WO2020189161A1

WO2020189161A1 - 蓄電装置

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Publication number: WO2020189161A1
Application number: PCT/JP2020/006505
Authority: WO
Inventors: 貴瑛石川; 雄太川井
Original assignee: 株式会社Ｇｓユアサ
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2020-09-24
Also published as: JPWO2020189161A1

Abstract

蓄電装置（１）は、複数の蓄電素子（２０）と、外装体（１０）と、複数の蓄電素子（２０）それぞれのガス排出弁（２３）から排出されるガスの経路を形成する経路形成部（１９）と、排気部（１０１）とを備える。複数の蓄電素子（２０）のそれぞれは、内部のガスを排出可能なガス排出弁（２３）を有し、ガス排出弁（２３）が所定の方向に向く姿勢で配置されている。経路形成部（１９）は、内部のガスを経路形成部（１９）から当該所定の方向に向けて放出する出口である中間出口（１８）を有する。排気部（１０１）は、外装体（１０）に設けられており、外装体（１０）の内部のガスによって閉状態から開状態に遷移可能な弁部材（１０５）によって塞がれた排気口（１０１ａ）を有する。排気部（１０１）は、中間出口（１８）から離間し、かつ、当該所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が経路形成部（１９）と重なる位置に配置されている。

Description

蓄電装置

　本発明は、外装体を備える蓄電装置に関する。

　従来、複数の蓄電素子を収容する外装体を備える蓄電装置が知られている。例えば特許文献１には、複数の単電池を収容する筐体を備える電池モジュールが開示されている。この筐体において、複数の単電池で構成された組電池の上方には、配線基板と蓋体との間に形成された排気室が存在し、排気室における側方の壁部に筐体開口部が設けられている。筐体開口部には排気ダクトが接続されており、排気ダクトの先端部には弁が配置されている。弁としては電磁弁が採用され、単電池からガスが放出された場合に弁を開放することで、排気室及び排気ダクトを介して、単電池から放出されたガスが筐体の外部に放出できる。

特開２０１１－７０８７１号公報

　上記特許文献１の電池モジュールのように、電磁弁を採用した場合、弁を開閉させる構成が複雑化する。外装体の内部の圧力（内圧）を利用して開弁動作するような機械式の弁を排気部に配置した場合、通常時における排気部の気密性と、異常発生時における速やかな開弁との両方を考慮すると、排気に関する構造をどのようにすべきは容易には決定できない。

　本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、外装体を備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係る蓄電装置は、それぞれが、内部のガスを排出可能な排出部を有し、前記排出部が所定の方向に向く姿勢で配置された複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子を収容する外装体と、前記複数の蓄電素子それぞれの前記排出部から排出されるガスの経路を形成する経路形成部であって、前記経路形成部の内部の前記ガスを、前記経路形成部から前記所定の方向に向けて放出する出口である中間出口を有する経路形成部と、前記外装体に設けられた排気部であって、前記外装体の内部のガスによって閉状態から開状態に遷移可能な弁部材によって塞がれた排気口を有する排気部とを備え、前記排気部は、前記中間出口から離間し、かつ、前記所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が前記経路形成部と重なる位置に配置されている。

　本発明によれば、外装体を備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置を提供できる。

図１は、実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。図３Ａは、実施の形態に係る通気室の構成を示す第１の斜視図である。図３Ｂは、実施の形態に係る通気室の構成を示す第２の斜視図である。図４は、実施の形態に係る通気室及び経路形成部の第１の断面図である。図５は、実施の形態に係る通気室及び経路形成部の第２の断面図である。図６は、実施の形態に係る経路形成部、中間出口、排気口、ガイド部、及び通気防水膜の、平面視におけるおおよその位置関係を示す模式図である。図７は、実施の形態の変形例に係る排気部及び経路形成部の断面図である。

　本願発明者らは、従来の蓄電装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。特許文献１の電池モジュールのように、ガスを排気する部分（排気部）に、弁を配置することで、通常時における、排気部を介した水等の異物の流入を防止でき、かつ、蓄電素子からガスが排出された場合において、外装体内部のガスを外部に排出できる。

　しかしながら、排気部に配置する弁として、上記特許文献１のように電磁弁を採用した場合、弁を開閉させる構成が複雑化する。そのため、何等かの異常の発生時における弁の正常な開閉動作の保証が困難になる。そこで、例えば外装体の内部の圧力（内圧）を利用して開弁動作するような機械式の弁を排気部に配置することが考えられる。しかし、この場合、通常時における排気部の気密性と、異常発生時における速やかな開弁との両方を考慮すると、排気に関する構造をどのようにすべきは容易には決定できない。

　この構成によれば、複数の蓄電素子のいずれかからガスが排出された場合、経路形成部の中間出口に集められたガスは、中間出口に比較的近い位置にある排気部に向かう。このとき、中間出口は、蓄電素子の排出部からのガスの排出方向と同じ方向にガスを放出するため、中間出口からガスが効率よく放出される。これにより、少なくとも１つの蓄電素子からガスが排出された場合において、排気口を塞ぐ弁部材を早期に開状態にすることができる。つまり、外装体の内部にガスが充満するのを待つことなく、早期に、外装体の内部のガスを排気部から排出できる。その結果、内圧の過度な上昇によって外装体が損傷すること等が抑制される。このように、本態様に係る蓄電装置は、安全性が向上された蓄電装置である。

　蓄電装置は、さらに、前記排気部及び前記中間出口の一方から他方に向けて突出して設けられ、前記中間出口から排出されたガスを前記排気部に導くガイド部を備える、としてもよい。

