JP2021093284A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排液弁を備えた蓄電装置において、電解液の排液弁からの漏れを検知することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、上面と、下面と、上面および下面を接続するように形成された複数の側面とを含み、内部に電解液が収容された蓄電モジュールと、複数の側面のうち少なくとも１つの側面に設けられた排液弁と、排液弁が設けられた側面に間隔をあけて配置されたカバー部材と、カバー部材の表面のうち、蓄電モジュールと対向する内表面に設けられた吸液部材５と、内表面５０に設けられ、電解液によって腐食する配線６５とを備え、吸液部材５は、下方に向かうにつれて、先細となるように形成された先細部５５を含み、配線６５は、先細部６５の下方に配置されている。【選択図】図５

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

特開２０１９−１２１４５０号公報に記載された蓄電装置は、電極積層体と、電極積層体の周面を取り付けられた封止部材とを備える。電極積層体は、複数のバイポーラ電極を含み、電極積層体内には電解液が収容されている。

各バイポーラ電極は、電極板と、電極板の一方の主表面に形成された正極と、他方の主表面に設けられた負極とを含む。

封止部材は、各バイポーラ電極に設けられた環状部と、複数の環状部を包囲するように形成された筒状部とを含む。

特開２０１９−１２１４５０号公報

上記のように構成された蓄電装置において、蓄電装置の状態によっては蓄電装置内にガスが発生して、蓄電装置内の内圧が上昇する。蓄電装置内の内圧が上昇すると、封止部材と電極積層体および封止部材の間から電解液が漏れ出たり、また、封止部材が損傷したりする場合がある。

そこで、上記のような弊害が生じることを抑制するために、封止部材の側面に排液弁を設けることが考えられる。蓄電装置内の内圧が上昇すると、排液弁が開弁し、蓄電装置内のガスが外部に排気され、蓄電装置内の内圧が高くなることを抑制することができる。その一方で、排液弁からガスが噴出する際に、電解液もガスと共に外部に漏れだしやすい。蓄電装置から漏れ出た電解液が周囲の部材に付着すると、周囲の部材が腐食するおそれがある。

しかし、特開２０１９−１２１４５０号公報などの従来の蓄電装置においては、電解液の漏れを検知することができる構成になっていない。

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、排液弁を備えた蓄電装置において、電解液の排液弁からの漏れを検知することができる蓄電装置を提供することである。

蓄電装置は、上面と、下面と、上面および下面を接続するように形成された複数の側面とを含み、内部に電解液が収容された蓄電モジュールと、複数の側面のうち少なくとも１つの側面に設けられた排液弁と、排液弁が設けられた側面に間隔をあけて配置されたカバー部材と、カバー部材の表面のうち、蓄電モジュールと対向する内表面に設けられた吸液部材と、内表面に設けられ、電解液によって腐食する配線とを備える。上記吸液部材は、下方に向かうにつれて、先細となるように形成された先細部を含み、配線は、先細部の下方に配置されている。

上記の蓄電装置によれば、排液弁から噴出した電解液は、吸液部材に吹き付けられる。吸収部材に吹き付けられた電解液は、吸液部材内を下方に向けて移動する。そして、吸液部材内を移動する電解液の少なくとも一部は、先細部内に入り込む。先細部は、下方に向かうにつれて先細になるように形成されており、電解液は先細部の下端部に集約される。そして、電解液が先細部の下端部から下方にたれ落ちる。配線は、先細部の下方に配置されており、たれ落ちた電解液は配線に付着する。配線に電解液が付着すると、配線が腐食して、配線が断線する。配線が断線すると、検知部が配線の断線を検知する。

