WO2009101725A1 - 蓄電装置及び車両 - Google Patents

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WO2009101725A1
WO2009101725A1 PCT/JP2008/068169 JP2008068169W WO2009101725A1 WO 2009101725 A1 WO2009101725 A1 WO 2009101725A1 JP 2008068169 W JP2008068169 W JP 2008068169W WO 2009101725 A1 WO2009101725 A1 WO 2009101725A1
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gas
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storage device
discharge
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Masaru Takagi
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • H01G9/004—Details
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power storage device in which a power storage unit and a liquid heat exchange medium that performs heat exchange with the power storage unit are stored in a storage container.
  • a power storage device in which an assembled battery is immersed in an insulating coolant stored in a storage container has been proposed in order to suppress a temperature rise due to high output.
  • the assembled battery is configured by electrically connecting a plurality of secondary batteries.
  • an object of the present invention is to provide a power storage device that can easily release gas to the outside of the storage container even when the storage container is inclined.
  • the configuration of the power storage device of the present invention includes (1) a power storage unit, a liquid heat exchange medium that exchanges heat with the power storage unit, and the power storage unit and the heat exchange medium.
  • a container a plurality of positions corresponding to the peripheral edge of the container, a discharge part for discharging the gas generated from the power storage unit, and the discharge of the gas from the discharge part, And a filter member having a function of prohibiting the discharge of the heat exchange medium from the discharge unit.
  • gas can be easily released to the outside of the storage container even when the storage container is inclined.
  • the discharge part can be provided at positions corresponding to the four corners of the container. Thereby, it becomes easier to discharge
  • a gas discharge path is provided between the storage container and the filter member.
  • the discharge part can be formed. Thereby, it can be made easy to discharge
  • the filter member is disposed on the entire peripheral edge of the storage container, is disposed on at least three sides of the peripheral edges of the storage container, or connects the four corners of the storage container.
  • the power storage device of the present invention includes a power storage unit, a liquid heat exchange medium that exchanges heat with the power storage unit, a storage container that stores the power storage unit and the heat exchange medium, and Along with the gas, a discharge portion provided at a plurality of positions corresponding to the peripheral portion, for discharging the gas generated from the power storage unit, a gas discharge pipe for discharging the gas flowing in from the discharge portion to the outside of the vehicle, and And prohibiting means for prohibiting outflow of the heat exchange medium flowing into the gas discharge pipe to the outside of the vehicle.
  • the power storage device of the present invention includes a power storage unit, a liquid heat exchange medium that exchanges heat with the power storage unit, a storage container that stores the power storage unit and the heat exchange medium, and Along with the gas, a discharge portion provided at a plurality of positions corresponding to the peripheral portion, for discharging the gas generated from the power storage unit, a gas discharge pipe for discharging the gas flowing in from the discharge portion to the outside of the vehicle, and A prohibition unit that prohibits the heat exchange medium flowing into the gas discharge pipe from flowing out of the vehicle.
  • gas can be easily released to the outside of the storage container even when the storage container is inclined.
  • FIG. 1 is a perspective view of the power storage device
  • FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of the power storage device of FIG. 1 cut along the Y1-Y2 plane
  • FIG. 2A is a state when the battery is normal
  • FIG. It shows the state when the battery is abnormal.
  • the power storage device 1 of the present embodiment can be used for driving a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle or as an auxiliary power source.
  • the power storage device 1 of the present embodiment can be disposed in the lower part of the passenger seat, the console box, the lower part of the rear seat, the trunk room, and the like.
  • the power storage device 1 includes an assembled battery (electric storage body) 12, a coolant (liquid heat exchange medium) 23 that cools the assembled battery 12, and a battery storage container (storage container) that seals the assembled battery 12 and the coolant 23. 13 is included.
  • the battery storage container 13 includes a storage container main body 131 whose upper side is open and an upper lid 132 that covers the opening of the storage container main body 131. From the assembled battery 12, gas may be generated due to electrolysis or the like of the electrolytic solution when a battery abnormality occurs.
  • gas discharge portions (discharge portions) 14 for discharging the gas inside the storage container body 131 are provided at the four corners of the battery storage container 13.
  • the gas discharge part 14 is formed with a pipe line 14a serving as a gas discharge path, and a filter member 16 is provided inside the pipe line 14a.
  • the filter member 16 has a function of allowing passage of gas and prohibiting passage of the coolant 23.
  • the gas generated from the assembled battery 12 when the battery is abnormal has a lower specific gravity than the coolant 23, and thus moves upward toward the upper cover 132 of the battery housing container 13. At this time, when the battery storage container 13 is inclined due to traveling on a hill or the like, the gas concentrates on the peripheral edge portion of the upper part of the storage container main body 131.
  • gas discharge portions 14 at the four corners of the battery container 13 corresponding to the peripheral edge of the container body 131, gas can be easily supplied to the outside of the battery container 13 even when the battery container 13 is inclined. Can be released.
  • FIG. 3 is a block diagram of the hybrid vehicle.
  • the hybrid vehicle includes an engine 11, a generator 20, a power control unit 30, a power storage device 1, a motor 50, and a hybrid ECU 60.
  • the power generated by the engine 11 is divided into two paths by the power split mechanism 70.
  • One is a path for driving the wheel 90 via the speed reducer 80.
  • the other is a path for generating power by driving the generator 20.
  • the power generator 20 generates power using the power of the engine 11 distributed by the power distribution mechanism 70.
  • the power generated by the power generator 20 is based on the operating state of the vehicle, the amount of power stored in the power storage device 1 (State-of-charge: SOC). It is used properly according to the. For example, during normal traveling or sudden acceleration, the electric power generated by the generator 20 becomes the electric power for driving the motor 50 as it is.
  • the power generated by generator 20 is converted from AC power to DC power by inverter 30a of power control unit 30, and the power control unit The voltage is adjusted by the 30 converters 30 b and then stored in the power storage device 1.
