JP2014082162A - 蓄電モジュールおよび蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスを排出する弁から、正極端子や負極端子を遠ざける。
【解決手段】 蓄電モジュールは、電気的に直列に接続され、充放電を行う第１発電要素（２０）および第２発電要素（２０）と、第１発電要素および第２発電要素を密閉状態で収容するケース（１０）と、第１発電要素の正極と電気的に接続された正極端子（５２）と、第２発電要素の負極と電気的に接続された負極端子（５３）と、ケースの内部で発生したガスをケースの外部に排出させる弁（１２ｄ）と、を有する。正極端子、負極端子および弁は、ケースのうち、所定方向に面する搭載領域に設けられており、正極端子および負極端子が搭載領域の一端側に配置され、弁が搭載領域の他端側に配置されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発電要素がケースに収容され、電極端子および弁がケースに設けられた蓄電モジュールに関する。

特許文献１では、電池セルに、正極端子および負極端子を設けるとともに、正極端子および負極端子の間に弁を設けている。ここで、弁は、電池セルの内部で発生したガスを、電池セルの外部に排出させるために用いられる。

特開２００９−２０５８２０号公報 特開２０１２−１０４４３２号公報

弁を備えた二次電池では、弁からガスが排出されるため、二次電池の外装面のうち、同一面内に、弁および電極端子（正極端子や負極端子）を配置する構成では、弁および電極端子をできるだけ離して配置することが好ましい。

本発明である蓄電装置は、充放電を行う第１発電要素および第２発電要素を有しており、これらの発電要素は、電気的に直列に接続されている。第１発電要素および第２発電要素は、ケースに収容されており、ケースの内部は、密閉状態となっている。第１発電要素の正極には、正極端子が電気的に接続されており、第２発電要素の負極には、負極端子が電気的に接続されている。また、ケースには、弁が設けられており、弁は、ケースの内部で発生したガスをケースの外部に排出させる。

正極端子、負極端子および弁は、ケースのうち、所定方向に面する搭載領域に設けられている。ここで、正極端子および負極端子は、搭載領域の一端側に配置されており、弁は、搭載領域の他端側に配置されている。第１発電要素および第２発電要素は、電気的に直列に接続されているため、第１発電要素の正極および第２発電要素の負極を、ケース内の一端側に位置させることができる。これに伴い、正極端子および負極端子を、搭載領域の一端側にまとめて配置することができる。

搭載領域（言い換えれば、同一の領域）に、正極端子、負極端子および弁を設けるときには、正極端子および負極端子が配置される領域と、弁が配置される領域とを、搭載領域の両端に振り分けることにより、正極端子および負極端子を弁から離しやすくすることができる。

正極端子および負極端子を弁から離れた位置に配置すれば、弁から排出されたガスの移動経路を確保しやすくなる。例えば、ダクトを用いてガスの移動経路を形成するとき、ダクトが、正極端子および負極端子と干渉しにくくなり、ダクトを配置しやすくなる。一方、搭載領域の一端側に、正極端子および負極端子をまとめて配置することにより、例えば、正極端子および負極端子に配線を接続するときに、配線の接続をまとめて行うことができ、作業性を向上させることができる。

蓄電モジュールには、第１発電要素の負極および第２発電要素の正極と電気的に接続された中間端子を設けることができる。ここで、中間端子は、搭載領域において、正極端子および負極端子と隣り合う位置に配置することができる。これにより、中間端子を、弁から離れた位置に配置することができる。中間端子と、第１発電要素および第２発電要素との電気的な接続は、ケースに収容された接続タブを用いることができる。

接続タブは、第１発電要素および第２発電要素よりも搭載領域の側であって、第１発電要素および第２発電要素の間に相当する位置に配置することができる。ケースの内部で発生するガスは、第１発電要素や第２発電要素から発生することになる。ここで、上述したように、接続タブを配置することにより、第１発電要素からガスが発生したり、第２発電要素からガスが発生したりしても、弁に向かうガスが接続タブによって遮られてしまうことを抑制できる。すなわち、ケースの内部において、ガスを弁に向かって導きやすくすることができる。

ケースの内部には、第１発電要素および第２発電要素を仕切るための仕切り部材を配置することができる。仕切り部材を用いることにより、ケースの内部に対して、第１発電要素および第２発電要素を収容させやすくすることができる。また、仕切り部材を用いることにより、第１発電要素および第２発電要素が互いに接触することを防止できる。

ケースは、ケース本体および蓋によって構成することができる。ケース本体は、第１発電要素および第２発電要素を収容し、これらの発電要素を組み込むための開口部を有する。蓋は、上述した搭載領域を含んでおり、ケース本体の開口部を塞ぐ。ここで、ケース本体の開口部に蓋を密接させることにより、ケースの内部を密閉状態とすることができる。

搭載領域は、矩形領域とすることができる。この場合には、矩形領域（搭載領域）の長手方向における両端において、正極端子および負極端子と、弁とをそれぞれ配置することができる。これにより、正極端子および負極端子を、弁から最も離すことができる。

本発明の蓄電モジュールを用いることにより、蓄電装置を構成することができる。具体的には、複数の蓄電モジュールを電気的に直列又は並列に接続することにより、蓄電装置を構成することができる。また、複数の蓄電モジュールは、所定方向に並べて配置することができる。ここで、各蓄電モジュールの弁が所定方向に並ぶように、複数の蓄電モジュールを配置することができる。これにより、所定方向に延びるダクトを、各電池モジュールの弁と隣り合う位置に配置することができ、ダクトを用いて、ガスを排出させることができる。