本開示に係る蓄電装置によれば、排液弁を備えた蓄電装置において、電解液の排液弁からの漏れを検知することができる。

本実施の形態１に係る蓄電装置２が搭載された車両１を模式的に示す模式図である。 蓄電装置２を模式的に示す斜視図である。 蓄電モジュール３および拘束具８を示す分解斜視図である。 蓄電セル１６を示す斜視図である。 カバー板４６、吸液部材５、および配線ユニット６などを示す斜視図である。 配線ユニット６を示す斜視図である。 端側面１５およびその周囲の構成を示す蓄電モジュール３の側面図である。

図１から図７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７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、本実施の形態１に係る蓄電装置２が搭載された車両１を模式的に示す模式図である。図１に示すように、車両１は、蓄電装置２と、ＥＣＵ１８と、報知部１９とを備える。ＥＣＵ１８は、蓄電装置２の充電電力上限値（Ｗｉｎ）および放電電力上限値（Ｗｏｕｔ）を制御する。報知部１９は、たとえば、ナビなどの液晶表示部などを含み、運転者などに各種情報を報知するための装置である。

図２は、蓄電装置２を模式的に示す斜視図である。蓄電装置２は、蓄電モジュール３と、吸液部材５と、配線ユニット６と、検知部７と、拘束具８とを備える。

蓄電モジュール３は、略直方体形状に形成されている。蓄電モジュール３は、上面１０と、下面１１と、長側面１２，１３と、端側面１４，１５とを含む。

なお、長側面１２，１３および端側面１４，１５は、上面１０および下面１１を接続するように配置されている。

長側面１２および長側面１３は、幅方向Ｗに長尺に形成されており、長側面１２および長側面１３は前後方向Ｄに配列している。端側面１４および端側面１５は前後方向Ｄに延びるように形成されており、端側面１４および端側面１５は、幅方向Ｗに配列するように配置されている。

図３は、蓄電モジュール３および拘束具８を示す分解斜視図である。蓄電モジュール３は、複数の蓄電セル１６と、複数の集電板１７とを含む。複数の蓄電セル１６は、上下方向に間隔をあけて配置されている。集電板１７は、各蓄電セル１６の間に配置されている。さらに、蓄電モジュール３の上面１０および下面１１にも集電板１７が配置されている。

拘束具８は、天板２０と、底板２１と、複数の柱２２と、絶縁板２３，２４とを含む。絶縁板２３は、蓄電モジュール３の上面１０に配置されており、絶縁板２４は、蓄電モジュール３の下面１１に配置されている。

天板２０は、絶縁板２３の上面に配置されており、底板２１は絶縁板２４の下面に配置されている。複数の柱２２は、天板２０および底板２１を接続するように設けられている。柱２２は、蓄電モジュール３の長側面１２，１３に沿って間隔をあけて配置されている。なお、天板２０、底板２１および柱２２は、金属材料によって形成されている。

柱２２の上端は、ボルトなどによって天板２０に固定されている。柱２２の下端は、図示されていないボルトなどによって底板２１に固定されている。そして、ボルトを巻き閉めることで、天板２０および底板２１の間に配置された蓄電モジュール３に拘束力が加えられる。これにより、上下方向に積層された蓄電セル１６および集電板１７が拘束される。

絶縁板２３は、天板２０と蓄電モジュール３の間の絶縁性を確保しており、絶縁板２４は、底板２１と蓄電モジュール３との間の絶縁性を確保している。

図４は、蓄電セル１６を示す斜視図である。蓄電セル１６は、電極板３０，３１と、樹脂枠３２と、電極体３９とを含む。

蓄電セル１６は、上面３３と、下面３４と、長側面３５，３６と、端側面３７，３８とを含む。電極板３０は上面３３に配置されており、電極板３１は下面３４に配置されている。樹脂枠３２は環状に形成されており、樹脂枠３２によって、長側面３５，３６と、端側面３７，３８とが形成されている。