　この構成によれば、経路形成部の中間出口から放出されたガスは、ガイド部に案内されることで、より確実に排気部に向かうため、弁部材の閉状態から開状態への早期の遷移がより確実になる。これにより、蓄電装置の安全性が向上する。

　前記排気部の前記排気口の開口面積は、前記ガイド部における前記ガスの流路の断面積以下である、としてもよい。

　この構成によれば、ガイド部に集められたガスは、ガイド部におけるガスの流路の断面積以下の開口面積の排気口に向かうことで、流速の低下が抑制される、または、流速がさらに向上する。これにより、排気口を塞ぐ弁部材を、より早期にまたはより確実に、開状態に遷移させることができる。これにより、蓄電装置の安全性が向上する。

　蓄電装置は、さらに、前記外装体に設けられた通気孔を塞ぐ通気防水膜を備え、前記通気防水膜は、前記所定の方向から見た場合に、前記ガイド部と重ならない位置に配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、通気防水膜により、通常時の外装体の内外の圧力平衡が図られる。これにより、外装体が膨張及び収縮を繰り返すことによる、外装体の損傷可能性が低減される。中間出口からのガスの放出方向（所定の方向）から見た場合にガイド部と重ならない位置に通気防水膜が配置されていることで、中間出口から排出されたガスが通気防水膜に直接的には到達し難い。そのため、少なくとも１つの蓄電素子が開弁した場合において、通気防水膜が、中間出口から排出されるガスによって破損する可能性は低減し、その結果、弁部材はより確実に閉状態から開状態に遷移する。その後に蓄電素子からのガスの排出が停止した場合に、通気防水膜は、弁部材とともに、外装体の内部に漏れ出した電解液を外部に流出させない部材としても機能する。従って、蓄電装置の安全性が向上する。

　前記排気部の前記排気口の開口面積は、前記中間出口の開口面積以下である、としてもよい。

　この構成によれば、経路形成部の中間出口に集められることで流速が高められたガスは、中間出口以下の開口面積の排気口において、流速の低下が抑制される、または、より高い流速にされる。その結果、閉状態の弁部材を、より早期に、またはより確実に、開状態に遷移させることができる。これにより、蓄電装置の安全性が向上する。

　前記経路形成部は、前記複数の蓄電素子の前記所定の方向の側に配置された板状部材に形成されており、前記板状部材は、前記経路形成部の側方の部分において前記複数の蓄電素子と当接して配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、経路形成部において、中間出口以外の箇所からのガスの漏れ出しが抑制される。その結果、外装体の予期せぬ箇所からガスが流出する可能性が低減され、これにより、蓄電装置の安全性が向上する。

　蓄電装置は、さらに、前記外装体に設けられた通気孔を塞ぐ通気防水膜を備え、前記通気防水膜は、前記ガスの放出方向から見た場合に、前記経路形成部と重ならない位置に配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、通気防水膜により、通常時の外装体の内外の圧力平衡が図られ、これにより、外装体が膨張及び収縮を繰り返すことによる、外装体の損傷可能性が低減される。中間出口からのガスの放出方向（所定の方向）から見た場合に経路形成部と重ならない位置に通気防水膜が配置されていることで、中間出口から排出されたガスが通気防水膜に直接的には到達し難い。そのため、少なくとも１つの蓄電素子からガスが排出された場合において、通気防水膜が、中間出口から排出されるガスによって破損する可能性は低減し、その結果、弁部材はより確実に閉状態から開状態に遷移する。その後に蓄電素子からのガスの排出が停止した場合に、通気防水膜は、弁部材とともに、外装体の内部に漏れ出した電解液を外部に流出させない部材としても機能する。従って、蓄電装置の安全性が向上する。

　前記排気部は、前記所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が前記中間出口と重なる位置に配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、少なくとも１つの蓄電素子からガスが排出された場合、経路形成部の中間出口に集められたガスは、非常に短い経路で排気部に到達できる。これにより、弁部材をより早期に閉状態から開状態に遷移させることができる。つまり、外装体の内部から外部へのガスの排出を効率よく実行できる。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（その変形例を含む）に係る蓄電装置について説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

　以下の説明及び図面中において、複数の蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、または、当該容器の厚さ方向をＸ軸方向と定義する。１つの蓄電素子における電極端子の並び方向、または、蓄電素子の容器の短側面の対向方向をＹ軸方向と定義する。蓄電装置の外装体における本体部と蓋体との並び方向、蓄電素子とバスバーとの並び方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（以下実施の形態及びその変形例では、直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。

　以下の実施の形態及び請求の範囲において、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交する、とは、当該２つの方向がなす角が９０°であることを意味するだけでなく、実質的に直交すること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

　以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。

　（実施の形態）
　［１．蓄電装置の全般的な説明］
　まず、図１及び図２を用いて、実施の形態に係る蓄電装置１の全般的な説明を行う。図１は、実施の形態に係る蓄電装置１の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電装置１を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。

　蓄電装置１は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電できる装置である。具体的には、蓄電装置１は、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用若しくはエンジン始動用のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、及びリニアモーターカーが例示される。蓄電装置１は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いられる。

　図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、複数の蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０を収容する外装体１０とを備える。本実施の形態では、外装体１０には８個の蓄電素子２０が収容されている。蓄電装置１が備える蓄電素子２０の数は８には限定されない。蓄電装置１は、複数の蓄電素子２０を備えればよい。本実施の形態では、Ｘ軸方向に並べられた複数の蓄電素子２０により１つの蓄電素子ユニット２４が構成されている。蓄電素子ユニット２４は、図示しないスペーサ及び絶縁フィルム等を有してもよい。

