WO2022009564A1

WO2022009564A1 - 蓄電装置

Info

Publication number: WO2022009564A1
Application number: PCT/JP2021/020970
Authority: WO
Inventors: 雄大加藤; 隼輔奥田; 将季金本
Original assignee: 株式会社Ｇｓユアサ
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-01-13
Also published as: JPWO2022009564A1

Abstract

蓄電装置（１）は、内部のガスを外部に排出する排気口（１５）を有する外装体（１０）と、外装体（１０）に収容され、内部のガスを排出可能なガス排出弁（１０５）を備える蓄電素子（１００）と、ダクト（４０）とを備える。ダクト（４０）は、外装体（１０）の内部に配置され、ガス排出弁（１０５）から排出されたガスを排気口（１５）に導くための排気経路を形成する。ダクト（４０）は、ダクト（４０）の内部と外部とを連通する第一開口部（４１）及び第二開口部（４２）を有する。第一開口部（４１）は、第二開口部（４２）よりも排気口（１５）に近い位置に配置され、かつ、開口面積が第二開口部（４２）よりも大きい。

Description

蓄電装置

　本発明は、蓄電素子を備える蓄電装置に関する。

　特許文献１には、ガス排出弁を備える電池セルと、当該ガス排出弁から排出されるガスを外部のガス排出路に案内するためのガスダクトとを備える電源装置が開示されている。このガスダクトは、ガス排出弁と連通される連結開口と、ガス排出路と接続するためのダクト排出部とを備えている。

国際公開第２０１４／０２４４３３号

　蓄電装置として、蓄電素子のガス排出弁から高温のガスが噴出された場合でも、安全な状態を維持できる構造が求められている。

　本発明は、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、内部のガスを外部に排出する排気口を有する外装体と、前記外装体に収容され、内部のガスを排出可能なガス排出弁を備える蓄電素子と、前記外装体の内部に配置され、前記ガス排出弁から排出されたガスを前記排気口に導くための排気経路を形成するダクトと、を備え、前記ダクトは、前記ダクトの内部と外部とを連通する第一開口部及び第二開口部を有し、前記第一開口部は、前記第二開口部よりも前記排気口に近い位置に配置され、かつ、開口面積が前記第二開口部よりも大きい。

　本発明によれば、安全性が向上された蓄電装置を提供できる。

実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。実施の形態に係る蓄電装置の分解斜視図である。実施の形態に係る蓄電装置が備える蓄電素子の分解斜視図である。実施の形態に係る蓄電装置の斜視断面図である。実施の形態に係るダクトを含むバスバーフレームの平面図である。実施の形態に係るダクト及びその周辺の構成を示す断面図である。

　上記従来の電源装置（蓄電装置）では、複数の電池セル（蓄電素子）のそれぞれのガス排出弁に対向する位置に、ダクトの開口が設けられている。そのため、どのガス排出弁からガスが排出された場合であっても、そのガスは、ダクト内に流入し、ダクトの長手方向の端部に設けられた出口から蓄電装置の外部のガス排出路に排出される。しかしながらこの場合、ガス排出弁から噴出する高温のガスが、比較的に狭い空間であるダクトの内部に一気に流入する。その結果、局所的な内圧または温度の上昇を受けて、他の蓄電素子のガス排出弁が開放する（開弁する）、または、ダクトが損傷する等の、蓄電装置の状態をより不安全にする事象が生じる可能性がある。

　この構成によれば、蓄電素子から排出されたガスは、一旦ダクトに集約されるため、外装体の内部における、蓄電素子からの直接的なガスの拡散が抑制される。ダクトが、外装体の内部において第一開口部及び第二開口部を有することで、これら２つの開口部と外装体の排気口とを介した、外装体の外部へのガスの排出が速やかに行われる。第一開口部の開口面積が第二開口部よりも大きいことで、主として、排気口に近い第一開口部及を介してガスが排出され、かつ、排気口から遠い位置においても第二開口部からダクト内のガスが排出される。そのため、ダクト内の局所的な圧力上昇または温度上昇も抑制される。従って、他の蓄電素子の開弁、または、ダクトの損傷等の不具合の発生が抑制される。このように、本実施の形態の蓄電装置によれば安全性を向上させることができる。