  • the motor 50 is a three-phase AC motor, and is driven by at least one of the electric power stored in the power storage device 1 and the electric power generated by the generator 20.
  • the motor 50 assists the engine 11 to travel the vehicle, or travels the vehicle only by the driving force from the motor 50.
  • the motor 50 is driven by the wheel 90 via the speed reducer 80, and the motor 50 operates as a generator. As a result, the motor 50 acts as a regenerative brake that converts braking energy into electric power.
  • the electric power generated by the motor 50 is stored in the power storage device 1 via the inverter 30a.
  • the hybrid ECU 60 includes a CPU (Central Processing Unit) 60a and a memory 60b.
  • the CPU 60a is based on the driving state of the vehicle, the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor, the change rate of the accelerator opening, the shift position, the SOC of the power storage device 1, the map and the program stored in the memory 60b, and the like. Perform arithmetic processing. Thereby, the hybrid ECU 60 controls devices mounted on the vehicle so that the vehicle is in a desired driving state.
  • the CPU 60a Central Processing Unit
  • the CPU 60a is based on the driving state of the vehicle, the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor, the change rate of the accelerator opening, the shift position, the SOC of the power storage device 1, the map and the program stored in the memory 60b, and the like. Perform arithmetic processing.
  • the hybrid ECU 60 controls devices mounted on the vehicle so that the vehicle is in a desired driving state.
  • the gas discharge pipe 15 of the power storage device 1 is connected to a quarter trim of a vehicle (not shown), and gas is discharged from the quarter trim to the outside of the vehicle. As shown in FIG. 1, the pipe line 14 a of each gas discharge portion 14 communicates with a connection pipe 17, and these connection pipes 17 are connected to a gas discharge pipe 15.
  • the battery storage container 13 includes a storage container main body 131 having an opening that is rectangular in plan view (viewed in the Z-axis direction) on the upper side, and an upper lid 132 that covers the opening of the storage container main body 131. As shown in FIG. 1, gas discharge portions (discharge portions) 14 are provided at the four corners of the upper lid 132.
  • the battery container 13 can be made of a metal material such as stainless steel having high thermal conductivity.
  • the gas discharge unit 14 includes a destructive valve 14b formed on the upper lid 132 and a pipe line 14a connected to the upper cover 132, and a filter member 16 is provided inside the pipe line 14a.
  • the pipe line 14a is located immediately above the valve 14b and extends in the up-down direction.
  • a connecting pipe 17 is connected to the distal end of the pipe line 14a. Resin and metal can be used for the pipe line 14a and the connecting pipe 17.
  • the position where the gas discharge part 14 is provided can be changed as appropriate in a region corresponding to the peripheral part of the container main body 131.
  • the peripheral edge means the peripheral edge in the XY plane direction of the container main body 131, and the area corresponding to the peripheral edge means the area directly above the peripheral edge.
  • the peripheral edge portion can be defined as a region where gas easily collects when the container main body 131 is inclined. Therefore, the peripheral portion can be changed as appropriate according to the shape of the battery container 13, the traveling condition of the vehicle, and the like.
  • the number of the gas discharge portions 14 is not limited to four as long as it is plural. However, it is preferable to provide the gas discharge portion 14 at least in a region corresponding to the peripheral portion on the front side of the vehicle and a region corresponding to the peripheral portion on the rear side of the vehicle. This is because when the vehicle is traveling on a hill, the vehicle body is inclined toward the front side or the rear side of the vehicle, and gas tends to accumulate in the peripheral portion on the front side of the vehicle or the peripheral portion on the rear side of the vehicle.
  • the filter member 16 is arranged in the radial direction of the pipe line 14a and closes the pipe line 14a.
  • the filter member 16 has a function of selectively allowing only the gas out of the gas and the coolant 23 to pass through.
  • Gore-Tex registered trademark
  • Gore-Tex has waterproofness and moisture permeability, allows passage of gas, and prohibits passage of the coolant 23.
  • the filter member 16 a laminated filter in which sheets formed in a mesh shape are laminated can also be used.
  • the stitch hole as a whole becomes smaller, allowing the passage of gas and prohibiting the passage of the coolant 23.
  • the filter member 16 a filter formed by pressing a large number of fine particles made of heat-melting fibers into a sheet can be used. Thereby, the passage of the gas can be allowed through the gaps between the fine particles, and the passage of the coolant 23 can be prohibited.
  • the coolant 23 can be prevented from flowing out with a simple configuration in which the filter member 16 is disposed inside the pipe line 14a.
  • the assembled battery 12 is configured by connecting a plurality of cylindrical batteries (storage elements) 122 in series.
  • a connecting member for connecting each cylindrical battery 122 in series a conductive member such as a bus bar can be used.
  • the heat generation temperature associated with charging / discharging becomes high, so that the cooling is insufficient only by gas cooling using cooling air. Therefore, in the present invention, the assembled battery 12 is cooled by immersing the assembled battery 12 in the coolant 23 that has a cooling capacity superior to that of gas.
  • the cooling liquid 23 a material having high specific heat, high thermal conductivity and high boiling point, which does not corrode the battery container 13 and the assembled battery 12, and is difficult to undergo thermal decomposition, air oxidation, electrolysis, etc. is suitable. Furthermore, an electrically insulating liquid is desirable in order to prevent a short circuit between the electrode terminals.
  • a fluorinated inert liquid can be used.
  • Fluorinert, Novec HFE (hydrofluorether), and Novec 1230 manufactured by 3M may be used.
  • a liquid other than the fluorine-based inert liquid for example, water can be used.
  • water when water is stored in the battery storage container 13, it is necessary to prevent foreign matter from entering and prevent a battery short circuit.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the cylindrical battery.
  • An electrode body 135 is accommodated inside the outer can 134.
  • a belt-like positive electrode body 135b with a positive active material applied on both sides and a belt-like negative electrode body 135c with a negative active material applied on both sides are spirally wound via a separator 135a. It is comprised by.