　外装体１０は、蓄電素子ユニット２４を収容する本体部１２と、蓄電素子ユニット２４の上方に配置されるバスバープレート１７と、バスバープレート１７の上方を覆うように配置される蓋体１１とを有している。バスバープレート１７には複数のバスバー３３が保持されており、複数のバスバー３３はバスバーカバー７０及び７５に覆われている。バスバープレート１７と蓋体１１との間には、制御回路等を含む接続ユニット８０が配置されている。

　外装体１０は、蓄電装置１の外殻を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。つまり、外装体１０は、蓄電素子ユニット２４及びバスバープレート１７等を所定の位置に固定し、これらを衝撃などから保護する部材である。外装体１０は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＡＢＳ樹脂、または、それらの複合材料等の絶縁部材等により形成されている。

　外装体１０が有する蓋体１１は、本体部１２の開口部１５を閉塞する矩形状の部材であり、正極側の外部端子９１及び負極側の外部端子９２を有している。外部端子９１及び９２は、接続ユニット８０及びバスバー３３を介して複数の蓄電素子２０と電気的に接続されており、蓄電装置１は、この外部端子９１及び９２を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。外部端子９１及び９２は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。

　本実施の形態に係る蓋体１１はさらに、外装体１０の内部及び外部の一方から他方に移動する気体が通過する通気室１００と、通気室１００に接続された排気管１２０とを有している。外装体１０の内部のガスは、通気室１００及び排気管１２０を介して、外装体１０の外部に放出される。図１及び図２では、通気室１００は、蓋体１１が有する通気室カバー１１ａによって覆われている。通気室１００の構成については、図３Ａ～図６を用いて後述する。

　本体部１２は、蓄電素子ユニット２４を収容するための開口部１５が形成された有底矩形筒状のハウジング（筐体）である。

　蓄電素子２０は、電気を充電し、電気を放電することのできる二次電池（単電池）であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子２０は、扁平な直方体形状（角形）の形状を有しており、本実施の形態では、上述のように、８個の蓄電素子２０がＸ軸方向に配列されている。

　蓄電素子２０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子２０は、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子２０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。

　本実施の形態では、蓄電素子２０は、金属製の容器２１を備える。容器２１は、互いに対向する一対の長側面２１ａと、互いに対向する一対の短側面２１ｂとを有する角形のケースである。容器２１の内部には、電極体、集電体、及び電解液等が収容されている。本実施の形態では、複数の蓄電素子２０のそれぞれは長側面２１ａがＸ軸方向に向く姿勢（短側面２１ｂがＸ軸方向に平行な姿勢）で、Ｘ軸方向に一列に並べられている。

　容器２１の蓋板２１ｃには、容器２１の内部の電極体と電気的に接続された金属製の電極端子２２（正極端子及び負極端子）が設けられている。電極端子２２（正極端子及び負極端子）は、容器２１の蓋板２１ｃから、バスバープレート１７側に向けて（上方、つまりＺ軸方向プラス側に向けて）突出して配置されている。容器２１の蓋板２１ｃにはさらに、容器２１の内部のガスを外部に排出するための排出部の一例であるガス排出弁２３が設けられている。ガス排出弁２３は、容器２１の内部の電解液が気化することで容器２１の内圧が上昇した場合に、開放すること（開弁すること）で、容器２１の内部のガスを容器２１の外部に排出する機能を有する。このような機能を有するガス排出弁２３は、複数の蓄電素子２０のそれぞれに設けられている。本実施の形態では、図２に示すように、複数の蓄電素子２０のそれぞれは、ガス排出弁２３がＺ軸方向プラス側に向く姿勢で配置されている。Ｚ軸方向プラス側は、所定の方向の一例である。

　バスバー３３は、バスバープレート１７に保持された状態で、少なくとも２つの蓄電素子２０上に配置され、当該少なくとも２つの蓄電素子２０の電極端子２２同士を電気的に接続する矩形状の板状部材である。バスバー３３は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。本実施の形態では、５つのバスバー３３を用いて、蓄電素子２０を２個ずつ並列に接続して４セットの蓄電素子群を構成し、かつ、当該４セットの蓄電素子群を直列に接続している。８個の蓄電素子２０の電気的な接続の態様に特に限定はなく、８個の蓄電素子２０の全てが、７個のバスバーによって直列に接続されてもよい。

　接続ユニット８０は、複数のバスバー及び制御基板等を有するユニットであり、蓄電素子ユニット２４と、外部端子９１及び９２とを電気的に接続する。接続ユニット８０が有する制御基板は複数の電気部品を有し、これら複数の電気部品により、各蓄電素子２０の状態を検出する検出回路、及び、充電及び放電を制御する制御回路等が形成されている。本実施の形態では、接続ユニット８０は、バスバープレート１７に固定されている。

　バスバープレート１７は、バスバー３３を保持する樹脂製の部材である。より詳細には、バスバープレート１７は、複数のバスバー３３、接続ユニット８０、及び、その他配線類等（図示せず）を保持し、これら部材の位置規制等を行うことができる部材である。バスバープレート１７には、複数のバスバー３３のそれぞれを保持し、かつ、複数のバスバー３３それぞれの一部を複数の蓄電素子２０の側に露出させるバスバー用開口部１７ａが複数設けられている。