　前記ダクトは、第一方向に沿って延設されており、前記第二開口部は、前記第一方向における両端部のうちの、前記排気口から遠い方の端部に配置されている、としてもよい。

　この構成によれば、排気口から遠いことにより内圧が高まりやすくなっている端部に第二開口部が配置される。そのため、第二開口部を介したガスの排出が、ダクト内部における圧力集中の抑制に効果的に作用する。これにより、蓄電装置の安全性がより向上される。

　前記外装体には、前記第一方向に並べられた複数の前記蓄電素子のそれぞれが、前記第一方向と交差する第二方向に前記ガス排出弁を向けた姿勢で収容されており、前記ダクトは、前記複数の前記蓄電素子の前記第二方向の側に配置されており、前記第二開口部は、前記複数の前記蓄電素子のうちの、前記排気口から遠い端部に配置された前記蓄電素子の前記ガス排出弁に対向す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、ダクトの局所的な内圧の上昇に最も寄与しやすい位置のガス排出弁の正面に、第二開口部が配置される。そのため、第二開口部を介したガスの排出が、ダクトの内部における圧力集中の抑制に効果的に作用する。これにより、複数の蓄電素子を備える蓄電装置の安全性がより向上される。

　前記第一開口部の開口面積は、前記排気口の開口面積以上である、としてもよい。

　この構成によれば、ダクトからの主たるガスの出口である第一開口部が、ガスの経路における律速段階にならず、そのため、蓄電素子から排出されたガスは、外装体の外部に効率よく排出される。これにより、外装体またはダクトの内部の圧力または温度の上昇を速やかに抑制できる。

　前記ダクトは、前記蓄電素子に対して、前記ダクトの延設方向と交差する方向に隣接して配置されており、前記排気口は、前記外装体において、前記延設方向と交差する方向から見た場合に前記ダクトと重複す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、ダクトの延設方向と交差する方向を上方とした場合において、平面視における排気口の位置を、ダクト（ガスの経路）と重複する位置にすることで、排気口から連通する排気管を、外装体から側方に張り出させないことができる。つまり、平面視における外装体の略矩形の領域内に、排気管が収まるように当該排気管を配置できる。これにより、安全性が向上され、かつ、コンパクトな蓄電装置を実現できる。

　前記外装体は、互いに接合部で接合された外装体本体と蓋体とを有し、前記第一開口部は、前記蓄電素子の前記ガス排出弁が向けられた方向である高さ方向において、前記接合部よりも高い位置に配置され、かつ、前記高さ方向に開口している、としてもよい。

　この構成によれば、接合部に、第一開口部からのガスが直接的に当たる可能性は低いため、第一開口部から排出されたガスによる接合部への熱影響は抑制される。その結果、蓄電素子が開弁した場合において、外装体の接合部が破壊されることで、予期せぬ位置からガスが漏れ出すような事態の発生が抑制される。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（その変形例も含む）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、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

　以下の説明及び図面中において、蓄電装置の外装体の長手方向、複数の蓄電素子の並び方向、または、蓄電素子の容器の長側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。蓄電装置の外装体の短手方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、１つの蓄電素子における一対の電極端子の並び方向を、Ｙ軸方向と定義する。蓄電装置の外装体の本体と蓋体との並び方向、バスバーフレームと蓄電素子ユニットとの並び方向、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（本実施の形態では直交）する方向である。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。

　以下の説明において、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。単に、「Ｘ軸方向」という場合は、Ｘ軸に平行な双方向またはいずれか一方の方向を意味する。Ｙ軸及びＺ軸に関する用語についても同様である。

　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は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、数％程度の差異を含むことも意味する。

　（実施の形態）
　［１．蓄電装置の全般的な説明］
　まず、本実施の形態における蓄電装置１の概略構成について説明する。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の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る蓄電装置１が備える蓄電素子１００の分解斜視図である。外装体１０の内部には、図２以降の図に示される部材に加え、バスバー及び電気機器等が収容され、蓄電素子１００に沿って配置されるスペーサ、及び、複数の蓄電素子１００を拘束する拘束部材等が配置され得る。しかし、これらの部材の図示及び説明は適宜省略する。

