧を略均等な状態に維持させることができる。
In the battery pack 1 of the present embodiment, when the
一方、膨張した熱交換媒体４が温度低下によって元の状態に戻る場合には、内圧調節容器３０内の熱交換媒体４が開口部２０ａを通過してパックケース２０内に移動することになる。これにより、内圧調節容器３０は、容積を減少させる方向に変形する。同様に、熱交換媒体４が膨張することなく、温度低下によって収縮する場合にも、内圧調節容器３０内の熱交換媒体４が、開口部２０ａを通過してパックケース２０内に移動する。これにより、パックケース２０の内圧及び外圧を略一致させることができ、パックケース２０に対して負荷がかかるのを抑制することができる。
On the other hand, when the expanded
上述した説明では、熱交換媒体４が温度変化によって膨張又は収縮する場合について説明したが、これに限るものではない。すなわち、本実施例の電池パック１では、温度変化以外の他の環境変化が生じても、パックケース２０の内圧を調節することができる。
In the above description, the case where the
ここで、環境変化としては、温度変化の他に、圧力変化が考えられる。パックケース２０の外圧が、パックケース２０の内圧よりも低くなった場合には、パックケース２０内の熱交換媒体４が開口部２０ａを通過して内圧調節容器３０内に移動する。これにより、パックケース２０の内圧及び外圧を略一致させることができ、パックケース２０に対して負荷がかかるのを抑制することができる。
Here, as an environmental change, a pressure change can be considered in addition to a temperature change. When the external pressure of the
一方、上述したように、単電池１１からガスが排出され、パックケース２０の内圧が上昇すると、熱交換媒体４は、開口部２０ａを通過しようとする。しかしながら、開口部２０ａは、急激な圧力変化に伴う熱交換媒体４の移動に対しては、抵抗を付与するようになっている。すなわち、開口部２０ａは、単電池１１からガスが発生した場合のように、急激な圧力上昇が発生した場合には、熱交換媒体４を通過させにくい大きさに設定されている。
On the other hand, as described above, when the gas is discharged from the
これにより、パックケース２０の内圧状態は、単電池１１からガスが排出されたタイミングにおいて、パックケース２０に開口部２０ａを形成していない密閉空間内でガスが発生した場合と同様の挙動を示す。すなわち、ガスの発生に伴って、パックケース２０の内圧は急激に上昇することになる。また、少量のガスが発生したとしても、パックケース２０の内圧を上昇させることができる。これにより、圧力センサ４０を用いて、パックケース２０の内圧上昇を精度良く検出することができる。言い換えれば、単電池１１からのガスの発生を精度良く検出することができる。
Thereby, the internal pressure state of the
なお、単電池１１からガスが発生した後、時間が経過するにつれて、パックケース２０内の熱交換媒体４が開口部２０ａを通過して内圧調節容器３０に移動することになる。ただし、熱交換媒体４がパックケース２０から内圧調節容器３０に移動し始めるまでに、圧力センサ４０においてパックケース２０の内圧上昇を検出することができるため、ガスの発生を検出する点では問題とならない。
In addition, after gas is generated from the
一方、上述した環境変化における温度変化や圧力変化は、一般的に、ゆるやかな変化を示す。すなわち、環境変化における圧力変化は、ガスの発生に伴う圧力変化よりも、時間的にゆっくりとした挙動を示す。このような環境変化のもとでは、熱交換媒体４は開口部２０ａを通過しやすくなっている。このため、環境変化によってパックケース２０の内圧が上昇するような場合には、内圧調節容器３０が動作することにより、パックケース２０の内圧上昇を抑制することができる。したがって、圧力センサ４０が、環境変化に伴うパックケース２０の内圧上昇を検出してしまうのを防止することができる。
On the other hand, the temperature change and pressure change in the environmental change described above generally show a gradual change. That is, the pressure change due to the environmental change behaves more slowly in time than the pressure change accompanying the generation of gas. Under such an environmental change, the
また、本実施例では、図９に示す電池パック１００のように、パックケース１０２内に気体層１０５を設ける必要がない。すなわち、本実施例の電池パック１では、気体層１０５を省略することができ、気体層１０５の分だけ、パックケース２０を重力方向で小型化することができる。
Further, in this embodiment, it is not necessary to provide the
本実施例において、開口部２０ａを設ける位置、言い換えれば、内圧調節容器３０を接続する位置は、パックケース２０のうち、重力方向における下方領域とすることが好ましい。例えば、電池モジュール１０の上端部よりも下方の領域に、開口部２０ａを設けることができる。
In the present embodiment, the position where the opening 20 a is provided, in other words, the position where the internal
ここで、開口部２０ａを、パックケース２０の上方に配置した場合には、単電池１１から排出されたガスが開口部２０ａを介して内圧調節容器３０内に移動してしまうおそれがある。単電池１１から発生したガスは、重力が作用する方向とは逆方向に移動するためである。
Here, when the opening 20 a is arranged above the
上述したように、液体としての熱交換媒体４は、急激な圧力変化のときには、開口部２０ａを通過しにくくなるが、ガスは、熱交換媒体４に比べて開口部２０ａを通過しやすくなっている。そして、単電池１１から排出されたガスが内圧調節容器３０内に移動してしまうと、ガスが発生したにもかかわらず、パックケース２０の内圧が上昇しにくくなってしまう。この場合には、圧力センサ４０によって、パックケース２０の内圧上昇を検出しにくくなってしまう。
As described above, the
このため、開口部２０ａの位置は、単電池１１から発生したガスが到達しにくい位置、言い換えれば、パックケース２０の上面から離れた位置とすることが好ましい。これにより、圧力センサ４０において、単電池１１からガスが排出されたことに伴う圧力変化を精度良く検出することができる。
For this reason, the position of the
本実施例における内圧調節容器３０は、蛇腹部３０ａの形状を変化させることにより、内圧調節容器３０の容積を増加させたり、減少させたりしているが、この構成に限るものではない。すなわち、容積を増加及び減少させる構成であれば、いかなる構成であってもよい。具体的には、伸縮可能な材料（例えば、ゴム）で内圧調節容器を形成し、内圧調節容器を伸縮させることにより、容積を増加及び減少させることができる。この場合において、内圧調節容器の形状は、いかなる形状であってもよい。そして、本実施例における内圧調節容器３０を伸縮可能な材料で形成することもできる。