　バスバープレート１７は、複数の蓄電素子２０の電極端子２２が配置されている面に接着によって固定されている。バスバープレート１７のＹ軸方向の中央には、複数の蓄電素子２０のガス排出弁２３の配列に沿って、Ｘ軸方向に延びる排気経路が設けられている。接着剤は、この排気経路とバスバー用開口部１７ａを除く領域に配置できる。つまり、複数の蓄電素子２０は、ガス排出弁２３及び電極端子２２が配置されていない位置において、バスバープレート１７と接着剤を介して接合できる。バスバープレート１７と複数の蓄電素子２０との固定は、接着だけに限らず、凹凸形状による嵌合構造、及び、スナップフィット形状による係止構造等を採用することが可能である。

　さらに、バスバープレート１７は、外装体１０の本体部１２に固定されている。具体的に、バスバープレート１７は、Ｙ軸方向の一方側と他方側に配置されているバスバー用開口部１７ａよりも、Ｙ軸方向の一方側と他方側のそれぞれの端部において、Ｘ軸方向に沿って複数のプレート側固定部を有している。外装体１０の本体部１２は、Ｙ軸方向に対向する一対の側壁部が複数のプレート側固定部に対応する位置に複数の外装側固定部を有しており、複数のプレート側固定部と複数の外装側固定部とが固定される。バスバープレート１７と本体部１２とは、ともに樹脂材料で形成されているため、接着、嵌合、係止に加えて、熱溶着による接合も可能である。固定部の一方をピン形状、他方を孔形状とした熱かしめによる接合も可能である。本実施の形態では、Ｙ軸方向の一方側と他方側にＸ軸方向に沿ってバスバープレート１７と本体部１２との固定部が配置されるが、Ｘ軸方向の一方側と他方側にＹ軸方向に沿ってバスバープレート１７と本体部１２の固定部とがあっても構わない。

　本実施の形態では、バスバープレート１７には、複数の蓄電素子２０から排出されたガスの経路を形成するための経路形成部１９が設けられている。具体的には、バスバープレート１７の一部が、図２に示すように、Ｘ軸方向に長尺状に、かつ、蓋体１１の側に向けて膨出状に形成されており、当該一部が経路形成部１９として機能する。複数の蓄電素子２０それぞれのガス排出弁２３は、経路形成部１９に対向する位置に配置されており、各ガス排出弁２３から排出されたガスは、経路形成部１９の内面によって形成される排出経路に沿って移動する。経路形成部１９の長手方向の端部には、図２に示すように中間出口１８が設けられており、蓄電素子２０から排出されたガスは、中間出口１８を通過して、上述の通気室１００及び排気管１２０を介して外装体１０の外部に放出される。経路形成部１９の長手方向は、複数の蓄電素子２０の配列方向であるＸ軸方向と同じである。つまり、経路形成部１９は複数の蓄電素子２０の配列方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されている。中間出口１８は複数の蓄電素子２０の配列方向であるＸ軸方向の端部に設けられる。本実施の形態では、中間出口１８は経路形成部１９の長手方向の一方の端部のみに設けられ、経路形成部１９の長手方向の他方の端部は閉塞されている。バスバープレート１７は、経路形成部が形成された板状部材の一例である。

　バスバーカバー７０及び７５のそれぞれは、複数のバスバー３３を上方から覆う樹脂製の部材であり、複数のバスバー３３と接続ユニット８０とを電気的に絶縁する役割を担っている。

　［２．通気室及び経路形成部の構成］
　以上のように構成された蓄電装置１における通気室１００及び経路形成部１９の構成について、図３Ａ～図６を用いて説明する。図３Ａは、実施の形態に係る通気室１００の構成を示す第１の斜視図である。図３Ｂは、実施の形態に係る通気室１００の構成を示す第２の斜視図である。具体的には、図３Ａでは、蓋体１１から通気室カバー１１ａを外すことで露出した状態の通気室１００が示されており、図３Ｂでは、弁部材１０５及び通気防水膜１１１が取り外された状態の通気室１００が示されている。

　図４は、実施の形態に係る通気室１００及び経路形成部１９の第１の断面図であり、図５は、実施の形態に係る通気室１００及び経路形成部１９の第２の断面図である。具体的には、図４では、図３ＡのＩＶ－ＩＶ線を通るＹＺ平面における外装体１０の一部の断面が図示されている。図４における「Ｓａ」は、中間出口１８の開口面積を示し、「Ｓｂ」は、ガイド部１０３におけるガスの流路の断面積を示し、「Ｓｃ」は、排気口１０１ａの開口面積を示す。図５では、図３Ａ及び図３ＢのＶ－Ｖ線を通るＸＺ平面における外装体１０の一部の断面が図示されている。図４及び図５では、蓄電素子２０については側面が図示されており、かつ、ガス排出弁２３のおおよその位置が、斜線を付した矩形で表されている。図６は、実施の形態に係る経路形成部１９、中間出口１８、排気口１０１ａ、ガイド部１０３、及び通気防水膜１１１の、平面視（Ｚ軸方向プラス側から見た場合）におけるおおよその位置関係を示す模式図である。

　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、外装体１０の蓋体１１には、通気室１００が設けられており、通気室１００には、排気部１０１と通気孔１１０とが配置されている。排気部１０１は、経路形成部１９の中間出口１８から放出されたガスを通気室１００の内部に導く部位であり、本実施の形態では管状に形成されている。排気部１０１は、排気口１０１ａを有しており、排気口１０１ａは、弁部材１０５によって塞がれている。弁部材１０５は、本実施の形態では、シリコーンゴム等の耐熱性の高い弾性材料で形成されたキャップ状の部材であり、排気部１０１の先端に固定される。排気口１０１ａの周囲には、図４に示すように、複数の切欠部１０２が設けられている。１以上の蓄電素子２０からガスが排出された場合、キャップ状の弁部材１０５の外周部は、複数の切欠部１０２の位置においてガスの圧力（内圧）を受けることで、外側に膨らむように変形する。つまり、弁部材１０５は、閉状態から開状態に遷移する。その結果、排気部１０１の排気口１０１ａから通気室１００内にガスが放出される。排気部１０１から放出されたガスは、通気室１００と連通する排気管１２０を介して蓄電装置１の外部に放出される。

