WO2025004937A1 - 電池収容体および電池パック - Google Patents

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WO2025004937A1
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battery
hydrogen sulfide
sensor
control unit
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健太 会庭
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Organo Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery container and a battery pack.
  • the battery container of the present invention has a housing having an air intake and an exhaust port and housing at least one battery cell, a blower section that generates an air flow from the air intake port toward the exhaust port inside the housing, and an active gas removal section that removes active gas generated from the at least one battery cell and discharged from the exhaust port by the air flow.
  • the battery pack of the present invention also has at least one battery cell, the battery container, and a control unit that controls the at least one battery cell.
  • the present invention it is possible to prevent active gas generated inside the battery container and the battery pack from leaking to the outside, and also to prevent the active gas from accumulating inside.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a battery pack according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a battery pack according to a fifth embodiment of the present invention.
  • an all-solid-state battery containing a sulfide-based solid electrolyte is exemplified as a battery cell that can generate an active gas
  • hydrogen sulfide which is flammable and corrosive
  • the active gas to be removed by the present invention may be other active gases than hydrogen sulfide generated due to an all-solid-state battery containing a sulfide-based solid electrolyte.
  • the active gas here means a gas that can chemically react with other elements or compounds.
  • active gases examples include sulfur (including allotropes such as S, S 2 , and S 8 ), sulfur oxides (sulfur monoxide, sulfur dioxide, sulfur trioxide, etc.), halogens (fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc.), oxygen, and carbon dioxide.
  • the active gas may be generated due to other types of batteries, such as hydrogen, carbon dioxide, methane, ethane, ethylene, hydrogen fluoride, and carbon monoxide generated due to lithium ion batteries; fluorine and hydrogen fluoride generated due to fluoride batteries; hydrogen and oxygen generated due to aqueous batteries such as aqueous lithium ion batteries and zinc negative electrode batteries; and sulfur dioxide generated due to inorganic electrolyte batteries.
  • the active gas to be removed by the present invention may be a vaporized gas of an organic solvent used in the nonaqueous electrolyte of a lithium ion battery.
  • organic solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, fluoroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ⁇ -butyrolactone, and propyl propionate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1 has a plurality of battery cells 2 and at least a pair of electrode terminals (not shown).
  • the plurality of battery cells 2 are electrically connected to each other.
  • the connection form is not particularly limited, and may be in series or parallel, or a combination of these.
  • at least a portion of the plurality of battery cells 2 may be restrained by a restraining member.
  • At least a pair of electrode terminals are electrically connected to the plurality of battery cells 2 by an electric circuit (not shown) so that power can be taken from the plurality of battery cells 2.
  • four battery cells 2 are shown in FIG. 1, the number of battery cells 2 included in the battery pack 1 is not limited to this.
  • the battery pack 1 may have a plurality of battery modules (assembled batteries) each including a plurality of battery cells 2.
  • the battery cells 2 may be modularized to form a battery module, and a plurality of such battery modules may be combined to form the battery pack 1.
  • the battery cell 2 is an all-solid-state battery, and has a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte layer disposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • the positive electrode includes a positive electrode collector and a positive electrode active material layer
  • the negative electrode includes a negative electrode collector and a negative electrode active material layer.
  • the positive electrode collector, positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, negative electrode active material layer, and negative electrode collector are stacked in this order to form a laminate, which is housed in a battery case of a laminate type, a cylindrical type, a square type, or the like.
  • a reinforcing layer made of a curable resin may be provided around the laminate, if necessary.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may each be a known material commonly used in all-solid-state batteries.
  • the positive electrode current collector may be made of a metal material such as aluminum, stainless steel, or titanium, and may take the form of, for example, a foil, film, sheet, or mesh.
  • the negative electrode current collector may be made of a metal material such as stainless steel, nickel, or copper, and may take the form of, for example, a foil, film, or sheet.
  • the positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material
  • the negative electrode active material layer contains at least a negative electrode active material.
  • the positive electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that absorbs and releases metal ions such as lithium ions, and for example, sulfur, lithium-containing transition metal oxides, transition metal fluorides, polyanion compounds, transition metal sulfides, etc. can be used.
  • the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that absorbs and releases metal ions such as lithium ions, and for example, metallic lithium, metals or alloys that can be alloyed with lithium, carbon materials such as graphite and hard carbon, transition metal oxides, transition metal sulfides, silicon, etc. can be used.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer may each contain a solid electrolyte, a binder, etc. as appropriate.
  • the solid electrolyte layer contains at least a sulfide-based solid electrolyte.
  • the sulfide solid electrolyte include glasses or glass ceramics such as Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-B 2 S 3 , Li 2 S-P 2 S 3 , Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-GeS 2 , Li 2 S-B 2 S 3 , Li 3 PO 4 -P 2 S 5 , and Li 4 SiO 4 -Li 2 S-SiS 2 , as well as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 and Li 10 GeP 2 S 12 .
  • the solid electrolyte layer may contain a binder or the like as appropriate, and may contain a solid electrolyte different from the sulfide-based solid electrolyte.
  • solid electrolytes include halide-based solid electrolytes, oxide-based solid electrolytes, polymer-based solid electrolytes, hydride-based solid electrolytes, and nitride-based solid electrolytes.
  • the battery pack 1 also has a battery housing 3 that houses multiple battery cells 2.
  • the battery housing 3 is composed of a housing 11, an intake pipe 12, an exhaust pipe 13, an air blower 14, and a hydrogen sulfide removal section (active gas removal section) 15.
  • the housing 11 has a function of housing a plurality of battery cells 2 while drawing out at least a pair of electrode terminals (not shown) to the outside.
  • the housing 11 is provided with an intake port 11a for introducing air into the inside of the housing 11 and an exhaust port 11b for discharging air from the inside of the housing 11.
  • fillers such as elastic materials, heat transfer materials, and heat insulating materials may be appropriately arranged in gaps between the battery cells 2 or between the battery cells 2 and the above-mentioned restraining members.
  • the housing 11 is shown in a simplified manner in FIG.
  • the plurality of battery cells 2 are housed in the housing 11 with at least a portion of them in direct or indirect contact with the housing 11 (for example, via the above-mentioned restraining member).
  • the shape of the housing 11 is not particularly limited and can be set arbitrarily according to the shape and arrangement of the battery cells 2 to be housed. As described above, the housing 11 may house a plurality of battery modules each including a plurality of battery cells 2.
  • One end (downstream end) of the intake pipe 12 is connected to the intake port 11a of the housing 11 via an on-off valve (not shown).
  • One end (upstream end) of the exhaust pipe 13 is connected to the exhaust port 11b of the housing 11 via an on-off valve (not shown).
  • the connection positions of the intake pipe 12 and the exhaust pipe 13 to the housing 11 are not particularly limited, but are preferably positioned opposite each other to ensure that air circulates evenly inside the housing 11.
  • the intake pipe 12 may be provided with a filtering means such as an air filter to prevent foreign matter from entering from the outside.
  • the blower 14 is provided in the exhaust pipe 13 and has the function of generating an air flow inside the housing 11.
  • the blower 14 there are no particular limitations on the blower 14, and for example, a fan, blower, pump, compressor, etc. can be used.
  • the output of the blower 14 is controlled by the control unit 4 described later, and the blower 14 may have the function of adjusting the flow rate of air flowing into the housing 11.
  • power may be supplied to the blower 14 from the battery cell 2.
  • a separate independent power source may be provided, and this allows the blower 14 to be reliably driven even in a situation where the output of the battery cell 2 must be limited or stopped, as described later.
  • the hydrogen sulfide removal unit 15 is provided in the exhaust pipe 13 and has the function of removing hydrogen sulfide (active gas) generated when the sulfide-based solid electrolyte contained in the battery cell 2 reacts with moisture.
  • the hydrogen sulfide removal unit 15 is not particularly limited, and for example, a cylindrical container made of a metal such as stainless steel filled with a hydrogen sulfide remover can be used.
  • Such removers can be known ones that are generally used to remove hydrogen sulfide, such as ion exchange resins, activated carbon (particularly activated carbon impregnated with a basic compound such as sodium hydroxide or potassium carbonate), activated alumina (particularly activated alumina impregnated with potassium permanganate), zeolite, basic solids such as calcium oxide and calcium carbonate, basic liquids such as aqueous sodium hydroxide and aqueous sodium carbonate, and ionic liquids having a reactive site with acids such as amino groups.
  • ion exchange resins activated carbon (particularly activated carbon impregnated with a basic compound such as sodium hydroxide or potassium carbonate), activated alumina (particularly activated alumina impregnated with potassium permanganate), zeolite, basic solids such as calcium oxide and calcium carbonate, basic liquids such as aqueous sodium hydroxide and aqueous sodium carbonate, and ionic liquids having a reactive site with acids such as amino groups.
  • Hydrogen sulfide may have a temperature higher than room temperature due to heat generation from the battery cell 2, so it is preferable that the hydrogen sulfide remover maintains its hydrogen sulfide removal performance even at high temperatures, and more preferably, its removal mechanism is based on an irreversible reaction. This allows hydrogen sulfide to be reliably removed even at high temperatures, and also prevents the removed hydrogen sulfide from being released again.
  • Some removers may generate powder depending on the environment in which the battery pack 1 is used (for example, when the battery pack 1 is used in an electric vehicle and is subjected to vibration).
  • a filtering means such as an air filter may be installed downstream of the hydrogen sulfide removal section 15, which prevents the powder from leaking to the outside and also prevents the powder from blocking the air flow or causing a dust explosion.
  • the blower 14 can circulate air from the intake pipe 12 to the exhaust pipe 13 inside the housing 11. Therefore, even if hydrogen sulfide is generated from the battery cell 2, it is possible to prevent the hydrogen sulfide from accumulating inside the housing 11 and increasing the hydrogen sulfide concentration inside the housing 11. As a result, it is possible to reduce the possibility that hydrogen sulfide as a flammable gas reacts with oxygen in the housing 11 and burns, or that hydrogen sulfide as a corrosive gas corrodes the material of the battery cell 2.
  • an exhaust pipe separate from the exhaust pipe 13 may be connected to the housing 11 (through an opening and closing valve), so that the exhaust path for hydrogen sulfide can be selected.
  • hydrogen sulfide when hydrogen sulfide is discharged to the outside with little impact on the surroundings, hydrogen sulfide can be discharged without passing through the hydrogen sulfide removal unit 15, thereby suppressing deterioration of the hydrogen sulfide removal unit 15.