  • An electrolytic solution is injected into the battery outer can 134. Note that this electrolytic solution may be impregnated in the separator 135a.
  • a lithium - LiCoO 2 is a transition element composite oxides, LiNiO 2, LiFeO 2, LiCuO 2, LiMnO 2, LiMO 2 (M is chosen Co, Ni, Fe, from the group consisting of Cu and Mn And at least two transition elements), LiMn 2 O 4 .
  • the negative active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Specific examples include natural graphite, artificial graphite, coke, an organic fired body, and metal chalcogenide.
  • Lithium salts used as the electrolyte solute include LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 4 , LiSbF 6 and LiAsF. 6 can be exemplified.
  • the organic solvent used to dissolve the lithium salt ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, a cyclic carbonate such as butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, chain carbonates such as methyl ethyl carbonate
  • a mixed solvent with an ester can be exemplified.
  • Disc-shaped current collecting plates 136 are welded to both ends of the electrode body 135 in the battery longitudinal direction (Y direction).
  • Examples of the material for the current collector plate 136 include aluminum foil, stainless steel foil, and copper foil.
  • the current collecting plate 136 is electrically and mechanically connected to a holding plate 139 that holds the positive and negative screw shaft portions 123 and 124 via a conductive wire 137.
  • a destructive valve 139A is formed at a position different from the attachment position of the positive and negative screw shaft portions 123 and 124.
  • the destructive valve 139A is formed by punching a part of the holding plate 139.
  • the destructive valve 139A When the internal pressure of the battery can 134 is increased to a limit pressure value (for example, 2 atmospheres) or more due to the gas generated in the event of an electromagnetic abnormality, the destructive valve 139A is destroyed, from which the gas is discharged to the outside of the cylindrical battery 122. Is released, and an increase in the internal pressure of the battery outer can 134 can be suppressed.
  • a limit pressure value for example, 2 atmospheres
  • valve 139A of the cylindrical battery 122 When the valve 139A of the cylindrical battery 122 is broken due to battery abnormality, gas is released therefrom.
  • the gas released from the cylindrical battery 122 moves in the cooling liquid 23 toward the peripheral portion on the left side of the container body 131 in the drawing.
  • the internal pressure of the container main body 131 rises, and the valve 14b of the gas release part 14 is destroyed.
  • the coolant 23 flows into the pipe line 14a together with the gas.
  • the coolant 23 that has flowed into the pipe line 14a of the gas discharge unit 14 is brought into contact with the filter member 16 to be prevented from being discharged from the connection pipe 17 and the gas discharge pipe 15, and then dropped by gravity to cause a battery container. Return to the inside of 13. Thereby, it is possible to prevent the coolant 23 from flowing out of the vehicle.
  • FIGS. 5A, 5B, and 6A are cross-sectional views of the power storage device, in which FIG. 5A shows a state when the battery is normal, and FIG. 5B shows a state when the battery is abnormal.
  • FIG. 6A is a plan view of the power storage device, omitting the gas discharge pipe 15, and projecting the gas discharge portion along the peripheral edge portion of the upper portion of the storage container main body 131, and the in-container gas discharge path (Gas discharge path, discharge section) 21 is formed.
  • the in-container gas discharge path 21 can be formed by attaching a plate-like filter member 22 to the peripheral edge of the container main body 131.
  • the filter member 22 can be configured by a member similar to the filter member 16 of the first embodiment.
  • the meaning of the peripheral edge is the same as in the first embodiment.
  • the in-container gas discharge passage 21 communicates with a destructive valve 132a formed at a corner of the upper lid 132.
  • the gas inflow end of the gas exhaust pipe 15 connected to the upper lid 132 is located directly above the valve 132a.
  • the gas discharge pipe 15 extends toward a quarter trim of a vehicle (not shown), and gas is discharged from the quarter trim to the outside of the vehicle.
  • valve 139A of the cylindrical battery 122 When the valve 139A of the cylindrical battery 122 is broken due to battery abnormality, gas is released therefrom.
  • the gas released from the cylindrical battery 122 moves in the cooling liquid 23 toward the peripheral portion on the left side of the container body 131 in the drawing.
  • the gas that has reached the peripheral portion passes through the filter member 22 and flows into the in-container gas discharge path 21.
  • the filter member 22 prevents the coolant 23 from flowing into the in-container gas discharge path 21.
  • the in-container gas discharge path 21 can be used regardless of the inclination direction of the power storage device 2. Gas can easily escape.
  • valve 132 a of the upper lid 132 is broken due to an increase in internal pressure, and the gas flows into the gas discharge pipe 15. Thereby, the internal pressure of the battery storage container 13 can be reduced.
  • the gas can be released to the outside of the battery container 13 only by providing a valve at one location of the upper lid 132. Therefore, unlike the first embodiment, the gas exhaust pipe 15 and the plurality of connection pipes 17 for connecting the plurality of valves can be omitted. Thereby, it is not necessary to secure a space for providing the connection pipe 17, and the cost can be reduced.
  • the in-container gas discharge path 21 can be disposed only in a region corresponding to the three sides of the peripheral edge of the battery housing container 13 as illustrated in FIG. Even with this configuration, gas can escape through the in-container gas discharge path 21 when the power storage device is inclined. In this case, since the filter member 22 can be reduced, cost reduction can be achieved.
  • the in-container gas discharge passage 21 at least in a region corresponding to the peripheral portion on the front side of the vehicle and a region corresponding to the peripheral portion on the rear side of the vehicle. This is because when the vehicle is traveling on a hill, the vehicle body is inclined toward the front side or the rear side of the vehicle, so that gas tends to accumulate on the peripheral portion on the front side of the vehicle or the peripheral portion on the rear side of the vehicle.
  • the filter member 22 is not limited to the above-described embodiment, and may be formed in other shapes such as an arc shape and an L shape. That is, any shape may be used as long as a passage for allowing the gas generated from the assembled battery 12 to escape can be formed between the filter member 22 and the inner surface of the battery housing container 13.