　通気室１００に設けられた通気孔１１０は、通常時における外装体１０の内方と外方との間の気体のやり取りを行うための孔である。具体的には、通気孔１１０は、気体を通過させ、かつ、液体を通過させない機能を有する通気防水膜１１１によって塞がれている。具体的には、通気防水膜１１１は、例えばゴアテックス（Ｇｏｒｅ－Ｔｅｘ）（登録商標）、ＴＥＭＩＳＨ（登録商標）などの防水性および通気性（透湿性）を有する防水透湿性素材からなる膜である。これにより、通常時における蓄電装置１の環境温度の変化等によって外装体１０の内圧と外圧との差が生じた場合、通気防水膜１１１を介して気体のやり取りが行われ、これにより、外装体１０の内外の圧力平衡が図られる。仮に、排気管１２０を介して、外部の水が通気孔１１０の位置に到達した場合であっても、その水は通気防水膜１１１を通過できないため、外装体１０の内部への水の浸入は防止される。

　このように構成された通気室１００は、通気室カバー１１ａに覆われており、通気室カバー１１ａは、溶着または接着等の所定の手法によって蓋体１１に固定されている。これにより、通気室１００と外装体１０の外部との間は、通気室カバー１１ａによって封止される。通気室１００の下方（蓄電素子ユニット２４の側）には、図４及び図５に示すように、経路形成部１９が配置されている。経路形成部１９は、バスバープレート１７の一部として蓄電装置１に配置されており、蓄電素子ユニット２４が備える複数の蓄電素子２０のガス排出弁２３に対向する位置に、ガスの排出経路１９ａを形成するよう構成されている。複数の蓄電素子２０のガス排出弁２３は、Ｚ軸方向プラス側に向けられており、複数のガス排出弁２３のそれぞれが開放した場合、各ガス排出弁２３からは、Ｚ軸方向プラス側に向けてガスが排出される。各ガス排出弁２３から排出されたガスは、図５に示すように、経路形成部１９の内部の排出経路１９ａに沿って移動し、中間出口１８から経路形成部１９の外部に放出される。

　中間出口１８は、図４及び図５に示すように、Ｚ軸方向プラス側に向けて開口する姿勢で経路形成部１９に形成されている。そのため、経路形成部１９の内部のガスは、中間出口１８から、Ｚ軸方向プラス側に向けて放出される。つまり、ガス排出弁２３及び中間出口１８は、ガスの排出方向が同じである。これにより、経路形成部１９の内部のガスを、中間出口１８から効率よく放出させることができる。

　排気部１０１は、図４及び図５に示すように、中間出口１８と離間した位置に配置されている。排気部１０１の平面視における位置は、少なくとも一部が経路形成部１９と重なる位置である。つまり、経路形成部１９及び排気部１０１は、中間出口１８から放出されたガスが、効率よく排気部１０１に到達できる位置関係にある。本実施の形態では、図６に示すように、排気部１０１は、平面視において経路形成部１９に含まれる位置に配置されている。より詳細には、排気部１０１は、経路形成部１９における中間出口１８と重なる位置に配置されている。つまり、排気部１０１は中間出口１８と関連して複数の蓄電素子２０が配列する方向（Ｘ軸方向）の端部に設けられる。これにより、中間出口１８から放出されたガスの一部は、流速をほとんど低下させずに排気部１０１に到達し、弁部材１０５を変形させる圧力として作用する。すなわち、１以上の蓄電素子２０からガスが排出された場合、そのガスは中間出口１８から効率よく経路形成部１９の外部に放出され、さらに、効率よく弁部材１０５を開状態に遷移させる力として作用する。その結果、早期にまたは確実に排気部１０１からのガスの放出が実行され、これにより、外装体１０の内圧の過度な上昇が抑制される。

　以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電装置１は、複数の蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０を収容する外装体１０と、複数の蓄電素子２０それぞれのガス排出弁２３から排出されるガスの経路を形成する経路形成部１９と、排気部１０１とを備える。複数の蓄電素子２０のそれぞれは、内部のガスを排出可能なガス排出弁２３を有し、ガス排出弁２３が所定の方向に向く姿勢で配置されている。経路形成部１９は、内部のガスを経路形成部１９から当該所定の方向に向けて放出する出口である中間出口１８を有する。排気部１０１は、外装体１０に設けられており、外装体１０の内部のガスによって閉状態から開状態に遷移可能な弁部材１０５によって塞がれた排気口１０１ａを有する。排気部１０１は、中間出口１８から離間し、かつ、当該所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が経路形成部１９と重なる位置に配置されている。

　この構成によれば、複数の蓄電素子２０のいずれかからガスが排出された場合、経路形成部１９の中間出口１８に集められたガスは、中間出口１８に比較的近い位置にある排気部１０１に向かう。このとき、中間出口１８は、蓄電素子２０のガス排出弁２３からのガスの排出方向と同じ方向にガスを放出するため、中間出口１８からガスが効率よく放出される。その結果、中間出口１８から排気部１０１に向かうガスは、流速が比較的に高い状態で、排気部１０１の排気口１０１ａを塞ぐ弁部材１０５を押圧する。これにより、通常時における排気部１０１の気密性を高めるために弁部材１０５が比較的に大きい力で排気口１０１ａを塞いでいる場合であっても、弁部材１０５を閉状態から開状態に遷移させることができる。少なくとも１つの蓄電素子２０からガスが排出された場合において、排気口１０１ａを塞ぐ弁部材１０５を早期に開状態にすることができる。そのため、外装体１０の内部にガスが充満するのを待つことなく、早期に、外装体１０の内部のガスを排気部１０１から排出できる。その結果、外装体１０が内圧の上昇によって損傷すること、外装体１０の予期せぬ箇所からガスが漏れだすこと、または、外装体１０に収容されたコントローラ等の機能がガスによって早期に失われること等が抑制される。このように、本実施の形態に係る蓄電装置１は、安全性が向上された蓄電装置である。