電池モジュールの外観図である。 電池モジュールの分解図である。 発電要素の展開図である。 発電要素の外観図である。 正極端子および負極端子の周辺構造を示す上面図である。 電池モジュールの回路構成を示す図である。 電池モジュールの概略図である。 電池パックの外観図である。 複数の電池モジュールの配列方向から電池パックを見たときの図である。 電池モジュールの温度を調節する構造を示す変形例である。 電池モジュールの温度を調節する構造を示す変形例である。 電池モジュールの温度を調節する構造を示す変形例である。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１である電池モジュール（本発明の蓄電モジュールに相当する）について説明する。図１は、電池モジュールの外観図であり、図２は、電池モジュールの分解図である。図１および図２において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交する軸であり、本実施例では、鉛直方向に相当する軸をＺ軸としている。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の関係は、他の図面においても同様である。

電池モジュール１は、モジュールケース１０を有しており、モジュールケース１０には、２つの発電要素２０が収容されている。モジュールケース１０は、直方体に沿った形状に形成されており、ケース本体１１および蓋１２を有している。ケース本体１１および蓋１２は、アルミニウムなどの金属によって形成することができる。

ケース本体１１は、発電要素２０を組み込むための開口部１１ａを有しており、開口部１１ａは、蓋１２によって塞がれる。ここで、蓋１２をケース本体１１に取り付けることにより、モジュールケース１０の内部が密閉状態となる。例えば、ケース本体１１および蓋１２を溶接することにより、モジュールケース１０の内部を密閉状態とすることができる。

また、ケース本体１１の内部には、仕切り部（本発明の仕切り部材に相当する）１１ｂが設けられている。仕切り部１１ｂは、ケース本体１１の内部に形成されたスペースを２つのスペースに分けるために用いられる。仕切り部１１ｂは、ケース本体１１における３つの面１１Ａ〜１１Ｃと一体的に形成されている。ここで、面１１Ａ，１１Ｂは、Ｙ方向において互いに向かい合う面であり、Ｘ−Ｚ平面を構成するケース本体１１の側面である。面１１Ｃは、Ｘ−Ｙ平面を構成するケース本体１１の底面である。

ここで、蓋１２をケース本体１１（開口部１１ａ）に固定したとき、仕切り部１１ｂにおける一部の上端は、蓋１２から離れており、蓋１２と接触していない。本実施例では、仕切り部１１ｂが、ケース本体１１と一体的に形成されているが、ケース本体１１とは別の部材として構成することもできる。

仕切り部１１ｂによって形成された２つのスペースには、２つの発電要素２０がそれぞれ収容される。言い換えれば、２つの発電要素２０の間に、仕切り部１１ｂが位置している。ケース本体１１に仕切り部１１ｂを設けることにより、ケース本体１１の内部において、各発電要素２０を収容するためのスペースを形成することができ、２つの発電要素２０をケース本体１１に容易に収容することができる。

発電要素２０をモジュールケース１０に収容するとき、モジュールケース１０（仕切り部１１ｂを含む）および各発電要素２０の間には、絶縁層を形成することができる。例えば、樹脂などの絶縁材料で形成されたフィルムを、モジュールケース１０および各発電要素２０の間に配置することができる。これにより、２つの発電要素２０を絶縁状態としながら、２つの発電要素２０をモジュールケース１０に収容することができる。

ここで、仕切り部１１ｂを絶縁材料で形成しておけば、２つの発電要素２０の間を絶縁状態とすることができる。また、本実施例では、ケース本体１１に仕切り部１１ｂを設けているが、仕切り部１１ｂを省略することもできる。この場合には、２つの発電要素２０を絶縁状態とするために、各発電要素２０を絶縁層で覆うことが好ましい。

発電要素２０は、充放電を行う要素である。発電要素２０としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池で用いられる発電要素を用いることができる。また、発電要素２０としては、電気二重層キャパシタで用いられる発電要素を用いることもできる。

図３は、発電要素２０の展開図である。図３に示すように、発電要素２０は、正極板２１と、負極板２２と、セパレータ２３とを有する。ここで、モジュールケース１０に収容される２つの発電要素２０は、同一の構造を有している。

正極板２１は、集電板２１ａと、集電板２１ａの表面に形成された正極活物質層２１ｂとを有する。正極活物質層２１ｂは、正極活物質を含んでおり、適宜、導電剤やバインダーなどを正極活物質層２１ｂに含ませることができる。正極活物質層２１ｂは、集電板２１ａの一部の領域に形成されており、集電板２１ａの残りの領域は露出している。

負極板２２は、集電板２２ａと、集電板２２ａの表面に形成された負極活物質層２２ｂとを有する。負極活物質層２２ｂは、負極活物質を含んでおり、適宜、導電剤やバインダーなどを負極活物質層２２ｂに含ませることができる。負極活物質層２２ｂは、集電板２２ａの一部の領域に形成されており、集電板２２ａの残りの領域は露出している。ここで、正極活物質層２１ｂ、負極活物質層２２ｂおよびセパレータ２３には、電解液がしみこんでいる。

図３に示す順番で、正極板２１、負極板２２およびセパレータ２３を積層し、この積層体を図４に示す軸ＡＸＬの周りで巻くことにより、発電要素２０が構成される。図４において、Ｙ方向における発電要素２０の一端では、正極板２１の集電板２１ａだけが巻かれている。また、Ｙ方向における発電要素２０の他端では、負極板２２の集電板２２ａだけが巻かれている。

図４に示す領域Ａは、正極活物質層２１ｂおよび負極活物質層２２ｂが、セパレータ２３を挟んで対向している領域であり、充放電が行われる領域となる。領域Ａにおける発電要素２０の外面は、セパレータ２３によって覆われている。

本実施例では、発電要素２０が図４で説明した構成を有しているが、これに限るものではない。例えば、正極板２１、負極板２２およびセパレータ２３を積層するだけで、発電要素２０を構成することもできる。この場合には、セパレータ２３の代わりに、固体電解質層を用いることもできる。固体電解質層の材料としては、公知の材料を適宜、選択することができる。