  • FIG. 7 is a perspective view of the power storage device 3.
  • the present embodiment is different from the power storage device of the first embodiment in that the filter member 16 is not disposed in the pipe line 14a of the gas discharge unit 14.
  • symbol is attached
  • FIG. 7 is a perspective view of the power storage device 3.
  • the present embodiment is different from the power storage device of the first embodiment in that the filter member 16 is not disposed in the pipe line 14a of the gas discharge unit 14.
  • symbol is attached
  • the point where the gas discharge portions 14 are arranged at the four corners of the battery housing container 13 is the same as that of the first embodiment. Gas can escape.
  • the filter member 16 since the filter member 16 is omitted in the present embodiment, the coolant 23 flows into the conduit 14a together with the gas when the battery is abnormal. Therefore, it is necessary to separately provide outflow prohibiting means (outflow prohibiting portion) so that the coolant 23 flowing into the pipe line 14a does not flow out of the vehicle.
  • the following configuration can be exemplified as the outflow prohibiting means (outflow prohibiting unit).
  • a separation labyrinth for separating the coolant 23 from the gas can be provided in the middle of the gas discharge pipe 15.
  • the separation labyrinth can be configured by providing a contact portion that comes into contact with the coolant 23 and a storage portion that stores the coolant 23 that is in contact with the contact portion and falls by gravity.
  • the battery housing container 13 is formed in a rectangular parallelepiped shape, but may be formed in other shapes such as a cylindrical shape. Even in other shapes, by providing the gas discharge part at the peripheral edge of the battery container 13, the gas can be easily discharged outside the vehicle when the battery container 13 is inclined.
  • a gas relief valve may be provided in the conduit 14a of the gas discharge unit 14.
  • a through hole for allowing gas to escape is formed in the upper lid 132, and this through hole may be connected to the pipe line 14 a of the gas discharge unit 14.
  • cylindrical battery 122 instead of the cylindrical battery 122, a so-called square battery having a square shape can be used.
  • a capacitor can also be used.
  • FIG. 2 is a Y1-Y2 cross-sectional view of the power storage device of FIG. 1 and shows a state when the battery is normal.
  • FIG. 2 is a Y1-Y2 cross-sectional view of the power storage device of FIG. 1, showing a state when the battery is abnormal.
  • It is a block diagram of a vehicle. It is sectional drawing of a cylindrical battery. It is sectional drawing of the electrical storage apparatus of Embodiment 2, and has shown the state at the time of a battery normal. It is sectional drawing of the electrical storage apparatus of Embodiment 2, and has shown the state at the time of battery abnormality.
  • 6 is a plan view of a power storage device according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a plan view of a power storage device that is a modification of the second embodiment. 6

Abstract