The internal
次に、本実施例の実施例２である電池パックについて、図５〜図７を用いて説明する。ここで、図５は、本実施例の電池パックの内部構成を示す概略図である。図６は、パックケースに形成された開口部の周辺構造を示す図であり、図７は、図６のＡ−Ａ断面図である。なお、実施例１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。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
Next, a battery pack that is
本実施例の電池パック１では、パックケース２０の開口部２０ａに、熱交換媒体４の移動を制限する制限部材３１が取り付けられている。ここで、開口部２０ａの大きさ（面積）は、内圧調節容器３０のうちパックケース２０との接続部分における断面積（Ｙ−Ｚ断面）と略等しくなっている。
In the battery pack 1 of the present embodiment, a
制限部材３１は、複数の孔を有している。具体的には、図７に示すように、制限部材３１は、複数のシート状の網部材３２を、互いにずらした状態で重ねることにより構成されている。網部材３２は、複数の開口部（調節機構の開口部）３２ａを有しており、開口部３２ａにおいて熱交換媒体４が移動できるようになっている。図７の点線で示す矢印は、熱交換媒体４の移動経路（一例）を示している。
The limiting
ここで、網部材３２における開口部３２ａの数や、各開口部３２ａの大きさは、適宜設定することができる。また、網部材３２の数も、適宜設定することができる。ただし、本実施例では、開口部３２ａに対して、実施例１で説明した開口部２０ａが有する機能、すなわち、熱交換媒体４の移動に対して抵抗を与える機能を持たせている。したがって、この機能を実現させる範囲内において、開口部３２ａの大きさ等を設定する必要がある。
Here, the number of
本実施例では、網部材３２に形成された複数の開口部３２ａを用いて、熱交換媒体４の移動に対して抵抗を与えるようにしているため、複数の開口部３２ａのうち、一部の開口部３２ａが異物によって塞がれても、他の開口部３２ａを利用することができる。
In the present embodiment, a plurality of
次に、本実施例の実施例３である電池パックについて、図８を用いて説明する。ここで、図８は、本実施例の電池パックの内部構成を示す概略図である。なお、実施例１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。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
Next, a battery pack that is
本実施例では、内圧調節容器３０の内部が多孔質体３３で構成されている。多孔質体３３は、互いに接続された複数の孔部を有しており、伸縮可能な材料で形成されている。すなわち、蛇腹部３０ａの変形によって内圧調節容器３０の容積が増加したり、減少したりすることに応じて、多孔質体３３が伸びたり、縮んだりする。また、パックケース２０に形成された開口部２０ａの大きさは、内圧調節容器３０のうち、パックケース２０との接続部分における断面積（Ｙ−Ｚ断面）と略等しくなっている。
In the present embodiment, the inside of the internal
本実施例では、多孔質体３３に形成された複数の孔部に対して、実施例１で説明した開口部２０ａが有する機能、すなわち、熱交換媒体４の移動に対して抵抗を与える機能を持たせている。また、本実施例では、実施例２と同様に、複数の孔部を有しているため、一部の孔部に異物が詰まったとしても、他の孔部を用いて熱交換媒体４を移動させることができる。
In this embodiment, the function of the
１：電池パック ４：熱交換媒体
１０：電池モジュール（蓄電モジュール） １１：単電池
１２：支持プレート ２０：パックケース（ケース）
２０ａ：開口部（調節機構の開口部）
３０：内圧調節容器（調節機構の収容部）
３０ａ：蛇腹部（凹凸領域） ３１：制限部材
３２：網部材 ３３：多孔質体
４０：圧力センサ ４１：排出機構
４１ａ：ダクト ４１ｂ：弁
1: Battery pack 4: Heat exchange medium 10: Battery module (storage module) 11: Single battery 12: Support plate 20: Pack case (case)
20a: opening (opening of adjusting mechanism)
30: Internal pressure regulating container (accommodating part of regulating mechanism)
30a: bellows part (uneven region) 31: restriction member 32: mesh member 33: porous body 40: pressure sensor 41:
Claims (9)
前記蓄電素子との間で熱交換を行うための液状の熱交換媒体と、
前記蓄電モジュールを収容し、内部が前記熱交換媒体で満たされたケースと、
前記ケースに接続され、前記ケース内の圧力を調節するための調節機構と、を有し、
前記調節機構は、
前記熱交換媒体を収容し、容積を変更可能な収容部と、
前記収容部および前記ケースの間における前記熱交換媒体の移動を許容する開口部と、を有することを特徴とする蓄電装置。 A power storage module including a power storage element;
A liquid heat exchange medium for performing heat exchange with the electricity storage element;
A case in which the power storage module is accommodated and the inside is filled with the heat exchange medium;
An adjustment mechanism connected to the case for adjusting the pressure in the case,
The adjusting mechanism is
A housing part for housing the heat exchange medium and capable of changing a volume;
And an opening that allows movement of the heat exchange medium between the housing and the case.
The power storage device according to claim 8, wherein the power storage device includes a porous body that is disposed in the housing portion and includes the plurality of openings.
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