　より詳細には、本実施の形態において、排気部１０１は、当該所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が中間出口１８と重なる位置に配置されている。

　この構成によれば、少なくとも１つの蓄電素子２０からガスが排出された場合、経路形成部１９の中間出口１８に集められたガスは、非常に短い経路で排気部１０１に到達できる。これにより、弁部材１０５をより早期に閉状態から開状態に遷移させることができる。つまり、外装体１０の内部から外部へのガスの排出を効率よく実行できる。

　本実施の形態では、図４及び図５に示すように、排気部１０１の排気口１０１ａと、中間出口１８とは、所定の方向（Ｚ軸方向）から見た場合に互いに見通せる位置にある。つまり、排気部１０１と中間出口１８との間に、電気機器または外装体１０の一部などの他の部材が存在していない。このように、実施の形態に係る蓄電装置１では、中間出口１８から排気部１０１に向かうガスの流れを妨げる物体が存在しないため、中間出口１８から排出されたガスを、その圧力または速度をほぼ低下させない状態で排気部１０１に到達させることができる。その結果、排気口１０１ａを塞ぐ弁部材１０５をより早期にかつより確実に開状態にすることができる。

　本実施の形態に係る蓄電装置１は、図４及び図５に示すように、排気部１０１から中間出口１８に向けて突出して設けられ、中間出口１８から排出されたガスを排気部１０１に導くガイド部１０３を備えている。

　この構成によれば、経路形成部１９の中間出口１８から放出されたガスは、ガイド部１０３に案内されることで、より確実に排気部１０１に向かうため、弁部材１０５の閉状態から開状態への早期の遷移がより確実になる。これにより、内圧の過度な上昇に伴う外装体１０の損傷等が抑制される。つまり、蓄電装置１の安全性が向上する。本実施の形態では、ガイド部１０３は、図６に示すように、平面視において、一部が中間出口１８に重なる位置に配置されている。しかし、ガイド部１０３は、平面視において中間出口１８を覆う大きさ及び位置に形成されてもよい。これにより、中間出口１８から直接的に排気部１０１に到達するガスの量が増加する。その結果、弁部材１０５の閉状態から開状態への早期の遷移がさらに確実になる。

　本実施の形態では、図４～図６に示すように、排気部１０１の排気口１０１ａの開口面積Ｓｃは、ガイド部１０３におけるガスの流路の断面積Ｓｂ以下である。

　従って、ガイド部１０３に集められたガスは、ガイド部１０３におけるガスの流路の断面積Ｓｂ以下の開口面積の排気口１０１ａに向かうことで、流速の低下が抑制される、または、流速がさらに向上する。これにより、排気口１０１ａを塞ぐ弁部材１０５を、より早期にまたはより確実に、開状態に遷移させることができる。これにより、内圧の過度な上昇に伴う外装体１０の損傷等が抑制される。つまり、蓄電装置１の安全性が向上する。

　本実施の形態に係る蓄電装置１は、外装体１０に設けられた通気孔１１０を塞ぐ通気防水膜１１１を備える。通気防水膜１１１は、図６に示すように、所定の方向（Ｚ軸方向プラス側）から見た場合に、ガイド部１０３と重ならない位置に配置されている。

　このように、本実施の形態では、外装体１０には、通気防水膜１１１で塞がれた通気孔１１０が設けられている。これにより、通常時の外装体１０の内外の圧力平衡が図られる。そのため、外気圧の変化または環境温度の変化に伴って外装体１０が膨張及び収縮を繰り返すことによる、外装体１０の損傷可能性が低減される。中間出口１８からのガスの放出方向（所定の方向）から見た場合にガイド部１０３と重ならない位置に通気防水膜１１１が配置されていることで、中間出口１８から排出されたガスが通気防水膜１１１に直接的には到達し難い。そのため、少なくとも１つの蓄電素子２０からガスが排出された場合において、通気防水膜１１１が、中間出口１８から排出されるガスによって破損する可能性は低減し、その結果、弁部材１０５はより確実に閉状態から開状態に遷移する。その後に蓄電素子２０からのガスの排出が停止した場合に、通気防水膜１１１は、弁部材１０５とともに、外装体１０の内部に漏れ出した電解液を外部に流出させない部材としても機能する。従って、蓄電装置１の安全性が向上する。

　本実施の形態では、図４～図６に示すように、排気部１０１の排気口１０１ａの開口面積Ｓｃは、中間出口１８の開口面積Ｓａ以下である。

　従って、経路形成部１９の中間出口１８に集められることで流速が高められたガスは、中間出口１８以下の開口面積の排気口１０１ａにおいて、流速の低下が抑制される、または、より高い流速にされる。その結果、閉状態の弁部材１０５を、より早期に、またはより確実に、開状態に遷移させることができる。これにより、内圧の過度な上昇に伴う外装体１０の損傷等が抑制される。つまり、蓄電装置１の安全性が向上する。ガイド部１０３におけるガスの流路の断面積Ｓｂは、中間出口１８の開口面積Ｓａ以下にすることもできる。つまり、開口面積Ｓｃ≦断面積Ｓｂ≦開口面積Ｓａという構成を採用できる。