電極板３０と、電極板３１と、樹脂枠３２とによって収容空間４０が形成されており、電極体３９は収容空間４０内に収容されている。なお、収容空間４０内には、電解液も収容されている。なお、電極体３９は、正極合材層と、負極合材層と、セパレータとを含む。正極合材層は、水酸化ニッケルなどによって形成されている。負極合材層は、水素吸着合金などによって形成されている。セパレータは、たとえば、ポリオレフィン系樹脂から形成された多孔質フィルムなどからなる織布および不織布などから形成されている。電解液は、たとえば、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ溶液であり、収容空間４０に封入されている。このように、蓄電セル１６は、ニッケル水素電池（Ｎｉ−ＭＨ電池）として構成される。

蓄電セル１６は、複数の排液弁４１が形成されている。この図４に示す例においては、端側面３７に複数の排液弁４１を含む。

図３に戻って、各集電板１７は金属材料によって形成されており、各蓄電セル１６は各集電板１７によって電気的に直列に接続されている。なお、蓄電モジュール３の上面１０に位置する集電板１７には、図示されてない集電端子が設けられており、下面１１に位置する集電板１７にも集電端子が設けられている。そして、各集電端子には、蓄電装置２の外部に設けられたジャンクションボックスなどに接続されている。

図２に戻って、蓄電装置２は、複数のカバー板４５，４６，４７，４８を含む。カバー板４５は、端側面１４側に配置されている。カバー板４６は、端側面１５に配置されている。同様に、カバー板４７は長側面１２に配置されており、カバー板４８は長側面１３に配置されている。

配線ユニット６には接続配線６１および接続配線６２が接続されている。接続配線６１および接続配線６２は検知部７に接続されている。

配線ユニット６と、検知部７と、接続配線６１，６２とによって電気的な閉回路６８が形成されており、検知部７は、この閉回路６８に電圧を印可している。

検知部７は電圧検知をしており、上記の閉回路６８において電気的な断線が生じると、当該断線を検知することができる。

図５は、カバー板４６、吸液部材５、および配線ユニット６などを示す斜視図である。カバー板４６は板状に形成されており、カバー板４６は主表面（内表面）５０および主表面５１を含む。主表面５０は、図２に示す蓄電モジュール３の端側面１５と対向するように配置されている。

カバー板４６には上枠５２および下枠５３が形成されており、上枠５２および下枠５３は、主表面５０から端側面１５に向けて突出するように形成されている。上枠５２は、カバー板４６の上辺に沿って前後方向Ｄに延びるように形成されている。下枠５３は、カバー板４６の下辺に沿って前後方向Ｄに延びるように形成されている。

吸液部材５は主表面５０に設けられており、吸液部材５は上枠５２および下枠５３の間に配置されている。

吸液部材５は、スポンジなどによって形成されている。吸液部材５は、板状形状に形成されている。吸液部材５の下辺には、上方に向けて延びるように形成された切欠部５４が形成されている。

切欠部５４の内周縁部の上端には、先細部５５が形成されている。先細部５５は、下方に向けて突出するように形成されている。先細部５５は、下方に向かうにつれて、先細になるように形成されている。そして、配線ユニット６は、先細部５５の下方に配置されている。

図６は、配線ユニット６を示す斜視図である。配線ユニット６は、収容ケース６０と、接続配線６１，６２と、端子６３，６４と、配線６５とを含む。

収容ケース６０には中空部６６，６７が形成されており、各中空部６６，６７は収容ケース６０の下面から上面に達するように形成されている。

中空部６６内に端子６３が挿入されており、中空部６７に端子６４が挿入されている。なお、接続配線６１は端子６３の下端部に接続されており、接続配線６２は端子６４の下端部に接続されている。

配線６５は端子６３の上端部および端子６４の上端部を接続しており、配線６５は先細部５５の下方に配置されている。配線６５は、金属材料によって形成されており、電解液によって腐食する金属によって形成されている。