  • the blower 14 is provided in the exhaust pipe 13, the same effect can be obtained if, for example, the exhaust pipe 13 branches into two downstream (via a three-way valve) and the hydrogen sulfide removal unit 15 is provided in one of the two.
  • Second Embodiment 2 is a schematic diagram of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and differs from the first embodiment in that some additional configurations are provided. The following description will focus on the differences from the first embodiment.
  • an oxygen remover 21 that removes oxygen from the air flowing into the housing 11 is provided in the intake pipe 12. This allows the oxygen concentration inside the housing 11 to be reduced in addition to the oxygen inside the housing 11 being discharged to the outside by the action of the blower 14.
  • the oxygen remover 21 is not particularly limited, and a known oxygen remover that is generally used to remove oxygen can be used. Examples of such removers include metal-based oxygen adsorbents containing iron, copper, nickel, etc., and organic oxygen adsorbents containing vitamin C, etc.
  • the oxygen concentration in the housing 11 is monitored, and for that purpose, it is preferable that the battery pack 1 has an oxygen sensor 22 that detects the oxygen concentration in the housing 11.
  • the output of the blower 14 may be controlled by the control unit 4 based on the detection result of the oxygen sensor 22. That is, the output of the blower 14 may be controlled to adjust the flow rate of air (specifically, air from which oxygen has been removed) flowing into the housing 11 so that the oxygen concentration detected by the oxygen sensor 22 is less than the limit oxygen concentration of hydrogen sulfide.
  • the output of the battery cells 2 may be controlled based on the detection result of the oxygen sensor 22.
  • the output of at least some of the battery cells 2 may be limited or stopped for safety.
  • the detection result of the oxygen sensor 22 may be stored in the control unit 4 for immediate or future use, or may be transmitted to a server or a blockchain network via the control unit 4.
  • the oxygen sensor 22 is not particularly limited, and any known oxygen sensor, such as a zirconia type, an electrochemical type, a magnetic type, an optical type, a laser spectroscopy type, or a yellow phosphorus emission type, can be used. Note that the position of the oxygen sensor 22 is not limited to the position shown in the figure, as long as it can detect the oxygen concentration inside the housing 11, and may be, for example, on the intake pipe 12 (specifically, downstream of the oxygen removal section 21) or on the exhaust pipe 13.
  • the battery pack 1 may have a temperature sensor 23 that detects the temperature inside the housing 11, and a temperature adjustment unit 24 that is controlled by the control unit 4 based on the detection result of the temperature sensor 23 and adjusts the temperature of the air flowing into the housing 11.
  • the output of at least some of the battery cells 2 may be adjusted based on the detection result of the temperature sensor 23. For example, when the temperature detected by the temperature sensor 23 is outside a predetermined range, the output of at least some of the battery cells 2 may be limited or stopped.
  • the temperature sensor 23 is not particularly limited, and for example, a known temperature sensor such as a contact type or a non-contact type can be used. Examples of contact type temperature sensors include a thermocouple, a resistance temperature detector, and a thermistor, and examples of non-contact type temperature sensors include a radiation thermometer.
  • the position of the temperature sensor 23 is not limited to the position shown in the figure, as long as it can detect the temperature inside the housing 11. In the example shown in the figure, only one temperature sensor 23 is installed in the housing 11, but multiple temperature sensors 23 may be installed. In that case, a temperature sensor 23 may be installed in the vicinity of each battery cell 2.
  • the detection result of the temperature sensor 23 may be stored in the control unit 4 for immediate or future use, or may be transmitted to a server or a blockchain network through the control unit 4.
  • the temperature adjustment unit 24 is not particularly limited, and for example, a combination of a known cooling device such as an air-cooled type, a water-cooled type, or a refrigerant type and a known heating device such as an electric heat type or a heat pump type can be used.
  • the position of the temperature adjustment unit 24 is not limited to the position shown in the figure, as long as it can adjust the temperature of the battery cell 2.
  • the temperature adjustment unit 24 may be provided inside the housing 11 to directly adjust the temperature of the battery cell 2, or may be provided outside the housing 11 to indirectly adjust the temperature of the battery cell 2 via the housing 11.
  • the oxygen removal unit 21 and the temperature adjustment unit 24 may be detachable from the housing 11 together with the intake pipe 12.
  • the oxygen sensor 22 and the temperature sensor 23 may also be detachable from the housing 11, similar to the hydrogen sulfide sensor 16.
  • the hydrogen sulfide removal unit 15 when replacing the hydrogen sulfide removal unit 15, it is preferable that the hydrogen sulfide removal unit 15 is provided with an identifier 25 including its own identification information in order to check whether it is a genuine product, whether the expiration date has not passed, and whether it satisfies the specified conditions of use.
  • the identifier 25 may be, for example, an information storage medium such as a wireless tag, or a code such as a one-dimensional code or a two-dimensional code, but is preferably a code, and more preferably a two-dimensional code such as a QR code (registered trademark).
  • control unit 4 is provided with a function of communicating with a reading device (not shown) that reads the identification information from the identifier 25 and acquiring the reading result, and it is preferable that the information necessary for identifying the genuine product is recorded.
  • a reading device not shown
  • the control unit 4 may transmit the acquired identification information of the hydrogen sulfide removal unit 15, the judgment result, the usage status of the hydrogen sulfide removal unit 15, etc.
  • the reading result of the identifier 25 by the reading device may be transmitted to a server or a blockchain network instead of to the control unit 4, where the above-mentioned judgment is made, and the judgment result may be transmitted to the control unit 4.
  • control unit 4 directly acquires the usage status (usage time, etc.) of all devices that are the communication targets (blower unit 14, sensors 16, 22, 23, etc.), and thereby indirectly acquires the usage status of devices that are not the communication targets (hydrogen sulfide removal unit 15, oxygen removal unit 21, etc.).
  • control unit 4 may have a function to predict the life of the hydrogen sulfide removal unit 15 based on the acquired usage status in order to appropriately determine the time (life) when the hydrogen sulfide removal unit 15 needs to be replaced.
  • the control unit 4 may have a function to transmit the acquired usage status to a server or a blockchain network in order to enable an external management device to predict the life of the hydrogen sulfide removal unit 15.
  • the above-mentioned life prediction enables planned replacement of the hydrogen sulfide removal unit 15, but depending on the usage environment (region) of the battery pack 1 and the manufacturing status of the hydrogen sulfide removal unit 15, new or unused hydrogen sulfide removal units 15 may not be available at the time when the life is predicted to end. In other words, if demand for the hydrogen sulfide removal unit 15 is concentrated in a specific region and a supply shortage occurs as a result, new or unused hydrogen sulfide removal units 15 may not be available in a planned manner. In order to avoid this, it is preferable that the control unit 4 has a function of acquiring location information and a function of transmitting the location information to a server or a blockchain network together with the usage status of each device.
  • the external management device may notify the user of the optimal source of acquisition of the hydrogen sulfide removal unit 15. As a result, it becomes possible to obtain the hydrogen sulfide removal unit 15 at the necessary time and place, and planned replacement of the hydrogen sulfide removal unit 15 becomes possible.
  • the above description related to the life expectancy prediction of the hydrogen sulfide removal unit 15 applies to all communication target devices whose usage status is directly acquired by the control unit 4, and also to other devices whose usage status is indirectly acquired (such as the oxygen removal unit 21). Incidentally, after replacing those parts including the hydrogen sulfide removal unit 15, it is preferable to collect the replaced parts and analyze their deterioration status, thereby improving the accuracy of the life expectancy prediction of each part. That is, in the case of the hydrogen sulfide removal unit 15 as an example, by collecting and analyzing it, it is possible to grasp the amount of hydrogen sulfide generated during use.
  • Third Embodiment 3 is a schematic diagram of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and differs from the first embodiment in that the configurations of the intake pipe and the exhaust pipe are changed. The following description will focus on the differences from the first embodiment.
  • the upstream end (the other end) of the intake pipe 12 and the downstream end (the other end) of the exhaust pipe 13 are both open to the outside, whereas in the present embodiment, they are connected to each other to form a circulation pipe 31 that circulates the air inside the housing 11 without discharging it to the outside.
  • This makes it possible to prevent the battery cells 2 from coming into contact with outside air containing moisture, thereby reducing the possibility of generating hydrogen sulfide, compared to the first embodiment.
  • the circulation pipe 31 forms a closed circuit, there is almost no possibility of contact between the battery cells 2 and the outside air as described above.
  • the internal pressure of the housing 11 may increase or decrease in some cases.
  • An increase in internal pressure may occur, for example, when the temperature inside the housing 11 increases due to heat generation from the battery cells 2 or an increase in the outside air temperature, or when gas such as hydrogen sulfide is generated from the battery cells 2.
  • a decrease in internal pressure may occur, for example, when the temperature inside the housing 11 decreases due to a decrease in the outside air temperature.
  • the battery pack 1 has a pressure sensor 32 that detects the pressure inside the housing 11, and a pressure adjustment unit 33 that is controlled by the control unit 4 based on the detection result of the pressure sensor 32 and adjusts the pressure inside the housing 11. This makes it possible to suppress excessive increase or decrease in the internal pressure of the housing 11.
  • the output of at least some of the battery cells 2 may be adjusted based on the detection result of the pressure sensor 32. For example, when the pressure detected by the pressure sensor 32 becomes outside a predetermined range, the output of at least some of the battery cells 2 may be limited or stopped.
  • the pressure sensor 32 is not particularly limited, and may be any known pressure sensor, such as a resistive film type, a capacitance type, a piezoelectric element type, a photoelectric type, or a MEMS (MicroElectroMechanical Systems) type.
  • the position of the pressure sensor 32 is not limited to the position shown in the figure, as long as it can detect the pressure inside the housing 11.
  • the detection results of the pressure sensor 32 may be stored in the control unit 4 for immediate or future use, or may be transmitted to a server or a blockchain network via the control unit 4.
  • the pressure adjustment unit 33 is not particularly limited, and may be, for example, an electric valve, a solenoid valve, a relief valve, a compressor, a gas cylinder, an accumulator, or the like.
  • the pressure adjustment unit 33 When using a pressure adjustment unit 33 that is an integrated version of the above-mentioned two types, it is preferable that the pressure adjustment unit 33 has a function that allows air to be introduced into and released from the housing 11 so as to eliminate the pressure difference between the inside and outside of the housing 11 while suppressing the intrusion of foreign matter and moisture from the outside. This can also reduce the possibility of the housing 11 being damaged due to the pressure difference between the inside and outside of the housing 11.