モジュールケース１０に収容される２つの発電要素２０は、接続タブ３１によって、電気的に直列に接続されている。接続タブ３１は、第１アーム３１ａ、第２アーム３１ｂおよび第３アーム３１ｃを有している。第１アーム３１ａの先端部は、一方の発電要素２０における正極板２１（集電板２１ａ）に固定されている。第１アーム３１ａおよび正極板２１は、例えば、溶接によって固定することができる。ここで、第１アーム３１ａのうち、先端部以外の部分は、発電要素２０との干渉を避けた形状に形成されており、一方の発電要素２０およびケース本体１１の間に配置されている。

第２アーム３１ｂの先端部は、他方の発電要素２０における負極板２２（集電板２２ａ）に固定されている。第２アーム３１ｂおよび負極板２２は、例えば、溶接によって固定することができる。ここで、第２アーム３１ｂのうち、先端部以外の部分は、発電要素２０との干渉を避けた形状に形成されており、他方の発電要素２０およびケース本体１１の間に配置されている。第１アーム３１ａおよび第２アーム３１ｂは、Ｙ方向における発電要素２０の一端側に配置されている。

本実施例では、第１アーム３１ａおよび第２アーム３１ｂを用いて、２つの発電要素２０を電気的に直列に接続しているが、これに限るものではない。すなわち、２つの発電要素２０を電気的に直列に接続できればよい。具体的には、２つの発電要素２０の間に、１つのアームを配置し、このアームを、一方の発電要素２０の正極板２１と、他方の発電要素２０の負極板２２とに接続することができる。

第３アーム３１ｃは、蓋１２の内壁面に沿ってＹ方向に延びているとともに、発電要素２０の上方であって、２つの発電要素２０の間に相当する位置に配置されている。言い換えれば、第３アーム３１ｃは、仕切り部１１ｂの上方に位置している。

第３アーム３１ｃの先端部には、ピン３１ｄが設けられている。ピン３１ｄは、蓋１２を貫通しており、ピン３１ｄの先端は、モジュールケース１０の外側に突出している。ここで、ピン３１ｄは、台座３１ｅによって支持されており、台座３１ｅおよび蓋１２の間には、絶縁材料で形成されたシート（絶縁シート）４１が配置されている。

台座３１ｅおよび蓋１２は、導電性を有する材料によって形成されているため、台座３１ｅおよび蓋１２の間に、絶縁シート４１を配置することにより、台座３１ｅおよび蓋１２を絶縁状態とすることができる。絶縁シート４１は、ピン３１ｄを貫通させるための開口部４１ａを有している。

一方の発電要素２０の正極板２１（集電板２１ａ）には、導電性材料で形成された正極タブ３２が接続されており、正極タブ３２は、モジュールケース１０に収容されている。正極タブ３２の一端には、発電要素２０の正極板２１と接続される接続部３２ａが設けられている。接続部３２ａおよび正極板２１は、例えば、溶接によって接続することができる。ここで、正極タブ３２のうち、接続部３２ａ以外の部分は、発電要素２０との干渉を避ける形状に形成されており、発電要素２０のケース本体１１の間に配置されている。

正極タブ３２の他端には、ピン３２ｂが設けられており、ピン３２ｂは、台座３２ｃによって支持されている。台座３２ｃおよび蓋１２の間には、絶縁材料で形成されたシート（絶縁シート）４２が配置されている。正極タブ３２（台座３２ｃ）および蓋１２は、導電性を有する材料によって形成されているため、台座３２ａおよび蓋１２の間に絶縁シート４２を配置することにより、正極タブ３２および蓋１２を絶縁状態とすることができる。絶縁シート４２は、ピン３２ｂを貫通させるための開口部４２ａを有している。

他方の発電要素２０の負極板２２（集電板２２ａ）には、導電性材料で形成された負極タブ３３が接続されており、負極タブ３３は、モジュールケース１０に収容されている。負極タブ３３の一端には、発電要素２０の負極板２２と接続される接続部３３ａが設けられている。接続部３３ａおよび負極板２２は、例えば、溶接によって接続することができる。ここで、負極タブ３３のうち、接続部３３ａ以外の部分は、発電要素２０との干渉を避ける形状に形成されており、発電要素２０およびケース本体１１の間に配置されている。

負極タブ３３の他端には、ピン３３ｂが設けられており、ピン３３ｂは、台座３３ｃによって支持されている。台座３３ｃおよび蓋１２の間には、絶縁シート４２が配置されており、絶縁シート４２によって、負極タブ３３（台座３３ｃ）および蓋１２は、絶縁状態となっている。絶縁シート４２は、ピン３３ｂを貫通させるための開口部４２ｂを有している。

蓋１２は、２つの注液孔１２ａ，１２ｂを有しており、注液孔１２ａ,１２ｂは、Ｘ方向に並んで配置されている。注液孔１２ａ，１２ｂは、モジュールケース１０の内部に電解液を注入するために用いられる。具体的には、注液孔１２ａは、一方の発電要素２０に対して電解液を注入するために用いられ、注液孔１２ｂは、他方の発電要素２０に対して電解液を注入するために用いられる。２つの注液孔１２ａ,１２ｂを用いることにより、各発電要素２０に対して電解液を注入しやすくなる。

モジュールケース１０に電解液を注入した後、注液孔１２ａ，１２ｂは、栓１２ｃによって塞がれる。本実施例では、２つの注液孔１２ａ,１２ｂを設けているが、モジュールケース１０に電解液を注入できればよいため、１つの注液孔を設けるだけでもよい。

蓋１２は、弁１２ｄを有している。弁１２ｄは、モジュールケース１０の内部で発生したガスを、モジュールケース１０の外部に排出させるために用いられる。弁１２ｄは、注液孔１２ａ，１２ｂに対して、蓋１２の一端側に設けられている。電池モジュール１（発電要素２０）の過充電などが行われると、モジュールケース１０の内部において、ガスが発生することがある。このガスは、例えば、電解液の熱分解によって生成されることがある。