　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り、本実施の形態では、略直方体形状を有している。蓄電装置１は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール（組電池）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、船舶、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またはエンジン始動用等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、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。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ることができる。

　図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、外装体１０と、外装体１０に収容された蓄電素子ユニット５０及びバスバーフレーム３０と、を備えている。外装体１０は、蓄電装置１の筐体を構成する箱形（略直方体形状）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５０及びバスバーフレーム３０の外方に配置され、これら蓄電素子ユニット５０及びバスバーフレーム３０を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。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、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。外装体１０は、これにより、蓄電素子ユニット５０等が外部の金属部材等に接触することを回避する。外装体１０と、蓄電素子ユニット５０等との間における電気的絶縁性が保たれる構成であれば、外装体１０は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。

　外装体１０は、外装体１０の本体を構成する外装体本体１２と、蓋体１１とを有している。外装体本体１２は、Ｚ軸プラス方向側に開口１２ａが形成された有底矩形筒状のハウジングであり、蓄電素子ユニット５０及びバスバーフレーム３０を収容する。

　蓋体１１は、外装体本体１２の開口１２ａを閉塞する矩形状の部材である。蓋体１１は、外装体本体１２と、接着剤、ヒートシールまたは超音波溶着等によって、好ましくは気密または水密に接合される。蓋体１１には、正極側及び負極側の一対のモジュール端子（総端子）である一対の外部端子１３が配置されている。蓄電装置１は、この一対の外部端子１３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１３は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅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、蓋体１１は、外装体１０の内部のガスを外部に排出するための排気口１５と、排気口１５に連通し、排気口１５に到達したガスを外装体１０の外部に導く排気管１６とを、Ｘ軸マイナス方向側の端部に有している。

　蓄電素子ユニット５０は、１以上の蓄電素子１００で構成された蓄電素子１００群である。本実施の形態に係る蓄電素子ユニット５０は複数の蓄電素子１００で構成されており、複数の蓄電素子１００は、それぞれが長側面１１０ａをＸ軸方向に向けた状態でＸ軸方向に並べられている。蓄電素子ユニット５０は、隣り合う蓄電素子１００の間に配置された、図示しないスペーサを有してもよく、複数の蓄電素子１００を拘束する、図示しない拘束部材を有してもよい。

　バスバーフレーム３０は、蓄電素子１００の端子配置面１１０ｃに対向して配置され、図示しないバスバーの位置決め等を行うことができる扁平な矩形状の絶縁部材である。バスバーフレーム３０は、上記の外装体１０に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。バスバーフレーム３０は、バスバーの一部を蓄電素子１００側に露出させた状態で保持するバスバー用開口部３０ａを複数有している。バスバー用開口部３０ａに配置されたバスバーは、当該バスバーの接合相手である電極端子１２０に対して位置決めされ、その状態で、超音波接合またはレーザー溶接等によって電極端子１２０に接合される。本実施の形態では、蓄電素子ユニット５０は８個の蓄電素子１００を有しており、これら８個の蓄電素子１００は、複数のバスバーにより直列に接続される。８個の蓄電素子１００の電気的な接続態様はこれに限られず、並列に接続された２個の蓄電素子１００からなる蓄電素子１００群を４つ形成し、これら４つの蓄電素子１００群を複数のバスバーを用いて直列に接続してもよい。

　本実施の形態に係る蓄電装置１は、図２に示すように、バスバーフレーム３０の一部によって形成されたダクト４０を備えている。ダクト４０は、複数の蓄電素子１００のうちのいずれかからガスが排出された場合、そのガスを、外装体１０の蓋体１１に設けられた排気口１５に導く部材である。ダクト４０は、ダクト４０の内部と外部とを連通する第一開口部４１及び第二開口部４２を有している。ダクト４０及びその周辺の構成については、図４～図６を用いて後述する。

　蓄電素子１００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等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１００は、図３に示すように、扁平な直方体形状（角形）の容器１１０、容器１１０に収容された電極体４００、集電体１３０、及び図示しない電解液等を有している。当該電解液としては、蓄電素子１００の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択できる。上記の構成要素の他、電極体４００の上方もしくは側方に配置されるスペーサ、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。蓄電素子１００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１００は、二次電池ではなく、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１００は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子１００の形状は、上記角形には限定されず、それ以外の多角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、長円柱形状等であってもよい。