図７は、端側面１５およびその周囲の構成を示す蓄電モジュール３の側面図である。端側面１５には、複数の排液弁４１が配置されている。

吸液部材５の上端部は、複数の排液弁４１のうち最も上方に位置する排液弁４１よりも、上方に位置している。

上記のように構成された蓄電装置２において、蓄電装置２が過充電される場合がある。このような場合において、蓄電セル１６内にガスが発生して、蓄電セル１６内の内圧が上昇する場合がある。

排液弁４１は、蓄電セル１６内の内圧が所定圧以上となると開弁する。排液弁４１が開弁すると、蓄電セル１６内のガスが外部に排気されると共に、蓄電セル１６内の電解液も外部に噴出する場合がある。

排液弁４１から噴出した電解液は、吸液部材５に吹き付けられる。吸液部材５に吹き付けられた電解液は、図５において、吸液部材５内に染みこみ、その後、吸液部材５内を通って、下方に向けて移動する。

そして、電解液の少なくとも一部は、先細部５５内に入り込み、先細部５５の下端部から下方にたれ落ちる。

ここで、先細部５５は下方に向かうにつれて先細になるように形成されているため、先細部５５内に入り込んだ電解液は先細部５５の下端部に集約される。

先細部５５の下端部に電解液が集約されることで、先細部５５の下端部から電解液が下方にたれ落ちやすくなっている。

先細部５５の下端部からたれ落ちた電解液は、配線６５に付着する。配線６５に電解液が付着すると、配線６５が腐食する。そして、配線６５が断線する。

配線６５が断線すると、図２において、閉回路６８の電圧が変動する。検知部７は閉回路６８の電圧変動を検知する。

検知部７は閉回路６８の電圧変動をＥＣＵ１８に送信する。ＥＣＵ１８は、閉回路６８の電圧変動が所定値以上である場合には配線６５が断線したと判断する。なお、上記の所定値は、配線６５が断線した際に閉回路６８に生じる電圧変動量よりも小さく設定されている。

ＥＣＵ１８は、配線６５が断線したと判断すると、蓄電装置２を充電する充電電力上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔの絶対値を小さくする。さらに、ＥＣＵ１８は、充電量上限値Ｗｉｎおよび放電電力上限値Ｗｏｕｔの絶対値を小さく設定したことを示す情報を報知部１９に示す。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。

１ 車両、２ 蓄電装置、３ 蓄電モジュール、５ 吸液部材、６ 配線ユニット、７ 検知部、８ 拘束具、１０，３３ 上面、１１，３４ 下面、１２，１３，３５，３６ 長側面、１４，１５，３７，３８ 端側面、１６ 蓄電セル、１７ 集電板、１９ 報知部、２０ 天板、２１ 底板、２２ 柱、２３，２４ 絶縁板、３０，３１ 電極板、３２ 樹脂枠、３９ 電極体、４０ 収容空間、４１ 排液弁、４５，４６，４７，４８ カバー板、５０，５１ 主表面、５２ 上枠、５３ 下枠、５４ 切欠部、５５ 先細部、６０ 収容ケース、６１，６２ 接続配線、６３，６４ 端子、６５ 配線、６６，６７ 中空部、６８ 閉回路、Ｄ 前後方向、Ｗ 幅方向、Ｗｏｕｔ 放電量上限値。

Claims (1)

1. 上面と、下面と、前記上面および前記下面を接続するように形成された複数の側面とを含み、内部に電解液が収容された蓄電モジュールと、
   前記複数の側面のうち少なくとも１つの側面に設けられた排液弁と、
   前記排液弁が設けられた側面に間隔をあけて配置されたカバー部材と、
   前記カバー部材の表面のうち、前記蓄電モジュールと対向する内表面に設けられた吸液部材と、
   前記内表面に設けられ、前記電解液によって腐食する配線と、
   を備え、
   前記吸液部材は、下方に向かうにつれて、先細となるように形成された先細部を含み、
   前記配線は、前記先細部の下方に配置された、蓄電装置。

Images