モジュールケース１０の内部は密閉状態となっているため、モジュールケース１０の内部でガスが発生すると、モジュールケース１０の内圧が上昇する。モジュールケース１０の内圧が、弁１２ｄの作動圧に到達すると、弁１２ｄは、閉じ状態から開き状態に変化する。弁１２ｄが開き状態となることにより、モジュールケース１０の内部に存在するガスは、弁１２ｄを通過して、モジュールケース１０の外部に移動する。

本実施例では、弁１２ｄとして、いわゆる破壊型の弁を用いている。具体的には、蓋１２に彫刻を施すことにより、破壊型の弁１２ｄを形成することができる。破壊型の弁１２ｄでは、弁１２ｄが閉じ状態から開き状態に不可逆的に変化し、元の状態には戻ることができない。なお、蓋１２に設ける弁１２ｄは、破壊型の弁に限るものではなく、いわゆる復帰型の弁を用いることができる。復帰型の弁では、モジュールケース１０の内圧に応じて、弁が閉じ状態および開き状態の間で可逆的に変化する。復帰型の弁では、例えば、ガスの通路を塞ぐ栓と、ガスの通路に対して栓を押しつけるためのバネとによって構成することができる。

蓋１２は、ピン３１ｄを貫通させるための開口部１２ｅを有する。ここで、ピン３１ｄおよび開口部１２ｅの間にも絶縁層が設けられており、ピン３１ｄおよび蓋１２は、絶縁状態となっている。開口部１２ｅを貫通したピン３１ｄは、端子リード６１と接続される。端子リード６１は、ピン３１ｄが貫通する開口部６１ａを有しており、開口部６１ａを貫通したピン３１ｄは、カシメ処理によって端子リード６１に固定される。端子リード６１は、台座７１によって支持されており、台座７１には、ピン３１ｄを貫通させる開口部７１ａが形成されている。

台座７１は、絶縁材料によって形成されている。台座７１は、端子リード６１および蓋１２の間に配置されているため、絶縁材料で形成された台座７１を用いることにより、端子リード６１および蓋１２を絶縁状態とすることができる。台座７１は、端子リード６１だけでなく、中間端子５１も支持している。台座７１は、中間端子５１および蓋１２の間に配置されているため、中間端子５１および蓋１２を絶縁状態とすることができる。中間端子５１は、端子リード６１と接続されており、端子リード６１には、中間端子５１を貫通させるための開口部６１ｂが形成されている。

蓋１２は、ピン３２ｂを貫通させるための開口部１２ｆを有する。開口部１２ｆを貫通したピン３２ｂは、端子リード６２と接続される。端子リード６２は、ピン３２ｂが貫通する開口部６２ａを有しており、開口部６２ａを貫通したピン３２ｂは、カシメ処理によって端子リード６２に固定される。端子リード６２は、台座７２によって支持されており、台座７２には、ピン３２ｂを貫通させる開口部７２ａが形成されている。

台座７２は、絶縁材料によって形成されている。台座７２は、端子リード６２および蓋１２の間に配置されているため、絶縁材料で形成された台座７２を用いることにより、端子リード６２および蓋１２を絶縁状態とすることができる。台座７２は、端子リード６２だけでなく、正極端子５２も支持している。台座７２は、正極端子５２および蓋１２の間に配置されているため、正極端子５２および蓋１２を絶縁状態とすることができる。正極端子５２は、端子リード６２と接続されており、端子リード６２には、正極端子５２を貫通させるための開口部６２ｂが形成されている。

蓋１２は、ピン３３ｂを貫通させるための開口部１２ｇを有する。開口部１２ｇを貫通したピン３３ｂは、端子リード６３と接続される。端子リード６３は、ピン３３ｂが貫通する開口部６３ａを有しており、開口部６３ａを貫通したピン３３ｂは、カシメ処理によって端子リード６３に固定される。端子リード６３は、台座７３によって支持されており、台座７３には、ピン３３ｂを貫通させる開口部７３ａが形成されている。

台座７３は、絶縁材料によって形成されている。台座７３は、端子リード６３および蓋１２の間に配置されているため、絶縁材料で形成された台座７３を用いることにより、端子リード６３および蓋１２を絶縁状態とすることができる。台座７３は、端子リード６３だけでなく、負極端子５３も支持している。台座７３は、負極端子５３および蓋１２の間に配置されているため、負極端子５３および蓋１２を絶縁状態とすることができる。負極端子５３は、端子リード６３と接続されており、端子リード６３には、負極端子５３を貫通させるための開口部６３ｂが形成されている。

蓋１２のうち、端子５１〜５３が取り付けられる面は、電池モジュール１の上方に面している。言い換えれば、端子５１〜５３は、モジュールケース１０のうち、同一方向を向く面に設けられている。

本実施例では、図５に示すように、正極端子５２および負極端子５３をＹ方向にずらして配置している。ここで、図５は、正極端子５２および負極端子５３の周辺構造を、電池モジュール１の上方から見た図である。正極端子５２および負極端子５３をＹ方向にずらすことにより、正極端子５２および負極端子５３が互いに干渉してしまうことを抑制できる。

蓋１２の限られたスペースにおいて、正極端子５２および負極端子５３をＸ方向に並べようとすると、正極端子５２および負極端子５３が互いに干渉してしまうことがある。ここで、Ｘ方向における電池モジュール１のサイズを大きくすれば、正極端子５２および負極端子５３を、互いに干渉させることなく、Ｘ方向に並べることができる。しかし、この場合には、電池モジュール１が大型化してしまう。本実施例によれば、Ｘ方向において、電池モジュール１を小型化しつつ、電池モジュール１（蓋１２）に対して、正極端子５２および負極端子５３を配置することができる。