　本実施の形態では、容器１１０は、開口が形成された容器本体１１１と、容器本体１１１の当該開口を閉塞する蓋板１１２とを有する直方体形状のケースである。容器本体１１１は、図２に示すように、一対の長側面１１０ａと、一対の短側面１１０ｂとを有する。蓋板１１２は、Ｘ軸方向に長尺かつ矩形状の板状部材であり、容器本体１１１の開口を塞ぐ位置に配置されている。蓋板１１２には一対の電極端子１２０及びガス排出弁１０５が配置されており、蓋板１１２の外面により端子配置面１１０ｃが形成されている。本実施の形態では、ガス排出弁１０５は、蓋板１１２の長手方向（Ｙ軸方向）の中央部分に設けられている。ガス排出弁１０５は、容器１１０の内圧が過度に上昇した場合に、その内圧を受けて開放し、これにより容器１１０内部のガスを外部に排出する部位である。

　このような構成を有する容器１１０は、電極体４００等を容器本体１１１の内部に収容後、容器本体１１１と蓋板１１２とが溶接等されることにより、内部を密封できる構造となっている。容器本体１１１及び蓋板１１２の材質は特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。

　電極体４００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。具体的には、電極体４００は、正極板と負極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成されている。電極体４００の巻回軸方向の両端部のそれぞれには、正極板または負極板の合材層非形成部の積層体である集束部４１０が設けられている。つまり、電極体４００が有する一対の集束部４１０のうちの一方は、正極側の集束部４１０であり、他方は負極側の集束部４１０である。

　電極端子１２０は、集電体１３０を介して、電極体４００に電気的に接続される端子部材である。電極端子１２０は、かしめ等によって集電体１３０に接続され、かつ、蓋板１１２に固定されている。つまり、一対の電極端子１２０のうちの正極側の電極端子１２０は、集電体１３０を介して電極体４００の正極側の集束部４１０に接続される。一対の電極端子１２０のうちの負極側の電極端子１２０は、集電体１３０を介して電極体４００の負極側の集束部４１０に接続される。電極端子１２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。集電体１３０と電極体４００の集束部４１０とは、超音波接合によって接合されている。集電体１３０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属で形成されている。

　集電体１３０と電極端子１２０とを接続（接合）する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザー溶接、もしくは、抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合が用いられてもよい。集電体１３０と集束部４１０とを接続（接合）する手法は、レーザー溶接または抵抗溶接等、どのような溶接が用いられてもよいし、かしめ接合またはねじ締結等の機械的接合が用いられてもよい。

　このように構成された複数の蓄電素子１００は、それぞれの端子配置面１１０ｃがバスバーフレーム３０に対向する姿勢でＸ軸方向に並べられる。その結果、複数の蓄電素子１００のガス排出弁１０５は、バスバーフレーム３０に対向し、かつ、Ｘ軸方向に並んで配置される。バスバーフレーム３０の、これら複数のガス排出弁１０５が対向する位置には、ダクト４０が設けられている。いずれかのガス排出弁１０５からガスが排出された場合、そのガスは、ダクト４０の内部を通過し、第一開口部４１または第二開口部４２を介してダクト４０の外部に排出され、外装体１０の排気口１５及び排気管１６を介して、外装体１０の外部に排出される。

　［２．ダクト及びその周辺の構成］
　次に、図４～図６を参照しながら、蓄電装置１におけるダクト４０及びその周辺の構成について説明する。図４は、実施の形態に係る蓄電装置１の斜視断面図である。図４では、図２のＩＶ－ＩＶ線を通るＸＺ平面で蓄電装置１を切断した状態の斜視図が示されており、電極体４００の断面は簡易的に図示されている。図５は、実施の形態に係るダクト４０を含むバスバーフレーム３０の平面図（Ｚ軸プラス方向から見た場合の図）である。図５では、平面視における排気口１５の位置が太線で表されており、同じく平面視における排気管１６の配置範囲が点線の矩形で表されている。図６は、図４は、実施の形態に係るダクト４０及びその周辺の構成を示す断面図である。図６における断面の位置は、図４における断面の位置に準じている。図６では、蓄電素子１００については、断面ではなく、おおよその配置範囲が実線によって示されており、かつ、ガス排出弁１０５の位置がドットを付した領域で模式的に表されている。図６では、ガスの流れが白抜きの矢印によって模式的に表されている。