【課題】収容容器の傾斜時であっても、収容容器の外部にガスを容易に放出できる蓄電装置を提供する。 【解決手段】組電池１２と、組電池１２と熱交換を行う冷却液２３と、組電池１２および冷却液２３を収容する電池収容容器１３と、電池収容容器１３の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、組電池１２から発生したガスを排出するためのガス放出部１４と、ガス放出部１４からのガスの排出を許容して、ガス放出部１４からの冷却液２３の排出を禁止する機能を備えたフィルタ部材１６と、を有することを特徴とする蓄電装置。

Description

蓄電装置及び車両
　本発明は、蓄電体と該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体とを収容容器に収容した蓄電装置に関する。
　近年、電気自動車、ハイブリッド自動車などの電動車両の開発が活発に行われており、電動車両の駆動用又は補助電源として、性能、信頼性、安全性に優れた蓄電装置への要望が高まっている。
　この種の蓄電装置として、高出力による温度上昇を抑制するために、収容容器に収容された絶縁性の冷却液の中に組電池を浸漬させた蓄電装置が提案されている。組電池は、複数の二次電池を電気的に接続することにより構成されている。
　ところで、過充電などの電池異常の際に二次電池からガスが放出されると、収容容器の内圧が上昇する。収容容器の内圧を降下させる方法として、収容容器にガス放出弁を設けて、このガス放出弁から収容容器の内部のガスを車外に放出する方法が知られている。
特開平１１－１６２４３３号公報
　しかしながら、坂道走行などにより車両に搭載された収容容器が傾いた場合には、収容容器の周縁部にガスが集中するため、ガス放出弁の位置によっては、ガス放出弁から十分にガスを放出することができない。
　そこで、本願発明は、収容容器の傾斜時であっても、収容容器の外部にガスを容易に放出できる蓄電装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本願発明の蓄電装置の構成は、（１）蓄電体と、該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記蓄電体及び前記熱交換媒体を収容する収容容器と、前記収容容器の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、前記蓄電体から発生したガスを排出するための排出部と、前記排出部からのガスの排出を許容して、前記排出部からの前記熱交換媒体の排出を禁止する機能を備えたフィルタ部材と、を有する。
　（１）の構成によれば、収容容器の傾斜時であっても、収容容器の外部にガスを容易に放出することができる。
　（１）の構成において、前記排出部は、前記収容容器の四隅に対応した位置に設けることができる。これにより、収容容器の外部により一層ガスを放出させやすくなる。
　また、別の観点として、（１）の構成において前記収容容器の内部の前記周縁部に沿って前記フィルタ部材を配置することにより、前記収容容器と前記フィルタ部材との間にガス排出路を有する前記排出部を形成することができる。これにより、収容容器の外部にり一層ガスを放出させやすくすることができる。
　具体的には、前記フィルタ部材を、前記収容容器の前記周縁部の全体に配置したり、前記収容容器の四辺の周縁部のうち少なくとも三辺に配置したり、前記収容容器の四隅を接続するように配置することができる。
　本願発明の蓄電装置は、別の観点として、蓄電体と、該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記蓄電体及び前記熱交換媒体を収容する収容容器と、前記収容容器の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、前記蓄電体から発生したガスを排出するための排出部と、前記排出部から流入したガスを車外に排出するためのガス排出管と、前記ガスとともに前記ガス排出管に流入した前記熱交換媒体の車外への流出を禁止する禁止手段とを有する。これにより、収容容器の傾斜時であっても、収容容器の外部にガスを容易に放出することができる。
　本願発明の蓄電装置は、別の観点として、蓄電体と、該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、前記蓄電体及び前記熱交換媒体を収容する収容容器と、前記収容容器の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、前記蓄電体から発生したガスを排出するための排出部と、前記排出部から流入したガスを車外に排出するためのガス排出管と、前記ガスとともに前記ガス排出管に流入した前記熱交換媒体の車外への流出を禁止する禁止部と、を有する。これにより、収容容器の傾斜時であっても、収容容器の外部にガスを容易に放出することができる。
　本発明によれば、収容容器の傾斜時であっても、収容容器の外部にガスを容易に放出することができる。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
　図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、本発明の実施形態である蓄電装置１の構成を説明する。ここで、図１は蓄電装置の斜視図であり、図２Ａ及び図２Ｂは図１の蓄電装置をＹ１－Ｙ２面で切断した断面図であり、図２Ａが電池正常時の状態、図２Ｂが電池異常時の状態を示している。
　本実施形態の蓄電装置１は、ハイブリッド車両、電気自動車、燃料電池自動車の駆動用または補助電源として用いることができる。また、本実施形態の蓄電装置１は、助手席の下部、コンソールボックス、後部座席の下部、トランクルームなどに配置することができる。
　蓄電装置１は、組電池（蓄電体）１２、この組電池１２を冷却する冷却液（液状の熱交換媒体）２３、これらの組電池１２及び冷却液２３を密閉する電池収容容器（収容容器）１３を含む。電池収容容器１３は、上側が開口した収容容器本体１３１及びこの収容容器本体１３１の開口を覆う上蓋１３２からなる。この組電池１２からは、電池異常の際に、電解液が電気分解等することによりガスが発生する場合がある。
　Ｚ軸方向視（平面視）において、電池収容容器１３の四隅には、収容容器本体１３１の内部のガスを放出するためのガス放出部（排出部）１４が設けられている。ガス放出部１４には、ガスの排出路となる管路１４ａが形成されており、この管路１４ａの内部にフィルタ部材１６が設けられている。このフィルタ部材１６は、ガスの通過を許容して、冷却液２３の通過を禁止する機能を有している。
　上述の構成において、電池異常の際に組電池１２から発生するガスは、冷却液２３よりも比重が軽いため、電池収容容器１３の上蓋１３２に向かって上側に移動する。このとき、坂道走行などにより電池収容容器１３が傾いている場合には、収容容器本体１３１の上部における周縁部にガスが集中する。
　したがって、収容容器本体１３１の周縁部に対応した電池収容容器１３の四隅にガス放出部１４を設けることにより、電池収容容器１３の傾斜時であっても、電池収容容器１３の外部にガスを容易に放出することができる。
　次に、図３を参照しながら、本実施形態の蓄電装置１を搭載したハイブリッド車両について説明する。ここで、図３はハイブリッド車両のブロック図である。