また、本実施例では、正極端子５２および負極端子５３を、Ｙ方向における蓋１２の一端側に、まとめて配置している。また、正極端子５２および負極端子５３と隣り合う位置には、中間端子５１が配置されている。これにより、端子５１〜５３は、Ｙ方向における蓋１２の一端側に、まとめて配置される。各端子５１〜５３には、配線などの接続部品が接続されるが、端子５１〜５３を蓋１２の一端側にまとめて配置することにより、端子５１〜５３に対する接続部品の接続をまとめて行うことができたり、接続部品を蓋１２の一端側にまとめて配置したりすることができる。

中間端子５１は、各発電要素２０の電圧を検出するために用いられる。ここで、図６には、電池モジュール１の回路構成を示している。中間端子５１および正極端子５２に対して電圧センサ１００を接続すれば、電池モジュール１に含まれる一方の発電要素２０の電圧を検出することができる。また、中間端子５１および負極端子５３に対して電圧センサ１００を接続すれば、電池モジュール１に含まれる他方の発電要素２０の電圧を検出することができる。

これにより、２つの発電要素２０をモジュールケース１０に収容しても、各発電要素２０の電圧を監視することができる。ここで、正極端子５２および負極端子５３に対して電圧センサを接続すれば、電池モジュール１の電圧を検出することができる。

本実施例によれば、Ｙ方向における蓋１２の一端側に弁１２ｄを配置し、Ｙ方向における蓋１２の他端側に端子５１〜５３を配置している。これにより、端子５１〜５３を、ガスが排出される弁１２ｄから遠ざけることができる。本実施例では、蓋１２が矩形状に形成されており、Ｙ方向における蓋１２の長さは、Ｘ方向における蓋１２の長さよりも長くなっている。そこで、Ｙ方向における蓋１２の両端に、弁１２ｄと、端子５１〜５３とを振り分けることにより、端子５１〜５３を弁１２ｄから離しやすくすることができる。

また、Ｙ方向における蓋１２の両端に、弁１２ｄと、端子５１〜５３とを振り分けることにより、図７に示すように、電池モジュール１の上方に位置するスペースを、２つのスペースＳ１１，Ｓ１２に分けることができる。図７は、電池モジュール１の構成を示す概略図である。スペースＳ１１には、弁１２ｄが含まれており、スペースＳ１１は、弁１２ｄから排出されるガスの通路として用いることができる。また、スペースＳ１２には、端子５１〜５３が含まれており、端子５１〜５３に接続される接続部品を配置するためのスペースとして用いることができる。

図７に示す点線は、ケース本体１１の内部に設けられる仕切り部１１ｂの上端を示している。図７に示すように、Ｙ方向における仕切り部１１ｂの端領域１１ｂ１，１１ｂ３は、発電要素２０よりも上方に位置している。端領域１１ｂ１は、一方の発電要素２０における正極板２１（集電板２１ａ）と、他方の発電要素２０における負極板２２（集電板２２ａ）との間に位置しており、正極板２１および負極板２２が互いに接触することを阻止している。端領域１１ｂ３は、一方の発電要素２０における負極板２２（集電板２２ａ）と、他方の発電要素２０における正極板２１（集電板２１ａ）との間に位置しており、負極板２２および正極板２１が互いに接触することを阻止している。

仕切り部１１ｂの中央領域１１ｂ２は、端領域１１ｂ１，１１ｂ３よりも下方に位置している。具体的には、中央領域１１ｂ２の上端は、各発電要素２０の上端よりも下方に位置している。ここで、領域Ａにおける発電要素２０の外面には、セパレータ２３が配置されているため、２つの発電要素２０が領域Ａにおいて互いに接触していても、２つの発電要素２０を絶縁状態に維持することができる。

中央領域１１ｂ２の上端を、端領域１１ｂ１，１１ｂ３の上端よりも下方に位置させることにより、接続タブ３１の第３アーム３１ｃが、仕切り部１１ｂ（中央領域１１ｂ２）と干渉してしまうことを防止できる。言い換えれば、仕切り部１１ｂの中央領域１１ｂ２は、接続タブ３１との干渉を避けた位置に設けられている。

本実施例では、仕切り部１１ｂの上方に、接続タブ３１（第３アーム３１ｃ）を配置しているため、各発電要素２０からガスが発生したときに、弁１２ｄに向かうガスの移動が、接続タブ３１によって遮られてしまうことを抑制できる。言い換えれば、各発電要素２０から発生したガスは、接続タブ３１（第３アーム３１ｃ）に衝突することなく、弁１２ｄに移動することができる。これにより、弁１２ｄを用いたガスの排出をスムーズに行うことができる。

本実施例では、２つの発電要素２０をモジュールケース１０に収容しているが、これに限るものではない。具体的には、偶数の数の発電要素２０をモジュールケース１０に収容することができる。偶数の数の発電要素２０をモジュールケース１０に収容すれば、本実施例と同様に、電池モジュール１の正極端子および負極端子を１カ所にまとめて配置することができる。

また、本実施例では、中間端子５１を設けているが、各発電要素２０の電圧を検出しないのであれば、中間端子５１を省略することができる。中間端子５１を省略することに伴い、接続タブ３１も省略することができる。

本実施例の電池モジュール１を用いることにより、図８に示す電池パック２００を構成することができる。具体的には、複数の電池モジュール１をＸ方向に並べて配置することにより、電池パック２００を構成することができる。ここで、電池パック２００を構成する電池モジュール１の数は、適宜設定することができる。

図８では、１つの電池モジュール１だけに端子５１〜５３を示しており、他の電池モジュール１については、端子５１〜５３を省略している。ここで、各電池モジュール１における端子５１〜５３がＸ方向に並ぶように、複数の電池モジュール１が配置されている。