　図４～図６に示すように、蓄電装置１が備える蓄電素子ユニット５０は、Ｘ軸方向に配列された複数の蓄電素子１００を有し、複数の蓄電素子１００のそれぞれは、Ｚ軸プラス方向にガス排出弁１０５を向けた姿勢で配置されている。Ｘ軸方向は第一方向の一例であり、Ｚ軸プラス方向は第二方向の一例である。これらガス排出弁１０５に対向する位置には、ダクト４０が配置されており、ダクト４０によって、図６に示すようにガスの経路（排気経路）が形成される。

　ダクト４０は、本実施の形態では、バスバーフレーム３０の一部として外装体１０の内部に配置されており、全体としてＸ軸方向に長尺状の箱形に形成されている。ダクト４０は、１以上の蓄電素子１００からダクト４０の内部に排出されたガスを集約し、かつ、外装体１０の排気口１５に導く構造を有している。具体的には、ダクト４０には、内部のガスを外部に排出するための第一開口部４１及び第二開口部４２を有している。第一開口部４１は、第二開口部４２よりも排気口１５に近い位置にあり、かつ、第二開口部４２よりも開口面積が大きい。つまり、ダクト４０は、位置及び大きさが互いに異なる２つの開口部を有しており、ダクト４０の内部のガスは、これら２つの開口部を介して排気口１５まで到達できる。

　ダクト４０は、バスバーフレーム３０と一体である必要はなく、バスバーフレーム３０とは別体の部材として配置されてもよい。本実施の形態では、ダクト４０はバスバーフレーム３０の一部であるため、上記に例示されたＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、またはＰＰＳ等の樹脂で形成されている。しかし、ダクト４０を形成する材料は樹脂には限定されず、鉄またはアルミニウム等の金属であってもよい。ダクト４０がバスバーフレーム３０とは異なる材料で形成される場合、インサート成形によってダクト４０とバスバーフレーム３０とが一体に成形されてもよい。ダクト４０の耐熱性を向上させるため、ダクト４０の内面に沿って、ダンマ材（微小マイカ片を集積し、接着剤で一体化した材料）またはグラスウール等の高耐熱性材料で形成された板材を配置してもよい。

　このように、本実施の形態に係る蓄電装置１は、内部のガスを外部に排出する排気口１５を有する外装体１０と、外装体１０に収容され、内部のガスを排出可能なガス排出弁１０５を備える蓄電素子１００と、ダクト４０とを備える。ダクト４０は、外装体１０の内部に配置され、ガス排出弁１０５から排出されたガスを排気口１５に導くための排気経路を形成する。ダクト４０は、ダクト４０の内部と外部とを連通する第一開口部４１及び第二開口部４２を有する。第一開口部４１は、第二開口部４２よりも排気口１５に近い位置に配置され、かつ、開口面積が第二開口部４２よりも大きい。

　この構成によれば、蓄電素子１００から排出されたガスは一旦ダクト４０に集約されるため、外装体１０の内部における、蓄電素子１００からの直接的なガスの拡散が抑制される。ダクト４０が、外装体１０の内部において第一開口部４１及び第二開口部４２を有することで、これら２つの開口部と外装体１０の排気口１５とを介した、外装体１０の外部へのガスの排出が速やかに行われる。第一開口部４１の開口面積が第二開口部４２よりも大きいことで、主として、排気口１５に近い第一開口部４１及を介してガスが排出され、かつ、排気口１５から遠い位置においても第二開口部４２からダクト４０内のガスが排出される。つまり、ダクト４０は、排気口１５に近くかつ開口面積が大きい第一開口部４１によって、外装体１０の外部に向けて効率よくガスを送り出し、かつ、排気口１５から遠い第二開口部４２からも、ダクト４０の外部にガスを速やかに排出できる。そのため、ダクト４０内の局所的な圧力上昇または温度上昇も抑制される。従って、他の蓄電素子１００の開弁、または、ダクト４０の損傷等の不具合の発生が抑制される。このように、本実施の形態の蓄電装置１によれば安全性を向上させることができる。