　開口面積Ｓｃ＝開口面積Ｓａであってもよい。この場合、弁部材１０５が開状態になった後において、中間出口１８から放出されたガスは排気部１０１を介して効率よく蓄電装置１の外部に放出される。そのため、１以上のガス排出弁２３からガスが排出された場合において、外装体１０の内部でのガスの拡散が抑制される。

　本実施の形態において、経路形成部１９は、複数の蓄電素子２０の所定の方向の側に配置されたバスバープレート１７に形成されている。バスバープレート１７は、図４に示すように、経路形成部１９の側方の部分において複数の蓄電素子２０と当接して配置されている。つまり、バスバープレート１７は、経路形成部１９の側方に、複数の蓄電素子２０と当接する当接部１９ｂを有している。当接部１９ｂは、経路形成部１９の短手方向（Ｙ軸方向）の両側において、経路形成部１９の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延設されている。

　この構成によれば、経路形成部１９において、中間出口１８以外の箇所からのガスの漏れ出しが抑制される。その結果、外装体１０の予期せぬ箇所からガスが流出する可能性が低減され、これにより、蓄電装置１の安全性が向上する。経路形成部１９の側方の当接部１９ｂは、上述したように蓄電素子２０の蓋板２１ｃに接着剤で接着されてもよい。これにより、経路形成部１９の中間出口１８以外の箇所における気密性が向上する。各蓄電素子２０のガス排出弁２３に対する経路形成部１９の位置ずれが生じ難くなる。そのため、蓄電装置１に衝撃または振動が与えられた場合であっても、経路形成部１９による排出経路の形成機能が失われる可能性は低い。これらのことは、蓄電装置１の安全性の向上に寄与する。

　本実施の形態において、外装体１０に設けられた通気孔１１０を塞ぐ通気防水膜１１１は、図６に示すように、所定の方向（Ｚ軸方向プラス側）から見た場合に、経路形成部１９と重ならない位置に配置されている。

　この構成によれば、経路形成部１９の中間出口１８から排出されたガスが通気防水膜１１１に直接的には到達し難い。そのため、少なくとも１つの蓄電素子２０からガスが排出された場合において、通気防水膜１１１が、中間出口１８から排出されるガスによって破損する可能性は低減し、その結果、弁部材１０５はより確実に閉状態から開状態に遷移する。その後に蓄電素子２０からのガスの排出が停止した場合に、通気防水膜１１１は、弁部材１０５とともに、外装体１０の内部に漏れ出した電解液を外部に流出させない部材としても機能する。従って、蓄電装置１の安全性が向上する。

　以上、実施の形態に係る蓄電装置１について説明したが、蓄電装置１は、図２～図６に示す態様とは異なる態様の排気構造を有してもよい。そこで、以下に、蓄電装置１における排気構造についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。

　（変形例）
　図７は、実施の形態の変形例に係る排気部１０１及び経路形成部１９の断面図である。図７における断面の位置は、図４における断面の位置に準ずる。図７では、蓄電素子２０については側面が図示されており、かつ、ガス排出弁２３のおおよその位置が、斜線を付した矩形で表されている。

　図７に示す本変形例に係る蓄電装置１ａでは、経路形成部１９の中間出口１８から、排気部１０１に向けて突出して設けられ、中間出口１８から排出されたガスを排気部１０１に導くガイド部１８ａが備えられている。これにより、中間出口１８から排出されたガスは、より確実に排気部１０１に向かうため、弁部材１０５の閉状態から開状態への早期の遷移がより確実になる。本変形例ではさらに、排気部１０１から中間出口１８に向けて突出して設けられ、中間出口１８から排出されたガスを排気部１０１に導くガイド部１０３ａも備えられている。これにより、中間出口１８から排出され、ガイド部１８ａによって導かれるガスは、ガイド部１８ａに対向するガイド部１０３ａによって、効率よく排気部１０１に到達する。これにより、中間出口１８から排出されたガスを、より効率よく排気部１０１に集めることができ、その結果、弁部材１０５の閉状態から開状態への早期の遷移がさらに確実になる。

　このように、排気部１０１にガスを導くガイド部を設ける場合、ガイド部は、排気部１０１及び中間出口１８の一方から他方に向けて突出して設けられればよい。つまり、実施の形態のように、排気部１０１から中間出口１８に向けて突出したガイド部１０３を設けてもよく、本変形例のように、中間出口１８から排気部１０１に向けて突出したガイド部１８ａが設けられてもよい。さらに、本変形例のように、中間出口１８から排気部１０１に向けて突出したガイド部１８ａ、及び、排気部１０１から中間出口１８に向けて突出したガイド部１０３ａの両方が設けられてもよい。いずれの場合であっても、中間出口１８から排出されるガスが、１以上のガイド部によって排気部１０１に導かれるため、１以上の蓄電素子２０からガスが排出された場合において、そのガスを、効率よく排気部１０１に到達させることができる。その結果、弁部材１０５の閉状態から開状態への早期の遷移がさらに確実になり、これにより、内圧の過度な上昇による外装体１０の損傷等の発生が抑制される。

　（他の実施の形態）
　以上、本発明に係る蓄電装置について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

　例えば、経路形成部１９は、バスバープレート１７の一部であるとしたが、経路形成部１９は、バスバープレート１７とは別体であってもよい。バスバープレート１７を樹脂で形成した場合に、経路形成部１９が、当該樹脂よりも優れた特性（耐熱性及び／または遮熱性）を有する材料によって形成されてもよい。鉄もしくはアルミ等の金属、マイカ、またはポリイミド樹脂等などの耐熱性の高い樹脂が、経路形成部１９の材料として採用されてもよい。