複数の電池モジュール１をＸ方向に並べるときには、複数の電池モジュール１に対して拘束力を与えることができる。この拘束力は、Ｘ方向において、各電池モジュール１を挟む力である。例えば、Ｘ方向における電池パック２００の両端に、一対のエンドプレートを配置するとともに、Ｘ方向に延びる連結部材の両端部を一対のエンドプレートに固定することができる。

これにより、一対のエンドプレートを互いに近づく方向（Ｘ方向）に変位させることができ、一対のエンドプレートによって挟まれた複数の電池モジュール１に対して拘束力を与えることができる。ここで、連結部材は、Ｘ方向に延びていればよく、長手方向（Ｘ軸）と直交する平面で連結部材を切断したときの断面形状は、適宜設定することができる。例えば、連結部材の断面形状は、円形又は矩形とすることができる。

本実施例では、モジュールケース１０に２つの発電要素２０を収容しているため、例えば、一方の発電要素２０からガスが発生したときにおいて、一方の発電要素２０で発生した熱を、他方の発電要素２０に逃がすことができる。これにより、ガスが発生した電池モジュール１の温度上昇を抑制することができ、この電池モジュール１の熱が他の電池モジュール１に伝達されることを抑制できる。

図８に示す電池パック２００は、例えば、車両に搭載することができる。具体的には、電池パック２００（電池モジュール１）から出力された電気エネルギを、モータ・ジェネレータによって運動エネルギに変換すれば、この運動エネルギを用いて車両を走行させることができる。また、車両の制動時に発生する運動エネルギをモータ・ジェネレータによって電気エネルギに変換すれば、この電気エネルギを電池パック２００（電池モジュール１）に蓄えることができる。

電池パック２００を構成する複数の電池モジュール１は、電気的に直列又は並列に接続することができる。例えば、２つの電池モジュール１において、一方の電池モジュール１における正極端子５２と、他方の電池モジュール１における負極端子５３とをバスバーによって接続すれば、２つの電池モジュール１を電気的に直列に接続することができる。

電池パック２００の下部には、ロアケース２１０が配置されている。ロアケース２１０の一部は、各電池モジュール１の底面から離れており、ロアケース２１０および電池モジュール１の間には、通路Ｓ２１が形成されている。通路Ｓ２１は、Ｘ方向に延びており、電池モジュール１の温度を調節するための熱交換媒体が移動する通路として用いることができる。

一方、図７で説明したスペースＳ１１には、ダクト２２０が配置されている。ダクト２２０は、Ｘ方向に延びる通路Ｓ２２を形成している。通路Ｓ２２は、各電池モジュール１の弁１２ｄの上方に位置しており、弁１２ｄから排出されたガスは、通路Ｓ２２に沿って移動する。ここで、各電池モジュール１の弁１２ｄがＸ方向に並ぶように、複数の電池モジュール１が配置されている。

本実施例では、上述したように、Ｙ方向における蓋１２の両端に、弁１２ｄと、端子５１〜５３とを振り分けて配置しているため、ダクト２２０を用いて通路Ｓ２２を形成するときに、ダクト２２０が端子５１〜５３と干渉してしまうことを抑制できる。また、端子５１〜５３を弁１２ｄから離すことにより、通路Ｓ２２を確保しやすくなる。

ダクト２２０は、各電池モジュール１の側面（図２に示す面１１Ｂ）に沿って延びる縦壁部２２１と、ロアケース２１０に固定されるフランジ部２２２とを有する。

次に、図８に示す電池パック２００において、各電池モジュール１の温度を調節する構造について、図９を用いて説明する。図９は、電池パック２００をＸ方向から見たときの図である。

図９に示すように、ダクト２２０のフランジ部２２２は、ボルト２２３によって、ロアケース２１０のフランジ部２１１に固定されている。各電池モジュール１の側面（図２に示す面１１Ａ）には、チャンバ２２４が配置されており、チャンバ２２４は、熱交換媒体が移動する通路Ｓ２３を形成している。通路Ｓ２３は、Ｘ方向に延びている。

図９に示す構成において、通路Ｓ２１は、各電池モジュール１に熱交換媒体を供給する通路として用いられる。また、通路Ｓ２３は、熱交換媒体を排出する通路として用いられる。通路Ｓ２１に熱交換媒体を供給すると、図９の矢印で示すように、通路Ｓ２１から各電池モジュール１に熱交換媒体を導くことができる。ここで、Ｘ方向で隣り合う２つの電池モジュール１の間にスペースを形成しておけば、通路Ｓ２１から、２つの電池モジュール１の間に形成されたスペースに熱交換媒体を導くことができる。

電池モジュール１が充放電などによって発熱しているときには、冷却用の熱交換媒体を電池モジュール１に導くことにより、電池モジュール１の温度上昇を抑制することができる。また、電池モジュール１が外部環境などの影響を受けて過度に冷えているときには、加温用の熱交換媒体を電池モジュール１に導くことにより、電池モジュール１の温度低下を抑制することができる。このように、電池モジュール１および熱交換媒体の間で熱交換を行わせることにより、電池モジュール１の温度を調節することができる。なお、熱交換媒体としては、例えば、空気などの気体を用いることができる。

本実施例の電池モジュール１では、モジュールケース１０に２つの発電要素２０が収容されている。このため、電池モジュール１に熱交換媒体を導くときには、電池モジュール１のうち、Ｘ軸と直交する一対の側面（Ｙ−Ｚ平面）のそれぞれに対して、熱交換媒体を導くことが好ましい。電池モジュール１の一方の側面（Ｙ−Ｚ平面）に対して熱交換媒体を接触させることにより、電池モジュール１の一方の側面と隣り合う発電要素２０の温度を効率良く調節することができる。また、電池モジュール１の他方の側面（Ｙ−Ｚ平面）に対して熱交換媒体を接触させることにより、電池モジュール１の他方の側面と隣り合う発電要素２０の温度を効率良く調節することができる。