　本実施の形態では、より具体的には、ダクト４０は、第一方向（Ｘ軸方向）に沿って延設されており、第二開口部４２は、Ｘ軸方向における両端部のうちの、排気口１５から遠い方の端部に配置されている。

　このように、本実施の形態では、ダクト４０において、排気口１５から遠いことによりガスが滞留しやすく、その結果、内圧が高まりやすくなっている端部に第二開口部４２が配置される。そのため、第二開口部４２を介したガスの排出が、ダクト４０内部における圧力集中の抑制に効果的に作用する。これにより、蓄電装置１の安全性がより向上される。

　本実施の形態では、外装体１０には、Ｘ軸方向に並べられた複数の蓄電素子１００のそれぞれが、Ｘ軸方向と交差する第二方向（Ｚ軸プラス方向）にガス排出弁１０５を向けた姿勢で収容されている。ダクト４０は、複数の蓄電素子１００の第Ｚ軸プラス方向側に配置されており、第二開口部４２は、複数の蓄電素子１００のうちの、排気口１５から遠い端部に配置された蓄電素子１００のガス排出弁１０５に対向する位置に配置されている。具体的には、図４に示すように、蓄電素子ユニット５０に含まれる複数の蓄電素子１００のうちの、排気口１５から最も遠い蓄電素子１００のガス排出弁１０５の直上に第二開口部４２が配置されている。

　この構成によれば、ダクト４０の局所的な内圧の上昇に最も寄与しやすい位置のガス排出弁１０５の正面に、第二開口部４２が配置される。そのため、第二開口部４２を介したガスの排出が、ダクト４０内部における圧力集中の抑制に効果的に作用する。これにより、複数の蓄電素子１００を備える蓄電装置１の安全性がより向上される。

　本実施の形態では、第一開口部４１の開口面積は、排気口１５の開口面積以上である。

　この構成によれば、ダクト４０からの主たるガスの出口である第一開口部４１が、ガスの経路における律速段階にならず、そのため、蓄電素子１００から排出されたガスは、外装体１０の外部に効率よく排出される。これにより、外装体１０またはダクト４０の内部の圧力または温度の上昇を速やかに抑制できる。

　本実施の形態では、ダクト４０は、蓄電素子１００に対して、ダクト４０の延設方向（Ｘ軸方向）と交差するＺ軸プラス方向に隣接して配置されている。排気口１５は、図５に示すように、外装体１０において、Ｚ軸プラス方向から見た場合にダクト４０と重複する位置に配置されている。

　この構成によれば、排気口１５を、平面視においてダクト４０（ガスの経路）と重複する位置に配置することで、排気口１５から連通する排気管１６を、外装体１０から側方に張り出させないことができる。本実施の形態では、外装体１０において、排気口１５のＸ軸マイナス方向側に排気管１６が設けられているが、排気口１５の位置は、平面視でダクト４０と重複する位置である。つまり、ダクト４０の延長線上に排気口１５を設けるのではなく、ダクト４０の上壁部に第一開口部４１を設け、かつ、ダクト４０の上方に排気口１５を配置している。これにより、ダクト４０を、蓄電素子１００の配列方向であるＸ軸方向において幅広く配置できるため、全てのガス排出弁１０５を、ダクト４０によるガスの捕集の対象とできる。排気口１５に連通する排気管１６を、平面視における外装体１０の外形内に収めることができる。これにより、蓄電装置１の運搬中などにおいて排気管１６が他の部材と干渉することによる排気管１６の損傷の可能性が低減する。排気管１６が外装体１０から出っ張らないことは、蓄電装置１の小型化に有利である。このように、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、安全性が向上され、かつ、コンパクトな蓄電装置１を実現できる。

　本実施の形態では、蓋体１１と外装体本体１２とは、図６に示すように、接合部１８で接合されており、接合部１８は、ヒートシールまたは超音波溶着等によって形成されている。第一開口部４１は、ガス排出弁１０５が向けられた方向である高さ方向（Ｚ軸プラス方向）において接合部１８よりも高い位置に配置されており、かつ、当該高さ方向に開口している。本実施の形態では、第一開口部４１と第二開口部４２とは実質的に同じ高さ位置であるため、第二開口部４２は、高さ方向において接合部１８よりも高い位置に配置されており、かつ、当該高さ方向に開口している、ということもできる。