　ハイブリッド車両は、エンジン１１と、発電機２０と、パワーコントロールユニット３０と、蓄電装置１と、モータ５０と、ハイブリッドＥＣＵ６０とを含む。
　エンジン１１が発生する動力は、動力分割機構７０により、２経路に分割される。一方は減速機８０を介して車輪９０を駆動する経路である。他方は、発電機２０を駆動させて発電する経路である。
　発電機２０は、動力分配機構７０により分配されたエンジン１１の動力により発電するが、発電機２０により発電された電力は、車両の運転状態、蓄電装置１の蓄電量（State of charge：ＳＯＣ）に応じて使い分けられる。例えば、通常走行時や急加速時では、発電機２０により発電された電力はそのままモータ５０を駆動させる電力となる。
　一方、蓄電装置１のＳＯＣが予め定められた値よりも低い場合には、発電機２０により発電された電力は、パワーコントロールユニット３０のインバータ３０ａにより交流電力から直流電力に変換され、パワーコントロールユニット３０のコンバータ３０ｂにより電圧が調整された後、蓄電装置１に蓄えられる。
　モータ５０は、三相交流モータであり、蓄電装置１に蓄えられた電力および発電機２０により発電された電力の少なくともいずれか一方の電力により駆動する。モータ５０は、エンジン１１をアシストして車両を走行させたり、モータ５０からの駆動力のみにより車両を走行させたりする。
　一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、減速機８０を介して車輪９０によりモータ５０が駆動され、モータ５０が発電機として作動する。これによりモータ５０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータ５０により発電された電力は、インバータ３０ａを介して蓄電装置１に蓄電される。
　ハイブリッドＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）６０ａとメモリ６０ｂとを含む。ＣＰＵ６０ａは、車両の運転状態や、アクセル開度センサにより検知されたアクセル開度、アクセル開度の変化率、シフトポジション、蓄電装置１のＳＯＣ、メモリ６０ｂに保存されたマップおよびプログラムなどに基づいて演算処理を行う。これにより、ハイブリッドＥＣＵ６０は、車両が所望の運転状態となるように、車両に搭載された機器類を制御することになる。
　蓄電装置１のガス排出管１５は、図示しない車両のクウォータトリムに接続されており、このクウォータトリムから車外にガスが排出される。図１に図示するように、各ガス放出部１４の管路１４ａは接続管１７に連通しており、これらの接続管１７はガス排出管１５に接続されている。
　次に、図１、図２Ａ及び図２Ｂを参照しながら、蓄電装置１の構成を詳細に説明する。
（電池収容容器１３について）
　電池収容容器１３は、上側に平面視（Ｚ軸方向視）矩形の開口部を有する収容容器本体１３１と、この収容容器本体１３１の開口部を覆う上蓋１３２とを含む。図１に図示するように、上蓋１３２の四隅には、ガス放出部（排出部）１４が設けられている。電池収容容器１３には、熱伝導性の高いステンレスなどの金属材料を用いることができる。
　ガス放出部１４は、上蓋１３２に形成された破壊式の弁１４ｂと、上蓋１３２に接続された管路１４ａとからなり、この管路１４ａの内側にはフィルタ部材１６が設けられている。
　管路１４ａは、弁１４ｂの真上に位置しており、上下方向に延びている。管路１４ａの先端部には接続管１７が接続されている。管路１４ａ及び接続管１７には、樹脂、金属を用いることができる。
　ガス放出部１４の設けられる位置については、収容容器本体１３１の周縁部に対応した領域において適宜変更することができる。ここで、周縁部とは、収容容器本体１３１のＸＹ平面方向における周縁部を意味しており、周縁部に対応した領域とは、当該周縁部の真上の領域を意味している。また、別の観点として、周縁部は、収容容器本体１３１が傾斜したときに、ガスがたまりやすい領域と定義づけることもできる。したがって、周縁部は、電池収容容器１３の形状、車両の走行条件などに応じて、適宜変更することができる。
　さらに、ガス放出部１４の個数については、複数であれば、四つに限定されるものではない。ただし、少なくとも車両の前方側の周縁部に対応した領域及び車両の後方側の周縁部に対応した領域には、ガス放出部１４を設けるのが好ましい。車両の坂道走行時にあっては、車両の前方側又は後方側に車体が傾き、収容容器本体１３１の車両前方側の周縁部又は車両後方側の周縁部にガスがたまりやすくなるからである。
　フィルタ部材１６は、管路１４ａの径方向に配置され、管路１４ａを塞いでいる。このフィルタ部材１６は、ガス及び冷却液２３のうちガスのみを選択的に通過させる機能を有している。フィルタ部材１６としては、ゴアテックス（登録商標）を用いることができる。ゴアテックスは、防水性及び透湿性を有しており、ガスの通過を許容して、冷却液２３の通過を禁止する。
　また、フィルタ部材１６として、網目状に形成されたシートを積層した積層フィルタを用いることもできる。このように、編目状のシートを積層することにより、全体としては編目の孔が小さくなり、ガスの通過を許容して、冷却液２３の通過を禁止することができる。
　さらに、フィルタ部材１６として、熱溶融繊維からなる多数の微粒子を加圧してシート化したフィルタを用いることもできる。これにより、各微粒子の隙間を介してガスの通過を許容して、冷却液２３の通過を禁止することができる。
　このように、本実施形態によれば、管路１４ａの内部にフィルタ部材１６を配置する簡易な構成で、冷却液２３の流出を防止できる。
　（組電池１２について）
　組電池１２は、複数の円筒型電池（蓄電要素）１２２を直列に接続することにより構成されている。各円筒型電池１２２を直列に接続する接続部材として、バスバーなどの導電部材を用いることができる。
　このように複数の円筒型電池１２２を並設した電池集合体では、充放電に伴う発熱温度が高くなるため、冷却風を用いた気体冷却のみでは冷却不足になる。そこで、本願発明では、気体よりも冷却能力に優れた冷却液２３に組電池１２を浸漬させることにより、組電池１２を冷却している。
　ここで、冷却液２３としては、比熱、熱伝導性と沸点が高く、電池収容容器１３、組電池１２を腐食させず、熱分解、空気酸化、電気分解などを受けにくい物質が適している。さらに、電極端子間の短絡を防止するために、電気的絶縁性の液体が望ましい。例えば、フッ素系不活性液体を使用することができる。フッ素系不活性液体としては、スリーエム社製フロリナート、Ｎｏｖｅｃ　ＨＦＥ（ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｒ）、Ｎｏｖｅｃ１２３０を用いることができる。
　また、フッ素系不活性液体以外の液体、たとえば、水を用いることができる。この場合、電池収容容器１３に水を収容する際に、異物の混入を阻止して、電池短絡を防止する必要がある。
　次に、図４を参照しながら、各円筒型電池１２２の構成を詳細に説明する。ここで、図４は、円筒型電池の断面図である。
　外套缶１３４の内側には電極体１３５が収容されている。この電極体１３５は、両面に正活物質が塗布された帯状の正電極体１３５ｂと両面に負活物質が塗布された帯状の負電極体１３５ｃとをセパレータ１３５ａを介して渦巻状に巻き回すことにより構成されている。電池外套缶１３４には、電解液が注入されている。なお、この電解液は、セパレータ１３５ａの中に含浸させてもよい。