  • Examples of such pressure adjustment units 33 include an air filter, a moisture removal filter, and a breathable waterproof sheet.
  • the position of the pressure adjustment unit 33 is not limited to the position shown in the figure, but in the case of a pressure adjustment unit 33 (including a combination of the two types described above) that has the function of releasing the internal pressure of the housing 11, it is preferable that the pressure adjustment unit 33 is located downstream of the hydrogen sulfide removal unit 15 in the circulation pipe 31.
  • the pressure adjustment unit 33 may be provided directly in the container of the hydrogen sulfide removal unit 15, in which case it is preferable that the pressure adjustment unit 33 is provided downstream of the hydrogen sulfide removal agent in the direction of air flow in the container. This can reduce the possibility of hydrogen sulfide leaking to the outside.
  • the pressure adjustment unit 33 is provided with a filtering means for removing components (e.g., moisture, oxygen, etc.) other than the non-reactive gas contained in the outside air.
  • filtersing means include a moisture removal column, a moisture removal filter, a breathable waterproof sheet, an oxygen removal column, and a nitrogen permeable membrane.
  • the number of pressure adjustment units 33 is not limited to one as shown in the figure, and may be multiple.
  • the circulation pipe 31 is preferably unitized as a gas flow unit together with the air blower 14 and the hydrogen sulfide removal unit 15. This allows the circulation pipe 31 including the air blower 14 and the hydrogen sulfide removal unit 15 to be treated as a single component when assembling the battery pack 1, thereby reducing the number of components and simplifying the manufacturing process. Furthermore, such gas flow units 14, 15, 31 may be removably attached to the housing 11, similar to the gas flow members 12 to 15 of the first embodiment, and the pressure adjustment unit 33 may also be removably attached to the housing 11. Furthermore, the pressure sensor 32 may also be detachable from the housing 11, similar to the hydrogen sulfide sensor 16.
  • each configuration described in the second embodiment can also be applied to this embodiment.
  • the oxygen removal unit 21 and the temperature adjustment unit 24 may be provided at a position corresponding to the exhaust pipe 13 (specifically, upstream of the hydrogen sulfide removal unit 15) rather than at a position corresponding to the intake pipe 12 in the circulation pipe 31 (specifically, downstream of the hydrogen sulfide removal unit 15).
  • the oxygen removal unit 21 may be structurally and functionally integrated with the hydrogen sulfide removal unit 15, thereby reducing the number of parts and making replacement due to deterioration easier.
  • the oxygen removal unit 21 and the hydrogen sulfide removal unit 15 may be arranged in parallel, or in a combination of series and parallel.
  • a bypass pipe that bypasses the hydrogen sulfide removal unit 15 may be provided in the circulation pipe 31, and the oxygen removal unit 21 may be provided in the bypass pipe.
  • the circulation pipe 31 may be provided with a bypass pipe that bypasses the hydrogen sulfide removal unit 15 and the oxygen removal unit 21 arranged in series, and the hydrogen sulfide removal unit 15 may be provided on the bypass pipe.
  • the oxygen removal unit 21 removes oxygen from within the housing 11, the volume of air within the housing 11 may decrease, and as a result, the pressure within the housing 11 may decrease. Therefore, when the oxygen removal unit 21 is applied to this embodiment, it is preferable to use a type of pressure adjustment unit 33 that pressurizes the inside of the housing 11, and thereby the pressure within the housing 11 can be adjusted to an appropriate pressure. That is, for example, the pressure within the housing 11 can be adjusted to an appropriate pressure by compensating for the reduced volume of air using a compressor or a gas cylinder filled with an inert gas.
  • (Fourth embodiment) 4 is a schematic diagram of a battery pack according to a fourth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the third embodiment, and differs from the third embodiment in that the circulation piping is omitted.
  • the following description will focus on the differences from the third embodiment.
  • the circulation piping 31 of the third embodiment is omitted, and accordingly, the blower 14 is provided inside the housing 11, and the hydrogen sulfide removal unit 15 is provided on the housing 11.
  • the blower 14 is provided at the exhaust port 11b inside the housing 11, and the hydrogen sulfide removal unit 15 is provided on the housing 11 so that its inlet and outlet are directly connected to the exhaust port 11b and the intake port 11a of the housing 11, respectively.
  • the position of the blower 14 is not limited to the inside of the housing 11, and may be on the housing 11. That is, the blower 14 may be attached directly to the exhaust port 11b on the outside of the housing 11. Alternatively, the blower 14 may be attached directly to the intake port 11a on the outside of the housing 11, in which case the outlet of the hydrogen sulfide removal unit 15 and the intake port 11a of the housing 11 may be connected via the blower 14. It goes without saying that the position of the blower 14 within the housing 11 is not particularly limited.
  • Fifth Embodiment 5 is a schematic diagram of a battery pack according to a fifth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the first embodiment, and differs from the first embodiment in that the configuration of the casing is changed, and the configurations of the intake pipe and the exhaust pipe are changed accordingly.