　この構成によれば、蓄電装置１の安全性が向上される。具体的には、１以上の蓄電素子１００が開弁した場合、外装体１００の内圧が上昇することで、蓋体１１と外装体本体１２との接合部１８には、接合部１８を開かせようとする方向の負荷がかかる。この状態において、仮に、接合部１８がガスの熱の影響を大きく受けた場合、ヒートシール等で形成された接合部１８における接合力が低下するため、接合部１８の破壊が生じやすくなる。しかしながら、本実施の形態では、図６に示すように、ダクト４０からの主たるガスの出口である第一開口部４１は、接合部１８よりも高い位置にあり、かつ、高さ方向（上向き）に開口している。従って、接合部１８に、第一開口部４１からのガスが直接的に当たる可能性は低く、これにより、第一開口部４１から排出されたガスによる接合部１８への熱影響は抑制される。第二開口部４２も同様に、接合部１８よりも高い位置にあり、かつ上向きに開口しているため、第二開口部４２から排出されたガスによる接合部１８への熱影響は抑制される。その結果、１以上の蓄電素子１００が開弁した場合において、外装体１００の接合部１８が破壊されることで、予期せぬ位置からガスが漏れ出すような事態の発生が抑制される。

　このように、本実施の形態では、蓄電素子１００の並び方向（Ｘ軸方向）における第一開口部４１及び第二開口部４２の配置位置の工夫だけでなく、高さ方向（Ｚ軸方向）におけるこれらの配置位置の工夫によっても蓄電装置１の安全性の向上が図られている。第一開口部４１及び第二開口部４２の両方が接合部１８よりも高い位置にあることは必須ではない。第一開口部４１及び第二開口部４２のうちの、少なくとも、ダクト４１からの主たるガスの出口である第一開口部４１が、接合部１８よりも高い位置にあればよい。これにより、接合部１８を、ダクト４１から排出されるガスの熱から効率よく保護できる。

　［３．変形例］
　以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

　ダクト４０において、第一開口部４１及び第二開口部４２は、ダクト４０の上壁部（Ｚ軸プラス方向側の壁部）以外の壁部に形成されてもよい。ダクト４０のＸ軸マイナス方向の端部の壁部に、当該壁部をＸ軸方向に貫通する第一開口部が形成されてもよい。この場合、ダクト４０のＸ軸プラス方向の端部の壁部に、当該壁部をＸ軸方向に貫通する第二開口部が形成されてもよい。この場合であっても、第一開口部は、開口面積が第二開口部の開口面積よりも大きく、かつ、排気口１５に近いことで、ダクト４０の内部から排気口１５にガスを導く、主たるガスの出口として機能する。第二開口部は、ガスが滞留しやすい位置に配置されていることで、ダクト４０における局所的な内圧上昇または温度上昇の抑制に効果的に作用するガスの出口として機能できる。

　ダクト４０は、図２に示すような箱形に形成されている必要はなく、Ｘ軸方向に長尺なドーム状に形成されていてもよい。本実施の形態では、第一開口部４１及び第二開口部４２のそれぞれは、開口方向から見た場合に円形に形成されているが、第一開口部及び第二開口部の形状はこれに限定されない。ダクト４０は、開口方向から見た場合の形状が、三角形または矩形等の多角形である第一開口部及び第二開口部を有してもよい。

　第一開口部及び第二開口部がそれぞれ複数の開口部を有してもよい。具体的に、第一開口部が２つ以上の開口部を有するとともに、第二開口部が２つ以上の開口部を有してもよいし、第一開口部及び第二開口部のうち、いずれか一方のみが複数の開口部を有してもよい。
第一開口部または第二開口部が複数の開口部を有する場合、第一開口部または第二開口部の開口面積は複数の開口部の合計とすることができる。
第一開口部または第二開口部が複数の開口部を有する場合、当該複数の開口部は、複数の蓄電素子の並び方向あるいはダクト４０の長手方向（Ｘ軸方向）に並ぶこともできるし、１つの蓄電素子における一対の電極端子の並び方向あるいはダクト４０の短手方向（Ｙ軸方向）に並ぶこともできる。第二開口部が複数の開口部を有する場合は、排気口から遠い端部に配置された蓄電素子のガス排出弁にその複数の開口部の少なくとも一部が対向することができる。
　第一開口部または第二開口部が複数の開口部を有する場合、その複数の開口部は個々に同じ開口面積でもよいし、同じ開口面積ではなく、複数の開口部のうち開口面積が大きいものと小さいものが混在していてもよい。