　経路形成部１９の材料として、どのような特性の材料を採用するかは、蓄電素子２０から排出されるガスの温度、排出継続時間、または経路形成部１９に対向して配置される蓄電素子２０の数等を考慮して決定されてもよい。

　経路形成部１９の一部を、バスバープレート１７とは別部材によって形成してもよい。経路形成部１９のうちの、ガス排出弁２３に対向する部分（天面部）のみを、金属またはマイカ等の材料で形成してもよい。図４及び図５に示す経路形成部１９の天面部と同程度の大きさの板部材であって、金属またはマイカ等で形成された板部材を、天面部に貼り付けてもよい。これにより、経路形成部１９の耐熱性及び／または遮熱性を向上させることができる。

　経路形成部１９は、図２等に示す中間出口１８に加え、図２におけるＸ軸方向マイナス側の端部またはＸ軸方向の中央部分等に他の中間出口を有してもよい。つまり、経路形成部１９は複数の中間出口を有してもよい。この場合であっても、少なくとも１つの中間出口の近くに、排気部１０１及びガイド部１０３等の、効率よく排気するための構造が存在することで、１以上の蓄電素子２０からガスが排出された場合において、外装体１０の内圧の上昇が抑制される。経路形成部１９が有する中間出口の数は１以上であればよい。経路形成部１９が有する中間出口の数は、蓄電素子ユニット２４に含まれるガス排出弁２３の数より少ない数であってもよい。経路形成部１９が有する中間出口の数が１である場合、その中間出口は、経路形成部１９のＸ軸方における両端部を含むいずれの位置であってもよい。

　経路形成部１９、排気部１０１及び弁部材１０５の、形状、大きさ、及び外装体１０における位置は、図１～図６に示される、形状、大きさ及び位置には限定されない。例えば、蓄電素子２０のガス排出弁２３が、Ｙ軸方向マイナス側の短側面２１ｂに設けられる場合、経路形成部１９は、複数の蓄電素子２０の、Ｙ軸方向マイナス側の短側面２１ｂに沿うように配置されてもよい。この場合、中間出口１８は、Ｙ軸方向マイナス側に向けてガスを排出するように経路形成部１９に設けられてもよく、排気部１０１及び弁部材１０５は、外装体１０の本体部１２における、Ｙ軸方向マイナス側の側壁部に設けられてもよい。つまり、経路形成部１９、排気部１０１及び弁部材１０５の、形状、大きさ、及び外装体１０における位置は、蓄電素子２０におけるガス排出弁２３の位置、外装体１０における蓄電素子２０の姿勢、または、複数の蓄電素子２０の配列方向等に応じて適宜決定されてもよい。

　上記実施の形態に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

　本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置に適用できる。

　　１、１ａ　蓄電装置
　　１０　外装体
　　１７　バスバープレート
　　１８　中間出口
　　１８ａ、１０３、１０３ａ　ガイド部
　　１９　経路形成部
　　１９ａ　排出経路
　　１９ｂ　当接部
　　２０　蓄電素子
　　２３　ガス排出弁
　１００　通気室
　１０１　排気部
　１０１ａ　排気口
　１０２　切欠部
　１０５　弁部材
　１１０　通気孔
　１１１　通気防水膜
　１２０　排気管

Claims

　それぞれが、内部のガスを排出可能な排出部を有し、前記排出部が所定の方向に向く姿勢で配置された複数の蓄電素子と、
　前記複数の蓄電素子を収容する外装体と、
　前記複数の蓄電素子それぞれの前記排出部から排出されるガスの経路を形成する経路形成部であって、前記経路形成部の内部の前記ガスを、前記経路形成部から前記所定の方向に向けて放出する出口である中間出口を有する経路形成部と、
　前記外装体に設けられた排気部であって、前記外装体の内部のガスによって閉状態から開状態に遷移可能な弁部材によって塞がれた排気口を有する排気部とを備え、
　前記排気部は、前記中間出口から離間し、かつ、前記所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が前記経路形成部と重なる位置に配置されている、
　蓄電装置。
　さらに、前記排気部及び前記中間出口の一方から他方に向けて突出して設けられ、前記中間出口から排出されたガスを前記排気部に導くガイド部を備える、
　請求項１記載の蓄電装置。
　前記排気部の前記排気口の開口面積は、前記ガイド部における前記ガスの流路の断面積以下である、
　請求項２記載の蓄電装置。
　さらに、前記外装体に設けられた通気孔を塞ぐ通気防水膜を備え、
　前記通気防水膜は、前記所定の方向から見た場合に、前記ガイド部と重ならない位置に配置されている、
　請求項２または３記載の蓄電装置。
　前記排気部の前記排気口の開口面積は、前記中間出口の開口面積以下である、
　請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
　前記経路形成部は、前記複数の蓄電素子の前記所定の方向の側に配置された板状部材に形成されており、
　前記板状部材は、前記経路形成部の側方の部分において前記複数の蓄電素子と当接して配置されている、
　請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
　さらに、前記外装体に設けられた通気孔を塞ぐ通気防水膜を備え、
　前記通気防水膜は、前記所定の方向から見た場合に、前記経路形成部と重ならない位置に配置されている、
　請求項１または２記載の蓄電装置。
　前記排気部は、前記所定の方向から見た場合に、少なくとも一部が前記中間出口と重なる位置に配置されている、
　請求項１～７のいずれか一項に記載の蓄電装置。