  • the following description will focus on the differences from the first embodiment.
  • the housing 11 has a plurality of storage chambers 41 each housing a battery cell 2. Accordingly, the downstream end of the intake pipe 12 branches into a plurality of parts and is connected to the plurality of storage chambers 41 (specifically, each intake port 41a) via an on-off valve (not shown). The upstream end of the exhaust pipe 13 also branches into a plurality of parts and is connected to the plurality of storage chambers 41 (specifically, each exhaust port 41b) via an on-off valve (not shown). Note that, although four storage chambers 41 are shown in FIG. 4, the number of storage chambers 41 constituting the housing 11 is not limited to this.

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  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

電池収容体1は、吸気口11aおよび排気口11bを有し、少なくとも1つの電池セル2を収容する筐体11と、筐体11の内部に吸気口11aから排気口11bに向かう空気の流れを発生させる送風部14と、少なくとも1つの電池セル2から発生し、空気の流れによって排気口11bから排出される活性ガスを除去する活性ガス除去部15と、を有している。

Description

電池収容体および電池パック
 本発明は、電池収容体および電池パックに関する。
 近年、全固体電池に用いられる固体電解質として、高いイオン伝導性を示す硫化物系固体電解質の開発が進められている。一方、硫化物系固体電解質は、水分と反応して硫化水素を発生させる可能性があるため、硫化物系固体電解質を用いた全固体電池の実用化に向けては、そのような硫化水素への対策が課題となる。特許文献1には、電池セルを収容する筐体の外部との連通口に硫化水素除去部を設けることで、筐体内部で発生する硫化水素が外部に漏洩することを抑制する技術が記載されている。
特開2018-73802号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の技術では、硫化水素が発生し続けた場合の影響については何も考慮されていない。すなわち、筐体内部の硫化水素濃度がある程度まで上昇した場合に、可燃性ガスとしての硫化水素が酸素と反応して燃焼する可能性や、腐食性ガスとしての硫化水素が電池セルとその付属部材(電極端子や電気回路など)の材料を腐食させる可能性があることについては何も考慮されていない。このようなガス滞留の問題は、硫化水素以外の他の活性ガスが発生した場合にも同様に発生する可能性があり、硫化物系固体電解質を含む全固体電池以外の電池においても、様々な活性ガスが発生した場合に同様に発生する可能性がある。そのため、そのような多種多様な活性ガスにも適用できる対策が求められている。
 そこで、本発明の目的は、内部で発生する活性ガスの外部への漏洩を抑制するとともに、その活性ガスが内部に滞留することも抑制する電池収容体および電池パックを提供することである。
 上述した目的を達成するために、本発明の電池収容体は、吸気口および排気口を有し、少なくとも1つの電池セルを収容する筐体と、筐体の内部に吸気口から排気口に向かう空気の流れを発生させる送風部と、少なくとも1つの電池セルから発生し、空気の流れによって排気口から排出される活性ガスを除去する活性ガス除去部と、を有している。
 また、本発明の電池パックは、少なくとも1つの電池セルと、上記電池収容体と、少なくとも1つの電池セルを制御する制御部と、を有している。
 このような電池収容体および電池パックによれば、吸気口から排気口に向かって筐体の内部に空気を流通させることで、電池セルから活性ガスが発生しても、それが筐体の内部に滞留することを抑制することができる。これにより、筐体内部の活性ガスの濃度が上昇することを抑制し、その活性ガスが筐体内で悪影響を及ぼす可能性を低減することができる。また、そのような活性ガスは、排気配管を流通する際に活性ガス除去部で除去されるため、外部に漏洩することもない。
 以上、本発明によれば、電池収容体および電池パックの内部で発生する活性ガスの外部への漏洩を抑制することができ、その活性ガスが内部に滞留することも抑制することができる。
本発明の第1の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。 本発明の第2の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。 本発明の第3の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。 本発明の第4の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。 本発明の第5の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。
 以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。各実施形態に共通する構成については、図面に同じ符号を付して重複する説明は適宜省略する。また、以下で改めて言及することもあるが、各実施形態における特徴的な構成や変形例は、互いに矛盾しない限り、他の実施形態にも適用可能である。
 以下の各実施形態では、活性ガスを発生し得る電池セルとして、硫化物系固体電解質を含む全固体電池を例示し、本発明が除去対象とする活性ガスとして、可燃性および腐食性を有する硫化水素を例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明が除去対象とする活性ガスは、硫化物系固体電解質を含む全固体電池に起因して発生する硫化水素以外の他の活性ガスであってもよい。ここでいう活性ガスとは、広義には、他の元素または化合物と化学的に反応し得るガスを意味する。そのような活性ガスとしては、例えば、硫黄(S、S、Sなどの同素体を含む)、硫黄酸化物(一酸化硫黄、二酸化硫黄、三酸化硫黄など)、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素など)、酸素、二酸化炭素などが挙げられる。あるいは、他の種類の電池に起因して発生する活性ガスであってもよく、例えば、リチウムイオン電池に起因して発生する水素、二酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、フッ化水素、一酸化炭素;フッ化物電池に起因して発生するフッ素やフッ化水素;水系リチウムイオン電池や亜鉛負極電池などの水溶液系電池に起因して発生する水素や酸素;無機電解液電池に起因して発生する二酸化硫黄であってもよい。一方で、本発明が除去対象とする活性ガスは、リチウムイオン電池の非水電解液に使用される有機溶媒の気化ガスであってもよい。そのような有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ-ブチロラクトン、プロピルプロピオネートなどが挙げられる。
 (第1の実施形態)
 図1は、本発明の第1の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。
 電池パック1は、複数の電池セル2と、少なくとも一対の電極端子(図示せず)とを有している。複数の電池セル2は、互いに電気的に接続されている。その接続形態は特に限定されず、直列であっても並列であってもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。また、複数の電池セル2は、少なくとも一部が拘束部材によって拘束されていてもよい。少なくとも一対の電極端子は、複数の電池セル2から電力を取り出せるように、同じく図示しない電気回路によって複数の電池セル2に電気的に接続されている。図1には、4つの電池セル2が示されているが、電池パック1に含まれる電池セル2の数はこれに限定されるものではない。なお、電池パック1は、それぞれが複数の電池セル2を含む複数の電池モジュール(組電池)を有していてもよい。すなわち、電池セル2がモジュール化されて電池モジュールを構成し、その電池モジュールが複数組み合わされて電池パック1を構成していてもよい。
 電池セル2は、全固体電池であり、正極と、負極と、正極と負極との間に配置された固体電解質層とを有している。一例として、正極は、正極集電体と正極活物質層とを含み、負極は、負極集電体と負極活物質層とを含んでいる。正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、および負極集電体は、この順に積層されて積層体を構成し、ラミネート型、円筒型、角型などの電池ケースに収容されている。積層体の周囲には、必要に応じて、硬化性樹脂からなる補強層が設けられていてもよい。
 正極集電体および負極集電体には、それぞれ全固体電池に一般的に使用される公知のものを用いることができる。正極集電体の材料には、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料を用いることができ、その形態としては、例えば、箔状、フィルム状、シート状、メッシュ状などが挙げられる。また、負極集電体の材料には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅などの金属材料を用いることができ、その形態としては、例えば、箔状、フィルム状、シート状などが挙げられる。
 正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含み、負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含んでいる。正極活物質としては、リチウムイオンなどの金属イオンを吸蔵および放出する材料であれば特に限定されず、例えば、硫黄、リチウム含有遷移金属酸化物、遷移金属フッ化物、ポリアニオン化合物、遷移金属硫化物などを用いることができる。また、負極活物質としては、リチウムイオンなどの金属イオンを吸蔵および放出する材料であれば特に限定されず、例えば、金属リチウム、リチウムと合金化可能な金属または合金、黒鉛やハードカーボンなどの炭素材料、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、シリコンなどを用いることができる。正極活物質層と負極活物質層はそれぞれ、適宜、固体電解質やバインダーなどを含有していてもよい。
 固体電解質層は、少なくとも硫化物系固体電解質を含んでいる。硫化物固体電解質としては、例えば、LiS-SiS系、LiS-B系、LiS-P系、LiS-P系、LiS-GeS系、LiS-B系、LiPO-P系、LiSiO-LiS-SiS系などのガラスまたはガラスセラミックスが挙げられ、Li3.25Ge0.250.75、Li10GeP12なども挙げられる。また、これらに、LiCl、LiBr、LiI、LiMO(ただし、Mは、P、Si、Ge、B、Al、Ga、Inのいずれか、x、yは自然数)などの添加剤を加えたものを用いてもよく、それにさらに熱処理を加えたものを用いてもよい。固体電解質層は、適宜、バインダーなどを含有していてもよく、硫化物系固体電解質と異なる種類の固体電解質を含有していてもよい。そのような固体電解質としては、例えば、ハロゲン化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、ポリマー系固体電解質、水素化物系固体電解質、窒化物系固体電解質などが挙げられる。