　排気口１５の向きは、ダクト４０の延設方向、または、蓄電素子１００の配列方向と一致していなくてもよい。実施の形態に係る蓋体１１の上壁部（Ｚ軸プラス方向側の壁部）に、Ｚ軸方向に貫通する排気口を設けてもよい。この場合、平面視において、排気口の少なくとも一部が第一開口部４１と重複する位置に排気口を設けることで、第一開口部４１から排出されるガスを、排気口から外装体１０の外部に効率よく排出できる。

　外装体１０は、排気管１６を有しなくてもよい。外装体１０は、外装体１０の内部と外部とを連通する排気口１５を有していれば、外装体１０の内部のガスを、外装体１０の外部に排出できる。この場合、排気用ホース等の部材を、排気口１５に挿入することで、排気口１５から排出されるガスを蓄電装置１から離れた所定の位置まで導いてもよい。

　ダクト４０は、バスバーフレーム３０とは異なる部材の一部として蓄電装置１に配置されてもよい。制御回路等を保持する中蓋またはケース等の絶縁部材が、蓄電素子ユニット５０のＺ軸プラス方向側に配置される場合、その絶縁部材の一部として、ダクト４０が蓄電装置１に配置されてもよい。

　上記実施の形態及びその変形例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等の蓄電素子を備えた蓄電装置に適用できる。

　　１　蓄電装置
　１０　外装体
　１５　排気口
　１６　排気管
　３０　バスバーフレーム
　４０　ダクト
　４１　第一開口部
　４２　第二開口部
　５０　蓄電素子ユニット
　１００　蓄電素子
　１０５　ガス排出弁

Claims

　内部のガスを外部に排出する排気口を有する外装体と、
　前記外装体に収容され、内部のガスを排出可能なガス排出弁を備える蓄電素子と、
　前記外装体の内部に配置され、前記ガス排出弁から排出されたガスを前記排気口に導くための排気経路を形成するダクトと、を備え、
　前記ダクトは、前記ダクトの内部と外部とを連通する第一開口部及び第二開口部を有し、
　前記第一開口部は、前記第二開口部よりも前記排気口に近い位置に配置され、かつ、開口面積が前記第二開口部よりも大きい、
　蓄電装置。
　前記ダクトは、第一方向に沿って延設されており、
　前記第二開口部は、前記第一方向における両端部のうちの、前記排気口から遠い方の端部に配置されている、
　請求項１記載の蓄電装置。
　前記外装体には、前記第一方向に並べられた複数の前記蓄電素子のそれぞれが、前記第一方向と交差する第二方向に前記ガス排出弁を向けた姿勢で収容されており、
　前記ダクトは、前記複数の前記蓄電素子の前記第二方向の側に配置されており、
　前記第二開口部は、前記複数の前記蓄電素子のうちの、前記排気口から遠い端部に配置された前記蓄電素子の前記ガス排出弁に対向する位置に配置されている、
　請求項２記載の蓄電装置。
　前記第一開口部の開口面積は、前記排気口の開口面積以上である、
　請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
　前記ダクトは、前記蓄電素子に対して、前記ダクトの延設方向と交差する方向に隣接して配置されており、
　前記排気口は、前記外装体において、前記延設方向と交差する方向から見た場合に前記ダクトと重複する位置に配置されている、
　請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
　前記外装体は、互いに接合部で接合された外装体本体と蓋体とを有し、
　前記第一開口部は、前記蓄電素子の前記ガス排出弁が向けられた方向である高さ方向において、前記接合部よりも高い位置に配置され、かつ、前記高さ方向に開口している、
　請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電装置。