　正活物質として、リチウム－遷移元素複合酸化物であるＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＦｅＯ2、ＬｉＣｕＯ2、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭＯ2（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＭｎよりなる群から選ばれた少なくとも２種の遷移元素）、ＬｉＭｎ2Ｏ4を例示できる。負活物質としては、リチウムイオンを電気化学的に吸蔵及び放出することが可能なものであれば特に限定されない。具体例としては、天然黒鉛、人造黒鉛、コークス、有機物焼成体、金属カルコゲン化物を例示することができる。
　電解液の溶質として使用するリチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＳｂＦ6及びＬｉＡｓＦ6 を例示でき、リチウム塩を溶かすために使用する有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステルと、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等の鎖状炭酸エステルとの混合溶媒を例示することができる。
　電極体１３５の電池長手方向（Ｙ方向）の両端には、円板状の集電板１３６が溶接されている。集電板１３６の資材としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔を例示できる。
　集電板１３６は、導電線１３７を介して、正及び負極ネジ軸部１２３、１２４を保持する保持板１３９に電気的及び機械的に接続されている。保持板１３９には、正及び負極ネジ軸部１２３、１２４の取り付け位置とは異なる位置に破壊式の弁１３９Ａが形成されている。この破壊式の弁１３９Ａは、保持板１３９の一部をパンチ加工することにより形成されている。
　電磁異常の際に発生したガスにより、電池外套缶１３４の内圧が限界圧力値（例えば、２気圧）以上に昇圧すると、破壊式の弁１３９Ａが破壊され、そこから円筒型電池１２２の外部にガスが放出され、電池外套缶１３４の内圧上昇を抑制することができる。
　次に、図２Ｂを参照しながら、蓄電装置１のガス排出動作について説明する。ここで、図２Ｂに図示するように、車両が坂道走行することによって、車両に搭載された蓄電装置は傾いているものとする。
　電池異常により、円筒型電池１２２の弁１３９Ａが破壊されると、そこからガス放出される。円筒型電池１２２から放出されたガスは、冷却液２３内を収容容器本体１３１の図中左側の周縁部に向かって移動する。円筒型電池１２２からさらにガスが放出されると、収容容器本体１３１の内圧が上昇して、ガス放出部１４の弁１４ｂが破壊される。
　ガス放出部１４の弁１４ｂが破壊されると、そこからガス放出部１４の管路１４ａ内にガスが流入する。管路１４ａ内に流入したガスは、フィルタ部材１６を通過して、接続管１７及びガス排出管１５を介して車外に排出される。これにより、電池収容容器１３の傾斜時であっても、電池収容容器１３の外部に容易にガスを排出することができる。したがって、電池収容容器１３の耐圧強度を低くして、蓄電装置１を軽量化することもできる。
　他方、ガス放出部１４の弁１４ｂが破壊されたときに、管路１４ａ内にガスとともに冷却液２３が流入する。ガス放出部１４の管路１４ａに流入した冷却液２３は、フィルタ部材１６に当接することにより、接続管１７及びガス排出管１５からの排出が禁止され、その後、重力落下して、電池収容容器１３の内部に戻る。これにより、冷却液２３が車外に流出するのを防止できる。
　（実施形態２）
　次に、図５Ａ、図５Ｂ及び図６Ａを参照しながら、実施形態２の蓄電装置を説明する。ただし、実施形態１と同一の機能を有する構成要素には、同一符号を付している。ここで、図５Ａ及び図５Ｂは蓄電装置の断面図であり、図５Ａが電池の正常時の状態、図５Ｂが電池の異常時の状態を示している。図６Ａは、蓄電装置の平面図であり、ガス排出管１５を省略するとともに、ガス放出部を投影して図示している収容容器本体１３１の上部における周縁部に沿って、容器内ガス排出路（ガス排出路、排出部）２１が形成されている。この容器内ガス排出路２１は、収容容器本体１３１の周縁部に板状のフィルタ部材２２を取り付けることにより形成することができる。
　すなわち、フィルタ部材２２と電池収容容器１３との間に形成される領域が、容器内ガス排出路２１となる。フィルタ部材２２は、実施形態１のフィルタ部材１６と同様の部材で構成することができる。なお、周縁部の意味については、実施形態１と同様である。
　図６Ａに図示するように、容器内ガス排出路２１は、上蓋１３２の隅に形成された破壊式の弁１３２ａに連通している。弁１３２ａの真上には、上蓋１３２に接続されたガス排出管１５のガス流入端が位置している。実施形態１と同様に、ガス排出管１５は、図示しない車両のクウォータトリムに向かって延出しており、クウォータトリムから車外にガスが排出される。
　次に、図５Ｂを参照しながら、蓄電装置２のガス排出動作について説明する。ここで、図５Ｂに図示するように、車両が坂道走行することによって、車両に搭載された蓄電装置は傾いているものとする。
　電池異常により、円筒型電池１２２の弁１３９Ａが破壊されると、そこからガス放出される。円筒型電池１２２から放出されたガスは、冷却液２３内を収容容器本体１３１の図中左側の周縁部に向かって移動する。周縁部に到達したガスは、フィルタ部材２２を通過して、容器内ガス排出路２１に流入する。なお、フィルタ部材２２により、容器内ガス排出路２１に対する冷却液２３の流入は阻止される。
　このように、電池収容容器１３の内部の周縁部に沿って容器内ガス排出路２１を設けることにより、蓄電装置２の傾斜方向がいかなる方向であっても、容器内ガス排出路２１に対して容易にガスを逃がすことができる。
　容器内ガス排出路２１にさらにガスが流入すると、内圧上昇により、上蓋１３２の弁１３２ａが破壊して、ガス排出管１５の中にガスが流入する。これにより、電池収容容器１３の内圧を低下させることができる。
　このように、本実施形態によれば、上蓋１３２の一箇所に弁を設けるだけで、ガスを電池収容容器１３の外部に逃がすことができる。したがって、実施形態１と異なり、ガス排出管１５及び複数の弁を接続するための複数の接続管１７を省略することができる。これにより、接続管１７を設けるためのスペースを確保する必要がなくなり、コストを削減することができる。
　（実施形態２の変形例）
　容器内ガス排出路２１は、図６Ｂに図示するように、電池収容容器１３の周縁部の三辺に対応した領域のみに配置することもできる。この構成であっても、蓄電装置の傾斜時に、容器内ガス排出路２１を介してガスを逃がすことができる。この場合、フィルタ部材２２を少なくできるため、低コスト化をはかることができる。
　また、少なくとも車両の前方側の周縁部に対応した領域及び車両の後方側の周縁部に対応した領域には、容器内ガス排出路２１を設けるのが好ましい。車両の坂道走行時において、車両の前方側又は後方側に車体が傾くため、収容容器本体１３１の車両前方側の周縁部又は車両後方側の周縁部にガスがたまりやすくなるからである。