 また、電池パック1は、複数の電池セル2を収容する電池収容体3を有している。電池収容体3は、筐体11と、吸気配管12と、排気配管13と、送風部14と、硫化水素除去部(活性ガス除去部)15とから構成されている。
 筐体11は、少なくとも一対の電極端子(図示せず)を外部に引き出しつつ、複数の電池セル2を収容する機能を有している。筐体11には、筐体11の内部に空気を導入するための吸気口11aと、筐体11の内部から空気を排出するための排気口11bとが設けられている。筐体11の内部には、電池セル2同士や電池セル2と上述した拘束部材との間などの空隙に、弾性材、伝熱材、断熱材などの充填材が適宜配置されていてもよい。なお、図1では簡略化して示しているが、電池セル2からの放熱を考慮すると、複数の電池セル2は、少なくとも一部が筐体11に直接または(例えば、上述した拘束部材を介して)間接的に接触した状態で筐体11に収容されていることが好ましい。筐体11の形状は特に限定されず、収容する電池セル2の形状や配置に応じて任意に設定することができる。なお、上述したように、筐体11には、それぞれが複数の電池セル2を含む複数の電池モジュールが収容されていてもよい。
 吸気配管12は、一端(下流端)が開閉弁(図示せず)を介して筐体11の吸気口11aに接続されている。排気配管13は、一端(上流端)が開閉弁(図示せず)を介して筐体11の排気口11bに接続されている。吸気配管12と排気配管13の筐体11への接続位置(すなわち、筐体11における吸気口11aと排気口11bの位置)は特に限定されないが、筐体11の内部に空気を満遍なく流通させるために、互いに対向する位置であることが好ましい。吸気配管12には、外部からの異物の混入を抑制するために、エアフィルタなどの濾過手段が設けられていてもよい。
 送風部14は、排気配管13に設けられ、筐体11の内部に空気の流れを発生させる機能を有している。送風部14としては、特に限定されず、例えば、ファン、ブロワ、ポンプ、コンプレッサなどを用いることができる。このとき、送風部14は、後述する制御部4によって出力が制御され、筐体11内に流入する空気の流量を調整する機能を有していてもよい。なお、送風部14を駆動するために、電池セル2から電力が送風部14に供給されてもよい。あるいは、それとは別の独立した電源が設けられていてもよく、それにより、後述するように電池セル2の出力制限または停止をせざるを得ない状況になっても、送風部14を確実に駆動することができる。
 硫化水素除去部15は、排気配管13に設けられ、電池セル2に含まれる硫化物系固体電解質が水分と反応したときに発生する硫化水素(活性ガス)を除去する機能を有している。硫化水素除去部15としては、特に限定されず、例えば、ステンレスなどの金属製の円筒状容器に硫化水素の除去剤を充填したものを用いることができる。そのような除去剤としては、硫化水素を除去するために一般的に使用される公知のものを用いることができ、例えば、イオン交換樹脂、活性炭(特に、水酸化ナトリウム、炭酸カリウムなどの塩基性化合物を添着した活性炭)、活性アルミナ(特に、過マンガン酸カリウムなどを添着した活性アルミナ)、ゼオライト、酸化カルシウムや炭酸カルシウムなどの塩基性固体、水酸化ナトリウム水溶液や炭酸ナトリウム水溶液などの塩基性液体、アミノ基などの酸との反応部位を有するイオン液体などが挙げられる。硫化水素は、電池セル2の発熱に起因して、常温よりも高い温度を有する可能性があるため、硫化水素の除去剤は、高温でも硫化水素の除去性能を維持できるものが好ましく、その除去機構が不可逆反応に基づくものがより好ましい。これにより、高温でも硫化水素を確実に除去することができ、除去した硫化水素の再放出も抑制することができる。なお、除去剤の中には、電池パック1の使用環境によっては(例えば、電池パック1が電気自動車に使用されて振動を受ける場合には)粉体を発生させるものがある。その場合には、硫化水素除去部15の下流側にエアフィルタなどの濾過手段を設置してもよく、それにより、外部への粉体の漏洩を抑制するとともに、粉体が空気の流れを遮断したり、粉塵爆発を起こしたりすることを抑制することができる。
 このような構成によれば、送風部14により、吸気配管12から排気配管13に向かって筐体11の内部に空気を流通させることができる。そのため、電池セル2から硫化水素が発生しても、それが筐体11の内部に滞留して筐体11内の硫化水素濃度が上昇することを抑制することができる。その結果、可燃性ガスとしての硫化水素が筐体11内の酸素と反応して燃焼したり、腐食性ガスとしての硫化水素が電池セル2の材料を腐食させたりする可能性を低減することができる。また、そのような硫化水素は、空気の流れによって筐体11の内部から排出されて排気配管13を流通する際に硫化水素除去部15で除去されるため、外部に漏洩することもない。なお、電池セル2から硫化水素とは密度が異なる他の活性ガスが発生しても、送風部14により筐体11の内部に強制的に空気の流れを発生させることで、それを確実に排出することができる。そのため、本実施形態の上述した構成は、電池セル2が全固体電池以外の他の電池の場合にも好適に用いられ、それにより、多種多様な活性ガスが発生してもそれが筐体11内に滞留することを抑制することができる。
 図示した例では、送風部14は、排気配管13に設けられているが、筐体11の内部に空気の流れを発生させることができれば、その位置は特に限定されず、例えば、吸気配管12であっても筐体11の内部であってもよい。なお、送風部14が吸気配管12に設けられる場合、排気配管13の開閉弁(図示せず)は、任意の開度に調整可能なものであってもよい。これにより、電池セル2から硫化水素が発生した際に、その開度を小さくすることで筐体11内の圧力を上昇させ、電池セル2からの硫化水素の放出量を低減することができる。また、送風部14が吸気配管12または筐体11の内部に設けられる場合、排気配管13とは別の排気配管が(開閉弁を介して)筐体11に接続されていてもよく、それにより、硫化水素の排出経路を選択できるようになっていてもよい。その結果、硫化水素を外部に排出しても周囲への影響が少ない場合には、硫化水素除去部15を通過させずに硫化水素の排出を行うこともできるため、硫化水素除去部15の劣化を抑制することができる。あるいは、送風部14が排気配管13に設けられている場合でも、例えば、その下流側で排気配管13が(三方弁を介して)2つに分岐し、その一方に硫化水素除去部15が設けられていれば、同様の効果を得ることができる。
 送風部14による空気の流通は常時行われてもよいが、その場合、筐体11内に導入される空気に含まれる水分や酸素と電池セル2との接触を逆に促進させてしまうおそれがある。そのため、通常は、送風部14の消費電力を抑える観点からも、吸気配管12と排気配管13の開閉弁(図示せず)は閉鎖され、送風部14は作動していないことが好ましい。そして、電池セル2から硫化水素が発生した場合に、それに対応して、送風部14による空気の流通が開始されるのが好ましい。すなわち、電池セル2から硫化水素が発生するのに対応して、吸気配管12と排気配管13の開閉弁が開放され、送風部14が作動されることが好ましい。そのために、電池パック1は、硫化水素センサ(ガスセンサ)16と制御部4とを有している。
 硫化水素センサ16は、筐体11内の硫化水素の存在または濃度を検出する機能を有している。硫化水素センサ16としては、特に限定されず、例えば、定電位電解式、半導体式、熱伝導式、電気抵抗式などの公知の硫化水素センサを用いることができる。なお、硫化水素センサ16の位置は、筐体11内の硫化水素の存在または濃度を検出することができれば、図示した位置に限定されるものではない。また、図示した例では、硫化水素センサ16は、筐体11に1つだけ設置されているが、複数の硫化水素センサ16が設けられていてもよい。その場合、電池セル2ごとにその近傍に硫化水素センサ16が設けられていてもよい。また、複数の硫化水素センサ16のうちの1つは、硫化水素除去部15としての上述した除去剤が破過していないかどうかを検出するために、その下流側に設置されていてもよい。また、複数の硫化水素センサ16を用いる場合、それらは同じ種類であってもよいが、異なる種類であることが好ましい。これにより、1つの硫化水素センサ16の検出結果の妥当性を異なる種類の他の硫化水素センサ16を用いて評価することができ、例えば、共存ガスの影響で硫化水素センサ16が誤動作しているか否かを診断することができる。
 制御部4は、硫化水素センサ16の検出結果に基づいて送風部14を制御する機能を有している。具体的には、制御部4は、硫化水素センサ16により硫化水素が検出されたときに、吸気配管12および排気配管13の開閉弁を開放するとともに送風部14を作動させ、筐体11の内部に空気の流れを生成する。なお、筐体11の内部で可燃性ガスの硫化水素が発生しても、その濃度が燃焼範囲に達しなければ、硫化水素の燃焼は発生しない。そのため、制御部4は、硫化水素センサ16により検出された硫化水素濃度が燃焼下限値未満になるように、送風部14を制御して筐体11内に流入する空気の流量を調整してもよく、すなわち、筐体11からの硫化水素を含む気体の流出量を調整してもよい。あるいは、制御部4は、送風部14の消費電力を抑える観点からは、硫化水素センサ16により検出された硫化水素濃度が燃焼下限値を十分に下回ったタイミングで、吸気配管12および排気配管13の開閉弁を閉鎖して送風部14の作動を停止してもよい。また、制御部4は、電池セル2の出力を制御する機能も有しており、例えば、硫化水素センサ16により硫化水素が検出されたときに、安全のために少なくとも一部の電池セル2の出力を制限または停止することもできる。また、制御部4は、即時または将来の使用のために、硫化水素センサ16の検出結果を記憶したり、それをサーバやブロックチェーンネットワークに送信したりしてもよい。なお、制御部4は、上述したように硫化水素除去部15が破過していることが検出された場合に、そのことを使用者に知らせる通知を出力してもよい。
 上述したように、硫化水素の検出に連動して送風部14を作動させることで空気の流通が開始されることが好ましいが、電池セル2を長期間停止する場合にはその限りではない。すなわち、電池セル2を長期間停止している間に、送風部14による空気の流通が停止され、何らかの原因で筐体11内に硫化水素が滞留すると、電池セル2の起動時に発生するスパークや発熱が着火源となって硫化水素が燃焼する可能性がある。そのような可能性を考慮すると、遅くとも電池セル2が起動する前には、送風部14による空気の流通が開始されることが好ましく、このような観点からも、上述したように、送風部14を駆動するための別の独立した電源が設けられていることが好ましい。
 また、送風部14による空気の流通が常時行われない場合には、部品点数削減の観点から、電池収容体3のうち筐体11を除いた他の部材(気体流通部材)12~15は、筐体11に着脱可能に取り付けられてもよい。これにより、気体流通部材12~15を、通常は取り外しておき、硫化水素センサ16により硫化水素が検出されたとき、具体的には、そのことを知らせる警報が制御部4から発せられたときに、送風部14による空気の流通を開始するために筐体11に取り付けてもよい。例えば、電池パック1が電気自動車や定置用の蓄電池などに使用される場合には、制御部4から警報が発せられたときにのみ、気体流通部材12~15を取り付けてもよい。これにより、電気自動車や定置用など全ての蓄電池に気体流通部材12~15を取り付ける必要がなくなり、さらなる部品点数の削減と製造工程の簡略化とを実現することができる。
 さらに、筐体11内で硫化水素が発生しているか否かの検出も、常時行われなくてもよい。したがって、例えば、硫化水素センサ16も、筐体11に対して着脱可能であってもよく、あるいは、硫化水素センサ16と筐体11との間に開閉弁が設けられていてもよい。すなわち、筐体11内で硫化水素が発生しているか否かの検出を定期的または必要に応じて行うために、その都度、硫化水素センサ16を筐体11に取り付けてもよく、あるいは、硫化水素センサ16と筐体11との間の開閉弁を開放してもよい。なお、上述したように2つ以上の硫化水素センサ16を用いる場合には、一方の硫化水素センサ16は常時検出を行い、他方の硫化水素センサ16は、一方の硫化水素センサ16が硫化水素を検出した場合にのみ検出を行ってもよい。これにより、一方の硫化水素センサ16の検出結果に誤りがあった場合にも、他方の硫化水素センサ16によって正しい検出結果を得ることができる。また、制御部4は、図示したように筐体11と物理的に離れていてもよいが、筐体11に直接取り付けられていてもよく、その場合には、着脱可能であってもよい。これにより、電池パック1の通常使用時の部品点数を削減することもできる。