電池モジュール１との間で熱交換が行われた熱交換媒体は、通路Ｓ２３に導くことができる。これにより、熱交換後の熱交換媒体を、通路Ｓ２３を用いて、電池パック２００の外部に排出させることができる。図９に示す構成では、通路Ｓ２１が、熱交換媒体を電池モジュール１に供給する通路として用いられ、通路Ｓ２３が、電池モジュール１から熱交換媒体を排出する通路として用いられているが、これに限るものではない。

具体的には、通路Ｓ２３を、熱交換媒体を電池モジュール１に供給する通路として用い、通路Ｓ２１を、電池モジュール１から熱交換媒体を排出する通路として用いることもできる。この場合において、熱交換媒体が移動する方向は、図９の矢印で示す方向と逆の方向となる。

本実施例では、図９に示すように、熱交換媒体を移動させているが、これに限るものではない。すなわち、電池モジュール１の弁１２ｄから排出されたガスを移動させる通路と、熱交換媒体を移動させる通路とが別々に設けられていればよい。図１０から図１２には、熱交換媒体を移動させる他の経路（一例）を示す。

図１０に示す電池パック２００では、複数の電池モジュール１が、ロアケース２１０およびアッパーケース２３０によって囲まれている。ロアケース２１０のフランジ部２１１と、アッパーケース２３０のフランジ部２３１とは、例えば、ボルトを用いた締結によって、互いに固定されている。ロアケース２１０は、電池モジュール１の下方において、熱交換媒体を移動させる通路Ｓ３１を形成している。通路Ｓ３１は、Ｘ方向に延びている。

アッパーケース２３０は、電池モジュール１の上方において、電池モジュール１の弁１２ｄから排出されるガスを移動させるための通路Ｓ３２と、熱交換媒体を移動させる通路Ｓ３３とを形成する。図１０に示す構成では、電池モジュール１の上方において、通路Ｓ３２，Ｓ３３と、端子５１〜５３が位置するスペースＳ３４が設けられている。

アッパーケース２３０および電池モジュール１の間には、一対の仕切り板２４０が設けられており、各仕切り板２４０は、Ｘ方向に延びている。一対の仕切り板２４０およびアッパーケース２３０によって、通路Ｓ３３が形成されている。通路Ｓ３２および通路Ｓ３３の間に配置された仕切り板２４０は、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触しており、通路Ｓ３２および通路Ｓ３３は、仕切り板２４０によって仕切られている。

これにより、仕切り板２４０は、通路Ｓ３２を移動するガスが、通路Ｓ３３に進入することを阻止できる。また、通路Ｓ３３およびスペースＳ３４の間に配置された仕切り板２４０は、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触しており、通路Ｓ３３およびスペースＳ３４は、仕切り板２４０によって仕切られている。これにより、仕切り板２４０は、通路Ｓ３３を移動する熱交換媒体が、スペースＳ３４に漏れてしまうことを防止できる。

図１０に示す構成によれば、通路Ｓ３１，Ｓ３３のうち、一方の通路を、電池モジュール１に熱交換媒体を供給する通路として用い、他方の通路を、電池モジュール１から熱交換媒体を排出する通路として用いることができる。これにより、図９に示す構成と同様に、各電池モジュール１に熱交換媒体を接触させることができ、各電池モジュール１の温度を調節することができる。

図１０に示す構成では、アッパーケース２３０を用いることにより、Ｙ方向における電池モジュール１の両側に、スペースＳ３５，Ｓ３６を形成している。このスペースＳ３５，３６には、電池モジュール１とともに配置される機器を収容することができる。この機器としては、例えば、発電要素２０や電池モジュール１の電圧を監視するための監視ユニットや、電池モジュール１の温度を検出するための温度センサがある。

図１１に示す構成では、図１０に示す構成と同様に、複数の電池モジュール１が、ロアケース２１０およびアッパーケース２３０によって囲まれている。図１１において、図１０で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を用いている。

図１１において、アッパーケース２３０は、電池モジュール１の上面から離れており、アッパーケース２３０および電池モジュール１の間には、通路Ｓ４１およびスペースＳ４２が形成されており、通路Ｓ４１およびスペースＳ４２は、Ｘ方向に延びている。通路Ｓ４１は、電池モジュール１の弁１２ｄから排出されたガスが移動する通路となる。スペースＳ４２は、端子５１〜５３が位置するスペースとなる。スペースＳ４２には、端子５１〜５３の他に、電池モジュール１とともに配置される機器を収容することができる。

通路Ｓ４１およびスペースＳ４２の間には、仕切り部材２４０が配置されている。仕切り部材２４０は、Ｘ方向に延びており、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触している。これにより、通路Ｓ４１およびスペースＳ４２は、仕切り部材２４０によって仕切られ、通路Ｓ４１を移動するガスが、スペースＳ４２に進入することを防止できる。

アッパーケース２３０は、Ｙ方向における電池モジュール１の両側に、通路Ｓ４３およびスペースＳ４４を形成する。ここで、通路Ｓ４３は、熱交換媒体を移動させる通路として用いることができる。スペースＳ４４を、熱交換媒体の移動通路として用いることもできるが、スペースＳ４４は、ガスが移動する通路Ｓ４１と隣り合った位置に配置されている。そこで、通路Ｓ４１から離れた通路Ｓ４３を、熱交換媒体の移動通路として用いることが好ましい。

図１１に示す構成では、通路Ｓ３１，Ｓ４３のうち、一方の通路を、熱交換媒体を電池モジュール１に供給する通路として用い、他方の通路を、電池モジュール１から熱交換媒体を排出する通路として用いることができる。なお、スペースＳ４４には、電池モジュール１とともに配置される機器を収容することができる。