　さらに、フィルタ部材２２は、上記実施形態に限定されるものではなく、弧の字型、Ｌ字型など他の形状に形成することもできる。すなわち、フィルタ部材２２と電池収容容器１３の内面との間に、組電池１２から発生したガスを逃がすための通路を形成できる構成であれば、どのような形状であってもよい。
　（実施形態３）
　次に、図７を参照しながら、実施形態３の蓄電装置を説明する。ここで、図７は蓄電装置３の斜視図である。本実施形態では、ガス放出部１４の管路１４ａにフィルタ部材１６が配置されていない点で実施形態１の蓄電装置と相違する。なお、実施形態１と同一の機能を有する構成要素には、同一符号を付している。
　ガス放出部１４が電池収容容器１３の四隅に配置されている点は、実施形態１と同様であり、上述の構成によれば、電池収容容器１３の傾斜時に、電池収容容器１３の外部に容易にガスを逃がすことができる。
　ここで、本実施形態ではフィルタ部材１６を省略しているため、電池異常の際にガスとともに冷却液２３が管路１４ａに流入する。したがって、この管路１４ａに流入した冷却液２３が車外に流出しないように、流出禁止手段（流出禁止部）を別に設ける必要がある。流出禁止手段（流出禁止部）として、下記の構成を例示できる。
　ガス排出管１５の途中に、冷却液２３をガスから分離するための分離ラビリンスを設けることができる。分離ラビリンスは、冷却液２３に当接する当接部を設けるとともに、この当接部に当接して重力落下した冷却液２３を貯留する貯留部を設けることにより構成することができる。
　さらに、ガス排出管１５の管内に冷却液２３を吸収する吸収材を設けることにより流出禁止手段（流出禁止部）としてもよい。
（変形例）
　上述の各実施形態では、電池収容容器１３を直方体形状に形成したが、円柱形状など他の形状にすることもできる。他の形状であっても、電池収容容器１３の周縁部にガス放出部を設けることにより、電池収容容器１３の傾斜時に、車外にガスを容易に放出することができる。
　上蓋１３２に形成された破壊式の弁に代えて、ガス放出部１４の管路１４ａにガスリリーフ弁を設けてもよい。この場合、上蓋１３２にガスを逃がすための貫通穴を形成し、この貫通穴をガス放出部１４の管路１４ａに接続するとよい。
　円筒型電池１２２に代えて角型形状のいわゆる角型電池を用いることもできる。また、キャパシタを用いることもできる。
蓄電装置の斜視図である。 図１の蓄電装置のＹ１－Ｙ２断面図であり、電池正常時の状態を示している。 図１の蓄電装置のＹ１－Ｙ２断面図であり、電池異常時の状態を示している。 車両のブロック図である。 円筒型電池の断面図である。 実施形態２の蓄電装置の断面図であり、電池正常時の状態を示している。 実施形態２の蓄電装置の断面図であり、電池異常時の状態を示している。 実施形態２の蓄電装置の平面図である。 実施形態２の変形例である蓄電装置の平面図である。 実施形態３の蓄電装置の斜視図である。
符号の説明
　　１　２　３　蓄電装置
　　１２　組電池
　　１３　電池収容容器
　　１４　ガス放出部
　　１４ａ　管路
　　１４ｂ　弁
　　１５　ガス排出管
　　１６　２２　フィルタ部材
　　１７　接続管
　　２１　容器内ガス排出路
　　１３１　収容容器本体
　　１３２　上蓋

Claims (13)

  1. 　蓄電体と、
    　該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、
    　前記蓄電体及び前記熱交換媒体を収容する収容容器と、
    　前記収容容器の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、前記蓄電体から発生したガスを排出するための排出部と、
    　前記排出部からのガスの排出を許容して、前記排出部からの前記熱交換媒体の排出を禁止する機能を備えたフィルタ部材と、
    を有することを特徴とする蓄電装置。
  2. 　前記排出部は、前記収容容器の四隅に対応した位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載に蓄電装置。
  3. 　各前記排出部は、圧力を開放するための圧力解放弁と、前記フィルタ部材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. 　車外にガスを排出するためのガス排出管に前記各排出部を接続したことを特徴とする請求項２又は３に記載の蓄電装置。
  5. 　前記収容容器の内部の前記周縁部に沿って前記フィルタ部材を配置することにより、前記収容容器と前記フィルタ部材との間にガス排出路を有する前記排出部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
  6. 　前記フィルタ部材は、前記収容容器の前記周縁部の全体に配置されることを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
  7. 　前記フィルタ部材は、前記収容容器の四辺の周縁部のうち少なくとも三辺に配置されることを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
  8. 　前記フィルタ部材は、前記収容容器の四隅を接続するように配置されることを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置。
  9. 　前記排出部に流入したガスを前記収容容器の外部に放出するためのガス放出弁と、
    　前記ガス放出弁から放出されたガスを車外に排出するガス排出管と、
    　を有することを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
  10. 　蓄電体と、
    　該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、
    　前記蓄電体及び前記熱交換媒体を収容する収容容器と、
    　前記収容容器の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、前記蓄電体から発生したガスを排出するための排出部と、
    　前記排出部から流入したガスを車外に排出するためのガス排出管と、
    　前記ガスとともに前記ガス排出管に流入した前記熱交換媒体の車外への流出を禁止する禁止手段と、
    を有することを特徴とする蓄電装置。
  11. 　蓄電体と、
    　該蓄電体と熱交換を行う液状の熱交換媒体と、
    　前記蓄電体及び前記熱交換媒体を収容する収容容器と、
    　前記収容容器の周縁部に対応した複数の位置に設けられ、前記蓄電体から発生したガスを排出するための排出部と、
    　前記排出部から流入したガスを車外に排出するためのガス排出管と、
    　前記ガスとともに前記ガス排出管に流入した前記熱交換媒体の車外への流出を禁止する禁止部と、
    を有することを特徴とする蓄電装置。
  12. 　前記蓄電体は、複数の蓄電要素を接続した集合体であることを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか一つに記載の蓄電装置。
  13. 　請求項１乃至１２のうちいずれか一つに記載の蓄電装置を搭載した車両。
     
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