 一方で、硫化水素による腐食抑制を優先する場合には、送風部14による空気の流通は、硫化水素センサ16による硫化水素の検出とは独立して行われてもよい。例えば、1ppm未満の硫化水素が発生した場合、安価な硫化水素センサではその検出が困難であるものの、そのような低濃度の硫化水素でも電池セル2の材料を腐食させる可能性がある。そのため、硫化水素センサ16の検出結果にかかわらず、定期的または定常的に、吸気配管12および排気配管13の開閉弁が開放されるとともに送風部14が作動され、筐体11の内部に空気の流れが生成されてもよい。これにより、筐体11内の硫化水素濃度を低く維持することができ、電池セル2とその付属部材(電極端子や電気回路など)の材料が腐食することを抑制することができる。
 ところで、筐体11の内部に気体を流通させて硫化水素の滞留を抑制する方法としては、送風部14を用いる代わりに、例えば、吸気配管12に接続されたガスボンベから不活性ガスなどの非反応性ガスを供給することも考えられる。しかしながら、この方法では、筐体11の内部に十分な気体(非反応性ガス)の流れを発生させることができず、筐体11内の硫化水素濃度の上昇を確実に抑制できないおそれがある。また、筐体11内の硫化水素濃度を低下させるために非反応性ガスの供給量を増加させてもよいが、その場合、ガスボンベ内の非反応性ガスを早期に使い切ってしまい、硫化水素濃度が再び上昇することになる。したがって、電池セル2から発生する硫化水素が筐体11の内部に滞留することをほぼ恒久的に抑制できる点で、本実施形態のように送風部14を用いることが好ましい。
 ただし、別の観点からは、非反応性ガスを筐体11の内部に供給することが好ましいとも考えられる。すなわち、非反応性ガスの導入により筐体11内の水分濃度が低く抑えられると、電池セル2に含まれる硫化物系固体電解質と水分との反応が抑制され、硫化水素の発生量を低減することができる。仮に電池セル2から硫化水素が発生しても、硫化水素と水分との共存下で電池セル2とその付属部材の材料の腐食が促進されるリスクを低減することもできる。また、非反応性ガスの導入により筐体11内の酸素濃度を低く抑えられると、硫化水素と酸素が反応して燃焼する可能性も最小限に抑えることができる。
 そのため、本実施形態では、筐体11に電池セル2を収容しながら、あるいは収容した後に、筐体11の内部に非反応性ガスを充填することで、筐体11内の空気を予め非反応性ガスで置換しておいてもよい。このとき用いられる非反応性ガスとしては、電池セル2とその付属部材の材料や硫化水素と反応し得る水分および酸素を含有しないガスであれば特に限定されず、例えば、上述した不活性ガス(窒素、アルゴン、ヘリウムなど)を用いることができる。非反応性ガスの供給手段として、例えば、筐体11内に導入される空気から非反応性ガス以外の成分(例えば、水分や酸素など)を除去する濾過手段を吸気配管12に設けてもよい。そのような濾過手段としては、例えば、水分除去カラム、水分除去フィルタ、通気性防水シート、酸素除去カラム、窒素透過膜などが挙げられる。
 なお、硫化水素は、電池セル2に異常が生じることに起因して発生するが、その発生量は、異常初期には僅かであったものの、長時間経過後に急激に増加することがある。そのため、異常初期から発生していた硫化水素により硫化水素除去部15の劣化が進行してしまい、いざ多量に発生した硫化水素を除去しようとしても、それを除去しきれずに外部に漏洩させてしまう可能性がある。そのような場合に備えて、あるいは、単なるバックアップのために、硫化水素除去部15の数は、図示した1つに限定されず、複数であってもよい。例えば、上述したように、排気配管13とは別の排気配管が筐体11に接続されていてもよい場合には、その別の排気配管にも硫化水素除去部15が設けられていてもよい。あるいは、送風部14の下流側で排気配管13が2つに分岐し、その一方に硫化水素除去部15が設けられていてもよい場合には、その他方にも硫化水素除去部15が設けられていてもよい。これにより、例えば、筐体11内の硫化水素濃度が急激に増加して閾値を超えたことを硫化水素センサ16が検出した場合には、確実に硫化水素を除去するために、それまでに使用していた硫化水素除去部15から未使用の硫化水素除去部15に空気の流れを切り替えることが可能になる。一方で、電池セル2の異常に起因して硫化水素が発生しても、筐体11内の状況(共存ガスの有無、温度の高低、湿度の高低など)は常に同じであるとは限らない。そのため、複数の硫化水素除去部15は、異なる種類(すなわち特性)のものであることが好ましく、それにより、そのときの状況に応じて最適な特性の硫化水素除去部15を選択して使用することが可能になる。
 上述したように、送風部14は、図示した排気配管13の他、吸気配管12または筐体11の内部に設けられていてもよいが、その位置はこれらに限定されず、例えば、筐体11上であってもよい。すなわち、送風部14は、筐体11の排気口11bに直接取り付けられていてもよく、その場合、硫化水素除去部15は、その送風部14の出口に直接接続されていてもよい。あるいは、送風部14は、筐体11の吸気口11aに直接取り付けられていてもよく、その場合、硫化水素除去部15は、筐体11の排気口11bに直接接続されていてもよい。あるいは、送風部14は、硫化水素除去部15を介して筐体11の排気口11bに直接取り付けられていてもよく、換言すると、筐体11の排気口11bに直接接続された硫化水素除去部15の出口に直接取り付けられていてもよい。したがって、このような場合には、部品点数の削減という観点から、吸気配管12と排気配管13の一方または両方を省略してもよい。
 ただし、吸気配管12と排気配管13が設けられていると、筐体11に対する吸気位置および排気位置を任意に調整することができるという利点がある。すなわち、電池パック1が設置された周辺環境に合わせて最適な吸気位置および排気位置を選択することが可能になる。例えば、水分や異物を多く含む空気をできるだけ取り込まないような位置に吸気位置を設定することで、電池パック1が故障するリスクを軽減することができる。また、周辺の他の装置や人からできるだけ排気位置を遠ざけることで、排気される空気がそれらに悪影響を与えるリスクを軽減することができる。このように、電池パック1が故障するリスクや周辺環境に悪影響を与えるリスクを軽減できる点で、吸気配管12と排気配管13が設けられていることが好ましい。
 (第2の実施形態)
 図2は、本発明の第2の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、いくつかの付加的な構成が設けられている点で第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
 上述したように、筐体11の内部で可燃性ガスの硫化水素が発生しても、その濃度が燃焼範囲に達しなければ、硫化水素の燃焼は発生しない。一方で、硫化水素がどのような濃度であっても、筐体11内の酸素濃度が硫化水素の限界酸素濃度を越えなければ、硫化水素の燃焼はやはり発生しない。そこで、本実施形態では、吸気配管12に、筐体11内に流入する空気中の酸素を除去する酸素除去部21が設けられている。これにより、送風部14の作用によって筐体11内の酸素が外部に排出されることと合わせて、筐体11内の酸素濃度を低減することができる。酸素除去部21としては、特に限定されず、酸素を除去するために一般的に使用される公知の酸素除去剤を用いることができる。そのような除去剤としては、例えば、鉄、銅、ニッケルなどを含む金属系の酸素吸着剤、ビタミンCなどを含む有機系の酸素吸着剤などが挙げられる。
 また、上述のような理由から、本実施形態では、筐体11内の酸素濃度がモニタリングされることが好ましく、そのために、電池パック1は、筐体11内の酸素濃度を検出する酸素センサ22を有していることが好ましい。このとき、酸素センサ22の検出結果に基づいて、制御部4により、送風部14の出力が制御されてもよい。すなわち、酸素センサ22により検出された酸素濃度が硫化水素の限界酸素濃度未満になるように、送風部14の出力が制御されて筐体11内に流入する空気(具体的には、酸素が除去された空気)の流量が調整されてもよい。さらに、酸素センサ22の検出結果に基づいて、電池セル2の出力が制御されてもよい。例えば、酸素センサ22により検出された酸素濃度が硫化水素の限界酸素濃度以上になるか、またはその可能性がある場合(例えば、限界酸素濃度未満で任意に設定された所定値以上になった場合)に、安全のために少なくとも一部の電池セル2の出力が制限または停止されてもよい。また、酸素センサ22の検出結果は、即時または将来の使用のために、制御部4に記憶されたり、制御部4を通じてサーバやブロックチェーンネットワークに送信されたりしてもよい。
 酸素センサ22としては、特に限定されず、例えば、ジルコニア式、電気化学式、磁気式、光学式、レーザー分光式、黄燐発光式などの公知の酸素センサを用いることができる。なお、酸素センサ22の位置は、筐体11内の酸素濃度を検出することができれば、図示した位置に限定されず、例えば、吸気配管12(具体的には、酸素除去部21の下流側)または排気配管13上であってもよい。
 ところで、硫化水素が筐体11内に滞留することの問題は、そもそも硫化水素を発生させなければ生じることはなく、その発生を抑制するためには、筐体11内の温度を低下させることが好ましい。ただし、筐体11内の温度が低すぎることは、電池セル2の性能が低下するおそれがあるため好ましくない。そのため、電池パック1は、筐体11内の温度を検出する温度センサ23と、温度センサ23の検出結果に基づいて制御部4により制御され、筐体11内に流入する空気の温度を調整する温度調整部24とを有していてもよい。これにより、電池セル2が発熱しても、筐体11内の温度が上昇して硫化水素が発生することを抑制することができ、外気温度が低下しても、筐体11内の温度が低下するほどに電池セル2の性能が低下することを抑制することができる。また、温度センサ23の検出結果に基づいて、少なくとも一部の電池セル2の出力が調整されてもよく、例えば、温度センサ23により検出された温度が所定範囲外の温度になったときに、少なくとも一部の電池セル2の出力を制限または停止してもよい。
 温度センサ23としては、特に限定されず、例えば、接触式や非接触式などの公知の温度センサを用いることができる。接触式の温度センサとしては、例えば、熱電対、測温抵抗体、サーミスタなどが挙げられ、非接触式の温度センサとしては、例えば、放射温度計などが挙げられる。なお、温度センサ23の位置は、筐体11内の温度を検出することができれば、図示した位置に限定されるものではない。また、図示した例では、温度センサ23は、筐体11に1つだけ設置されているが、複数の温度センサ23が設けられていてもよい。その場合、電池セル2ごとにその近傍に温度センサ23が設けられていてもよい。また、温度センサ23の検出結果は、即時または将来の使用のために、制御部4に記憶されたり、制御部4を通じてサーバやブロックチェーンネットワークに送信されたりしてもよい。温度調整部24としては、特に限定されず、例えば、空冷式、水冷式、冷媒式などの公知の冷却装置と、電熱式、ヒートポンプ式などの公知の加熱装置とを組み合わせたものを用いることができる。なお、温度調整部24の位置は、電池セル2の温度を調整できれば、図示した位置に限定されるものではない。例えば、温度調整部24は、直接電池セル2の温度を調整するために、筐体11の内部に設けられていてもよく、筐体11を介して間接的に電池セル2の温度を調整するために、筐体11の外側に設けられていてもよい。
 なお、酸素除去部21や温度調整部24は、吸気配管12と共に、筐体11に対して着脱可能であってもよい。また、酸素センサ22や温度センサ23も、硫化水素センサ16と同様に、筐体11に対して着脱可能であってもよい。
 硫化水素除去部15は、定期的または使用状況に応じて新品に交換されることが好ましく、予め定められた交換時期が来たり、交換が必要になったりした場合に、そのことを使用者に知らせる通知が制御部4から出力されることが好ましい。このときの通知は、例えば、電池パック1が電気自動車や定置用の蓄電池などに使用される場合には、使用者の視覚や聴覚などの五感に訴える信号に変換されて出力されることが好ましい。
 また、硫化水素除去部15を交換する際に、それが正規品であることや使用期限を超過していないことなど、所定の使用条件を満たすものであるか否かを確認するために、硫化水素除去部15には、自身の識別情報を含む識別子25が付与されていることが好ましい。識別子25は、例えば、無線タグなどの情報記憶媒体であってもよく、一次元コードや二次元コードなどのコードであってもよいが、好ましくはコードであり、より好ましくは、QRコード(登録商標)などの二次元コードである。それに応じて、制御部4には、識別子25から識別情報を読み取る読取機器(図示せず)と通信し、その読取結果を取得する機能が備えられ、正規品の識別に必要な情報が記録されていることが好ましい。これにより、制御部4は、取得した識別情報に基づいて、硫化水素除去部15が所定の使用条件を満たすものであるか否かを判定することができる。そして、制御部4は、交換された硫化水素除去部15が所定の使用条件を満たすものでないと判定した場合には、そのことを使用者に通知した上で、少なくとも一部の電池セル2の出力を行わないようにすることもできる。なお、制御部4は、取得した硫化水素除去部15の識別情報およびその判定結果、硫化水素除去部15の使用状況などを、サーバやブロックチェーンネットワークに送信してもよい。また、読取機器による識別子25の読取結果は、制御部4にではなくサーバやブロックチェーンネットワークに送信されてもよく、そこで上述した判定が行われ、その判定結果が制御部4に送信されてもよい。