図１１に示す構成では、図１０に示す構成に比べて、弁１２ｄから排出されるガスが移動する通路を大きくすることができる。すなわち、図１１に示す通路Ｓ４１は、図１０に示す通路Ｓ３２よりも大型化させることができる。

図１２に示す構成では、図１０に示す構成と同様に、複数の電池モジュール１が、ロアケース２１０およびアッパーケース２３０によって囲まれている。アッパーケース２３０および電池モジュール１の上面の間には、仕切り板２４０が配置されており、仕切り板２４０は、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触している。

Ｙ方向において、各電池モジュール１を挟む位置には、一対の仕切り板２４１，２４２が配置されており、各仕切り板２４１，２４２は、Ｘ方向に延びている。各仕切り板２４１，２４２は、各電池モジュール１およびアッパーケース２３０に接触している。仕切り板２４１の下方には、通路Ｓ５３が位置しており、通路Ｓ５３は、仕切り板２４１、ロアケース２１０およびアッパーケース２３０によって形成されている。仕切り板２４２の下方には、通路Ｓ５４が位置しており、通路Ｓ５４は、仕切り板２４２、ロアケース２１０およびアッパーケース２３０によって形成されている。通路Ｓ５３，Ｓ５４は、後述するように、熱交換媒体を移動させる通路として用いることができる。

仕切り板２４０および仕切り板２４１によって、アッパーケース２３０および電池モジュール１の間には、スペースＳ５２が形成される。スペースＳ５２には、端子５１〜５３が位置している。また、スペースＳ５２には、電池モジュール１とともに配置される機器を収容することができる。仕切り板２４１は、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触しており、通路Ｓ５３を移動する熱交換媒体がスペースＳ５２に漏れることを防止できる。

仕切り板２４０および仕切り板２４２によって、アッパーケース２３０および電池モジュール１の間には、通路Ｓ５１が形成される。通路Ｓ５１は、Ｘ方向に延びており、各電池モジュール１の弁１２ｄから排出されるガスが移動する通路となる。仕切り板２４０は、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触しており、通路Ｓ５１を移動するガスがスペースＳ５２に進入することを防止できる。仕切り板２４２は、アッパーケース２３０および電池モジュール１に接触しており、通路Ｓ５１を移動するガスが、通路Ｓ５４に進入することを防止できる。

図１２に示す構成では、通路Ｓ３１を、電池モジュール１に熱交換媒体を供給する通路として用い、通路Ｓ５３，Ｓ５４を、電池モジュール１から熱交換媒体を排出する通路として用いることができる。一方、通路Ｓ５３，Ｓ５４を、電池モジュール１に熱交換媒体を供給する通路として用い、通路Ｓ３１を、電池モジュール１から熱交換媒体を排出する通路として用いることもできる。

１：電池モジュール（蓄電モジュール）、１０：モジュールケース、１１：ケース本体、
１１ａ：開口部、１１ｂ：仕切り部、１２：蓋、１２ａ,１２ｂ：注液孔、１２ｃ：栓、
１２ｄ：弁、２０：発電要素、２１：正極板、２２：負極板、２１ａ，２２ａ：集電板、
２１ｂ：正極活物質層、２２ｂ：負極活物質層、２３：セパレータ、３１：接続タブ、
３１ａ：第１アーム、３１ｂ：第２アーム、３１ｃ：第３アーム、３１ｄ：ピン、
３１ｅ：台座、３２：正極タブ、３２ａ：接続部、３２ｂ：ピン、３２ｃ：台座、
３３：負極タブ、３３ａ：接続部、３３ｂ：ピン、３３ｃ：台座、
４１，４２：絶縁シート、５１：中間端子、５２：正極端子、５３：負極端子、
６１〜６３：端子リード、２００：電池パック（蓄電装置）、２１０：ロアケース、
２２０：ダクト、２２４：チャンバ

Claims (8)

1. 電気的に直列に接続され、充放電を行う第１発電要素および第２発電要素と、
   前記第１発電要素および前記第２発電要素を密閉状態で収容するケースと、
   前記第１発電要素の正極と電気的に接続された正極端子と、
   前記第２発電要素の負極と電気的に接続された負極端子と、
   前記ケースの内部で発生したガスを前記ケースの外部に排出させる弁と、を有し、
   前記正極端子、前記負極端子および前記弁は、前記ケースのうち、所定方向に面する搭載領域に設けられており、
   前記正極端子および前記負極端子が前記搭載領域の一端側に配置され、前記弁が前記搭載領域の他端側に配置されていることを特徴とする蓄電モジュール。
2. 前記第１発電要素の負極および前記第２発電要素の正極と電気的に接続された中間端子を有しており、
   前記中間端子は、前記搭載領域において、前記正極端子および前記負極端子と隣り合う位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記中間端子と、前記第１発電要素および前記第２発電要素とに接続され、前記ケースに収容された接続タブを有することを特徴とする請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記接続タブは、前記第１発電要素および前記第２発電要素よりも前記搭載領域の側であって、前記第１発電要素および前記第２発電要素の間に相当する位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電モジュール。
5. 前記ケースの内部に設けられ、前記第１発電要素および前記第２発電要素を仕切る仕切り部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電モジュール。
6. 前記ケースは、
   前記第１発電要素および前記第２発電要素を組み込むための開口部を備え、前記第１発電要素および前記第２発電要素を収容するケース本体と、
   前記ケース本体の前記開口部を塞ぎ、前記搭載領域を含む蓋と、
   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つに記載の蓄電モジュール。
7. 前記搭載領域は、矩形領域であり、
   前記矩形領域の長手方向における両端において、前記正極端子および前記負極端子と、前記弁とがそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の蓄電モジュール。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の蓄電モジュールを複数有しており、
   前記複数の蓄電モジュールが電気的に接続されていることを特徴とする蓄電装置。

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