 なお、制御部4は、通信対象となる全ての機器(送風部14、センサ16,22,23など)の使用状況(使用時間など)を直接的に取得するとともに、それにより、通信対象ではない機器(硫化水素除去部15、酸素除去部21など)の使用状況を間接的に取得する機能を有していることが好ましい。さらに、制御部4は、硫化水素除去部15の交換が必要な時期(寿命)を適切に判断するために、取得した使用状況に基づいて、硫化水素除去部15の寿命を予測する機能を有していてもよい。あるいは、それに加えて、制御部4は、外部の管理装置による硫化水素除去部15の寿命予測を可能にするために、取得した使用状況をサーバやブロックチェーンネットワークに送信する機能を有していてもよい。そして、取得した使用状況や寿命予測結果は、必要に応じて、制御部4または外部の管理装置から使用者に通知されることが好ましく、それにより、寿命予測に応じた硫化水素除去部15の計画的な交換が可能になる。その結果、その必要がないにもかかわらず早めに交換されることで、維持費用が増加したり、その必要があるにもかかわらず交換されないことで、重大な不具合が発生したりする可能性を低減することができる。また、このような寿命予測は、硫化水素除去部15の交換時期を判断するためにわざわざ点検作業を行う必要がなくなり、人件費を含む点検費用を削減することができる点でも有利である。硫化水素除去部15の寿命予測には、プログラムや人工知能(AI)を用いることができるが、予測精度の観点から、AIを用いることが好ましい。
 制御部4が各機器の使用状況に関するデータを取得および送信するタイミングは特に限定されず、例えば、定期的であってもよく、所定の条件に応じて自動的に行ったり、外部からの遠隔操作により行ったりするなど、不定期であってもよい。これにより、それぞれの使用状況をより確実に把握することができる。ただし、他の複数の電池パックからも同じようにデータ送信が行われる場合には、制御部4によるデータ送信は、それらとは異なるタイミングで行われることが好ましく、それにより、通信回線やサーバが混雑することなく確実にデータ送信を行うことができる。なお、制御部4は、電池セル2の出力を停止せざるを得ない状況になっても確実にデータ送信が行えるように、電池セル2とは別の独立した電源から電力が供給されて駆動されることが好ましい。
 上述した寿命予測により硫化水素除去部15の計画的な交換が可能になるが、電池パック1の使用環境(地域)や硫化水素除去部15の製造状況によっては、寿命に達すると予測される時期に新品または未使用の硫化水素除去部15を入手できない場合がある。すなわち、特定の地域において硫化水素除去部15の需要が集中したり、それに伴って供給不足が発生したりすると、新品または未使用の硫化水素除去部15を計画的に入手できない場合がある。これを回避するために、制御部4は、位置情報を取得する機能を有していることが好ましく、その位置情報を、各機器の使用状況と共にサーバやブロックチェーンネットワークに送信する機能を有していることが好ましい。これにより、外部の管理装置が地域ごとに必要となる硫化水素除去部15の数や時期を予め予測することが可能になり、それに基づいて、地域ごとに最適な数の硫化水素除去部15の在庫を確保しておくことが可能になる。また、外部の管理装置から使用者に硫化水素除去部15の最適な入手先が通知されてもよい。その結果、必要な時に必要な場所で硫化水素除去部15を入手することが可能になり、硫化水素除去部15の計画的な交換が可能になる。
 なお、硫化水素除去部15の寿命予測に関連する上述の説明は、制御部4が直接的に使用状況を取得する全ての通信対象機器にも適用され、間接的に使用状況を取得する他の機器(酸素除去部21など)にも適用される。ちなみに、硫化水素除去部15を含むそれらの部品を交換した後は、交換した部品を回収して劣化状況を分析することが好ましく、それにより、それぞれの部品の寿命予測の精度を向上させることができる。すなわち、硫化水素除去部15を例に挙げれば、それを回収して分析することで、使用中に発生した硫化水素の発生量を把握することができる。そして、その発生量と、予め取得していた使用状況とを照合することで、電池セル2に異常が発生する条件や頻度などに関するデータを取得することができ、取得したデータに基づいて、硫化水素除去部15の寿命予測の精度を向上させることができる。なお、このようなデータは、新型の電池を実用化するにあたり、起こり得る不具合を想定するために利用してもよい。
 (第3の実施形態)
 図3は、本発明の第3の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、吸気配管と排気配管の構成が変更されている点で第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
 第1の実施形態では、吸気配管12の上流端(他端)と排気配管13の下流端(他端)は、いずれも外部に開放されているのに対し、本実施形態では、それらは互いに接続され、筐体11内の空気を外部に排出することなく循環させる循環配管31を構成している。これにより、第1の実施形態に比べて、電池セル2が水分を含む外気と接触することを抑制して硫化水素を発生させる可能性を低減することができる。また、本実施形態では、硫化水素除去部15としての上述した除去剤が破過した場合にも硫化水素が外部に漏洩することを抑制することができる。その結果、第1の実施形態に比べて、硫化水素の外部への漏洩を確実に抑制しながら、筐体11内の硫化水素濃度を低減することができる。
 本実施形態では、循環配管31が閉回路を構成しているため、上述したように電池セル2と外気との接触の可能性はほとんどなくなるが、一方で、場合によっては筐体11の内圧が上昇または低下することが懸念される。内圧の上昇は、例えば、電池セル2の発熱や外気温度の上昇などに起因して筐体11内の温度が上昇したり、電池セル2から硫化水素などのガスが発生したりする場合に発生することがある。また、内圧の低下は、例えば、外気温度の低下などに起因して筐体11内の温度が低下する場合に発生することがある。そのため、電池パック1は、筐体11内の圧力を検出する圧力センサ32と、圧力センサ32の検出結果に基づいて制御部4により制御され、筐体11内の圧力を調整する圧力調整部33とを有していることが好ましい。これにより、筐体11の内圧が過度に上昇または低下することを抑制することができる。また、圧力センサ32の検出結果に基づいて、少なくとも一部の電池セル2の出力が調整されてもよく、例えば、圧力センサ32により検出された圧力が所定範囲外の圧力になったときに、少なくとも一部の電池セル2の出力を制限または停止してもよい。
 圧力センサ32としては、特に限定されず、例えば、抵抗膜式、静電容量式、圧電素子式、光電式、MEMS(MicroElectroMechanical Systems)式などの公知の圧力センサを用いることができる。なお、圧力センサ32の位置は、筐体11内の圧力を検出することができれば、図示した位置に限定されるものではない。また、圧力センサ32の検出結果は、即時または将来の使用のために、制御部4に記憶されたり、制御部4を通じてサーバやブロックチェーンネットワークに送信されたりしてもよい。
 圧力調整部33としては、特に限定されず、例えば、電動弁、電磁弁、リリーフ弁、コンプレッサ、ガスボンベ、アキュムレータなどを用いることができる。また、圧力調整部33には、筐体11の内圧を解放するタイプと、筐体11内を加圧するタイプとがあるが、それら2つのタイプのもの(電動弁とコンプレッサなど)を組み合わせて用いたり、それらが一体化したものを用いたりしてもよい。これにより、筐体11内の圧力を状況に応じて適切な圧力に調整することができる。なお、上述した2つのタイプが一体化した圧力調整部33を用いる場合、それは、外部からの異物や水分の混入を抑制しながら、筐体11の内外の圧力差をなくすように筐体11への空気の出し入れを可能にする機能を有していることが好ましい。これにより、筐体11の内外の圧力差により筐体11が破損する可能性を低減することもできる。そのような圧力調整部33としては、例えば、エアフィルタ、水分除去フィルタ、通気性防水シートなどが挙げられる。
 圧力調整部33の位置は、図示した位置に限定されないが、筐体11の内圧を解放する機能を有する圧力調整部33(上述した2つのタイプが一体化したものを含む)の場合、循環配管31のうち硫化水素除去部15の下流側であることが好ましい。あるいは、圧力調整部33は、硫化水素除去部15の容器に直接設けられていてもよく、その場合、容器内での空気の流れ方向において硫化水素の除去剤の下流側に設けられていることが好ましい。これにより、硫化水素が外部に漏洩する可能性を低減することができる。ただし、硫化水素を含む気体が硫化水素除去部15を通過せずに筐体11の外部に排出されてしまわないようにするために、圧力調整部33が筐体11の内圧を解放する際には、循環配管31の吸気口11a側に設けられた開閉弁を閉鎖することが好ましい。なお、図示したように、圧力調整部33が筐体11に設けられている場合にも、圧力の解放と共に筐体11内の硫化水素を外部に漏洩させないようにするために、その圧力出口に、硫化水素除去部15と同様の硫化水素除去部が設けられていることが好ましい。一方で、筐体11内を加圧するタイプの圧力調整部33は、筐体11に設けられていることが好ましい。これにより、例えば、電池セル2から硫化水素が発生した際に、筐体11内の圧力を上昇させることで電池セル2からの硫化水素の放出量を低減することができる。また、筐体11内の圧力を上昇させ、それにより、電池セル2からの硫化水素の放出量をさらに低減するために、圧力調整部33を介して筐体11の内部に外気が導入されてもよい。その場合、圧力調整部33には、外気に含まれる非反応性ガス以外の成分(例えば、水分や酸素など)を除去する濾過手段が設けられていることが好ましい。そのような濾過手段としては、例えば、水分除去カラム、水分除去フィルタ、通気性防水シート、酸素除去カラム、窒素透過膜などが挙げられる。なお、圧力調整部33の数は、図示した1つに限定されず、複数であってもよい。
 循環配管31は、送風部14および硫化水素除去部15と共に気体流通ユニットとしてユニット化されていることが好ましい。これにより、電池パック1の組立時に、送風部14と硫化水素除去部15とを含む循環配管31を単一部品として扱うことができ、部品点数の削減と製造工程の簡略化とを実現することができる。また、このような気体流通ユニット14,15,31は、第1の実施形態の気体流通部材12~15と同様に、筐体11に着脱可能に取り付けられてもよく、圧力調整部33も、筐体11に着脱可能に取り付けられてもよい。さらに、圧力センサ32も、硫化水素センサ16と同様に、筐体11に対して着脱可能であってもよい。
 なお、第2の実施形態で説明した各構成が本実施形態にも適用可能であることは言うまでもない。その場合、酸素除去部21や温度調整部24は、循環配管31のうち吸気配管12に相当する位置(具体的には、硫化水素除去部15の下流側)にではなく、排気配管13に相当する位置(具体的には、硫化水素除去部15の上流側)に設けられていてもよい。また、酸素除去部21は、硫化水素除去部15と構造的にも機能的にも一体化されていてもよく、それにより、部品点数が削減され、劣化による交換も容易になる。また、酸素除去部21と硫化水素除去部15は、並列に配置されてもよく、直列と並列とを組み合わせて配置されてもよい。すなわち、例えば、循環配管31に硫化水素除去部15をバイパスするバイパス配管が設けられ、そのバイパス配管に酸素除去部21が設けられていてもよい。これにより、硫化水素のみを除去する場合は硫化水素除去部15のみに空気を流通させ、酸素のみを除去する場合は酸素除去部21のみに空気を流通させることができ、電池セル2の状態に応じた対応が可能になる。あるいは、循環配管31に、直列に配置された硫化水素除去部15と酸素除去部21とをバイパスするバイパス配管が設けられ、そのバイパス配管に硫化水素除去部15が設けられていてもよい。また、本実施形態では、酸素除去部21により筐体11内の酸素が除去されると、筐体11内の空気の体積が減少し、結果的に筐体11内の圧力が低下することがある。そのため、本実施形態に対して酸素除去部21が適用される場合には、圧力調整部33として、筐体11内を加圧するタイプのものを用いることが好ましく、それにより、筐体11内の圧力を適切な圧力に調整することができる。すなわち、例えば、コンプレッサや不活性ガスが充填されたガスボンベにより、減少した空気の体積を補うことで、筐体11内の圧力を適切な圧力に調整することができる。
 (第4の実施形態)
 図4は、本発明の第4の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。本実施形態は、第3の実施形態の変形例であり、循環配管が省略されている点で第3の実施形態と異なっている。以下、第3の実施形態との相違点を中心に説明する。
 本実施形態では、第3の実施形態の循環配管31が省略され、それに伴い、送風部14は、筐体11の内部に設けられ、硫化水素除去部15は、筐体11上に設けられている。具体的には、送風部14は、筐体11内の排気口11bに設けられ、硫化水素除去部15は、その入口および出口が筐体11の排気口11bおよび吸気口11aにそれぞれ直接連通するように、筐体11上に設けられている。これにより、循環配管が設けられていなくても、筐体11内の空気を外部に排出することなく循環させることができ、第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。ここでいう「直接連通する」とは、例えば、硫化水素除去部15の入口と筐体11の排気口11bが配管を介さずに連通することを意味し、それらが送風部14を介して連通する場合も含む。したがって、本実施形態においても、送風部14の位置は、筐体11の内部に限定されず、筐体11上であってもよい。すなわち、送風部14は、筐体11の外側で排気口11bに直接取り付けられていてもよい。あるいは、送風部14は、筐体11の外側で吸気口11aに直接取り付けられていてもよく、その場合、硫化水素除去部15の出口と筐体11の吸気口11aが送風部14を介して連通していてもよい。なお、言うまでもないが、筐体11内での送風部14の位置は、特に限定されるものではない。
 (第5の実施形態)
 図5は、本発明の第5の実施形態に係る電池パックの概略構成図である。本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、筐体の構成が変更され、それに伴い吸気配管と排気配管の構成が変更されている点で第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
 本実施形態では、筐体11は、それぞれが電池セル2を収容する複数の収容室41を備えている。それに伴い、吸気配管12の下流端は、複数に分岐し、開閉弁(図示せず)を介して複数の収容室41(具体的には、それぞれの吸気口41a)に接続されている。排気配管13の上流端も、複数に分岐し、開閉弁(図示せず)を介して複数の収容室41(具体的には、それぞれの排気口41b)に接続されている。なお、図4には、4つの収容室41が示されているが、筐体11を構成する収容室41の数はこれに限定されるものではない。また、収容室41に収容される電池セル2の数も、図示した1つに限定されず、複数であってもよく、それらが電池モジュール(組電池)を構成していてもよい。加えて、硫化水素センサ16は、排気配管13のうち複数の分岐配管が合流する部分の下流側に設けられている。さらに、制御部4は、定期的または必要に応じて、複数の収容室41のいずれの収容室41内で硫化水素が発生しているかを判定する異常判定処理を実行する。
 異常判定処理では、吸気配管12および排気配管13の開閉弁がそれぞれ順次開放されるのに合わせて、送風部14が作動する。これにより、各収容室41から硫化水素センサ16への空気の流れが順次発生し、各収容室41内の硫化水素の存在が硫化水素センサ16により順次検出される。なお、このような検出方法は、収容室41内の空気を硫化水素センサ16に強制的に導入することができるため、わずかな硫化水素の発生を見逃さずに検出することができる点で有利である。そして、こうして得られた検出結果に基づいて、複数の収容室41のいずれの収容室41内で硫化水素が発生しているかが判定される。
 特定の収容室41内で硫化水素が発生したことが確認されると、制御部4は、その収容室41に接続された吸気配管12および排気配管13の開閉弁を開放するとともに、送風部14を作動させる。これにより、硫化水素の発生が確認された収容室41の内部にのみ空気の流れを発生させ、硫化水素の滞留および外部への漏洩をより効率的に抑制することができる。また、制御部4は、硫化水素の発生が確認された収容室41内の電池セル2の出力を制限または停止してもよく、それにより、電池パック1全体の出力に対する影響を最小限に抑えることができる。
 なお、コストや設計上の制約が許せば、硫化水素センサ16は、収容室41ごとに設けられていてもよい。また、図示しないが、収容室41ごとに温度センサ23が設けられていてもよく、その結果に基づいて、過度な温度上昇が検出された収容室41内の電池セル2の出力を制限または停止してもよい。また、第2の実施形態と同様に、吸気配管12に酸素除去部21が設けられていてもよく、吸気配管12の上流端と排気配管13の下流端とを接続することで、第3の実施形態と同様に、循環配管が構成されていてもよい。
 1 電池パック
 2 電池セル
 3 電池収容体
 4 制御部
 11 筐体
 11a 吸気口
 11b 排気口
 12 吸気配管
 13 排気配管
 14 送風部
 15 硫化水素除去部(活性ガス除去部)
 16 硫化水素センサ(ガスセンサ)
 21 酸素除去部
 22 酸素センサ
 23 温度センサ
 24 温度調整部
 25 識別子
 31 循環配管
 32 圧力センサ
 33 圧力調整部
 41 収容室
 41a 吸気口
 41b 排気口

Claims (26)

  1.  吸気口および排気口を有し、少なくとも1つの電池セルを収容する筐体と、
     前記筐体の内部に前記吸気口から前記排気口に向かう空気の流れを発生させる送風部と、
     前記少なくとも1つの電池セルから発生し、前記空気の流れによって前記排気口から排出される活性ガスを除去する活性ガス除去部と、を有する電池収容体。
  2.  前記吸気口に一端が接続された吸気配管と、
     前記排気口に一端が接続された排気配管と、を有し、
     前記送風部は、前記筐体の内部、前記吸気配管、または前記排気配管に設けられ、前記活性ガス除去部は、前記排気配管に設けられている、請求項1に記載の電池収容体。
  3.  前記吸気配管と、前記吸気配管の他端と他端が接続された前記排気配管とからなり、前記筐体内の空気を循環させる循環配管を有する、請求項2に記載の電池収容体。
  4.  前記活性ガス除去部は、前記筐体上に設けられ、前記排気口および前記吸気口にそれぞれ直接連通して前記筐体内の空気を循環させる入口および出口を有する、請求項1に記載の電池収容体。
  5.  前記送風部を制御する制御部を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の電池収容体。
  6.  前記筐体内の前記活性ガスの存在または濃度を検出するガスセンサを有し、
     前記制御部は、前記ガスセンサにより前記活性ガスが検出されたときに、前記送風部を作動させて前記空気の流れを生成する、請求項5に記載の電池収容体。
  7.  前記筐体内の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記制御部により制御され、前記筐体内の圧力を調整する圧力調整部と、を有する、請求項5記載の電池収容体。
  8.  前記活性ガスが可燃性ガスである、請求項1から4のいずれか1項に記載の電池収容体。
  9.  前記筐体内の前記活性ガスの存在または濃度を検出するガスセンサと、
     前記ガスセンサにより検出された前記可燃性ガスの濃度が燃焼下限値未満になるように、前記送風部を制御して前記筐体内に流入する前記空気の流量を調整する制御部と、を有する、請求項8に記載の電池収容体。
  10.  前記吸気口を通じて前記筐体内に流入する前記空気中の酸素を除去する酸素除去部を有する、請求項8に記載の電池収容体。
  11.  前記筐体内の酸素濃度を検出する酸素センサと、
     前記酸素センサにより検出された前記酸素濃度が前記可燃性ガスの限界酸素濃度未満になるように、前記送風部を制御して前記筐体内に流入する前記空気の流量を調整する制御部と、を有する、請求項10に記載の電池収容体。
  12.  前記活性ガス除去部には、前記活性ガス除去部の識別情報を含む識別子が付与され、
     前記制御部は、前記識別子から読み取られた前記識別情報に基づいて、前記活性ガス除去部が所定の条件を満たすものであるか否かを判定する、請求項5に記載の電池収容体。
  13.  前記筐体内の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出結果に基づいて前記制御部により制御され、前記筐体内の温度を調整する温度調整部と、を有する、請求項5に記載の電池収容体。
  14.  前記制御部は、少なくとも前記送風部の使用状況に基づいて、前記活性ガス除去部の寿命を予測する、請求項5に記載の電池収容体。
  15.  前記制御部は、位置情報を取得し、該取得した位置情報と少なくとも前記送風部の使用状況とを外部に送信する、請求項5に記載の電池収容体。
  16.  前記吸気配管と前記排気配管と前記送風部と前記活性ガス除去部とは、前記筐体に着脱可能に取り付けられている、請求項2または3に記載の電池収容体。
  17.  前記筐体は、それぞれが電池セルを収容する複数の収容室を備え、
     前記吸気配管と前記排気配管の前記一端は、それぞれが複数に分岐して前記複数の収容室に接続されている、請求項2または3に記載の電池収容体。
  18.  前記複数の収容室内の前記活性ガスの存在を検出する少なくとも1つのガスセンサと、
     前記少なくとも1つのガスセンサの検出結果に基づいて、前記複数の収容室のいずれの収容室に前記空気の流れを発生させるかを切り替える制御部と、を有する、請求項17に記載の電池収容体。
  19.  少なくとも1つの電池セルと、
     請求項1から4のいずれか1項に記載の電池収容体と、
     前記少なくとも1つの電池セルを制御する制御部と、を有する電池パック。
  20.  前記電池収容体が、前記筐体内の前記活性ガスの存在を検出するガスセンサを有し、
     前記制御部は、前記ガスセンサにより前記活性ガスが検出されたときに、前記少なくとも1つの電池セルの出力を制限または停止する、請求項19に記載の電池パック。
  21.  前記電池収容体が、前記筐体内の温度を検出する温度センサと、前記筐体内の酸素濃度を検出する酸素センサとの少なくとも一方を有し、
     前記制御部は、前記温度センサと前記酸素センサとの少なくとも一方の検出結果に基づいて、前記少なくとも1つの電池セルの出力を調整する、請求項19に記載の電池パック。
  22.  前記活性ガス除去部には、前記活性ガス除去部の識別情報を含む識別子が付与され、
     前記制御部は、前記識別子から読み取られた前記識別情報に基づいて、前記活性ガス除去部が所定の条件を満たすものであるか否かを判定し、前記所定の条件を満たすものでないと判定した場合に前記少なくとも1つの電池セルの出力を行わない、請求項19に記載の電池パック。
  23.  前記電池収容体が、前記吸気口に一端が接続された吸気配管と、前記排気口に一端が接続され、前記吸気配管の他端に他端が接続された排気配管とからなり、前記筐体内の空気を循環させる循環配管と、前記筐体内の圧力を検出する圧力センサとを有し、
     前記制御部は、前記圧力センサの検出結果に基づいて、前記少なくとも1つの電池の出力を調整する、請求項19に記載の電池パック。
  24.  複数の電池セルと、
     請求項17に記載の電池収容体と、
     前記複数の電池セルを制御する制御部と、を有する電池パック。
  25.  前記電池収容体が、前記複数の収容室内の前記活性ガスの存在を検出する少なくとも1つのガスセンサを有し、
     前記制御部は、前記少なくとも1つのガスセンサの検出結果に基づいて、前記複数の電池セルのいずれの電池セルの出力を制限または停止するかを切り替える、請求項24に記載の電池パック。
  26.  少なくとも1つの電池セルを収容する筐体の内部に気体を流通させる気体流通ユニットであって、
     両端が前記筐体に接続され、前記筐体内の空気を循環させる循環配管と、
     前記循環配管に設けられ、前記筐体内に空気の流れを発生させる送風部と、
     前記循環配管に設けられ、前記少なくとも1つの電池セルから発生して前記循環配管を流通する活性ガスを除去する活性ガス除去部と、を有する気体流通ユニット。
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